Сорокалетний ученый вместо того, чтобы добросовестно пересказать общепринятое, доказанное, бесспорное, постарался осмыслить материал с новых позиций. До сих пор некоторые ученые повторяют старинный принцип: важно описать, каков объект или процесс, предпочтительно -- в математической форме. А на вопрос "почему" наука отвечать не обязана. Цепь таких "почему" может увести очень далеко от конкретного исследования.
Но вот кристаллография начала нашего века. Математическое описание форм кристаллов безупречное. Изобретены специальные приборы, проведены бесчисленные измерения. Опыт и математика, взаимно обогащаясь, как и положено для классической науки, легли в основу теории кристаллографии. Что же дальше? Вернадский пишет в своей книге: "Интересы автора обращены в сторону физики, а не геометрии". Он стремится шагнуть в неизведанное...
Формально кристаллография должна описывать кристаллы ("графо" -- пишу). Для этой цели совершенно достаточно ограничиться геометрией. Математика -- универсальный язык науки.
Но, если вспомнить историю, некоторые исследователи старались ответить на вопрос: почему кристаллы имеют особые геометрические формы? Так начиналась, как бы сказать, кристаллология ("логос" -- познание). У этого направления были свои успехи. Например, попытки по форме кристаллов судить об их микроскопическом строении и о химическом составе. Однако в целом кристаллография теоретически основывалась на геометрии, а в своих опытах -- практически -- на минералогии. Ведь все природные кристаллы -- это одновременно и минералы. Поэтому получил распространение взгляд на кристаллографию как на часть минералогии.
Действительно, "нельзя быть минералогом, -- подчеркивал Вернадский, -- не овладев основными приемами кристаллографии... ибо минералог имеет дело с твердыми кристаллическими продуктами земных химических реакций". В то же время "можно быть кристаллографом, стоя совершенно в стороне от научного движения в минералогии...".
По мнению Вернадского, со временем перед кристаллографами все яснее выступают вопросы, не имеющие ничего общего с минералогией, открываются безбрежные горизонты для понимания строения материи.
(Отметим, однако, что Вернадский все-таки немало места уделил в своей работе именно геометрической кристаллографии, ее обоснованию. Он описывает кристаллические решетки, идеальные геометрические фигуры, отражающие особенности строения реальных кристаллов; приводит основные законы геометрической кристаллографии; характеризует отдельные кристаллические системы, сингонии... Он отдает должное традиционной кристаллографии, однако стремится выйти за ее пределы.)
Какие же дальние горизонты -- неизбежно неясные, туманные -- открывались в 1903 году Вернадскому?
Быть может, мое мнение покажется странным или даже ошибочным, но, по-видимому, за несколько лет до триумфа эйнштейновской теории относительности Вернадский пришел к одному из основных ее положений, опираясь на данные кристаллографии. Как известно, в конце прошлого века проводились опыты (главным образом Майкельсоном) по измерению скорости света и одновременно по обнаружению "мирового эфира", неподвижного пространства, в котором пребывают все тела. Вернадский в одном месте своей книги прямо говорит, что кристалл -- это особая активная среда, особая форма пространства. Другими словами: нет однородного пространства мира (всеобщего эфира), а есть множество его форм, состояний. Кристалл -- одно из состояний, для которого характерна неоднородность физических свойств в разных направлениях. Эту "направленность" свойств кристаллов он назвал векториальностью (от слова "вектор" -- направление).
Физики изучали движение материи в инертной бесструктурной среде (пространстве, эфире). Вернадский заговорил о структурной, активной среде, о множественности форм пространства.
Не слишком ли серьезно относимся мы сейчас к этой достаточно абстрактной и, пожалуй, туманно выраженной мысли? Надо ли непременно выискивать гениальные предвидения ученого?
Нет, дело не в гениальном предвидении. Очень важно заметить особенность взгляда Вернадского -- свежесть, новизну, даже некоторую "детскость" восприятия. Он отказался от понятия "пустого" пространства без материи, энергии, организованности.
Если прибегнуть к сравнению, то отличие его точки зрения таково. Говорят: человек состоит из таких-то и таких органов. Представляется некоторое пространство (человек), внутри которого находятся сердце, легкие, селезенка и прочие составные части -- набор отдельных деталей внутри определенного объема. Как будто, если вынуть все детали, то что-то все-таки останется: некое пространство, где эти детали находились.
В действительности человек -- это нечто единое, но неоднородное. Как бы ни отличались между собой органы, они не просто скопище деталей. Скажем, человеку пересадили чужое сердце. Если оно приживется, станет частью организма, человек выживет. Если оно останется отдельной деталью, пусть даже вполне здоровый человек погибнет. Поюму что человек -- не просто сумма частей внутри определенного объема, а единство частей.
Подобную цельность, но неоднородность мира (пространства) и сумел уловить Вернадский. Он исходил не из общих рассуждений, а осмысливал конкретные научные данные кристаллографии. Несколько позже физики доказали, что понятие "абсолютно пустого пространства" не имеет реального смысла.
Для Вернадского кристаллография была средством познания тайн вещества, постижения мира. Конкретная наука была как бы прибором, помогающим заглянуть в неведомое.
Вернадский не забывал о самой науке, о ее внутренних особенностях. И все-таки она привлекала его не только сама по себе как определенная сумма знаний. Любая наука исследует конкретную часть природы с помощью конкретных методов. Но часть природы -- это еще не природа. Даже в каком-то смысле совсем еще не природа (как часть нашего организма -- это еще не мы собственной персоной). А Вернадского всегда влекло постичь целое, глубинную сущность явлений природы, отдельных объектов и всего мироздания.
Об этом он высказывался достаточно определенно. Вот что писал он своей жене в 1893 году о своих лекциях (за десять лет до выхода в свет "Основ кристаллографии"); "Читаю вкратце и главным образом стараюсь освещать с общей философской точки зрения: с точки зрения теории материи и связи наших отвлеченных воззрений с данными опыта и наблюдения".
Через год он пишет: "Идет, чувствую это, во мне сильная и упорная работа мысли над основными метафизическими вопросами... Я чувствую, как у меня все определеннее начинает укладываться мое мировоззрение и мой взгляд на человека и на природу... Много, конечно, неясного и много спорного".
Вернадский подошел к познанию кристаллов не только как геометр или минералог, и даже не только с точки зрения физических теорий.
Всякий специалист, углубляясь в конкретные исследования, словно копает глубокий колодец. Чем глубже он проникнет в недра проблемы, тем меньше ему будет виден круг неба над головой. В конце концов узкому специалисту, внедрившемуся далеко в данную область знания, небо будет казаться с копеечную монету; общенаучные проблемы станут для него очень далекими.
Без узкой специализации сейчас трудно быть хорошим ученым; слишком далеко ушел передний край науки, слишком много требуется затратить усилий, чтобы вскрыть новый пласт проблем.
Вернадский, занимаясь кристаллографией, тоже, безусловно, был специалистом. Правда, не очень узким. И не только специалистом.
Вот это "не только" -- чрезвычайно важно отметить. Вернадский вел специальные исследования и одновременно размышлял о сущности исследований, о познании, о природе. Он как бы поднимался постоянно из глубины детальных узких разработок на вольный воздух, под ясное небо, охватывая взглядом дальние горизонты, работу своих товарищей и себя самого.
По словам видного советского кристаллографа И. И. Шафрановского, Вернадский в своей книге дал "единственный в мировой литературе по ширине и глубине подхода очерк развития кристаллографии".
Безусловно, очерк этот замечателен. Ученый описывает пути отдельных идей о кристаллах, их связь с общим развитием науки и техники. Он упоминает имена, нэзаслуженно забытые. Он знает содержание тех работ, о которых говорит даже вскользь, прослеживает судьбы ученых.
Иной раз кажется, что он нарочито детально, как добросовестный, но недалекий архивариус, копается в пыльных, никому не нужных фолиантах, испытывает восторг перед давно забытыми мыслями давно забытых людей, живет отдаленнейшим прошлым...
Так кажется. Проходит недолгое время, продолжаешь следить за ходом его мысли и, незаметно, исподволь перешагнув грань настоящего, переходишь от истории в будущее.
Углубляясь в историю науки, Вернадский преследовал две цели. Прежде всего, он анализировал прошлое науки для того, чтобы лучше понять ее современное состояние и перспективы.
"Во всем труде сознательно проводятся указания на исторический ход развития науки. Изложение научных данных связывается с их историей; по возможности оно делается на основании самостоятельного изучения старинной и новой литературы... Я думаю, что такое сознание исторической эволюции знания имеет не один библиографический или исторический интерес -- нередко приходится слышать, что научное изложение может делаться чисто логически, без всякой связи с историческим развитием знания. Нетрудно убедиться, что такое утверждение основано на недоразумении... Пройдет немного лет, изложение "устареет", приобретут значение новые факты или выводы, которые сделаны из оставленных исследователем без внимания явлений. Тогда ясно проявится историческая временная подкладка его работ и отпадут его выводы, казалось, неизбежно вытекавшие из действительности...
Явное проявление исторического сознания особенно необходимо при изложении современного состояния какой-нибудь науки, так как только этим путем возможно сохранить для будущего исследователя указания на взгляды и факты, которые кажутся автору ложными или неважными -- но некоторые ход времени как раз выдвинет вперед, как правильные или научно-полезные..."
И вторая, не менее важная цель -- познавать сам процесс познания. Спрашивать себя: а что это такое -- научное объяснение? Насколько оно точно доказано? Как отличить собственную выдумку от действительности, которую исследуешь? Почему история идей складывалась так, а не иначе? По каким законам?
Вот, скажем, представление о связи формы кристалла с его строением. Высказывалось мнение, что кристалл отличается от жидкости или газа тем, что его молекулы крупнее, а потому уложены боле плотно, прочно, упорядоченно. Вернадский возражал против такого толкования, казавшегося многим вполне естественным, но в действительности не основанном на фактах. Последующие расчеты показали, что радиусы отдельных ионов, входящих в кристаллы (лития, бериллия, железа), меньше, чем радиусы ионов водорода, кислорода, хлора и т. п. По мнению Вернадского, с точки зрения кристаллографии твердое тело и кристалл -- это одно и то же. "Кристалл является единственной возможной формой однородного твердого состояния материи". Другими словами, для истинно твердого тела характерно зернистое (кристаллическое) строение в отличие от воды или газа. Подобно тому как жидкость распадается на капли, твердое тело распадается на кристаллические многогранники. "Можно сказать, что каплями твердого тела являются кристаллические многогранники".
Сравнение кристаллика с каплей лежит где-то на грани научного и художественного. Это зримый образ, за которым угадывается глубокая научная аналогия. Творческая мысль ученого разрывала путы, которые накладывает опыт, вырывалась из круга известных истин, выявляя нечто неожиданное, доселе неизвестное.
Вернадский писал: "... В научных исследованиях необходимо и законно прибегать к гипотезам только в том случае, когда эти гипотетические данные открывают перед нами новые явления или новые законности, являются менее сложными, чем объясняемое ими явление, составляют удобную и надежную руководящую нить в трудных и неясных вопросах, стоящих перед исследователем".
В более поздних работах Вернадский продолжал параллельно с конкретными исследованиями размышлять о путях и методах научного анализа.
Наконец, обратим внимание на одно подстрочное примечание Вернадского. Известно, что нередко в кристаллах поляризованный световой луч отклоняется в сторону. Вернадский предложил для обозначения этих отклонений употреблять старинные русские слова: посолонь и противусолонь, обосновывая свое мнение так:
"Малоупотребительные выражения "посолонное" и "противусолонное" движение превосходно передают понятия, для которых очень часто употребляются образные сравнения с правой и левой рукой или со времен Ампера в физике сравнивают с движением стрелки часов ("по часовой стрелке" и "против часовой стрелки"). Однако в русском языке существует старинное слово "посолон" -- движение по солнцу; в связи с разнообразными теологическими спорами и расколами в церкви Московской Руси это слово, начиная с XV века, приобрело широкое и строго определенное значение в русском народе и церковно-общественной литературе; тогда же выработались и соответствующие прилагательные. То же слово (и глагол) существует и в морском языке поморов. Жизнь русского народа выработала в этих словах выражение новому научному понятию, для обозначения которого поэтому следует воспользоваться сокровищницей русского языка, а не выдумывать новые образные выражения".
Несмотря на частые и длительные поездки за границу, прекрасное знание иностранных языков и учебу у зарубежных специалистов, Вернадский оставался русским человеком. А может быть, именно хорошее знание других стран и народов, уважение к ним определяют истинную любовь к своей родине...
В творчестве Вернадского кристаллография занимала сравнительно скромное место, хотя некоторые ее разделы интересовали его до последних лет жизни. В частности, учение о симметрии, объединяющее геометрию, физику и кристаллографию.
Вернадский занимался кристаллографией в тот период, когда ее геометрическая часть приблизилась к совершенству, а стало быть, не представляла больших возможностей для творчества. Химические исследования связи состава и формы кристаллов еще только начинались. Вернадский предсказал этому направлению большое будущее (и не ошибся). Но сам по этому пути не последовал.
Он попытался возродить философию кристаллографии. Как некогда Кеплер находил в снежинке отражение мировой гармонии, так и Вернадский видел в кристаллах проявление какой-то глубокой закономерности природы, строения мироздания. Книга "Основы кристаллографии" осталась незавершенной. Основные интересы ее создателя переместились на другие отрасли знания. Он не разрабатывал частных вопросов кристаллографии. Однако многолетние занятия этой наукой, поиски в ней новых путей, размышления о строении материи и гармонии Вселенной во многом определили его научную судьбу.
Для научных трудов XVII-XVIII веков очень характерны философские, религиозные, художественные отступления, уводящие мысль читателя в области, очень далекие от научных фактов.
Вот к примеру, как начал свой опыт теории структуры кристаллов (1784 год) основатель кристаллографии Ренэ Жюст Гаюн, которого очень высоко ценил Вернадский: "С какой бы точки зрения не рассматривать Природу, всегда поражает обилие и разнообразие ее творений. Украшая и оживляя поверхность земного шара постоянным чередованием живых существ, она в то же время в своих расселинах тайно подвергает обработке неорганические вещества и как бы играя, порождает бесконечное разнообразие геометрических форм".
Или еще -- отрывок первой главы труда Михаила Ломоносова "О слоях земных" (1759 год): "Велико есть дело достигать во глубину земную разумом, куда рукам и оку досягнуть возбраняет натура; странствовать размышлением в преисподней, проникать рассуждением сквозь тесные расселины, и вечною ночью помраченные вещи и деяния выводить на солнечную ясность".
Позже, когда отдельные научные дисциплины расширились, оформились, подобные "излишества" были отброшены, ученые старались в своих научных трудах не отвлекаться от вполне определенных проблем вполне определенных наук. Вернадский возродил традиции основоположников классической науки.
Он сравнительно рано выработал для себя главные принципы научного исследования. В "Основах кристаллографии" они уже отчетливо видны. Изучение кристаллов стало как бы основой для выработки этих принципов. В дальнейшем мы поговорим о них особо, а сейчас ограничимся их перечислением.
Проводить детальный анализ.
Видеть за частным общее.
Не ограничиваться описанием явления, а глубоко исследовать его сущность и связь с другими явлениями.
Не избегать вопроса: "почему"?
Прослеживать историю идей.
Собирать как можно больше сведений о предмете исследований из литературных источников (преимущественно научных), обращаясь к оригиналам.
Изучать общие закономерности научного познания (думать о том, как думаешь).
Связывать науку с другими областями знания, с общественной жизнью.
Не только решать проблемы, но и находить новые, нерешенные.
Минералогия XIX века во многом разделяла судьбу кристаллографии. Здесь также господствовали описания и классификации. Проводилась "бухгалтерская опись" минералов -- занятие полезное, если оно не становится чрезмерным.
Казалось, а чем еще заниматься минералогам? Собирать коллекции; распределять, систематизировать минералы; находить между ними сходства и различия; пользоваться разработанными методами геометрической кристаллографии; изучать химический состав и физические свойства. Разве не достаточно всего этого? В конце концов речь идет о камнях, холодных, неподвижных камнях. Они не изменяются, не движутся и требуют только точного описания, классификации, а далее, конечно, можно говорить об их практическом применении.
В такие "минералогические будни" окунулся Вернадский с первых лет своей самостоятельной работы. Но в отличие от своих коллег он стал изучать минералы не только с прилежанием, но и с изумлением.
В облике холодных камней, осколков земной тверди -- мира застывшего и чуждого жизни -- молодой ученый сумел ощутить движение, своеобразие судеб; сумел уловить отблески далеких звезд и необычайную, особенную жизнь глубоких недр планеты. Вот выдержка из его письма жене, датированного 1888 годом:
"... Минералы -- остатки тех химических реакций, которые происходили в разных точках земного шара; эти реакции идут согласно законам, нам известным, но которые, как мы можем думать, находятся в тесной связи с общими изменениями, какие претерпевает Земля как звезда. Задача -- связать эти разные фазисы Земли с общими законами небесной механики. Мне кажется, что здесь скрыто еще больше, если принять сложность химических элементов...
Тогда происхождение элементов находится в связи с развитием солнечной или звездной систем, и "законы" химии получают совершенно другую окраску.... Для этого нужны страшные знания и такой смелый ум, какой, верно, еще не скоро явится".
Царство минералов оживало в его воображении. У каждого минерала оказывалась своя необычайная история. Вернадский стал первым и, пожалуй, самым великим историком этого необычайного и величественного царства.
Правда, в те годы, когда был написан приведенный выше отрывок, молодой ученый вряд ли походил на мудрого и возвышенного летописца. Он занимался "черновой работой" и отзывался о своих успехах не без иронии (в письме Докучаеву): "Комично, стремился большим трудом получить силлиманит, когда он оказался во всех приборах, в которых производились опыты!"
(Определяя состав и структуру минерала силлиманита, Вернадский одновременно заинтересовался составом фарфора -- из него была сделана лабораторная огнеупорная посуда. И неожиданно выяснил, что фарфор состоит из аморфного вещества и кристаллов, близких силлиманиту.)
Возможно, счастливая научная судьба Вернадского-минералога поначалу определялась некоторыми внешними обстоятельствами.
Как я уже писал, свою зарубежную стажировку он проводил в двух странах: в Германии и Франции. Для немецких ученых была характерна вошедшая в поговорку пунктуальность, точность и добросовестность экспериментов. У них Вернадский учился проводить лабораторные опыты и наблюдения.
Французские минералоги второй половины XIX века тоже отдавали предпочтение анализу, накоплению и систематизации фактов. Это направление, не учитывающее постоянных изменений, происходящих в природе, вело свое происхождение от замечательных работ Карла Линнея. Классификация минералов была признана не только важной, но и едва ли не единственной целью минералогии. Другими словами, во Франции, как и в Германии, господствовала "минералография" (описательная минералогия).
Однако во французской минералогии существовали и другие, по-существу забытые традиции.
Великий современник Линнея Бюффон обладал умом одновременно и точным и поэтическим. Он сумел увидеть в природе самое главное: изменчивость, развитие, движение. С первого взгляда, писал он, кажется, будто природа не изменяется, но при более пристальном изучении видишь, что она изменчива в каждой из своих частей. "Она сегодня весьма отличается от того, чем она была вначале и чем она стала в последовательности времен... Все предметы физического мира, как и морального, находятся в непрерывном движении последовательных вариаций". Бюффон глубоко задумывался над историей Земли, живых существ, минералов. Он был блестящим писателем: его научные труды написаны художественно; стилем его восхищались современники.
Эта популярность, как ни странно, повредила ему как ученому. Превознося его возвышенный слог и образные выражения, читатели не замечали главного -- мысли натуралиста, во многом необычайной для своего времени, глубокой и верной. Его считали, как сейчас принято говорить, популяризатором науки. Предполагалось, что истинного ученого отличает стиль сухой, замысловатый и скучный. Никто не задумывался о том, что Бюффон "популяризирует" свои собственные воззрения.
Вернадский признавал большое влияние на свои научные взляды творчества Бюффона: "... Леклерк де Бюффон (1707-1788), который был еще далек от современных представлений о химических элементах, дал в своей истории минералов целый ряд блестящих и ценных обобщений..."; "В основу своего университетского курса в Москве я клал не Линнея, а Бюффона, который рассматривал не продукты, а процессы. Бюффон первый, который научно пытался выразить геологическое время". Бюффон был академиком, знаменитостью. Но его идеи не пользовались популярностью на родине. Молодому Вернадскому они были очень близки. Сказалось и влияние Докучаева: "При чтении в университете минералогии я стал на путь, в то время необычный, в значительной мере в связи с моей работой и общением в студенческие и ближайшие годы (1883-1897) с крупным, замечательным русским ученым В. В. Докучаевым. Он впервые обратил мое внимание на динамическую сторону минералогии, изучение минералов во времени".
Но, конечно, выбор верного направления научных исследований еще не гарантирует успеха. В точных науках очень ценится точная мысль, идея. Все крупные открытия здесь выражены в форме небольших заметок, статей. Путь доказательства целеустремлен. Цель -- конкретная формулировка идеи.
В естествознании перед исследователем -- необычайно сложные объекты. Скажем, минерал. Это и химическое соединение, и (обычно) кристалл, и геологическое тело, и продукт определенных реакций, и наследие некой геологической эпохи, и полезное ископаемое... Выразить все это в какой-то единой формулировке вряд ли возможно. Здесь цель (описание минерала) совпадает с путем ее достижения. Последующие работы призваны расширять и уточнять описания. Для минералогии, как верно заметил Вернадский, факты издавна добывались на практике, "накоплялись вековым опытом рудокопа и рудоискателя, техника и металлурга, земледельца, художника и гончара... Эти знания, меняясь, передавались устно от поколения к поколению". И только после того как были научно объединены практические знания, начались специальные исследования, опыты, индивидуальные поиски ученых. Появилась теоретическая минералогия.
Своеобразно определяет Вернадский предмет минералогии, называя ее молекулярной химией Земли в отличие от геохимии -- атомной химии Земли. Если геохимия рассматривает явления, связанные с судьбой атомов, то минералогия изучает молекулы, соединения атомов в планетарных условиях.
"Между общей химией, изучаемой в наших лабораториях, и химией, изучаемой в природной лаборатории земной коры, есть теснейшая связь. Химия земной коры дает, однако, более грандиозную картину явлений, отличающуюся не только масштабом, по сравнению с химией наших лабораторий, но и своей сложностью, -- проявлением в ней таких химических законностей и правильностей, которые пока еще не вошли в круг изучения химии.
Объектами земной химии, как и объектами общей химии, будут тела разного физического состояния -- газообразные, жидкие и твердые. Они получаются в результате химических реакций".
Следовательно, минералогия изучает не только продукты химических реакций, происходящих на Земле (минералы), но и сами химические реакции как часть истории минералов, определяющей их синтез и распад.
Еще одна особенность минералогии: необходимость учитывать огромную длительность геологических интервалов времени (тысячи, миллионы лет), в течение которых происходят большинство химических реакций в земной коре. Часть этих реакций осуществляется в недоступных непосредственному наблюдению глубинах Земли. Обычно приходится восстанавливать ход былых реакций по их продуктам (минералам). В общей химии, напротив, на первое место выступает лабораторный опыт и наблюдение за ходом реакций. Конечно, и геохимики ведут лабораторные исследования, помогающие им познавать (моделировать) ход природных процессов. "Но все же наблюдение в поле и для минералогии, как и для геологии, является основным методом искания истины".
Более того. Важно помнить о теснейшей связи минералогии с практикой, техникой: "Горное дело и изыскание полезных ископаемых являются той областью, откуда искони, извека минералог черпает главный материал для своей научной работы". Как видно, Вернадский очертил перед минералогией обширнейшую область исследований, включающую как традиционные разделы (описание минералов, классификация, познание особенностей системы минералов, практическое их использование), так и новые (история минералов, их роль в жизни Земли и человека). Но как справиться с такой титанической задачей? Кто сможет создать новую минералогию? "Для этого нужны страшные знания и такой смелый ум..." Прервем известную нам цитату. Прошло немногим более десяти лет, и Вернадский начал писать (и издавать отдельными выпусками) свою "Историю минералов земной коры".
Этот курс минералогии содержит описательную часть -- обязательную часть любой монографии о минералах. Подобно различным видам растений или животных, каждый минеральный вид имеет свой облик, свои особенности, набор определенных качеств. Все это безусловно требуется знать... Но этого мало.
Вернадский стал, можно сказать, Дарвином в минералогии. Он показал минералы не только как отдельные особи, но и выявил "образ их жизни", связь с окружающей средой, изменения.
Главная особенность живых существ -- неповторимость: одна особь умирает, рождается другая; один вид вымирает, появляется совсем другой. Эволюция жизни необратима, у жизни нет возможности вернуться к ранее пройденному пути, возродиться точно в прежних формах.
Для мира минералов иной закон жизни. Здесь господствуют круговороты. Одни и те же минералы, исчезая, появляются вновь. "Все химические реакции земной коры, насколько можно их проследить до сих пор, представляют определенные циклы, определенные круговые системы химических изменений, которые постоянно вновь повторяются".
Казалось бы, сама по себе идея проста и не нова. Известно, что из раствора соли при испарении воды выпадают кристаллы. Если периодически доливать воду, будут чередоваться циклы растворения и выпадения. Ясно, что для растения, например, подобную цикличность не установить: перестанешь поливать -- погибнет, а потом поливай не поливай -- не оживет.
Ученые прежде не обращали внимание на "жизненные циклы" минералов. Считали эту проблему далекой от своей науки. Но вот появилась динамическая минералогия Вернадского, и стали ясны недостатки прежнего подхода. Ведь минерал надо знать в каждом периоде его жизни, надо выяснить его "любимую" среду, условия рождения и распада. Без этого невозможно понять, какова роль минерала в общей жизни поверхности Земли, каково его обычное окружение. А чем точнее такое знание, тем легче искать и использовать минерал.
Вернадский описал природные геологические тела, в которые объединяются минералы, а также и сферы Земли, составленные из этих тел. Если прежде исследовались свойства минералов в связи с их внутренними качествами, то теперь те же свойства изучались и как результат воздействия окружающей среды, особенностей "жизни", определенного этапа развития данного минерала.
(Между прочим, знаменитый физик Э. Шредингер предложил называть живые существа особыми апериодическими кристаллами -- он усмотрел много общего между формированием организма и кристаллизацией.)
Вернадский особенно подробно рассмотрел минеральные тела -- крупные природные образования, объединяющие минералы, своеобразные минеральные содружества. Подобное совместное рождение минералов называется парагенезисом. Вернадский считал важнейшей задачей определение парагенезиса минералов (на основе обобщения имеющихся данных или с помощью теоретических разработок). Эти знания необходимы для практической цели -- поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.
Парагенезис минералов существенно не менялся за геологическую историю. Можно сказать, минералы очень устойчивы в своих симпатиях и не склонны нарушать сложившиеся сообщества.
Как будто в царстве минералов должна сохраняться одна и та же обстановка на протяжении всей геологической истории. Однако в действительности это царство время от времени испытывает необычайные изменения. Бывали эпохи, когда на Земле скапливались огромные массы льда, позднее исчезавшие (и мы живем в одну из ледниковых эпох!). Оловянный камень -- каситерит -- в наибольших количествах накапливался в древнейшей архейской эре и сравнительно недавно, в третичный период. Для меди характерно по крайней мере четыре подобных волны. "Едва ли мы наблюдаем полную синхроничность этих явлений во всех местностях, но, несомненно, известное усиление и ослабление образования тех или иных минералов в земной коре на протяжении геологического времени часто наблюдаются. Очень резко это сказывается в истории каменного угля. Причины этих явлений неизвестны".
Обратим внимание на последнюю фразу. Вернадский знал гипотезы о резких изменениях климата на планете, о периодических космических влияниях, менявших обычное течение химических реакций на Земле. И все-таки счел нужным подчеркнуть незнание. Почему?
Обычно ученый стремится дать не только описание, но и наиболее полное объяснение явлению. И тут он часто незаметно для себя начинает верить в точность и верность не только своих описаний, но и объяснений. Ему кажется, что дело сделано, надо только уточнить некоторые детали. Проблема решена!
Если такое мнение утвердится, молодые ученые будут проходить мимо будто бы решенной проблемы. Лишь много позже кто-то сумеет обнаружить ошибку и откроет неведомое в привычном.
Вернадский хотел нацелить исследователей на проблему, которую считал важной и недостаточно разработанной. В наши дни выяснилось, что он был совершенно прав.
Сейчас мы не станем прослеживать судьбу некоторых научных предсказаний Вернадского. Об этом речь пойдет позже. Вернемся к минералогии.
Вернадский построил свою "Историю минералов земной коры" так, что введение, занимающее немалую часть книги, посвящено теории минералогии (хотя и в описаниях отдельных минеральных групп теоретические вопросы рассматриваются постоянно). В современных курсах минералогии обычно сохраняется подобное разделение.
Рассматривая минералы в их связи с окружающей средой, Вернадский вынужден был охватить многие миллионы лет геологической истории и обширнейшие области планеты, геологические оболочки -- атмосферу, гидросферу, земную кору. Он особо выделил коллоидальные системы. До него минералоги не обращали внимания на геологическую роль коллоидов. Иногда упоминали о них в связи с деятельностью организмов.
В области жизни коллоидов много -- особенно в воде. И сами живые существа можно считать разновидностью коллоидов. Подобно организмам, коллоиды смертны, "имеют на Земле очень временное существование; они неизбежно должны перейти в кристаллические тела".
И вновь Вернадский подчеркивает: "Эта область явлений еще мало охвачена теорией, а эмпирический материал минералогии не сведен и не обработан".
Замечательное качество: в густом лесу геологических проблем распознавать пути, ведущие далеко вперед, забытые или не увиденные другими.
Говоря о коллоидах, Вернадский отмечал у них как бы две формы существования: близ земной поверхности, где находятся живые организмы, и глубже -- в земной коре. Здесь они часто образуют псевдоморфозы, то есть заполняют формы, свойственные другим минералам или телам.
Псевдоморфозы разнообразны.
Некогда в шахте погиб рудокоп. Каково же было изумление шахтеров, когда шестьдесят лет спустя они наткнулись под землей на человека, сплошь состоящего из сернистого железа! Эта псевдоморфоза вошла в историю под именем пиритового человека.
Нередки псевдоморфозы древних деревьев. Эти деревья жили, шумели листвой десятки миллионов лет назад. В твердом коллоиде опале, заменившем с годами древесину, сохраняется даже микроскопическое клеточное строение.
Псевдоморфозы редко имеют практическое значение. Но для науки они очень ценны. По ним можно восстановить проходившие когда-то под землей химические реакции. А еще, как особо отметил Вернадский, псевдоморфозы указывают на иные, чем ныне, природные условия, существовавшие в той или иной местности.
Отдаленно напоминает псевдоморфоз другое интересное явление -- изоморфизм. На него обратили внимание еще в начале прошлого века: многие одинаковые по форме минералы (изоморфные) могут различаться по своему химическому составу. Позже было высказано предположение: изоморфизм -- это образование твердых растворов. В кристаллах, как и в жидкостях, одни атомы могут смешиваться с другими, но не при свободном перемещении, а в точках пересечения невидимых линий кристаллических решеток. Подобные твердые смеси элементов широко распространены в природе. Они придают характерные черты одним и тем же минералам, находящимся в разных месторождениях: примеси обычно отличаются между собой. Так, вода каждого моря имеет индивидуальный химический состав. Хотя в общем воды всемирного океана более или менее однородны.
Вернадский выстроил изоморфные ряды химических элементов, способных давать "кристаллические растворы". Еще в 1909 году, когда идея "кристаллических растворов" не пользовалась популярностью среди натуралистов, Вернадский перенес ее из химии в геологию.
Как растение, приспособившееся к новой среде, идея, перейдя из одной науки в другую, приобретает новую форму. В химии особенности изоморфных рядов определялись в зависимости от типов химических соединений. В геологии для природных изоморфных рядов на первое место выходят внешние условия: температура, давление, силы молекулярные и электрические. Для земной коры характерны именно твердые растворы, потому что химически чистые вещества здесь образуются чрезвычайно редко.
Изоморфизм и парагенезис минералов помогают геологу понять условия образования месторождений полезных ископаемых, особенности жизни земной коры. Вернадский, можно сказать, сквозь кристаллы и лабораторные реактивы видел всю Землю. В минералогии он занимался не только общими проблемами. Наиболее знамениты его исследования соединений кремния -- самых распространенных минералов на Земле. По подсчетам Вернадского, земная кора (до глубины 16 киломегров) на восемьдесят пять процентов состоит из силикатов.
Один из известнейших минералов, входящий в состав многих горных пород, -- кварц -- окись кремния. На основе окисла кремния, как считалось, образуются разнообразные минералы, и в числе их большая группа, содержащая алюминий.
Вернадский разработал оригинальную теорию строения этих соединений. В ее основе -- идея существования сложных алюминиево-кремниевых кислот. В них водород может замещаться металлами. Соли этих кислот получили название алюмосиликатов. Так могут образоваться очень сложные по составу минералы.
В зоне выветривания под действием внешних агентов (воды газов, живых существ, солнечных лучей) алюмосиликаты разлагаются. Из них выносятся металлы. В виде конечного продукта остается минерал каолинит, содержащий кремний, алюминий, водород и воду (сейчас считается, что вместо воды в каолине находится гидроксильная группа ОН). Вернадский предположил, что кристаллическую основу алюмосиликатов образует особая, сложно построенная замкнутая конструкция атомов, содержащая алюминий-кислородные и кремне-кислородные группы (комплексы). Эту конструкцию он назвал каолиновым ядром. Замкнутая (кольцевая) структура ядра обеспечивает ему высокую устойчивость.
Идею каолинового ядра Вернадский разрабатывал, как и многие другие свои идеи, очень долго. Высказав ее в конце прошлого века, он неоднократно возвращался к ней, дополняя и уточняя ее. Интересно, что статью 1928 года он заканчивает не общими выводами, как принято, а вопросами (шесть вопросительных знаков в восьми последних предложениях!). Два вопроса относятся к самой гипотезе каолинового ядра. Вернадский верил в нее, но не хотел, чтобы кто-то принимал на веру его выводы. Напротив, он призывал осмыслить их критически.
Знаменательна последняя фраза статьи: "Эта возможность ставить новые научные проблемы делает законным введение новых воззрений вместо старой теории строения алюмосиликатов". Мысль верная. Бесплодны для науки теории, которые претендуют на полное объяснение природных явлений, но не открывают исследователю новых горизонтов неведомого.
Между прочим, в более поздней статье (1938) Вернадский высказал мнение, что кольцевые структуры, подобные каолиновому ядру, имеются и у других минералов. И вновь в конце статьи вопросы. Вернадский постоянно, целеустремленно углублялся в трудную проблему строения земных силикатов и алюмосиликатов. Он вел в этом случае, как принято говорить, узко специальные минералогические исследования.
Впрочем, верно ли называть их узко специальными? Углубляясь в тему, он не ограничивал ею свой умственный горизонт. Узкие исследования были для него, в конечном счете, ступенями ведущими вверх, к новым вопросам и поискам, на более высокий уровень познания, открывающий еще более далекие перспективы.
Характерно начало одной из его "частных" минералогических работ: "Изучение природных силикатов и алюмосиликатов далеко выводит нас за пределы минералогии".
"Геохимия изучает химические элементы -- т. е. атомы -- земной коры и насколько возможно земного шара. Она изучает их историю, их распределение во времени и в пространстве. Она резко отличается от минералогии, изучающей в том же пространстве и в том же времени лишь историю соединений атомов -- молекулы и кристаллы".
Нам, современникам атомных реакторов, атом предстает как реальность, как старый знакомый, как нечто само собой разумеющееся. И нет ничего особенного в определении Вернадским предмета геохимии. К тому же термин "геохимия" появился еще в середине прошлого века, когда в 1838 году швейцарский ученый Шенбейн предложил исследовать химическую природу вещества Земли, Позже о том же говорил в своих лекциях и работах Д. И. Менделеев. А в начале нашего века был опубликован классический труд американского минералога Ф. Кларка, где были обобщены сведения о химическом составе всей земной коры и ее отдельных частей. Обычно считается, что с выхода в свет этой работы началась геохимия.
Однако еще раньше, в конце XIX века, Вернадский в своем университетском курсе минералогии заложил основы этой науки. Рассматривая историю минералов от их рождения до распада, а затем до следующих синтезов, Вернадский не мог ограничиться изучением одних лишь химических соединений (минералов). Он рассматривал их составные части -- химические элементы.
Предмет геохимии был налицо, и разработка основных проблем досгигла большой полноты и детальности. Не употреблялось только название новой науки -- геохимия. Ну что же, главное -- сущность науки, а не имя.
Влияние Вернадского явно сказалось на первом курсе лекций по геохимии, прочитанных А. Е, Ферсманом в Москве (опубликованы в 1914 году в журнале "Природа"). "Кипит лаборатория природы, -- писал Ферсман, -- в разных уголках ее на тысячи способов идут химические реакции... Общие законы физики и химии направляют эти реакции, а тысячи различных деятелей, то едва уловимых, то огромного значения, влияют на их характер". Задача геохимика -- исследовать эти реакции, системы химических равновесий и определяющие их природные явления. Об этом же писал Вернадский в "Истории минералов", а раньше говорил в своиx лекциях. Почему же тогда сам Вернадский только в 1923 году четко сформулировал основную задачу геохимии -- изучение истории атомов земной коры?
Конец прошлого века был трудным периодом для атомной гипотезы. Привычный для нас атом в то время не существовал в науке. Более того, пользовались успехом высказывания, вовсе отрицающие атомы. Например, известный в прошлом веке русский философ Н. Н. Страхов писал: "Чем подробнее нам рассказывают о расположении атомов, об их различных силах, о вращательных, колебательных и всяких других движениях, тем менее мы должны этому верить". "Ни физика, ни химия не представляют ни одного хотя сколько-нибудь твердого доказательства в пользу атомов... Оказывается, что атомы ни на что вполне не годны и ни для чего вполне не нужны". И наконец: "Мы вполне и со всевозможною ясностью убеждены, что атомы не существуют".
Может показаться: какая ерунда! Ведь это писалось в то время, когда была давно признана система Менделеева, проведены анализы спектров химических элементов на Земле и в космосе, доказавшие единство Вселенной в ее мельчайших проявлениях -- атомах...
Нет, мы совершаем подмену. Удаляясь в прошлое, переносим туда наши теперешние научные понятия. А ведь атом прошлого века и атом нынешнего века -- нечто совершенно разное, сходное только по названию. Основатель классической физики Ньютон счел вероятным, что вещество состоит из твердых, непроницаемых, подвижных частиц, неделимых ("никакая сила не может разделить того, что бог создал цельным"). В сущности, критики атомной гипотезы обрушивались на этот неделимый атом.
В нашем веке непроницаемый и неделимый атом был низвергнут. Но наука не отказалась от атома. Напротив, он стал центральной фигурой многих современных наук: новый атом, проницаемый, делимый, нередко самопроизвольно распадающийся. Вот об этом атоме и написал Вернадский. Атом прошлого века не вызывал у Вернадского "доверия". Такой атом не следовало делать опорой новой науки.
Первые геохимические статьи Вернадского относятся к началу нашего века. В них приводятся сведения о поведении отдельных химических элементов или их групп. Позже, в 1923 году, читая лекции в Париже, Вернадский обобщил свои прежние геохимические исследования и разработал целый ряд фундаментальных идей. Интересна его классификация химических элементов. Он разделил их по особенностям распространения и поведения на Земле.
Наиболее крупной, абсолютно преобладающей группой стали циклические элементы. В число их входят атомы, слагающие живые организмы. На долю элементов, входящих во все остальные группы, остается всего лишь три десятых процента от массы земной коры. Казалось бы, ничтожная часть. Однако значение некоторых редких для Земли элементов может быть огромным. Так, радиоактивные элементы, непрерывно излучающие энергию, производят значительную геохимическую работу.
Явление радиоактивности было открыто физиками в конце прошлого века. Вскоре были сделаны первые попытки использовать радиоактивные излучения в медицине для уничтожения раковых опухолей. Вернадский стал одним из первых геологов, оценивших в полной мере значение радиоактивности для познания жизни земной коры. В 1909 году, выступив с докладом в Академии наук, он обратил внимание ученых не только на необходимость пересмотра некоторых теоретических представлений в геологии и геохимии, но и развернул план практических мероприятий, поисков месторождений радиоактивных минералов в России. С необычайной прозорливостью Вернадский подчеркнул будущее значение радиоактивных веществ для страны. Геохимическая роль радиоактивного распада элементов представлялась Вернадскому исключительно важной прежде всего как источник энергии, а также как фактор, изменяющий соотношение химических элементов в земной коре: одни из них разрушаются, другие накапливаются как продукты распада.
В начале нашего века английский ученый Джон Джоли высказал мысль о разогреве земных недр в результате непрерывного излучения энергии радиоактивного распада. Расчеты показали, что этой энергии вполне достаточно для полного расплавления земной коры. Казалось бы, вполне можно ограничиться этой энергией.
Вернадский предположил, что радиоактивная энергия в глубинах Земли может полностью поглощаться на месте, не расплавляя породы, а расходуясь на геохимические реакции синтеза минералов, а также на перемещение вещества земной коры. "Это выяснит будущее. Несомненен, во всяком случае, самый основной факт, -- факт существования атомной активной энергии в земной коре..."
Одновременно с общими процессами радиоактивности, столь важными для познания жизни недр, Вернадский занимался конкретными исследованиями судеб отдельных радиоактивных минералов, особенностей их распределения в Земле, переходов в разные формы, выделения гелия при радиоактивном распаде и его перемещения. Эти работы Вернадского стали основой новой отрасли знания, особой ветви геохимии -- радиогеологии, изучающей превращения радиоактивных элементов и минералов, их роль в жизни земной коры, перемещение, историю, формы накопления.
Радиоактивные элементы преимущественно рассеиваются в природе. Но существуют природные агенты, способствующие их накоплению. Например, на Мадагаскаре были обнаружены скопления уранового минерала отенита в богатых торфом песчаниках. Сюда переносили уран в растворенном состоянии подземные и поверхностные воды, вымывающие его из кристаллических пород. Осаждению урана способствовали органические вещества.
Приводя этот пример, Вернадский подчеркнул его типичность: "Концентрация урана органическим веществом -- факт исключительный в его геохимической истории, так как все другие известные нам процессы способствуют его рассеиванию".
Взгляд натуралиста проникал в глубины вещества, обнаруживал в явлениях видимого мира скрытые соответствия, вызванные взаимодействием атомов. Как точно сказал Ферсман, для Вернадского атом был "той опорной точкой мира, вокруг которой строится и жизнь и вся Вселенная".
Радиоактивные элементы, сила атомной энергии, по мнению Вернадского, определяют особенности поведения вещества земной коры в глубоких горизонтах. А на поверхности планеты решающую роль в геохимических процессах играют живые организмы и энергия Солнца.
Земная кора, каменный покров планеты имеет сравнительно небольшую мощность -- в среднем около тридцати километров (что это в сравнении с диаметром Земли -- более двенадцати тысяч километров!). Однако именно здесь, в земной коре, осуществляются могучие круговороты вещества, направляемые и движимые с одной стороны (с поверхности планеты) лучистой энергией Солнца, с другой (из глубин) -- энергией радиоактивного распада атомов.
Живые существа задерживают часть солнечной энергии, достигающей поверхности планеты. Земные растения как бы впитывают солнечные лучи, переводя в процессе фотосинтеза лучистую энергию в энергию синтеза сложных органических соединений. Как заметил К. А, Тимирязев, в сказочной Лапуте осмеянный Свифтом, мудрец пытался извлечь солнечный луч из огурца, а теперь тем же самым, в сущности, занимаются биологи, познающие фотосинтез.
Для Вернадского живые организмы предстали в новом свете -- как особая геохимическая сила. Мыслители прошлого порой сравнивали живые существа с пленкой, покрывающей земной шар, подобно плесени, обволакивающей круглый плод. Подчеркивалась "паразитическая" роль жизни, которая питается соками великолепного космического плода, называемого Землей.
В действительности роль жизни на Земле иная, утверждал Вернадский.
Некоторая часть химических элементов планеты находится в состоянии рассеяния. Для них фактически не имеет значения энергия связи, молекулярная. На первое место у них выходит атомная энергия (поэтому ее можно называть в геохимии "энергией элементов в состоянии рассеяния").
Главная масса элементов земной коры относится к циклической группе. Они концентрируются в виде месторождений полезных ископаемых, мощных пластов и рудных тел. Значит, существуют какие-то силы, определяющие накопление химических элементов и противодействующие их рассеиванию.
Одна из главных сил такого рода - живые существа, биос. Изучение геологической роли жизни столь же важно, как и радиогеохимические исследования. Необходимо особо выделить область геохимии, связанную с изучением поведения атомов под воздействием живых существ. Вернадский назвал открытую им новую область науки биогеохимией.
Еще раз следует оговориться. Вернадский обладал удивительной способностью видеть великое, большое в малом, переходить от частностей к обобщениям. Говоря словами В. Блейка (в переводе С. Я. Маршака),
В одном мгновенье видеть вечность,
Огромный мир -- в зерне песка,
В единой горсти -- бесконечность
И небо -- в чашечке цветка.
В 1827 году английский ботаник Роберт Броун был удивлен, заметив в микроскоп, как самопроизвольно движется в воде тончайшая цветочная пыльца. Движение пыльцы было беспорядочным. Многие годы ему не находилось убедительного объяснения. Лишь в нашем веке было доказано, что пыльца движется под действием постоянной "бомбардировки" молекул и атомов жидкости. Так утвердилось в физике понятие броуновского теплового хаотического движения атомов и молекул. Одним из первых теоретиков броуновского движения стал А. Эйнштейн.
Эйнштейн начал свой путь в науке с изучения хаотичного броуновского движения атомов. Позже он всю свою жизнь стремился создать единую теорию, охватывающую весь мировой порядок. Он умер, так и не завершив эту свою работу. Да и сегодня подобная единая теория остается мечтой.
Работа натуралиста не имеет целью выразить всю сложность мира в форме математических абстракций. Создание цельной законченной теории отступает для натуралиста на второй план. Бесконечное разнообразие проявлений природы не оставляет никакой надежды на какое-то точное и универсальное объяснение. Чем пристальнее исследуется объект, тем больше открывается в нем неведомого. Ничтожные частицы вещества -- атомы -- блуждают повсюду бесконечной чередой, дрожат, словно туго натянутые пружинки, в узлах кристаллических решеток, витают в воздухе и воде... Они даже не блуждают и не витают -- они слагают воздух, воду и земные недра. Самая изощренная фантазия не воссоздаст схему, точно отражающую эти беспрерывные и многообразные вихри атомов, определяющие жизнь неживого и живого.
Так, может быть, здесь мы вновь, как в мире броуновского движения, встречаемся с хаосом? Нам кажется, будто существуют некоторые закономерности, мы находим их. Но вскоре выясняется, что действительность неизмеримо сложнее. Это постоянное усложнение, по мере того как мы стараемся постичь природу, не приведет ли в конце концов к сверхсложной картине, которую вернее всего будет назвать хаосом? Подобные сомнения постоянно тревожили натуралистов.
А может быть, такой действительно путь познания природы: хаос на первой ступени, после долгого и трудного восхождения по лестнице познания -- выход к полному пониманию порядка мира. Но дальше продолжение подъема постепенно открывает мир в его невероятной сложности, не доступной пониманию, и вновь возвращает на вершине познания к признанию господства хаоса. Великий Ньютон начал размышлять над мировым хаосом и сумел построить свою версию мира, где господствовала гармония. Однако позже, на склоне лет, он с печальной мудростью признался, что похож на ребенка, складывающего разноцветные камешки на берегу, тогда как перед ним расстилается безмерный океан неведомого.
Для Вернадского было несколько иначе. Он рано научился признавать неведомое, но одновременно все более убеждался в существовании "созвучья полного в природе" и все глубже проникал мыслью в скрытые соответствия природных явлений.
Первые шаги в этом направлении он сделал во время учебы в университете, слушая блестящие лекции Менделеева: "Сколько в это время рождалось мыслей и заключений, нередко шедших совсем не туда, куда вела логическая мысль лектора, действовавшего на нас всей своей личностью и своим ярким красочным обликом". Менделеев "подчеркивал значение естественных природных процессов -- земных и космических: химический элемент являлся в них не абстрактным, выделенным из Космоса объектом, а представлялся облеченным плотью и кровью составной, не выделяемой частью единого целого -- планеты и Космоса".
Так вспоминал Вернадский о своих первых (1880-1881) неясных переживаниях и впечатлениях, которым позже суждено было оформиться и воплотиться в форму научных геохимических исследований.
<=====+++++ 8 pages with 11 photographs +++++=====>
Позже, когда Вернадский стал профессором Московского университета (в 1894 году), он испытывал и период сомнений: "В последнее время у меня был целый ряд споров по вопросам миросозерцания... Старый вопрос о существовании окружающего нас мира может быть поставлен различным образом: 1) действительно ли существует что-нибудь вне меня и 2) та правильность, которая открывается в природных процессах, есть ли действительное доказательство цельности мира, Вселенной?"
Спустя еще более четверти века ученый, положительно отвечая на оба эти вопроса, перешел на новый уровень своего понимания реальности: "Механизм земной коры определяется свойствами атомов, его образующих; химический состав коры не случаен...
Этот механизм, по-видимому, не вечен. Деятельность человечества и, быть может, всего живого вещества производит на земной поверхности изменения, последствия которых во времени от нас ускользают. Радиоактивная материя разрушается при условиях, в которых мы не видим возможности воссоздания погибших атомов, Это представление, подобно всякому человеческому представлению, служит лишь слабым отблеском необъятного величия Космоса, всюду и всегда являющегося нам как Порядок Природы, а не как творение хаотического случая".
Этими словами заканчиваются его "Очерки геохимии".
Геолог, как принято считать, имеет дело с камнями. Земная твердь -- основной объект геологии.
Вернадский включил в сферу своих геологических исследований газы, жидкости, излучения и даже космический вакуум.
При жизни Вернадского вакуум понимался преимущественно как отсутствие в данном объеме каких-либо частиц (атомов, молекул, ионов газа). Откачайте из прочного полого шара весь воздух -- останется там вакуум.
Однако существуют поля -- особые состояния, не имеющие точечных объектов (частиц), но все-таки насыщенные энергией в форме электромагнитных волн, гравитационных сил. Межзвездная среда, в которой распространяются "энергетические поля" и частицы, -- это космический вакуум.
"Назревает представление... -- считал Вернадский, -- что вакуум не есть пустота с температурой абсолютного нуля, как еще недавно думали, а есть активная область максимальной энергии нам доступного Космоса. То есть пустоты нет. Мы вернулись к старому спору средневековых философов и ученых, но в отличие от них идем экспериментальным путем -- путем наблюдений".
Можно по-разному оценивать взгляды Вернадского на космос, Не приходится претендовать на единственно верное мнение, Читатель вправе усомниться в том толковании, которое будет дано здесь. Таково право читателя. А право автора -- высказаться.
До сих пор космический вакуум еще не стал, как бы сказать, главной опорой космологии. Причины этого исторические. Некогда люди знали земную твердь и океан. Вся Вселенная тогда "состояла" из твердого основания, твердого небосвода (хрустальных небесных сфер) и безграничности всемирного океана.
Позже пределы Вселенной раздвинулись. В мировом эфире стали двигаться звезды и планеты, связанные "божественными" силами всемирного тяготения.
Затем астрономы обратились к величественным "сиятельствам" -- звездам. На картах Вселенной появились вместо прежних знаков Зодиака звездные миры -- галактики, белые карлики, сверхогромные красные гиганты, пульсары, мощнейшие излучатели -- квазары, космические туманности... До сих пор сохраняется этот интерес к величественным скоплениям раскаленной плазмы -- звездам.
К нашим дням получила самую широкую популярность теория рождения Вселенной из "сверхзвезды", из первичного сгустка сверхплотного вещества, от взрыва которого появились во Вселенной капли взорвавшейся массы -- звезды, остывшие обломки -- планеты и масса других космических объектов, вплоть до особого излучения (реликтового), сохранившегося от момента взрыва.
Астрономы вряд ли примут всерьез замечание о возможной связи теории взрыва Вселенной с взрывами атомных и водородных бомб. Однако такая связь может существовать. Человечество в конце второй мировой войны и чуть позже с ужасом убедилось в могуществе атомных и ядерных бомб. Появились многочисленные отзвуки этих взрывов: протесты, исследования, мрачные пророчества о гибели человечества, даже фантазия о планете Фаэтон, якобы разорвавшейся во время военных действий "фаэтонян", и о ракете на атомном горючем, якобы взорвавшейся при посадке на Землю, что будто бы было причиной Тунгусской катастрофы. На фоне подобных событий идея о большом взрыве Вселенной выглядела особенно привлекательно. Тем более что было доказано: в космосе постоянно происходят грандиозные вспышки сверхновых звезд.
Многие крупные современные ученые -- астрономы, физики-космологи -- убеждены, что Вселенная наша родилась при великом взрыве, и никак иначе. Об этом пишут в объемистых трактатах и многочисленных статьях. Космическому вакууму уделяется очень мало места. Просто ничтожно мало.
А ведь вся наша Вселенная состоит в основном из космического вакуума. "... Космический вакуум пространственно господствует как таковой, и газообразное вещество, которое представляют собой звезды и Солнце, геометрически теряется в космической пустоте".
Огромнейшее пространство Вселенной, доступное наблюдению астрономическими приборами, представляет собой область космического вакуума -- как бы океана энергии, в котором отдельными островками вкраплены сгустки энергии в виде звезд, планет, туманностей...
"Я помню со своей молодости, -- писал Вернадский, какое впечатление на меня произвело в конце 70-х годов предисловие Д. И. Менделеева (1834-1907) к русскому переводу книги Мона о погоде. Он указал, что разгадка погоды находится в современной ионосфере, в вакууме, подчиненном вращению нашей планеты. Это было великое предвидение будущего.
Сейчас мы стоим перед разгадкой "пустого" мирового пространства -- вакуума. Это лаборатория грандиознейших материально-энергетических процессов".
В современной космогонии имеется гипотеза, предполагающая самопроизвольное рождение атомов в космическом вакууме. Она хорошо объясняет некоторые природные явления, но требует отказа от закона сохранения энергии (точнее -- ничтожных по величине отклонений от закона). Других идей об активном вакууме как будто не предложено.
Мысль Вернадского о том, что космический вакуум -- лаборатория грандиознейших материально-энергетических процессов, может развиваться в другом направлении. За последние десятилетия ученые стали рассматривать космический вакуум как особое состояние пространств, обладающее колоссальными скрытыми для нас запасами энергии, как бы океан, из которого к нам выплескиваются отдельные волны, переходящие рубежи нашего мира.
Очень своевременно звучат слова Вернадского: "Об этих пространствах с рассеянными атомами и молекулами правильнее мыслить не как о материальной пустоте "вакуума", но как о концентрации своеобразной энергии, в рассеянном виде содержащей колоссальные запасы материи и энергии..."
Правда, Вернадский не очень точно употреблял некоторые термины. Скажем, материя и энергия. Знаменитая формула Эйнштейна $E=mc^2$ показывает, что энергия и материя (если под материей понимать вещество, имеющее определенную массу) переходят друг в друга. Любая форма энергии вполне материальна.
В данном случае важно, что Вернадский был, пожалуй, прав в главном: космический вакуум -- основа нашей Вселенной. Она, возможно, родилась из вакуума. Космические взрывы стали происходить в ней значительно позже, когда появились скопления плазмы, достигающие критических величин.
Сгущения электромагнитных волн -- фотоны, кванты энергии -- могут рождать частицы вместе с античастицами. Подобные процессы (фоторождение) могут со временем обогащать нашу Вселенную частицами. Не исключено в принципе фоторождение всех частиц, всего вещества, составляющего видимый нами мир.
Если попытаться шаг за шагом проследить возможные пути фоторождения Вселенной, открываются совершенно новые научные проблемы. В наше время, в середине XX века, они кажутся фантастическими.
Если рождались в вакууме частицы, то одновременно в таком же количестве должны появляться и античастицы. Куда же они делись?
Одна из существующих гипотез исходит из возможности разделения в космосе частиц и античастиц. Значит, должны где-то блуждать антимиры, состоящие из античастиц.
Следов этих антимиров еще не обнаружено.
Однако не лишен правдоподобия иной вариант. Античастицы могли стать частью более крупных частиц. То есть все окружающее нас вещество и мы сами, все известные нам частицы включают в себя античастицы. Антимиры внутри нас!
Подобную мысль высказывали вскользь некоторые физики (например, Р. Фейнман). Но не нашли для нее убедительных доказательств. Не исключено, что таких доказательств нет вовсе. И все-таки имеет смысл не отстранять идею фоторождения Вселенной и объединения частиц с античастицами. История науки знает немало случаев, когда гипотеза, казавшаяся крупным специалистам неверной, получала со временем всеобщее признание.
Возможно, такая судьба ожидает и гипотезу Вернадского об активности космического вакуума и его решающей роли в жизни нашей Вселенной.
Невозмутимый строй во всем,
Созвучье полное в природе...
И строй кристаллов, и строй этих стихов Тютчева, и строй геометрических фигур, и многое другое -- проявления соразмерности или, говоря научным термином, симметрии.
Симметрия -- одно из удивительнейших свойств нашего мира.
Выражение порядка. В мире хаоса не возникнут звезды и планеты, летящие по своим орбитам, не появятся растения, животные, люди. И если в отдельных областях, среди скопища атомов, может царить хаос, то над этими областями, в крупных скоплениях материи, планетах, в звездных системах и галактиках владычествует порядок и его непременная спутница -- симметрия.
Мысль Вернадского упорно, долгие годы проникала в тайну симметрии. Впервые он задумался над симметрией еще в университете. Изучение кристаллов опирается на это понятие. Оно пришло сюда из геометрии и обосновалось настолько прочно, что его стали считать почти исключительно принадлежностью кристаллографии.
Учебный курс кристаллографии сопровождается демонстрацией разнообразных геометрических фигур, макетов, наглядно иллюстрирующих исключителььнй порядок, господствующий в мире кристаллов. Определяются плоскости симметрии -- как бы зеркала, отражающие, порой многократно, одну и ту же фигуру. Выделяются оси симметрии, вращаясь вокруг которых кристалл попеременно, поворачиваясь на один и тот же угол, принимает одинаковые положения.
К тому времени, когда Вернадский от учебных упражнений перешел к самостоятельному изучению кристаллов, были убедительно доказаны основные теоремы симметрии в кристаллографии.
Если в геометрии возможны, по существу, бесконечные варианты фигур с различными видами симметрии, то для кристаллов число этих вариантов резко ограничено. В работах Е. С. Федорова было дано самое полное и очень своеобразное развитие идеи симметрии в приложении к кристаллам.
Читая в конце прошлого века свои лекции по кристаллографии, Вернадский обратил особое внимание на проблему симметрии. По своему обыкновению основательно углубившись в историю этого понятия, Вернадский пришел к мысли, что оно выступало в разных обличьях, хотя на это редко обращали внимание исследователи. Во-первых, симметрия в геометрии. Она основана на анализе и сопоставлении идеальных фигур во всем их разнообразии.
Во-вторых, симметрия в кристаллографии. Здесь она переносится из геометрии на реально существующие объекты. Рассматриваются идеальные фигуры, как и в геометрии, но только для частных кристаллических форм. Возникает новая проблема: почему кристаллы обладают лишь ограниченными видами симметрии?
В-третьих, идея симметрии имеет философское значение: она направляет поиски мировой гармонии в науке, искусстве.
Специальными исследованиями проблемы симметрии Вернадский не занимался до 30-х годов. К этому времени он, помимо кристаллографии, сумел охватить много наук: минералогию, геохимию, биологию, радиогеологию, биогеохимию. В статье 1927 года он счел необходимым рассматривать симметрию как свойство пространства, физической разнородной среды. Такова идея симметрии в естествознании.
Кристалл -- это частность, одна из бесчисленных разновидностей пространства. К любой из этих разновидностей приложимо понятие симметрии не только как геометрической абстракции, описывающей форму объектов, но и как выражения внутренней структуры реального пространства. "Для естествоиспытателя... пустое незаполненное пространство не существует... Реальное пространство натуралиста совпадает с той физической средой, в которой идут наблюдаемые им явления..."
Вернадский, прекрасно зная историю идей, вполне отдает себе отчет, что его мысль высказывалась раньше (он ссылается на Л. Пастера, П. Кюри, А. Гельмгольца). Кому-то, возможно, покажется, будто Вернадский просто-напросто воспользовался имевшейся идеей и частично ее подработал. Однако надо помнить, что знал он ее три десятка лет и только спустя такой срок вернулся к ней, осмыслил ее по-своему, заново.
Можно предположить -- на мой взгляд, с большой долей вероятности, -- что он вполне самостоятельно пришел к новому пониманию симметрии на основе своих собственных исследований. Лишь затем, развивая свои идеи, он обратился к истории науки, сочтя совершенно необходимым упомянуть о своих предшественниках.
Прежде всего Вернадский обращал внимание на всеобщность симметрии для окружающего нас мира: "Принцип симметрии в XX веке охватил и охватывает все новые области. Из области материи он проник в область энергии, из области кристаллографии, физики твердого вещества, он вошел в область химии, в область молекулярных процессов и в физику атома. Нет сомнения, что его проявления мы найдем в еще более далеком от окружающих нас комплексов мире электрона и ему подчинены будут явления квантов".
Тут речь идет о принципе симметрии, об учении о симметрии, в которое как частности включаются случаи нарушения симметрии (диссимметрии) или ее отсутствия (асимметрии). И еще. Вернадский в свой перечень объектов, охваченных симметрией, включает фактически всю реальность, все реальное пространство мира (за исключением разве только космического вакуума, для которого принципы симметрии почему-то не разрабатываются до сих пор).
Особый интерес вызывало у Вернадского приложение принципов симметрии к исследованию живых существ и всей области жизни -- биосферы, а точнее -- поверхности нашей планеты.
Опыты Луи Пастера показали, что в живых клетках (в белках) плоскость света поворачивается влево. Следовательно, заключал Вернадский, пространство живого вещества обладает своими особыми качествами. Среди них он называл: существование более сложных форм симметрии по сравнению с кристаллами, отсутствие прямых линий и поверхностей, резкое проявление неравенства правизны и левизны. Все это он объяснял непрерывностью движения атомов ("вихрем атомов", по выражению Ж. Кювье) в живом организме. Кристалл -- неподвижная форма, живое существо -- динамическая. "В симметрии живого организма... мы должны считаться с новым элементом -- с движением, которое отсутствует в симметрии кристаллов..." Итак, "для живого вещества... резко проявляется неравенство правизны и левизны", -- писал Вернадский. Для живого!
Пора нам вспомнить ту часть введения к этой книге, где утверждалось, что Вернадский предвидел возможность различия правизны-левизны в мире элементарных частиц материи. Нет ли у нас тут противоречия? В одном случае речь идет о пространстве живой клетки, организованной в соответствии с постоянным обменом веществ. В другом -- о пространстве микромира, где стираются различия между живым и неживым.
Противоречия нет. Дело в том, что Вернадский предвидел не само по себе конкретное открытие физиков, а только его принципиальную возможность. Он вовсе не утверждал, что в микромире существует отличие правого от левого. Для такого утверждения в те времена не было никаких оснований. Однако он совершенно определенно усомнился в симметричности пространства нашего мира и предположил, что "...явления симметрии могут в нем проявляться только в ограниченных участках". Доживи он до успешных опытов, доказывающих глубокую внутреннюю диссимметрию пространства нашего мира, его бы это открытие не потрясло так сильно, как всех крупных современных физиков. Он был к нему подготовлен.
Возможно, секрет проницательности Вернадского таится в способности (выработанной в молодости) связывать конкретную научную проблему с общими, порой отвлеченными идеями. Скажем, изучение симметрии он связывал с поисками мировой гармонии (и отклонений от нее тоже). Он хорошо написал об истоках понятия симметрии: "... Чувство симметрии и реальное стремление его выразить в быту и в жизни существовало в человечестве с палеолита или даже с эолита, т. е, с самых длительных периодов в доистории человечества... который длился для палеолита около полумиллиона лет -- от 650000 до 150000 лет тому назад, а для эолита -- миллионы лет...
Это представление о симметрии слагалось в течение десятков, сотен, тысяч поколений. Правильность его проверена коллективным реальным опытом и наблюдением, бытием человечества в разнообразнейших природных земных условиях. Опыт многих тысяч поколений ясно указывает на глубокую эмпирическую основу этого понятия и ее существование в той материальной среде, в которой жил человек, в биосфере.
Нельзя забывать при этом, что симметрия ясно представляется в строении человеческого тела, в форме плоскостей симметрии и зеркальных плоскостей симметрии; в правых и левых кистях рук, в ступнях ног и т. д. Она же проявляется в гармонии человеческих движений, как танцах, так и в технической работе, где проявляется геометрическая закономерность.
Переходя к историческому времени, мы видим, что понятие "симметрия" выросло на изучении живых организмов и живого вещества, в первую очередь человека. Само понятие, связанное с понятием красоты или гармонии, было дано великими греческими ваятелями, и слово "симметрия"... приписывается скульптору Пифагору из Региума (Южная Италия, тогда Великая Греция), жившему в V в. до нашей эры". Вернадский очень точно заметил, что понятие симметрии вырабатывалось человеком для конкретных объектов. Действительность направляла развитие мысли. Однако с появлением философских учений, придававших числу и мере (а тем самым и симметрии) божественный смысл как символам единства мира, с бурным развитием геометрии, сводящей реальные объекты к идеальным схемам, положение начало меняться. Симметрия стала признаваться особым качеством, проявлением всеобщего однородного абсолютного пространства, которым наделил свою теоретическую модель Вселенной Исаак Ньютон.
Мы привыкли отмечать те случаи, когда "здравый смысл", практический опыт и смекалка людей в последующем опровергаются научными открытиями и теориями. Но в случае с познанием симметрии случилось обратное; ученые изменили (и углубили, конечно) примитивные представления, а в последующем от некоторых теоретических представлений пришлось отказаться и вернуться к более ранней и более простой идее.
Для Вернадского такое возвращение научной мысли к забытой и, казалось, опровергнутой идее было вполне естественным. Он проследил течение мысли от его истоков, отметил "крутые повороты" и наметил новый неизбежный поворот: "Натуралист, исходя из школьной рутины, все время мыслил о едином пространстве, но не разных природных пространствах, не о состояниях пространства. Он не сознавал, что пространство нашей планеты и вообще пространство планет есть особые пространства, нигде, кроме планет, не наблюдаемые... Он не сознавал и не утверждал, что каждое природное тело и каждое природное явление имеет свое естественное материально-энергетическое специфическое пространство, которое натуралист изучает, изучая симметрию".
Но, может быть, нарушена гармония мира? Единое целое разбито на бесчисленное множество осколков -- пусть кристаллических, симметричных, но все же отдельных осколков? Разрушено великое и необходимое единство мироздания, которое с таким искусством создавали в своих теориях философы Древней Греции, которое испокон веков религия воплощала в образ всемогущего бога?
Да, конечно, к прежним основаниям симметрии Вселенной вряд ли можно возвратиться. Но это не значит, что единство и гармония мира отсутствуют. Совершился переход к более сложным формам взаимодействия пространств, обладающих разными типами симметрии. Ведь и в земной коре, в единой массе горной породы сплочены кристаллы, имеющие различную структуру и симметрию. Это не мешает им сосуществовать миллионы лет. Более того, в биосфере прекрасно взаимодействуют особые "нетвердые кристаллы" живых организмов с типичными неорганическими кристаллами...
И все-таки величественный мир, где царствуют законы симметрии, где соразмерны многообразные формы пространств и симметрий, где гармония форм выявляет совершеннейшую архитектуру -- организацию беспредельных пространств, -- этот величественный мир симметрии не существует в действительности.
Мир пространственной симметрии, даже построенный искуснейшим мастером и мудрецом, будет всего лишь холодным безжизненным слепком нашего реального мира...
Как мир меняется! И как я сам меняюсь!
Лишь именем одним я называюсь,
На самом деле то, что именуют мной, --
Не я один. Нас много. Я - живой...
Звено в звено и форма в форму.
Мир во всей его живой архитектуре --
Орган поющий, море труб, клавир,
Не умирающий ни в радости, ни в буре.
Как все меняется! Что было раньше птицей,
Теперь лежит написанной страницей;
Мысль некогда была простым цветком,
Поэма шествовала медленным быком;
А то, что было мною, то, быть может,
Опять растет, и мир растений множит...
Вслед за Н. Заболоцким вспомним вечную изменчивость мира, его текучую архитектуру.
Что же определяет жизнь Вселенной, постоянную смену форм, рождение нового, невиданного прежде?
... Так появляется вслед за символом соразмерности -- симметрией, символ изменений -- время.
Что такое время?
Веками этот вопрос волнует людей. На него дано множество ответов. Время признавали всемогущим и отрицали начисто. Считали, что оно проникает всюду и, напротив, предполагали его лишь в воображении человека.
Идея существования особого качества мира -- времени -- относится к временам доисторическим. Тогда же появилась мысль о вечности. И, как было с идеей бога, человек, предположив, выдумав время, захотел его представить себе зримо, в виде реального образа. Это оказалось нелегко. С богами было проще, они рано или поздно становились очень похожими на людей, а в своих взаимоотношениях -- на то общество, которое им поклонялось.
Иное дело -- время. Приходилось признавать, что оно имеет власть даже над богами. Древние римляне, например, изобразили двуликого Януса, смотрящего одновременно в прошлое и будущее. Но ведь время -- это прежде всего настоящее...
Мироздание подчиняется законам божественной симметрии, учил великий Пифагор. Он попытался распространить идею симметрии на время, предложив для него идеальный геометрический образ: сферу, объемлющую все сущее.
Однако даже совершенная форма шара, имеющая бесконечное количество осей и плоскостей симметрии, оказалась неподходящей для времени. Идея Пифагора никогда не пользовалась широкой популярностью (зато всегда были ее сторонники; даже теперь существует точка зрения, что время недвижимо и прошлое симметрично будущему или даже что существует антимир, как бы летящий сквозь наш мир в обратном потоке "антивремени"). Весь наш личный опыт показывает: прошлое не возвращается. И в Древней Греции, на родине Пифагора, по-видимому, отдавали предпочтение афоризму: нельзя войти дважды в одну и ту же реку. Время более всего казалось похожим на незримый поток, увлекающий с собой все на свете и никогда не текущий вспять.
Ньютон математически оформил эту мысль, построив модель Вселенной, где господствует порядок. В его мире было три абсолютных субстанции: всеобъемлющее пространство -- эфир, всеувлекающее время и всемогущий Создатель мировой гармонии. Ньютон полностью отделил неподвижное, пустое, геометрическое пространство от времени: "Абсолютное, истинное или математическое время само по себе и по своей природе равномерно течет безотносительно ко всему окружающему".
В самом начале нашего века физика вдребезги разбила эту модель. "Отныне пространство и время превращаются в простой мираж, и лишь их своеобразное единство может претендовать на независимость", -- провозгласил Г. Минковский, математик и философ.
Как ни странно, ту же самую мысль более подробно высказал Вернадский... еще в 1885 году! Он пришел к ней не на основе теоретических исследований, как А. Эйнштейн, а путем философских рассуждений. Вывод его звучит и для нашего века вполне современно: "Бесспорно, что и время и пространство отдельно в природе не встречаются. Они неразделимы. Мы не знаем ни одного явления, которое не занимало бы части пространства и части времени. Только для логического удобства представляем мы отдельно пространство и отдельно время... Что же это за части неразделимые -- чего? Очевидно, того, что только и существует, это -- материя, которую мы разбиваем на две основные координаты: пространство и время".
Так писал Вернадский в частном письме. Очевидно, переворот в научном толковании времени, совершенный теорией относительности Эйнштейна, не застал Вернадского врасплох. В отличие от подавляющего числа своих современников Вернадский еще в прошлом веке глубоко осмыслил одно из фундаментальных философских утверждений теории относительности.
После того как физика придала научную строгость и доказательность представлениям о единстве пространства-времени и отсутствию равномерно текущего всеобъемлющего единого времени, Вернадский вновь вернулся к этой проблеме. Теперь он подошел к ней с позиций кристаллографии (учения о симметрии) и геохимии.
В жизни Земли, по его мнению, время проявляется трояко. Прежде всего, оно проявляется в течении радиоактивных процессов распада атомов. Это, можно сказать, время разрушения.
Для многих процессов свойственны круговороты, постоянное возвращение к прежнему состоянию. Это как бы круговой ход времени.
Наконец, совершенно иначе проявляется время в эволюции живых существ, появлении среди них более развитых, более "мозговитых" видов. Это время созидания и развития.
Оказалось, в природных условиях время -- если его понимать как вол, как показатель изменений -- движется прихотливо, в зависимости от выделенного нами объекта. По существу, каждый объект имеет свое время, или, точнее говоря, представляет собой своеобразные часы.
Радиоактивные элементы неуклонно и равномерно (с замедлением) разрушаются. Они могли бы стать олицетворением абсолютного времени, да вот незадача: у каждого радиоактивного элемента или изотопа своя собственная скорость распада. Все радиоактивные "часы" идут вразнобой.
То же самое относится и к превращениям (эволюции) живых существ. И круговороты вещества атмосферы, земной коры или природных вод совершенно различны по скорости.
Но все-таки как же объясняется сущность времени? Как выглядит для натуралиста эта загадочная категория, которую физики вводят в многочисленные формулы? В конце концов для физики время и его свойства вполне можно охарактеризовать с помощью тех формул, где оно присутствует. Да и в геологии выработаны свои представления о времени, о прошлых эрах и их продолжительности, Более того, здесь даже появился призрак ньютоновского времени. На основе анализа степени распада некоторых радиоактивных элементов в минералах стало возможно определять количество лет, прошедших с момента образования этих минералов. Метод так и назвали: абсолютная геохронология. А почему бы и нет? Все разнообразие явлений геологического прошлого удалось нанизать на одну, единую ось времени и разделить ее на равные промежутки (тысячелетия, миллионолетия). Не значит ли это, что абсолютное время все-таки существует?
Свои многолетние исследования проблемы времени Вернадский подытожил в докладе Академии наук 26 декабря 1931 года. Он подчеркнул некоторые его особенности для разных объектов. Для радиоактивных элементов -- строго определенное направление процесса, его необратимость. Кроме того, атом в масштабе космического времени сразу, скачками, ритмично переходит в новое состояние, распадаясь и рождая другой атом (химический элемент). Для организмов время -- с геохимической точки зрения -- выражается трояко: время индивидуального бытия, время смены поколений (без изменения жизненных форм) и время эволюционных превращений в длительном потоке поколений. Если направление и скорость распада атомов не зависят от внешних воздействий, то для живых организмов изменения (а время и есть показатель изменений) связаны неразрывно с окружающей средой.
По скорости распада атомов отдельные химические элементы различаются, как подсчитал Вернадский, в $10^{???}$ раз. Некоторые элементы очень устойчивы или даже потенциально "бессмертны". Им соответствуют среди живых существ одноклеточные, которые фактически не имеют естественной смерти, а лишь постоянно дробятся, размножаются (очень любопытно: атомы бессмертны, если не распадаются, а одноклеточные бессмертны, пока распадаются!). Правда, здесь разница времени жизни отдельных индивидуумов меньше -- около $10^{13}$ раз.
Имеется важное сходство в проявлении времени для атомов мира и "атомов" (неделимых частиц) жизни: большой размах различий для каждой из форм, неотвратимость изменений, необратимость процесса.
Можно ли объяснять это сходство определенными свойствами времени?
Прежде чем ответить на вопрос, Вернадский счел необходимым рассмотреть основные особенности научного знания и, кроме того, историю научных представлений о времени.
Вернадский выделил несколько этапов развития идеи времени.
До нашей эры в античной науке укоренилось представление о физическом (математическом) времени как мере движения. Время считалось безграничным.
В средние века окрепло убеждение в конечности времени, в неизбежности конца мира (тут проявились не научные выводы, а религиозные предрассудки). До прошлого века наука вынуждена была считаться с представлениями о времени, отводившими на все существование мира лишь несколько тысячелетий. Правда, индийская философия утверждала идею необычайной длительности (едва ли не бесконечности) жизни Вселенной. Однако в науку эта мысль не вошла.
В эпоху Возрождения отдельные мыслители вернулись к античным представлениям о безграничности времени (Д. Бруно) и о времени как мере движения (Г. Галилей). Позже Ньютон ввел понятие абсолютного времени. Это означало, что время исчезло как предмет научного изучения, ибо оно было поставлено вне реальных явлений как нечто всеобщее, безотносительное ко всему окружающему. А ведь наука изучает только реальность, доступную наблюдению.
С начала XX века стало популярным понятие об едином и неразделимом пространстве-времени. Эта идея неоднократно высказывалась еще со времен Ньютона (например, философом Д. Локком). В XVIII веке д'Аламбер упомянул даже о возможности принять в механике время как четвертую координату. Позже подобные взгляды развивали некоторые другие мыслители. Почва для современных представлений о времени подготовлялась издавна.
Итак, пространство-время стало объектом научных исследований.
Но если пространство и время -- части единого целого, то нельзя делать научные выводы о времени, не обращая внимания на пространство. Все особенности пространства отражаются так или иначе во времени. Наконец, возникает вопрос: охватывает ли пространство-время всю научную реальность? Есть ли явления вне пространства-времени?
По мнению Вернадского, такими объектами могут быть кванты -- мельчайшие неделимые порции энергии.
Натуралист наблюдает реальные объекты, подвластные времени, изменяющиеся непременно, как ни медленно проходили бы подобные изменения. Эти превращения чаще всего не сводимы к механическому перемещению. Это "внутренние" преобразования, которые остаются вне внимания физиков, вырабатывающих свое представление о пространстве-времени на основе теории относительности.
Вернадский придавал особое значение принципу единства пространства-времени. В пределах планеты, которую приходится изучать геологу, отсутствует однородное геометрическое пространство. Геологические объекты обладают разнообразными свойствами, структурными особенностями. Одно из проявлений такой разнородности -- различные реальные кристаллические пространства. В их пределах по-разному организована материя (атомы, молекулы), по-разному проявляется симметрия.
Реальное пространство планеты крайне неоднородно, мозаично... Такая формулировка по старинке предполагает разделение пространства и времени. А если научно доказано их единство, то следует говорить о мозаичности пространства-времени. Когда мы исследуем структуру различных видов реального пространства, надо иметь в виду возможность структурных особенностей времени для каждого такого вида., А если обнаруживается нарушение симметрии в реальном пространстве? Скажем, в веществе всякого живого организма? Тогда, по-видимому, диссимметрия должна распространяться и на время. То есть геометрическим выражением времени здесь будет полярный вектор, направленная линия. Для живых существ она будет означать направленные изменения от рождения к смерти, от одного поколения к другому, от одних форм к другим.
Симметрия мира -- математическая абстракция. Словно материя обнаруживает два взаимосвязанных и противоборствующих свойства. С одной стороны, пространственная упорядоченность, симметрия. С другой -- нарушение существующих пространственных структур, неизбежные изменения -- проявление времени. Постоянная борьба и единство противоположностей: пространства-времени, симметрии-диссимметрии, покоя и движения...
Вернадский отмечал коренное отличие неорганической (неживой) материи от органической. Для первой мы не видим эволюции: сейчас образуются минералы точно такие же, как и миллион, сто миллионов, миллиард лет назад. Однако здесь необходимо сделать оговорки. Особняком стоят радиоактивные минералы (об их бренности, то есть изменениях, у Вернадского сказано) и продукты жизнедеятельности. Кроме того, Вернадский считал правдоподобной гипотезу о самопроизвольном распаде всех химических элементов, из которых наиболее устойчивые нам кажутся неизменными. Наконец, Вернадский первым ввел время в минералогию, отметил постоянные изменения и превращения в мире кристаллов.
Но, может быть, в ходе геологического времени, в общей эволюции планеты отдельные химические соединения образуют замкнутые круговороты? В пределах подобных круговоротов время как бы возвращалось к исходной точке; направленный вектор времени превратился бы в круг. В идеале, конечно. Реальные природные тела иные, абсолютное подобие тут недостижимо, да и сами по себе минералы, пожалуй, хоть немного, почти незаметно изменяются: по характеру включений, примесей.
Об этом у Вернадского не сказано. Его работы, посвященные проблеме времени, написаны как-то не очень четко. Дело не в форме изложения мысли -- она проста и точна, как обычно у Вернадского. И мысли достаточно ясны. Но все-таки изложение порой далеко от научной строгости, нередки повторения, возвращение к прежде высказанной мысли, уточнения, детализация и тут же опущен, казалось бы, важный аспект, не отточена формулировка. Память подсказывает одну из любимейших Вернадским тютчевских строк: "Мысль изреченная есть ложь". Кажется, словно ученый пытается высказаться так, чтобы вернее передать свои мысли, чувства. И это не всегда ему удается, возможно, потому, что идея не выкристаллизовалась, не укладывалась в строгие рамки логических построений.
В ответ на упрек критика (философа А. М. Деборина) в отсутствии четкой философской установки проблемы времени, Вернадский написал: "Дать четкую философскую установку проблемы времени! -- Да на это не хватит жизни".
Нередко ученого путают с первым учеником, который быстрее других решает сложные задачи. Вообще-то такие ученые существуют и ценятся высоко. Однако вспомним, что прежде, чем задача решена, кто-то ее придумал, сформ