История формироеания геологического знания о Земле

Историю географии можно проследить начиная от ранней античности, а геология как особая наука выделяется из общего массива специализированного знания о Земле лишь во второй половине XVIII в. До этого времени отдельные фрагменты того, что впоследствии было определено как геологическое знание, входили в состав космологических и географических теорий[1]. Однако это касается главным образом обобщающих теоретических концепций. С незапамятных времен, имея в своей непосредственной практике дело с камнем и металлом, человек издавна располагал практическими навыками поиска и разработки месторождений руды или драгоценных камней. Но две эти области человеческой деятельности: практические навыки в обращении с рудами и минералами и формирование теоретических концепций их происхождения и распределения в недрах Земли, в течение долгого времени сосуществовали не пересекаясь.

Подобную картину можно наблюдать не только в геологии. История, как отмечал известный исследователь истории и методологии науки Александр Койре, «предоставляет нам множество блестящих доказательств того, что техническая мысль на уровне здравого смысла не зависит от научной мысли, из которой она может, однако, вбирать в себя отдельные элементы, внедряя их в здравый смысл; ... направляемая и стимулируемая опытом и деятельностью, успехами и неудачами она может... создавать и развивать орудия труда и машины»[2].

В эпоху позднего Средневековья появляются первые сочинения по горному делу и металлургии. Такова, например, «Упорядоченная и полезная книга о том, как искать и находить соль в копях» — самое старое печатное издание по рудному делу, опубликованное в Германии в 1505 г. Однако книги такого рода имели не теоретическую, а сугубо прагматическую ориентацию и были, скорее, сборниками полезных рецептов, а не теоретических обобщений. Концептуальные схемы, объединяющие эти рецепты в какую бы то ни было связную систему, находились под сильным влиянием религиозных представлений, согласно которым дары земных недр рассматривались как великое творение Бога, а горное дело — как подземная священная сфера, в которой эти дары предоставлялись людям. Да и сами рецептурные предписания этих книг, помимо технических ус- комендаций, включали множество обрядовых действий, представлявшихся авторам столь же необходимыми для успеха дела. Вся работа горняка подчинялась служению культу и рассматривалась не просто как форма промышленного труда, а как ритуал изо ван нос праздничное действо, начинавшееся с общей молитвы перед спуском в шахту[3]. Иоханнес Матезий писал, что в беседах с Лютером и Парацельсом он говорил о прирастании руды, которая зачинает- ся и рождается природными силами наподобие живых организмов. Общим выводом из этих бесед было то, что «одиночная жила, с которой не сталкиваются и не скрещиваются другие жилы, редко содержит в себе руду»[4].

Однако к тому же самому времени относятся и попытки первых эмпирических обобщений, не вытекающих напрямую из религиозных концепций происхождения мира. Эти разработки связаны с трудами немецкого врача и металлурга Георга Бауэра, более известного под именем Георга Агриколы (1494-1555), которого считают если не основателем, то по крайней мере предтечей научной геологии. Агрикола долго жил и работал в Санкт-Иоахимстале — одном из центров обширной рудной провинции центральной Европы, охватывающей Саксонию, Чехию, Моравию и Силезию. Обобщая практический опыт разведки и разработки рудных месторождений, Агрикола одним из первых предложил классифицировать горные породы, группируя их по физическим признакам — цвету, твердости и т. д. Он же предложил первую систематизацию форм залегания рудных тел (жилы, штоки, линзы, пласты и др.) и предпринял попытки естественно-природного объяснения их происхождения. Свои взгляды он изложил в вышедшей спустя год после его смерти книге «О горном деле и металлургии», которая на последующие двести лет стала лучшим учебником для горняков и металлургов. Но все-таки это еще не теоретическая геология. Работы Агриколы сохраняют сугубо прагматическую ориентацию и рецептурный характер.

Причина того, что геология как форма специализированного знания о Земле складывается гораздо позже географии, по-видимому, заключается в том, что если предметом географических исследований является пространство, то геология имеет дело скорее со временем. Поскольку же с перемещениями в пространстве человек имеет дело чаще, чем с временными изменениями, концептуализация пространственных представлений начинается гораздо раньше, чем временных, которые еще долго сохраняют обыденный характер. Можно сказать, что само открытие времени произошло сравнительно недавно. Мировоззрение античности, Средневековья и Возрождения не замечало эволюционного развития Вселенной. Основная парадигма западноевропейского мышления была статичной. В результате в то время как античные философские и математические концепции пространства уже позволяли строить в области географии достаточно сложные теоретические конструкции, обыденные представления о времени могли составить основу лишь для эмпирических обобщений в области геологии. Христианская концепция божественного творения, согласно которой мир в сущности своей не изменяется, навечно сохраняя тот завершенный вид, в каком он вышел из рук Творца, не оставляет места для интерпретации многообразия форм геологических объектов как результата длительного эволюционного процесса. Поэтому формированию геологии как самостоятельной науки должны были предшествовать (или сопутствовать) достаточно глубокие изменения мировоззренческого характера.

Новое мировоззрение было подготовлено трудами философов- рационалистов Декарта и Лейбница. Декарт впервые высказал мысль о совместимости христианской концепции сотворения мира с идеей его эволюционного развития, полагая, что, создав мир,

Бог сообщаил ему законосообразное движение, обусловливающее все дальнейшие изменения. В «Трактате о свете» (1664) Декарт утверждал, что материя, сотворенная Богом, «не имеет никакой формы: ни формы земли, ни формы огня, ни формы воздуха, ни формы любого другого более конкретного вещества, например, дерева, камня или металла»[5]. При этом Декарт полностью разделял религиозное представление о совершенстве, а значит, и о завершенности сотворенного мира. Как существо совершенномудрое и всемогущее Бог творит мир сразу и навеки; со дня творения в нем нс прибавилось и не убавилось совершенно ничего: количество материи не изменились ни на йоту. Но, поскольку в мире присутствует и Им же созданное движение, измениться могли формы соединения частиц материи. Декарту удалось соединить, казалось бы, несоединимое. Мир, созданный Богом, совершенен и потому постоянен, но из самого постоянства присутствующего в нем движения следует необходимость постоянного же изменения составляющих его частей: «Сохраняя их (материю и движение. — Б. Л.) в том же самом виде, в каком Он их сотворил, Бог не сохраняет их в одном и том же состоянии. Иными словами, действуя всегда одинаково, Бог производит в субстанции всегда одно и то же действие, хотя в этом действии акцидентально и оказывается большое разнообразие»[6]. Именно эта идея становится основанием нового мировоззрения, в котором для объяснения изменений, происходящих в материальном мире, нет необходимости обращаться к Богу. Ведь, согласно Декарту, сотворенный мир (а именно он и составляет предмет науки) субстанциально постоянен, а все происходящие в нем изменения носят лишь акцидентальный характер.

В картезианской науке Бог парадоксальным образом оказывается одновременно и совершенно излишним, и совершенно необходимым. Он излишен, поскольку изменения, происходящие в мире, осуществляются без Его прямого участия, но Он и необходим, поскольку выступает гарантом законосообразности всех изменений. Декарт полагал, что Солнце и все планеты образовались благодаря одной-единственной форме движения этой материи — пространственному перемещению ее частиц относительно друг друга. В процессе формирования Земли произошла ее дифференциация на огненно-жидкое ядро, твердую кору, водную и воздушную оболочки.

При этом основоположник новоевропейской науки еще совершенно не представляет себе временных масштабов космологических и геологических процессов, полностью принимая церковную версию сотворения мира «пять или шесть тысяч лет назад».

Взгляды, близкие к декартовским, выражал и Лейбниц. Правда, если концепция Декарта была скорее чисто умозрительной, Лейбниц опирался и на эмпирический опыт. Он ознакомился с практикой горного дела в 80-х годах XVII в., занимаясь проблемой откачки воды в рудниках Гарца, и в дальнейшем использовал этот опыт в построении своих минералогических и геологических теорий. Результаты своих размышлений он изложил в книге «Протогея» (1691), ставшей одним из первых произведений, содержащих попытку научно-теоретического истолкования проблемы происхождения и эволюции Земли. Лейбниц высказал мысль о том, что Земля первоначально представляла собой раскаленный шар, в результате постепенного остывания которого образовалась вода, которая, растворяя соли в твердой коре, заполнила возникшие пустоты, образовав океаны. Л. де Бюффон (1707 -1788) в 1744 г. начал публикацию своей «Истории Земли», в которой выдвинул гипотезу ее происхождения вследствие космической катастрофы — сильного удара по Солнцу кометы, отколовшей от него часть расплавленного вещества, из которого впоследствии образовались Земля и другие планеты. В 1775 г. близкую к современным представлениям гипотезу об образовании Вселенной из первичной материи, состоявшей из мелких холодных и твердых частиц, равномерно распределенных в пространстве, выдвинул И. Кант. Однако еще долгое время теоретические рассуждения о происхождении Земли и реальная практика горного дела сосуществовали не пересекаясь, образуя две самостоятельные сферы знания: область чистого теоретизирования и область чистой эмпирии. Александр Гумбольдт, занявший в 1792 г. пост обербергмайстера Пруссии, писал: «От горного советника, от директора горного предприятия требуют немногого, ведь люди привыкли к неучам»63. Ограничение возможностей заниматься теоретическими исследованиями побудило его оставить пост начальника горного производства. Он избрал путь «вольного ученого», предпочтя геологии географию, в области которой необходимость взаимосвязи теоретических и эмпирических компонентов признавалась уже античными мыслителями. [7]

Некоторые геологические идеи общетеоретического характера высказывались еще в середине XVII в. Так например, датчанин Нильс Стеной (1638-1685) сформулировал некоторые общие принципы, характеризующие закономерности расположения пластов осадочных пород: принцип суперпозиции, согласно которому всякий нижележащий слой осадочных пород образовался ранее вышележащего, и принцип непрерывности, согласно которому всякий осадочный слой первоначально располагался строго горизонтально и был непрерывным (наклонное расположение и разрывы возникли лишь впоследствии, благодаря тектоническим процессам или эрозии). Из-за уже отмеченного отсутствия взаимосвязи между теоретиками и практиками сочинения Стенона в течение почти полутора столетий оставались малоизвестными и обрели признание и популярность только в XIX в.

Сами по себе принципы Стенона были необходимым, хотя и недостаточным основанием для формирования научного знания о земных недрах, поскольку относились только к осадочным породам и позволяли определить лишь их относительные временные характеристики (раньше — позже). В начале XIX в. английский естествоиспытатель В. Смит (1769-1839) предложил более универсальный и более точный способ определения относительной древности пород по содержащимся в них органическим остаткам и разработал первый образец геохронологической шкалы, представленной в виде «Таблицы последовательности слоев» (1799). Признание принципов Стенона и Смита в качестве фундаментальных сделало возможным применение в области геологического познания общенаучного метода систематизации и обобщения эмпирического материала в соответствии с предустановленными постулатами аксиоматического характера. И хотя некоторые ученые полагают, что принципы эти являются сугубо эмпирическими, обосновывая свои утверждения ссылкой на направленность и необратимость процесса биологической эволюции, сама ее направленность (и необратимость) есть не более чем априорный принцип, принимаемый биологами как аксиома[8]. Однако для того, чтобы окончательного придать геологическому знанию научный характер, требовалось найти способ количественного выражения длительности геологических процессов или, иными словами, научиться измерять время их протекания.

Дальнейшее развитие геологии как научной дисциплины связано с трудами А. Вернера (1750-1817) и Дж. Геттона (1726-1797), предложивших две диаметрально противоположные концепции геологического процесса, вошедшие в историю под названиями «нептунизм» и «плутонизм». Вернер, сторонник «лептунической» (водной) концепции происхождения Земли, определил геологию как «науку, изучающую твердое тело Земли, как в целом, так и в виде различных сообществ минералов и горных пород, из которых она состоит, а также их происхождение и соотношение друг с другом»[9]. Он разработал первую глобальную систему классификации горных пород и предложил теорию, объясняющую происхождение Земли постепенным осаждением из взвеси и раствора. Вулканическую деятельность Вернер считал феноменом сравнительно недавнего происхождения и объяснял ее возгоранием угольных отложений, утверждая, что разломы и щели в более древних осадочных породах заполнялись расплавленным вулканическим теплом базальтом сверху. Профессор Фрайбургской горной академии Вернер был прекрасным лектором, но писать не любил: его основной труд «Краткая классификация горных пород... » (1787) был действительно необыкновенно краток и состоял всего из 28 страниц. Тем не менее, идеи вернеровского нептунизма надолго овладели умами ученых, а геология в большинстве европейских университетов вплоть до середины XIX в. преподавалась «по Вернеру».

Создатель «плутонистской» (огненной) концепции шотландец Геттон в отличие от Вернера не был ни профессиональным геологом, ни университетским профессором. Получив медицинское образование в Сорбонне, Геттон работал сначала фермером, а затем компаньоном в фирме удобрений. Наукой он занимался как «свободный ученый», примыкая к кружку шотландских мыслителей, среди которых были такие известные авторитеты как, например, философ Д. Юм, создатель классической политэкономии А. Смит и др. В своей «Истории Земли» (1788) шотландский естествоиспытатель утверждал, что главным фактором ее эволюции является не вода, а огонь, энергия «внутреннего жара». При этом вулканы выполняют роль предохранительных клапанов, предотвращающих взрыв планеты, а сама эволюция представляет циклический процесс чередования фаз расширения и сглаживания (размывания) образовавшихся поднятий. При этом разломы и щели, образующиеся в осадочных породах, заполняются расплавленным оазальтом не сверху, как полагали нептунисты, а снизу. Однако широкое признание плутонистская концепция Геттона получила не сразу. Авторитет Вернера был настолько велик, что альтернативные гипотезы зачастую даже не рассматривались всерьез. Концепция Геттона оставалась в тени до тех пор, пока два ученика Вернера Л. Бух (1774-1853) и А. Гумбольдт (1796-1869) не отказались от концепции своего учителя. В разработанном ими учении о кратерах поднлт.ия решающая роль в формировании облика Земли отводится не гидрологическим, а магматическим процессам. Так в 30-х годах полузабытые идеи геттоновского плутонизма начинают обретать популярность, а к середине XIX в., значительно потеснив вернеровский нептунизм, становятся доминирующими.

К этому времени практически завершается становление геологии как самостоятельной науки. Шотландец Ч. Лайель (1797-1875) наконец формулирует общий принцип измерения длительности геологических процессов, позволяющий не только создать уже не качественную (относительную), а более точную количественную (абсолютную) геохронологическую шкалу, но и установить соответствие между геологической и биологической эволюциями, расположив их в границах единой системы этапов, эр и периодов. Лайель, как и его соотечественник Геттон, не имел специальной геологической подготовки. Юрист по образованию, он занимался геологией как любитель. Это обстоятельство заставляет нас еще раз обратить внимание на то, что наиболее фундаментальные положения даже таких, казалось бы, сугубо эмпирических наук, как геология, не устанавливаются в результате индуктивного обобщения опытных данных, а формулируются как априорные принципы, имеющие характер аксиом, т. е. положений, не вытекающих из эмпирического опыта, а, составляющих основу его организации.

Идея актуализма, сформулированная Лайелем в трехтомных «Основах геологии» (1830-1833), широко раздвинула пределы геологической истории и приобрела поистине общенаучное значение, а сами «Основы... » надолго стали самой популярной книгой по геологии. Ее идея достаточно проста: «Все изменения, которые произошли в прошлом, в течение геологической истории, происходили под влиянием факторов, действующих и ныне (курсив мой. — Б. Л.)»[10]. Идея актуализма близка к декартовской мысли о постоянстве законов, установленных Богом при сотворении мира, хотя всякое упоминание о Нем уже исключено и все характеристики постоянства приписываются самой природе. Лайель утверждает, что все естественно-природные процессы на Земле протекают единообразно и действуют непрерывно, поэтому даже самые значительные изменения облика планеты могут происходить (и действительно происходят) в результате постепенного суммирования незначительных проявлений этих процессов в течение долгого (с точки зрения современников Лайеля невообразимо долгого!) времени. Признание принципа актуализма позволяет исследователю, зная, например, скорость осаждения взвеси, рассчитать время, необходимое для образования многометровых пластов осадочных пород. В результате таких вычислений происходит расширение временных границ бытия мира с библейских 5-6 тыс. до миллионов и миллиардов лет.

Историческое значение лайелевской идеи актуализма вполне сопоставимо с ньютоновской концепцией универсума. Как и в XVII в., перед человеком вновь открывается бесконечная бездна. Только тогда это была бездна пространства, а теперь - бездна времени: «геология так же проясняет наши представления о времени, как астрономия научает нас, как познавать пространство... Здесь человек со всей его жизнью, с его мерами и понятиями совершенно исчезает как ничтожнейшая пылинка мироздания»[11].

Сформулированная в сфере геологии, идея актуализма приобрела не просто общенаучный, но и мировоззренческий характер. С нее начинается «героическая эпоха» в геологии, в чем-то подобная эпохе Великих географических открытий. Влияние этой идеи испытали на себе не только ученые (в том числе и Ч. Дарвин (1809- 1882)), начинавший свою научную карьеру как геолог, именно там почерпнувший основную идею эволюционного развития как результата продолжающегося действия одних и тех же факторов), но и самая широкая «образованная публика». По свидетельству современника, дорогие сочинения по геологии раскупались быстрее самых популярных романов Вальтера Скотта[12]. Выступления известных геологов собирали аудитории количественно сопоставимые с посетителями современных рок-концертов. Так, на серию бостонских лекций Лайеля в 1841 г. было куплено 4,5 тыс., а на ньюкастлскис лекции профессора Седжвика более 3 тыс. билетов. Не будет преувеличением сказать, что эволюционные взгляды Лайеля и Дарвина определили развитие всего естествознания второй половины XIX в., и идея эволюции прочно утвердилась в сфере геологических наук.

Первой из наиболее фундаментальных концепций эволюционного развития Земли стала теория контракции. Ее автор профессор геологии Венского университета Э.Зюсс (1831-1914) опирался на гипотезу Канта—Лапласа, логически увязывая их космогоническую модель с геологическими процессами. Суть теории контракции состоит в признании постепенного остывания планеты, что неизбежно должно приводить к ее сжатию и в результате к изгибанию и короблению (вспучиванию) твердеющей земной коры. Сформулировав свои основные идеи при исследовании происхождения Альп (1885), Зюсс в более позднем трехтомнике «Лик Земли» (1885-1909) придал им универсальное значение, объясняя сжатием при остывании происхождение всех складчатых горных поясов. Влияние идей Зюсса на современных ему геологов было огромным. Благодаря внутренней логичности и, не в последнюю очередь, согласованности с космогонической теорией происхождения Земли, контракционная теория быстро получила широчайшее распространение и еще в первые десятилетия XX в. пользовалась всеобщим признанием, а некоторые крупные геологи сохраняли ей верность вплоть до 60-70 годов.

На рубеже XIX-XX вв. на основе контракционной теории возникло учение о геосинклиналях. Впервые идею и сам термин предложил американский геолог Дж.Дана (1813-1895); поддержал и развил ее профессор Парижского университета Г. Ог (1861-1927). Геосинклинали — прогибы, образующиеся при сжатии земной коры, подобно морщинам на ссыхающемся яблоке. Они располагаются по окраинам континентов, образуя границы между материками и океаном. Практически одновременно с разработкой теории геосинклиналей появляется учение об их антиподах —континентальных платформах, представляющих собой мощные сплошные массивы, расположенные между геосинклиналями. Разработка теории платформ связана с деятельностью известного русского геолога А. Карпинского (1864-1936). Учение о геосинклиналях и платформах вышло за рамки контракционной теории и стало ведущей концепцйей первой половины XX в., определившей развитие теоретической геологии этого периода.

Однако уже в начале XX в. в науке произошли события, которые не могли не отразиться и на геологии. Революция в физике поставила под сомнение многие казавшиеся ранее незыблемыми общенаучные положения. В числе отвергнутых идей оказалась и космогоническая гипотеза Канта—Лапласа. Вначале конкуренцию ей составила катастрофическая гипотеза Джинса, а затем представления об изначально расплавленной массе Земли, сжимающейся при остывании, были вытеснены «холодными» концепциями, трактующими эволюцию планеты диаметрально противоположным образом — как процесс ее расширения. В результате контракционная теория, оказалась логически несовместимой с новыми космогоническими идеями.

Признание концепции расширяющейся Земли в свою очередь позволило геологам высказать предположение настолько невероятное, что сама возможность его никогда ранее не обсуждалась. Никому просто не приходило в голову, что общая конфигурация и взаиморасположение континентов могут быть подвержены достаточно существенным изменениям (изменение очертаний береговых линий за счет речных наносов, морских волн или землетрясений не в счет, ибо они пренебрежимо малы). Фиксизм, т. е. утверждение неподвижности материков, был настолько само собой разумеющейся позицией, что не требовал ни обоснования, ни даже особого обозначения. Но из концепции расширяющейся Земли логически следует возможность признания подвижности (мобильности) континентов. Эта идея реализовалась в концепции немецкого геофизика А. Вегенера (1880-1930), предложившего тектоническую гипотезу перемещения (дрейфа) материков. В результате фиксизм из само собой разумеющейся, «естественной» точки зрения превратил в одну из возможных позиций, признание которой становится актом осознанного выбора, а дискуссии между фиксистами и мобили- стами с переменным успехом продолжаются на протяжении всего XX в. С самого его начала до середины 30-х годов большей популярностью пользовались привлекательные уже самой своей «революционностью» идеи мобилизма. Затем до начала 60-х годов XX в. происходит реставрация фиксистских представлений. Однако к середине десятилетия океанологи находят новые аргументы в поддержку уже похороненного было мобилизма, связанные с разработкой раздвиговой концепции происхождения океанов, опирающейся на космогоническую гипотезу расширяющейся Земли и логически согласующуюся с ней тектоническую теорию литосферных плит. К концу 60-х годов эта теория, предполагающая перемещение материковых плит под влиянием конвективных течений в мантии, становится доминирующей, но вместе с ее признанием вновь возрастает интерес к уже полузабытым представлениям о «горячем» происхождении Земли.

Таким образом, можно констатировать наличие этапов в развитии геологической теории, которые выделяют, например, отечественные геологи В. Е. Хайн и А. Г. Рябухин.[13]

Первый этап развития геологии начинается с ее становления в качестве самостоятельной науки. Он связан с оформлением тектонической концепции кратеров поднятия, разработанной Бухом и Гумбольдтом.

Начало второго этапа относится к середине XIX столетия. Этот этап связан с широчайшим распространением в естествознании эволюционной концепции, у истоков которой стояли Лайель и Дарвин. Собственно в геологии этот этап обозначен господством контракци- онной теории Зюсса.

Третий этап начинается с революции в физике на рубеже XIX- XX вв. и охватывает первую половину XX в. В геологии он ознаменован разработкой учения о геосинклиналях и континентальных платформах.

Четвертый этап относится ко второй половине XX в. и связан с дискуссией между сторонниками фиксизма и мобилизма. Наиболее значительным результатом этого этапа можно считать разработку теории тектоники литосферных плит.

На рубеже XX-XXI вв., как отмечают авторы, «угадываются признаки новой революции, проявляющейся в сближении гуманитарного и естественного комплексов наук»[14].

  • [1] В Средневековье под геологией понимали учение о порядке земного бытия, в отличие от бытия духовного, которое было предметом теологии. С концаXVIII в., по предложению Г. К. Фюкселя и А. Г. Вернера, комплекс специализированных знаний о земных недрах получает имя геогнозии. Современное на/-звание этой науки устанавливается лишь к самому концу XIX в.
  • [2] 5*Койрс А. От мира «приблизительности* к универсуму прецезионности//Очерки истории развития философской мысли. М., 1985. С. 111.
  • [3] См. Бакс К. Богатства земных недр. М., 1980. С. 315.
  • [4] Там же. С. 316.
  • [5] Декарт Р. Трактат о свете //Декарт Р. Избранные произведения. М., 1950.С.194.
  • [6] Там же. С. 197.
  • [7] См. Бакс К. Богатстна земных недр. С. 298.
  • [8] См.: Методы теоретической геологии. Л., 1978. С. 85.
  • [9] Цит. по: Хэллем Э. Великие геологические споры. М., 1985. С. 12.
  • [10] Цит по: Хайн В. Е.} Рябухип А. Г. История и методология геологических
  • [11] Павлов А.П. Представления о времени в истории, археологии и геологии.М., 1920. С. 22.
  • [12] См.: Белый В. Ф. О роли геологии в научном познании мира. Магадан, 1995.С. 65.
  • [13] См., напр.: Хайн В. Е., Рябухин А. Г. История и методология... С. 210.
  • [14] Там же.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >