Глава четырнадцатая. «Земное недро»

Глава четырнадцатая. «Земное недро»

«Велико есть дело достигать глубину земную

разумом, куда рукам и оку досягнуть возбраняет

натура; странствовать размышлениями в преисподней,

проникать рассуждением сквозь тесные расселины

и вечною ночию помраченные вещи и деяния

выводить на солнечную ясность».

М. В. Ломоносов

5 декабря 1755 года газета «Санкт-Петербургские Ведомости» напечатала ужасающее сообщение из Парижа: «С приехавшим из Мадрита курьером получена ведомость, что первого числа ноября месяца по Гишпанским берегам и во всем Португальском Королевстве было ужасное трясение земли, от которого… больше половины Португальской столицы Лиссабоны развалилось и тем в несколько минут около 100 000 народу задавило». Каждый день приносил все новые и новые подробности этого неслыханного со времен гибели Геркуланума и Помпеи бедствия. Колеблется земля. Пламя вырывается из расселин, над городом неистовствует пожар, бушует море и река вышла из берегов, тонут корабли, рухнули королевский дворец и здание инквизиции, откуда вырвались толпы колодников. Тысячи полунагих и обездоленных людей разбрелись по окрестным полям. Король португальский в письме в Мадрид назвал себя «королем без столицы, без народа, без денег и без хлеба». Единственно, что было в его власти, это то, что он «приказал поделать вокруг города виселицы», дабы население знало, что правительство заботится о поддержании порядка. Узнав о таком бедствии, сердобольная Елизавета вознамерилась даже отстроить за свой счет целый квартал города и послать в Лиссабон корабли с русским лесом. Ее с трудом убедили, что тамошние жители привыкли к каменным домам и что русский лес пройдет из Архангельска до Лиссабона слишком долго.

Лиссабонское землетрясение произвело огромное впечатление на всю Европу.[292]Возбужденная человеческая мысль настойчиво требовала объяснения причин землетрясения. Не прекращавшиеся, хотя и слабые, толчки, ощущавшиеся во многих местах Европы, придавали этому интересу тревожную остроту. Во всех странах мира появилось большое число ученых сочинений и популярных статей на эту тему. Довольно скоро выступила и Петербургская Академия наук. Уже в марте 1756 года в журнале «Ежемесячные сочинения, к пользе и увеселению служащие» появляются «Размышления о землетрясениях», перепечатанные из только что полученных «Дрезденских ученых ведомостей», а в июньской книжке был помещен отрывок из «Натуральной истории» Бюффона, где, между прочим, приводился пример, что «исландцы признавают шум из горящей горы за вопль грешников», томящихся в аду, куда прямо открывает путь жерло вулкана. «А все сие ничто иное, как стук, огонь и дым», прозаически поясняет Бюффон, так как в «горах находятся жилы, состоящие из смолы, серы и других горючих материй». Возгорание находящихся под землей колчеданов было наиболее признанной и распространенной тогда теорией, объясняющей вулканическую деятельность Земли.

Просветительные выступления Петербургской Академии наук были своевременны. Страх перед землетрясением порождал толки о скором «конце света». Духовенство всей Европы угрожало небесными карами и призывало к покаянию. Гедеон Криновский, придворный проповедник Елизаветы Петровны, вскоре же после события произнес «Слово о случившемся в Европе и Африке ужасном трясении». Гедеон риторически пересказывал ведомости из газет, потрясая воображение слушателей: «В толь краткое время толь многие зло пострадали государства. Там видим разверзающуюся и страшной с шумом пламень из недр своих испускающую землю, там море необычно разливающееся и поглощающее народа множество, там прекрасные грады в страшные превращены пустыни». Гедеон видит во всем этом доказательство того, что «вся натура пришла в беспорядок и грозит падением и совершенным своим разрушением».[293]

Близкий И. И. Шувалову и даже обязанный ему своим возвышением, Гедеон с язвительной осторожностью полемизирует с учеными, пытающимися естественным образом объяснить катастрофические события на земле: «Не хочете ли все то приписать натуре? Не думаете ли, что селитренные и другие некие сухие и легко загораемые частицы, в потаенных земных каналах собравшиеся и с некоторыми водными частицами спираясь горячесть, а потом и пламя произведши, и тем тончайший в убегающих от очей наших земных трубках находящийся воздух в возмущение приведши, потрясли так землю и воду? Пусть так будет! Я сему не противлюсь: не надобно и естественных совсем отвергать сил или их испытателей порочить», — почти примирительно говорит Гедеон и затем утверждает, что естественные силы служат лишь орудием для выполнения божественного предначертания и что столь мощного землетрясения еще не бывало на памяти человеческой, а потому оно служит «явственным знамением скорого на земле пришествия Христова…»

Прямым ответом Гедеону прозвучало «Письмо о землетрясениях», напечатанное в «Ежемесячных сочинениях» в апреле того же года, где говорилось, что обманывают себя те, которые «думают, что будто бы такого великого трясения никогда не бывало и будто в историях ни малого о том следу не находится». И далее, со ссылкой на античных писателей, приводятся известия о гибели Атлантиды, о землетрясении во времена Антиоха Сирийского, унесшем 170 тысяч человек, о землетрясении при Тиверии, когда «в одну ночь в Азии 12 городов разорило», и т. д.

Внимание Ломоносова, несомненно, привлекло к себе и оживление вулканической деятельности Везувия, начавшееся с осени 1751 года, о чем со множеством подробностей сообщали «Санкт-Петербургские Ведомости». Напечатанное в номере от 6 декабря 1751 года «Обстоятельное известие о упомянутом недавно новом возгорании огнедышущей горы Везувия» между прочим отмечало, что «после трясения земли, 23 октября воспоследовавшего, провалилась некоторая часть хребта сей горы. Она ныне на той стороне гораздо крутее, нежели на противоположном боку, и угол, которой она перпендикулярною линиею делает, весьма востер». А в номере «Санкт-Петербургских Ведомостей» от 24 января 1755 года говорилось, что Везувий «ныне паки бросает из себя пламень далее прежнего». В номере от 7 февраля указывалось, что «нынешнее возгорание Везувия весьма жестоко, и не было перед тем трясения земли, как то обыкновенно получалось». Далее описывалось извержение со слов местных жителей, работавших в виноградниках на склонах Везувия, слышавших глухие подземные толчки и наблюдавших потоки лавы, устремившиеся по склону горы.

«Ведомости» из номера в номер публиковали известия о движении и даже направлении огненного потока, а в номере от 24 марта 1755 года сообщили, что когда извержение несколько поутихло, то некие «приватные люди» отправились на Везувий и взошли на самую вершину. Отверстие вулкана «показалось им наподобие обширного бассейна, который наполнен был жидкою и горящею матернею, которая сильным своим движением уподоблялась волнующемуся морю. В то время, как оные люди любопытство свое удовольствовать старались, принудила их почти до верхнего края бассейна выступившая огненная материя с возможным поспешением бежать с горы».

«Ведомости» приводили даже соображения о причинах извержения Везувия: «Испытатели натуры еще между собою несогласны, отчего рождаются выбрасываемые из оной горы серные материи. Искуснейшие думают, что Неаполитанская область вся селитриста, что море, которое подземными расселинами причиняет трясение земли, вливает сквозь оные воду в гору, и что сия вода, с серою и с другими легко загорающимися вещами соединясь, ищет себе выхода, где гора наислабее».

Все эти сообщения тревожили научную мысль Ломоносова, а вызываемый ими всеобщий интерес даже побудил его откликнуться на извержение Везувия небольшой мозаичной картиной «Огнедышущая гора», о которой он упоминает в своем рапорте, поданном в Мануфактур-контору 5 октября 1755 года.

Ломоносов живо откликнулся на португальские события. В мае 1757 года, когда в академической Конференции обсуждался вопрос о предстоящем осенью публичном собрании, он предложил в качестве одной из тем речь «О металлоносном движении земли», в которой и собирался рассмотреть вопрос о причинах землетрясений. Тема эта давно привлекала его внимание, так как мы находим ее еще среди 276 заметок Ломоносова по физике и химии, относящихся к 1741–1743 гг., где она обозначена: «О движениях земли, порождающих металлы».

6 сентября 1757 года на публичном собрании Академии наук Ломоносов произнес «Слово о рождении металлов от трясения земли», в котором изложил свои оригинальные и во многом независимые от тогдашней западноевропейской науки геологические взгляды. Главной причиной землетрясений Ломоносов считал «подземный огонь», который действует повсюду и «по разным местам путь себе вон отворяет», независимо от климата и положения на параллели, так как «внутренний сей зной» не увеличивается «горячностью жаркого пояса» и не ослабляется «строгостью холодных земель». Огнедышащие горы есть и на экваторе, и у Полярного круга, как, например, Гекла в Исландии. Ломоносов, как и большинство, ученых его времени, считал, что в недрах земли находится «преизобилие серной материи». Ее возгорание создает и поддерживает подземный огонь, который «от новой серы, из внутренних подземных хлябей жаром пригнанной, новые получает силы и пламень на воздух отрыгает». Как и многие тогдашние химики, Ломоносов представлял себе металлы сложными телами, причем ни один из них не рождается без участия серы. Отсюда и его мысли о роли «трясения земли» в образовании и распределении металлов.

Однако Ломоносов подошел к вопросу о происхождении землетрясений более глубоко, нежели большинство его современников. Прежде всего он попытался наметить классификацию землетрясений, которые, по его мнению, бывают четырех видов: во-первых — «когда дрожит земля частыми и мелкими ударами», во-вторых — когда земля поднимается и опускается «перпендикулярным движением», в-третьих — «поверхности земной на подобие волн колебания» — самое бедственное, по мнению Ломоносова, и, наконец, передвижение по горизонтальной плоскости, по которой «вся трясения сила устремляется».

Особенно замечательно здесь установление волнообразных колебаний земли, научно описанных и введенных в геологию Ломоносовым за пятьдесят девять лет до Юнга, которому долгое время неосновательно приписывали эту заслугу. Еще академик В. И. Вернадский в 1901 году указал, что Ломоносов первый выдвинул столь важную для дальнейшего развития геологии идею о «нечувствительных землетрясениях», заключающихся в длительных медленных вертикальных колебаниях земной коры, действие которых сказывается не сразу. Ломоносов прямо говорил в своем «Слове о рождении металлов», что, кроме «оседаний, бывающих от умеренного трясения», происходят еще «гор унижения и повышения, нечувствительные течением времени». Вместе с тем он подчеркивает, что «не токмо горы рождаются, но и долы происходят», предвосхищая позднейшее положение, что всякие подъемы на земной коре компенсируются опусканием поверхности.

Наличие землетрясений приводит Ломоносова к идее изменчивости: «таковые частые в подсолнечной перемены объявляют нам, что земная поверхность ныне совсем иной вид имеет, нежели каков был издревле. Ибо не редко случается, что превысокие горы от ударов земного трясения разрушаются и широким разседшейся земли жерлом поглощаются… Напротив того, в полях восстают новые горы, и дно морское, возникнув на воздух, составляет новые островы. Сие, по достоверным известиям древних писателей и по новым примерам, во все времена действовала натура».

В западноевропейской науке в XVIII веке выступали две боровшиеся между собой геологические школы — «нептунистов» и «вулканистов». Однако и та и другая считали события, изменившие лик Земли, кратковременными, почти мгновенными катастрофами Только нептунисты полагали, что причина этих катастроф — столкновение воды, накопившейся на охлаждающейся Земле, с подземным жаром. Вода прорвалась в образовавшиеся в земной коре трещины, вызвала грандиозные взрывы, при которых земная кора ломалась и погружалась в бездну, а нагромоздившиеся глыбы создали горы и острова. Вулканисты же с самого начала придавали наибольшее значение вулканическим силам, поднимавшим горы из морских глубин.

Обе теории представляли удобство для согласования геологических воззрений с библейскими сказаниями, в частности со сказанием о всемирном потопе.

Ломоносов, напротив, представлял себе природу в непрестанном изменении. «Лик земной» преобразуют не столько грандиозные катастрофы и катаклизмы, сколько непрерывно совершающиеся гигантские геологические процессы. Ломоносов указывал на опускание и поднятие дна океана, сжатие и сдавливание «земных слоев», появление стремнин и пропастей, работу подземных вод, образование горных пород и минералов, продолжающиеся и в наше время. Он и землетрясения понимает прежде всего как движения земной коры. В результате образуются трещины и расселины, которые заполняются минералами, а также служат путями для вулканических извержений. Следовательно, образование вулканов он считал вторичным явлением. Геологические взгляды Ломоносова получили наиболее законченное развитие в сочинении «О слоях земных», напечатанном в качестве приложения к его книге «Первые основания металлургии, или рудных дел», вышедшей в 1763 году. Теперь Ломоносов сдержаннее говорил о происхождении металлов и все внимание обращал на самое существенное — характер движений земной коры во время землетрясений. Он пытался установить признаки, по которым можно судить о глубине землетрясений, выдвинул замечательное соображение, что «морскому волнению подобное землетрясение показывает недалекое углубление (т. е. залегание. — А. М.) движущей причины и не весьма толстый слой, на ней лежащий», тогда как землетрясения, давшие начало горным цепям, при сравнении вышины гор с их «горизонтальной обширностью» свидетельствуют о «безмерной глубине» породивших их процессов.

Ломоносов установил и ввел в науку понятие возраста жил, являющееся основой учения о рудных месторождениях. Доказательством неодновременного происхождения рудных залежей служит для Ломоносова «разное жил взаимное пересечение», а также «швы между жилами». «Ясно вообразить можно, — пишет Ломоносов, — что перечная жила, с другою частью не в сутыч [294]лежащая, перервана и раздвинута новою Щелью, которая после того металлом наполнилась». То же подтверждают и «пустые щели», которые, если бы появились в одно время с рудными жилами, «то бы, конечно, рудами, как они, тогда же наполнились». Эти идеи, имеющие большое теоретическое и практическое значение в горной науке, были высказаны Ломоносовым задолго до минералога Абрагама Вернера, которому они обычно приписывались, хотя Вернер изложил печатно свои взгляды только в 1791 году. [295]

Рассматривая отдельные геологические явления применительно к практике горного дела, Ломоносов в то же время настойчиво подчеркивает свои общие положения о непрерывной изменчивости Земли. Указав, что «не токмо флецы (пласты. — А. М.) не вдруг с рудными жилами, но и сами рудные жилы не в одно время родились», Ломоносов в следующем же параграфе говорит, что «такие перемены произошли на свете не за один раз, но случались в разные времена несчетным множеством крат, и ныне происходят, и едва ли когда перестанут».

Большой новизной отличались также указания Ломоносова о нахождении в одной местности рудных жил одного возраста и направления, т. е. рудных полей, о совместном нахождении минералов, или парагенезе.

Примером такого постоянного «сообщества минералов» могли служить уральские месторождения, где мысль Ломоносова о парагенезе, по видимому, нашла и свой источник и свое блестящее подтверждение. Ломоносов проявлял глубокий интерес к Уралу и постоянно высказывал уверенность в том, что еще огромные, неисчерпаемые богатства скрывают его недра. Эта уверенность имела свое научное основание в созданной Ломоносовым теории парагенеза.

Это ломоносовское учение было подхвачено русским академиком В. М. Севергиным (1765–1826), отчетливо указавшим на значение парагенеза, или, как он называл его по-русски, «смежности минералов», в своем монументальном сочинении «Первые основания минералогии, или естественной истории, ископаемых тел», вышедшем в двух томах в Петербурге в 1798 году. Указав на «сопребывание кварца со слюдой, с самородным золотом и пр., известкового шпата со свинцовым блеском, с самородным серебром и пр., мрамора с самородной медью, а шифера с медной зеленью и колчеданом» и отметив, что «сей же шифер редко или почти никогда не содержит серебра, мрамор золота, гипс ни которого не содержит из упомянутых минералов», Севергин тотчас же указывает, что «усовершенствование таковых замечаний, то есть какая порода и при каких обстоятельствах какие тела и в каком виде наипаче содержит, облегчило бы самое приискание руд и цветных камней». Таким образом, Ломоносову и Севергину принадлежит безусловный приоритет в установлении важного для разведывания полезных ископаемых учения о парагенезе минералов, четко и полно сформулированного ими задолго до работ немецкого минералога Брейтгаупта, опубликованных только в 1849 году.

Во времена Ломоносова имели хождение еще самые фантастические представления о строении Земли. Известный химик и минералог И. Г. Леман в своей книге о происхождении металлов утверждал, что «жилы, которые мы обнажаем во время горных работ, не что иное, как побеги огромного ствола, коренящегося в самой глубине Земли». «Мощные жилы подобны, таким образом, главным сучьям, отходящим от ствола, а прожилки — ветвям сего исполинского металлургического древа». Природа, утверждал Леман, обладает непостижимой «действенной силой», которая неудержимо гонит вверх произрастающие растения, металлы и минералы. И подобно тому, как по каналам стволов деревьев подымаются питательные соки, точно так же по расселинам и трещинам в земле подымаются находящиеся внутри Земли изначальные жидкие и парообразные материи, образующие металлы.[296]

Ломоносов был решительно чужд и враждебен подобным теориям, призывающим мистические силы для объяснения естественных явлений, совершающихся в природе. Ломоносов настойчиво ищет для них материалистическое объяснение, применяет к ним свои атомистические представления, становится на точку зрения физика и химика. С необычайной для его времени зоркостью Ломоносов постоянно отмечает приметы и признаки, указывающие на совершающийся или совершавшийся процесс в недрах Земли или на ее поверхности. Он объясняет происхождение слоистых пород осаждением их из водных бассейнов и доказывает это находками в них остатков ископаемых моллюсков. Он видит в чередовании слоев с раковинами и остатками наземных растений смену разных периодов в жизни Земли. Остатки ископаемых для него — прежде всего свидетельства происходивших общих грандиозных процессов. Внимание к «химичествующей натуре» приводит его к гениальной теории происхождения из органических остатков горючих «подземных материй» — торфа, бурых и каменных углей и, наконец, нефти, как проявления единого, хотя и многообразного процесса. При этом он указывает на значение внутренней теплоты Земли для образования нефти: «выгоняется подземным жаром из приуготовляющихся каменных углей оная бурая и черная масленая материя и вступает в разные расселины и полости сухие и влажные, водами наполненные, подобно как при перегонке бывает». В этом, по его убеждению, и состоит «рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй» — «каменного масла» (нефти), гагата, которые все «хотя чистотою разнятся, однако из одного начала происходят» («О слоях земных», § 155). Интересно отметить, что Ломоносов указывал как на одно из доказательств происхождения горючих «подземных материй» на их «легкость», или, иными словами, малый удельный вес. «Все минералы, — писал Ломоносов, — в воде потопают; нефть по ней плавает, несмотря на то, что бывши в земных недрах приняла в себя несколько тяжелой горной материи. И самой твердой гагат мало чем воды тяжелее, хотя он состоит из грубых частей и ожесточал от вступления многих каменных частиц под землею».

Ломоносов придает большое значение биологическим факторам в истории нашей планеты, роли организмов в преобразовании лика Земли. Он всюду видит и находит остатки организмов — разрушившихся, изменивших свое вещество, однако явственно обнаруживающих следы своего происхождения. Он пишет о торфе, который тогда еще многие почитали «за жирную землю»: «Микроскопы за подлинно ставят перед глазами, что турфовая материя есть весьма мелкой мох по всему строению и частей расположению». Он подмечает участие организмов в образовании сланцев, которые родятся «из озерного илу»: «В шифере находят рыб признаки, в горных угольях весьма редко, и то в таких, кои с шифером смешаны: затем, что рыба лежит часто на дне в илу».

Ломоносов первый указал на органическое происхождение янтаря. Он считал его ископаемой смолой. Об этом он говорит уже в «Слове о рождении металлов»: «Что ж до янтаря надлежит, то не можно довольно надивиться, что некоторые ученые люди, именем и заслугами великие, оной за сущей минерал признали, не взирая на толикое множество заключенных в нем мелких гадов, которые в лесах водятся, ниже на множество листов, что внутрь янтаря видны; которые все как бы живым голосом противятся оному мнению и подлинно объявляют, что к жидкой смоле, из дерев истекшей, оные гады и листы некогда прильнули, после тою же сверьху залиты и заключены остались».

Эти же мысли Ломоносов развивает еще более подробно в своем сочинении «О слоях земных». Он никак не может примириться с косностью современных ему минералогов, которые упрямо держались мнения, что янтарь произошел от соединения серной кислоты с «каменным маслом». Высмеивая эти неверные взгляды, Ломоносов обращается к заключенным в янтаре мухам и другим насекомым и заставляет их свидетельствовать в свою пользу. Вместе с тем он набрасывает художественную картину жизни Земли в давние геологические времена:

«Кто таковых ясных доказательств не принимает, тот пусть послушает, что говорят включенные в янтарь червяки и другие гадины: Пользуясь летнею теплотою и сиянием солнечным, гуляли мы по роскошествующим влажностью растениям, искали и собирали все, что служит к нашему пропитанию; услаждались между собою приятностию благорастворенного времени и, последуя разным благовонным духам, ползали и летали по травам, листам и деревьям, не опасаясь от них никакой напасти. И так садились мы на истекшую из дерев жидкую смолу, которая, нас привязав к себе липкостию, пленила и, беспрестанно изливаясь, покрыла и заключила отвсюду. Потом от землетрясения опустившееся в низ лесное наше место вылившимся морем покрылось: деревья опроверглись, илом и песком покрылись купно со смолою и с нами, где долготою времени минеральные соки в смолу проникли, дали большую твердость и, словом, в янтарь претворили, в котором мы получили гробницы великолепнее, нежели знатные и богатые на свете люди иметь могут. В рудные жилы пришли мы не иначе и не в другое время, как находящееся с нами окаменелое и мозглое дерево».

Но сам Ломоносов опирался не только на доказательства, которые давали «разных родов ползающие и летающие гадины», но и ставил различные химические опыты, подтверждающие его заключение. «Еще не един химик из серной кислоты, из горючей какой-нибудь горной материи и из земли янтаря не составил, и по всему знанию и опытам химическим видно, что быть тому не должно», — писал Ломоносов. Он указывал, что янтарь «не токмо несравненно легче подлинно минеральной горючей материи серы, но и каменных углей, кои отнюдь не подлинные минералы… Химические опыты разделяют его на горючее масло, на летучую кислую сухую соль, оставляя в реторте несколько земли и показывая при перегонке воды немного. Все сие не объявляет в нем никакой минеральной грубости». Вопрос о происхождении янтаря и его различных свойствах, по видимому, давно занимал Ломоносова. Янтарь был хорошо известен на русском Севере. Ломоносов сам отмечает: «У нас при Ледовитом море, в Чайской губе, найдены признаки, кои там называют морской ладан».

На Севере делались попытки наладить добычу янтаря. В 1743 году по челобитной Дениса Баженина сенатским указом ему было повелено «иметь прииск в отдаленных поморских местах камня янтаря», что, по отписке его племянника Кирилы (в 1743 году), и производилось «через нарочно посланных общим коштом». [297]

Большой интерес к янтарю, как декоративному материалу, проявлял и двор Елизаветы. В бумагах Ломоносова сохранилась памятка: «Для янтарей писать в Царское Село». Вероятно, он помышлял о промышленных поисках и добыче янтаря в России. Изучение янтаря входило и в общие занятия Ломоносова минералогией, которую он старался как можно теснее связать с химией и физикой. Для этого Ломоносов искал самые различные пути. В отчете о своих трудах в 1756 году он, например, писал: «Учинены опыты химические со вспоможением воздушного насоса, где в сосудах химических, из которых воздух был вытянут, показывали на огне минералы такие феномены, какие химикам еще неизвестны». Ломоносов стремился превратить минералогию из описательной науки в экспериментальную.

Он искал новые физические и химические критерии для определения и классификации минералов, занимался наблюдениями над их морфологией, стал впервые измерять кристаллы и, как подчеркивают советские исследователи, за сто лет до знаменитого французского кристаллографа Бравэ (1811–1863) высказал замечательные мысли о кристаллической структуре вещества с такой ясностью, которая стала окончательно доступной науке лишь после введения рентгенометрии кристаллов.

Во времена Ломоносова минералогия была замкнутой описательной наукой, систематизировавшей свой материал по сбивчивым, главным образом внешним признакам. Ломоносов стремился утвердить минералогию на прочном теоретическом основании, применить к ней новейшие физико-химические методы исследования, включить ее в общий поток взаимосвязанных наук, изучающих природу. Он пытался установить в самом минералогическом материале такие зависимости, которые могли бы раскрыть законы, определяющие структуру минералов. Поэтому он обратил особое внимание на кристаллическое строение различных ископаемых, «из которых иные держатся свойственной себе постоянной фигуры, как кубические марказиты, желтый сферический колчедан, угловатой белой колчедан, иглам подобная сурьма и другие многие». Он также отмечал, что «отличною фигурою известные и больше всех дорогие камни последуют в своем рождении законам Геометрическим углами и плоскостьми… Многие из них родятся ромбоической фигуры, имея два угла по шестьдесят и два по 120 градусов, что я нарочно мерял у некоторого немалого неграненого алмаза и у других прозрачных камней».

Ломоносов отчетливо почувствовал, что тут должна быть закономерность, которую он старался уяснить на основе своей корпускулярной теории.

Еще в своей диссертации «О природе селитры», представленной им в 1749 году на конкурс Берлинской Академии наук, Ломоносов задался вопросом: «почему селитра выростает в шестигранные кристаллы?».

Ломоносов применил к минералогии основные принципы своего материалистического естественнонаучного мировоззрения, которые оправдали себя и в этой области, позволив ему заглянуть далеко вперед и наметить новые пути развития этой науки. Предложенное им гипотетическое объяснение строения кристаллов, как он сам сознавал, «превосходно отвечает природе составных частей селитры и потому приобретает некоторый вес».

«Пусть шесть корпускул, — писал в своей диссертации Ломоносов, — расположены друг около друга так, что прямые линии, соединяющие их центры, образуют равносторонние треугольники; в результате получится фигура, ограниченная шестью линиями, подобная разрезу призм, образуемых селитрою. Частицы селитры, размещенные таким образом почти в бесконечном числе, образуют кристаллические призмы селитры, правда, часто с неравными сторонами, которые, однако, всегда параллельны и отвечают предположенному размещению. Предложенная догадка подтверждается трояким образом.

1. При этом способе объяснения форма частиц не предполагается такою же, какую имеют сами кристаллы селитры, и вопрос не остается поэтому без ответа, как это нередко бывает.

2. Углы кристаллов селитры соответствуют предполагаемому расположению частиц, так как обычно каждый из них составляет 120°.

3. На основании нашей гипотезы можно легко объяснить другие роды кристаллов, например, кубические кристаллы поваренной соли, предположением такого расположения частиц соли, что линии, проходящие через их центры, составляют квадраты».

В этих положениях, выставленных Ломоносовым, он обнаружил проницательность, которую должным образом смогло оценить только наше время. Ломоносов не связывал объяснение геометрической формы кристаллов с формой самих частиц, составляющих эти кристаллы. Он стремился установить закономерность в расположении (укладке) «корпускул», а не в простом сложении геометрически правильных молекул, правильность которых сама требовала бы объяснения. В то же время, отвлекаясь от случайного неравенства соответствующих граней селитры, Ломоносов отождествляет их с гранями развитых кристаллов; на основе своих представлений о закономерности, лежащей в основе их структуры, Ломоносов отчетливо и ясно формулирует закон постоянства углов кристаллов Для различных кристаллических веществ, причем это «постоянство фигуры» служит для него и характеристикой его физических и химических качеств. В своем «Курсе истинной физической химии» Ломоносов настоятельно рекомендует «хорошо исследовать фигуру кристаллов и измерять их», чему он и сам уделял большое внимание.

Ломоносову, таким образом, принадлежит безусловный приоритет в измерении углов кристаллов, что он производил за двадцать лет до французского минералога Ромэ де Лиля, считающегося основателем новейшей кристаллографии. Но ни Ромэ де Лиль, опубликовавший свою работу об измерении кристаллов в 1783 году, ни еще позднее выступивший Гаюи не обнаружили философской глубины и не проникли в самую сущность закона постоянства углов, как это сделал Ломоносов. В то время как Ромэ де Лиль боялся предложить теоретическое объяснение устанавливаемых им зависимостей и тем нарушить, как он писал, «величественное молчание природы относительно ее основных принципов», Ломоносов и в этом случае, как всегда, настойчиво стремился к раскрытию основных законов природы. Мысли Ломоносова о природе кристаллов, его попытки проникнуть на основе атомной теории в строение кристаллических веществ роднят его с представителями минералогической науки XIX–XX веков и в особенности с Д. И. Менделеевым, который в юности увлекался проблемами кристаллографии, а впоследствии писал в своих «Основах химии»: «Кристаллическая форма составляет один из важнейших признаков, характеризующих отдельные определенные химические соединения».

Несомненно, что именно в этом направлении работала творческая мысль Ломоносова. Насколько далеко Ломоносов ушел от своего времени в вопросах кристаллографии, свидетельствуют советские минералоги Г. В. Бокий и И. И. Шафрановский, которые, оценивая значение его работы о селитре, указывали: «Характерно, что еще в 1911 году Б. Н. Меншуткин писал о столь замечательной с современной точки зрения ломоносовской диссертации: «Этой диссертации не привожу, так I как в ней ничего интересного нет». Только открытие диффракции рентгеновских лучей в кристаллах (1912) и последовавшее за тем бурное развитие новейшей структурной кристаллографии выявили всю значительность ломоносовских высказываний, сформулированных около двух столетий тому назад».[298]

Перечисляя разные способы образования минералов, Ломоносов рассматривает их как проявление единого общего процесса, в котором «многообразная натура» раскрывает себя в обилии «различий и новых произвождений».

Ломоносов различал пять «способов рождения» минералов и для обозначения каждого из них нашел русские, довольно точные выражения. Первый он назвал «затвердением», когда «мягкие материи» — ил, глина и другие — «долготою времени так слеживаются, что частицы внутренним тихим и нечувствительным движением сжимаются одна подле другой теснее, почему и взаимный их союз становится сильнее и тело крепче». Такие «дикие камни» в «изломе все зернисты, крошатся в угловатые частицы с плоскими боками и нередко с регулярными углами». Современная наука вполне признаёт такой процесс, только именует его диагенезом.

Ломоносов указывал на возможность перекристаллизации минералов, их изменения в породе без перехода в жидкое состояние: «Странно может показаться превращение в хрустали сухого тела. Но ежели кто знает, что толченой зернистой колчедан долготою времени опять срастается в зерна, что сухой поташ по бокам стклянки перебирается к пробке и в некоторые угловатые зерна садится, что многие минеральные растворы после выварки производят растения из мелких сухих хрусталей, чего будучи жидкими не показывают, тот не станет спорить против возможности сухого хрусталей рождения». Только в работах русского ученого, академика Ф. Левинсон-Лессинга это учение о метаморфизме горных пород было окончательно разработано, получило научное истолкование и экспериментальное подтверждение.

Другой процесс образования минералов Ломоносов назвал «наращением»: «когда из воды отделяющиеся земляные иловатые частицы на дно садятся и слой на слой нарастают в разное время». Так родятся, по его мнению, шиферы и сланцы. Ныне это называется осадкообразованием. Ломоносов следующим образом описывает этот процесс: «Когда в озере весною мутная вода ручьями с берегов стекает и после, со временем устоявшись, на дно садится и, до будущей весны слежавшись, тверже должна быть, нежели вторая илу посадка, следовавшая на другую весну. Потом, когда озеро новым промытым истоком воду выпустив или от земного трясения поднявшись, иссохнет; останутся таковые от многих лет слои и наконец затвердеют в шифер».

«Третий натуральный способ рождения или произвожаения камней» Ломоносов назвал «проницанием». Это когда «в глину либо песок входит вода и с собою вносит тонкую земляную нечувствительную материю, которая после служит вместо некоторого клея рухлым частям песку или глины». Указывает он и на то, что «проницанием вод минеральных разного цвета» вновь рожденные камни окрашиваются в разные цвета Ныне подобные процессы называют цементированием.

Далее Ломоносов описывает «сгущение» и «зернование», что теперь именуют коагуляцией и кристаллизацией.

Ломоносов не только описывал различные «способы рождения» минералов, но и подыскивал примеры для них в русской природе, указывая на серые глины на крутом берегу реки Вуксы (Вуоксы) в Карелии, на озере Лача близ Каргополя, где происходит образование ила, и пр.

Ломоносов собирался также ставить опыты с целью воспроизвести минералы в условиях их образования в земных слоях, а для этого изучал взаимодействие разных растворов с горными породами. Занимала его и мысль об искусственном изготовлении минералов.

Имя Ломоносова запечатлено ныне в минералогии и названием минерала, найденного советскими учеными в пегматитах — жильной горной породе, состоящей из крупных кристаллов полевых шпатов, кварца, слюды и др. Он богат фосфором и легко плавится перед паяльной трубкой, превращаясь в стекловидную массу; кристаллизуется в продолговатые пластинки небольшого размера темно-коричневой или почти черной окраски. Этот минерал назван «ломоносовитом».[299]

* * *

Стремление Ломоносова изучать геологические явления в их взаимной связи, его понимание жизни Земли, как непрерывного процесса, привлекло его мысль к состоянию земной поверхности и совершающимся на ней изменениям. Он указывает на преобразующую роль воды, которая разрушает горы и превращает их в валуны, песок и глину, отмечает деятельность морского прибоя, прибрежных льдин, указывает, что россыпные месторождения золота, оловянного камня «протекающие из гор ручьи туда наводят» и т. д.

Ярко и образно описывает он эту неустанную работу природы. Родившись на берегах великой северной реки, Ломоносов с юных лет наблюдал могучее действие весеннего половодья. «Надменные преизобилием вешних вод великие реки, — пишет он в своем сочинении «О слоях земных», — поднимают тяжкие свои земные кровли и, отрывая части от берегов, тянут на себе вниз быстриною. Упирая, отираясь и ударяя в берега безмерными силами, подрывают и опровергают крутые яры и не малые островки сдирают, ломаясь при том и сами с великим шумом. Отставая от берегов, отрывают от гор и далече с собою в низ относят вмерзлые в них зимою камни». Ломоносов подчеркивает всю грандиозность и значительность этих процессов, непрестанно изменяющих лик Земли. «Не больше, — пишет он, — представляемые в бешенстве сильные Гиганты переворочают слоев земных, или натуральнее сказать, все во всем свете рудокопы не перероют столько земли, не опровергнут камней во сто лет, сколько одною весною разрушают оных льды и быстрина беспримерных вод Российских».

Ломоносов останавливается на образовании почвы и впервые четко говорит о происхождении чернозема из наземных растительных остатков. Эти взгляды Ломоносова нашли свое завершение в работах великого русского ученого В. В. Докучаева, выпустившего в 1883 году свою книгу «Русский чернозем».

Ломоносов также положил начало изучению важнейших почвенных процессов — водной (смыв) и ветровой (развеивание) эрозии. Уже в «Слове о пользе Химии» он указывал на «великие дожди», которые «умягчают и размывают землю и легко ил сносят, оставляя тяжкие минералы». Те же мысли развиты им и в сочинении «О слоях земных», где он отмечает и роль ветров, которые «открывают земные недра». Он не упускает из виду и сортирующее действие водной эрозии — вынос водой более легкого мелкозема: «на низких и покатых местах вымывает, легкие черноземные частицы дождями в даль сносит, а песок, садясь на дно скорее, остается удобнее на старом месте».

Особенно существенно, что Ломоносов не только внимательно наблюдал и изучал эти процессы, но постоянно помнил о них в своих геологических работах. Он совершенно справедливо заключил, что эти процессы во многом должны были происходить точно так же и в древние времена. Гигантская работа ветров, рек, морского прибоя происходит беспрерывно на протяжении многих тысячелетий. Признание непрерывности этих процессов, в которых действует и проявляет себя «натура», позволило Ломоносову подчинить все свои геологические взгляды идее изменчивости и развития в природе. Ломоносов выдвигает и устанавливает открытый им новый принцип познания геологического прошлого на основе перенесения на него законов, которым подчинены современные процессы, происходящие на земной поверхности, т. е. задолго до Лайеля, книга которого «Основы геологии» появилась только в 1830 году, формулирует принцип актуализма, который, по справедливости, следовало бы назвать принципом Ломоносова.

Последовательное изложение этих мыслей в гениальном сочинении «О слоях земных» поднимает Ломоносова на еще небывалую высоту как в методологическом, так и в идейном отношении. Ломоносов оставляет далеко за собой решительно всех геологов своего века.

Важнейшие открытия, сделанные Ломоносовым в области геологии, минералогии и почвоведения, вытекали из его общего материалистического понимания природы. Он смело выступает против различных предрассудков и устаревших представлений. Он поднимает на смех объяснение окаменелостей «игрой природы». «Сих я вопрошаю, — обращается он к сторонникам таких воззрений, — что бы они подумали о таком водолазе, который бы из глубины морской, вынесши монеты или ружье, либо сосуды, которые во время морского сражения или от потопления бурею издавна погрязли, и сказал бы им, что их множество производит там, забавляясь своим избытком, прохладная натура? Не меньшего смеху и презорства достойны оные любомудрецы, кои, видя по горам лежащие в ужасном множестве раковины, фигурою, величиною, цветами, струями, крапинками и всеми разность качеств и свойств, коими сих животных природы между собою различаются, показующими характерами, сходствующие с живущими в море, и сверх того химическими действиями разделимые на такие же материи, не стыдясь утверждают, что они не морское произведение, но своевольной натуры легкомысленные затеи».

Ломоносов, по его собственным словам, принадлежал к тем, «которые натуру не столь шутливою себе воображают». Он ищет для всего строго научное объяснение и подвергает сокрушительной критике западноевропейских писателей, «не из черни ученого общества», приписывающих появление раковин на возвышенностях «единственно Ноеву потопу».

Ломоносов подробно разбирает вопрос, однажды уже обсуждавшийся на страницах петербургских «Примечаний в Ведомостях»: откуда в полуночных краях сибирских взялись мамонтовые кости? И в то время как многие зарубежные ученые всё еще довольствовались объяснением, что находимые в средней Европе кости мамонтов являются лишь бренными останками слонов Ганнибала, Ломоносов с насмешливым недоумением спрашивал: как же так случилось, что драгоценной слоновой костью (клыками) пренебрегли «тогдашние люди», у которых она была «в знатном почтении»? Да и находят-то «оные зубы» случайно, «больше по крутизнам берегов подмытых» в земле «на несколько сажен». «Вероятность превосходит, — пишет он, — чтобы для зарытия сего животного стали толь много люди трудиться в копании глубокой ямы». Обращает он внимание и на такое обстоятельство: «Известно, что при вскрытии земли, из разных слоев состоящей, и потом при обратном ее в яму бросаньи, должно оным перемешаться, соединясь в непорядочно сбросанные кости». Однако при выкапывании мамонтовых костей замечали, что «слои были над ними не перемешены и порядочны, и белой песок выкапывай был чист без примешения». «Видно, — заключает Ломоносов, — что не человеческие руки, но иная сила похоронила таковых иностранных покойников, которая не для них одних трудилась, но производила обширное и не единовременное действие натуры, слои слоями покрывая».

Ломоносов настойчиво указывает, что здесь имеет место общий и длительный процесс, непрерывно совершающийся в природе: «пускай слоны могли до наших мест достигнуть, будучи животное великое и к дальним путешествиям способное, как бы они погребены ни были, но большего удивления достойны морские черепокожные, к переселению и переведенству неудобные гадины, кои находят окаменелые на сухом пути в горах, лежащие к северу, где соседственные моря их не производят, но родят и показывают воды, лежащие под жарким поясом в знатном количестве. Еще чуднее, что в холодных климатах показываются в каменных горах следы трав Индейских, с явственными начертаниями, уверяющими о подлинности их породы».

Ломоносов полагает, что «в северных краях в древние веки великие жары бывали, где слонам родиться и размножаться и другим животным, также и растениям около екватора обыкновенным держаться можно было, а потому и остатки их, здесь находящиеся, не могут показаться течению натуры противны». Он склонен приписать колебания в климате «нечувствительному наклонению всего земного глобуса».

В то время как статья в «Примечаниях» разбирала вопрос о происхождении ископаемых мамонтов как самостоятельную проблему, для Ломоносова это лишь частный эпизод возникающей перед ним общей истории Земли. В своем понимании геологических явлений Ломоносов на голову выше всех своих западноевропейских современников. Естествознание XVIII века перестало видеть природу в ее движении и развитии. Геологи упрямо закрывали глаза на совершающиеся вокруг них процессы изменения Земли и проявляли полнейшую лояльность к библейской хронологии. «Революционное на первых порах естествознание оказалось перед насквозь консервативной природой, в которой и теперь все было таким же, как в начале мира, и в которой все должно было оставаться до скончания мира таким же, каким оно было в начале его», — писал как раз об этом времени Энгельс.[300]

На протяжении всего XVIII века Ломоносов был одним кз немногих ученых, которые не были охвачены этим застоем. В своем гениальном сочинении «О слоях земных» он прямо нападает на идею о неподвижности и неизменчивости мира, роднящую представителей нового естествознания со старой церковной схоластикой. «Напрасно многие думают, что все как видом с начала творцом создано; будто не токмо горы, долы и воды, но и разные роды минералов произошли вместе со всем светом; и потому де не надобно исследовать причин, для чего они внутренними свойствами и положением мест разнятся. Таковые рассуждения весьма вредны приращению всех наук, следовательно и натуральному знанию шара земного, а особливо искусству рудного дела, хотя оным умникам и легко быть Философами, выучась наизусть три слова: бог так сотворил; и сие дая в ответ вместо всех причин».

Ломоносов вполне отчетливо выдвигает идею изменчивости, лежащую в основе всех явлений природы. «Твердо помнить должно, — говорил Ломоносов, — что видимые телесные на земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от создания, как ныне находим, но великие происходили в нем перемены, что показывает история и древняя география, с нынешнею снесенная, и случающиеся в наши веки перемены земной поверхности».