книги из ГПНТБ / Круть, И. В. Исследование оснований теоретической геологии

наук,— в этом выразилась их историческая и гносеологическая роль, которая, одпако, этим не исчерпывается, по крайней мере в отношении галилеевского принципа. Последний принцип, со­ гласно которому законы механического движения тел одинаковы по отношению ко всем системам отсчета в абсолютном пустом пространстве, был осознан и назван лишь в наше время, когда потребовалось переосмысление представлений о физическом про­

еще не вполне ясна.

Главное содержание стеионовского принципа относительности сводится к тому, что пространственному отношению геологиче­ ских пластов («ниже» и «выше») эквивалентно временное отно­ шение их образования («раньше» и «позже»). Содержание фи­ зической относительности сходно с этим принципом в том, что увязывает физическое пространство и время и объясняет про­ странственно-временные отношения тел. Существенное различие заключается, в частности, в том, что стеноновский принцип объ­ ясняет время образования тел, а физический лишь время пере­ мещения. Одпако стеноновская относительность позволяет обо­ сновать и нечто большее, а именно наличие специфического гео­ логического пространства и времени, как атрибутивных свойств геологических тел, хотя, конечно, сам Н. Стенон и не диффе­ ренцирует физическое и геологическое пространство и время.

Согласно Н. Стенону, геологические пласты как механические тела образуются в однородном ныотоииапском пространстве и времени, отчасти уже занятом ранее образовавшимися телами. Од­ нородное физическое пространство и время сами по себе не обла­ дающие какими-либо свойствами, образуют фон геологических про­ цессов, тогда как существующие уже геологические тела создают неоднородность и являются своего рода условиями этих процес­ сов. Сам факт наличия дискретных геологических объектов обу­ словливает реальность геологического пространства, отличного по топологическим и групповым свойствам от однородного непре­ рывного физического пространства. Н. Стеной устанавливает ани­ зотропию геологического пространства в вертикальном измерении

ских (гравитационных и механических), но и специфических геологических процессов, которые обусловливают дискретность и анизотропность геологического пространства.

Стеноновский принцип устанавливает также специфичность геологического времени, являющегося атрибутом — свойством гео­ логических пластов (тел и процессов) по сравнению с однород­ ным физическим временем. Действительно, сам факт напласто­ вания (дискретность геологического пространства) отражается и

20

взаимообусловлпвается цикличностью и периодичностью, т. е. спе­ цифическими топологическими свойствами геологического време­ ни. Связь пространственных и временных свойств геологических объектов заключается, в частности, в том, что групповые свой­ ства геологического пространства (например, его дискретность) оказываются эквивалентными топологическим свойствам непре­ рывного геологического времени (например, ритмам).

Эти сложные отношения вызваны иерархией геологических объектов и процессов различного уровня, при которых одни из них являются иадсистемами и выступают внешними условиями для других. В связи с этим нужно сознавать, что рассматривае­ мые особенности геологического пространства и времени в мас­ штабе «пластов» отвечают лишь одному из уровней геологиче­ ской действительности и что пространственно-временные свойства геологических объектов разных уровней должны быть различ­ ными, сохраняя, однако, нечто общее для всей геологической ор­ ганизации, а также общие черты любого материального прост­ ранства и времени.

Иными словами, есть общая относительность геологического пространства и времени, заключающаяся в соотношении их с фи­ зическим пространством и временем (прежде всего с гравита­ ционными) , но есть и частная специальная относительность гео­ логического пространства и времени, характеризуемая внутренни­ ми их свойствами, обусловленными отношениями, в том числе взаимодействиями геологических тел и процессов.

Наряду с установлением относительности вертикального раз­ реза, стеноновский принцип допускал абсолютизацию горизон­ тального измерения геологического пространства. Тезисами Н. Сте­ нопа (см. выше — 1, 2, 3) предполагается повсеместный и одно­ временный процесс образования слоя определенного состава, а тем самым и пространственно-временная адекватность границ слоя фи­ зическому пространству и времени. Стеноновские тезисы (1, 2, 6) также можно трактовать как утверждения об однородности соста­ ва одновременных пластов, но если даже Н. Стеной так в действи­ тельности и не считал, то все же подобная абсолютизация со­ ставила впоследствии основу вернерианской стратиграфии и гео­ хронологии, рецидивы которой имели место вплоть до нашего вре­ мени. Стеноновский принцип относительности стал начальным общегеологическим критерием, который оказался достаточно силь­ ным в формальном отношении и весьма' содержательным, вклю­ чая статический, динамический, исторический и генетический аспекты. Этот принцип стал уточняться и дополняться через сто — двести лет, тогда как галилеевский принцип подвергся пере­ осмыслению через триста лёт.

Итак, науки о Земле, имевшие дело с разнородными прост­ ранственно-временными отношениями и свойствами природных объектов, выдвинули едва ли не первую естественно-научную аль­ тернативу пониманию пространства и времени как субстанций.

21

Новое в научном мировоззрении

В первой половине X V I I I в. происходило накопление на­ учных фактов, в основном укладывавшихся в существовавшие теоретические представления. В целом же век промышленной ре­ волюции предъявил науке новое требование — встать на службу экономики", на чем и сосредоточились научные усилия. В более общем плане отчетливей сталп проявляться противоречия между естествознанием и натурфилософией, поскольку наука разрабаты­ вала методы экспериментального и индуктивного нсследов'аний. Вклад же философов в методологию дедуктивного позиапня ча­ сто опережал возможности науки.

И. Кант (1724—1804) в раншіх теоретических работах выво­ дит принцип системного устройства мироздания, причем видит иерархическую организацию не только в астрономии, но и в при­ роде вообще. Кант полагает существование разных видов прост­ ранства с еще неизвестными свойствами и измерениями и под­ черкивает различие между «естественными телами» и «матема­ тическими телами». Лишь математическое пространство можно представить свободным от каких бы то ни было предметов. И. Кант строит естественнонаучные гипотезы, основанные на фактах, рассматривая природные объекты в пх развитии. Его небулярная космогоническая гипотеза (1755 г.), согласно которой планеты образовались под действием всемирного тяготения нз первоначально холодной диффузной материи и, возможно, прош­ ли стадию расплавленного состояния, в определенной степени отвечает гипотезам наших дней. Им излагаются прообразы совре­ менных представлений — космологических (например, об особом «начальном» состоянии), астрономических (например, о звездооб­ разовании) , общегеологпческих, геотектонических, геоморфологи­ ческих, географических (о зональности н др.).

естественной философии объединил ньютоновское учение с лейбнпцевской субстанциональной концепцией. Им не допускалось пу­ стое пространство, в котором находятся изолированные частицы вещества, а предполагалось многообразие материальных субстан­ ций, тела которых могут проникать друг в друга. В. И. Вернад­ ский считал Р. Бошковича предтечей современного учения о ве­ ществе и специфическом кристаллическом пространстве и пола­ гал, что в философских выводах к нему был близок Дж. Геттон.

Пауки о Земле в X V I I I в.

Для общих представлений о Земле основой становятся клас­ сическая механика и математика. Развиваются гравиметрические •и геодезические исследования. Все в большей мере механиче­ скими становятся космогонические и геогенические представле-

22

пня (Ж. Бюффои, И. Кант, И. Ламберт, П. Лаплас п др.)- За­ висимость жизни на Земле от солнечной энергии установил Роме де Лиль (1736—1790), с именем которого связано становление кристаллографии.

Особое значение в X V I I I в. стали приобретать описания естественных природных объектов и установление их систематик. Эти направления все отчетливей отражали миогоуровенпую орга­ низацию мира. Поскольку морфологическая целостность и инди­ видуальность организмов выступает особенно явно, то таксоно­ мическая основа для биологии была выявлена прежде, чем для геологии. Первая естественная систематика природных объектов, созданная К. Линнеем (1707—1778), оказалась в общем адекват­ ной в отношении организмов и неправильной для минерального мира.

Для установления возраста Земли Ж. Бюффон (1707—1788) применил моделирование, нагревая железные шары. Он подразде­ лил историю Земли на семь эпох общей продолжительностью в 74 832 года. Его концепции относятся к переходному типу от натурфилософских сочинений к специально-научным теоретиче­ ским исследованиям. В именем Ж. Бюффона связывается возник­ новение механического нептунизма, который у К. Линнея носил частью биогенный характер, а у Т. Бергмана (1735—1784) при­ обрел свою наиболее распространившуюся химическую форму. Интеллектуальным титаном X V I I I в. называют М. В. Ломоно­ сова (1711—1765), труды которого по глубине и широте содер­ жания позволяют относить их автора к основоположникам гео­ логии.

Возвращаясь к основной линии развития геологии, можно ви­ деть, что с начала X V I I I в. широко развивается коллекциониро­ вание и описание минеральных образований и окаменелозтей. Ми­ неральное вещество подвергалось химическому исследованию. Раз­ вивалась также описательная минералогия. Но первые попытки установления естественных сизтематик элементарных геологиче­ ских объектов — минералов — оказались неудачными (К. Линней, Р. Гаюи, А. Вернер). Появление представлений о закономерных ассоциациях геологических тел относилось прежде вгего к минера­

А. Моро и др.). Наиболее существенным достижением геологии становится выделение крупных разновозрастных комплексов гео­

23

Ж. Делюк в термин «геология» (1778 г.). Но дело не только в терминах. Переход к изучению по существу нового объекта — разреза земной коры — привел к изменению структуры предмета общей геологии. Главным для нее стало представление о геоло­ гических «формациях» (термин А. Вернера) как элементах зем­ ной коры. Это эмпирическое обобщение давало основу для станов­ ления стратиграфии, а также учений о метаморфизме, складко­ образовании, горообразовании и других процессах геологической истории. В предмете общей геологии («геогнозии») стали выде­ ляться ее компоненты: собственно формациоииая геология, дина­ мическая геология н историческая геология.

«Физико-теологические изыскания» (по выражению Ч. Лайеля) еще долго продолжаются в геологии, но уже с середины века к дилювпанизму добавляются две новые концепции, нептунизм и вулканизм. Существенную роль в развитии концепции вулка­ низма и всей теоретической геологии сыграла гипотеза П. С. Палласа (1741—1811), который рассматривал уже крупные геотек­ тонические элементы (гориые системы с гранитными ядрами) в их развитии.

Исключительное значение для геологии имели труды А. Вер­ нера (1749—1817) и ученых Фрейбергскоп школы, для которых был характерен разрыв между эмпирическим и теоретическим знанием. А. Вернер выделил из предмета геологин, который «объемлет все то, что нам о Земле нашей известно» (по свиде­ тельству А. Севастьянова; цит. по Шафраиовскому, 1968, стр. 127') «геогнозию» — «науку, которая знакомит нас вообще с твердыми составными частями земного шара и дает нам сведения о раз­ личных местоположениях ископаемых, образующих Землю, а так­ же об их происхождении и отношении друг к другу» (цит. по Даинемаиу, т. I I , 1933, стр. 380—$81).

А. Вернер сформулировал методологические принципы пони­ мания геологических объектов: «Ископаемые тела — это самосто­ ятельные механически простые химически соединенные неживые

вплоть до «семейства» подразделяться по их составу. Ведь целью системы минералов является определение природной их последо­ вательности или ряда полезных ископаемых. И чем точнее это будет сделано, тем совершеннее будет сама минералогическая система. Однако существенное различие ископаемых тел заклю­ чается в их составе, так же как для животных и растений оно за­ ключается во внутренней стройности их частей. Это различие про­ стирается вплоть до отдельных видов» (там же, стр. 59).

Поскольку же А. Вернер заявил, что предпочитает плохо классифицировать и хорошо описать, чем наоборот, то ои класси­ фицировал минералы и горные породы главным образом по внеш­ ним признакам. Если такая классификация и удовлетворяла тог-

24

да практическим потребностям, то теоретические выводы из нее не могли быть получены п были заменены гипотетически-дедук­ тивной доктриной нептунизма. Ее основой была идея последова­ тельного и одновременного отложенпя «всемирных формаций» из

ный вывод о первичности изогнутого залегания пластов. Вернериаиство в широком смысле слова играло главную историческую роль в геологии конца X V I I I в., но по выражению Ч. Лайеля, нептунизм и ортодоксия слились в ту пору в одно целое. Неп­ тунизм как бы придал новую научную форму дилювианизму, а вместе с тем и катастрофистскпм идеям, которые прослежива­ лись с древности и сущность которых составляло противопостав­ ление первичных геологических процессов современным.

Теория Д . Геттона. Некоторые выводы

Главе Эдинбургской геологической школы Д. Геттоиу (1726— 1797) принадлежал классический труд «Теория Земли» (1788, 1795 гг.), который явился первым целостным теоретическим син­ тезом геологических знаний: «Геттои старался положить прочные начала геологии, точно так, как Ньютон успел сделать это отно­ сительно астрономии. Но в первой из этих наук существовало слишком мало необходимых данных» (Лайель, 1866, т. I , стр. 56). Сочинения Дж. Геттона обязаны признанием прежде всего его ученику Дж. Плейферу (1747—1819), издавшему в 1802 г. «Ил-, люстрации к геттоновской теории Земли».

Теория Дж. Геттона построена на эмпирической основе по­ левых наблюдений. Кардинальную роль сыграл установленный им факт прорыва наслоенных пород гранитами, которые по об­ щепринятому мнению (особенно у нептунистов) считались пер­ возданными. Этот факт дал основание для вывода о необозри­ мости геологического времени, а вместе с тем и для исключе­ ния из геологии вопроса о происхождении мира. Его знаменитый

В. И. Вернадскому повод его уточнить: «Очевидно, надо при­ бавить «в течение геологически нам известного времени» (Вернад­ ский, 1965, стр. 116). Сам Дж. Геттон утверждал, что мы не должны приписывать природе только те средства, которые ка­ жутся нам приемлемыми с нашей узкой точки зрения.

Земля рассматривается Дж. Геттоном на уровнях механиче­ ских, химических и собственно геологических явлений, выступая в качестве целостной динамической системы, характеризующейся специфической организацией (гармонией). Причину движения тел

25

он видел во взаимодействии их и с другими телами и с субст­ ратом (физическими полями?). Выдвигается идея тепловой кон­ векции и расшпрення Земли, история которой имеет циклический характер.

Граничные условия теории Земли формулируются по сущест­ ву как геологический принцип сохранения: «Посреди всех пере­ воротов земного шара экономия природы остается без изменения,

но законы, управляющие этими изменениями, и правила, которым

геологических законах, действующих в рамках земной действи­ тельности.

Геттоновскпй плутонизм (название дано иептуипстами) имеет более широкий смысл чем вулканизм, поскольку охватывает так­ же глубинные метаморфические процессы. Он предполагает по­ следовательное расплавление различных частей твердой Земли. Эндогенный геологический фактор имеет периодический харак­ тер. Вода выступает постоянно действующим экзогенным факто­ ром, причем активным, а ие пассивной средой осаждения, как у нептунистов. Многолетний спор плутонпстов с иептунистами со­ средоточивался нередко па частных вопросах, например проис­ хождении базальтов.

Итак, период становления геологии как относительно самосто­

ности геологических тел и завершается введением геттоновского граничного принципа сохранения геологических процессов. Более общий характер и значение приобретает идея космогонического п геологического развития. В пределах периода можно наметить две эпохи. Первая из них (примерно до середины X V I I I в.) характеризовалась преимущественным накоплением фактического материала и лишь начальными стадиями взаимодействия отдель­ ных элементов геологии. Для второй эпохи характерна уже кон­ солидация этих элементов в единой теоретической системе. Сле­ дующий период начнется становлением биостратиграфии. Если еще в более ранние периоды возникли противоречия между на­ укой и религией, а также между геологическим и биологическим знанием, то в ХѴІІІ в. к ним прибавилась коллизия между эмпирическим знанием и концептуально-теоретическим подходом.

В X V I I I в. геология встала в ряд главных естественных наук после астрономии и механики и одновременно с химией и биологическими дисциплинами. Успехи систематики в последних способствовали некоторому опережению ими геологии. Но если произошло становление геологии в целом, т. е. она оказалась равноправным элементом естествознания и сама превратилась в

26

систему наук, то становление каждого из ее элементов еще за­ держивалось. В X V I I I в. существовали география, геофизика и геодезия, минералогия, учение о полезных ископаемых, общая

контуры систематики главных классов объектов геологии, что и обусловило ее становление. Важной задачей изучения периода становления геологии в X V I I I в. является, по-видимому, ана­ лиз путей возникновения и способов формулирования законов и идей, которые составили основу развития возникшей пауки.

Р А З В И Т И Е К Л А С С И Ч Е С К О Й Г Е О Л О Г И И ( П Е Р И О Д Ш Е С Т О Й )

Научный прогресс в X I X в.

Естественнонаучное мышление развивалось все более незави­ симо от философии. Относительная автономия естествознания играла в целом положительную роль, но имела и отрицательные стороны.

Так, почти вне внимания естествоиспытателей остались фи­ лософские разработки Г. Гегеля (1770—1831). Им, в частности, были изложены идеи поуровенной эволюции. В «Философии при­ роды» говорится: «мы должны рассматривать природу как систе­ му ступеней, каждая из которых необходимо вытекает из дру­ гой...» (Гегель, 1934, I I , стр. 28) п развивается «представление о рядах, образуемых всеми видами природы и в особенности живыми существами» (там же, стр. 31). Далее выделяются меха­ ническая и физическая формы бытия и подчиненный последней химический процесс; особые ступени образуют параллельно суще­ ствующие геологическая природа и организмы. Впервые геологи­ ческая реальность была выделена как специфическая сложная «органичная» система.

Продвижение науки в X I X в. шло экстенсивно и интенсивно. Физика оперирует уже двумя главными материальными субстан­ циями — электромагнитным полем и веществом, причем послед­ нее исследуется также на химическом и геологическом уровнях. Л. Пастер (1822—1895) вводит понятие о диссимметрии живого вещества в форме его кристаллического пространства. Развитие термодинамики привело к понятию энтропии, а также связан­ ным с ним космологическим построениям. Естественная система­ тика атомов (Д. И. Менделеев) создается позднее, чем система­ тика организмов, и примерно одновременно с систематиками ми­ нералов и горных пород.

Дальнейшее развитие геологии подготавливали фундаменталь­ ные работы в области физики Земли, геодезии и астрономии

27

одной из лидирующих отраслей естествознания, развивая его исторический аспект. Во второй половине века ' эволюционные пдеп в биологии, геологии, астрономии, а также пдеи развития в атомистике и термодинамике, противопоставили механическому лапласовскому детерминизму новый вероятностный подход.

Возпикпопенпе Э В О Л Ю Ц И О Н Н О Й геологии

ическим» временем геологии. Влияние нептупизма подходило к концу (А. Вернер, И. Гёте н др.), хотя окончательно он рухиул лишь в первой четверти X I X в. при прямом столкновении с плу­ тонизмом, которому сопутствовали также новые идеи катастрофизма (Ж. Кювье, Л. Бух, А. Гумбольдт и др.). Победа плутонизма была обеспечена не только фактами, но и научным методом. Плу­ тонизм и нептунизм как научные направления отражали не только отношение к роли и взаимодействию эндогенных и экзо­ генных сил — в классическом плутонизме Дя{. Геттоиа эта про­ блема решалась точнее, чем, например, в более поздних вулкани­ ческих концепциях (Л. Бух и др.), а экзогенные процессы по­ нимались Дж. Геттоном правильней, чем нептунистами. Крах нептунизма означал нечто большее — это был отказ от целого геологического мировоззрения, того, о котором Ч. Лайель писал: «Ранние наблюдатели думали, что памятники, которые геолог усиливается прочитать, относятся к начальному состоянию Земли,

мы катастрофизма уже мало связаны с идеями «первозданности» и так или иначе предусматривают участие революционных из­ менений в рамках общей эволюции Земли.

Поворотной вехой в истории геологии можно считать время, когда на грани X V I I I и X I X вв. произошло обособление би­ остратиграфии, как базисной геологической науки, которая полу­ чила новый специфический метод палеонтологической корреля­

вторяющихся катастроф (1812 г.), после которых уцелевшая часть организмов давала начало новому комплексу ископаемых.

28

Решающие эмпирические данные для геологического и биоло­ гического эволюционизма подготавливались биостратиграфиен, ос­ новоположником которой стал В. Смит (1769—1839). Он пришел к заключению: «все пласты последовательно осаждались на дне моря, и каждый из них содержит в себе остатки организмов, которые гнили во время его образования; в каждом пласте на­ блюдаются свои собственные окаменелости, и по пим-то в извест­ ных случаях можно установить одновременность образования по­ род различных местностей» (цит. по Неймайру, 1904, т. I , «тр. 25). Это была формулировка биостратиграфического принци­ па, который, по существу, дополнил стеноновский принцип шка­ лой биологического времени.

Существенную корректировку в стеионовско-смитовский стра­ тиграфический закон внес А. Грессли (1814—1865), который вы­

1837 гг.). Принципом фациальности как бы постулировалась от­ носительность горизонтального измерения геологического прост­ ранства. Если принципом Стенона устанавливалась вертикальная неоднородность геологического пространства, связанная с ходом геологического времени, то принципом А. Грессли утверждалась горизонтальная неоднородность геологического пространства в пределах одного геологического временного интервала.

Результаты деятельности стратнграфов, несмотря на разли­ чие общетеоретических взглядов были весьма значительны. Клас­ сический геологический метод полевых наблюдений и индуктив­ ных выводов из них позволил обосновать выделение главных стратиграфических единиц. Успехи стратиграфии стимулировали систематическое геологическое картирование.

в котором сделана попытка дать картину природы, включая гео­ логические и геофизические данные. А. Гумбольдт, а еще больше Л. Бух (1774—1853) трансформировали идеи о роли вулканизма до катастрофизма. Противниками катастрофистов выступили И. Гёте (1749—1832) и особенно К. Гофф (1771—1836), который подробно обосновывал метод познания прошлого путем сравнения следов его с современными явлениями.

геологических знаний. Если Дж. Геттон, выступив в 1788—1795 гг. со своей теорией Земли, проложил путь новой геологии, то опуб­ ликованный в 1830—1833 гг. труд «Принципы геологии» явился развернутым обоснованием геологии как «индуктивной науки»,

29