Геологаческие прозрения Ломоносова

Геологаческие прозрения Ломоносова

В работе В.И. Вернадского «О значении трудов М.В. Ломоносова в минералогии и геологии» (1901) подчеркнуто: перед приездом в Россию Ломоносов побывал в Гессене, а в Гарце работал у Крамера, лучшего металлурга-химика Германии.

«Посещение германских рудников и гор, — писал Вернадский, — было тем живым полем, которое послужило объектом наблюдения Ломоносова, здесь сложились все его геологические обобщения. Пребывание в Петербурге не давало ему почти никакой возможности пополнить эти наблюдения. Лишь отдельные факты из времен его жизни на севере России послужили ему новой иллюстрацией выработанных в германских горах взглядов… Тот материал, на основании которого Ломоносов сделал свои выводы, опубликованные перед смертью, был собран в Германии в годы его молодости. То, что было ново и верно в 1763 г., было еще более ново и смело в 1739–1740 гг., когда оно зародилось в уме Ломоносова».

Одно из крупных открытий Ломоносова в геологии связано с познанием жильных тел, заполняющих трещины в массивах горных пород.

В работах «Первые основания металлургии» и «О слоях земных» он высказал верную мысль: жилы бывают разного возраста («не в одно время родились»), так как одни из них пересекают другие. При этом жилы неодинакового возраста несут различные минералы; следовательно, время образования жильных минералов разное. Следовательно, минералы имеют разный возраст.

У Ломоносова есть намек на понятие рудных полей — одновременное нахождение в одной местности ряда жил одного возраста, примерно одного направления, заполненных одинаковыми минералами. Это открытие обычно приписывается немецкому геологу и минералогу Абраму Готлибу Вернеру, хотя о возрасте рудных жил он написал на 28 лет позже Ломоносова.

Показательная деталь: рассуждая о горном деле, Михаил Васильевич не умолчал о том, что при добыче и обработке руды в Саксонии (добавим: как во многих странах Европы) используют детский труд. Русский ученый призвал к «сбережению малолетних детей, которые в нежном возрасте тяжкою работою и ядовитою пылью здоровье тратят и на всю жизнь себя увечат».

…Мощное землетрясение 1755 года, разрушившее Лиссабон, вызвало в Европе всплеск интереса к грозным геологическим явлениям. Ломоносов отозвался на него «Словом о рождении металлов от трясения земли». Он выделил четыре типа «земных трясений», в том числе, по-видимому, впервые волнообразные колебания земной поверхности (этот тип колебаний заново открыли через полвека).

Замечательной назвал Вернадский его идею о «нечувствительных землетрясениях» (медленных движениях земной коры), последствия которых сказываются только с течением времени. Им Ломоносов придавал большое значение для рождения минералов. Он видел их проявление в наклонном положении слоев осадочных горных пород, которые должны быть горизонтальными, в формировании возвышенностей и низин. Доказательством таких незаметных движений в глубинах земли он считал существование в рудниках сдвигов жил.

Это положение о незначительных, но длительных процессах, приводящих к колоссальным результатам, предвосхищало представления о геологическом времени Аайеля и его предшественников, в частности Джеймса Геттона.

По мнению Ломоносова, различного рода землетрясения порождают трещины разной формы, разного размера и направления. Они позже могут заполняться жильными минералами благодаря водным растворам. Вулканы появляются там, где есть трещины в земной коре. Эта гипотеза Ломоносова вошла в динамическую геологию через столетие. Принято было считать, что вулканы первичны, а трещины — результат их деятельности.

Причиной движений земной коры он называл «господствующий жар в земной утробе»; вызывают его химические реакции, идущие главным образом от самовозгорания горючего материала из-за трения, под большим давлением. Серу он считал порождением земных глубин и одним из наиболее распространенных веществ на Земле; все металлические руды с ней соединены.

Сейчас такие взгляды кажутся наивными. Но в те времена, когда еще в химии сохранялось немало предрассудков, унаследованных от алхимии, идея о том, что подземный жар вызван химическими реакциями, была нова и плодотворна. (Ныне принято считать главным источником глубинного тепла — радиоактивный распад; но проблема окончательно не решена, и гипотеза Ломоносова, в обновленном виде, имеет шансы на возрождение.)

В 1763 году Михаил Васильевич приблизительно оценил расстояние от земной поверхности до очагов подземных ударов, придя к заключению: глубина их очень большая. Он исходил из того, что землетрясения ощущаются на обширных территориях. Мысль верная.

«Он пытался связать форму происходящих землетрясений с глубиной их причины, — писал Вернадский, — и считал, например, что волнообразные землетрясения происходят от причины, находящейся ближе к земной поверхности, чем, например, землетрясения, которые дали начало горным цепям, где горизонтальные и вертикальные отношения крайне велики. Мне неизвестны взгляды (раньше XIX столетия), которые можно было бы поставить наряду с этими немногими страницами его трактата».

Первым в истории геологии Ломоносов поставил проблему различного возраста гор. Он отметил: в Германии горизонтальные пласты невысоких Флецовых гор постепенно увеличивают свой наклон к горизонту по мере приближения к Рудным горам, например, около Гарца. Сделал вывод: эти слои «были прежде, нежели Рудные горы, которые, поднимаясь внутреннею подземного силою, лежащую около слоистую равнину кверху повысили, а отдаленные части ее действие чувствовали меньше и меньше от горизонтального положения отклонились».

…В своих исследованиях он постоянно был ориентирован не только на практически полезные знания и умения, но и на главные проблемы познания нашей планеты: особенности ее оболочек, рельефа, законы строения и динамики недр, подземные превращения минералов, природа атмосферного электричества и многое другое.

В его трудах обнаруживаешь истоки или отдельные разработки, относящиеся ко многим наукам о Земле: палеогеографии, геохронологии, мерзлотоведению, геоморфологии, генетической минералогии, геохимии и биогеохимии, учений о полезных ископаемых и метаморфизме, геологии нефти, динамики атмосферы, гидрогеологии, даже к сравнительной планетологии, когда он сопоставляет геоморфологические закономерности Земли и Луны.

Ему была органически чужда «узкая специализация». Для него характерна именно цельность постижения природы. Он избегал абстрактных рассуждений на общие темы и обычно ограничивал круг своих интересов вполне определенными исследованиями по физической химии, горному делу, металлургии…

В его научных взглядах были черты, объясняемые «духом времени», особенностями эпохи становления промышленности, торжества механики и механистического мировоззрения (достаточно вспомнить, например, его представления о структуре мирового эфира). Но по складу ума и убеждениям он вышел за узкие рамки механистической модели мира.

Ломоносов мыслил такими категориями, как человек и природа, видел перед собой единое Мироздание, а Землю рассматривал как его часть. И ее тоже он стремился осмысливать как единое целое. Так, рассуждая «о состоянии земной поверхности, о ее фигуре и слоях от зрения сокровенных», он подчеркнул, что это «ясно покажет состояние и строение нашего общего дому, где живем и движемся».

Надо лишь добавить: биосфера, пронизанная животворной солнечной энергией, не только наш космический дом. Она еще и наша «мать Земля», породившая все живое, включая нас. У Ломоносова было «чувство первородности», глубинных связей человека со всеми творениями земной природы, с ее историей и развитием. В этом он был одним из всего лишь трех-четырех мыслителей того времени. Чтобы оценить силу и оригинальность его прозрений, вспомним некоторые факты из истории геологии.

Идея Всемирного потопа, которую имел мужество резко критиковать Ломоносов, вошла в науку наследием мифов Древнего Шумера, Аккада и Вавилона, а затем — библейского предания. До некоторых пор она была, можно сказать, прогрессивной: признавала образование горных пород, минералов, ископаемых остатков не чудом творения, а результатом природного (хотя и фантастического) явления. По мере развития геологических знаний теория глобального катаклизма, гибели древних животных во Всемирном потопе, при всей ее простоте и привлекательности все более вступала в противоречие с фактами и вытекающими из них следствиями.

Во второй половине XVII века Николай Стенон в геологической истории Тосканы выделил 6 этапов. Сначала она была залита водой, затем стала сушей, позже вновь ушла под воду, когда накапливались морские осадки с остатками животных, затем поднялась и подверглась действию текучих вод и обрушения горных пород в подземные полости.

«Всемирный потоп тоже легко будет объяснить, — писал он, — если предположить в центре Земли вокруг огня наличие водяной сферы или, по крайней мере, огромного вместилища, откуда без движения центра могут изливаться… воды». О длительности этапов геологической истории Стенон предпочел умолчать. Он и без того рисковал угодить в руки инквизиции, отрицая Всемирный потоп как чудо, явленное волей Бога.

Швейцарский ученый И. Шейхцер описал в 1726 году отпечаток живого существа на плоской поверхности сланца и пришел к выводу: «Этот кусок содержит несомненно половину или немного менее скелета человека», вещество костей и мяса которого «вошли в камень».

Шейхцер назвал этого «человека» свидетелем потопа, погибшим нечестивцем, призванным своим печальным примером «смягчить злодейства нынешних времен» и содействовать отказу людей от греха при виде столь ужасной участи допотопного грешника (позже Кювье признал эту находку остатками исполинской саламандры, назвав ее именем первооткрывателя — «андреас шейхцери»).

Были распространены еще более фантастические домыслы: образование гор объясняли затвердением земных испарений, окаменелости в горных породах — влиянием созвездий или таинственных «внутренних сил» планеты. Ломоносову были чужды подобные мнения, далекие от реалий земной природы. Хотя он сам не проводил геологических исследований, здравый смысл, знание физики и химии, детский и юношеский опыт общения с природой, чтение научной и философской литературы, культура мышления — вот что определяло его достижения в науках о Земле.

Уже в его годы зародилось два главных направления в геологии: нептунизм и плутонизм (от имен римских богов океана и подземного мира). Первое признавало воду могучей, определяющей силой на земной поверхности и в недрах планеты. У его истоков стоял Бюффон. Он считал, что нынешняя суша прежде была дном моря, а ее рельеф образован действием морских течений, приливов и отливов, потоками наземных вод. Эти идеи развивал Абраам Вернер, профессор Фрейбергской горной академии.

Параллельно нептунизму набирало силы другое могучее течение геологической мысли — плутонизм, выдвигающий на первое место внутренние подземные силы, вулканические явления и землетрясения, действие подземного огня. Таких взглядов придерживался, например, Джеймс Геттон.

Борьба этих научных течений отражала два воззрения на сущность природных процессов, на взаимоотношение внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) сил в истории планеты. Их споры перешли даже на страницы литературных произведений. Гёте ввел их во вторую часть трагедии «Фауст». Дьявол, конечно, выступает проповедником хаоса и разрушения, а мудрый Фауст — сторонником порядка и божественной стройности природных явлений (так считал и Ломоносов).

С теорией катастроф выступил основатель палеонтологии Жорж Кювье в «Рассуждениях о переворотах на поверхности земного шара». Он утверждал: «Поверхность нашего земного шара была жертвой великого и внезапного переворота, давность которого не может быть значительно позже, чем пять-шесть тысяч лет; в результате этого переворота опустились и исчезли страны, населенные до этого времени людьми и наиболее известными ныне видами животных; тот же переворот осушил дно последнего моря и образовал страны, ныне обитаемые».

Идея катастроф была еще и философской, зависящей от мировоззрения специалистов. Вряд ли случайно она обрела популярность во Франции в конце XVIII века, в период революционных потрясений.

Выводы Кювье были основаны на его геологических исследованиях окрестностей Парижа. «Участки, некогда представлявшие собой сушу, — писал он, — несколько раз затапливались водой в результате вторжений моря или в ходе скоротечных наводнений. Любой, изучающий районы, покинутые водой при ее последнем отступании, может также убедиться, что эти площади, заселенные сейчас человеком и наземными животными, по меньшей мере, однажды, а возможно, несколько раз, уже поднимались выше уровня моря… Иначе говоря, море покинуло теперь сушу, которую оно перед тем затопило…

Но исключительно важно отметить, что эти повторяющиеся вторжения и отступания ни в коей мере не происходили постепенно. Напротив, порождавшие их катаклизмы возникали по большей части внезапно… Этот вывод столь очевидный для последней из катастроф, не менее справедлив для предыдущих… Масса живых существ становилась жертвой подобных катастроф».

Кювье привел научный довод в пользу катастроф: пласты горных пород с окаменелостями разного возраста часто прерываются резко, разделяются слоями, содержащими грубый обломочный материал. Наклонно залегающие пласты порой сменяются горизонтальными. Проще всего объяснить все это катастрофами, нарушившими плавный ход природных процессов.

Серьезный удар по таким воззрениям нанес немецкий философ Иммануил Кант. В сочинении «Общая естественная история и теория Неба, или Опыт об устройстве и механическом происхождении всего мироздания на основе ньютоновских законов» (1775) он смело заявил: «Дайте мне материю, и я покажу вам, как из нее должен образоваться мир».

Мудрый Кант оговорился: легче объяснить происхождение всех небесных тел, чем «зарождение и развитие какой-нибудь травки или гусеницы». Это чрезвычайно важная мысль, ибо жизнь земной природы невозможно объяснить на основе законов механики, математики, физики. Показательно заглавие седьмой главы сочинения Канта: «О бесконечном протяжении творения как в пространстве, так и во времени».

Только в середине XIX века произошел решительный, можно сказать, катастрофический переворот в геологии, заставивший отказаться от идей, ставших общепринятыми. Чарлз Лайель в своих трудах отодвинул на второй план катастрофы, утверждая, что планета развивается постепенно; огромная протяженность геологических эпох дает возможность сравнительно слабым процессам (например, размыву склона ручьем) провести колоссальную работу.

Если за год откладывается сантиметровый слой осадков, то за миллион лет образуется толща в 10 километров. Если дно моря поднимается, а поверхность суши опускается со скоростью практически незаметной — один сантиметр в столетие, через 100 миллионолетий морское дно поднимется на 10 километров, а суша на такую же величину опустится.

Удивительна проницательность Ломоносова, постигшего необычайные глубины прошлого нашей планеты и важную роль живых организмов в геологических процессах, формировании минералов и горных пород. В этом ему отчасти помогло знание трудов античных философов (Аристотеля, Лукреция). Но ведь их идеи были доступны всем просвещенным европейцам, а оценили и развивали их именно Ломоносов и немногие его современники.

Землю он представлял, как это ни покажется странным, в духе средневековых воззрений. Таков образ живой, изменчивой планеты, точнее, области взаимодействия атмосферы, природных вод и земной коры с лучистой энергией Солнца.

По его словам вулканы — «суть не что иное, как трубы, или отдушины, коими выходит подземного пожара излишество». Он сравнивал планету с живым организмом: «Огнедышащие горы, как некоторые проломы в теле, показывают излишество материи, которая, подобно внутренней болезни, выходит наружу, движет и надувает приближенные части. Наконец, прорвавшись, испускает причиняющую сие материю, которая чем обильнее выходит, тем больше следует облегчение, и рана или заживает вовсе, или на долгое время».

К каким же научным течениям примыкал Ломоносов — нептунистов или плутонистов, сторонников катастроф или медленных движений земной коры? Наиболее точный ответ — ни к каким.

Его взгляды, изложенные в несколько анархичном стиле, по сути, вполне отвечали воззрениям передовых ученых XIX века. А ведь российский геолог Э. Эйхвальд даже в 1845 году утверждал в своей «Геогнозии»: «Последний потоп был действительным историческим событием». Он описывал фантастически быстрое вздымание горных хребтов, одновременное обрушение и разломы земной коры и прорывы морских вод на равнины.

Такова сила стереотипов. Над Ломоносовым она не имела власти. Он предполагал существование морей там, где теперь холмы и горы, не веря во Всемирный потоп. Не отрицал катастрофических явлений, придавая большое значение медленным движениям земной коры. Считал, что внутренний жар, глубинная энергия Земли, воздымает горы, признавая ведущую роль природных вод в формировании рельефа и создании осадочных пород.

В некоторых случаях Ломоносов развивал идеи своего друга и товарища по Академии наук Г.В. Рихмана, опубликованные в статье «О достойных переменах, которым поверхность Земли от времени до времени подвержена бывает» (1739). Рихман писал о постоянных изменениях земной поверхности под воздействием «внутреннего огня», текучих вод, способных полностью разрушить горы, землетрясений и от «потопов вроде Ноева». Значит, он считал библейское предание о потопе поэтическим описанием крупного наводнения.

Когда речь идет о новых идеях в науке, надо иметь в виду, что они в той или иной форме высказывались и до этого, но или не слишком определенно, или без достаточных обоснований. Для научной идеи, повторю, самое главное — доказательства, пусть даже не слишком убедительные, принципиальная возможность ее опровержения и отсутствие достоверно установленных фактов (на данный момент), ей противоречащих.

Дело не в том, что Ломоносов высказал нечто доселе небывалое и немыслимое. Скажем, существование Антарктиды предполагали задолго до него, даже наносили на карты этот материк — без веских доказательств его реальности, подобно легендарной Атлантиде, которую Афанасий Кирхер, немецкий ученый XVII века, поместил в центре Атлантического океана. Но только Ломоносов дал научно обоснованное предсказание материка, расположенного в районе Южного полярного круга.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.