Факультет

Студентам

Посетителям

О некоторых особенностях ранних фаз развития физической геологии и общего землеведения

В 1939 г. В. И. Вернадский писал: «Земные воды и земной углекислый газ в их точном изучении перевернули все наше миропредставление».

По смыслу контекста статьи В. И. Вернадского ясно, что, говоря так, он имел в виду тот переворот в науке, который произошел в XVIII столетии. Однако это можно повторить и для нашего времени.

Сейчас в XX в., если изучать земные воды как комплекс, т. е. строить гидрогеологию комплексных вод, они, взятые в противовес гидрогеологии вод подземных, опять перевертывают миропредставление; полный учет всех фактов, относящихся к водам Земли и их охватывающих, с неизбежностью приводит, как мы увидим, к выводу об огромной роли земных вод в создании структур планеты. Мысль об этом не нова. К ней очень близко подходил Дж. Дарвин. Почти одновременно ее ясно формулировал Ф. Энгельс, а много позже в нашей литературе ее придерживался Вернадский. Несмотря на это, она большинству представителей современной отечественной геологической науки совершенно чужда, и поэтому введение ее в геологию и явится, по выражению Вернадского, «перевертыванием всего миропредставления».

Дж. Дарвин и Ф. Энгельс первые отчетливо и ясно формулировали, что в водных приливах океана энергия общего движения нашей планеты вместе с Луной «уступается» (выражение Энгельса) системой «Земля—Луна» тому пли иному участку земной поверхности, поэтому производит деформацию этих участков.

В своих высказываниях по вопросам геологии Энгельс выразил не только эту замечательную мысль, но и ряд других правильных и важных идей. Он понял, как никто, ясно, что «телесные массы на земле» (выражение Энгельса) связаны с телом Земли силами тяготения, от которых зависит прочность всего тела. Далее, Энгельс еще около 80 лет назад подчеркнул, что в таком большом теле тяготения, как Земля, физико-химические силы в толковании земных явлений и энергетики должны отступить на второй план по сравнению с силами тяготения. Наконец, при толковании явлений на планете, он никогда не забывал о ее вращении и учитывал, что в условиях этого вращения в виде раздвоения единого целого только взаимодействие сил притяжения и отталкивания исчерпывает сущность тяготения. Все эти положения Энгельса привели его в русло того большого течения, которое в современной науке сознательно развивает наследие Ньютона, его идеи.

Известна своеобразная судьба книги Энгельса. Текст составлявших ее незавершенных отрывков был написан автором в 70-х и 80-х годах, но до 1925 г., когда книга была опубликована в Советском Союзе, она не видела света и никому не была известна.

В частности, заметки о Земле, на содержание которых мы ссылались, относятся к 1880—1881 гг., так что возраст их близок к восьмидесяти годам. Давность эта, конечно, порядочная, но эти заметки имеют несомненный и большой интерес злободневности, хотя на них никто из геологов почему-то никогда не обращал внимания.

Говоря о «Диалектике природы» Энгельса в целом, приходится заметить, что в этой книге устарели и не могли не устареть некоторые частные положения, отвечавшие уровню науки 80-х годов, как например понятие мирового эфира. Однако сама методика, примененная Энгельсом в его труде к решению важнейших проблем естествознания, пи в какой мере не устарела. Эта методика и позволила Энгельсу выдвинуть в его книге ряд положений, которые оправдались последующим развитием науки.

В частности, из этой методики выросли и с нею тесно связаны идеи Энгельса о Земле, которые несомненно и сейчас являются передовыми, так что их должны использовать современная геология и география.

Некоторые геологи странным образом рассуждают, что представление о вращении Земли, обоснованное Коперником, для внутренних сил Земли не имеет значения, ибо активны сами земные недра, создающие деформацию планеты, они полагают, что подвижность Земли для внутренних ее кризисов не имеет значения, они происходили бы одинаково и при подвижности, и при неподвижности Земли. С изложенной только что точкой зрения это, конечно, несовместимо. Следует сказать, что игнорировать значение движения планеты в целом в отношении изменения ее структур недопустимо, и это хорошо показывают рассуждения современных географов.

Проблема земных вод и литосферы, которую мы ставим здесь предметом вашего изучения, есть часть проблемы взаимодействия и взаимоотношения всех земных оболочек. Мы вправе сказать, что понимание взаимодействия всех земных оболочек А. А. Григорьев правильно выдвинул как важную задачу географа. А. А. Григорьев и его единомышленники, С. В. Калесник, Д. Л. Арманд и др., справедливо считают, что внешние оболочки земного эллипсоида образуют земную географическую сферу, которая есть предмет непосредственного взаимодействия атмосферы, литосферы, гидросферы и биосферы.

Если даже не принимать во внимание выводов, полученных Энгельсом и Вернадским, ясно, что обсуждать взаимодействия без учета движения планеты в целом невозможно, ибо если действие этого на литосфере не видно, то на остальных оболочках оно находится вне сомнения и вычеркнуть его нельзя. А в связи с этим сейчас встает вопрос, а как оно повлияет на литосферу. Если не принимать решение проблемы, четко формулированное Энгельсом и Вернадским, и считать ее нерешенной, все равно игнорировать движение планеты в целом при изучении геологических явлений нельзя.

В связи со сказанным мы полагаем, что не только переворот, произведенный в геологической науке новой оценкой роли земных вод, которая была дана Дарвином и Энгельсом, а в последнее время Вернадским, но даже простое и правильное понимание задач географии, к которым примыкает описание земных оболочек, данное Вернадским (1942), требует учета роли движения планеты в целом для основных геологических процессов. Этот учет необходим потому, что изолировать инертную литосферу от других оболочек нельзя.

Изучение природных вод, которыми мы интересуемся, ставит на очередь задачу освещения их отношения к литосфере в аспекте движения нашей планеты в целом. Именно этой задачей мы будем заниматься в настоящей работе.

Мы начали с того, что указали на необходимость всестороннего систематического изучения всех природных вод планеты вместе ввиду того, что они составляют одно целое, а затем пришли к выводу, что водное целое неизбежно должно как-то изменять структуры литосферы, почему способ его действия должен быть освещен геологической наукой. Лишь после того, как геологическая наука подобным образом перестроится с приобретением новой основы, можно будет создать настоящую геологию природных вод нашей планеты: геология вод будет покоиться на правильно понятой общей геологии планеты и будет только с нею связана.

В своей статье о «Научном мировоззрении» Вернадский отмечал, что те элементы, которые составляют содержание науки, распадаются на элементы двоякого рода: с одной стороны, это эмпирические научные обобщения, с другой, предварительные предположения — прототезы, а равно предположения еще более далекие — гипотезы. И те и другие элементы нужны для развития науки и неизбежны при движении ее вперед, но значение их различно. Основной наиболее ценный фонд науки составляют именно эмпирические обобщения, а различные предположения представляют собой, главным образом, лишь вспомогательные средства для движения науки вперед.

Вернадский впоследствии не раз возвращался к этому вопросу и всегда подчеркивал основную роль эмпирических обобщений, противопоставляя их остальному содержанию пауки. Нам представляется, однако, ясным, что при этом Вернадский всегда переоценивал в своих высказываниях роль маленьких эмпирических обобщений и недооценивал роль больших теорий, склоняясь даже к мысли, что это не эмпирия.

Против этого нельзя не протестовать самым энергичным образом: и большие теории могут быть эмпирическими по содержанию, как и малые обобщения, являющиеся частью первых. Теории составляют самый важный элемент науки, суммирующий ее малые мысли. Эти большие обобщения и представляют ее главные, подлинные открытия, складывающиеся из мелочей, но сами составляющие в содержании науки нечто грандиозное. Большие эмпирические теории, таким образом, не следует смешивать с гораздо менее достоверными обобщениями типа прототез и гипотез, которые всегда содержат в себе много предположительного и потому недостоверного и умозрительного.

Прототезы и гипотезы всегда эфемерны. Они в истории пауки постоянно исчезают и заменяются другими построениями, когда выясняется их негодность, хотя надо считаться с тем, что иногда они превращаются в теории, обрастая новыми фактами.

Что касается эмпирических элементов науки, составляющих основной ее фонд, то поскольку они основаны на эмпирической опоре, они всегда являются гораздо более прочными. При этом малые эмпирические обобщения и открытия, что нисколько не умаляет их значения, тонут и теряются в обобщениях большого масштаба, так что их не видно, большие же теории надолго сохраняются, как светочи, объясняющие множество фактов и явлений и определяющие вместе с тем будущие пути знания. Вместе с тем эмпирическое содержание этих больших теорий, пока они существуют как самостоятельные положения и не поглощены еще более крупными обобщениями, всегда пополняется новыми фактами. Ясно при этих условиях, что большие эмпирические теории, не опираясь на малые обобщения, существовать не могут. В этом прав был Вернадский, всегда отстаивавший малые обобщения, и может быть именно поэтому он сам — творец больших эмпирических обобщений — теорий, значение этих теорий недооценивал.

В качестве примеров больших, но все же целиком эмпирических, обобщений можно назвать периодическую систему Менделеева или теорию тяготения Ньютона и вместе с тем всю его механику.

Периодическая система Менделеева появилась свыше 90 лет назад, но роль ее в науке не снизилась, а, наоборот, возросла. Она охватила не только химию, но и соседние с нею науки, как например геохимию.

Еще более яркий пример дает теория Ньютона. Знаменитая книга Ньютона «Philosophiae Natural is Principia Mathematica» вышла в свет в 1688 г., т. е. более 270 лет назад, но до сих пор ее основные положения не потеряли своего значения. Книга Ньютона, писал советский астроном Н. И. Идельсон, «есть, по-видимому, единственное произведение в истории физики и механики, в котором ни одной принципиальной ошибки обнаружено не было; основными законами Ньютона мы пользуемся и сейчас, — идет ли речь о явлениях космического порядка, как вечный бег планет и явления морского прилива, или когда решается вопрос по теории движения машин. В этом вся поразительная действенность механики Ньютона» (Идельсон, 1948).

Нужно при этом сказать, что положение в науке эта замечательная концепция приобрела не сразу. Если в Англии она укрепилась быстро, то в других странах идеям этой книги пришлось претерпеть большую борьбу, прежде чем утвердиться в науке. Раньше всего это произошло во Франции, где, однако, идеи Ньютона утвердились через добрых пятьдесят лет после выхода его книги в свет. Еще позже эти идеи были приняты в Германии, после чего в науке началось их дальнейшее развитие и укрепление.

Родились идеи Ньютона в механике и физике, но когда они укрепились, то сразу распространились на астрономию, сделавшись вместе с законом Кеплера ее основой.

Ясно, что это еще не предел развития и применения теории. Она может проникать и в другие области знания. Если закон тяготения оказалось легко широко применить к фактам астрономии, то есть и другие области фактов, которые близко относятся сюда же. Идельсон указал, например, как мы видели, что теория движения машин тоже основывается на истинах механической теории Ньютона. На этой теории, как говорит Идельсон, основывается теория морских приливов. Но морские приливы — явление уже не астрономическое, а планетарно-земное. И это наводит на мысль: не следует ли теорию тяготения положить в основу геологических теорий, поскольку она лежит уже в основе астрономии. Основанием к этому является то, что тело Земли является телом достаточно большой массы, чтобы силы тяготения в нем преобладали над силами сцепления. Но до сих пор для Земли на этой основе разрабатывалась теория лунно-солнечных приливов как частное явление. Именно так казалось.

Сейчас, однако, мы все больше и больше начинаем понимать, что именно закон тяготения должен быть основой для понимания жизни Земли, о чем подробнее мы будем говорить дальше.

Только что изложенное ясно нам показало, что две больших теории (в области химии теория Менделеева и в области механики закономерности механической теории Ньютона) являются огромными по широте размаха эмпирическими теориями, которые полное содержание развертывают на протяжении столетий в работах не одного, а ряда следующих одно за другим поколений.

Периодическую систему Менделеева и механическую теорию Ньютона мы только что рассматривали просто в качестве примера больших эмпирических обобщений, сложных по содержанию и охватывающих множество фактов, встречающихся в науке. Рассматривая их с этой отвлеченной точки зрения, я имел в виду только подчеркнуть эмпирическую природу этих обобщений, а вместе с тем их устойчивость на протяжении длительных промежутков времени.

Два факта, выяснившиеся в предыдущем изложении (что механическая теория Ньютона есть основа астрономии и что она вместе с тем на Земле применяется к истолкованию лунно-солнечных приливов), заставляют задуматься над тем, почему имя Ньютона и его теория тяготения, говоря образно, не «звучат» в геологии. Причины этого могут быть разные:

а) или теория тяготения вообще в качестве основы геологии не годится,

б) или это положение представляет только временную преходящую ступень в развитии этой науки. Мы убеждены в правильности последнего. Чтобы пояснить правильность такого нашего мнения, нужно указать на следующее.

В цитированной уже нами работе Вернадского о научном мировоззрении указывалось, что нередко в истории науки бывают такие моменты, когда торжествуют ложные и неправильные идеи, иной раз они господствуют довольно долго. Истина потом торжествует, но это происходит нескоро.

Можно сказать на основании этого, что развитие науки никогда не идет прямолинейно, а всегда довольно извилистыми путями. Очень часто то, что в известный момент развития науки является или представляется главной темой, затем теряется, заслоняясь другими темами, и наука от темы, казавшейся главной, идет совсем в другую сторону, иногда чтобы совсем уже к этой теме не возвращаться, а иной раз чтобы после некоторого временного отхода вновь вернуться, и тогда старая тема предстает в улучшенном, преображенном и более, так сказать, доступном виде, и после эту тему начинают развивать дальше.

Такие возможности надо учитывать и тогда, когда мы прослеживаем развитие большой теории — вроде теории Ньютона или теории Менделеева, которые заведомо нами признаются прогрессивными и передовыми. С ними также случаются, в связи с этими «извилинами» развития науки, замедления в ходе овладения новыми областями, или же происходит полный, хотя и временный, отход науки (в отдельных ее отраслях) из их русла. Взглянем с этой исторической точки зрения на судьбы геологической науки в течение ее истории. Разумеется, теория тяготения, в аспекте которого изучаются в астрономии звезды, планеты, не может не иметь значения и для нашей планеты.

Работники молодой геологической науки тотчас после ее создания этого, однако, не увидели, поскольку главное их внимание было привлечено, как мы это видим у создателя геологии Ломоносова (1762), к расплавленному состоянию внутренности Земли. Это же расплавленное состояние поставила в центр внимания появившаяся еще раньше «Естественная теория и история неба» Канта (1755). Это была та «извилина» в истории науки, которая отделила геологию от теории тяготения Ньютона.

Эта «извилина» заняла огромный промежуток времени, более чем в полтораста лет, пока она не закончилась в 30-х годах нашего века. Конец этой «извилины» привел к тупику старые геологические теории. Было «доказано», что Земля тело холодное, были отброшены старые «термальные» толкования фактов, а новые еще не создались.

Я полагаю, что мы находимся сейчас накануне нового резкого поворота основных идей в геологии и, если хотите, новой «извилины» в истории этой науки, но такой, которая ведет не в сторону, а возвратит геологию в старое вековое русло ньютоновских идей, давно охватившее механику, физику, астрономию. Предстоящий, а вернее уже происходящий в геологии поворот исторически подготовлен развитием мысли вне геологии в течение двух с половиной веков. Это я стараюсь показать в настоящей работе, посвященной введению в геологию ряда новых руководящих идей, являющихся вместе с тем идеями очень и очень старыми. Исторический ход развития науки вел к обоснованию этих новых идей, о чем излагается ниже.

Кант, как указывал Энгельс, подарил современному естествознанию две основные и важные идеи: идею развития мира и происхождения планетной системы из горячей туманности и идею о замедлении движения Земли приливами вод в океанах. Обе эти мысли находятся в русле ньютоновских идей. Первая расширяет и дополняет систему мира Ньютона, вторая — целиком находится в сфере закона тяготения, на нем покоится. Из этих двух идей геологи подхватили первую. Этой идеен Кант совершил, как известно, огромный шаг вперед: от системы он перешел к истории и показал, что история системе не противоречит.

Кант формулировал теорию генезиса планетной системы из горячей, туманности как основное положение начала истории Земли и всех планет, которые, произойдя из туманности, постепенно охлаждались, причем у каждой планеты сохранились остаточные горячие ядра.

Вот эту идею и взяла геология. Именно на ней выросла контракционная теория горообразования, которая господствовала в течение почти сотни лет и явилась логическим выводом и продолжением теории охлаждения Земли.

Если придерживаться той терминологии, которую мы выше применили, и пользоваться термином «извилина», то можно сказать, что на протяжении более столетия в истории геологической науки развивалась своеобразная «извилина», которая в свое время сделала крутой поворот от идеи тяготения к идее термального охлаждения Земли и сделала эту последнюю мысль центральной.

Однако второй своей идеей Кант указывал на нечто другое. В основе его мысли о приливах и их замедляющем воздействии на вращение Земли лежит идея, что отношения сил притяжения и отталкивания, внутри явления тяготения, в ходе времени, в связи с наличием различных скоростей в разное время у разных светил меняются, что как раз создает приливы.

Хотя геологи на эту мысль внимания не обратили, однако развитие в науке этих, по сути дела, ньютоновских идей продолжалось. Этапом в таком развитии явился труд Ю. Р. Майера в 1844 г., точно сформулировавший закон сохранения энергии. В свете этого закона, который стоит здесь рядом с законом тяготения Ньютона и дополняет его, обязательными и обоснованными стали все те взаимодействия движений, вытекающих из притяжений и отталкиваний, которые проницательно увидел еще Кант. В частности, действие приливов из гипотезы вскоре стало реальностью, поскольку было доказано, что втуне никакое движение пропадать не может; оно всегда должно иметь какой-то результат. Поэтому должно иметь результат и действие приливов.

Предположение о замедлении вращения Земли, выдвинутое Майером, поставившим его на крепкую основу закона сохранения энергии, доказывалось впоследствии многими учеными: Адамсом, де Лоне, Эри, В. Томсоном и Тэйтом. Оно было к 80-м годам вполне доказано, и астрономами были сделаны из него многочисленные выводы, главным образом в области изучения и толкования флюктуаций планет.

Однако все это происходит вне геологии, и поэтому геологи об этом не знали. Между тем именно здесь шел главный путь движения пауки в направлении развития идей Ньютона, в то время как мысль геологов о термальном охлаждении жила в боковой «извилине», отошедшей от основных идей.

Часто представляют дело так, будто только сейчас геофизики, или вернее астрофизики откопали из прошлого идею Канта о влиянии приливов на вращение Земли и возродили ее через двести лет. На самом деле эта не так. Идея Канта, о которой идет речь, не умерла и на протяжении столетия после Лапласа развивалась, совершенствовалась, что было также симптомом движения вперед ньютоновского мировоззрения.

Именно на основе этих успехов теории тяготения Энгельс построил новую теорию Земли, где все основано на теории тяготения и доказывается, что перемены в структурах Земли в своей основе создаются приливными движениями в океанах этой планеты, происходящими в связи с ее вращением.

Широко эти идеи Энгельса, к которым он пришел еще в 1881 г., стали известны лишь в 1925 г., ибо только в указанном году была опубликована «Диалектика природы», где эти мысли содержались. Энгельс, таким образом, примкнул в данном вопросе к точению, шедшему от Канта и Майера.

Учтем указанный выше факт, что в наше время, когда было доказано, что Земля тело холодное, геология зашла в тупик. Старые термальные толкования фактов были тогда оставлены, а новые в этой науке еще не создались. Вот тут, как мне представляется, пришла очередь для признания и геологами второй идеи Канта, а это значит, что теорию тяготения надо было положить в основу геологии, как лежит она в основе астрономии.

Тело Земли является телом достаточно большой массы, чтобы силы тяготения в нем преобладали над силами сцепления. Это дает основание расширить применение сил тяготения к пониманию структур Земли.

До сих пор в смежной с этим вопросом области разрабатывалась для Земли только теория лунно-солнечных приливов. Казалось, что это частное явление, которое не затрагивает всей жизни и структуры Земли. Сейчас, однако, мы все больше начинаем понимать, что закон тяготения должен быть основой для понимания всей жизни Земли, о чем мы будем подробно говорить дальше. Выяснилось, например, на основе векового развития геологии, что ориентировка деформаций и дислокаций Земли или параллельна, или перпендикулярна направлению вращения Земли, что явно связывает их с вращением и силами гравитации.

Важные выводы вытекают для природных вод из гравитационного понимания Земли. Природные воды оказываются, в теории приливов Канта, Майера, де Лоне и др., одной из важных причин геологических перемен в литосфере. Это объясняется существованием на Земле океана, а если искать более глубокое объяснение, то здесь участвуют особые физико-химические свойства воды, определяющие ее повсеместное распространение, по выражению Вернадского, ее «всюдность», исключительную подвижность и легкость ее перехода из одного состояния в другое.

Именно основываясь на этом, можно сказать, что земные воды являются совершенно особыми телами, глубоко отличными как от минералов, так и от горных пород, и, наконец, от всей литосферы в целом. Этим объясняется то, что земные воды мы противопоставляем литосфере.

Вернадский в одной из своих работ подчеркнул, что история науки может быть способом и условием познания нового в науке, орудием достижения истины. Именно это можно применить к нашему случаю.

Разумеется, те новые достижения в области общей теории, к которым подходит в последнее время геология, создавая новые представления, объясняющие изменения структур Земли, рождаются сейчас не на основе данных истории науки, а на основе всех твердо установленных принятых наукой фактов старых и новых. Эти идеи ни с какой стороны не могут быть освещены как реставрация правильных в своей основе главных идей Канта.

Но очень поучительно, что к этим же выводам можно подойти и на основе данных истории науки. С этой точки зрения история здесь помогает подойти к истине, которая, собственно, рождается сейчас иным путем — из фактов теперешнего знания. В дальнейшем изложении на основе анализа хода исторического развития науки показывается, что исторический ход развития науки в сущности уже вел в сторону тех же заключений и выводов, к которым подходит наука сейчас, если ее освободить от шелухи устарелых неправильных понятий.

В этом — смысл того исторического очерка, который я даю в настоящей главе. В следующих двух главах будет дано теоретическое освещение этого вопроса. Таким образом, совершенно сознательно я применяю здесь два подхода — исторический и теоретический. Они помогают друг другу. Таким образом, мы сочетаем в настоящей книге эти два друг друга дополняющие и проверяющие пути движения к истине — к правильному пониманию явлений. Новая идея обретет добавочную прочность, если окажется, что к ней уже подходили наши предки и что она имеет глубокие исторические корни. Эти корни я и стараюсь выяснить в следующем дальше историческом очерке.

Дальнейшее изложение исторической части настоящей работы вначале посвящено, главным образом, Канту и Майеру. Это — предыстория геологической науки, излагающая данные об идеях двух мыслителей, которые, хотя и не были геологами, ибо считают, что во времена первого из них «геологии» еще не существовало, а второй по своей специальности был далек от геологии. Но они дали в своих идеях важные предпосылки для развития этой науки, которые в ходе истории этой науки были постепенно приняты и освоены.

В дальнейшем мы будем говорить уже не о предыстории, а о подлинной истории геологии с конца XVIII в. до наших дней; причем изложение построено так, что в нем сделана попытка сосредоточить внимание не на господствующем течении, а на воззрениях того меньшинства, представители которого отбрасывали обветшавшие легендарные идеи, унаследованные от XVII и начала XVIII столетий о внутреннем тепле Земли, как явлении, объясняющем почти все происходящее на ее поверхности. При применении такого приема, способ осуществления которого будет указан дальше, мы увидим, как, постепенно углубляясь и развиваясь дальше, принципы, введенные Кантом и Майером и основанные на предпосылках Ньютона, вошли и частью входят в геологическую науку и общее землеведение. За этим последует теоретическое обсуждение основной проблемы этой работы с точки зрения современных научных воззрений, и тогда читателю будет ясно насколько правильно мнение Вернадского о том, что изучение истории науки так же, как подлинное исследование научных фактов природы, может приводить к истине не только в уяснении фактов истории, но и в понимании фактов, которые дает сама природа.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: