Построение научных теорий
Построение научных концепций. теорий, моделей
Построение научных моделейПостроение научных моделей
Динамические моделиРазличные динамические модели
X
Новые задачи минералогии / геологии по А.Е. Ферсману
«… искусственные схемы К. Линнея сменились естественными классификациями. Само низложение вопросов систематики в биологии на степень простых схем, как говорил в 1908 г. К.А.Тимирязев, является неизбежным следствием исторического развития этих доктрин.
Совсем в другом положении находится минералогия; в ней нет и не может быть естественной классификации, и её схемы заимствованы и основаны на принципах, выработанных другой наукой - химией. Как химики, мы распределяем отдельные продукты земных реакций по химическому составу, разбиваем их на самородные, окислы, сернистые соединения, на соли различных природных кислот. Но все эти группы, роды и виды не имеют ничего общего с теми же единицами в области биологии: там неумолимый закон эволюции связывает красивой цепью длинные ряды поколений, здесь, в царстве мёртвой природы, только общность и близость одного признака - химического состава. И когда минералог пытается применить эти схемы к природе, он видит, как далеки они от тех сложных химических и физических природных систем, какими являются наши минералы. Запутанной цепью переплетается между собой история отдельных минеральных видов: в одном и том же клочке земли, в одних и тех условиях существования встречает минералог тела из самых разнообразных химических групп: в одной и той же рудной жиле наравне с самородным драгоценным металлом видит он красивые кристаллы окисла кремния - кварца, скопления углекислого соединения (доломита или кальцита), массы сернистых, мышьяковистых и теллуристых соединений тяжелых металлов. Одно и то же химическое соединение может встречаться в самых разнообразных условиях: как, например, сернистое железо может являться то как продукт кристаллизации из расплавленных масс при температурах выше 1000 градусов, то как результат жизнедеятельности организмов в торфяниках и болотах, то как продукт гниения на трупах животных.
Наша искусственная систематика далека от природы и от тех химических процессов, которые вызывают минералы к жизни.
А между тем всмотримся немного в химическую жизнь земной коры, и мы увидим, что сами минералы являются только временными продуктами химических реакций Земли. В глубинах ещё кипят и медленно застывают очаги расплавленных масс при огромных давлениях, измеряемых тысячами и десятками тысяч атмосфер, при температурах, превышающих тысячи градусов; огромные скопления газов, паров, летучих соединений вырываются на поверхность Земли из этих глубин то в виде газовых струй, то в виде горячих источников. Неумолимо разрушают атмосфера и вода на поверхности Земли застывшие массы некогда расплавленных пород, механически измельчая, химически изменяя и растворяя их. Органическая жизнь во всем многообразии и сложности её проявлений участвует в этом процессе перегруппировки и превращения одних природных соединений в другие. Но наравне с этим разрушением в глубинах морских бассейнов идёт постоянное накопление осадков; слой ложится на слой; то, что было дном моря, делается достоянием более глубоких зон, и в чуждой им обстановке, под давлением вышележащих слоёв, в условиях высокой температуры начинают вновь созидаться минералы из неоднородных продуктов разрушения Земли.
И куда мы ни посмотрим, всюду разрушение или созидание, всюду сложные, медленные, едва заметные химические реакции.
Но для нас, простых зрителей, выхватывающих только один момент из этих длительных процессов, нам кажутся застывшими все эти минеральные тела, и «мёртвой» лежит перед нами неорганизованная природа. Мы выбираем из этой могучей лаборатории отдельные соединения, однородные физически и химически, и называем их минералами. Мы даём им определённое название, определяем химический состав и, таким образом, искусственно фиксируем одну фазу в сложном химическом процессе, из которого мы вырвали наш минерал. Одни минералы мы считаем обычными, так как они являются наиболее устойчивыми в тех реакциях, которые идут вокруг нас, так как они лучше вооружены в борьбе за своё существование. Другие минералы мы считаем редкими, но редки они не только потому, что необычны те процессы, которые вызывают их к жизни, но и потому, что они очень скоро переходят в новые формы, в более устойчивые химические соединения. В этой постоянной деятельности неорганизованной природы есть своя борьба за существование, свои законы жизни, превращений и смерти. Посмотрите, как упорно борются на поверхности Земли минералы со своими тремя главными врагами окружающей нас обстановки: водой, кислородом и угольной кислотой. Только те из них, которые выдерживают борьбу с этими деятелями поверхности, могут рассчитывать на долгое существование и на накопление. Но если соединение легко растворимо (хлористый натрий), если оно может подвергнуться окислению (сернистое железо) или разложиться угольной кислотой (кремнекислые соединения), то неизбежно под влиянием этих деятелей оно перейдёт в новую форму, и из тех элементов, которые его составляют, образуются новые минеральные виды.
Как упорно человек в течение долгих веков выделяет самородные металлы, но природа неизменно берёт их у него обратно, окисляя железо, превращая в карбонаты свинец, цинк и медь, распыляя золото!
Но в круговороте химических превращений, среди постоянных колебаний условий земной поверхности, характер химических процессов часто и быстро меняется.
Минералог, как палеонтолог, видит только отдельные моменты из длинной цепи природных явлений: мы отлично знаем, что и у исследователей прошлых судеб органического мира мало в руках переходных стадий и что было время, когда отдельные ископаемые виды и роды в представлениях Ж. Кювье казались незыблемыми, самостоятельными творениями природы, отделенными друг от друга земными катастрофами.
Теория эволюции заменила эти отрывочные картинки прошлого постепенною цепью медленных превращений.
Так и от глаз минералога ускользает та цепь химических процессов, которые медленно перегруппировывают элементы в земной коре, и перед нами лежат отдельные минералы, лишь как отдельные звенья этой цепи.
Но если так, если минерал есть только этап в длинном природном процессе, то не естественнее ли взять за единицу в своих исследованиях не минерал, а те его составные части, те неизменяемые в наших обычных представлениях простые тела, которые мы называем элементами?
И от старой минералогии с её объектами исследования, минералами, мы переходим к молодой геохимии, единицей которой являются химические элементы.
Накопленный долгим научным трудом описательный материал молодая геохимия должна разложить по новым систематическим единицам, по тем простым телам, которые ещё Дж. Максвелл назвал краеугольными камнями природы.
«В вечном беспокойном стремлении к более устойчивым формам скитается атом элемента, и не видно конца и цели его скитаниям», - говорит Й. Вальтер, рисуя постоянную смену созидания и разрушения во всех областях и во всех глубинах земной коры. […]
Таким образом, резко намечаются задачи геохимии: изучение жизни отдельных элементарных тел в земной коре в связи с исследованием тех процессов, которые регулируют эту жизнь. Геохимия должна изучать всю физико-химическую обстановку, в которой протекают земные реакции, количественное распространение и роль отдельных элементов, законы их совместного нахождения в природе.
Таким образом, для каждого из 80 известных нам элементарных тел геохимия должна стремиться к изучению следующих основных вопросов:
I. Связь элемента с теми или иными типами изверженных пород. Совместное нахождение с другими элементами.
II. Роль элемента в жильных процессах, в горячих или поверхностных источниках.
III. Накопление и характер перехода элемента на поверхности Земли. Выделение его в самородном виде.
IV. Общее количество элемента в земной коре и условия образования его главнейших соединений.
V. Роль элемента в метеоритах, характер его соединений и сравнение их с земными минералами.
Такова вкратце схема изложения одного из главнейших отделов нарождающейся геохимии. Несомненно, что во многих случаях эта схема должна будет видоизменяться в зависимости от того или иного свойства элемента, резко отличающего его от других простых тел. Для одних такая картина природных процессов уже выясняется, но для большинства других нам неизвестны последовательные стадии их странствований и переходов».
Ферсман А.Е., Очерки по геохимии. Задачи современной минералогии, журнал «Природа» за 1912 год, цитируется по Сб.: Сто лет с журналом «Природа» / Сост.: А.В. Бялко, М., Издатель А.П. Ипполитов, 2012 г., с. 39-43.