Ж. – Б. Ламарк. Гидрогеология
Наш мир был сотворен за неделю и создание его закончено в 4004 году до Рождества Христова в пятницу 26 октября в 9 часов утра. В точности этого утверждения в Англии времен Ньютона не сомневались, потому что оно явилось результатом крепкого союза церкви и науки. Тогда ирландский архиепископ Ашер создал ученый комитет для уточнения даты сотворения мира и привлек к его работе не кого-нибудь, а самого Исаака Ньютона. Поскольку великий геометр написал свою знаменитую книгу, оказавшую такое влияние на ученый мир, с целью доказательства премудрости и всемогущества Всевышнего, то кто же кроме него может вычислить дату, важнее которой нет ничего на свете. Так что, рассказывает и комментирует эту историю в своей книге геолог Э. Хеллем, напрасно мы иронизируем над ее точностью: она сделана с использованием всего арсенала тогдашней науки. (Хеллем, 1985, с. 104).
Но дело даже не в методах определения точной даты сотворения мира, эти приемы явились бы обязательно и выполнили свое назначение, потому что существовала установка о незначительной длительности истории мира. Сегодня нам трудно себе представить, насколько бренен в сознании европейских людей был этот мир всего лишь каких-нибудь триста, даже двести лет назад. Сотворение мира, причем одновременно всего мира, от тверди небесной до человека, история людей, фантастические и реальные уцелевшие в памяти их события, – все они укладывались в те мифические шесть тысяч лет, о которых говорила теология. Средневековый человек был уверен, что от него до Адама прошло совсем немного поколений. Эта идеология прекрасно сочеталась с личным ощущением царящей вокруг смертности. Повседневная гибель кругом людей от болезней, войн и несчастий воспринимались как обыденные явления. Все вокруг было бренно, почти эфемерно, жизнь ничтожна и весьма преходяща..
Поэтому таким же бренным было понятие о мире и у Ньютона, в нем не содержалось представления о медленных возрастных изменениях вещей. В самой механике, естественно, нет никаких понятий о возрасте, становлении, направлении, развитии, потому что нет направления времени, нет прошлого, есть только простое отношение: раньше – позже, предназначенное для вычисления последовательной перемены в положении тел, происходящей в текущем где-то в других, не в динамических срезах действительности, измерениях времени. Благодаря усиливающему ограничению, элиминации из длительности его направления механика и достигла таких успехов в первое столетие своего развития, стала безусловным и недосягаемым лидером наук. Она получила статус истинного знания, приобрела огромный моральный авторитет, поскольку занималась отвлеченными предметами, не имела ввиду непосредственную практическую пользу, не была связана с материальными интересами и искажающими истину человеческими страстями, в том числе и с представлением о личной бренности.
Ее развитие даже привело к ощущению близкой завершенности научного знания. Казалось, главные конструктивные опоры и основные принципы его или уже созданы, или вот-вот будут созданы. Характерно в этом отношении название появившегося в 1796 году астрономического труда Пьера Лапласа – “Изложение системы мира”. В самом заголовке содержался безыскусная уверенность в исполненности знания обо всем мире, на достаточность механических истин для описания всего. Предполагалось, иначе говоря, что солнечная система и есть мир, а за пределами его или в глубине его если и есть другие миры, то они управляются теми же замечательными ньютоновскими законами. На основе всего лишь двух строительных приемов: тяготения и законов движения Лаплас предложил здесь во многом совпавшую с кантовской и ставшую вскоре общепринятой гипотезу происхождения солнечной системы. (Лаплас, 1982).
Лапласу же принадлежал еще более знаменитый пассаж о могуществе механики: если бы существовал универсальный ум, которому были ведомы начальные координаты и направления движения каждой частицы вселенной, он с помощью дифференциальных уравнений мог бы предсказать их положение на любой срок вперед, и следовательно, обладал бы абсолютным знанием о состоянии мира в любой момент его времени. Иначе говоря, создавалось впечатление исчерпанности, близости последних завершающих картину мазков, после которых наступит подлинная ясность, которой, конечно, пока еще недоставало.
Однако среди безмятежно чистого горизонта наук, как в яркой картине наступающего бурана в пушкинской “Капитанской дочке”, маячило одно незначительное облачко – понятие направления времени. Оно не устранялось из общего знания, несмотря на успехи обратимых правил движения. В понятии времени, употреблявшемся в науке, пока неявно, но присутствовало прошлое, настоящее и будущее. Если прямое и обратное направление времени среди одинакового во все стороны, ровного пространства вселенной было применимо к простому механическому перемещению тела из одной точки его в другую, иначе говоря, согласовывалось с представлением об относительных времен и пространств, то для абсолютного изменения движения требовалось более обширное знание не только о механических относительных перемещениях, но о внутренних изменениях тел.
Но такой системой с собственными, не связанными с влиянием внешних сил изменениями как раз и была сама Земля. И вот в научных наблюдениях окружающей природы стало нарастать количество знаний о прошлом, об истории ее и о развитии в конце концов, о некоторой эволюции объектов. Критическая масса таких знаний стала быстро, прямо-таки стремительно возрастать с начала восемнадцатого века. Механика-то как раз ничего не могла сообщить о возрасте Земли кроме как подтвердить сакраментальные 6 тысяч лет, как то сделал Ньютон. От астрономических влияний, которые так хорошо ею вычислялись, на Земле происходили только некоторые незначительные циклические явления вроде смены времен года. Но из них самих никакого отличия одного года от другого вывести нельзя, то есть в этой модели вечной динамической повторяемости никакой истории, никакого движения и внутреннего развития не содержалось.
Однако за то время, пока Земля бежала по своей орбите, происходило множество значимых для людей событий. Сменялись правители, нарождались новые, не похожие на старых, люди, поднимались народные движения или строились города – шла история, никоим образом не связанная с движением планеты по своему небесному пути. И знания об истории росли как облачко над пушкинской степью, пока не закрыли все небо и ясность механической истины не расплылась окончательно.
Собственно говоря, то противоречие, которое открыл когда-то Аристотель, одновременное присутствие в понятии времени делимости его не мерные куски и неделимости, гладкости течение времени, продолжало действовать и нарастать с развитием науки и когда-то должно было встать во весь рост. В самом деле, в физике употребляется счет времени, сравнимый с натуральным рядом чисел. С временем, состоящим из неделимых далее единиц, а если и делимых, то как некие дроби, на качественно такие же, но более мелкие части, можно поступать как угодно: складывать, отнимать, умножать и т. п. Одна его единица ничем не отличается от соседней и более того, не должна отличаться. У них нет никакого содержания, кроме как способности длиться. Это чистое количество без всякого качества, без всякой разнородности своих частиц. Собственно говоря, понятие содержания и не применимо к физическому истолкованию времени. Где оно кроется: под очередным номером или между номерами? Что находится между единицами времени? – спрашивал еще Аристотель. – То же время?
Вот широко употребляющийся в астрономии термин “год”. Он служит только для счета времени астрономических явлений, для расчета орбит и других движений небесных тел. Этот год просто единица, у него нет собственного содержания. Для астрономических целей его нет смысла делить, а если и есть смысл, то это чисто количественное гладкое дробление.
Но в других стартовавших тогда под влиянием механики науках, пытавшихся достичь точности механических измерений, “год” был не пустым, он был заполнен громадным количеством событий, происходивших на Земле. А самое главное, что начало года никак не похоже на его конец, поскольку они связанны с происходящими явлениями. Их никак нельзя поменять местами, это не зависело от человека. Желтые листья не поднимались на дерево и не становились зелеными. События в годе шли в одну сторону и слова прошлое, настоящее и будущее были не пустым звуком, а наполнены и следовательно, обладали порядком.
Собственно говоря, противоречие между счетом времени и направлением времени похоже на различие между количественными и порядковыми числительными. Первые можно складывать, вторые – только перечислять, первые накапливаются, вторые – проходят в определенном порядке, по одному и исчезают. Первые – целостные, как точки, они четко отграничены мерными “черточками”, вторые – из чего-то состоят, у них есть содержание.
С представлением о направлении, порядке, прохождении истории связалась не механическая часть естествознания, поставившая перед собой вопросы: какое собственное поведение свойственно планете, ее природе? Что с ней происходило? В представлениях большинства, в том числе и Ньютона, например, мир создан практически мгновенно, в течение нескольких дней и человек, следовательно, ровесник всему живому на Земле, как и самой Земле. Но произошла ли некая параллельная история в окружающей человека среде?
У естествоиспытателей, в отличие от механиков, не было еще точных приемов описания и осознания природы поверхности Земли. Но часто, как это бывало, общие идеи зарождались из потребности решения какой-нибудь одной, очень частной проблемы. В данном случае она формулировалась так: откуда в горах появились морские раковины?
Вдумчивых естествоиспытателей всегда поражал этот факт. Ксенофан за 600 лет до Р.Х. был потрясен, когда увидел в горах Мальты огромное количество раковин и не случайно этот факт сохранился в научных преданиях. Овидий писал в “Метаморфозах”:
Ступал я по почве, морем некогда бывшей,
Далеко от берега сухие скорлупки моллюсков морских я собирал.
Этот вопрос был забыт на время господства христианской натурфилософии и стал первым камнем преткновения для первых натуралистов нового времени. Каким образом морские раковины оказались в виде ископаемых в горах, глубоко под землей в шахтах и горных выработках, да еще в таких количествах? Традиционное объяснение: все моллюски принесены и погибли в результате 40-дневного нахлынувшего на сушу всемирного потопа – уже не устраивало, слишком много противоречий. Например, разное состояние раковин. Одни сохранились лучше, другие – хуже, третьи вообще окаменели, превратились, например, в ракушечник.
Наконец, загадку осознал и дал ее решение Жорж Луи Леклер де Бюффон. Труд, который он задумал и осуществил, конечно, не направлен был только на решение загадки раковин, но эта разгадка дала ему нерв, главный прием, путеводную нить. Его грандиозная, ни с чем не сравнимая “Всеобщая и частная естественная история” задумана именно как развертывание природы во времени.
Любопытно, что два человека, родившихся в 1707 году, Линней и Бюффон, вознамерились целиком описать всю природу Земли. Только первый нашел прием ее описания “горизонтального”, так сказать, как она есть сегодня, привести в порядок и “инвентаризовать” все ее наличное растительное и животное богатство, второй вознамерился ее описать “по вертикали”, задумал охватить ее прошлое, настоящее и даже начертить план будущего. Обе попытки вместе исчерпывающие, и, несмотря на соперничество, непонимание, противоположность методов и незавершенность обоих трудов, они дополняют друг друга. Оба подхода навсегда легли в фундамент всего описательного естествознания и определяют до сего дня содержание работы естественников.
Нас, конечно, интересует Бюффон и его решение проблемы морских раковин. Он первым попытался соединить механику и описание природы Земли, ньютоновское тяготение и состояние материала планеты. В первом томе своей эпопеи, который назывался “История и теория Земли” (1749) переформулирована в рациональном духе религиозная модель сотворения мира, из нее убрано творящее существо. Сначала в космосе создана планета, на ней появились разные стихии в виде огня, земли, воды и воздуха, затем появилась жизнь и человек. (И до сего дня эта модель довлеет над мышлением естествоиспытателей). Итак, вот практически первая рациональная, не теологическая и не мифологическая космогоническая гипотеза: “Нельзя ли вообразить с некоторой долей вероятности, что некая комета, падая на поверхность Солнца, сместила это светило, и что эта комета отделила от него некоторую небольшую часть, которой она сообщила движение в том же направлении и тем же толчком, так что планеты некогда принадлежали телу Солнца и отделились они от него благодаря общей для них всех импульсивной силе, которую они сохраняют еще до сих пор?” (20). Касательное движение забросило солнечное вещество на разные разделившиеся орбиты, из одного сформировалось планетное тело Земли, оно дифференцировалось на разные составные части, на кору и горячее ядро.
Затем появилась жизнь. Но посмотрите, из чего состоят горные породы? Из остатков живых организмов и в “чудовищных количествах”. Таковы все горные породы: известняки, мраморы, мергели, мел. Следовательно, под сушей надо понимать не что иное, как бывшее дно моря. И следовательно, моллюски с панцирями и раковинами не погибли сразу и все, а погибали обычным путем медленно и постепенно, падая на дно и наслаиваясь друг на друга. Затем море отступало, на его место приходила суша, воздвигались горы. Так морские раковины оказались в горах. Но ведь для такой работы требуется, решил Бюффон, огромное время, потому что мы видим и сегодня непрерывную деятельность стихий. Значит, на Земле прошло бесконечное количество переворотов, потрясений, частных перемен и изменений поверхности как из-за естественного движения морских вод, так и действия дождей, морозов, текущих вод, ветров и других стихий.
Следовательно, происходящие на наших глазах, значит, и всегда, медленные перемены дают огромные результаты вследствие великой длительности их, шествия гигантского количества годов с момента космического образования земного шара. Сколько же их, годов, прошло с момента образования планеты?
Через тридцать лет после выхода в свет своего знаменитого первого тома Бюффон выпустил не менее знаменитый пятый, который назывался “Об эпохах природы”, где попытался первым в науке дать осмысленную, объяснявшую историю естественными событиями цифру возраста Земли. Это было революционное событие в науке, совершенно новая идея. Она заключалась в том принципе, который вскоре ляжет в основание всей геологии: сегодняшние незначительные изменения на поверхности планеты шли всегда в том же темпе и благодаря грандиозной толще лет произвели на ней огромные перемены. Совершенно на новом уровне возникла снова платоновская мысль об одновременности мира и времени мира. “Природа одновременна материи, пространству и времени; история ее – история всех субстанций, всех мест, всех времен, – писал Бюффон. – И если мы охватим ее на всем ее протяжении, мы не сможем усомнится в том, что она сегодня весьма отличается от того, чем она была вначале и чем она стала в последовательности времен; эти-то разные изменения ее мы и называем эпохами ее”. (Канаев, 1966, с. 64 – 65).
Так понятие о становлении природы, о переменах эпох, об изменении во времени стало главной несущей волной в путанице идей нарождавшегося естествознания. Бюффон оформил свою идею естественной истории Земли: она прошла в своем развитии некую длительную и содержательную историю. Время – содержательно. Стараясь не порывать особенно с религиозной традицией (у него уже после выхода первых томов были крупные неприятности с теологами Сорбонны), Бюффон назвал шесть дней творения шестью эпохами, а седьмой – современностью. День надо понимать как эпоху со своей особенной физиономией. Вид поверхности Земли в один день не похож на другой. Оставаясь целостной, планета меняется. Бюффон прикинул, что от события отрыва ее от Солнца до остывания и формирования поверхности прошло 37 206 лет, а затем Земля поступила в распоряжение живой природы. Сколько же прошло лет с тех пор? “Единственным средством является разделение на несколько частей этих длительных периодов времени, сравнив умственным взором длительность каждой из этих частей с большими результатами их и особенно с конструкциями природы, представить себе число веков, которые потребовались, чтобы произвести всех тех раковинных животных, которыми наполнена Земля; затем еще большее число веков, которые протекли, чтобы перенести и отложить все эти раковины и их обломки; наконец, число последующих веков, необходимых для окаменения и высушивания этих материй, – и после этого почувствуют, что эта огромная длительность в 75 000 лет, которую я вычислил для времени от образования Земли до ее нынешнего состояния, еще не достаточно большая для великих произведений природы, строение которых показывает нам, что они могли быть сделаны лишь в медленной последовательности регулярных и постоянных движений”. (Канаев, 1966, с. 71). Значит, всего от начала образования Земли до современности чуть более ста тысяч лет. Так цифра названа и стала известна во всей Европе, (несмотря на неудовольствие клерикалов), поскольку “Естественная история” с 1749 года переводилась на большинство европейских языков. Тем самым Бюффон и привил образованному обществу само понятие о новом виде движения, которое может состоять не только из разнообразных перемещений массивных тел относительно друг друга, а о более сложных видах движения, которые не раскладываются на траектории, а представляют собой какой-то аналог человеческой жизни с ее рождением, ростом, взрослением и развитием – прохождение, течение времени.
Так появилось впервые новое понятие – геологическое время, которое так же как и астрономическое, например, измерялось в годах, но имело важное отличие – направление, однонаправленность из прошлого в будущее. И скоро идея о большой длительности истории Земли с ее сложными видами движения становится уже привычной.
Не без влияния Бюффона петербургский академик Михаил Васильевич Ломоносов выдвинул идею о том, что забытые древние греческие воззрения о большой длительности мира – в 400 000 лет, вероятно, ближе к истине, чем общепринятые библейские. В сочинении “О слоях земных”, вошедшем как прибавление к более обширному труду “Первые основания металлургии или горных дел” (1763), он, как всегда, темпераментно и наступательно воюет с обыденными мнениями: “Итак, напрасно многие думают, что все, как видим, с начала Творцом создано, будто не токмо горы, долы и воды, но и разного рода минералы произошли вместе со всем светом и потому-де не надобно исследовать причин, для чего они внутренними свойствами и положением мест разнятся. Таковы рассуждения весьма вредные приращению всех наук, следовательно, натуральному знанию шара земного, а особливо искусству горного дела, хотя оным умникам и легко быть философами, выуча наизусть три слова: “Бог так сотворил” – и сие дая в ответ вместо всех причин”. (Ломоносов, 1954, с. 575).
В сознании образованного общества под влиянием трудов натуралистов, исследовавших по примеру Бюффона обычную, видимую, но оказавшуюся загадочной природу Земли, должен был произойти переворот, даже психологическая ломка. В отличие от механического воззрения на земной шар как на материальную точку, следующую своим небесным путем среди других планет и подчиняющуюся внешним силам, они должны были представить его как объемное большое естественное тело, имеющее собственную структуру и сложные соотношения и движения частей относительно друг друга. Возникло представление о качественной содержательности времени, о наличии у времени свойства как-то характеризовать природные изменения. Отличия эпох связано с временем. Здесь длительность вообще не зависела от преодоления пространств, и от скорости движения, сообщаемого массами и тяготением, то есть от состояния и энергии, ей сообщенной, но сопровождалась метрикой самого пространства и самого времени. Ее надо измерять не часами, а чем-то другим и не в соответствии с законами, “предписанными” Ньютоном, а на основе специфических внутренних закономерностей естественных тел, на основе созревания их, которое не может произойти прежде чем произойдет.
Понятие об относительном времени запечатлелось прежде всего в исследовании земных слоев, как и догадывался Ломоносов. Пока лишь интуитивно виделась в слоистой толще и ее строении большая, не выясненная в деталях, но явно масштабная содержательная картина процессов, которые издревле формировали земные естественные тела и комплексы. Возникла мысль об их естественном зарождении, развитии как твердого и прочного образования, и начались попытки сравнить, выяснить относительный возраст различных формаций, на что наталкивала простая аналогия с жизнью человека и животных.
Сравнительный возраст естественных образований встал в науках о Земле, прежде всего в геологии, еще ранее представления о всеобщей истории. Еще Леонардо да Винчи, занимаясь строительством каналов, сделал наблюдение, которое потом вошло в геологию под его именем в качестве теоретического принципа распознавания времени образования земных слоев. В современной геологии его формулируют следующим образом: “Расшифровка временных отношений между геологическими явлениями прошлого должна опираться на анализ пространственных отношений между геологическими телами”. (Оноприенко и др. 1982, с 32). Иначе говоря, о времени образования слоев в поверхностных грунтовых уровнях свидетельствует их пространственное положение. Их естественный порядок был таков: те, что располагались выше, были моложе нижних слоев. Более строго и надежно этот принцип о порядке напластования слоев сформулировал в семнадцатом веке Николай Стенон: “При образовании самого нижнего слоя ни одного из верхних слоев еще не существовало”. (Стенон, 1957, с 151).
Обобщение о возрастном порядке отношений: нижележащие слои древнее вышележащих – ляжет в будущем в основу стратиграфии и кристаллографии, ими будут руководствоваться в своих трудах первые натуралисты, описывающие природу поверхности и недр Земли. Одним из столпов такого описательного естествознания стал Жан - Батист Ламарк, продолживший выяснение естественной истории планеты, начатой его учителем Бюффоном. Одним из первых Ламарк пришел к идее эволюции уже не только слоев каменного вещества, но совместного движения к современности животных и растительных организмов, которые, как он думал, тоже не могли появиться вдруг. В своей небольшой, но чрезвычайно важной работе “Гидрогеология”, где он близко подходил к понятию биосферы Земли, то есть системы всех живых организмов как целого с веществом поверхности ее, Ламарк восклицал: “Древность земного шара настолько велика. что все попытки определения ее каким бы то ни было способом выходят за пределы возможностей человека”.( Ламарк, 1955, с. 824). А в конце жизни, изведав глубокие чувства первооткрывателя эволюционных глубин жизни, Ламарк приходит к осторожному выводу, что земное время само по себе не является тем, которое стоит в центре механических теорий. В работе 1820 года “Аналитическая система положительных знаний человека, полученных прямо или косвенно из наблюдений” он дает такое определение: “Время или длительность представляет не что иное, как имеющее предел или не имеющее его непрерывность движения, либо существования вещей”.( Ламарк, 1959, с. 379). Как видим, глубокие натуралисты начинают атаку на само понятие “движение”, уже Ламарку оно представляется не только перемещением объекта из одной точки пространства в другую, но непрерывностью существования вещей. Мотор некоторых движений спрятан у тел внутри, и есть какие-то закономерности, происходящие с данным телом или телами под влиянием собственного существования. Если в теории Ньютона абсолютное время не принадлежит всем внешним вещам, а только тем, которые меняются сами, натуралисты начинают как бы по его подсказке поиск этих тел. Годятся ли для этого геологические тела?
Планета представлялась натуралистам в целом весьма неоднородным природным телом, состоящим из разнофазного вещества и населенного организмами, каждый из которых имеет собственный возраст, и кроме того какой-то порядок становления и изменений всего. Изучение этого громадного разнообразия сообщало уму неясное ощущение направления времени, шествия его от прошлого в будущему, которое совершенно отсутствовало в механическом естествознании, где все движения были цикличны, возвращаемы и обратимы. Длительность орбитального движения или состояния любой механической системы от нее самой не зависела, она измерялась человеком с часами и линейками. Длительность и направление времени естественных земных тел теперь стала зависеть от их внутренних изменений, содержались у них, у тел природы внутри. Есть собственные часы и линейки в естественных телах природы, собственное их своеобразное и многообразное поведение.
Примерно полвека продержавшееся представление Бюффона об определенном возрасте Земли вошло в противоречие с его же идеей медлительности, постепенности земных процессов. Противоречие заключалось в связывании рождения, происхождения Земли и эволюции ее вещества. Как ни поворачивай, а все же это были два разных процесса, не связанных между собой видимым образом. Одна относилась к космогонии, к образованию небесных тел, другая – к земным каким-то закономерным процессам уже с собственным веществом. По здравому рассуждению описание второго вполне могло обойтись без первого, то есть процесс образования и остывания планеты ничем не напоминал образование земных слоев, изучавшихся нарождавшейся геологией. Так собственно говоря и поступил интуитивно Бюффон: он отвел на космический период формирования земного шара одну длительность а другую – начал с момента ее сферической завершенности.
Но нужно было все же совершить усилие мысли и отказаться от навязанной Бюффоном идеи объяснения природы Земли через космическое начало, то есть происхождением планеты. Это усилие совершил шотландский натуралист Джеймс Хаттон. (В некоторых работах его у нас по-старому называют Геттон). Эта чрезвычайно глубокая и, главное, плодотворная идея. Она, как и механика Ньютона, явилась следствием разрыва с традицией, а именно, с духовной традицией, которая предписывала объяснять законы существования на основе “происхождения” данного объекта.
Хаттон пришел к выводу, что для понимания и объяснения геологических процессов не нужно сводить их к чему-то предшествующему, а требуется построить новые, не имеющие логических опор в прошлом научные модели на основе собственных, специфических для данного предмета закономерностей, и, соответственно, новых наблюдательных методов познания. Хаттон совершил прорыв на новый уровень и недаром считается одним из создателей геологии. Геология как наука могла народиться тогда и только тогда, когда осознала собственную специфику, о которой больше свидетельствуют не общие с другими науками законы. Ее предмет управлялся не генеральными, а собственными отдельными закономерностями.
В 1795 году в своей “Теории Земли” Хаттон впервые признал геологию за науку, не имеющую ничего общего с происхождением мира. “В экономии мира, – писал он, – я не нашел никаких следов начала и ни малейших признаков конца”. (Лайель, 1866, с. 58). В этой работе содержалось несколько оригинальных идей, давших, да и до сих пор дающих новые направления в понимании Земли как целого.
Во-первых, принцип безначалия геологических процессов. У Хаттона он твердо гласил, что геология ограничивает свою задачу собственными методами и закономерностями, относящимися только к ней самой.
Во-вторых, отсюда следовала идея, что и на небесных телах никаких других процессов, кроме как геологических, не происходит. Космическая история, в течение которых образовывались планеты и другие небесные тела, по своему содержанию и есть история геологическая.
В-третьих, Земля по своему определению есть живой организм. Он должен изучаться точно также как любой другой организм, целостно, с точки зрения физиологических реакций. (21).
Таким образом, уже к концу восемнадцатого века научная мысль о Земле дошла до основополагающих принципов. Из идей Хаттона тогда была использована только первая. Сама книга его трудно воспринималось ученым сообществом, и только после изложения ее содержания его учеником Джоном Плейфером он стал понятен и употребим в геологических кругах. (Вернадский, 1980, с. 121).
То же что Эйлер сделал для Ньютона, для Хаттона сделал Лайель. Последний обработал фундаментальную мысль о безначалии геологических процессов и по праву стал считаться автором генерального принципа геологии: принципа униформизма или геоактуализма. Он гласил, что горообразование, осадконакопление, формирование рельефа и другие геологические процессы происходят сегодня точно также и по тем же самым правилам, как происходили в геологическом прошлом, происходили всегда. Вот что воспринял и доказал на фактах Чарлз Лайель. Исходя из этой воодушевляющей мысли, он в своей главной книге “Принципы геологии” сформулирована малопонятную, новую для того времени идею, что возраст Земли геологическими методами вообще неопределим и не должен быть определим. Возраст различных образований имеет значение только для относительного сравнения длительностей существования различных геологических формаций.
Новая наука начинала с представлений о медлительности, постоянстве, повторяемости и длительности одних и тех же геологических изменений. “Воображение утомлялось и изнемогало от усилий постигнуть всю громадность времени, потребного для уничтожения целых материков таким нечувствительным процессом; ум, блуждая в нескончаемых периодах, не находил себе места отдохновения в далеком прошлом. Древнейшие горные породы представлялись породами производными, происходившими из предшествующих серий, которые в свою очередь, быть может, произошли от других до них существовавших. Такой взгляд на громадность протекших времен, подобно взгляду Ньютона на пространство, был слишком обширен, и не мог вызвать идеи о величии без примеси тягостного сознания нашей неспособности постигнуть цель такого бесконечного пространства времени”.( Лайель, 1866, с.58).
Вот так красноречиво писали старые натуралисты, создавая основы новых наук. Лайель, так же как и Ламарк, (последнего можно в свою очередь назвать одним из отцов-основателей биологии), начал с представления о том, что прозреваемая геологом длительность естественных земных процессов, закономерно развивающихся по своим законам в невообразимой глуби веков, совсем не то, или не совсем то же, что физическая длительность. Если в физических механических закономерностях согласно указанию и предписанию Ньютона, не содержится причины времени или длительности, то в естественных земных процессах причина где-то как раз и крылась. Сам принцип актуализма, или униформизма зиждился на представлении о собственных геологических процессах, которые не ускоряясь и не замедляясь, идут в одном темпе и не обороты планеты вокруг Солнца и не вращение ее вокруг своей оси диктуют их продолжительность, а внутренние события на ее поверхности и в ближайших недрах. Этот темп и есть время. Медленно накапливаются речные сносы и осадки на дне океана, дно поднимается, возникают отмели, затем они становятся сушей, она в результате действия подземных сил сминается, вспучивается, вздыбливается, растут горы, которые под действием вод и ветра снова разрушаются и в виде речных сносов и пыли отправляются в обратный путь на дно морей. Этих вековечных однообразных событий необходимо и достаточно для всех изменений в разных частях планеты. Законы неизменны и не нужно умножать сущности и искать “скрытые субстанции”.
“Многие явления, долгое время считавшиеся доказательствами какой-то таинственной действующей причины, – писал Лайель в своем основном труде, – были окончательно признаны за необходимое следствие законов, ныне управляющих материальным миром. Открытие такого непредвиденного тождества побудило наконец некоторых ученых заключить, что в течение веков, созерцаемых геологией, не было никакого перерыва в деятельности одних и тех же постоянных законов изменения. Одной и той же совокупности общих причин, полагают они, совершенно достаточно для произведения посредством их различного сочетания, бесконечного разнообразия явлений, памятники которых сохранились в земной коре, и, согласно с такими началами, следует ожидать повторения подобных изменений во временах грядущих” (Лайель, 1866, с. 69).
Так геология освободилась от идей происхождения мира и от предположения о каких-то невероятных, могущественных и неизведанных силах, управлявших когда-то развитием мира, основываясь на которых рассчитывал приблизительно срок образования Земли Бюффон. Основатели геологии преодолели не только священную историю, но и выросшую из нее космогонию. Нереалистично и противно здравому смыслу ставить естественную историю в зависимость от неких космических факторов, от происхождения, от состояния и событий в солнечной системе, от гипотетического остывания земного шара. Оказывается, для понимания истории земного шара на всей ее глубине вполне достаточно обычных геологических наблюдаемых и описательных фактов. Незаметные в течение человеческой жизни сдвиги в окружающем рельефе должны были привести к грандиозным изменениям до неузнаваемости. И потому запечатлевая сегодняшнее состояние геологических явлений, мы должны сделать вывод, что такие же факторы и деятели влияли на них и в прошлом. Прошлое мы должны изучать по сегодняшнему состоянию горных пород. Естественная история едина и законы, действующие ныне, действовали всегда. Ни о каких невероятных, внезапных, “скрытых”, как говорили в механике, силах, нельзя говорить и в геологии.
Но все же сколько времени требуется для того, чтобы из крупиц образовались горы? Каков пусть не абсолютный, а хотя бы относительный возраст различных эпох? Ведь оказалось, что геологическая летопись, которую исследовали натуралисты, нигде не сохранилась, она существовала буквально в клочках и обрывках. Земные слои были далеко не похожи на упорядоченные древесные стволовые годовые кольца, по которым легко подсчитать возраст дерева. Нигде на Земле нет сохранившегося осадочного чехла, в котором слои шли бы в стройном каком-то порядке. Вместо этого повсюду наблюдалась хаотическая путаница, вызванная катастрофами различных местных масштабов, когда плавное течение медленных изменений прерывалось размывами, сбросами, землетрясениями, внутренними интрузиями, когда из недр вдруг изливались расплавленные массы, затопляя осадочные породы. Слои крутило, вздыбливало, переворачивало, обламывало и выветривало. Хорошо выразил неполноту книги прошлого Чарлз Дарвин, который был согласен со своим другом Лайелем относительно невероятной, плохо представимой глубины естественной истории, подчеркивая при том ее принципиальную обрывочность: “Что касается меня, то, следуя метафоре Лайеля, я смотрю на геологическую летопись как на историю мира, сохранившуюся не вполне и написанную на постоянно изменявшемся языке, – историю, из которой у нас имеется только один последний том, касающийся только двух или трех стран. От этого тома сохранилась лишь в некоторых местах краткая глава и на каждой странице местами уцелело по несколько строчек. Каждое слово медленно изменявшегося языка, более или менее различное в последовательных главах, представляет собой формы жизни, которые погребены в наших последовательных формациях и которые мы напрасно считаем появившимися внезапно”. (Дарвин, 1939, с. 538).
В течение двух каких-нибудь десятилетий – 30-х и 40-х годов, – за тот период, который назван в геологии “героическим”, была создана геохронологическая шкала, в основе своей оставшейся пригодной до сего дня, только дополненной и развитой. Ее идеология была непохожа, другая, чем общая бюффонова идея начала естественной истории. Она исходила из принципа униформизма. Первым был описаны хорошо известные черные, резко отличавшийся от соседних пластов, угленосные слои. Затем те слои, которые шли выше и ниже каменноугольных, названные соответственно системами пермской и триасовой. Затем, двигаясь вниз, описали мел, юру, силур, вскоре дошли до кембрийской системы. А двигаясь вверх от каменноугольной системы по геологическим слоям, описали (Лайель) третичную систему. Над ней была зафиксирована система, названная четвертичной, оканчивающаяся в современности. На противоположном, нижнем конце шкалы под кембрием стали открывать толщи архея с неизвестно где начинающимся, так сказать, темным прошлым.
Созданная шкала была качественной, по ней можно было отличить один слой от другого в их относительном положении. Любой каменный материал можно было отнести к определенному периоду, но нельзя было узнать длительность этих периодов, эр и эпох.
Количественные показатели привнесла в историю Земли физика. Она всегда спорила с униформизмом и его идеологией невероятно длительной истории. Респектабельные ученые поначалу приняли униформизм в штыки..
Здесь снова нужно вспомнить о той энтропии мысли, которая действовала в отношение достижений и высказываний Аристотеля и Ньютона. Ясное указание Аристотеля на внутренний, душевный источник времени, на то, что причина времени не содержится в движении тел, что не обращение каких-нибудь небесных пифагоровских сфер формирует течение времени, было в течении последующего культивирования знаний проигнорировано. Потомки упорно связывали время с движением тел, и в особенности тех из них, движение которых естественно представляется невозмутимым и постоянным – небесных светил, то есть звезд.
Точно также и ньютоновская дихотомия времени и пространства, его осторожное отношение к источнику формирования времени и отнесение его к прерогативе Высшего Существа не принято во внимание. Оно было неудобным, невыполнимым, трудным для понимания. Абсолютным временем стали считать то, которое сформулировали другие творцы механики, оно касалось всеобщего движения материи во всеобщем абсолютном пространстве – космическом вместилище.
Не лучше судьба и центральной идеи Хаттона о вечности геологических явлений, и созданного на ее основе лайелевского униформизма, обобщившего огромный фактический материал. Логическое развитие и додумывание идеи приводило к необычным, даже невероятно отважным выводам: никакой космической истории кроме геологической истории – нет. Если исходить из постулата о неизменности законов природы, самое основное событие в космосе не жизнь звезд, а жизнь планет с их геологическими событиями. Иначе говоря, логически непротиворечиво следует думать, что будучи в одном месте силой, формирующей поверхность Земли, та же сила должна действовать и на других небесных телах. И мы увидим еще в дальнейшем приключения этой непростой мысли, отрицавшей начало времен.
Конечно, такие идеи были весьма преждевременными и сила мышления не могла своротить могущественную общераспространенную традицию, то есть те простые и понятные сведения о природе, которые закладывались в сознание людей в первых классах любой европейской школы. Логически развивавшие идеи Хаттона геологические мысли Лайеля основывались на новой идеологии, чрезвычайно непривычной вообще для европейского и даже шире – для основанного на библейской идеологии образа мира, воспринятой христианским и мусульманским сознанием. Религиозная натурфилософия предполагала идею начала мира, его сотворения Богом. Сам креационизм здравым смыслом был отринут уже в середине прошлого века, но сохранен тем не менее порядок, сам принцип непременного старта бытия. Традиция действует и до сих пор. На ее общем фоне, да еще в начале прошлого века совсем сумасшедшей казалась противоположная ей идея Хаттона о циклическом круговороте: море – суша – море – суша, и так без начала и конца. Идея геологического безначалия не привилась.
Но именно в развитие этой нетривиальной мысли Чарлз Лайель считал возраст планеты понятием неопределенным, отвлекающим от существа геологического дела. “Геометр измерил области пространства и относительные расстояния между небесными телами - геолог, не прибегая к арифметическим выкладкам, счел мириады веков.., которые дают уму понятия о громадности протекших веков более определенные, чем дали бы цифры”, – писал он. (Лайель, 1866, с. 67).
Лайель и его сторонники считали более практичным не отвлекаться на поиски старта планеты как тела, а сосредоточиться на определении относительного возраста горных отложений и пород. Прежде всего надлежало выяснить отношение между слоями, их сравнительную продолжительность. Не дело геологии открывать дебаты о сроке начала всего и вся.
Тем не менее духовная традиция требовала цифр. Воображение дразнил вызов Бюффона в соединении с религиозная моделью хронологии, согласно которой начало мира практически совпадало с формированием Земли, а возраст исчислялся в астрономических единицах – годах. И как бы в пику Лайелю был дан старт и сегодня не законченного научного шоу под названием “Возраст Планеты”.
Когда сформировалась планета? Ведь если она возникла из газово-пылевой туманности, из которой образовалось и Солнце, а именно так гласила общая парадигма того времени, основанная на гипотезе Канта-Лапласа, то возникал естественный вопрос о том, когда это произошло? “Мог ли Бог создать мир на год или век раньше или позже, чем создал?” Этот коварный вопрос Августина не останавливал ученых. В книге “Великие геологические споры” Э. Хеллем приводит полную драматизма историю поисков конкретных цифр возраста планеты, которая развернулась после трудов Лайеля. (Хеллем, 1985, с. 104 - 136). Дискуссия началась после выступления возмущенного его концепцией стабильной Земли известного ученого В. Томсона, известного как лорд Кельвин, обладавшего огромным авторитетом в ученом мире. Кельвин резко критиковал идею Лайеля на основании второго начала термодинамики, в соответствии с которым планета должна непрерывно остывать и отдавать тепло окружающему пространству. Он произвел опыты, исходя из предположения о первичной расплавленной Земле, которая постепенно рассеивала тепло, а темп охлаждения принял за основной процесс. В 1863 году Кельвин выступил со статьей, где описывал свои опыты и дал оценки возраста Земли приблизительно в 98 миллионов лет с нижним пределом в 20 миллионов лет и верхним -- в 400 миллионов.
Эти цифры явились ориентиром для многих естествоиспытателей. Одни пытались их опровергнуть, другие – подтвердить. Физики Ньюком и Гельмгольц подсчитали, что солнечной системе – не более 100 миллионов лет. Геолог Джон Филипс по скорости речного сноса и осадконакопления на морском дне вычислил, что возраст планеты 96 миллионов лет. Примерно столько же – 100 миллионов лет – получил Арчибальд Гейки в 1868 году, рассчитав ее по скорости эрозии горных пород, а Джон Джоли в 1899 г. по изменению солености океана оценил возраст в 80-90 миллионов лет. (Бадаш, 1989).
Оживились и совершенно новую интригу приобрели поиски начала формирования планеты с открытием радиоактивности. Когда стало ясно, что в природе существует естественная радиоактивность, что некоторые, в основном тяжелые, элементы распадаются, и что темп этого распада абсолютно не зависит от внешних условий, в которых находится содержащая их горная порода, а зависит только от внутриатомных процессов, многие ученые, в частности, Пьер Кюри и Эрнест Резерфорд, сразу поняли революционное значение этого явления для геохронологии. Если найдется метод, заявили они, использования естественной радиоактивности, она станет природными часами для определения не только относительного, сравнительного, но и абсолютного возраст любой горной породы, то есть – от начала существования данной горной породы вообще.
Уже к 1907 году относятся первые удачные опыты по определению абсолютного возраста канадским радиохимиком В. Болтвудом. Он основывался на определении количества в породе свинца как конечного продукта распада радиоактивного урана. Болтвуд исследовал 26 образцов различных пород, содержащих радиоактивный свинец и получил цифры от 92 до 570 миллионов лет. Наконец-то в руках исследователей было совершенное оружие обнаружения возраста любых комплексов горных пород, содержащих радиоактивные элементы и они не преминули им воспользоваться.
Совершенно естественно, сразу возникла идея, что наибольшая найденная на данный момент цифра абсолютного возраста одновременно будет свидетельствовать не только о времени формирования данной горной породы, но и всей планеты в целом. То есть ее нужно считать как бы осколком ее первичного тела. Очень быстро цифры стали множится и верхний рекорд был поставлен, когда в начале века они достигли 1,3 миллиарда лет.
Но споры и стремление отыскать самую древнюю породу с помощью радиологических методов имели замечательное следствие, совсем отличное от первоначального стремления, как это часто бывает. Цифры оживили геохронологическую шкалу. Артур Холмс и его сотрудники, начиная с 1911 года провели огромную работу по идентификации образцов и сопоставления их с периодами, эрами и более мелкими подразделениями геохронологической шкалы. Вот теперь наконец-то она заговорила. Каждая система и группа слоев получила длительность. Стало известно, что, например. мезозойская эра длится 26 300 тысяч лет, из которых на мел приходится 14 000 тысяч лет, на юру – 6 000, на триас – 6 300. Общая длительность хорошо описанных периодов и эр составляла 570 миллионов лет. Этот период ныне называется фанерозоем – периодом явной жизни. Ниже шел архей, а общая длительность составляла от 1600 до 3000 миллионов лет. (22).
Методы совершенствовались, кроме свинцово-уранового возникли и другие, с использованием углерода, аргона, рубидия. Следует ли говорить, что цифры непрерывно увеличивались, что возникла сама геохронология как наука и она стала оперировать цифрами в 2, затем 3 миллиарда лет. В настоящее время считается общепринятым, что возраст Земли совпадает по порядку цифр с возрастом солнечной системы, поскольку исследования коснулись и внеземного материала, в частности, метеоритов. А их возраст составляет около 5 миллиардов лет. Совершенно по той же основной модели начала сущего ищут и возраст всей Вселенной, которой отпущено по разным, уже не геохронологическим эмпирическим цифрам, а по чисто теоретическим выкладкам то ли 7,5, то ли 15 или 20 миллиардов лет.
Однако геологические события ничего не говорили о причине времени. Они только свидетельствовали о продолжительности событий, сопоставляемых с годовыми оборотами, да и то крайне ограниченно, в соответствие с неполнотой геологической летописи. Геологические явления, несмотря на свою непрерывность и ясное движение от прошлого к будущему, никак нельзя было реферировать как источник, инициатор времени. Никто ведь не мог сказать, что время шло потому, что воздвигались и разрушались горы и образовывались моря и океаны. Эти геологические события шли в текущем общем, физическом времени и привязаны к нему. Иначе говоря, само время понималось ровно также, как в механике. Есть абсолютное время абсолютного мирового пространства, небольшой частью которого была история Земли, начавшаяся тогда-то. То есть время шло, а планета в нем появилась.
А кроме того, среди множества проблем, возникших в связи с геологическим временем, выделялась одна: явная повторяемость, цикличность, обратимость, затруднявшая выявление временной определенности. Об этом было сразу заявлено основателями принципа униформизма: бесконечная смена моря и суши не дает никакого понятия о начале и порядке времен. К какому времени относить тот или иной комплекс каменного материала, если было неясно, когда он образовался? Накопление геологических знаний приводило к твердому, хотя и необъяснимому выводу о том, что один и тот же комплекс, одни и те же, или чуть отличающиеся по химическому составу минералы и горные породы могли образовываться в самые разные эпохи истории Земли. Иначе говоря, только по материальным каменным остаткам прежних геологических периодов, нельзя было определить, к какому именно периоду их отнести.
И уже в начале прошлого века проблема приняла совсем неожиданный поворот. У системы по имени Земля собственное поведение оказалось значительно более сложным, чем представлялось оно только из геологии. В полном согласии с требованием Хаттона к ней нужно было отнестись, действительно, как к живому организму.
Глава 8