1. Объект и предмет геологии. Основные этапы развития научного знания в геологии
Взаимоотношение диалектики природы и познавательного процесса обусловлено внутренними связями, определяющими исторический процесс развития научного знания. Это доказал Ф. Энгельс, опираясь на глубокий анализ развития естествознания своего времени. Он пришел к выводу, что материалистическая диалектика «является для современного естествознания наиболее важной формой мышления, ибо только она представляет аналог и тем самым метод объяснения для происходящих в природе процессов развития, для всеобщих связей природы, для переходов от одной области исследования к другой»[149].
Важная роль принадлежит диалектике в становлении теоретического естествознания. Это подтверждается развитием фундаментальных областей естествознания, в которых процесс теоретизации развивается давно и успешно. Следует отметить, что в геологии процесс теоретизации только начался. Это обусловлено прежде всего тем, что эта наука выделилась в качестве самостоятельной отрасли естествознания поздно. Однако интенсивное ее развитие за последние десятилетия позволило ей накопить значительный теоретический и практический запас знаний. Расширение фактической базы геологии, проникновение в нее методов физики, химии и математики, процесс дифференциации геологических дисциплин обусловили огромные успехи в познании истории развития и строения Земли. «Однако общей теории Земли пока нет, хотя неоднократно высказывались пожелания об ее создании»[150]. В настоящее время объем новой информации в геологии удваивается в среднем через каждые 8 — 10 лет. В значительной степени этому способствует внедрение новых методов изучения геологических объектов.
Бурное развитие геологии намного усложнило познавательные средства этой науки и выдвинуло много новых теоретических проблем и практических задач, решение которых требует правильного методологического подхода. Поэтому в последнее время исследователи все чаще обращаются к философским и методологическим проблемам геологической науки. В современной геологии уровень теоретических исследований непрерывно повышается. Накопление фактического материала без теоретического осмысления не может долго продолжаться, так как это приводит науку к узкому эмпиризму и ограничивает теоретико-познавательное значение ее выводов. Эмпирический материал требует теоретического освоения с целью создания обобщающей теории.
Несмотря на крупные достижения современной геологии, она отстает еще в области развития теории от других естественных наук. Ее представления об основных закономерностях строения и развития земной коры часто не выходят за рамки гипотез и схематических построений. Соответственно оказались недостаточно разработанными философские и методологические вопросы геологии. В последние годы эти упущения устраняются. В работах советских философов и геологов анализируются такие актуальные проблемы, как диалектическая природа объекта и предмета исследования в геологии, геологическая форма движения материи, классификация и взаимодействие наук о Земле, проблема научного метода геологии, характер процессов формализации и математизации геологического знания и ряд других. Раскрывая содержание этих вопросов, ученые получают возможность понять диалектически сложный и противоречивый процесс формирования геологических знаний, выявить направленность и перспективы развития всего комплекса наук о Земле.
В условиях развития естествознания, непрерывного возникновения новых научных дисциплин вопрос об определении предмета той или иной области знания приобретает не только теоретическое, но и важное практическое значение, так как от четкого понимания предмета науки во многом зависит постановка основных задач ее развития. Эта проблема очень актуальна и для геологии.
Процессы дифференциации и интеграции, проникшие в геологию, использование современных методов физики, химии, математики и других наук в познании Земли привели к тому, что эта отрасль знания как бы утратила свои четкие границы. Некоторые исследователи определяли геологию как науку о строении и развитии всей Земли, другие — только земной коры, высказывались мнения о том, что геология лишь часть более общей науки — планетологии, что она уже не является ведущей наукой в изучении Земли, что эта роль перешла к геофизике и геохимии и т. п.
Предмет исследования науки формируется в процессе познавательной деятельности, отражая отдельные стороны объекта исследования. Характер предмета определяется не только спецификой объекта исследования, но и направленностью и задачами познавательного процесса. Поскольку наши знания непрерывно развиваются, то и предмет науки не остается неизменным. Чем выше уровень развития данной науки, тем глубже и полнее наши знания о предмете ее исследования. Одна и та же материальная система может служить объектом исследования различных наук, а в предмете выражается специфика данной науки, которая изучает лишь отдельные стороны или свойства объекта. Объектом геологии являются Земля, различные ее сферы, и прежде всего земная кора. Предметом исследования служит структура, закономерности формирования геологического объекта.
В истории развития геологии долгое время непосредственным объектом ее изучения выступала земная кора. Качественно-описательные геологические методы могли иметь дело только с теми явлениями и процессами, которые можно было наблюдать в природе. Попытки «проникнуть» во внутренние части земного шара с помощью этих методов, как правило, сводились к построению гипотетических дедуктивных схем. Чтобы вскрыть действительные закономерности строения и развития Земли, необходимо было обратиться к новым методам исследования, дающим возможность выяснить структуру внутренних ее сфер в их взаимосвязи и развитии. Решение этой задачи стало возможным лишь при использовании количественных методов и эффективных приемов физико-химического исследования. Это привело к тому, что к середине XX в. наметилась тенденция комплексного изучения Земли в целом.
С чем же тогда связано определение некоторыми исследователями современной геологии как науки о земной коре? По-видимому, это обусловлено тем, что успехи в познании внутренних сфер Земли не ослабили внимания геологов к изучению такой сложной и важной части нашей планеты, как литосфера. Здесь обнаруживается взаимосвязь геологических сил, устанавливаются важные закономерности и характер их проявления. В этом отношении процессы, протекающие во внутренних сферах Земли, более однообразны и подчинены строгим закономерностям. Вот почему земная кора продолжает оставаться пока наиболее важным и основным источником, из которого ученые черпают сведения о строении и истории развития Земли. Предмет геологии изменялся в зависимости от уровня развития теоретической мысли, потребностей производства и совершенствования методологической оснащенности науки. Это можно показать на основе анализа важнейших этапов научного мышления в геологии.
История науки показывает, что познание какого-либо объекта начинается, как правило, с охвата его в целом, с изучения более простых и доступных связей и отношений. Прежде чем перейти от познания явлений к сущности предмета, необходимо получить о нем самые общие представления и наметить пути к его дальнейшему исследованию. «Надо было исследовать предметы, — замечает Ф. Энгельс, — прежде чем можно было приступить к исследованию процессов. Надо сначала знать, что такое данный предмет, чтобы можно было заняться теми изменениями, которые с ним происходят»[151].
Начальный этап познания Земли ярко выражен в представлениях древних греков. Их стихийно-диалектический подход опирался не на конкретные знания естественных наук, которые тогда отсутствовали, а на поверхностный, непосредственно-созерцательный взгляд на окружающий мир. Идеи о развитии и строении Земли, возникшие в это время, оказывали существенное влияние на последующие этапы истории геологии. Более того, многие идеи и проблемы далекого прошлого находят отражение в специфической форме в современных теоретических представлениях о развитии Земли.
Дальнейший прогресс науки требовал познания сущности явлений и процессов материального мира, а это было невозможно без детального изучения всех сторон окружающей человека природы. Начался процесс дифференциации знания, накопления научного материала и фактов, послуживших предпосылкой возникновения естествознания. Построение науки на данном этапе происходило аналитическим путем, т. е. предмет исследования расчленялся на составные части и элементы, которые подвергались изучению зачастую в отрыве от самого предмета.
На начальном этапе познания в геологии преобладали исследования описательного характера. Логическое познание выступало здесь лишь в форме анализа, ибо для воссоздания истории Земли необходимо было получить данные о геологическом строении ее отдельных участков, т. е. о вещественном составе и формах залегания. Это был так называемый собирательный этап, связанный с появлением качественных характеристик отдельных объектов внешнего мира. Геология в это время еще не выделилась в самостоятельную науку и не имела своего метода исследования. В то же время накопление эмпирического материала требовало его теоретического осмысления, использования для практики и расширения поисков руд.
Элементы геологического знания представлены в возникшем в этот период сравнительном методе исследования. Он позволял выяснить наиболее важные свойства и особенности природных явлений путем установления их сходства и различия, а также вскрыть простейшие связи между ними. Это было необходимой предпосылкой для генетического исследования и отражало историческую закономерность всякого научного познания.
В процессе аналитической познавательной деятельности происходит выделение предмета формирующейся науки и разработка адекватного ему метода исследования. Геология как наука возникла в Новое время. Будучи по природе своей наукой глубоко исторической, она не могла успешно развиваться в рамках метафизического способа мышления. Накопившиеся в XVII в. факты и материалы по изучению Земли требовали объяснения и увязки во времени. Объективное содержание фактов подводило к их историческому объяснению. Но для этого, как указывал Ф. Энгельс, «надо было решиться признать, что историю во времени имеет не только Земля, взятая в общем и целом, но и ее теперешняя поверхность и живущие на ней растения и животные»[152].
Однако такой взгляд на природу с трудом пробивал себе дорогу. В естествознании почти всюду господствовал метафизический метод мышления, который не позволял вскрывать глубокие связи между природными процессами и явлениями. Элементы диалектики, идеи о всеобщей связи и развитии хотя и встречались, но лишь в зачаточной форме в работах великих мыслителей того времени (Ж. Бюффон, Г. Лейбниц, М. В. Ломоносов). Высказывая прогрессивные мысли и правильно решая некоторые частные вопросы науки, они в целом еще стояли на метафизических позициях. Их труды подготовили почву для восприятия передовых материалистических идей и подорвали позиции метафизики, которая стала превращаться в это время в серьезный тормоз развития науки. «Метафизический способ понимания, — подчеркивал Энгельс, — хотя и является правомерным и даже необходимым в известных областях, более или менее обширных, смотря по характеру предмета, рано или поздно достигает каждый раз того предела, за которым он становится односторонним, ограниченным, абстрактным и запутывается в неразрешимых противоречиях, потому что за отдельными вещами он не видит их взаимной связи, за их бытием — их возникновения и исчезновения, из-за их покоя забывает их движение, за деревьями не видит леса»[153].
С середины XVIII в. идеи развития и исторического подхода к исследованию явлений окружающего мира начинают пробивать себе дорогу и проникать в различные отрасли естествознания, характеризуя становление нового этапа в развитии науки. Первая брешь в метафизическом воззрении на природу была пробита И. Кантом, который представил Землю и Солнечную систему как ставшие во времени. Но отсюда вытекал вывод о том, что «если Земля была чем-то ставшим, то чем-то ставшим должны были быть также ее теперешнее геологическое, географическое, климатическое состояние, ее растения и животные, и она должна была иметь историю не только в пространстве — в форме расположения одного подле другого, но и во времени — в форме последовательности одного после другого»[154]. Следующий удар по метафизике был нанесен Ч. Лайелем, который ввел в геологию идею постепенного, медленного и длительного изменения Земли. Все последующее развитие естествознания подтверждало, что «в природе все совершается в конечном счете диалектически, а не метафизически»[155].
С проникновением идеи историзма в естествознание геология, как и многие другие естественные науки, вступила в новый этап развития. Разрозненные знания и представления о различных сторонах строения Земли необходимо было связать в единое целое. Предмет геологии стал выступать в виде геологического процесса, в котором необходимо вскрыть генетические связи и отношения различных явлений, до этого рассматривавшихся, как правило, изолированно друг от друга. В отличие от предыдущего этапа, на котором доминировал аналитический подход, на новом этапе преобладала тенденция к синтезу имеющихся знаний. Оба подхода к изучению действительности неразрывно связаны и как различные ступени единого познавательного процесса позволяют раскрыть сущность предмета. «…Мышление, — указывал Ф. Энгельс, — состоит столько же в разложении предметов сознания на их элементы, сколько в объединении обязанных друг с другом элементов в некоторое единство. Без анализа нет синтеза»[156].
Интенсивное развитие естествознания в XVIII — начале XIX в., возрастающие требования материального производства и, наконец, социально-экономические условия капиталистической эпохи меняют предмет и метод этой науки. От собирательного этапа она переходит к упорядочению накопленных знаний. «…Если до конца прошлого столетия естествознание было преимущественно собирающей наукой, наукой о законченных предметах, то в нашем веке оно стало в сущности упорядочивающей наукой, наукой о процессах, о происхождении и развитии этих предметов и о связи, соединяющей эти процессы природы в одно великое целое»[157]. Этот переход сопровождался как изменением содержания многих наук, так и качественным изменением методов исследования.
Геология нуждалась в изучении не только изменений в строении Земли, но и развития ее во времени. Логика фактов, полученных в результате исследования многообразия природных явлений, приводила ученых к идее о длительном и постепенном развитии земной коры. Эта идея способствовала возникновению в геологии актуалистического метода исследования, согласно которому на основании изучения современных геологических процессов можно судить об аналогичных процессах прошлого, а позднее — более развитого сравнительно-исторического метода. Указанные методы позволяли рассматривать историю Земли как непрерывно развивающегося тела и тем самым подрывали устои метафизического способа мышления. Великие открытия в естествознании XIX в. прочно утвердили новый, диалектический способ мышления.
В свое время униформистская теория (исходившая из того, что в геологическом прошлом Земли действовали те же силы и с той же интенсивностью, как и в настоящее время) сыграла важную роль в развитии естествознания. В 60 — 70-х годах XIX в. идея постепенного, чисто количественного изменения поверхности Земли пришла в противоречие с диалектической в своей основе мыслью о поступательном, необратимом развитии Земли. В силу этого концепция униформизма была отброшена и стала разрабатываться более прогрессивная теория циклически-необратимого поступательного развития Земли. В соответствии с изменившейся теорией претерпел изменение и актуалистический метод, который стал применяться с учетом необратимости процесса развития.
Таким образом, естественнонаучные теории, метафизические в своей основе, стали уступать место идеям, пронизанным диалектикой. В конце XIX — начале XX в. находит широкое применение синтетический подход к изучению истории нашей планеты. Работы И. Вальтера, А. П. Карпинского, Э. Зюсса, В. А. Обручева, А. Д. Архангельского, В. И. Вернадского явились итогом огромной обобщающей деятельности в различных областях геологического знания. Так, в трудах Э. Зюсса был подведен итог всему развитию геологии вплоть до XX в., особенно в области тектоники. Они оказали большое влияние на последующее развитие геологической науки. Выдающиеся исследователи, в том числе В. А. Обручев, развили метод систематических обобщений Э. Зюсса, обогатив тем самым геологию новыми перспективными идеями.
На современном этапе тенденция к синтетическим обобщениям научного знания выражается в усиливающемся процессе интеграции наук. На грани смежных наук возникают новые направления. Они меняют облик науки и приближают нас к наиболее полному и целостному представлению об окружающем материальном мире. В геологическом цикле наук появляются такие дисциплины, как геофизика, геобиохимия, радиогеология, астрогеология. Им присущи свои конкретные методы исследования, рассматривающие объект геологического изучения с различных сторон, поэтому они выступают как бы предпосылкой общей теории развития Земли.
Таким образом, в развитии геологической науки в самом общем виде можно выделить три ступени: стихийно-диалектическую, аналитическую и синтетическую. Они в абстрактно-логической форме сжато отражают исторический процесс развития всякого научного знания, характеризуя его как непрерывный поступательный ход движения человеческого знания от простого к сложному, от части к целому и от единичного к общему. На каждом этапе происходит коренное изменение теоретических представлений, основывающихся на качественно новом способе мышления.
Первый, созерцательный этап развития геологии не был еще в строгом смысле научным, но он явился необходимой предпосылкой для того, чтобы начался собственно научный этап. Вот как характеризует это начальное состояние геологии В. А. Обручев: «История геологии… показывает, что разработкой теоретических вопросов ученые занимаются сначала в младенческий период науки, когда эта разработка является плодом одних только размышлений, возникающих при первом знакомстве с практическими данными, вызывающими стремление человеческого ума так или иначе объяснить их. Результатом этой разработки являются гипотезы спекулятивного характера, в которых зерно истины обволакивается громадной оболочкой разнообразных измышлений, обычно совершенно фантастических. Борьба этих гипотез друг с другом приводит, наконец, к убеждению, что такая наука является бесплодной и что прежде всего необходимо собирать фактический материал наблюдений и изучать его»[158].
В смене этих этапов проявляется диалектическое отрицание. Первоначальное целостное представление о предмете исследования отрицается путем разложения его на многочисленные составные элементы и стороны. Далее в процессе синтетического исследования вновь происходит отрицание: возвращение к исходному моменту и получение целостного образа исследуемого предмета, но уже на качественно новой основе. Перед современной геологией стоит задача, которую в общем виде уже поставили древнегреческие мыслители, — выяснить, что представляет собой наша Земля, мир в целом и как он изменяется. В то время эта задача не могла быть решена, она не выяснена окончательно и в настоящее время, но современная наука, руководствующаяся принципами марксистской диалектики, уверенно движется к ее решению.
Выделение указанных этапов отражает общую направленность исторического процесса познания, находящего свое выражение в диалектике движения от конкретного к абстрактному и от него вновь к конкретному. «Мышление, восходя от конкретного к абстрактному, — отмечал В. И. Ленин, — не отходит — если оно правильное… от истины, а подходит к ней»[159].
Еще в начале XIX в. Земля как объект геологического исследования изучалась лишь со стороны отдельных свойств и явлений такими науками, как минералогия, петрография, физическая геология и др. Общие взгляды о Земле носили натурфилософский характер и были далеки еще от строго научных представлений. Однако объективная необходимость развития науки требовала создания научной системы знаний о Земле, что стало возможным лишь на следующем этапе — восхождения от абстрактного к конкретному. Тот же объект исследования начинают изучать такие науки, как геофизика, геохимия, биогеохимия и др., что приближает нас к целостному представлению об этом объекте. Не случайно теперь некоторые геологи высказывают мысль о создании науки о Земле, соединяющей методы классической геологии и физико-химического исследования, и предлагают назвать ее геономией[160].
Итак, выделение этапов в общем процессе геологического познания отражает лишь наиболее общие тенденции развития этой науки. В действительности же он более сложен и противоречив. Это объясняется и многообразием самого объекта геологии. Восстанавливая картину исторического прошлого Земли, ученый обычно не имеет полных сведений об ее строении и развитии. Это связано как с неполнотой геологической летописи, так и с невозможностью для человека проникнуть достаточно глубоко в недра Земли. К тому же следует учитывать тот факт, что поверхность материков еще недостаточно полно изучена в геологическом отношении, не говоря уже о том, что представления о геологическом строении земной коры под морями и океанами, занимающими более 70 % всей поверхности планеты, пока очень неточны и отрывочны. Подобные обстоятельства побуждают геологов широко пользоваться логическими построениями, экстраполировать известные геологические факты на другие явления и на их основе воссоздавать историю развития Земли. В связи с этим возникает вопрос о связи структурного и генетического исследования в процессе познания.
2. О геологической форме движения материи
Структурный подход к изучению Земли был необходим на первоначальном этапе ее изучения, когда нужно было узнать, что она собой представляет. Не имея достаточного знания о строении нашей планеты, геологи были лишены возможности перейти к выяснению генетических связей и отношений объекта исследования. Собственно говоря, геология как самостоятельная наука сложилась тогда, когда в нее проник исторический взгляд на развитие Земли. Это стало возможным только после выяснения структуры земной коры, изучения вещественного состава и окаменелостей животных и растительных организмов геологического прошлого. При этом отсутствие диалектического понимания процесса исторического развития приводило многих естествоиспытателей к метафизической оценке генезиса структуры земной коры и характера ее развития. Так, геологи, пришедшие к идее о существовании в прошлом всеобщих катаклизмов, изменявших облик Земли, отрицали тем самым историческое развитие и преемственность в нем. Концепция Лайеля о медленном и постепенном развитии поверхности Земли также не могла служить основой для исторического подхода к изучению процесса развития нашей планеты.
В отличие от структурных связей, которые в известной мере могут быть обнаружены исследователем непосредственно в объекте, генетические связи не лежат на поверхности, а выявляются только в процессе теоретического анализа. При этом в геологии этот процесс усложняется еще тем, что одна из сторон выясняемых отношений может отсутствовать, и геолог вынужден прибегать к вероятностным дедуктивным построениям. Правда, в геологии часто бывают известны некоторые промежуточные состояния, через которые прошла Земля в своем развитии. Это облегчает исследование генезиса современных структур, и познавательный процесс протекает тогда следующим образом: от выяснения генезиса современной структуры через реликты структур прошлого к неизвестному начальному состоянию объекта.
Современное состояние Земли представляет собой один из моментов в общем процессе ее развития. Изучение специфики развития каждого из этапов позволяет выявить общие тенденции и закономерности для Земли в целом и логически восстановить картину первоначальной ее структуры, во многом уже утраченную. Сравнительное сопоставление этих этапов позволяет полнее представить характер генетических отношений и тем самым облегчает и делает более достоверным решение основной задачи — восстановления исторического пути развития изучаемого объекта. Таким образом, выяснилось, что в геологии в процессе исторического развития изменяется не только предмет, но и объект исследования.
Переход в процессе познания к выяснению генетических отношений не означает, что ранее уже были получены полные знания о структуре объекта исследования. На современном этапе развития в геологии преобладает исторический подход к изучению объекта, но в то же время продолжается углубленное изучение структурных связей объекта исследования. Особую ценность в связи с этим представляют геофизические методы познания, моделирование, сверхглубокое бурение, исследование Земли с космических спутников, позволяющие изучать структурные элементы и связи земной коры и планеты в целом, которые раньше были недоступными.
Ряд разделов в геологии, возникших некогда с целью изучения структуры объекта, его элементов, не только не утратили своего значения с проникновением в геологию генетического способа исследования, но и получили дальнейшее развитие. «Этап, неизменно предваряющий стратиграфические исследования, — указывает французский геолог М. Жинью, — познание этих пород как таковых, с содержащимися в них минералами и окаменелостями. Такое изучение до определенного предела может производиться вне времени и пространства, так сказать, в коллекционных ящиках; этим занимаются петрографы и палеонтологи»[161]. Такие науки, как описательная минералогия, петрография, некоторые разделы палеонтологии, изучают не только структуру объекта, но и вопросы, не имеющие непосредственного отношения к процессам его развития. Они в первую очередь используют методы смежных наук — физики, химии, биологии.
Совокупность методов геологии дает возможность исследовать структуру различных геосфер и их развитие во времени и подводит нас к пониманию Земли как целостной материально-энергетической системы. Это позволяет определить геологию как комплексную науку, раскрывающую структуру и генетические отношения отдельных исторических этапов развития Земли и их взаимосвязи.
Процессы дифференциации и интеграции геологического знания породили очень важную проблему, связанную с выяснением характера взаимодействия наук при изучении Земли и места геологии среди других отраслей естествознания. Мы имеем в виду вопрос о существовании геологической формы движения материи. Рассмотрим этот вопрос подробнее. Как известно, диалектико-материалистические основы учения о формах движения материи были разработаны Ф. Энгельсом. Выделение самостоятельно геологической формы движения оказалось при этом связано с рядом трудностей. Ф. Энгельс отмечал, что геология изучает особый, высший комплекс форм движения в неорганической природе в его историческом развитии.
Классифицируя науки по формам движения на две группы, он выделил науки, исследующие отдельную форму движения, и науки, изучающие совокупность связанных между собой и переходящих друг в друга форм движения. Геология относится ко второй группе, т. е. изучает комплекс более простых форм движения материи, которые взаимосвязаны и обусловлены спецификой геологических закономерностей. В работах Ф. Энгельса геологическая форма движения не выделена в качестве самостоятельной. Однако в наше время ряд исследователей (Б. Кедров, Е. Куражковская, Г. Горшков) на основе детального анализа работ Ф. Энгельса пришли к выводу о том, что необходимость выделения такой формы логически вытекает из его учения о формах движения материи.
Форма движения отражает внутреннюю структуру своего материального носителя, взаимосвязь его элементов, специфику законов, по которым этот объект развивается. Объективно существующий материальный мир делится на живую и неживую природу, между которыми существует тесная взаимосвязь. Живая природа охватывается биологической формой движения. При этом Ф. Энгельс исходил из того, что биологическая форма движения представляет собой высший синтез механической, физической и химической форм движения на основе органического вещества. Если это так, то почему, спрашивает Б. М. Кедров, нельзя выделить геологическую форму движения, которая могла бы быть определена как способ существования неорганических (минеральных) веществ в пределах отдельного космического тела[162]. Правда, здесь обнаруживается специфика функционирования биологической и геологической форм движения. В последней механическое, физическое и химическое движение проявляют больше самостоятельности и действуют более изолированно по сравнению с биологическими процессами. Этот факт приводит некоторых исследователей к мысли о том, что геологическое движение есть лишь сумма более простых форм движения и не обладает особенностями, позволяющими говорить о его самостоятельности.
Какие условия являются обязательными для выделения самостоятельной формы движения материи? Прежде всего для каждой формы движения должен существовать свой материальный объект — носитель этой формы движения. В геологии, как уже указывалось, этот вопрос не решен однозначно. Многие исследователи считают, что таким носителем выступает Земля в целом. Она расчленена на ряд геосфер, находящихся в тесном взаимодействии.
Наиболее развитой из них является земная кора. Именно в ней совершаются сложные типы взаимодействия ее структур и протекают процессы дифференциации вещества. В связи с такой исключительной ролью земной коры она принимается многими в качестве материального носителя геологической формы движения материи. Ф. Энгельс связывал этап непосредственного геологического развития Земли с тем временем, «когда планета приобретает твердую кору и скопления воды на своей поверхности… Ее атмосфера, — пишет он, — становится ареной метеорологических явлений в современном смысле этого слова, ее поверхность — ареной геологических изменений»[163].
Однако развитие геологического объекта в определенной степени обязано процессам, протекающим в подкоровой части планеты, хотя по своей природе они являются не геологическими, а физическими и химическими. Нельзя игнорировать также и роль биосферы и деятельности человека. Б. М. Кедров, выделяя геологическую форму движения материи, отмечал, что специфика последней состоит в наличии определенного рода взаимодействия между тремя сферами нашей планеты, а также внутри их. Генетически эти взаимодействия возникают из более низких и простых форм движения материи (механического, физического, химического), являясь их особым синтезом.
Геологические изменения присущи не только нашей планете, но и ряду других небесных тел, подобных Земле. Это позволяет говорить о широком распространении и в какой-то степени общем характере этой формы движения материи. По мнению М. М. Одинцова, она «представляет собой общий способ существования материи любых планет, подобных Земле, как в нашей Солнечной системе, так и в Галактике и в космосе вообще»[164]. Такое понимание геологической формы движения подводит к мысли о возможности выделения более общей формы движения — планетарной (Г. Поспелов, Е. Шанцер, Г. Горшков, Е. Куражковская).
Необходимым условием существования самостоятельной геологической формы движения материи является также наличие специфического противоречия, которое было бы характерным для данного движения и отличало бы его от других форм. Ф. Энгельс указывал, что всякое движение состоит во взаимодействии притяжения и отталкивания. В геологических процессах притяжение выступает в виде действия гравитационного поля Земли, а отталкивание — в форме теплоты, источником которой является радиоактивный распад, энергия химических процессов и кристаллизации. Это противоречие обусловливает все многообразие геологических процессов. С ним тесно связано другое специфическое противоречие — между эндогенными и экзогенными процессами.
Эндогенные процессы, происходящие внутри Земли, проявляются в виде колебательных движений, магматизма и метаморфизма. В результате этих процессов формируются различные глубинные породы, усложняется структура земной коры и происходит перераспределение вещества внутри планеты. Эти внутренние процессы оказывают существенное влияние на формирование поверхностных форм Земли.
Экзогенные геологические процессы представляют собой результат взаимодействия литосферы с атмосферой, гидросферой и биосферой, т. е. выступают внешними по отношению к эндогенным процессам. Действие этих противоположных, но неразрывно связанных процессов особенно ярко проявляется в литосфере, где указанное противоречие разрешается.
Природа материального носителя и внутренние противоречия геологической формы движения обусловливают специфику законов, присущих этой форме. Последние, отражая физико-химические процессы, протекающие в Земле, обладают специфическими особенностями в отличие от законов физического движения или химических реакций. К числу наиболее общих законов, определяющих специфическую особенность историко-геологического процесса, относится закон необратимого развития земной коры и Земли в целом. Общей закономерностью является также ускорение геологического развития Земли, которое может быть выражено количественно коэффициентом ускорения развития[165]. Геологическим процессам, протекающим в пределах земной коры, присущ и закон парагенетических ассоциаций, согласно которому все минералы, участвующие в формировании горных пород, образуют типичные парагенетические ассоциации, связанные с определенными типами горных пород и с конкретными геологическими условиями образования минералов.
Можно назвать и целый ряд менее общих законов, которые отражают разнообразные особенности геологических явлений и процессов в их взаимодействии. Правда, многие из этих законов носят эмпирический характер. Это связано с тем, что геология находится на пути к созданию единой геологической теории. Но по мере движения вперед геологической практики, дальнейшей разработки теории эмпирические законы поднимаются на уровень обобщений теоретического характера. Таким образом, приведенные выше необходимые условия существования геологической формы движения материи позволяют говорить о ее самостоятельности.
Следует отметить, что ряд философов и естествоиспытателей отрицают возможность выделения такой формы движения или включения ее в число основных форм движения материи. Например, Е. К. Федоров считает, что в стихийных процессах можно найти только те формы движения, которые исследуют физика, химия и биология[166]. В. М. Букановский утверждает, что геологические законы связаны с особым геологическим комплексом форм движения, в котором ведущую роль играют химические процессы[167]. Ученые, не признающие геологической формы движения, считают недостаточными и те условия, на основании которых выделяется эта форма. В частности, они считают, что невозможно выявить основное противоречие геологических процессов, которое являлось бы универсальным. Они отмечают, что некоторые геологические явления происходят вне рамок взаимодействия эндогенных и экзогенных сил. То же самое наблюдается при рассмотрении в качестве основного противоречия сжатия и расширения. Если одни исследователи (Е. К. Федоров) отрицают специфику геологической формы движения, сводя последнее к простой сумме механической, физической и химической форм движения материи, и поэтому отвергают ее как самостоятельную, то другие (И. В. Назаров) утверждают, что наличие материального носителя и специфических законов его развитая позволяет выделять только частную форму движения.
Выделение геологической формы движения требует определения ее места в системе классификации форм движения материи[168]. В решении этого вопроса также нет единого мнения. В классификации основных форм движения, предложенной Б. М. Кедровым, особое место занимает химическая форма движения, начиная с которой процесс развития природы поляризуется на две основные ветви: органической и неорганической природы. Одна ветвь, выйдя за пределы химии, вступает в область биологии, другая — в область геологии. Это позволяет говорить о том, что геология имеет в качестве объекта изучения свою собственную форму движения точно так же, как биология. Е. А. Куражковская, исходя из того, что геологическая форма движения возникает на основе планетарной и включает в себя механические, физические, химические, биологические и другие формы движения, считает выведение ее из химической формы неправомерным[169]. Она предлагает такую схему классификации форм движения материи, где в восходящем общем ряду, следуя друг за другом, займут свое место комплексные формы движения материи: планетная, химическая и биологическая формы.
С нашей точки зрения, геологическая форма движения является более общей по отношению к другим основным формам движения: физической, химической и биологической, которые в совокупности составляют основу геологических процессов. Поэтому геология при изучении столь сложного объекта, каким является Земля, широко использует методы других наук, что приводит к возникновению новых научных дисциплин, специфической особенностью которых является то, что они вскрывают различные стороны геологического объекта, недоступные традиционным геологическим методам.
3. Диалектика геологического знания
В настоящее время Землю и ее структурные элементы изучает целый комплекс наук (более сотни). Процесс дифференциации, охвативший естествознание, глубоко проник и в геологию, способствуя детальному изучению геологических явлений и процессов. Одновременно происходит и процесс интеграции, выражаясь во все более тесных контактах, взаимодействии ее с другими науками, и в первую очередь фундаментальными. В этих условиях возникла проблема взаимодействия наук, изучающих Землю, и их классификации.
Очень плодотворными оказались контакты геологии с такими фундаментальными областями научного знания, как физика, химия и математика. Проникновение идей и методов этих наук в геологические дисциплины оказало революционизирующее влияние, позволило вскрыть внутреннюю сущность геологических процессов, способствовало теоретизации геологии и большим успехам в познании Земли. Этот процесс привел к возникновению важных «пограничных» дисциплин: геофизики, геохимии, биогеохимии, кристаллофизики. В задачу этих дисциплин входит исследование различных сторон строения и развития Земли. Многие из них оказались настолько тесно взаимосвязанными, что ни одну из них нельзя отделить от геологии[170]. роль некоторых из них в изучении геологических объектов оказалась столь существенной, что это позволило некоторым исследователям крайне сузить предмет геологии и даже говорить об утрате самостоятельности геологии как науки.
В условиях развития современного естествознания, когда границы между отраслями науки все более сглаживаются, становится трудно находить соответствующее место для возникающих областей знания и новых методов исследования. Сближение наук взаимно обогащает их, и при этом возникают не только новые методы исследования, но и совершенствуются старые, качественно меняется их роль в процессе познания.
В связи с этими процессами высказывается идея о создании новой науки о Земле, объединяющей традиционный подход к изучению геологических процессов с физико-химическим и математическим. Предполагается, что эта наука будет разрабатывать общую теорию строения и развития Земли на основе синтеза генетических методов и количественного подхода. Все это свидетельствует о том, что геология переживает сложный и закономерный этап развития. Влияние физико-химических, математических наук и современной техники на геологию настолько велико, что ее дальнейший прогресс во многом будет зависеть от того, насколько быстро и эффективно удастся внедрить средства этих наук.
Использование новых методов в науке о Земле тесно связано с развитием современной научно-технической революции, одной из особенностей которой является глубокое проникновение во все сферы человеческого знания и практической деятельности. Революционные преобразования охватили прежде всего фундаментальные науки: физику, химию, биологию. Крупнейшие достижения этих наук не могли не оказать благотворного влияния на геологию. Действительно, в последние годы существенно обогатились знания о строении и составе глубинных зон Земли. Это стало возможным благодаря использованию сейсмического зондирования, гравиметрических и магнитометрических методов. Метод изотопного анализа, в основе которого лежит явление радиоактивности, позволил преодолеть ограниченность стратиграфического метода и уверенно датировать все отложения, в том числе магматические и метаморфические толщи.
Большие успехи достигнуты в изучении вещественного состава горных пород и минералов. Для этого используются новейшие достижения электроники, лазерная техника, явление магнитно-ядерного резонанса, газожидкостная хроматография. Широко используются в геологии разнообразные методы количественного спектрального анализа. Они дали возможность оперативно определять состав огромного количества проб и делать прогнозы для поисков скрытых рудных тел, а также редких и рассеянных элементов. Началось использование электронно-вычислительных машин для обработки обширной геологической, геофизической и геохимической информации, очень трудоемкого подсчета запасов нефти, газа и руд, залегающих в сложных геологических условиях.
Таким образом, появление в геологии мощного арсенала новых методов и средств исследования, благотворное влияние новейших достижений фундаментальных наук способствовали развитию теоретической мысли. За последние десятилетия произошел пересмотр ряда теоретических положений в различных областях геологии и высказаны новые идеи, что позволяет утверждать, что научно-техническая революция оказала существенное влияние на теоретическую и прикладную геологию[171].
В настоящее время непрерывно повышается уровень теоретических исследований в естествознании. Однако процесс теоретизации его различных областей происходит неравномерно. Несмотря на крупные практические достижения современной геологии, в этом плане она значительно отстает от других естественных наук, что особенно четко проявляется в области развития геологической теории. Здесь представления об основных закономерностях строения и развития земной коры не выходят за рамки гипотез и недостаточно обоснованных схематических конструкций. Характер и направленность процесса ее теоретизации, пути и методы построения общей теории мало исследованы и не позволяют обрисовать четкую перспективу развития наук о Земле в этом плане.
Вопрос о теоретизации науки является одним из наиболее сложных в методологии научного познания. Это обусловлено рядом причин, из которых наиболее важными являются высокая абстрактность теоретического знания, его сложная внутренняя структура и взаимосвязи с эмпирическим знанием. В теоретических работах выделяются три основные стадии, характеризующие уровень развития науки[172]. Первая связана с созданием теоретического базиса, который представляет систему исходных понятий, принципов и гипотез, являющихся основой для дедуктивного построения научных теорий. Решающую роль при этом играет философское знание. На этой стадии изменяется существующая научная картина мира или создается новая. Следующая стадия охватывает непосредственное построение научной теории. Третья стадия включает применение теории для объяснения явлений. Таким образом, построение теории возможно лишь при наличии выработанного теоретического базиса и соответствующей научной картины мира.
В настоящее время выдвигается задача создания «теоретической геологии», включающей некоторые теоретические концепции таких геологических дисциплин, как геотектоника, стратиграфия, литография. Однако содержащиеся в этих науках знания представляют в основном результат эмпирических обобщений, а не строгой научной теории. Подобное положение можно объяснить следующим образом. В разработке теоретического базиса большую роль играют философские идеи и принципы, непосредственно связанные с конкретной областью знания. В геологии же философские и методологические проблемы разработаны пока недостаточно[173].
Важной предпосылкой построения теоретического знания является разработка естественнонаучной картины мира. В ее создании участвуют все области знания о природе, но особую роль играют фундаментальные науки, прежде всего физика. Определенный вклад в ее развитие вносит и геология. На различных этапах научного познания геологические воззрения формировались в тесной связи с философскими идеями, достижениями и выводами других естественных наук.
4. Эволюция геологической теории: прогностический очерк
Развитие геологической теории осуществлялось в связи с общим прогрессом естественнонаучного знания и философских представлений. Ж. Кювье и его последователи, опираясь на метафизическое понимание развития, разработали теорию катастроф, явившуюся теоретической концепцией развития Земли и отражавшую определенный уровень знания той эпохи. Позднее Ч. Лайель показал несостоятельность таких представлений и создал новую научную картину развития Земли. Его идеи базировались на ряде общих принципов: однообразии природных сил, непрерывности, постепенности, длительности геологического времени. В униформизме Лайеля получили теоретическое обоснование многие важные проблемы геологии.
Дальнейшее развитие геологии показало неполноту и односторонность униформистских взглядов. В связи с этим начали формироваться представления о развитии Земли, базирующиеся на диалектических принципах всеобщей связи и развития. Эти идеи легли в основу современных геологических представлений, на которых и построена геологическая теория. Однако до сих пор существует немало спорных вопросов, нерешенных проблем, отсутствует единство взглядов в объяснении многих геологических фактов. Все это обусловливает относительный характер геологической теории, а подчас вызывает сомнения в возможности ее создания.
Таким образом, построение общей геологической теории находится пока еще на первой ступени. В настоящее время идет разработка философских и методологических проблем наук о Земле и геологической теории в целом, что позволит построить теоретический базис геологии и от него перейти к следующей ступени — построению общей научной теории геологических процессов.
Существенную роль в разработке научной теории играют логико-математические методы. В последние годы идет процесс математизации геологической науки. Эта важнейшая тенденция современной науки приводит к изменению не только многих представлений о природных процессах, но и характера самой науки. Одним из условий успешной математизации геологии является формализация ее понятийного аппарата и разработка новых методологических принципов, отличных от традиционных, характерных для классической геологии.
Теоретизация современной науки тесно связана также с проникновением в нее системных методов исследования. Общая теория систем в своей основе опирается на диалектический принцип системной целостности. В свете этого принципа Земля рассматривается как сложная, саморазвивающаяся динамическая система. Введено даже понятие геологической материальной системы, характеризующейся определенным типом взаимосвязи и взаимодействия образующих ее компонентов, динамической структурой, получающей свое функциональное выражение в специфических процессах, с которыми связано ее развитие[174]. Эта система является результатом исторического развития и подвержена непрерывным изменениям. На современном этапе она представлена земной корой и взаимодействующими в ней сферами: мантией, атмосферой, гидросферой, биосферой, ноосферой. Представляя собой органичное целое, они образуют объект системного исследования. Однако гносеологически это было осознано лишь тогда, когда внутренней потребностью геологии стал синтез накопленного знания и переход ее к созданию обобщающей теории.
Мнение о большой эффективности системного мышления является ныне общепризнанным. Однако по отношению к конкретным наукам оно справедливо лишь при условии широкого использования развитого формально-математического аппарата. В геологии же делаются лишь первые шаги в этом направлении. Существует даже определенный скептицизм в отношении возможностей формализации геологических понятий и представлений. По-видимому, к решению вопроса об их формализации необходим дифференцированный подход.
Обычно выделяются три основных направления геологического исследования[175]. К первому, статическому, относятся задачи изучения строения Земли, ее структуры, взаимоотношения геологических тел, т. е. пространственное расположение геологических объектов. Второе направление — динамическое, связано с изучением современных геологических процессов. И третье, ретроспективное, включает историко-генетические исследования, т. е. реконструкции геологического прошлого Земли.
Задачи этих направлений столь различны, что требуют разработки самостоятельных методологических подходов. Именно в статических и динамических системах потенциально заложены возможности формализации основных теоретических построений и последующее развитие системных представлений. Сочетание последних с историко-генетическими исследованиями явится важным вкладом в разработку общей геологической теории.
Вступление человека в космическую эру наложило отпечаток на современную науку, в том числе и на геологию. Последняя долгое время развивалась в рамках геоцентризма. Это была исторически ограниченная система взглядов на геологические процессы и явления, рассматриваемые в отрыве от других природных процессов, в частности от космических факторов.
Выход человека в космос заставил пересмотреть многие проблемы геологии. Открылись новые возможности для изучения как Земли в целом, так и земной коры. Ракетно-космическая техника и искусственные спутники позволили вести глобальное изучение нашей планеты из космоса, что способствовало разработке более совершенных методов ее изучения. Стало возможным создание новых теоретических концепций, а также проверка некоторых классических представлений в геологии. Например, лазерная локация, осуществленная с помощью «Лунохода-2», позволила определить с ранее недоступной точностью параметры системы Земля — Луна. Полученные данные подтвердили известную в геологии гипотезу дрейфа континентов, выявили более точные изменения скорости вращения Земли. Американские космонавты, побывавшие на поверхности Луны, получили интересные научные материалы, касающиеся химического состава и физических свойств лунных пород, строения поверхности Луны и ее возраста. Ценные данные доставлены с поверхности Луны советскими космическими кораблями. Важные сведения поступают с космических кораблей, исследующих планеты Марс, Венеру, Юпитер, Сатурн. Все это приближает науку к решению сложнейших задач — выяснению происхождения Земли, нашей Солнечной системы и строения Вселенной — и дает основания говорить о возникновении нового научного направления — космической геологии[176]. Космические исследования не только углубляют знания об отдельных геологических явлениях, но и способствуют их интеграции и могут способствовать созданию единой космической науки.
Наметившиеся в последнее время тенденции в развитии геологической науки позволяют судить о важных изменениях «геологического» мышления. По мере нарастания темпов развития науки все отчетливее проявляется ее рефлексирующий характер. Во второй половине XX в. эта тенденция оформилась в виде самостоятельной дисциплины — науковедения. Задачи этой науки сложны и многообразны. Она тесно связана с такими разделами человеческого знания, как история естествознания и техники, философия и методология науки.
Применение науковедения к геологии позволяет решать задачу о ее представлении не только как совокупности знаний, но и как структурной организации. Одной из наиболее важных задач этого направления является исследование общих закономерностей становления и темпов ее развития. Указанная проблема еще мало исследована, хотя и представляет собой практическую ценность, так как является предпосылкой для долгосрочного планирования прикладных и теоретических исследований в геологии[177]. Большой интерес вызывают вопросы организации геологической науки, ее материально-финансового обеспечения, подготовки кадров, обмена научной информацией.
Важное место занимает проблема научного прогнозирования в геологии. Эта наука, как и любая другая, не может обойтись без прогнозов ее развития в будущем. Современная наука располагает целым комплексом методов, различных видов прогнозов, которые могут быть использованы и в геологии. Однако эти возможности еще полностью не реализованы. К тому же геологический прогноз обладает спецификой, обусловленной природой геологического знания, и прежде всего его историчностью.
Во второй половине XX в. актуальной стала проблема взаимодействия природы и общества. В той или иной форме люди давно сталкивались с ней в своей практической деятельности и пытались ее разрешить. Характеризуя взаимоотношения человека с природой в ходе исторического процесса, Ф. Энгельс указывал на негативные последствия, выражающиеся в разрушении естественной природы. Задача человека состоит в том, чтобы понять свою связь с природой, познать ее законы, правильно их применять, предвидеть и регулировать последствия своей деятельности.
В условиях научно-технической революции взаимосвязи человека и природы еще более усложнились. Масштабы деятельности общества настолько возросли, что нынче уже выходят за пределы нашей планеты. «Человечество, взятое в целом, — отмечал В. И. Вернадский, — становится мощной геологической силой»[178]. Человек уже не может рассматривать природу как нечто чужое и противостоящее ему, подходить к ней с позиций потребителя. В условиях бурного роста промышленности, преобразования природы в крупных масштабах и возрастающего управления природными процессами необходим научный подход к геологии, характеризующийся комплексностью и позволяющий предвидеть ближайшие и отдаленные последствия воздействия общества на окружающую среду.