Текст книги "Великие геологические открытия"
Автор книги: Сергей Романовский
сообщить о нарушении
Текущая страница: 14 (всего у книги 20 страниц)
От первых догадок до первой теории
В 1595 г. была опубликована карта мира. На ней впервые были нанесены все известные в то время материки. Это был выдающийся труд фламандского географа и математика Герарда Меркатора (1512-1594). С тех пор оригинальная проекция земной поверхности на плоскость в прямоугольной системе координат носит название «меркаторской».
Карта эта стала достоянием ученых XVII века. Они впервые смогли увидеть, как на нашей планете расположены континенты. Уже в 1620 г. английский философ, один из зачинателей индуктивного метода познания Фрэнсис Бэкон (1561-1626) в своем знаменитом до сих пор трактате «Новый органон» обратил внимание на крайне любопытный, с его точки зрения, факт: необычайную похожесть западного контура Африканского континента и восточного контура Американского континента. Он, индуктивист-эмпирик, не мог, разумеется, счесть этот факт случайным, своеобразной причудой природы, но для конкретных научных суждений тем более не было оснований.
Проходит более двух столетий. Наука как будто забыла о наблюдении Бэкона. И вот в 1858 г. Антонио Снайдер-Пеллигрини в своей книге «Мироздание и раскрытие его тайн» делает робкое предположение, что некогда Африка и Америка были единым континентом. Однако эту свою догадку он обосновывает с помощью целого набора доводов донаучного естествознания: всемирный потоп, акты творения по дням и т. д. Конечно, его сочинение никто из ученых всерьез не принял.
Не дремала мысль и в России. В 1877 г. никому не известный Евграф Быханов (1828-1915) уже без обиняков настаивает на перемещении материков. Но в таких делах нужны не столько настойчивость, сколько факты и логика, а фактов, к сожалению, еще не было. Геологи же привыкли сначала все ощупывать своими руками (в данном случае, конечно, фигурально). Их позицию по этому вопросу удачно выразил немецкий профессор Карл-Фридрих Науманн (1797-1873) в своем известном «Учебнике геогнозии»: «Хотя подобные географические аналогии во многих случаях могут быть весьма интересными и полезными, но по отношению к геологии им не должно придавать большого значения».
С этим заключением своего старшего коллеги не согласился Эдуард Зюсс. В уже многократно нами упоминавшемся «Лике Земли» он не только пытался обосновать причины совпадения контуров материков, но также впервые обратил внимание геологов на особую роль в строении Земли системы «дуга – желоб», выделил окраины материков тихоокеанского и атлантического типов с существенно разным характером геологических процессов, ввел представление о едином праматерике Гондваналэнд, включавшем Центральную и Южную Африку, Мадагаскар и Индостанский полуостров. Зюсс при этом исходил из общих видов позднепалеозойской фауны. В дальнейшем в этот материк стали включать также Австралию, Южную Америку и Антарктиду. Именно Зюсс назвал океан, омывавший с севера его материк Гондваналэнд, Тетисом. Все эти новации оказались весьма живучими. Термины Зюсса до сих пор используют геологи всего мира.
Первый том «Лика Земли» произвел чрезвычайно сильное впечатление на 40-летнего Карпинского. Идеи, касающиеся проблем планетарной геологии, по всей вероятности, на какое-то время сильно его увлекли, хотя голова его в те годы была занята делами сугубо практическими: он руководил составлением первой в России государственной геологической карты 10-верстного масштаба. И тем не менее дома, в редкие часы вечернего досуга, Карпинский рисовал на бумаге контуры материков, вырезал их, совмещал, искал такую их проекцию на плоскость, на которой бы стали наиболее наглядными не столько географические аналогии в их очертании, сколько общие черты их геологического строения, и прежде всего в расположении горных цепей.
Когда же такая проекция (весьма, замечу, необычная) была найдена (рис. 11), Карпинский решается вынести свои размышления на суд коллег. В 1888 г. он публикует статью «О правильности в очертании, распределении и строении континентов» на русском языке в «Горном журнале» и в том же году в «Бюллетене» Академии наук – на немецком. Оттиск этой статьи (можно в этом не сомневаться), он отправил в Вену Эдуарду Зюссу.
Зюсс высказал предположения. Карпинский уже пытался их обосновать. Но обоснование это было крайне необычным. Похоже, что и сам автор не очень поверил своим доводам, ибо в дальнейших своих трудах уже никогда он не возвращается к этой, пожалуй, самой смелой своей статье. А жаль…
Между тем это небольшое по объему сочинение Карпинского содержит мысли столь глубокие, что его без всякой натяжки можно отнести к тем немногим в мировой геологической литературе работам, которые легли в основу существенно более поздних разработок Альфреда Лотара Вегенера.
Признанный лидер отечественной истории геологической науки Владимир Владимирович Тихомиров (1915-1994) исключает тот факт, что построения Карпинского могли пройти незамеченными для западноевропейских коллег. А если так, то вполне вероятно,. что «одним из толчков, приведших А. Вегенера к формированию гипотезы дрейфа континентов, были эти высказывания А. П. Карпинского».
(Заметим в скобках, что тесть Вегенера профессор Владимир Петрович Кеппен (1846-1940) хотя и жил в Германии, но родился и вырос в России. Он был сыном академика Петербургской академии наук Петра Ивановича Кеппена (1793-1864). Так что и В. Кеппен вполне мог знать о работе Карпинского, поскольку сочинения такого характера в ту пору были большой редкостью и не могли быть не замечены заинтересованными специалистами.)
Так что же это за высказывания? Карпинский отмечает четыре особенности в расположении, распределении и строении континентов. Прежде всего это их одинаковое распределение относительно некоторой условной оси, проходящей через центр Земли. Затем сходные их очертания (в первом приближении континенты имеют форму треугольников). Кроме того, «сходные орогенические отношения континентов» и, наконец, их аналогичное геологическое строение.
«Чтобы выводы эти, – пишет тут же Карпинский, – не возбуждали никаких сомнений, потребуются еще исследования очень многих лет; наоборот, несправедливость их может быть обнаружена в ближайшем будущем, первым резко противоречащим им фактом». Вот он – принцип эмпирической непротиворечивости – в действии. Разумеется, таких «противоречащих» фактов нашлось предостаточно. Но вместо того, чтобы доискиваться до причины несоответствия фактов и теории, Карпинский в полном согласии со своими методологическими убеждениями взял да и забыл про эти теоретические изыски. Жаль…
Давайте еще чуть-чуть почитаем эту статью.
Карпинский полагал: вне зависимости от того, движутся материки или нет, сходство их очертаний просто обязано получить научно обоснованное толкование. Причем если для сторонников движения материковых глыб такое объяснение вполне очевидно, то для приверженцев постоянного положения материков (для фиксистов) подобное объяснение тем более необходимо. «С тех пор, – пишет Карпинский, – как большинство ученых пришло к убеждению в относительном постоянстве материков, данные о сходстве их должны приобретать особое значение».
Он сам делал попытки состыковать материки и пришел к точному выводу, которого придерживаются и современные геологи: «Если в очертаниях континентов действительно существует сходство, то в наибольшей степени оно должно проявляться в первоначальном их виде. Эти очертания, отличавшиеся сперва, вероятно, наибольшею правильностью, с течением геологических времен претерпели изменения, послужившие к усложнению и разнообразию береговой линии материков. Современные береговые линии, конечно, не соответствуют вполне очертанию континентов” (курсив мой. – С. Р.). Поэтому при доказательстве сходства, т. е. при совмещении материков, Карпинский в качестве их краев принимает изобаты шельфа – «те части материков, которые находятся в настоящее время под уровнем моря».
Именно внешние контуры шельфа принимали впоследствии за окраины материков Вегенер и ученый из Южной Африки Алекс Дю Тойт (1878-1948). Эдвард Буллард (1907-1980) с помощью метода наименьших квадратов в 1965 г. нашел оптимальное сочленение материков, неслучайность которого доказал выдающийся наш математик Андрей Николаевич Колмогоров (1903-1987).
Неслучайность совпадения контуров материков, по мнению Карпинского, должна повлечь за собой и неслучайное распределение на континентах основных геоструктурных элементов. Он разделяет мысль Зюсса: «Значительные горные кряжи представляют лишь подчиненные члены тех огромных структурных явлений, которые обнимают весь земной шар. Можно исследовать и описать положение слоев и строение каждого данного кряжа в отдельности, но нельзя дать правильного объяснения этим явлениям без отношения их к распределению горных кряжей вообще».
Доброжелательный Б. Л. Личков назвал эту работу Карпинского «изуми-тельно интересной». Она произвела на него «ошеломляющее впечатление». Но для «надлежащего понимания» идей Карпинского была, конечно, необходима соответствующая почва. Ее не было в нашем отечестве ни в период зарождения мобилизма, ни во время его возрождения в 50-х годах, нет ее по существу и сейчас. Слава Богу, что работы отдельных энтузиастов не подвергаются остракизму.
Чуть раньше работ Зюсса и Карпинского английский физик Осмонд Фишер (1817-1914) публикует книгу «Физика земной коры» (1881 г.). Его заинтересовал ряд любопытных фактов, в частности надвиги, обнаруженные в Альпах, которые он, как физик, был не в состоянии объяснить с позиций контракционной теории. Поэтому Фишер предложил свою схему строения Земли – жидкое состояние недр с отчетливо выраженными конвективными течениями; эти течения ориентированы по восходящей под океанами и по нисходящей под континентами. Конечно, спору нет, Фишер высказал гениальную по прозорливости догадку о сути мантийной конвекции, являющейся и сегодня самым убедительным аргументом при объяснении механизма перемещения плит литосферы.
Но ученых догадки не впечатляют. Чаще, напротив, раздражают, поскольку о догадках вспоминают тогда только, когда они оправдываются дальнейшим развитием науки. В тот же момент, когда эти мысли высказываются, будучи ничем, естественно, не подтвержденными, они воспринимаются специалистами как досужие домыслы, в лучшем случае как бесплодные фантазии. Поэтому и труд Фишера остался незамеченным и неоцененным. Сам же Фишер, как пишет Хэллем, оказался «парией в научном мире своего времени».
В 1910 г. американский геолог, географ и гляциолог Фрэнк Б. Тэйлор (1860-1938) опубликовал первую, вполне безупречную для своего времени, гипотезу континентального дрифта (дрейфа). Фактическим материалом, коим Тэйлор аргументировал свои построения, были подмеченные им закономерности в расположении третичных горных поясов Евразии.
И все же всеобъемлющее для своего времени истолкование этого явления дал не он, а немецкий геофизик и климатолог Вегенер. Основная его книга по этой проблеме «Образование континентов и океанов» опубликована в Германии в 1915 г. На русский язык ее перевели в 1925 г. и переиздали в 1984 г.
Вегенер выдвинул комплекс геофизических, геологических, палеонтологических и геоморфологических доказательств в пользу того, что материки перемещаются по поверхности Земли; что 200 млн лет назад существовал единый гигантский праматерик, которому Вегенер дал имя Пангея (в переводе с греческого это означает «вся Земля»); что некогда Атлантического океана не было, а Американские континенты были спаяны с Евразией и Африкой. При этом он опирался на сходство горных пород, тектонических структур, фауны и флоры по обе стороны Атлантического океана. Вегенер вспоминал, что у него было такое ощущение, будто он нашел две половинки разорванной газеты и может, наконец, прочесть заинтересовавшую его статью. Пример характерных для теории Вегенера палеогеографических реконструкций показан на рис. 12.
Он был убежден в том, что дал-таки изящное обоснование вековечной проблемы естествознания. Поэтому его искренне изумляло, что еще находились скептики, сомневавшиеся в справедливости предложенной теории. Еще в 1911 г. Вегенер писал своему тестю Владимиру Кеппену (который, вероятно, советовал ему заниматься своим прямым делом, а не пускаться в сомнительное плавание по проблеме, где он в общем-то дилетант): «Я не верю, что старым идеям осталось хотя бы 10 лет жизни».
Вегенер явно переоценил готовность науки впитывать новое знание. Процесс ассимиляции оказался и длительным, и мучительным, и отнюдь не прямым. Геологи, которых прежде всего и касалась эта невероятной смелости теория немецкого климатолога, не привыкли домысливать «за факты». Как наши предки не могли представить себе движение Земли вокруг Солнца (они видели прямо противоположное), так и геологи отказались поверить в невероятное – в движение объектов, находящихся в покое. Причем каких объектов – целых континентов!
Кто «за»? Кто «против»?
И все же справедливости ради надо сказать, что и среди геологов нашлись ученые, сразу и безоговорочно поверившие Вегенеру. Вспомним известного швейцарского геолога Эмиля Аргана (1879-1940), сделавшего на основе мобилистских идей превосходный доклад о теории покровного (чешуйчато-надвигово-го) строения Альп. Было это на XIII сессии Международного геологического конгресса в Брюсселе (1922 г.). Не забудем и американского профессора Реджиналда Олдуорта Дэли (Дейли) (1871-1957), высказавшего, кстати, разумное предположение, что Пангея не всегда была единым материком, а сформировалась в палеозое в результате коллизии ранее разобщенных континентов. Это было важным моментом теории, ибо если Вегенер полагал, что его теория начинается с раскола Пангеи около 200 млн лет назад, то аргументы Дэли были убедительным свидетельством того, что это лишь последний акт драмы, разыгрываемой с доисторических времен, т. е. с раннего докембрия.
Надо, конечно, назвать и Дю Тойта – одного из последовательных мобилистов, который, однако, внес и свою лепту в исправление теории Вегенера, – Дю Тойт не признавал Пангею, он доказывал, что были два праматерика – Гондвана и Лавразия. Активным мобилистом был также английский ученый Эдвард Б. Бейли.
Из русских геологов первой четверти нашего столетия проникся идеями Вегенера, пожалуй, только А. А. Борисяк. Остальные (и в том числе Карпинский!), в теорию Вегенера не поверили. Факт не вполне понятный, но тем не менее это так.
Борисяк в 1922 г. совершенно справедливо заметил, что теория Вегенера «в противоположность теории геосинклиналей… не столько выросла из накопляющегося материала, сколько представляет смелое умозаключение, еще ожидающее фактического обоснования». Карпинский же тремя годами ранее высказался более скептически: «Гипотеза Wegener'a о материковых перемещениях и связанных с ними явлениях не остается без серьезных возражений».
Многие видные ученые, наши современники, и в их числе Джеймс П. Кеннетт, Евгений Зейболд и другие, объясняют скепсис или даже откровенное неприятие построений Вегенера тем, что он неверно описал собственно механизм дрейфа: твердые тела (континенты), как айсберги в океане, плавают в сравнительно мягкой подкоровой среде (по базальтовой магме). Возможно, что этот довод и был убедительным оправданием постепенного охлаждения даже очень горячих поклонников теории Вегенера, не говоря уже о твердой уверенности в своей правоте изначальных скептиков и активных ее противников. Действительно, геофизики еще в 20-х годах доказали, во-первых, что дно океана жесткое, а во-вторых, что силы, привлеченные Вегенером для объяснения движения материков, слишком слабы, чтобы даже сдвинуть их с места.
Особенным авторитетом в те годы пользовался сэр Харолд Джефрис, крупнейший английский ученый, один из творцов математической геофизики. Он-то и привел расчеты, обосновывающие полную физическую несостоятельность механизма дрейфа, выдвинутого Вегенером.
Так уж устроен человек, что когда он сам не в состоянии до конца разобраться в каком-либо вопросе, то с удовольствием перекладывает это бремя на авторитет другого, тем более что этот другой обосновывает устраивающий его тезис. Было так и с «вегенеровской ересью». Узнав о расчетах Джефриса, многие геологи и геофизики с облегчением вздохнули: теперь-то они знают, почему не приемлют рассуждения немецкого климатолога. На состоявшемся в 1926 г. в Нью-Йорке Международном симпозиуме по мобилизму, на котором, кстати, присутствовали и Тэйлор и Вегенер, лишь один человек – это организатор, датчанин Ван дер Грахт симпатизировал теме собрания. Остальные были настроены скептически. Некоторые – так даже враждебно.
Был на этом симпозиуме и крупнейший в те годы специалист в области палеогеографии, пользовавшийся в своей науке не меньшим авторитетом, чем Джефрис в геофизике, американский геолог Чарлз Шухерт (1858-1942). Он, разумеется, был настроен резко враждебно к легковесным манипуляциям Вегенера. Доводы его были убедительны: да, несомненно, сходство фаун и флор очевидное. Вегенер прав. Зачем спорить с фактами? Но при чем тут, извините, дрейф? Допустите существование в прошлом двух-трех сухопутных мостов, и не потребуется никакой научной фантастики, – материки можно будет оставить в покое в прямом смысле слова. Вегенер на такие резоны действительно был в затруднении что-либо возразить.
– И почему это, – говорил Шухерт, – Пангея вдруг взяла и раскололась? А что же было с этим сверхматериком раньше?
Профессор Даремского университета, английский геолог Артур Холмс (1890-1965), активный и последовательный, надо сказать, сторонник идей Вегенера, в 1931 г. бросил им новый спасательный круг. Он продумал и тщательно описал механизм мантийной конвекции. Согласно его схеме, подкоровые зоны Земли находятся в состоянии крайне медленно развивающегося процесса термической конвекции, формирующей устойчивые в течение длительного геологического времени ячеи, по контурам которых направленность конвективных токов прямо противоположная. Согласно идее Холмса, материки не плавают по вязкой астеносфере, они передвигаются вместе с верхним слоем мантии.
Но Джефрис не оставил камня на камне и от этой теории…
Перенесемся на несколько десятилетий вперед. В 1972 г. геофизик из Кембриджа Дэн Маккензи «обнаружил» уже упоминавшуюся нами книгу Осмонда Фишера «Физика земной коры» 1889 г. (2-е ее издание) и с удивлением для себя открыл тот факт, что Фишер еще сто лет назад знал то, с чем сегодня многие продолжают спорить. И тут крайне любопытно такое психологическое наблюдение.
Внимательный читатель монографии Вегенера, конечно, обратил внимание на то, что тот ссылается в своей работе на Фишера. Конечно, Вегенер читал (и читал внимательно, можно в этом не сомневаться) его монографию, ибо книги на подобные темы в те годы были большой редкостью, но вот «подарок судьбы» – готовый механизм дрейфа, изложенный в книге Фишера, – не принял. Почему? Разные ученые, задававшиеся этим вопросом, отвечают на него по-разному. Одни считают, что Вегенер с монографией Фишера ознакомился «диагонально»; другие, что он не понял рассуждений английского физика. Я же думаю, что Вегенер не принял механизм мантийной конвекции сознательно. Он слишком дорожил своим детищем, слишком был ревнив к любому, даже косвенному, посягательству на соавторство. Успокаивало же Вегенера то, что в начале века не было решительно никаких резонов считать схему Фишера правдоподобной, по крайней мере больше похожей на истину, чем его собственная догадка: более легкие материки плавают по более плотной, но вязкой мантии.
Можно, конечно, гадать, что было бы со столь экстравагантной теорией, прими Вегенер сразу механизм, предложенный Фишером. Ведь этот механизм практически ничем не отличается и от современных его модификаций. Может быть, геология сделала бы невиданный рывок еще полстолетия назад? Возможно, что так.
А скорее всего, и это бы не спасло теорию Вегенера. Она была слишком дерзкой, чтобы ее можно было оградить от вековечного скепсиса геологов какими-либо физическими схемами. Требовался не столько физически обоснованный механизм дрейфа, сколько капитальное и всестороннее обоснование теории новыми фактами. Но таких фактов наука ни в 30-х, ни в 40-х годах добыть не могла. Привело это к тому, что доводы спорящих сторон исчерпались, дискуссия пошла «по кругу» и вскоре прекратилась. Великую естественнонаучную дедукцию немецкого ученого прочно и надолго забыли.
Над теорией мобилизма «сгустилась ночь забвения» (как написали бы в бульварных романах).
