Российская наука дала миру много великих имен и открытий. М.В. Ломоносов, Д.И. Менделеев, Э.К. Циолковский, П.Л. Капица, И.В. Курчатов, С.П. Королев – эти ученые известны всему миру. Благодаря их открытиям Россия стала первой страной, в которой были разработаны основы биосферы, впервые в мире в космос запущен искусственный спутник Земли, введена в эксплуатацию первая в мире атомная станция.
О ста самых известных открытиях российской науки рассказывает очередная книга серии.
В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.
v1.0 – Roland
© Баландин Р.К., 2023
© ООО «Издательство «Вече», 2023
Наука – поиски истины на основе опыта, наблюдений и логичных доказательств – недавнее приобретение человечества. Хотя её истоки прослеживаются с позднего каменного века, систематизация знаний и разделения их по отраслям относится к позднему Средневековью (Возрождение) и эпохе Просвещения.
Средневековую Европу потрясли великие географические открытия конца ХѴ – начала ХѴІ века. Это произошло благодаря астрономическим знаниям, техническим достижениям, успехам мореплавания. Люди стали использовать энергию ветра, изобретя паруса; приобрели начальные навыки навигации, ориентируясь по Солнцу и звёздам. Научились строить суда, способные выдержать шторм и долгое плавание.
Какими были стимулы к великим географическим открытиям? Жажда познания? Нет. Охота к перемене мест? Отчасти – да. В большей степени торговля. Но, как бы там ни было, сказывался «закон Мальтуса». При налаженном хозяйстве на ограниченной территории население увеличивалось, а природные ресурсы скудели: сокращались площади лесов, уменьшалось количество дичи, а в водоёмах – рыбы, усиливалась эрозия почв.
Всё больше людей отправлялось искать счастье в других краях. Они становились пиратами, грабителями, захватчиками, либо осваивали новые территории (так были открыты Исландия, Гренландия и множество более мелких островов, Северная Америка). Первыми проторяли тот и другой путь скандинавы, норманны в конце X – начале XI века.
Люди Средневековья не всегда отличали выдумку от реальности. Этим объясняется интерес к путешествиям в дальние страны. Замкнутый мир феодализма трещал по всем швам. Расширялась торговля, появились мануфактуры, возникли крупные империи, требовалось обновление экономической жизни.
Кризис папства привёл к религиозным войнам и расколу церкви. Это раскрепощало мысль. Университеты и книгопечатание распространяли знания в невиданных прежде масштабах. Европейцы были готовы к великим географическим открытиям. Об этом мечтали искатели приключений, к этому толкало состояние экономики и торговли.
Сказывались мода и вкусы: были востребованы и отличались дороговизной китайские шелка, индийские пряности и драгоценности. Европейцы, словно утомившись от здоровой, простой и скромной трудовой жизни, неудержимо потянулись к роскоши. «Индия чудес» и загадочный Китай превратились в манящий символ.
Были учёные, попытавшиеся показать облик Земли на глобусе, возродив это изобретение Античности. И всё-таки географические открытия Возрождения совершали дети Средневековья: глубоко религиозные, исполненные предрассудков и фанатизма. Это помогало им преодолевать тяготы и смертельные опасности, совершать невольные научные подвиги. Но без навигационных приборов, позволяющих прокладывать верный курс в открытом море, и без научного предвидения никто бы не отправился в бескрайний океан.
Астрономы и математики Тосканелли, Региомонтан и Бехайм были, по сути, соавторами достижений Христофора Колумба и Америго Веспуччи. Только научная мысль сделала возможным открытие Нового Света.
В 1473 году Мартинес, духовник португальского короля, написал Тосканелли письмо с просьбой сообщить о возможности достичь Индии, плывя ни запад. Идею эту высказывали античные авторы, а Данте отразил в «Божественной комедии».
Тосканелли доказал реальность западного пути и привёл свою карту мира. На ней напротив Португалии за океаном с многочисленными островами показан Китай, а напротив Северо-Западной Африки – Чипангу (Япония). Но португальское адмиралтейство решило, что разумней отправлять корабли на восток, огибая Африку.
Открыли Новый Свет испанцы во главе с итальянцем. Для этого надо было кому-то поверить в научные предпосылки настолько, чтобы рискнуть жизнью, отправляясь в неведомую даль. Такие люди нашлись. Уже одно это показывает, что эпоха Религиозной Веры завершилась. Пришла пора опоры на знания, почерпнутые не из древних книг, а из научных данных.
…Наиболее наглядна и грандиозна небесная механика. Поэтому астрономия стала ведущей наукой в переходное время. Потребовались героические усилия учёных и философов, чтобы опровергнуть систему Клавдия Птолемея с Землёй в центре Мира, устоявшую тысячелетие благодаря поддержке церкви.
Начался переход от догадок, философских умозрений к системе убедительных доказательств. Это определило торжество механики, ибо её законы выражаются числом и мерой в чёткой математической форме.
Убедительным свидетельством серьёзных перемен в Западной Европе стали первые буржуазные революции XVII века в Нидерландах и Англии. Другая характерная черта – создание научных организаций. Во второй половине того же века возникли Лондонское Королевское общество и Парижская академия естественных наук.
Эпохи Возрождения и Просвещения в России запоздали, по сравнению с арабскими странами и Западной Европой. И у нас был сначала период великих географических открытий – освоение Сибири и Дальнего Востока.
Эта героическая эпопея не повлияла на общественное сознание, на мировоззрение даже просвещённых представителей Руси. Слишком велика была сила традиций: абсолютно преобладали представления, сохранившиеся со времён византийца Козьмы Индиокоплова (ѴІ век) о плоской Земле с хрустальным куполом неба над ней.
Технические новинки поступали с Запада (в детстве у Петра I было немало механических игрушек). Но дворяне и священники не интересовались науками. Такие занятия считались блажью, а то и материализмом. Науку ещё не отделяли от философии, которая на Руси издавна была религиозной.
Один из наиболее образованных русских людей того времени В.Н. Татищев в разговоре с Петром I усомнился в том, что на русской земле вскоре удастся вырастить научные кадры. Но царь более зорко предвидел будущее и целеустремлённо к нему стремился.
Как писал историк науки Б.Е. Райков: «Русь даже в ХVII веке питалась в области мироведения материалом средневековья, давно пережитым Западной Европой. Мы получали из вторых рук устарелые взгляды и теории, которые культивировались на русской почве как нечто новое».
Первое изложение системы Коперника появилось в русском печатном издании 1707 года: большая гравюра с изображением 1032 звезд. По углам были показаны четыре системы мира и их творцы: «Птоломей», «Тихобрахи», «Дескарт», «Коперник». О них было сказано стихами. Например:
Листок предназначался для широкой публики. Издание осуществлено «под надзрением» Я.В. Брюса и «тщанием» Василия Киприянова.
Через 10 лет вышла на русском языке книга Гюйгенса «Космотерос», где сказано о множестве обитаемых миров. Невелико было отставание от издания оригинала: 19 лет. Через год вышла «Всеобщая география» Б. Варениуса, также на основе гелиоцентрической системы. Правда, первое издание книги Гюйгенса скупили и уничтожили сторонники религиозной картины мира; сохранилось только второе издание 1724 года.
Шла идеологическая война. Директор петербургской типографии М.П. Аврамов полагал, что это «атеистические богопротивные книжищи». Мастер монетного двора – из крестьян – И.Т. Посошков писал в 1720 году, что проникла на Русь умственная «зараза проклятого Коперника, Богу суперника». Петербургский священник Симеон Лукин заявил: «Я учёных людей везде не люблю насмерть: старания и труды из таких людей происходят больше ничего, как пустые враки».
(Согласно последним данным Всероссийского центра изучения общественного мнения, 35 % жителей РФ считают, что Солнце вращается вокруг Земли, а 21 % верит, что первобытные люди жили в одно время с динозаврами; опросили 1,6 тысячи человек.)
В университетах Западной Европы изучали труды Ньютона и Лейбница, а до Руси новые веяния доходили через монахов, которые переходили в католичество, поступали в иезуитские академии, а на родине, покаявшись, возвращались в лоно православия.
Одним из них был Феофан Прокопович. В 17 лет он прошёл Польшу, Германию, Австрию, преодолел Альпы и добрался до Рима. Под именем Самуила Церейского в 1698 поступил в римскую коллегию Св. Афанасия. Учился успешно, был допущен в секретные фонды Ватиканской библиотеки. Ему прочили блестящую карьеру. Через 3 года он тайно бежал из Рима, после скитаний по Западной Европе возвратился в Россию и постригся в монахи.
Он преподавал поэтику, риторику, философию и теологию в Киевской духовной академии. На лекциях предлагал ряд положений Священного Писания толковать аллегорически. Если библейский текст противоречил выводам науки, отдавал предпочтение научным знаниям. Ему покровительствовал Пётр I. Феофан стал его советником и помощником в делах просвещения и подчинения церкви государству.
Однажды в московской Славяно-греко-латинской академии Феофану представили бумаги, доказывающие: студент Ломоносов назвался сыном священника, тогда как сам – из поморских крестьян. А мужикам поступать в высшее учебное заведение возбранялось. Феофан, учинив самозванцу строгий экзамен, сделал вывод: «Пускай о тебе теперь звонят хоть в самый большой московский колокол. Ничего не бойся. Отныне я твоя защита!»
У них были сходные взгляды на природу и познание. Феофан утверждал: «Материю нельзя ни создать, ни разрушить, ни увеличить, ни уменьшить, и какой и в каком количестве она создана, такою останется до сих пор и будет оставаться всегда». А Ломоносов открыл закон сохранения материи.
Феофан ратовал за освобождение научной мысли из-под власти религиозных догм и организовал «Учёную дружину», где обсуждались вопросы культуры, экономики, общественной жизни. Составленный, как считается, Феофаном по указанию Петра I «Духовный регламент», по словам протоиерея Георгия Флоровского, отбирал у церкви самостоятельность, независимость, власть, «ибо государство чувствует и считает себя абсолютным. Именно в этом вбирании всего в себя государственной властью и состоит замысел “полицейского государства”, которое заводит и утверждает в России Петр».
Подъём русской культуры, избавленной от жёсткой опеки церкви, доказал верность избранного Петром I и Феофаном пути. Без этого не было бы на Руси великих учёных. Феофан отметил: «Там, где уже приобретены знания, человеческая вера не имеет места». Он отвергал предрассудки (даже относящиеся к мощам святых), говоря, что отсутствие «света учения» содействует «многим смеха достойным суевериям». Люди, веря в чудеса, доверяют сказкам плутов и лжецов, не умея отличить правду от выдумки.
Законы природы и познания он считал непреложными: никакое чудо не свершится вопреки им. Признавал идею множества обитаемых миров, а оппонентам-богословам ответил: кто отрицает такую возможность, тот сомневается во всемогуществе Божием. По его словам: «В природе существует и живёт Бог» (не пантеизм ли это?).
«С течением времени, – писал он, – возникло множество новых гор, многие из них превратились в равнину. Это происходит обычно определённым способом, действием силы вод, которые вымывают внутренние слои и подымают горы, а другие сносят, нажимая на них, а также действием силы ветров, движений земли и иных». И в этом Прокопович – предшественник Ломоносова.
У истоков российской науки стоял Пётр Великий, усилиями которого была создана Петербургская академия наук. По государевой воле она стала очагом научного познания и просвещения в России.
«В истории научной работы в России, – писал В.И. Вернадский, – подымается при самом начале личность царя Петра. Он не сделал научных открытий… Но Пётр принадлежит истории науки потому, что он положил прочное начало научной творческой работе нашего общества.
Он действовал здесь как организатор и инициатор научных изысканий, не только давая средства для работы, но и ставя для решения определённые задания. В то же самое время он создавал в нашей стране своей политической деятельностью орудия и возможность научного творчества».
И ещё одно его замечание: «Для России чрезвычайно характерно, что вся научная работа в течение всего ХVIII и почти вся в ХIХ в. была связана прямо или косвенно с государственной организацией… Более обеспеченные массы населения – православное духовенство и поместное дворянство – почти совершенно не участвовали в этом национальном деле. В традиции православного духовенства никогда не входило исполнение этой задачи; в этом оно резко отличалось от духовенства католического или протестантского, среди которого никогда не иссякала естественнонаучная творческая мысль».
В 1711 и в 1712 годах Пётр І встречался с немецким учёным-энциклопедистом Готфридом Вильгельмом Лейбницем, по проекту которого было основано Прусское королевское научное общество. Они обсудили возможность создания Петербургской академии наук. Лейбницу был пожалован титул тайного советника юстиции с пенсией в 2000 гульденов. Он консультировал русского царя по различным научным вопросам.
В феврале 1724 года вышел указ Петра І о создании Императорской академии наук и художеств в Санкт-Петербурге. А 27 декабря 1725 года (7 января 1726 года) состоялось её первое торжественное заседание – уже при Екатерине І и в присутствии её, членов правительства, двора, высших чинов духовенства (включая Феофана Прокоповича).
Среди первых членов Петербургской АН не было ни одного русского. Своих национальных учёных в России тогда не было. Одной из главных задач Академии было распространение знаний, научного просвещения. В 1739 году при Академии был открыт Географический департамент. Ему предстояло исследовать и нанести на карту территорию Российской империи.
С тех пор познание России, её территории, а также природных богатств стало ещё одной важнейшей задачей Петербургской АН. Поэтому среди достижений российских исследователей ведущее место занимают науки о Земле. И это естественно для самой обширной державы мира.
Наука не существует сама по себе. Она возникает, когда поднимется интеллектуальный уровень общества в целом и отдельных групп личностей. Необходима потребность в науке и всего общества и конкретных людей. А это уже зависит от уровня развития экономики.
Помимо всего прочего, у науки есть своя логика развития. Есть немало «несвоевременных гениев», идеи которых становятся достоянием научного сообщества через десятки, а то и сотни лет. Нередко наблюдается и регресс науки. Причины этого назвал В.И. Вернадский: «Они связаны с изменением психологии народа и общества, с изменением духовного интереса личности, с ослаблением того усилия, той воли, которая поддерживает научное мышление и научное искание, как поддерживает она всё в жизни человечества!»
Зарождение и развитие науки в России во многом зависели от социального устройства общества и верховных правителей, определяющих государственную политику. Особенно ярко это проявилось при царе Петре I, при переходе от феодального капитализма к социализму, господству партократии со времён Н.С. Хрущёва, а особенно после распада СССР и перехода к капитализму.
Первый взлёт российской науки связан с «призванием варягов», крупных иностранный учёных и, конечно, с гениальным М.В. Ломоносовым. Следующий подъём приходится на вторую половину ХIХ века. И здесь выдвинулась выдающаяся личность Д.И. Менделеева.
При советской власти, хотя некоторые крупные отечественные учёные покинули Россию, произошла необычайная вспышка научного творчества. СССР стал одной из ведущих научных держав мира, уступая в этом только США. И это несмотря на то, что наш народ пережил три разрушительные войны, включая Гражданскую.
На последнем этапе, который продолжается более 30 лет, крупных, мирового уровня, научных достижений нет, количество учёных резко сократилось, научно-технический потенциал упал (если не считать военную промышленность).
Над этими закономерностями следует серьёзно задуматься. К ним мы вернёмся в эпилоге.
Пётр I предполагал соединение академической науки не только с практикой производства, но и с просвещением.
Ныне, когда Российской академии наук исполняется 300 лет, она переживает непростые времена. Заметно снизилась её роль в обществе. Это можно заметить по резкому сокращению тиража научно-популярных изданий и по распространению суеверий.
Данная книга – о достижениях науки в Российской империи, СССР, РФ. В этом отношении нам есть чем гордиться. Хотя вспоминая своих славных предков, полезно задуматься, а мы-то кто такие?
В книге по правилам данной серии отмечено всего лишь 100 научных достижений. Выбор отчасти субъективный (трудно сопоставлять степень важности открытий в разных областях знаний). Не упомянуты гуманитарные науки, математика. В первом случае критерии достижений чаще всего весьма неопределённы. Во втором – от читателя требуется неплохое знание разных разделов высшей математики.
Принято большим достижением считать решение сложной научной задачи. Отчасти это оправдано. Не менее важна в науке корректная постановка проблемы, открывающей путь к новым исканиям и открытиям.
Российские учёные сделали значительно больше ста крупных научных открытий. На выборе сказалось, насколько это достижение интересно для каждого из нас. Учтём замечание выдающегося мыслителя Жана Батиста Ламарка: «Если философия науки становится в пренебрежении, то её успехи прекращаются, и работа в целом остаётся незавершённой».
С эпохи Возрождения у некоторых государств Западной Европы появились заморские владения, стала складываться колониальная система. Очевидна связь этого явления с географическими открытиями. Покорение заморских стран и народов лишь отчасти имело отношение к научному познанию.
Экономически развитые державы Западной Европы имели выход в Атлантический океан, а через него и в Индийский. Их колониальные владения располагались за морями. Открытие новых земель воспринималось, прежде всего, как новый источник наживы – завоеванием или установлением торговых отношений. Огнестрельное оружие позволяло немногочисленным пришельцам побеждать большие группы аборигенов.
В ХІІІ веке у России был выход к северным морям: Белому, Баренцеву и Балтийскому. Однако вскоре окрепшее Шведское королевство отрезало Россию от Балтики.
На юге выход к Чёрному и Азовскому морям преграждали Крымское ханство и Турция. Для России наиболее доступным был путь навстречу солнечному восходу. И не в дальние станы, а на сопредельные территории.
Уральские горы – Каменный Пояс – основательно стерлись за многие миллионолетия усилиями текучей воды, ветра, мороза и жары, растений, гравитации. Продвижению русских на восток препятствовали не горы, а оставшееся от раздробившейся Золотой Орды ханство Казанское.
Московское княжество крепло, набирало силу. Казанское ханство, напротив, переживало не лучшие времена. В середине XVI века Иван IV Грозный сумел после нескольких попыток взять Казань (1552), а через пять лет – Астрахань. К России присоединилась Башкирия.
Сибирское ханство было непрочным. Огромные пространства, дремучие леса, болота, безлюдные нагорья разобщали отдельные улусы, где властвовали местные феодалы. На северо-западе в зоне лесотундры жили ненцы-оленеводы, восточнее – эвенки (тунгусы), затем якуты и, наконец, чукчи. В тайге на восточных склонах Урала обитали вогулы, в долине Оби – остяки (ханты), в Прибайкалье – буряты, в верховьях Енисея – хакасы.
Население Сибири вряд ли превышало триста тысяч человек, а Дальнего Востока – пятьдесят тысяч. Они пользовались каменными, костяными и деревянными орудиями, не знали огнестрельного оружия. В борьбе за власть возникали междоусобицы. Главным сибирским богатством была пушнина, определявшая интерес к этой территории.
В 1555 году «князь всей земли Сибирской» Едигер признал свою вассальную зависимость от московского царя, обещав ежегодно поставлять дань в тысячу соболей. Обещание своё он сдержал лишь отчасти, а сообщение с Москвой не наладил. С юга вторгся в Сибирь князь Кучум и сверг Едигера. Теперь сибирские татары не только взимали дань с подвластных народов, но и совершали набеги на русские посёлки.
Такова в грубых чертах предыстория русских географических открытий в Северной, Центральной и Восточной Азии. История государства Российского во многом определялась присоединением и освоением, а то и захватом новых земель.
…Государственный деятель, историк, естествоиспытатель Василий Никитич Татищев (1686–1750) по инициативе Я. Брюса и с ведома Петра I приступил к составлению географии России. Начав географическое описание империи, понял, что оно будет ущербным без учёта сведений по истории, этнографии. Это подвигло его на создание наиболее полной и достоверной истории России. Потребовалось собрать и обработать исторические документы, летописи. Некоторые из них позже были утрачены и сохранились только благодаря его спискам. Эту работу он не завершил.
Связь географии с историей государств определяется ещё и тем, что открытия новых земель и акваторий принято судить с позиций европейцев.
Как справедливо отметил Козьма Прутков: «Самый отдалённый пункт земного шара к чему-нибудь да близок, а самый близкий от чего-нибудь да отдалён». Даже такой суровый край, как Север Азии, не был безлюдным. До прихода русских здесь несколько тысячелетий обитали разные племена. По этой причине обследовать побережье Северного Ледовитого океана со стороны моря порой было трудней, чем с суши.
Продвижение русских землепроходцев на восток, «встречь Солнцу», порой сопоставляют с покорением европейцами народов Нового Света. Но армии конкистадоров завоёвывали местные государства, шли за золотом, покоряя и порой уничтожая племена и народы. В Сибири было иначе.
Конечно, землепроходцы не были учёными, которые отправились изучать неведомые земли. Но с освоения ими Сибири, с их сообщений о природе и людях этих земель началось научное познание этой обширнейшей территории.
С некоторой долей условности можно считать, что эпоха Возрождения началась не только в Западной Европе, но и в России с расширения горизонта географических знаний.
Открытие, освоение и исследование новых земель потребовало усилий сотен, а то и тысяч людей. Из первых русских землепроходцев стали известными сравнительно немногие имена. Шли эти люди сообща, с взаимной поддержкой, без которой был бы невозможен их подвиг. Пути их пролегали через глухую тайгу и бурные реки в летний зной и зимнюю стужу по неведомым землям.
Продвигались они из года в год, обустраивая поселения. Сражались с недружественными племенами. Шло освоение и отчасти завоевание новых земель, присоединение их к набирающей мощь Московской Руси.
На восточных окраинах России хозяйничали купцы Строгановы: ставили укреплённые посады и остроги, развивали горное и ремесленное дело; стремились получать пушнину, а также держать в своих руках торговые пути в Среднюю Азию. В 1581 году они организовали поход казачьей дружины под руководством Ермака. С этого началось движение русских на восток, в Сибирь.
Среди первых «покорителей» Сибири было много людей отчаянных, из разбойников и беглых крестьян. Но дисциплина у них была строгая. Продвигались на восток быстро. Путь этот был им в общих чертах знаком. Возможно, хорошо действовали разведчики. В 1586 году был основан город Тюмень, на следующий год – Тобольск.
Через шесть лет после гибели Ермака объединенная армия русских и татар разгромила войско хана Кучума. Западная Сибирь попала под власть московского царя. Были заложены новые остроги.
После основания Сургута в 1593 в низовьях Оби, началось быстрое продвижение русских отрядов на юго-восток. Возникали всё новые остроги-города: Нарым, Кеть, Томск, Кузнецк. С низовьев Оби русские достигли Мангазеи. Пройдя вверх по реке Таз, перешли в долину Енисея и основали в 1610 году Новую Мангазею (Туруханск). По реке Кеть поднялись на водораздел и спустились в долину Енисея. Поставили в 1618 Енисейский острог, а через десять лет – Красноярский.
Проводились речные и морские экспедиции. На кочах (морских парусно-гребных однопалубных суднах поморов) обследовали устье Оби, откуда прошли на восток до устья Енисея и ещё дальше, до полуострова Таймыр. В 1632 енисейский сотник Пётр Бекетов основал Якутский острог. Отсюда начались походы на север, к морю, с плаваниями вдоль берегов; на юго-запад до Байкальского хребта, и на юго-восток, до Охотского моря, а также на север и северо-запад, до устьев рек Яна, Индигирка.
Отряд Михаила Стадухина в 1641 из Якутска прошёл к верховью Индигирки, к Оймякону, распространяя на местных жителей власть московского царя и собирая с них ясак. Перезимовав, по Индигирке Стадухин вышел в море. Через 3 года он достиг устья реки Колымы, где поставил Нижне-Колымский острог – базу для дальнейшего продвижения на восток. Тот же путь пробивали и из Якутска. Туда доходили слухи о существовании за хребтами и реками «тёплого моря», которое тунгусы называли «Ламу».
Отряд атамана Дмитрия Копылова, пройдя из Томска в Якутск, спустился вниз по Лене, перешёл в правый приток – реку Алдан и, поднявшись вверх, поставил острог. Отсюда к тёплому океану отправились тридцать человек под командой Ивана Москвитина. Среди них был казак Нехорошко Колобов, который позже написал доклад – «скаску» – об этом походе. Поднявшись вверх по реке Юдоме, перевалили хребет Джугджур, спустились в долину реки Ульи, где построили лодки и сплавились в 1639 до «моря-окияна». Весь тяжелейший маршрут по неведомым таёжным рекам и через скалистые горы прошли они всего за два месяца!
Разделившись на две группы, казаки по суше и по воде обследовали около 800 км западного морского побережья. Назвали море Ламским. Позже укоренилось другое имя – Охотское, по-видимому, по острогу, поставленному в устье реки Охоты и ставшему опорной базой для морских маршрутов.
Летом 1641 года отряд Москвитина вернулся в Якутск. Через 5 лет тем же маршрутом прошёл Алексей Филиппов. Он с товарищами проплыл вдоль северо-западной окраины Охотского моря, обнаружив лежбище моржей, протянувшееся «версты на две и больше». Казаки прожили на побережье три года.
По словам английского историка географии Дж. Бейкера: «Продвижение русских через Сибирь в течение XVII века шло с ошеломляющей быстротой. Успех русских отчасти объясняется наличием таких удобных путей сообщения, какими являются речные системы Северной Азии, хотя преувеличивать значение этого фактора не следует. Если даже принять в расчёт все природные преимущества для передвижения, то всё же на долю этого безвестного воинства достанется такой подвиг, который навсегда останется памятником его мужеству и предприимчивости, равного которому не совершил никакой другой европейский народ».
Мужество, сообразительность, предприимчивость и выносливость русских землепроходцев беспримерны. Вот только с сибирскими реками ситуация не так благополучна, как предположил Бейкер. Крупнейшие из них текут с юга на север. Если левые их притоки направлены с запада на восток, то правые – наоборот. Для путешественников, пересекающих Сибирь, местные реки особых удобств не предоставляют.
Продвижение русских через Сибирь проходило в несколько раз быстрее, чем англичан – через Канаду. Хотя в Сибири более суровый климат, обширней территория, да и шли русские на столетие раньше, чем англичане в Канаде.
Присоединение Сибири к Российскому государству – великое историческое событие и географическое открытие. Если иметь в виду создание евразийского государства, вспомним: ещё раньше Чингисханом и его преемниками была создана самая крупная за всю историю человечества держава, соединившая Азию с Восточной Европой. Это была, как теперь выражаются, Азиопа. Теперь образовалась Евразия.
Сибирь привлекала русских прежде всего богатством «мягкого золота» – пушнины. Атаманы и воеводы накладывали на местные племена (княжества) ясак, дань. Но ведь многие великие географические открытия были совершены не из чистой любознательности, не ради науки.
Повторю: русские отряды двигались в неведомое, преодолевая вековую тайгу, горные перевалы, бурные сибирские реки, вязкие топи и таких «кровных врагов», как мошка и комары. Пересекли крупнейший континент планеты и район полюса холода Северного полушария.
О трудностях этого подвига можно судить по потерям землепроходцев. В экспедиции Пояркова на Амур уцелело лишь треть состава, из отряда Атласова вернулась после похода на Камчатку четвертая часть; из спутников Дежнёва и Попова, обогнувших по морю Чукотский полуостров, остался в живых примерно один из девяти человек. А сколько отрядов сгинуло без следа в студёных морях, на свирепых порожистых реках, в болотных сибирских глухоманях!
С полным основанием мужественный норвежский полярный исследователь Фритьоф Нансен писал: «Ещё в XVII и XVIII столетиях русские совершали самые далёкие путешествия на санях и нанесли на карты сибирские берега от границ Европы до Берингова пролива. Да и ездили они не только вдоль берегов, но и переходили по плавучему морскому льду до Новосибирских островов и даже ещё севернее. Едва ли где-либо пришлось путешественникам претерпевать столько лишений и выказывать такую выносливость, как во время этих поездок».
Землепроходцам от царя и воевод давался наказ обходиться с местными жителями добром, а ясак собирать «ласкою и приветом, а не жесточью». Но стычки, порой кровавые, были неизбежны. И всё-таки русские люди прошли от Урала до Тихого океана, открывая неведомые реки и озёра, моря и проливы. Сибирь стала той неведомой землей, где мощная дремучая суровая и прекрасная природа предоставляла вольнолюбивой русской душе «разгуляться на воле».
Судя по документам, в 1599 году в Сибирь переселилось около тысячи крестьянских семей. Они освоились среди аборигенов, уважая их быт и нравы, их верования и привычки. Создавались города и поселки, прокладывались торговые пути, открывались месторождения драгоценных металлов. Изучались новые районы, составлялись отчёты (скаски) и карты-схемы. Хотя эти сведения были преимущественно скудны, а карты неточны.
…Сибирские племена занимались почти исключительно охотой, рыболовством, собирательством. Мотыжное земледелие было развито слабо, из животных разводили преимущественно северных оленей. Русские пришли в Сибирь как земледельцы и оседлые скотоводы, купцы и ремесленники. Они закладывали города: с 1598 по 1607 год Верхотурье, Туринск, Томск, Туруханск; затем Кузнецк, Енисейск, Ачинск, Красноярск, Канск, Якутск, Ишимск, Верхоянск… Для конфликта двух культур дело не доходило: они находились на разных уровнях развития.
Зимой 1641 года отряд конных казаков Михаила Стадухина и его помощника Флора Гаврилова прошёл по притоку Алдана на Оймяконское плоскогорье и верховья Индигирки. По его сообщению, здесь «нет лесов, лугов, а всё болота и камень». А южнее, говорят, течёт к «тёплому морю» река. Туда направили отряд Андрея Горелова. Он вернулся через полтора месяца, пройдя полтысячи вёрст. Побывал на той реке Охоте, которая «рыбная, быстрая… по берегу рыбы, что дров лежит».
Отряд Стадухина совершил первое плавание вверх по широкой Колыме, за две недели добравшись до устья, где заложили Нижнеколымский острог. Отсюда был направлен на юго-восток, к морю отряд под командованием Семёна Моторы. На «захребетной реке Анадырь» он соединился с группой Семейки (Семёна) Дежнёва. Они собирали с местных жителей – юкагиров – ясак и «приводили их под высокую царскую руку».
Река Колыма, на которой возвели три острога, стала важным рубежом, от которого шло продвижение к Тихому океану.
В 1647 году Холмогорский промышленник Федот Попов и казак Семён Дежнёв снарядили отряд «за моржовым клыком», направившийся морем на восток от устья Колымы. Однако на пути встретились непроходимые льды, так что пришлось вернуться. Летом следующего года на шести кочах предприняли вторую попытку.
Три судна дошли до Большого Чукотского Носа (ныне мыс Дежнёва). Они первыми вошли в пролив, разделяющий Азию и Новый Свет. Чукотское море встретило их сильным штормом. Одно судно разбила льдина, два других разметало в разные стороны. Коч Дежнёва добрался до берега Чукотки близ Анадырского залива.
Другой коч – Федота Попова и Герасима Анкидинова – тоже был вынесен сильными ветрами и течением в Тихий океан и достиг Камчатки. Перезимовав, они по морю обогнули полуостров, но после второй зимовки частью умерли от цинги, частью были убиты камчадалами.
Дежнёв доложил о своём проходе в Тихий океан: «И носило меня, Семейку, после Покрова Богородицы [
В челобитной царю Алексею Михайловичу (1662) он сообщал: «И я, холоп твой, с ними, торговыми и промышленными людьми, шли морем, на шти кочах, девяносто человек; и прошед Анадырское устье, судом Божиим те наши все кочи море разбило, и… людей от того морского разбою на море потонуло и на тундре от иноземцев побитых, а иные голодною смертью померли, итого всех изгибло 64 человека».
Дежнёву принадлежит первое описание Чукотки: «Тот нос вышел в море гораздо далеко. А живут на нём чукчи добре много. А против того носу на островах живут люди, называют их зубатыми, потому что пронимают они сквозь губу по два зуба немалых костяных. А лежит тот нос промеж сивер на полуношник, а с русскую сторону носа признана вышла речка, становье тут у чукоч делано, что башни из кости китовой, а нос поворачивает кругом к Анадырь-реке… А река Анадырь не лесна и соболей по ней мало… а иного чёрного лесу нет никакого, кроме березнику и осиннику… от берегов лесу не широко, всё тундра да камень».
Дежнёв несколько раз ездил из Якутска в Москву, отвозя пушнину и моржовую кость. Его произвели в атаманы. Умер он в Москве. Его именем назван мыс на северо-восточной оконечности Азии, хребет на Чукотке, бухта в Беринговом проливе.
В 1695 году начальником Анадырского края назначили Владимира Тимофеевича Атласова, казака из Усолья Камского. Он сопровождал в Москву драгоценную «государеву соболиную казну», а в конце века совершил походы на Камчатку, дав описание её природы и населения; первым сообщил о северных Курильских островах и о Японии.
По словам академика Л.С. Берга, ни один из сибирских землепроходцев ХVII и начала ХVIII века, включая и самого Беринга, не даёт таких содержательных отчетов, какими являются «скаски» Владимира Атласова. Вот одно из таких описаний:
«А от устья идти вверх по Камчатке реке неделю есть гора подобна хлебному скирду, велика гораздо и высока, а другая близ её ж – подобна сенному стогу и высока гораздо: из неё днём идёт дым, а ночью искры и зарево. А сказывают камчадалы: буде человек взойдёт до половины той горы и там слышит великий шум и гром, что человеку терпеть невозможно. А зима в Камчатской земле тепла против московского, а снеги бывают небольшие… А солнце на Камчатке бывает в день долго, против Якуцкого блиско вдвое…
А в Камчатской и в Курильской земле ягоды – брусница, черемха, жимолость – величиною меньши изюму и сладка против изюму… Да ягоды ж растут на траве от земли в четверть, а величиною та иного меньше курячья яйца, видом созрелая зелена, а вкусом что малина, а семена в ней маленькие, что в малине… А на деревьях никакова овоща не видал…
А деревья ростут кедры малые, величиною против мозжевельнику, а орехи на них есть. А березнику, лиственничнику, ельнику на Камчатской стороне много, а на Пенжинской стороне по рекам березняк да осинник…
Коряки пустобородые, лицом русоковаты, ростом средние… а веры никакой нет, а есть у них их же братья шеманы – вышеманят, о чём им надобно, бьют в бубен и кричат…
А в Камчадальской и Курильской земле хлеб пахать мочно, потому что места тёплые и земли чёрные и мягкие, только скота нет, и пахать не на чем, а иноземцы ничего сеять не знают. А руды серебряные и иные какие есть ли, того не ведают, и руд никаких не знают».
Русский человек рассудительно и уважительно отзывается о местных жителях, не проявляя расовой или культурной, даже религиозной неприязни.
…Примерно в то же время, когда русские продвигались «встречь солнцу», осваивая Сибирь, западные европейцы завоевывали Америку в противоположном направлении, на запад. Они уничтожили два местных государства с древней историей и высокой культурой. Природа новых территорий и культура местного населения были им чужды.
Отчасти поэтому заморские владения западноевропейских стран со временем естественно (хотя и не без борьбы) обретали самостоятельность. А Сибирь для россиян стала родной землей, естественным продолжением – за Урал (за Камень) – Русского государства. На крупнейшем континенте Евразия появилась и великая Евразийская держава.
Первые сведения о вечной (вековой) мерзлоте были получены от землепроходцев. В середине ХѴІІ века якутский воевода Пётр Головин доложил в Москву: «А в Якуцком-де, государь, по сказкам торговых и промышленных людей, хлебной пашни не чаять; земля-де, Государь, и среди лета вся не растаивает».
Никакого интереса это сообщение не вызвало. Для землепроходцев познание окружающей природы имело практическое значение. Во время губернаторства генерала Матвея Кровкова в Якутске начали рыть колодец. Пробились в мёрзлой земле до глубины 30 метров, а воды не встретили. В Москву сообщили: «А колодезя, великие государи, в Якуцком сделать никоими мерами нельзя, потому что земля летом только тает в полтора аршина, а больше двух аршин земли никогда не тает, а в исподи на дне бывает земля всегда мёрзлая» («Дополнения к актам историческим, собранным и изданным Археографической комиссией», 1869, т. XI).
Василий Никитич Татищев – историк, географ, государственный деятель – первым использовал научное понятие о многолетнемёрзлых горных породах. В 1725 году в своей статье о мамонтах он писал, что их бивни и целые тела «находят в многолетнемёрзлой подпочве». Спустя десятилетие, он сделал обобщение: «В северной оной стране от 59 градуса почитай во многих местах земля глубже полу-аршина никогда не растаивает и плода приносить не может».
Однако труды Татищева были опубликованы сравнительно поздно, а на Западе они были неизвестны. То же можно сказать о замечательном прозрении М.В. Ломоносова, который исходил из своих представлений о морозном слое атмосферы: «Обширные сибирские стороны, а особливо к ледовитому морю лежащие… землю в глубину около двух или трёх футов во всё лето замёрзлую имеют. И хотя сие приписано быть может зимнему холоду, летний жар преодолевающему, что сии места, одно ради близости холодного климата, другое для высокого положения к студёному слою атмосферы поднявшегося, лишаются краткого небес действия…»
Российский академик Иоганн Георг Гмелин, изучавший в первой половине ХѴІІІ века главным образом флору Сибири, упомянул о том, что в Якутске почва оттаивает лишь на глубину 1,2 м и сослался на якутский колодец, пробитый в мёрзлых грунтах, а также на свидетельства землепроходцев. В научной среде подобные сведения воспринимали без особого интереса или скептически.
Немецкий геолог и геоморфолог Леопольд фон Бух, почётный член Петербургской академии, не мог поверить в существование зоны вечной мерзлоты: «Я вполне убеждён, что должно считать совершенно ненадёжным все известия, в которых утверждается, будто на глубине нескольких футов земля даже и летом была находима замерзшею в странах, где произрастают кустарниковые растения, и что известия Гмелина о том, что в Якутске при рытье колодца нашли мёрзлую землю до 100 футов, не следовало повторять в учебниках, как доселе делается. Показания казаков не должно было бы употреблять для подкрепления столь странного и неверного факта».
Бух в своих общих представлениях о геологических процессах и строении земной поверхности был плутонистом (от имени греческого бога подземного царства). Так называли учёных, отдающих в геологических процессах преимущество глубинным силам Земли. По этим представлениям сравнительно неглубоко под земной корой залегает расплавленная магма. В таком случае подземный жар не должен допустить промерзание земли летом.
Российские натуралисты последовательно изучали так называемую вечную мерзлоту, широко распространённую в Сибири. В первой четверти ХІХ века русский адмирал барон Фердинанд Петрович Врангель писал: «В Нижне-Колымске на глубине четырёх с половиной сажень (в сажени 213 см) я нашёл землю ещё замёрзшей. В более высоких местах я часто находил трещины и пещеры, в которых на глубине четырёх сажен нижний слой земли содержал ещё большее количество льда, чем верхний».
Первые наиболее значительные сведения о вечной мерзлоте были получены благодаря самоотверженному труду купца Фёдора Шергина, служащего Русско-Американской компании. Он обосновался в Якутске и захотел соорудить колодец во дворе своего дома. Несмотря на то что летом оттаявшая почва нередко была заболочена, питьевую воду приходилось забирать из реки и ручьёв: несмотря на все попытки, никому не удавалось выкопать колодец и получить чистую грунтовую воду.
Фёдор Шергин решил добиться своей цели. В 1828 году он очертил во дворе квадрат 3 на 3 метра и начал врубаться в мёрзлый грунт. Он знал, что предстоит пройти не менее двадцати метров. Но не мог догадаться, что его труд продлится 9 лет.
Летом эту работу приходилось прекращать; стенки шахты оттаивали, источая неприятные и опасные миазмы, главным образом углекислый газ. За первый год удалось пробиться на глубину 15 метров.
Шахтой Шергина заинтересовался молодой немецкий натуралист доктор физики Георг Адольф Эрман. Он совершал кругосветное путешествие с главной целью – изучение геомагнитного поля Земли. Но в те времена учёных интересовали не только узкоспециальные проблемы, но познание природы в её единстве и многообразии. Эрман рискнул спуститься в шахту (для этого служила деревянная бадья), производя замеры температуры грунта. Она постепенно уменьшалась, и на дне составляла −7,5 °C. По расчётам учёного, встретить подземную воду (когда температура грунта повысится до 0 °C) можно будет на глубине более 180 м.
В 1830 году глубина шахты достигла 30 метров при температуре на дне −1,3 °C. Шергин разуверился в возможности добраться до грунтовых вод и решил прекратить работу. По инициативе Ф.П. Врангеля, дальнейшие расходы на проходку шахты взяла на себя Русско-Американская компания. Так эта горная выработка стала первой в мире, нацеленной на теоретические научные цели.
В 1836 году, когда шахта дошла до глубины 93 метра, Русско-Американская компания отказалась от дальнейшего финансирования работ. Фёдор Шергин продолжил их за свой счёт и через год достиг глубины 116,4 м. Как отмечено в Википедии: «Он сообщил, что затраты составили 1362 руб. 50 коп. Данную сумму Шергину не возместила ни компания, ни Петербургская академия наук, где были заслушаны доклады о проводимых исследованиях. По представлению председателя академии С.С. Уварова император Николай І наградил Шергина золотой медалью и перстнем с бриллиантом».
Как писал сибирский учёный, инженер и мерзлотовед Ростислав Михайлович Каменский: «Академия Наук приняла решение послать своего представителя для проведения геотермических наблюдений по всей глубине шахты… Выбор пал на профессора зоологии Киевского Университета Александра Фёдоровича Миддендорфа (в 1850 г. он был избран академиком). Правда, вначале он должен был выполнить исследования на Таймыре в междуречье Пясены и Хатанги и оценить продуктивность водоёмов, в том числе прибрежных вод Ледовитого океана, а уже затем прибыть в Якутск…
В период своих экспедиционных исследований (1843–1846 гг.) А.Ф. Миддендорф занимался изучением вечной мерзлоты не попутно, а специально, по поручению Академии наук. Он провёл геотермические наблюдения в скважинах и шурфах в 12 пунктах Восточной Сибири, первым обратил внимание на различие в скоростях и глубинах протаивания песчаных и глинистых грунтов и дал этому физическое объяснение.
Главной задачей А.Ф. Миддендорфа в Якутске было измерение температуры пород по всей глубине шахты Шергина. Измерения велись с апреля 1844 г. по май 1846 г. Они позволили А.Ф. Миддендорфу установить геотермический градиент в мёрзлых породах и вычислить мощность мёрзлой толщи для Якутска – 609 футов (185,7 м)…
…Становление геокриологии (мерзлотоведения), как науки, относится к двадцатым годам прошлого столетия, когда её основатель профессор Михаил Иванович Сумгин опубликовал в 1927 году монографию “Вечная мерзлота почвы в пределах СССР”».
Изучение многолетней мерзлоты особенно актуально для России, где она занимает обширные пространства Сибири и Дальнего Востока. В современной РФ – около 60 процентов всей территории.
Петр Великий был инициатором научного изучения российского Дальнего Востока. В декабре 1724 года он распорядился снарядить экспедицию на Камчатку. Адмиралтейств-коллегия предложила назначить начальником экспедиции опытного морехода, выходца из Дании командора Витуса Йонассена Беринга, а его помощником – лейтенанта Алексея Ильича Чирикова.
В начале 1725 года, незадолго до смерти, российский император написал инструкцию Камчатской экспедиции:
Тогда в Охотске уже существовала российская морская база. Весной 1716 года здесь построили ладью «Восток» – первое военно-экспедиционное российское судно на Тихом океане. На нём в 1720–1721 годах морские офицеры геодезисты Иван Евреинов и Фёдор Лужин составили первую карту региона Камчатки и Курильских островов.
В Камчатской экспедиции Беринга едва ли не самым трудным и опасным оказался переход на санях, телегах, лодках через всю восточно-европейскую и сибирскую Россию до Тихого океана. Путь занял два года.
Наиболее трудными были последние полтысячи километров: зимой впроголодь, без дорог, впрягались в тяжёлые сани, на которых везли грузы.
После стоянки в Охотске переправились через Охотское море, построили бот «Святой Гавриил». На нём из устья реки Камчатки пошли вдоль берега полуострова на северо-восток, за Анадырским заливом открыли залив Креста и бухту Провидения. Перед входом в пролив (Берингов) открыли остров Святого Лаврентия.
Следуя дальше на север, участники экспедиции потеряли из виду и азиатский и американский берега. Плыли ещё два дня на север-северо-восток в тумане, не встретив земли. Чириков предложил направиться на запад, до устья Колымы, но его не поддержали. Решено было возвращаться. На обратном пути открыли остров Святого Диомида.
Так было доказано, что Азия не соединяется с Новым Светом. Но это, как мы знаем, было новостью только потому, что оставалось в забвении сообщение («скаска») о плавании Семёна Дежнёва. Узнал об этом историк Герард Фридрих (Фёдор Иванович) Миллер, когда во время Великой Северной экспедиции знакомился с архивными материалами по географии Сибири.
На следующий год Беринг сделал попытку достичь Америки, курсом на восток. Прошли двести миль, и командор приказал повернуть назад.
Возвращаясь в Охотск, они первыми обогнули Камчатку с юга и установили её пределы.
После того как Беринг отбыл в Петербург, исследование пролива завершили подштурман Иван Федоров и геодезист Михаил Гвоздев. Они близко подходили к американскому берегу и составили первую карту территорий и акваторий между Аляской и Чукоткой.
…В 1991 году археологами и географами была обнаружена могила Витуса Йонассена Беринга. По останкам черепа судебные медики восстановили в общих чертах внешность командора. Он получился совершенно не похожим на тот его портрет, который более ста лет публиковали в книгах и статьях.
Дело в том, что Берингом был двоюродный дядя командора датский поэт и придворный историограф Витус Педерсон (1617–1675). У командора Беринга при жизни портрета не было.
Об этом грандиозном географическом мероприятии в Википедии сказано так: «ряд географических экспедиций, предпринятых русскими моряками вдоль арктического побережья Сибири к берегам Северной Америки и Японии во второй четверти ХѴІІІІ века».
Проводили исследования не только моряки и не только русские по национальности. Изучались и наносились на карту огромные территории на северо-востоке России. Предприятие было государственным – по соответствующим распоряжениям Петра І, Анны Иоанновны, Сената и при активном участии Российской академии наук.
Называют эту экспедицию Второй Камчатской, хотя Камчатка была лишь одним из нескольких исследованных регионов. Объединяет обе экспедиции то, что главным руководителем был командор Витус Беринг – датчанин на российской службе. Как гласил указ Сената: «Оная экспедиция самая дальняя и трудная и никогда прежде небывалая, что в такие неизвестные места отправляется».
По своим масштабам и результатам Северная экспедиция вполне заслуживает определения «великая». По мнению академика К.М. Бэра, она сопоставима с плаванием египтян и финикийцев вокруг Африки при фараоне Нехо (ѴІ в. до н. э.)
Впрочем, научное изучение Сибири началось с экспедиции немецкого ботаника, медика, естествоиспытателя Даниила Готлиба Мессершмидта (1685–1735). По заданию Петра I он с 1720 года провёл первые комплексные экспедиции в Сибири. Из Тобольска поднялся по Иртышу до устья Тары, пересёк Барабинскую степь, побывал в Томске. В долине реки Томи нашёл скелет мамонта. Перейдя через Кузнецкий Алатау, добрался до реки Абакан и зимой прибыл в Красноярск.
На следующий год он обследовал долину Енисея, прошёл до Туруханска, поднялся к верховьям Нижней Тунгуски, открыв месторождения графита и угля, перебрался в бассейн Лены. По этой реке проплыл на юг, а зимой приехал в Иркутск. Следующим летом совершил путешествие по Ангаре, Оби, Иртышу, после чего возвратился весной 1726 года в Петербург.
Мессершмидт собрал коллекции растений, минералов, остатков животных, местных изделий; составил на латыни десятитомное «Обозрение Сибири, или Три таблицы простых царств природы». Оно не было издано, но использовалось последующими исследователями.
Великая Северная экспедиция включала семь морских и два сухопутных отряда.
Летом 1734 года направились от устья Северной Двины на восток два коча западного отряда: «Обь» и «Экспедицион» (капитаны С. Муравьёв и М. Павлов). Они прошли в Карском море до северной оконечности полуострова Ямал, но повернули назад на зимовку в Пустозёрске (в устье Печоры). В рапорте Муравьёв сослался на то, что «от тамошнего воздуха почитай все, хоть несколько времени, пребывали тяжкими болезнями». На следующий год ледовая обстановка в Карском море ухудшилась, и опять, не завершив маршрут, отряды возвратились в Пустозёрск. Капитаны поссорились. Адмиралтейств-коллегия разжаловала их в матросы «за многие непорядочные, нерадетельные, леностные и глупые поступки».
Капитаном назначили Степана Малыгина, опытного морехода. На двух ботах его отряд после зимовки в устье Кары в 1737 году первым прошёл неширокий и неглубокий пролив, отделяющий от полуострова Ямал остров Белый. (Позже этот пролив назвали именем Малыгина.) После пятидневного плавания в заливе Обская губа они вошли в устье Оби. Геодезист Василий Селифонтов в 1737 году составил карту Большеземельской тундры Ямала.
Второй отряд, руководимый лейтенантом флота Дмитрием Овцыным, обследовал акваторию и территорию от устья Оби до Енисея. В 1735 году они вышли на судне «Тобол» из Обдорска (ныне Салехард), но плавание по Обской губе затрудняли льды. Почти все в отряде заболели цингой, четверо умерли. На следующий год им удалось выйти в Карское море, но там встретили непроходимый лёд. Только на третий год на специально построенном для экспедиции боте «Обь-почтальон» и дубель-шлюпке «Тобол» (небольшом парусно-гребном судне с двумя мачтами) под командованием штурмана Ивана Кошелева они первыми совершили плавание от Оби до Енисея. В Карском море встретили кита – событие редкое для этой акватории.
Тем временем геодезист отряда Фёдор Прянишников прошёл по левому берегу Енисея от Туруханска на север больше тысячи вёрст. Он составил первую карту Гыданского полуострова (напротив полуострова Ямал). Это был героический опасный труд в неведомых землях сурового Заполярья.
Овцын отправился в Петербург с докладом о проведённых работах. Его арестовали в Тобольске за общение в Берёзове с опальным князем И.А. Долгоруковым (вскоре казнённым), судили, разжаловали в матросы и отправили на Тихий океан в распоряжение Беринга.
Дальнейшими исследованиями этого отряда руководил штурман Фёдор Минин. Летом 1738 года на «Обь-почтальоне» они прошли из Енисейского залива на восток, но далеко продвинуться не смогли. На следующий год работа сорвалась из-за организационных неполадок и шторма. Зато в 1740 году отряд Минина миновал устье Пясины, открыв несколько мелких островов, и достиг рекордной западной долготы: 75о15'. До них ещё никто не проходил так далеко на восток в Северном океане.
В январе того же года из Туруханска вышла на собачьих упряжках группа под начальством геодезиста штурмана Дмитрия Стерлегова, направилась на север и через два месяца достигла Северо-Восточных островов. Выполнив астрономические определения, отряд, двигаясь на северо-восток, прошёл устье Пясины до мыса позже названного мысом Стерлегова. Была составлена карта западной части полуострова Таймыр. В устье реки Гольчихи, правого притока Енисея, морская и сухопутная группы объединились.
Обследование побережья к западу от устья Лены до Колымы производил отряд лейтенанта Василия Прончищева. В начале 1735 года в Якутске были спущены на воду дубель-шлюпка «Якутск» и палубный бот «Иркутск» под командованием лейтенанта датчанина Питера (Петра) Ласиниуса, руководителя четвёртого отряда Северной экспедиции.
Пройдя вверх по Лене до устья, «Якутск» повернул на запад, к Таймыру, а «Иркутск» на восток.
В составе отряда Прончищева были подштурман Семён Челюскин, геодезист Василий Чекин и жена Проничева Татьяна (первая женщина в полярных экспедициях). Начало маршрута было обнадёживающим. «Якутск» без особых происшествий добрался до устья реки Оленёк. Здесь в небольшом посёлке жили промышленники с семьями, а также было стойбище местного племени. Построив две избы, участники экспедиции и остались на зимовку.
…Племена Крайнего Севера отлично приспособились к суровым местным условиям. То же относится к русским выходцам из Северной Европы. Но не все европейцы были такими. Например, судя по всему, Пронищев, его жена и некоторые члены отряда не пили кровь животных и не ели строганину (стружку с замороженной рыбы), а потому заболели цингой.
В 1736 году из-за тяжелой ледовой обстановки отряд лишь в августе смог выйти в море. Продвигаясь вдоль побережья на запад, они от Хатангской губы направились на север, огибая Таймыр. 17 августа они открыли острова, назвав их именем Петра Первого. Дальнейший путь на север преградили туманы, льды и встречные ветры. Запасы продовольствия оскудели. Обострилась цинга. Пронищев тяжело заболел. Решено было возвращаться на базу.
На обратном пути Василий Пронищев умер, а вскоре скончалась и его жена. Их похоронили на берегу Оленёка. Руководителем отряда стал Семён Челюскин. Зимой он отправился с докладом к Берингу в Якутск. Новым начальником отряда назначили лейтенанта Харитона Лаптева. Работы продолжились летом 1739 года. Но и на этот раз ледовая обстановка затруднила исследования. Им удалось дойти до мыса Св. Фаддея, где поставили маяк «из камня, плиточного, вышиной в полторы сажени».
Благополучно перезимовали в устье Хатанги. В марте следующего года геодезист Василий Чекин на собачьих упряжках по заснеженной тундре направился на северо-запад к озеру Таймыр, а по реке Таймыре к её устью. Он прошёл более ста вёрст, огибая по льду прибрежные острова (архипелаг Норденшельда и остров Русский), думая, что это часть материка. В середине мая Чекин вернулся на базу. А летом «Якутск» Харитона Лаптева, идя вдоль восточного побережья Таймыра, прошёл Хатангский залив, но 15 августа был раздавлен дрейфующими льдами. Команда покинула судно, выгрузила всё снаряжение и провиант на льдину и начали перетаскивать груз на берег. Часть вещей осталась на льдине, которую унесло в море.
Пришлось возвращаться на базу. Трудный путь занял почти два месяца, четверо умерли от истощения, усталости и болезней. На следующий год было решено провести три сухопутных маршрута. Лаптев направился через тундру к устью Таймыры, а группа геодезиста Никифора Чекина – на восточный берег Таймыра. Однако на ярком солнце Чекина поразила снежная слепота, и его группа вынуждена была вернуться, не выполнив до конца задания.
Группа Семёна Челюскина (солдаты Антон Фофанов и Андрей Прахов) с марта по июнь 1741 года обследовала район реки Пясины и часть западного берега Таймыра протяжённостью полтысячи километров. В конце мая они достигли самой северной части Таймыра. Как писал Челюскин: «Сей мыс каменный, приярный (
Он назвал этот мыс Северо-Восточным. Ныне это мыс Чекина. А самую северную точку Евразии – низкий песчаный берег, – расположенную неподалёку, миновали, не придав ей значения. Ныне это мыс Челюскина. Общая протяжённость пройденного группой Челюскина побережья составила более полутора тысяч километров.
Исследователь Таймыра академик Александр Фёдорович Миддендорф в 1848 году писал: «Челюскин – не только единственное лицо, которому сто лет назад удалось достичь этого мыса… и обогнуть его, но ему удался этот подвиг, не удавшийся другим, именно потому, что его личность была выше других. Челюскин, бесспорно, венец наших моряков, действовавших в этом крае».
Благодаря работам отряда Лаптева, а в первую очередь – Челюскина, была впервые составлена достаточно точная карта полуострова Таймыр, площадью около 400 тысяч кв. км.
…Группе Ласиниуса на боте «Иркутск» следовало пройти самый протяжённый путь: от устья Лены на восток до устья Анадыря. Судя по всему, разработчики этого маршрута значительно преуменьшили его реальную протяжённость. В начале августа 1735 года «Иркутск» из устья Лены направился на восток. Но уже через две недели путь преградили тяжёлые льды; пришлось отступить и устроить зимовку в устье реки Хара-Улах. В отряде началась цинга. В конце года умер Ласинус, а к весне – ещё 35 человек. Оставшиеся в живых, оставив судно, ушли в Якутск. Новым начальником отряда стал лейтенант Дмитрий Лаптев, двоюродный брат Харитона. В конце мая 1736 года его отряд на лодках спустился вниз по Лене и по суше добрался до «Иркутска». В августе вышли в море, но и на этот раз путь преградили льды.
Остались на зимовку в низовье Лены. Вновь многие заболели цингой, а один умер. Дмитрий Лаптев отвёл судно в Якутск, а сам отправился в Петербург и доложил в Адмиралтейств-коллегии: «Проход тем Северным морем от Ленского устья на Камчатку видится невозможен», ибо путь к мысу Святой Нос преграждает «стоячий лёд».
В Адмиралтействе знали, что ледовая обстановка изменчива, и решили продолжать морской маршрут на восток. Заместителю Д. Лаптева штурману Михаилу Щербинину было дано указание посуху доставить в устье Индигирки продовольствие, а также ему, геодезисту Ивану Киндякову и солдату Алексею Лошкину провести ряд маршрутов.
В июне 1739 года «Иркутск» под началом Д. Лаптева вышел из устья Лены, прошёл между льдинами и в августе миновал пролив (позже названный его именем), выйдя в Восточно-Сибирское море. Он установил, что мыс Святой Нос расположен на 400 вёрст южнее, чем считалось раньше. В начале сентября достигли устья Индигирки, оборудовав здесь зимовье. Им встретилась группа Киндякова, которая, засняв 500 км побережья от Св. Носа до Индигирки, находилась в критическом положении от голода и болезней.
К лету 1740 года устье Индигирки было скованно льдом. Чтобы освободить бот и выйти в море, потребовалось пробить канал силами отряда и местных жителей. Двигаясь на восток, прошли устье Колымы, но через сто вёрст у мыса Большой Баранов Камень их остановили льды. Пришлось отправиться на зимовку в Нижнеколымский острог. Но и на следующее лето не удалось преодолеть ледовый барьер у Большого Баранова Камня. Решено было дальнейший путь проделать посуху, делая геодезическую съёмку и географические описания.
В общем, его отряд прошёл путь от Северного Ледовитого океана в Тихий океан, пройдя до Анадырского залива, но не морем, а по суше. Всего отряды Великой Северной экспедиции за десятилетие нанесли на карту более 13 тысяч километров азиатского берега Северного Ледовитого океана. Составлены карты многих ранее неизученных территорий и собраны сведения о природных условиях обширных территорий и акваторий.
Результаты Первой Камчатской экспедиции были обнадёживающими. Чтобы завершить начатое, была организована более крупная экспедиция под руководством Витуса Йонассена Беринга. Его помощником снова стал Алексей Ильич Чириков.
Цели предполагались главным образом исследовательские, географические. Для этого был образован специальный отряд научных работников, представленный Петербургской академией наук. Его так и называли: Академический отряд Великой Северной экспедиции.
Переезд и подготовка к походу заняли восемь лет. Беринг не отличался торопливостью и решительностью, а большое количество подчинённых требовало основательной и надёжной организации предприятия. Наконец, пришли в Охотск и оборудовали два экспедиционных судна: «Святой Пётр» и «Святой Павел». На восточном берегу Камчатки гавань, где перезимовали эти корабли, назвали их именами – Петропавловской. Позже там вырос город.
Летом 1741 года отправились в плавание: Чириков – на «Святом Павле», Беринг – на «Святом Петре». Корабли были водоизмещением 100 т, с командами по семьдесят пять человек. Поначалу решили проверить слухи о «Земле Жуана-да-Гамы»: прошли на юго-восток, но нигде не обнаружили даже острова. Затем пути кораблей разошлись. Последующее плавание они совершили порознь.
Беринг в середине июля достиг американской земли, увидев издали заснеженные горные вершины. Наиболее высокую из них назвали горой Святого Ильи (так же, как весь хребет). Корабль шел вдоль берега. В команде появились заболевшие цингой.
Молодой учёный Георг Стеллер (1709–1746) предлагал провести исследования открытой земли. Ему разрешили только небольшие экскурсии. Как он горько шутил: потратили десять лет на подготовку, а на изучение натуры и десяти часов не дают.
На обратном пути открыли несколько островов. Один из них нарекли Туманным (позже, по предложению английского капитана Д. Ванкувера, он стал островом Чирикова). Первым из команды умер матрос Никита Шумагин. Его похоронили на острове, сохранившем его имя навеки. Здесь же русские впервые встретили алеутов.
Прошли на запад вдоль Алеутских островов, принимая их за берега Америки. Погода была ненастной, моряки мучились от холода, сырости, недостатка еды и питья; многие были больны. Встретив землю, решили, что это Камчатка. Трудно было отыскать гавань. Бросили якорь вблизи скал, но лопнул канат. На их счастье, сильная волна пронесла корабль над рифами и опустила близ берега.
Решили устроить зимовье: наступил ноябрь. Всего десять человек оставались здоровыми. Они перенесли на сушу провиант и больных. Выкопали землянки. Один за другим умирали тяжелобольные. 8 декабря пришёл срок Витусу Берингу.
Его ожидала громкая посмертная слава, пожалуй, не без преувеличений. В его честь были названы: море, пролив, остров, а также Командорские острова. В действительности первыми ещё в 1648 году обогнули северо-восточную окраину Азии по морю и открыли здесь два острова Семён Дежнёв и Федот Попов; они же первыми из европейцев вышли в море, омывающее Чукотку, Камчатку и Аляску. Беринг прошёл проливом в 1728 году – именно этому повторному открытию суждено было стать известным ранее, чем в якутском архиве в 1736 году были разысканы донесения Дежнёва академиком Г. Миллером.
Оставшиеся в живых члены команды, руководил которыми лейтенант Свен Ваксель (при нём находился десятилетний сын Лоренц), охотились на морского зверя. Били они, в частности, крупных и безобидных морских млекопитающих, названных стеллеровой морской коровой (по праву их открывшего и изучавшего Георга Стеллера). Увы, никому из ныне живущих людей не довелось видеть этих животных, уничтоженных в XIX веке.
Весной надо было бы покинуть остров, но корабль был в плачевном состоянии: его разобрали. Хотя все плотники умерли, казак Савва Стародубцев построил бот длиной 11 м. 13 августа отошли на нём от острова, тесно усевшись: их было сорок шесть человек. Через четыре дня увидели берега Камчатки. Из-за штиля шли на веслах. Через две недели добрались до Петропавловска.
Плавание «Святого Павла» тоже прошло с трагическим происшествием. 16 июля они увидели острова близ американского берега. На одном из них высадили для разведки на лодке одиннадцать вооружённых людей. Когда те не вернулись – ещё четырёх. Все пятнадцать пропали без вести. Не стало и лодок, без них нельзя было высаживаться на берег хотя бы за пресной водой.
Чириков решил повернуть назад. На пути «Святого Павла» часто встречались сплошные туманы, неблагоприятные ветры или штили; переход до Петропавловска занял десять недель. Попутно открыли несколько островов.
В рапорте начальству Чириков дал первое в истории описание северо-западного берега Америки. Летом следующего года он снова отправился на восток, побывал около нескольких островов (в том числе и у того, где пропали люди команды Беринга), надеясь обнаружить товарищей, но ни с чем вернулся на Камчатку.
…В истории географических открытий имя Чирикова осталось в тени командора Беринга (о чём свидетельствуют и географические названия). Дело в том, что сообщение Чирикова о его плавании оставалось в секретных архивах до конца XIX века (было опубликовано только в 1941 году).
Выяснилось, что руководимый им пакетбот «Св. апостол Павел» достиг американского берега раньше, чем судно Беринга, и обследовал открытую землю дольше и основательней, чем Беринг. Правда, последний совершил путешествие ценой своей жизни. Но и экипажу Чирикова их достижение обошлось дорого: кроме без вести пропавших на американском берегу, многие члены команды умерли от лишений и цинги во время плавания, а жизнь других, в том числе и самого Чирикова, была недолгой.
Что касается Берингова пролива, то и тут ситуация достаточно сложна. По мнению известного русского географа Л.С. Берга, «первым, открывшим пролив между Азией и Америкой, был не Дежнёв и не Беринг, а Фёдоров, который не только видел острова Гвоздева и противолежащие берега Азии и Америки, но и первый положил их на карту».
Действительно, в 1732 году на боте «Св. Гавриил» Иван Фёдоров совершил плавание не только вдоль северо-восточной оконечности Азии, но и лежащей напротив западной окраины Аляски; геодезист Михаил Гвоздев первым нанёс на карту очертания пролива, разделяющего два континента.
А через несколько лет А.И. Чириков на основе всех русских открытий первым составил карту северной части Тихого океана; Северная Америка показана на ней не как неведомая земля или остров, а именно как материк.
Наиболее обстоятельно и неутомимо исследовал Камчатский полуостров Степан Петрович Крашенинников (1711–1755). Он был, как позже говорили, человек, создавший самого себя: незнатный и небогатый. Академик Г. Миллер причислил его к таким людям, «кои ничего не заимствуют от своих предков и сами достойны называться начальниками своего благополучия».
Как вспоминал И.Г. Гмелин, для изучения Камчатки руководители экспедиции избрали Крашенинникова, «который во всех отношениях отличался от своих собратьев своим трудолюбием и желанием всё порученное ему точно выполнить и добрая воля которого была нам известна благодаря многочисленным испытаниям».
Трудности он испытал изрядные. Так сотрудник Гмелина три года путешествовал по Сибири, после чего был отправлен из Якутска на Камчатку. Судно, на котором он переплывал Охотское море, дало течь, и среди выброшенного за борт груза оказались все его личные вещи, научные дневники. На Камчатке он жил в небольшой каморке тёмной угарной избы.
Крашенинников пересекал огромный полуостров в различных местах и прошёл более четырёх тысяч км, проводя комплексные исследования рельефа и климата, растительности и животного мира, геологических условий, быта, нравов и языка местных жителей.
Проработав на Камчатке с 1738 по1741 год, он вернулся в Петербург, получил звание адъюнкта, а в 1750 году стал профессором (академиком) натуральной истории и ботаники Петербургской АН. Созданный им труд – «Описание земли Камчатки» (1756) стал классическим по страноведению и был вскоре переведён на несколько европейских языков.
«Подобно Гмелину и Стеллеру, – писал В.И. Вернадский, – Крашенинников не был гениальным учёным, но это был точный наблюдатель, работы которого выдержали веяние времени. Имена Гмелина, Стеллера, Крашенинникова – учёных первой половины XVIII столетия – сохранили для нас своё значение; вместе с тем их труды являются историческими документами, так как они научно точно описывали природу России в условиях её существования уже исчезнувших, которые не повторятся.
С появлением Крашенинникова и Ломоносова подготовительный период в истории научного творчества русского народа кончился. Россия окончательно как равная культурная сила вошла в среду образованного человечества, и началась новая эпоха её культурной жизни».
В «Слове о явлениях воздушных от электрической силы происходящих» (1753) Ломоносов припомнил случаи наступления зимних потеплений или резких похолоданий, ссылаясь на свои наблюдения и сведения о погоде в Европе и сделал вывод: «Оттепели почти всегда с дыханием и скорым стремлением ветра в пасмурную погоду случаются; мороз, напротив того, после утихнувших ветров с ясностию неба жестокость свою показывать начинает».
На эту особенность погоды никто до него не обратил внимания. Да и ныне принято считать, что тепло и холод приносят массы тёплого или холодного воздуха. Но ведь нередко зимой при безветренной ясной погоде внезапно наступают холода!
Ломоносов высказал гипотезу: причина в нисходящих потоках холодного воздуха. Откуда он поступает к земле? Из «средней части атмосферы», где «не весьма высоко над головами нашими надстоит всегда сильной зимы строгость». Об этом свидетельствуют, в частности, нетающие снега и льды на вершинах высоких гор.
С благодарностью припомнил Ломоносов труды учёных, «которые для испытания натуры безмерного пространства переплыв море и широкие преодолев пустыни, в прекрасные места Перуанские достигли. Не лугов, не садов приятностию там удерживаяся, кротостию неба долго наслаждались, но высоких гор каменистые верхи превышая, для измерения шара земного, много стужи претерпели и поту пролили».
Да, познание Земли сопряжено с трудными и опасными путешествиями. Поначалу цели таких предприятий были торговые и захватнические. В ХѴІІІ веке, во времена Ломоносова, начался новый этап эпохи Просвещения: теперь стали организовывать экспедиции не только ради каких-либо выгод, но и с научными целями.
Ломоносов отметил: «Долговременным и бедственным их искусством и точным исчислением доказано, что на известной и определённой вышине всея атмосферы жестокий и бесперерывный мороз господствует и высоких гор верхи вечным снегом покрыты содержит. Мера, которая от морской поверхности до снежного атмосферы предела простирается, убывает тем больше, чем далее есть расстояние от экватора, и наконец за полярными кругами уничтожается, так что снежный предел с поверхностию океана соединяется».
О том, что с подъёмом на горы становится всё холоднее, а на определённых высотах даже летом температура ниже порога замерзания воды, знали, конечно, задолго до Ломоносова. Но только он догадался о существовании оболочки Земли как единого целого, особой сферы, где вода находится преимущественно в твёрдой фазе (в виде снега и льда): «так что тут зима, где морозный слой атмосферы до земли досягает».
По его словам: «Коль напряжённа есть холоду сила в оной части атмосферы, из следующих явствует. И, во-первых, славные земного шара измерители выше снежного предела в средней части атмосферы столь лютый мороз претерпели, которого едва больше в наших странах середи зимы обыкновенно случаются. Сие когда под самым экватором беспрестанно продолжается, то коль великая стужи сила в нашем климате около той же вышины свирепствует – легко заключить можно.
Сие рассуждение подтверждается прилежнейшим рассмотрением града. Ибо снежное ядро, которое ледовою скорлупою каждый града шарик в себе заключает, в холодной снежной части атмосферы без сомнения рождение своё имеет; ледовые корки во время падения его сквозь разные дождевых облаков слои прирастают, ужасною стужею, которую снежные ядра в себе имеют, примерзая».
Замечательное качество Ломоносова: как поэт он ощущал цельность, гармонию и величие Природы, умея выразить эти чувства. Он обладал способностью, говоря словами поэта, художника и мыслителя Уильяма Блейка (перевод С. Маршака):
Единство чувств, мыслей и слова по отношению к Природе – такова философия естествознания по Ломоносову. Она воплощалась в конкретные научные открытия. От снежных горных вершин его мысль переходит к покрытым льдами полюсам планеты, а оттуда – к орешине града, лежащей на ладони. И у него рождается образ воздушной сферы, где всегда лютует мороз.
Ломоносов отметил: градины состоят из снежного ядра, покрытого «ледяной скорлупою». Как могла эта оболочка образоваться за недолгий срок пребывания града в воздухе? Как мог водяной пар за «прекраткое падения время» не только замёрзнуть в виде снежинок или снежной крупы, но и образовать ледяной шар величиной больше грецкого ореха? «Сие подлинно происходит и ясно показывает ужасный мороз, который на высоте в снежном ядре опускающегося града рождается».
Как выяснилось в наше время, в кучевых облаках сильные потоки воздуха не дают каплям воды или льда быстро упасть на землю, порой поднимая их вверх на сотни метров. Но главное – это происходит в морозной оболочке Земли. Ломоносов предположил: температура воздуха на большой высоте примерно соответствует самым низким зимним температурам в Центральной Сибири. И это – замечательная догадка.
По его словам, «лютая зима беспрестанно господствует недалече над нашими головами». Упоминал он и о подземных льдах, или, как мы сейчас говорим, зоне вечной или многолетней (вековой) мерзлоты. Её формирование он связывал с климатическими и тектоническими факторами. Указывал на закономерности распространения на земной поверхности льдов наземных и морских.
До недавнего времени открытие Ломоносовым морозного слоя Земли (а не только атмосферы) оставалось непонятым. Этого не отметил даже такой крупнейший историк науки, как В.И. Вернадский, посвятивший несколько статей творчеству Ломоносова. Владимир Иванович полагал, что только в работах польского исследователя А. Добровольского, в 1924 году «впервые твёрдая фаза (воды.
В действительности первенство принадлежит М.В. Ломоносову. Он не употреблял термина «криосфера», но с гениальной прозорливостью и чёткостью высказал мысль о единой «морозной» оболочке планеты. Сочетание научной мысли и поэтического воображения позволило ему сделать замечательное открытие.
Кажущаяся простота его рассуждений и естественность вывода создают впечатление очевидности. Но ведь он предвосхитил мысль, до которой заново пришли учёные только в ХХ веке, да и то после вертикального зондирования атмосферы и высотных полётов на аэростатах и аэропланах.
Движение облаков, веяние ветра со всей определённостью отмечают горизонтальное перемещение воздушных масс. Можно уточнить: воздух течёт над земной поверхностью, подобно воде, образуя огромные круговороты циклонов и антициклонов.
Наш личный опыт свидетельствует только о таком перемещении воздушных масс. А что мы знаем о вертикальных воздушных потоках? Как их заметить? Да и есть ли они?
Свои представления о движениях атмосферы Ломоносов высказал на собрании Академии наук в «Слове о явлениях воздушных от электрической силы происходящих» (1753). На рисунке он изобразил это явление:
«Стрелы показывают восхождение воздуха в сиянии и погружение в тени… В жаркие летние дни зыблется, по-видимому, земная поверхность не для другой какой причины, как от смешения восходящего тёплого воздуха с погружающимся холодным… Из сего основания истолкованы мною многие явления с громовою силою бывающие».
Михаил Васильевич предполагал, что его идея из-за своей новизны не привлечёт внимания академиков, среди которых не было исследователей атмосферных явлений. Поэтому начал издалека:
«Великой истинно и праведной славы достигли те, которым толь сокровенные в натуре тайны старанием, или хотя и ненарочно, открыть приключилось и которых стопам последовать не за последнюю похвалу почитать должно. Того ради и я некоторую благодарность заслужить себе уповаю, когда движения воздуха, о которых, сколько мне известно, нет ещё ясного и подробного познания, или, по последней мере, толь обстоятельного истолкования, какого они достойны, когда движения воздуха, к горизонту перпендикулярные, на ясный полдень выведу, которые не токмо гремящей на воздухе электрической силы, но и многих других явлений в атмосфере и вне оной суть источник и начало».
Его идея не встретила ни возражений, ни одобрения: слишком нова, непривычна и непонятна. Среди петербургских академиков были специалисты ботаники, зоологи, картографы, математики, астрономы, физики. Немногие из них стремились постичь земную природу в глобальном масштабе как единое целое, а не «по ведомству» той или иной науки.
Делая расчёты плотности воздуха при разных температурах и на разных высотах, Ломоносов доказал: временами возникает неустойчивость атмосферы. Тогда её средние охлаждённые и более тяжёлые массы устремляются вниз, вытесняя вверх нижний тёплый более лёгкий слой. Сходное явление должно происходить и летом. Поэтому перед грозой обычно затихает ветер и становится холоднее.
Небольшое отступление. Круговороты атмосферы в наше время рассматривают на глобальных моделях. Получается, что в экваториальной зоне воздух сильно нагревается, переносится примерно до 30° северной и южной широты, охлаждается, опускается к земле и частично возвращается к экватору. Эта схема слишком условна, не учитывает масштабы реального пространства и особенности земной поверхности.
У Ломоносова всё более реально и продуманно. Он подчеркнул: чем сильней в летний зной нагревается земля, тем выше поднимаются потоки нагретого воздуха. Они попадают в морозный слой атмосферы, «сгущаются», капли воды замерзают и, пока падают, на них намораживается «ледяная скорлупа».
Именно сильными вертикальными движениями воздуха объясняется форма кучевых облаков, их мощность, высота и склонность к шквалам и граду. Становится понятным, почему град бывает только летом в жаркое время, а не в холода.
Ломоносов припомнил случаи наступления зимних потеплений и резких похолоданий, ссылаясь на свои наблюдения и сведения о погоде в Европе. Привёл пример Британии, где морские ветры определяют мягкие тёплые, сравнительно тёплые зимы; и на Камчатке нет тех морозов, которые бывают западнее в Сибири на тех же широтах.
Он сделал вывод: «Оттепели почти всегда с дыханием и скорым стремлением ветра в пасмурную погоду случаются; мороз, напротив того, после утихнувших ветров с ясностию неба жестокость свою показывать начинает».
Почему зимой при безветренной ясной погоде внезапно наступают холода? Ломоносов высказал гипотезу: причина в нисходящих потоках холодного воздуха. Откуда он поступает к земле? Из «средней части атмосферы», где «не весьма высоко над головами нашими надстоит всегда сильной зимы строгость». Так он соединил представление о морозном слое Земли с конкретными локальными вертикальными перемещениями воздушных масс атмосферы.
Вполне возможно, что такое явление мы наблюдаем в средней полосе весной во время так называемых «черёмуховых холодов». Идёт бурный рост растений, активно поглощающих атмосферную двуокись углерода, углекислый газ. Его называют «парниковым», ибо он, как некоторые другие газы (в частности, водяной пар), задерживает отражённые земной поверхностью солнечные лучи. При недостатке в воздухе этих газов, отражённая солнечная энергия уходит в космическое пространство, а к земной поверхности опускаются холодные массы воздуха.
Прославленный математик, физик, астроном Леонард Эйлер написал в Петербургскую академию, членом которой являлся, отзыв на «Слово о явлениях воздушных от электрической силы происходящих»: «Проницательный Ломоносов о течении сей тонкой материи в облаках рассуждая, великую помощь подаст тем, которые в сем исследовании хотят своих сил отведать. Так же преизрядны его размышления о нисхождении верхнего воздуха и о внезапных морозах» (1754).
В ту пору наметилось противостояние физико-математического и естественно-исторического познания Природы. Наиболее ярким представителем первого направления был прославленный Исаак Ньютон. Он оставался кабинетным и лабораторным учёным, астрономом, физиком, математиком. Единство мироздания он предполагал как проявление абсолютного пространства и времени. Олицетворял это единство Бог.
В «Математических основаниях натуральной философии» он изложил своё кредо: «Не должно принимать в природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений». Но там же в заключительной главе сказано: «Изящнейшее соединение Солнца, планет и комет не могло произойти иначе, как по намерению и власти могущественного и премудрого Существа». (Поистине обожествление механических движений, доступных математическому описанию!)
И ещё: «От слепой необходимости природы, которая повсюду и всегда одна и та же, не может происходить изменение вещей. Всякое разнообразие вещей, сотворённых по месту и времени, может происходить лишь от мысли и воли Существа необходимо существующего».
Иначе видел, ощущал, познавал земную природу Ломоносов. Она была для него живой, находящейся в постоянном движении, первопричина которого нам неизвестна (если она вообще была). Ломоносов при необходимости использовал математику, занимался физикой и химией, но всегда имел в виду единство природы. Это определило его достижения во многих областях знания.
Во времена Ломоносова вспышка научного творчества была связана с изучением светоносного электричества – природного (молния) и техногенного.
Исаак Ньютон, наблюдая миниатюрный разряд между иглой и наэлектризованным телом, отметил: «Искра напомнила мне о молнии в малых, очень малых размерах». Почти на 20 лет раньше один из членов Лондонского королевского обществ сообщил: натирая шерстью большой кусок янтаря, «получил искру почти в дюйм длиною; при этом раздался такой звук, точно в печке треснул кусок угля».
Американский учёный и политический деятель Бенджамин Франклин предоставил Лондонскому Королевскому обществу свои заметки об электрических явлениях в атмосфере и при лабораторных опытах. Он был под стать Ломоносову. Работал с детских лет, самоучкой овладел основами философии, естествознания. Разделял идеи французских просветителей, участвовал в создании Декларации независимости. Франклин собрал сведения о течении Гольфстрим и дал ему это имя, составив его первую карту. Изучал проблему стоимости товаров. Человека определил так: животное, делающее орудия труда.
«Через всю телесную природу, – писал он, – распространяется очень тонкая материя, которая является основанием и причиной всех электрических явлений», а «обычная материя – это род губки для электрической жидкости». Он установил принцип действия электрического конденсатора (лейденской банки): на двух её обкладках, разделённых диэлектриком, возникают разноименные электрические заряды. По его предложению их стали обозначать значками «+» и «—».
В изобретенном Франклином «электрическом колесе» под влиянием сил отталкивания и притяжения вращался лёгкий диск. Опыт показал, что электроэнергия может превращаться в механическую. Франклин создал первый в мире молниеотвод; изобрел лампу для уличных фонарей, отсеки в трюмах судов, кресло-качалку. Он считал важной задачей учёного – приносить как можно больше пользы обществу.
Что нового привнес в эту область знаний Ломоносов?
Он начал планомерно изучать атмосферное электричество. Такие же исследования проводил его друг академик Георг Вильгельм Рихман, который вывел носящую его имя формулу для определения температуры смеси однородных жидкостей; исследовал закономерности охлаждения тел, зависимость испарения от состояния среды. Рихман положил начало изучению электричества в России. Изобрёл измерительный прибор – «электрический указатель» и открыл в 1750 году явление электростатической индукции. Он разрабатывал вместе с Ломоносовым конструкции громоотводов. Ему суждено было стать жертвой науки. И только по счастливой случайности то же не произошло с его соавтором.
Вот что сообщил Михаил Ломоносов в письме графу Ивану Шувалову 26 июля 1753 года: «Что я ныне к Вашему превосходительству пишу, за чудо почитайте, для того что мёртвые не пишут. И не знаю ещё или по последней мере сомневаюсь, жив ли я или мёртв. Я вижу, что господина профессора Рихмана громом убило в тех же точно обстоятельствах, в которых я был в то же самое время.
Сего июля в 26 число в первом часу пополудни поднялась громовая туча от норда. Гром был нарочито силён, дождя ни капли. Выставленную громовую машину посмотрев, не видел я ни малого признаку электрической силы. Однако пока кушанье на стол ставили, дождался я нарочитых электрических из проволоки искор, и к тому пришла моя жена и другие; и как я, так и они беспрестанно до проволоки и до привешенного прута дотыкались, затем что я хотел иметь свидетелей разных цветов огня, против которых покойный профессор Рихман со мною споривал.
Внезапно гром чрезвычайно грянул в самое то время, как я руку держал у железа и искры трещали. Все от меня прочь побежали, и жена просила, чтобы я прочь шёл. Любопытство удержало меня ещё две или три минуты, пока мне сказали, что шти простынут, а притом и электрическая сила почти перестала.
Только я за столом посидел несколько минут, внезапно дверь отворил человек Рихмана, весь в слезах и в страхе запыхавшись. Я думал, что его кто-нибудь на дороге бил, когда он ко мне был послан; он чуть выговорил:
Первый удар от привешенной линеи с ниткою пришёл ему в голову, где красновишнёвое пятно видно на лбу; а вышла из него громовая электрическая сила из ног в доски. Нога и пальцы сини, и башмак разодран, а не прожжён.
Мы старались движение крови в нём возобновить, затем что он ещё был тёпл, однако голова его повреждена, и больше нет надежды. Итак, он плачевным опытом уверил, что электрическую громовую силу отвратить можно, однако на шест с железом, который должен стоять на пустом месте, в которое бы гром бил сколько хочет».
Даже в критические минуты, несмотря на сильное потрясение, Михаил Васильевич сделал верный вывод: громоотвод следует ставить подальше от людей. Он вспомнил, что вместе с этим человеком «сидел в конференции и рассуждал о нашем будущем публичном акте». Имеется в виду выступление, которое было назначено на начало сентября, где основной доклад должен был делать Рихман. Оно состоялось в конце ноября: Ломоносов прочёл «Слово о явлениях воздушных от электрической силы происходящих».
За этой частью письма следует продолжение. Оно показывает сердечность и благородство Ломоносова: «Между тем умер господин Рихман прекрасною смертию, исполняя по своей профессии должность. Память его никогда не умолкнет, но бедная его вдова, тёща, сын пяти лет, который добрую показывал надежду, и две дочери, одна двух лет, другая около полугода, как об нём, так и о своём крайнем несчастии плачут. Того ради, Ваше превосходительство, как истинный наук любитель и покровитель, будьте им милостивый помощник, чтобы бедная вдова лучшего профессора до смерти своей пропитание имела и сына своего, маленького Рихмана, могла воспитать, чтобы он такой же был наук любитель, как его отец. Ему жалованья было 860 руб.
Милостивый государь! Исходатайствуй бедной вдове его или детям до смерти. За такое благодеяние Господь Бог Вас наградит, и я буду больше почитать нежели за своё».
Завершается письмо несколько странной, на наш взгляд, просьбой: «Между тем, чтобы сей случай не был протолковал противу приращения наук, всепокорнейше прошу миловать науки и Вашего превосходительства всепокорнейшего слугу в слезах Михаила Ломоносова».
Слухи о смерти Рихмана могли возбудить общественное мнение против исследований атмосферного электричества. Сообщение Ломоносова решили отложить на следующий год. Однако Иван Шувалов предложил не медлить, «дабы господин Ломоносов с новыми своими изобретениями между учёными в Европе людьми не упоздал».
Доклад был читан в ноябре. В нём академики не усмотрели новизны, а потому не захотели его печатать. Только благодаря настойчивости Ломоносова он был опубликован.
Каких-то особых изобретений в этом труде не было. На гравюрах, сделанных по рисункам Ломоносова, показаны достаточно простые конструкции. Как было сказано в одной из подписей: «Выставлен был мною электрический прут на высоком дереве… который сквозь стеклянные тощие цилиндры был просунут и прикреплён к шесту шёлковыми снурками. От него протянута была по обычаю проволока в окно и, привешен железный аршин… Для наблюдения перемен стоял я близ аршина и… употребил топор, который к сему делу довольно пристроен… Выскакивали искры с треском беспрерывно… В сём состоянии внезапно из всех углов её неравных брёвен, бок окна составляющих, шипящие конические основания выскочили, и к самому аршину достигли, и почти вместе у него соединились».
В этом эксперименте он рисковал жизнью. И хотя его громоотвод был более или менее ординарен, прилагалось описание оригинального прибора, позволяющего измерять относительную силу электрического разряда:
«Инструмент, которым можно определить самое большое действие электрической громовой силы… Вшед электрическая сила в металлическую трубку, отбивающею силою погонит кружок из полости и чем будет сильнее, тем больше прямой проволочки выйдет из полости. По окончании онаго действия проволочке прямой нельзя будет назад всунуться, затем что пружинки и зубцы не допустят».
После смерти Рихмана среди академиков не осталось специалистов по электричеству, кроме Ломоносова. Их не заинтересовали ни его опыты, ни предложенный им прибор. Столь же безразлично отнеслись они к его гипотезе рождения молнии в результате трения частиц воздуха в противоположно направленных вертикальных потоках воздуха.
По его мнению, атмосферное электричество возникает в результате механического трения частиц (корпускул) воздуха при его вертикальном движении. В доказательство привёл рисунок смерча, пояснив: «Опускается из облака как бы столп, к морской поверхности, которая ему навстречу как холм подымается; в приближении кипит; тощий облачный столп внутри подобно винта вертится».
Ломоносов не наблюдал подобных вихрей (в северных морях они не образуются), а вспомнил о них в связи со своей гипотезой происхождения молний. Правда, если бы эта идея была совершенно верна, то смерчи были бы обрамлены сверкающими электрическими разрядами, чего в действительности нет.
И всё-таки разряды молний, направленные вертикально, косвенно связаны с восходящими и нисходящими потоками воздуха. Из схемы, предложенной Ломоносовым, видно, что перед высокими преградами возникают вихри, направленные вверх и вниз. Не потому ли молнии наиболее часто направлены на высокие предметы?
По мнению Ломоносова, молния образуется подобно тому, как трением можно получить электрическую искру. «Остаётся исследовать, есть ли на воздухе те материи и так ли расположены, чтобы встречным их движением возбуждена быть могла электрическая сила. Двоякого рода материи к сему требуются: первое те, в коих электрическая сила рождается; второе – которые рождённую в себя принимают.
Между сими электрическую силу крепче всех вода в себя вбирает, которой безмерное множество в воздухе обращается… В числе тел, в которых она трением возбуждается, великое действие производят жирные материи, которые пламенем загореться могут. Сего рода частиц о великом множестве в воздухе сугубым доводом удостоверяемся.
Во-первых, нечувствительное исхождение из тела паров, квашение и согнитие растущих и животных по всей земли; сожжение материи для защищения нашего тела от стужи, для приуготовления пищи, для произведения различного множества вещей чрез искусство в жизни потребных; сверх того, домов, сёл, городов и великих лесов пожары; наконец, огнедышащих гор беспрестанное курение и частое отрыгание ярого пламени коль ужасное количество жирной горючей материи по воздуху рассыпают, то удобно выразуметь можно.
Второе – преизобильное ращение тучных дерев, которые на бесплодном песку корень свой утвердили, ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук в себя из воздуха впивают: ибо из бессочного песку столько смоляной материи в себя получить им невозможно. Итак, имеем и материи на воздухе обоего рода, к произведению электрического трения удобные; того ради испытать надлежит уже способ, которым они встречаются, сражаются, трутся.
Между тем жирные шарички горючих паров, которые ради разной природы с водяными слиться не могут и ради безмерной малости к свойствам твёрдого тела подходят, скорым встречным движением сражаются, трутся, электрическую силу рождают, которая, распространясь по облаку, весь оный занимает».
Действительно, витают в воздухе частички, заряженные положительно и отрицательно. Вот только от их трения, даже при сильных вихрях, при смерче, молнии не появляются. Правда, и он оговаривался: «Но чтобы ветры производили электрическую силу в воздухе, того никоею мерою утвердить невозможно».
Но как эти частички «обоего рода, к произведению электрического трения удобные» произведут молнию? Непонятно. Разве могут они выстраиваться в разно заряженные цепочки, чтобы при соединении вызвать мощный электрический разряд?
Ломоносов предположил, что яркая вспышка молнии происходит потому, что электрическая сила воспламеняет горючие частички, витающие в воздухе. Это ошибочное объяснение. Однако оно наводит на вполне современные мысли. Как известно, в воздухе летом находится огромное количество пыльцы и спор растений, тонких гумусовых частиц. Они электрически активны. Причудливые зигзаги, а то и целые гирлянды молний могут, на мой взгляд, объясняться тем, что именно через скопления таких частиц проходят электрические разряды.
Михаил Васильевич высказал наиболее вероятную – на том уровне знаний – гипотезу. И добавил: дело не только в познании причин появления «гремящей на воздухе электрической силы». Более важно учитывать существование вертикальных потоков в атмосфере, о которых «нет ещё ясного и подробного познания, или, по последней мере, столь обстоятельного истолкования, какого они достойны».
Эти потоки, как он подчёркивал, вздымаются, встречая преграды в виде одиноко стоящих деревьев или высоких зданий, вздымая вверх заряженные пылеватые частички. Именно они, судя по всему, создают в воздухе «проводящие пути», по которым разряжается разность потенциалов между подошвой облака и земной поверхностью.
Современные объяснения механизма образования молний сложны и предполагают участие в этом процессе космических частиц высоких энергий. Не вдаваясь в такие тонкости, можно сделать вывод, что идеи Ломоносова о природе атмосферного электричества и молний были передовыми для того времени и, возможно, сохраняют свой эвристический потенциал.
…Принцип «разделяй и властвуй» успешно реализуется в технической деятельности человека, а также в экспериментах физики и химии, призванных выяснить какую-то определённую природную закономерность. Чтобы властвовать над природой этого вполне достаточно. Но чтобы с ней сотрудничать, учитывая её потребности, а не только свои, требуется осмысливать явления земной природы во взаимосвязях, а не порознь. Из этого исходил Ломоносов как натуралист по принципу – «познай в единстве»! Такой взгляд на мир наиболее плодотворен при изучении живых организмов, включая биосферу, объединяющую воздушную, водную и каменную оболочки планеты вместе с животными, растениями, простейшими, бактериями.
Удивительный феномен Ломоносова как учёного! В «Слове о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих», рассуждая об электрических явлениях в атмосфере, он сообщил о вертикальных движениях воздуха и морозном слое Земли. Мало того, как бы походя он высказал замечательную мысль, предваряющую электрофизиологию растений. Но об этом – в другой главе.
Этот отрывок из оды Ломоносова относится к 1752 году. В незавершённой поэме «Пётр Великий» (1761) Михаил Васильевич высказался более определённо:
Идея Северного морского пути впервые была изложена в «Пропозициях» Фёдора Салтыкова, предоставленных им в конце 1712 года Петру І. Фёдор был сыном Степана Салтыкова, который с 1690 по 1696 год пребывал воеводой Тобольска. По-видимому, именно там, в Западной Сибири Фёдор Салтыков задумался о маршруте по Северному морю до Китая, Индии. Он обучался мореходству и корабельному делу в Нидерландах, долго жил за границей. По его проекту, сначала надо в устьях Двины, Оби, Лены и далее «по устье Амурское» строить суда, на которых изучить условия плавания в Северном океане.
В 1755 году Ломоносов дал первый обстоятельный набросок будущего проекта, предлагающий морской путь северней Новой Земли, ближе к Северному полюсу, чем к берегам Сибири: «Письмо о Северном ходу в Ост-Индию Сибирским океаном». Сверхзадача предприятия – в «утверждении и умножении российского могущества на востоке».
Записку Ломоносова отправили на отзыв в Тобольск, губернатору Сибирской губернии Фёдору Ивановичу Соймонову, человеку трудной и славной судьбы, вице-адмиралу, первому русскому гидрографу. Его ответ был: «Достигнуть полюса нельзя по причине твёрдо стоящих льдов».
С таким мнением Ломоносов не согласился, имея сведения о движении льдов Северного океана. Основательнее проработав свой проект, он к 1759 году написал «Рассуждение о большой точности морского пути». Составил и «Примерную инструкцию морским командующим офицерам, отправляющимся к поисканию пути на Восток Северным Сибирским океаном», предлагая снабдить суда новейшими научными приборами и обучить штурманов пользоваться ими.
Он обобщил имевшиеся к тому времени материалы о плаваниях – главным образом норвежцев, англичан и русских – за полярным кругом, используя также сведения, полученные от поморов. В 1763 году представил «Краткое описание разных путешествий по северным морям и показание возможного проходу Сибирским океаном в Восточную Индию». Посвятил его цесаревичу Павлу Петровичу, генерал-адмиралу, которому в ту пору было 9 лет.
Михаил Васильевич подчёркивал государственное значение предприятия: «Северный океан есть пространное поле, где… усугубиться может российская слава, соединённая с беспримерною пользою, через изобретение восточно-северного мореплавания в Индию и Америку».
В предисловии показал экономическое и политическое значение для России Северного морского пути к берегам Камчатки, Америки, Индии. В следующих главах сообщил о плаваниях в северных морях, критически оценивая возможность Северо-Западного прохода, и дал детальное описание проекта экспедиции через Сибирский океан.
Может показаться, что такое предприятие уже было подготовлено прежними русскими исследователями севера Сибири. Однако ситуация была сложней. По словам географа и писателя Зиновия Каневского: «Историческое плавание Федота Попова и Семёна Дежнёва в 1649 году завершило открытие русскими побережья Северного Ледовитого океана от Белого моря до Чукотки. После этой экспедиции на картах должен был появиться пролив, соединяющий два океана – Ледовитый и Тихий. Однако в его существование поверили далеко не все, включая первых лиц Российского государства».
Картуш «Карты Российской империи» (1740) уведомлял: «Географическая карта обширнейшей великой русской империи, точнейшим образом начертанная в соответствии с новейшими наблюдениями, трудами и попечением Маттеуса Зойтера, географа и гравёра его христианнейшего императорского величества. Аугсбург».
Она была лучшей на то время. Надпись на предыдущей карте «Московской империи», созданной двумя десятилетиями раньше, гласила, что на ней показаны «земли от арктического полюса вплоть до Японского моря и северных границ Китая». На ней размеры Сибири были невелики, отсутствовали Чукотка и Камчатка, а восточнее Новой Земли начиналось Mare Tartaricum Glacyale («Тартарское Ледовитое море»), переходящее в Тихий океан без какого-нибудь пролива.
И на карте М. Зойтера расстояние от Новой Земли до пролива, соединяющего Ледовитый океан с Японским морем (именно так!) уменьшено почти вдвое. На обеих картах севернее и восточнее Новой Земли нет никаких островов. Поэтому З. Каневский имел все основания заключить:
«Слишком много явных и скрытых противоречий содержалось в челобитных и донесениях, составленных не очень грамотными и недостаточно искушёнными в географических премудростях российскими землепроходцами ХVI— ХVII веков. Их «байки» считались вымыслами, легендами. Даже сам император Пётр Великий не до конца представлял себе истинные размеры и границы собственных владений на севере и востоке гигантской державы».
Ломоносов наметил два варианта маршрута «по натуральным законам и по согласным с ними известиям». По его мнению, «в отдалении от берегов Сибири океан «в летние месяцы от таких льдов свободен, кои бы препятствовали корабельному ходу и грозили бы опасностью мореплавателям быть затёртым». «Самый лучший проход упователен мимо восточно-северного конца Новой Земли к Чукотскому Носу, сперва пустясь норд-ост, потом склоняясь к осту и зюйд-осту, как следует держась дуги величайшего на сфере земной круга». Второй вариант – «между Гренландиею и Шпицбергеном».
Для выбора маршрута в марте 1764 года в Комиссии российских флотов и адмиралтейского правления прошло обсуждение проекта. Были опрошены четыре помора, имевшие опыт плавания к Новой Земле и Шпицбергену. Они высказались в пользу второго варианта. С ними согласился Ломоносов.
Началась организация «Экспедиции о возобновлении китовых и других звериных и рыбных промыслов» под начальством «капитана бригадирского ранга» В.Я. Чичагова. Предприятие было засекречено, а потому название не отвечало цели данного предприятия.
Ломоносов написал в марте того же года «Прибавление. О северном мореплавании на Восток по Сибирскому океану». Вскоре от губернатора Сибири Д.И. Чичерина было получено сообщение об открытии новых островов Алеутской гряды казаком Савином Пономарёвым и мореходом Степаном Глотовым. Это подвигло Михаила Васильевича написать «Прибавление второе, сочинённое по новым известиям промышленников из островов американских и по выспросу компанейщиков, тобольского купца Ильи Снигирёва и вологодского купца Ивана Буренина».
…Несмотря на немалые ассигнования, неплохую подготовку и хорошее научное обоснование, экспедиция дважды потерпела неудачу: путь оказался непроходимым для судов (вплоть до атомных ледоколов ХХ века). Хотя Ломоносов научно обосновал вывод: суда могут пройти к Берингову проливу и добраться до Камчатки, встречая только рыхлый лёд на морской поверхности и редкие ледяные поля.
Это заблуждение великого учёного было результатом научного подхода к данному предприятию. Парадокс!
Принято считать «научное обоснование» приближением к истине. Но так бывает не всегда. Учёный опирается на факты и теории своего времени, которые чаще всего требуют уточнений и дополнений, особенно в тех случаях, когда речь идёт о столь сложном объекте как земная природа.
Во времена Ломоносова физическая география северных земель и акваторий ещё только зарождалась. Именно ему суждено было внести в эту область знаний существенный вклад, благодаря разработке проекта «пути на Восток Северным Сибирским океаном».
Ему пришлось обдумывать проблемы не только практические, но и теоретические. Одна из них – происхождение и характерные особенности морских льдов. Он дал их первую научную классификацию, выделив покровные ледяные поля, образованные пресными речными водами; «вымороженные» льды непосредственно из морской воды и, наконец, айсберги, отколовшиеся от ледников.
Об этом Михаил Васильевич сообщил в статье, направленной в Шведскую академию наук, куда и был избран.
«По моему мнению… – писал он, – тонкий лёд первого рода, то есть сало, есть единственный, образующийся в самом море; второй род, то есть ледяные поля или стамухи, берут своё начало в устьях больших рек, вытекающих из России в Ледовитое море; ледяные же горы или падуны обязаны своим происхождением крутым морским берегам».
Ломоносов предложил слово «падун» вместо «айсберг» (в переводе – «ледяная гора»). Выражение «ледяная гора» отражает лишь внешний вид отдельных форм плавучих льдов и может относиться к некоторым наземным образованиям или крупным торосам; есть гигантские по площади плоские айсберги, которых горами не назовёшь.
Впрочем, название природного объекта почти никогда не выражает его сущность в полной мере. Достаточно уже того, чтобы оно было благозвучным и давало предварительное понятие о том, что имеется в виду. Поэтому слово «айсберг» прочно вошло в обиход.
Какой вывод следовало сделать о ледовитости Северного океана на основе этой классификации? Известно, что могучие сибирские реки выносят в него массы пресной воды. Поэтому в устьях этих рек образуются крупные ледяные поля, торосы (стамухи).
«Если ж мы обратим наши взоры на большие Сибирские реки и на обширные губы, в которые изливаются эти реки, – писал М. Ломоносов, – то мы скоро отыщем место рождения стамух.
Одна река Обь изливает ежегодно такую массу пресной воды в море, что по сделанному исчислению она покрыла бы пространство в 1575 нем. квадратных миль. Поэтому Обская губа, принимая всю эту массу воды, содержит почти исключительно пресную воду, покрываемую зимой льдом, обыкновенно толщиною в три сажени (более 6 м. –
Море между Новою Землёю и Сибирским берегом, куда, кроме Оби, впадает и Енисей, до того наполняется пресною водою этих рек и других меньших, что оно мало содержит соли. Поэтому образуется там одинаково чистый и твёрдый лёд».
Как подлинный учёный, полагающийся более на опыт, чем на общие соображения, Ломоносов провёл эксперименты по замораживанию солёной воды. «После часто повторённых опытов, – писал он, – нашёл я, что вода, в которой растворено было столько соли, сколько содержится в одинаковом количестве морской воды, не замерзает даже при самой большой стуже до твёрдого чистого льда. Вода эта застывает лишь вроде сала, не прозрачного и сохраняющего солёное свойство воды».
Однако образование льда в море существенно отличается от лабораторных условий. Главное, что при образовании льда в ограниченном объёме воды, оставшийся рассол становится всё более концентрированным. В море такого эффекта практически нет. Этого Михаил Васильевич не учёл.
Ещё одно соображение Ломоносова. Воды западной части Северного океана сравнительно тёплые. О крупных островах – кроме Шпицбергена и Новой Земли – в середине ХVII века ничего не было известно. Логичен был вывод о том, что тёплое течение распространяется до района Северного полюса или даже пересекает весь океан (размеры которого преуменьшались). А вдали от сибирских берегов распространены сравнительно лёгкие для прохода судов «вымороженные» льды, «сало».
Таков был научный прогноз, справедливый для своего времени, даже новаторский. Он не оправдался. Навигацию в Северном Ледовитом океане, как выяснилось позже, осложняют многие обстоятельства, которые не мог предусмотреть ни Михаил Васильевич, ни любой другой учёный. Сказалась ограниченность географических данных.
Научный метод не безупречен; у него есть замечательные достоинства, но и некоторые недостатки. Учёный в своих рассуждениях вынужден опираться на факты, имеющиеся на данный период. Но нет гарантии, что эти сведения будут позже уточнены и существенно дополнены.
Для прохода судов Сибирским морем Ломоносов предложил привлечь опытных мореплавателей поморов: «Сверх надлежащего числа матрозов и солдат, взять на каждое судно около десяти человек лучших торовщиков из города Архангельска, с Мезени и из других мест поморских, которые для ловли тюленей на торос ходят… а особливо которые бывали в зимовьях и в заносах и привыкли терпеть стужу и нужду».
В двух плаваниях экспедиции, уже после смерти Ломоносова (1765 и 1766 годы) участвовали поморы. На головном судне «Чичагов» (названия судов – по фамилиям капитанов) – кормщики Тимофей Бураков и Алексей Агафонов; промышленники (охотники на тюленей) Яков Баравин, Андрей Окулошков, Степан Хайминов, Семён Черемной и Дмитрий Петров. На судне «Панов» – кормщики Яков Личутин и Фёдор Рычков; промысловики Афанасий Гремин, Прокофий Сметанин, Яков Ларионов и Никита Наваликаши. На судне «Бабаев» – кормщики Фёдор Рогачёв и Тихон Калинин: промысловики Степан Кожевников, Иван Неверов, Пётр Шапошников, Киприян Казаков, Яков Пинежский. Почти все они по окончании экспедиции были награждены.
Давая классификацию морских льдов, Ломоносов ссылался на опыт своих земляков поморов. Он писал, имея в виду рыхлый лёд при замерзании морской воды: «Поморы часто замечали у Новой Земли, как подобная ледяная кора образовывалась в море во время мороза и штиля, не достигая, однакож, никогда надлежащей толщины, потому что ветры и волнение разбивали её и разбрасывали».
Но это, как выяснилось много десятилетий спустя, ещё не означает, будто в море при низких температурах не могут со временем образоваться плотные ледяные поля.
Ломоносов прозорливо указал, что в открытой части Северного Ледовитого океана дрейф льдов должен происходить в направлении с востока на запад. Это подтвердилось во второй половине ХIХ века при дрейфе «Жанетты» Д. Де-Лонга (он в этой экспедиции погиб) и «Фрама» Ф. Нансена.
…В перечне своих работ («Роспись сочинениям и другим трудам советника Ломоносова») в разделе «Прочие его новые изобретения» он отметил: «О возможности мореплавания Северным океаном в Ост-Индию и Америку с полярною картою, на коей показаны все северные путешествия». Он дал первое научное обоснование экспедиции от северных берегов Европейской России в Тихий океан. В этом его большая заслуга перед Отечеством и географией.
Ломоносов понимал, что великая цель может потребовать немалых жертв. Но разве бывает иначе? Он постарался ободрить участников опасного предприятия и дать им полезные наставления:
«Не отдаляться без крайней нужды от судна, стараться всячески быть в движении тела, промышляя птиц и зверей, обороняясь от цынги употреблением сосновых шишек, шагры (?) и питьём тёплой звериной и птичьей крови, утешением и ободрением, помогая единодушием и трудами, как брат брату, и всегда представляя, что для пользы Отечества всё понести должно и что сему их подвигу воспоследует монаршеская щедрота, от всей России благодарность и вечная в свете слава».
Несмотря на прекрасное (на то время) научное обоснование, отличные наставления и присутствие опытных мореходов-поморов, две экспедиции по маршруту, намеченному Ломоносовым, завершились неудачно. Единственно, что удалось В.Я. Чичагову, – провести три судна западнее Шпицбергена на север до рекордной отметки 80о 30' северной широты. Сплошные льды заставили их вернуться.
Но главное – начало. С тех пор освоение Сибирского океана стало важной задачей Российского государства и русской науки. Вещие его слова: «Российское могущество прирастать будет Сибирью и Северным океаном и достигнет до главных поселений европейских в Азии и Америке».
Интерес к Северному морскому пути проявляли не только русские учёные, государственные деятели, предприниматели. Шведский коммерсант и промышленник Оскар Диксон и русский золотопромышленник А.М. Сибиряков финансировали экспедицию шведского геолога и географа, уроженца Финляндии (Российская империя) Адольфа Эрика Норденшельда, решившего пройти морем вдоль всего северного побережья Евразии.
Летом 1878 года на пароходе «Вега» он успешно достиг Чукотского моря. Но когда до Берингова пролива оставалось двести миль, судно сковали льды. Только через 10 месяцев, уже в следующем году, они прошли Берингов пролив, зашли в японский порт Иокагама, а затем обогнули весь Старый Свет и в апреле 1880 года прибыли в Стокгольм.
Через три столетия после первых попыток пройти Северный морской путь, в 1932 году ледокольный пароход «Александр Сибиряков» за одну навигацию прошёл от Архангельска до бухты Провидения (Берингов пролив), потеряв гребной винт и завершая путь на самодельных парусах, сшитых из брезента.
Мысль человека стремится предварять события и предполагать то, что ещё предстоит узнать. Это стремление рождало фантастические образы мифов. С появлением науки вторжение мысли в неведомое стали называть научным прогнозом.
Хрестоматийным примером такого сбывшегося предсказания стало открытие французским астрономом У. Леверье и независимо от него английским – Дж. Адамсом в 1845 году планеты Нептун. Оно произошло, как говорится, на кончике пера.
Существование неведомой планеты подсказала орбита Урана. Её отклонение от теоретически вычисленной траектории подсказали: на Уран воздействует притяжение массивного невидимого небесного тела. Удалось вычислить, где оно должно находиться. По этим данным немецкий астроном И. Галле в следующем году обнаружил искомую планету.
Но имеется пример не менее сложного и блестящего научного прогноза – географического. Оно произошло без малого за сто лет до открытия Леверье и Адамса. Речь идёт о предсказанном М.В. Ломоносовым Южном материке (Антарктиде). Это замечательное открытие до сих пор не оценено по достоинству.
Как известно, после плавания Магеллана географы и картографы решили, что он обнаружил на юге Нового Света пролив, разделяющий два новых материка. После этого стали рисовать вокруг Южного полюса континент. Португальцы, а затем голландцы, обнаружив северо-западное побережье Австралии, решили, что это и есть часть Южного материка.
На голландской карте середины XVII века нанесены – отдельными контурами – очертания этого континента. Особо убедительно выглядел он из-за незавершённости контуров. Ведь были нанесены только достоверные данные. Голландские мореплаватели Тасман и Вискер обследовали берега Австралии, но так и не поняли, что перед ними реальная неизвестная часть света. Они верили в мифическую «Южную Землю» и полагали, что достигли её берегов в отдельных пунктах.
Столетие спустя плавания неутомимого Джеймса Кука в антарктических водах привели к сенсационному результату. Там, где на картах были нарисованы его берега, находились либо отдельные острова, либо ледяные поля, либо чистый океан.
Это было научное «закрытие». Прежние сообщения о континенте оказались сомнительны, а карты – неверными. На новых картах перестали обозначать таинственный материк. Возле открытого Тасманом острова (Тасмании) была обследована обширная земля, которую стали именовать Австралией.
Казалось, всё прояснилось окончательно; в дальнейшем новые сведения можно было добыть, только продвигаясь среди опасных скоплений плавучих ледяных громад.
Однако ещё до плаваний Кука, в 1763 году, вышла в свет монография Ломоносова «О слоях земных». Там были приведены не просто предположения, а научные доказательства того, что Южный материк существует.
«В близости Магелланского пролива, – писал русский учёный, – и против мыса Добрыя Надежды около 53 градусов полуденной ширины великие льды ходят: почему сомневаться не должно, что в большем отдалении островы и матёрая земля многими и несходящими снегами покрыты, и что большая обширность земной поверхности около Южного полюса занята оными, нежели в севере».
На первый взгляд в этом кратком высказывании нет ничего особенного. Автор ссылается на литературные данные о плавающих «великих льдах», то есть айсбергах. Но почему он, исходя из этого факта столь уверенно («сомневаться не должно»!), предполагает существование «матёрой земли»? Можно ли считать это научным прогнозом?
Да, самый настоящий прогноз. Он основан на верной идее Ломоносова о происхождении айсбергов. Ему принадлежит первая научная классификация морских льдов.
«По моему мнению… – писал он, – тонкий лёд первого рода, то есть сало, есть единственный, образующийся в самом море; второй род, то есть ледяные поля или стамухи, берут своё начало в устьях больших рек, вытекающих из России в Ледовитое море; ледяные же горы или падуны обязаны своим происхождением крутым морским берегам».
Ломоносов предложил слово «падун» вместо «айсберг» (в переводе – «ледяная гора»). Действительно, выражение «ледяная гора» слишком неопределённое и ничего не объясняет. Оно отражает лишь внешний вид отдельных форм плавучих льдов и может относиться к некоторым наземным образованиям или крупным торосам; есть гигантские по площади плоские айсберги, которых горами не назовёшь.
О них у Ломоносова сказано так: «Неправильные массы, похожие на горы, возвышаются на семь и более сажен над поверхностью воды, погружённые основаниями своими в воду до пятидесяти сажен. В этих горах слышны постоянный шум и треск, что служит признаком близости их в ночное и туманное время, ещё задолго до появления их». В другом месте уточнил: «Постоянно трещат, как еловые дрова в печи».
Почему так происходит? Он верно объяснил: «Частию причина треска бывает и оттого, что холод внутри глыбы сильнее, чем на поверхности и внизу, то есть в морской воде».
Впрочем, название природного объекта почти никогда не выражает его сущность в полной мере. Достаточно уже того, чтобы оно было благозвучным и давало хотя бы предварительное понятие о том, что имеется в виду. Поэтому слово «айсберг» прочно вошло в обиход.
Какая же связь между происхождением плавучих льдов и открытием Антарктиды? Прямая.
По верному замечанию Ломоносова айсберги – это отколовшиеся части ледников, упавшие в море. А ледники образуются на суше в результате многолетних, вековых скоплений снега и льда.
Толщина айсбергов, так же как ледников, достигает сотен метров. Такие массы замёрзшей воды могут накапливаться только на достаточно больших территориях. Следовательно, скопление айсбергов свидетельствует о существовании в данном регионе значительных участков суши, где находятся крупные ледники.
На южных окраинах Африки или Америки подобных ледников нет. Приплыть из Северного полушария в Южное айсберги не могли: растаяли бы в тропической зоне. Значит, рождающие айсберги ледники Южного Заполярья находятся на материке или крупных островах (покрытых «многими и несходящими снегами») близ Южного полюса.
Так рассуждал Ломоносов. Его теоретическое открытие Антарктиды было замечательным достижением и поучительным примером великолепного использования научного метода в географии. Этот научный прогноз открывал новый этап в развитии наук о Земле.
Прежде высказывались предположения о гигантской «Неведомой Южной земле», основанные на разрозненных фактах, добытых мореплавателями в Южном полушарии. Подобные экстраполяции – по немногим фактам – нередко приводили исследователей к ошибочным представлениям о земной природе.
Прогноз Ломоносова был верным. Он разгадал происхождение ледяных плавучих гор. Они поведали ему о своей родине – Антарктическом континенте. Учёный правильно оценил подсказку природы. Это было первое крупное научное предсказание в науках о Земле. Однако это не поняли современники, не оценили последующие поколения учёных.
Историческая справедливость восторжествовала: первыми обнаружили Антарктическое побережье именно русские мореплаватели. В начале 1821 года экспедиция на кораблях «Восток» и «Мирный» под командованием Ф.Ф. Беллинсгаузена и М.П. Лазарева совершила плавание вокруг Антарктиды, открыв на её окраине Берег Александра I.
Беллинсгаузен писал: «Я называю обретение сие берегом потому, что отдалённость другого конца к югу исчезла за предел зрения нашего… Внезапная перемена цвета на поверхности моря подаёт мысль, что берег обширен или по крайней мере состоит не только из той части, которая находится перед глазами нашими».
Но как знать, это остров или часть континента? Со временем наземные экспедиции доказали, что открыт обширный материк. Однако в середине ХХ века выяснилось, что Земля Александра I отделена от материка двумя проливами. Впрочем, несмотря на это, в геологическом отношении Земля Александра І является частью Антарктиды. Хотя сам этот материк, если мысленно снять с него ледяной покров, окажется похожим на архипелаг. Но ведь лёд – настоящая твёрдая горная порода. Поэтому размер Антарктиды следует определять с учётом этого факта.
Успешный научный прогноз Ломоносова показал, что в географии завершается «описательный» период, когда крупные открытия делали путешественники, мореплаватели. Настала пора познания законов земной природы.
В переводе с китайского Тянь-Шань – Небесные горы. Так назвал эту горную страну китайский путешественник Чжан-Цян. Выполняя поручение своего императора, он в ІІ веке до н. э. миновал пустыню Такла-Макан (она тогда ещё не была пустыней) и, преодолев высокогорные перевалы, вышел к огромному горному озеру Иссык-Куль.
Никому из европейцев не довелось попасть в эти края до 1856 года. В тот год магистр ботаники Пётр Петрович Семёнов (1827–1914) в сопровождении отряда в 30 человек вышел из города Верный (Алматы) на восток, преодолел горный хребет, который назвал Заилийским Алатау, спустился в долину реки Чилик и поднялся на перевал хребта Кунгей-Алатау. Отсюда открылась великолепная картина: «Снежные вершины, казалось, прямо выходили из тёмно-синих вод озера», – вспоминал он. Это было озеро Иссык-Куль, замкнутое с юга хребтом Терскей Ала-Тау.
В долине реки Иссыка отряд вспугнул двух тигров. Три казака пустились за ними. Один тигр затаился в кустах и неожиданно набросился на охотника. Его спутник оцепенел. Тигр схватил охотника за плечо и поволок его. Третий казак с собакой бросился ему наперерез. Собака вцепилась в спину тигра. Он завертелся, пытаясь сбросить её, тут его и пристрелили. Раненому охотнику пришлось отнять в госпитале руку.
В другой раз состоялась встреча с бурым тяньшанским медведем. Она интересна с позиции психологии человека и зверя.
«Когда я спустился на дно долины, преследуя по пятам медведя, – писал учёный, – то заметил казака, стоящим впереди нас с ружьём в руках совершенно наготове. Медведь бежал впереди меня шагов на сто очень быстро, но когда заметил впереди себя казака, то пошёл очень медленно, тяжёлой походкой… Наконец медведь поравнялся с казаком, но тот, вместо того чтобы сделать выстрел, попятился назад и пропустил его мимо себя. Медведь прошёл грузно и тихо мимо своего несмелого врага, а затем, оглянувшись, бросился бежать с неимоверной быстротой».
Семёнов спросил казака, почему он не стрелял. Тот ответил, что прицелился, но потом подумал, «вдруг он меня съест, так и руки опустились».
Не знаю, точно ли запомнил Пётр Петрович слова казака, но ситуация, пожалуй, объяснялась не так просто. Конечно, есть реальная опасность, что если зверь будет ранен, он рассвирепеет и набросится на охотника. Но ведь зверь своим поведением показал, что не собирается набрасываться на человека, прошёл мимо его демонстративно спокойно и медленно, без намёка на агрессию. Человек это, возможно, не столько понял, сколько ощутил, и не стал искушать судьбу. Вряд ли этот казак был робким.
К озеру отряд вышел днём, Семёнов обследовал восточный берег и не стал задерживаться. В тот же день они отправились в обратный путь.
Вскоре они пошли в новый маршрут. Первый был отчасти рекогносцировочным. И дело не только в трудностях преодоления природных препятствий. Одни киргизские племена враждовали между собой, другие не желали подчиняться Российской империи. Приходилось учитывать местную политическую обстановку.
Во второй более продолжительный маршрут отправился отряд из 90 казаков и нескольких местных проводников. Помимо сугубо географических и ботанических наблюдений, Семёнову предстояло выполнить просьбу знаменитого немецкого географа, путешественника и мыслителя Александра Гумбольдта: выяснить масштабы распространения на Тянь-Шане вулканических пород. По мнению Гумбольдта, создавшего трёхтомник «Центральная Азия» (1843), великая горная страна должна иметь вулканическое происхождение.
А. Гумбольдт разделял мнение представителей геологического учения плутонистов, полагающих «подземный жар» (Ломоносов) и вулканические явления главной действующей силой в динамике земной коры. В отличие от них нептунисты отдают приоритет поверхностным силам: воде, живым организмам, солнечной энергии.
(Конечно, разделение отчасти условное; некоторые учёные, к которым относился Ломоносов, старались совместить те и другие силы, считая, что в их противоборстве залог постоянных изменений на Земле.)
В работе «О горных цепях и вулканах Внутренней Азии» (1830) Александр Гумбольдт предположил, что в центре Азии существуют действующие вулканы и даже нанёс на карту их предполагаемое положение, в частности, на Тянь-Шане.
Исследования П.П. Семёнова, а затем других учёных опровергли эту вулканическую гипотезу А. Гумбольдта. Правда, уже в наше время приобрела популярность другая гипотеза (разновидность плутонизма) о движении предполагаемых плит литосферы под действием потоков сверхплотного вещества мантии Земли.
Так, географ В.А. Маркин писал: «Как нам теперь известно, земная кора была смята в складки Тянь-Шаня под мощным давлением двух издревле неподвижных плит – таримского щита на юге и Сибирской платформы на севере».
Нечто подобное сообщает и Большая российская энциклопедия: «Горообразование, создавшее современный высокогорный рельеф, началось в олигоцене, особенно проявилось в плиоцене и четвертичном периоде, вызвано распространением напряжений сжатия на север в области столкновения Индостанского блока с Евразией».
Примитивное механистичное объяснение сложных процессов растяжения и сжатия литосферы! В горных странах происходят преимущественно вертикальные перемещения гигантских блоков земной коры. Горные гряды возникают совершенно не так, как образуются складки в стопке простыней, если её сжать.
Почему бы вдруг «издревле неподвижные плиты» стали сдвигаться? Ссылаются на какие-то круговороты в мантии, но они никак не доказаны и весьма сомнительны. Да и чем объяснить, что они вдруг появились после многих миллионов лет и начали сталкивать «плиты»?
Впрочем, глобальная тектоника плит, современная разновидность плутонизма, – тема особая. О ней будет речь в очерке о Кольской сверхглубокой. А пока вернёмся в 1856 год, когда Пётр Петрович Семёнов после первых во многом рекогносцировочных маршрутов отправился в далёкую экспедицию.
Его крупный отряд на этот раз перешёл западную оконечность Заилийского Алатау, повернул на юг и спустился в широкую долину Или. Приходилось опасаться нападения кочевых киргизских племён. Самым тревожным был отрезок пути через Боамское ущелье: здесь можно было наткнуться на засаду. Долина реки повернула на юго-запад. Значит, Чу не вытекает из Иссык-Куля. Это – бессточная озёрная котловина.
Когда отряд поднялся на водораздел реки и Иссык-Куля, открылась обширная плоская озёрная терраса, по которой были разбросаны многочисленные юрты кочевников. Впору было повернуть назад, избегая возможного столкновения. Это советовали казаки.
Учёный решил иначе. Взяв переводчика и несколько солдат, он отправился к юртам. Начались дипломатические переговоры. С местными жителями удалось установить добрососедские отношения. Через два дня, проведя необходимые наблюдения и отобрав образцы горных пород, Семёнов не обнаружил никаких вулканических или даже изверженных пород.
На обратном пути Семёнов прошёл по северо-западной окраине озера и поднялся на Кунгей-Алатау. С перевала он с восхищением смотрел на озеро и открывающиеся за ним горные гряды с белоснежными вершинами:
«Трудно себе вообразить что-нибудь грандиознее ландшафта, представляющегося путешественнику с Кунгея через озеро на Небесный хребет. Тёмно-синяя поверхность Иссык-Куля своим сапфировым цветом может смело соперничать со столь же синей поверхностью Женевского озера, но обширность водоёма… казалась мне с западной части Кунгея почти бесконечной на востоке…
Резкие очертания предгорий, тёмные расселины пересекающих передовую цепь поперечных долин – всё это смягчается лёгкой и прозрачной дымкой носящегося над озером тумана, но тем яснее, тем определённее во всех мельчайших подробностях своих очертаний, тем блестящее представляется на тёмно-голубом фоне… неба облитые солнечным светом седые головы тянь-шаньских исполинов».
Из города Верного (позже – Алма-Ата, Алматы) по долине Или Семёнов прошёл на северо-восток в район Джунгарского Алатау. По слухам, там из-под земли вырываются дымы и, по-видимому, находится вулкан. Ожидания не оправдались: горели подземные пласты каменного угля.
На следующий год Семёнов отправился в центр горной системы Тянь-Шань. Он первым из европейцев увидел и нанёс на карту величественный пик Хан-Тенгри, сочтя его высочайшей вершиной Тянь-Шаня. Хотя высочайшей вершиной этой горной системы был менее фотогеничный пик Победы, на который взошли советские альпинисты в 1943 году.
П.П. Семёнов по праву считается первым из европейцев, открывшим в общих чертах самую крупную горную систему Центральной Азии, с её мощными хребтами, высокогорными озёрами, реками. В 1906 году к его фамилии по царскому указу последовало продолжение: Семёнов-Тян-Шанский.
После этих экспедиций он как государственный деятель участвовал в подготовке крестьянской реформы Александра ІІ, стал директором Центрального статистического комитета, был избран председателем отделения физической географии, а затем вице-председателем Русского географического общества. Он был инициатором и организатором экспедиций русских географов, в частности Пржевальского и Миклухо-Маклая.
В середине XIX века Центральная Азия оставалась почти сплошным белым пятном. Из всех исследователей этого гигантского региона наиболее прославлен Николай Михайлович Пржевальский (1839–1888). После Академии Генштаба он преподавал в Варшавском военном училище, написал учебник географии для юнкеров.
По его прошению, в конце 1866 года был направлен в Восточную Сибирь. На следующий год по предложению Русского географического общества он провёл экспедицию в Уссурийском крае, на Амуре. Исследовал 3 тысячи километров побережья Японского моря, побывал на озере Ханка.
В 1870 году Географическое общество командировало его в Монголию, Китай и Тибет. Экспедиция выступила в ноябре из Иркутска и прибыла в Пекин. Отсюда он совершил ряд маршрутов: на север, к озеру Далайнор, затем от реки Хуанхэ прошёл на запад-юго-запад, нанёс на карту несколько горных хребтов, побывал на заболоченном и засолонённом плато Цайдам и в горном массиве, окаймляющем его с юга.
«Глубокая зима, – писал он, – с сильными морозами и бурями, полное лишение всего, даже самого необходимого, наконец, различные другие трудности – всё это день в день изнуряло наши силы. Жизнь наша была, в полном смысле, – борьба за существование, и только сознание научной важности предпринятого дела давало нам энергию и силы для успешного выполнения задачи. Сидеть на лошади невозможно от холода, идти пешком также тяжело, тем более неся на себе ружьё, сумку и патронташ, что все вместе составляет вьюк около 20 фунтов. На высоком нагорье, в разреженном воздухе, каждый лишний фунт тяжести убавляет немало сил; малейший подъём кажется очень трудным… Наше тёплое одеяние за два года странствий так износилось, что всё было покрыто заплатами и не могло защищать от холода… сапог не стало вовсе, так что мы подшивали к старым голенищам куски шкуры с убитых яков и щеголяли в подобных ботинках в самые сильные морозы».
Он первым из европейцев проник в восточную часть Северного Тибета, в верховья рек Хуанхэ и Янцзы. Здесь путешественники встретили крупные стада яков и антилоп двух видов, а также стаи тибетских волков. Наступил 1873 год. Пржевальский вспоминал: «Ещё ни разу в жизни не приходилось мне встречать Новый год в такой абсолютной пустыне, как та, в которой мы ныне находимся… у нас не осталось решительно никаких запасов… Лишения страшные, но их необходимо переносить во имя великой цели экспедиции».
Два года от Пржевальского не было вестей. В Географическом обществе стали готовить спасательную экспедицию. Но из российского посольства в Китае пришло сообщение: Пржевальский возвращается, избрав путь через пустыню Алашань и центральную часть Гоби.
За полтора месяца прошли пустыню Гоби; источниками воды были редкие колодцы и мелкие озёра на глинистых такырах, куда монголы пригоняли на водопой табуны лошадей и стада коров. Воды порой было в обрез. «Мы шли девять часов кряду и сделали 34 версты… – писал Пржевальский. – Устали мы сильно, да притом, несмотря на конец августа, ещё стоит жара. Нужно видеть, в каком теперь виде наше одеяние… сюртук и штаны все в дырах и заплатах; фуражки походят на старые выброшенные тряпки, рубашки все изорвались, осталось всего три полугнилых».
Преодолев 12 тысяч километров, они пришли в главный город Монголии Ургу.
В третье путешествие в Центральную Азию, в Тибет, отряд Пржевальского отправился из восточноказахстанского форта Зайсан 3 апреля 1880 года. Пройдя по сухим степям и пустыням тысячу километров, караван сделал остановку в оазисе Хами. Пока добрались до следующего оазиса, потеряли двух верблюдов из 35. Нанесли на карту хребты, названные в честь Александра Гумбольдта и Карла Риттера, автора монографии «Землеведение Азии».
На плоскогорье Тибета, как писал Пржевальский, «вступили словно в иной мир, в котором прежде всего поражало обилие крупных зверей, мало или почти вовсе не страшащихся человека. Невдалеке от нашего стойбища паслись табуны хуланов, лежали и в одиночку расхаживали дикие яки, в грациозной позе стояли самцы оронго; словно резиновые мячики скакали маленькие антилопы-ада».
В начале октября выпал снег. Под яркими лучами солнца он был ослепительным: людям и животным пришлось промывать глаза. Горные перевалы, засыпанные снегом, преодолевали с большим трудом. Встретили гигантский горный массив, названный Пржевальским именем Марко Поло. Отряд добрался до верховьев Янцзы (Голубой реки).
До Лхасы оставалось всего 250 км, когда тибетские чиновники с конвоем остановили экспедицию, а послы далай-ламы привезли документ, запрещавший дальнейшее продвижение в эту страну.
Петербургская газета «Голос» сообщила, что Пржевальский арестован, австрийские газеты уточняли: он ограблен и убит… А его отряд прошёл на север, к озеру Кукунор, и дальше, в бассейн реки Хуанхе (Жёлтой). Впервые эти края исследовали европейцы. Он писал: «Мы видели теперь воочию таинственную колыбель великой китайской реки и пили воду из её истоков».
Вернулись в Ургу в октябре 1880 года, пройдя за 19 месяцев 8 тысяч километров.
Вторая тибетская экспедиция началась осенью 1883 года. Сначала прошли известным путём из Кяхты через Гоби и Кукунор, повернули к верховьям Хуанхэ и Янцзы, прошли по южным окраинам Цайдама и пустыни Такла-Макан, пересекли пустыню с юга на север и через Центральный Тянь-Шань вышли к озеру Иссык-Куль.
…Когда цель экспедиций не поиски приключений или экзотики, а серьёзные географические и геологические исследования, самое трудное – выдерживать каждодневные маршруты, и не только преодолевать трудности, но и вести наблюдения, отбирать образцы, совершать отдельные маршруты. В таких случаях само описание тягот пути имеет лишь косвенное значение, ибо весь смысл экспедиций – в познании, открытиях.
Горному хребту, разделяющему бассейны двух самых больших рек Китая, Пржевальский сохранил местное имя Баян-Хара-Ула, но два озера восточнее впадины Одонтала назвал Русским и Экспедиции. На карте Центральной Азии появились хребты Русский и Московский с вершиной Кремль, гора Шапка Мономаха.
В озеро Русское впадает речка Разбойничья: здесь на караван напал большой отряд местного племени тангутов. Более двух часов четырнадцать участников экспедиции противостояли двум-трём сотням нападавших грабителей. Пржевальский отметил: «Этою победою… куплено исследование больших, до сих пор неведомых озёр верхнего течения Жёлтой реки».
В честь Пржевальского была выбита золотая медаль Российской академии наук с его портретом и надписью на обороте в окружении лаврового венка: «Первому исследователю природы Центральной Азии». Большую золотую медаль вручило ему Итальянское и Лондонское географические общества.
Вместе с Козловым и Роборовским в октябре 1888 года он прибыл в город Каракол в районе озера Иссык-Куль. Отсюда должна была отправиться пятая центральноазиатская экспедиция. Однако на следующий день он почувствовал себя больным и через пять дней скончался от тифа. Могила его на крутом берегу Иссык-Куля. На девятиметровой гранодиоритовой глыбе – горный орёл; под ним карта Азии, в клюве – оливковая ветвь мира.
В середине ХIХ века отношение цивилизованных европейцев к «дикарям» было противоречивым. Большинство считало их жестокими, коварными, тупыми и вороватыми. Хотя существовало и противоположное мнение.
Мореплаватель и председатель Русского географического общества адмирал Ф.П. Литке (1797–1882) доброжелательно отзывался о туземцах тропических островов Тихого океана. Когда кто-то из местных жителей украл корабельное имущество, Литке написал: «Им надлежало бы быть выше людей, чтобы не подпасть искушению присвоить себе одну или две из многих драгоценностей, около них как будто нарочно разбросанных».
Многие металлические детали, инструменты, привычные для европейцев, были для островитян драгоценными. Литке пришёл к выводу: «Ласковое и снисходительное обращение с дикими, соединённое с твёрдостью и настойчивостью, а когда нужно, то и обнаружение силы есть единственное средство сохранить с ними постоянный мир и согласие».
Был момент, когда вооружённое столкновение казалось неизбежным. Островитянин замахнулся копьём на Литке, а тот выстрелил поверх головы нападавшего, предупредив схватку.
Однако в середине ХІХ века даже в научной среде преобладало мнение о высоких духовных достоинствах представителей белой расы от «цветных». Американские антропологи Нотт и Глиддон опубликовали монографию «Типы человечества» (1854), утверждая отсутствие родства между белыми и неграми, которые ближе к человекообразным обезьянам. Французский аристократ Жозеф Артюр де Гобино издал «Трактат о неравенстве человеческих рас» (1855). По его мнению, высшая арийская раса призвана господствовать над всеми другими.
В России такие взгляды не пользовались популярностью. Российский академик Карл Бэр писал: «Не есть ли такое воззрение, столь мало соответствующее принципам естествознания, измышление части англо-американцев, необходимое для успокоения их собственной совести? Они оттеснили первобытных обитателей Америки с бесчеловечной жестокостью, с эгоистической целью ввозили и порабощали африканское племя. По отношению к этим людям, говорили они, не может быть никаких обязательств, потому что они принадлежат к другому, худшему виду человечества. Я ссылаюсь на опыт всех стран и всех времён: как скоро одна народность считает себя правою и несправедливо поступает относительно другой, она в то же время старается изобразить эту последнюю дурною и неспособною».
В противовес расизму во Франции вышла книга Катрфажа де Брео «Единство рода человеческого» (1861). Но это были теоретические рассуждения, а суть проблемы оставалась спорной, и всё меньше было шансов решить её на опыте: почти не оставалось племён, не испытавших влияния технической цивилизации.
…Каждая культура, каждое племя или народ, каждая человеческая личность имеет право на самостоятельность. Взаимодействуя, они должны исходить из обоюдного уважения, не стремясь насаждать свои порядки.
Подобные принципы были близки и понятны Николаю Николаевичу Миклухо-Маклаю. Он рос и воспитывался в интеллигентной российской семье середины XIX века – времени расцвета русской культуры, и прежде всего литературы, пронизанной идеями свободы, гуманизма, поисков правды и добра. Среди тех, кто содействовал его путешествиям и научным исследованиям, были П.П. Семёнов-Тян-Шанский, К.М. Бэр и Ф.П. Литке, а среди учителей – Т. Гексли и Э. Геккель.
Миклухо-Маклай провёл уникальный эксперимент. В сентябре 1871 года он высадился на практически неизученный юго-восточный берег Новой Гвинеи, чтобы прожить год среди «дикарей», считавшихся людоедами.
Эти люди жили в условиях каменного века. Для них белый пришелец был «человеком с Луны» (так они предположили), поистине гостем из далёкого будущего. А для него они были людьми из далёкого прошлого. Именно людьми, собратьями по разуму и чувствам. К тому же, в отличие от многих просвещённых европейцев, личностями достойными, умными, доброжелательными.
Русскому исследователю пришлось пережить немало тягот пребывания в условиях тропиков, порой его жизнь буквально висела на волоске. Многие туземцы воспринимали его как нежеланного опасного гостя, порой даже покушались на его жизнь. Но всё это было для него досадными недоразумениями, издержками экспедиции, цель которой – изучение одного из немногих оставшихся племён каменного века.
«Меня приятно поразили хорошие и вежливые отношения, которые существуют между туземцами, – писал он, – их дружелюбное обращение с жёнами и детьми… Мне не случалось видеть ни одной грубой ссоры или драки между туземцами; я также не слышал ни об одной краже или убийстве между жителями одной и той же деревни.
В этой общине не было начальников, не было ни богатых, ни бедных, почему не было ни зависти, ни воровства, ни насилия. Лёгкость добывания средств к существованию не заставляла их много трудиться, почему выражения злобы, ожесточения, досады не имели места. Название, которое я дал целому архипелагу: архипелаг Довольных людей, свидетельствует о том впечатлении, которое произвела на меня мирная жизнь островитян».
Таким был первобытный анархизм (или анархо-коммунизм) у папуасских племён, ещё не подвергнувшихся насилию со стороны белых колонизаторов.
…По мнению Иммануила Канта, вершиной антропологии и философии является учение о поведении человека, о нравственности – этика.
Недопустимо использовать человека как средство для достижения своих целей.
Следует поступать так, как желаешь, чтобы с тобой поступали другие; так, чтобы твоё поведение могло быть всеобщим законом.
Наш долг – собственное совершенство и чужое счастье.
Мораль есть учение не о том, как сделать себя счастливым, а о том, как сделать себя достойным счастья.
Миклухо-Маклай поступал в полном согласии с этими принципами. А папуасы, не имевшие понятия об этических теориях, на практике подтвердили верность такого принципа поведения. Русский учёный в своей экспедиции к папуасам осуществил эксперимент, подтвердивший верность этических воззрений Канта. Представители различных культур смогли существовать при взаимной помощи, взаимном уважении, взаимопонимании.
В первой половине научно-технического XX века разразились самые кровопролитные в истории войны. Миклухо-Маклай предвидел такую возможность. Он точно указывал, что прямой путь ведёт от признания «избранных» рас к признанию «избранных» народов, общественных групп, государств. Он писал А.А. Мещерскому, своему давнему другу:
«Возражения вроде того, что тёмные расы, как низшие и слабые, должны исчезнуть, дать место белой разновидности «идеального человека», высшей и более сильной, мне кажется, требуют ещё многих и многих доказательств. Допустив это положение, извиняя тем истребление тёмных рас (оружием, болезнями, спиртными напитками, содержанием в рабстве и т. п.), логично идти далее, предложить в самой белой расе начать отбор всех неподходящих к принятому идеалу представителя единственно избранной белой расы для того, чтобы серьёзными мерами помешать этим «неподходящим экземплярам» оставить дальнейшее потомство, логично ратовать за закон: чтобы всякий новорождённый, не дотягивающий до принятой длины и веса, был устранен, и т. п.».
Далеко вперёд видел Миклухо-Маклай! Опытом своей жизни он опровергал выводы расистов.
Каждый человек, народы, государства стоят перед выбором: или сосуществование на основе общих высоких идеалов добра и справедливости, или стремление к власти, покорению, господству, насаждению своих интересов.
В сентябре 1886 года Л.Н. Толстой написал Миклухо-Маклаю: «Человек… является один среди самых страшных диких, вооружённый вместо пуль и штыков одним разумом, и доказывает, что всё то безобразное насилие, которым живёт наш мир, есть только старый отживший абсурд, от которого давно пора освободиться людям, хотящим жить разумно…
Если ваши коллекции очень важны… то и в этом случае все коллекции ваши и все наблюдения научные ничто в сравнении с тем наблюдением о свойствах человека, которые вы сделали, поселившись среди диких и войдя в общение с ними и воздействуя на них одним разумом… Ваш опыт общения с дикими составит эпоху в той науке, которой я служу, – в науке о том, как жить людям друг с другом».
Увы, до сих пор наука эта – пожалуй, самая важная для человечества – плохо применяется на практике.
На физико-географической карте Северо-Востока Российской империи были нанесены, отчасти условно, только некоторые реки и возвышенности. По сути, тут оставалось огромное белое пятно.
Это может показаться странным. Ведь миновал «золотой век» русской культуры (включая науку). Однако невелик был интерес правительства и предпринимателей к познанию природных условий труднодоступных территорий. Освоение их требовало немалых капитальных вложений при неопределённости результатов и малых надежд на выгоду. Проще было разрабатывать известные месторождения полезных ископаемых, а недостающие природные ресурсы закупать на Западе.
Печальные результаты такой недальновидной стратегии проявились в начале Первой мировой войны: в стране возник дефицит ряда видов различного сырья, в том числе стратегического. По предложению академика В.И. Вернадского в 1915 году была создана Комиссия по изучению естественных производительных сил России (КЕПС). Наиболее активная её работа развернулась при Советской власти.
Вскоре после Гражданской войны была организована научная экспедиция для изучения неведомой территории Северо-Востока страны. Возглавил её Сергей Владимирович Обручев (1891–1965), сын исследователя Сибири академика В.В. Обручева. Ему довелось сделать одно из наиболее крупных географических открытий ХХ века. Была обнаружена и частично нанесена на карту гигантская горная страна протяжённостью около полутора тысяч километров и шириной до 400 км.
Как сказано в Википедии, хребет Черского состоит из двух самостоятельных цепей: Билибина и Обручева. Их разделяет Момо-Селенняхская впадина и долина реки Индигирка. В таком случае получается два хребта. А при чём тут Черский? Тем более что в действительности это обширная горная страна с не одним десятком больших и малых горных гряд.
Проясняет недоумение история изучения этого региона.
Здесь прокладывали первые маршруты ещё землепроходцы. Но они шли вдоль рек или по северной окраине региона, по низменностям и предгорьям, примыкающим к Северному Ледовитому океану. В эту неизведанную горную страну летом 1891 года направился маленький отряд Российской академии наук. Возглавлял его литовец Ян (Иван) Дементьевич Черский (1845–1892).
В Сибирь он попал как ссыльный – за участие в польском восстании 1863 года, с конфискацией имущества и лишением дворянского звания. Служил денщиком и много времени проводил в библиотеке, изучая основы биологии, геологии, географии. На это подвигло его знакомство с другим ссыльным, ставшим исследователем Сибири, А.Л. Чекановским (1833–1876), открывшим на Нижней Тунгуске месторождения угля и графита, а также с географами Г.Н. Потаниным и А.Ф. Миддендорфом.
Черского приняли в Сибирский отдел Русского географического общества. Он переехал в Иркутск, женился на Мавре Павловне Ивановой, ставшей помощницей в его экспедициях. В 1876 году за географические исследования он был удостоен Малой золотой медали Русского географического общества, а через десять лет его наградили золотой медалью Ф.М. Литке за геологические исследования в Восточной Сибири.
Итак, отряд Черского (его жена Мавра, двенадцатилетний сын Александр и якутский казак Степан Расторгуев, проводник) вышел из Якутска в Оймякон, а оттуда в Верхнеколымск. За два с половиной месяца они преодолели более полутора тысяч километров через таёжную глухомань. Пересекли горы на водоразделе рек Колымы и Индигирки, Оймяконское плоскогорье, отбирая геологические образцы. Черский уточнил расположение трёх горных хребтов.
После зимовки в Верхнеколымске отплыли на лодках вниз по Колыме. Несмотря на плохое самочувствие и больное сердце, мужественный учёный решил продолжить исследование. Вряд ли он надеялся вернуться живым. 20 июня у него не было сил даже вести дневник.
Мавра Павловна проводила метеорологические и геологические наблюдения, не забывая заботиться о муже и сыне. Запись 25 июня: «Всю ночь мой муж не мог уснуть: его мучили сильные спазмы… Пристать к берегу нельзя, потому что крутые яры».
Наконец, вышли к устью речки Прорвы. Черский скончался в тот же день. Из-за бури путешественники оставались на месте двое суток. Наконец, 28 июня приплыли к устью Омолона, правого притока Колымы. Здесь Черский был похоронен. Жена продолжила работу, и все материалы передала в Академию наук. Через полвека с ними ознакомился Сергей Обручев, подготавливая экспедицию в неизученные регионы Северо-Востока СССР.
Сергей Обручев с юности работал в геологических партиях, а с 1912 года вёл самостоятельные исследования. С 1926 по 1933 год он провёл две экспедиции в бассейнах рек Индигирки и Колымы, на Чукотском полуострове, изучая природу огромного края в тяжелейших условиях.
Первая экспедиция была особенно трудна и опасна. Они двигались на верховых лошадях, оленях, местных утлых лодках и пешком. Пересекали горные гряды, давая им названия, сплавляясь по рекам через бурные пороги, и наносили на карту неизвестные до той поры долины, хребты, нагорья. Во время долгих маршрутов приходилось полагаться только на самих себя.
В среднем течении реки Индигирки, где предполагалась низменность, Сергей Обручев обнаружил «громадные горы с пятнами снега на вершинах высотой не менее чем две тысячи метров». Он первым очертил контуры гигантского горного массива, назвав его именем первопроходца этих мест Черского.
«Глядя на бесконечные горные гряды, преграждающие горизонт на севере и юге, я понял, что мы находимся в сердце огромного хребта».
Поисками золота он не занимался, хотя периодически опробовал речные наносы. Нередко встречал мелкие золотинки (знаки). Он был не прочь открыть золотоносные залежи, но на это у него не было ни времени, ни жгучего желания.
За несколько лет путешествий он пришёл к выводу, что в бассейне реки Колымы могут быть встречены многочисленные месторождения золота. Эти общие соображения следовало подкрепить конкретными данными геологической разведки. Такую задачу и выполнил Ю.Н. Билибин (о нём речь впереди). Первая же Колымская экспедиция 1928–1929 годов дала блестящие результаты.
Завершал Сергей Обручев свои исследования на северо-востоке, используя самолёты, аэросани, моторные лодки. «Север из заброшенной окраины… – писал он в 1945 году, – давно стал неотъемлемой частью Союза; авиалинии связывают его с центральными районами; бывшие глухие углы Севера сделались индустриальными центрами».
В центре Чукотского полуострова на Анадырское плоскогорье Сергей Обручев во время самолётных маршрутов открыл странную воронку огромных размеров – до 15 км в диаметре – среди невысоких гор: озеро Эльгыгытгын глубиной 165 м. Он выразил свои впечатления так: «Сегодня был зловещий восход: пять полос красных облаков, мрачная впадина, полная туманом, безмолвие, странное, жуткое место! Когда я буду писать роман о жизни на Луне, я помещу героев в такой кратер».
…На берегу Эльгыгытгына мне довелось побывать через 30 лет после Сергея Владимировича, в 1960 году в составе геолого-географической экспедиции. Поразила величественная красота пустынных гор и поистине лунный пейзаж. Отдельные конусы сопок вокруг котловины – потухшие вулканы. Сразу мысль: здесь произошёл чудовищный вулканический взрыв, оставивший такую воронку. Но где его следы? Почему нет остатков излившейся лавы? Да и по форме озёрная котловина похожа на сглаженный по углам прямоугольник. Значит, она могла образоваться в результате более или менее медленного погружения участка земной коры.
Есть и другая версия: кратер возник при падении и взрыве крупного метеорита. Обнаружены кристаллы особой разновидности кварца, для рождения которой необходимо огромное давление, – как при метеоритном ударе… или при вулканическом взрыве.
Странно: космический гость попал точно в центр Анадырского плоскогорья. Хотя, конечно, в мире всякое бывает. Так или иначе, загадка Эльгыгытгына сохраняется.
…Можно было бы долго пересказывать занимательные эпизоды, случившиеся с С.В. Обручевым во время его экспедиций. Для исследователя всяческие природные препятствия, опасные переправы через стремительные потоки, встречи с медведями и прочая «экзотика» – досадные помехи в работе. Так считал Сергей Владимирович Обручев. Ему посчастливилось одному из немногих совершить в ХХ веке крупное географическое открытие – первым обследовать огромную территорию, нанося на карту горные гряды, реки, озёра.
В 1930‐е годы Советский Союз активно осваивал окраины державы, в частности Арктику. Для этого проторяли Северный морской путь, изучали движение льдов и погодные условия в Северном Ледовитом океане.
Проект первой в мире дрейфующей научной станции предложил советский полярный исследователь В.Ю. Визе. Научного руководителя экспедиции Отто Юльевича Шмидта (1891–1956) можно считать куратором Советской Арктики: он был директором Всесоюзного арктического института, начальником главного управления Севморпути, руководил экспедициями на ледоколах «Седов», «Сибиряков», «Челюскин».
О значении этого проекта говорит уже то, что доклад о нём Шмидт сделал на совещании в Кремле в присутствии Сталина и других членов Политбюро.
Начальником станции назначили И.Д. Папанина – уроженца Севастополя, строителя первой радиостанции в Якутии, руководителя зимовок на двух полярных станциях. С ним были астроном и магнитолог Е.К. Фёдоров, гидролог и биолог П.П. Ширшов и радист Э.Т. Кренкель (в 1930 году он установил мировой рекорд дальности радиосвязи: из Арктики – с американской станцией в Антарктиде).
Для этой уникальной экспедиции изготавливали специальное оборудование и снаряжение. Создали радиостанцию, приспособленную для работы в полярных условиях, ещё одну аварийную и самый лёгкий в мире ветряной двигатель весом 54 кг. Разработали и приготовили богатые витаминами концентраты общим весом 5 т. Их заложили в 135 бидонов, в каждом из которых – запас продовольствия на 10 дней. Каркас палатки (2х4 м, высота 2,5 м) сделали из разборных алюминиевых труб, тройные брезентовые стены с двумя слоями гагачьего пуха, пол резиновый надувной.
Летом 1936 года ледокол «Русанов» и пароход «Герцен» отправились на Землю Франца-Иосифа, где на острове Рудольфа построили промежуточную базу, а на леднике – взлётно-посадочную полосу для тяжёлых самолётов.
В начале мая 1937 года ледовую разведку в районе Северного полюса совершил П.Г. Головин, обнаружив льдину площадью 15 кв. км. 21 мая 1937 года на эту льдину совершил посадку четырёхмоторный самолёт АНТ-6 «Авиаарктика» конструкции Туполева, пилотируемый М.В. Водопьяновым. За ним последовало ещё три самолёта.
Через две недели самолёты вернулись на Большую землю, оставив в полярной пустыне четырёх зимовщиков и пса по кличке Весёлый.
Первая в мире дрейфующая научная станция СП-1, расположенная близ Северного полюса, приступила к работе. Четыре отважных полярника, преодолевая тяготы зимовки, ежедневно проводили научные исследования: вручную лебёдкой измеряли глубину океана, вели регулярные метеорологические наблюдения, определяли температуру и солёность воды на разных глубинах, изменения магнитного поля.
Новый, 1938 год начался тревожно. Они уже давно миновали район Северного полюса, откуда все пути ведут на юг. Льдина дрейфовала в Гренландском море, пройдя от Северного полюса более 2 тысяч км. На Большую землю пришла радиограмма:
«В результате шестидневного шторма в 8 утра 1 февраля в районе станции поле разорвало трещинами от полкилометра до пяти. Находимся на обломке поля длиной 300, шириной 200 метров. Отрезаны две базы, также технический склад… Наметилась трещина под жилой палаткой. Будем переселяться в снежный дом. Координаты сообщу дополнительно сегодня; в случае обрыва связи просим не беспокоиться».
Небольшой размер льдин исключал посадку самолёта. На спасение экипажа СП-1 отправились ледоколы «Мурман» и «Таймыр».
Последняя радиограмма с дрейфующей научной станции завершалась так:
«В этот час мы покидаем льдину на координатах 70 градусов 54 минуты нордовой, 19 градусов 48 минут вестовой и пройдя за 274 суток дрейфа свыше 2500 км. Наша радиостанция первая сообщила весть о покорении Северного полюса, обеспечила надёжную связь с Родиной и этой телеграммой заканчивает свою работу».
Благодаря экспедиции СП-1, удалось определить глубины океана в районе Северного полюса и выяснить местную метеорологическую обстановку. Оказалось, что сюда проходят атлантические циклоны. Были получены данные о дрейфе льдов в этой части Северного Ледовитого океана. Впервые был успешно использован метод арктических исследований с дрейфующей научной станции.
Из Википедии: «Научные результаты, полученные в уникальном дрейфе, были представлены Общему собранию АН СССР 6 марта 1938 года и получили высокую оценку специалистов. Всем участникам экспедиции были присвоены учёные степени докторов географических наук.
За выдающийся подвиг в деле освоения Арктики всем четырём полярникам было присвоено звание Героя Советского Союза. Также это звание было присвоено лётчикам, доставившим экспедицию на Северный полюс, А.Д. Алексееву, П.Г. Головину, И.П. Мазуруку и М.И. Шевелёву.
Самолёты для экспедиции (5 штук) формально были взяты в аренду у Правительства. По рассказу М.И. Шевелёва, когда после окончания экспедиции обсуждался вопрос, что делать с оплатой самолётов, ему было сказано, что кинофильм «На Северном полюсе», снятый М. Трояновским, принёс доход в валюте, несколько раз покрывающий все затраты на экспедицию, и финансовый вопрос далее не обсуждался».
Первая научная экспедиция на плавучих льдах Арктики завершилась успешно. Прошла она без серьёзных конфликтов, опасных аварийных ситуаций – всего того, о чём любят писать журналисты. Провели трудную и опасную экспедицию профессиональные исследователи, а не любители рекордов и острых ощущений.
Советский океанограф Н.Н. Зубов писал: «Экспедицией установлено, что по пути дрейфа станции никаких земель нет. Изучен рельеф дна на всём протяжении маршрута. Установлено, что тёплые атлантические воды глубинным течением проникают из Гренландского моря к самому полюсу. Опровергнуты положения о почти полной безжизненности приполюсного района. Впервые изучено движение верхних слоёв воды (толщиной до 200 м) под действием ветра. Метеорологические наблюдения разрушили прежние представления о строении и циркуляции атмосферы в приполюсных пространствах».
Научная гипотеза – это обоснованное предположение; теория – концепция, доказанная на основе фактов. Гипотеза или теория относятся к конкретной научной дисциплине.
Реальный природный объект можно исследовать методами разных наук. Так, в индийской притче слепые стараются понять, что такое слон. Один решил, что он похож на столб, другой отметил сходство со шлангом, третий – с сухим деревом, четвёртый – со змеёй. Каждое мнение зависело от того, какую часть животного ощупал слепец.
Учение раскрывает суть природного объекта с использованием сведений (теорий) из разных наук.
…Василия Васильевича Докучаева принято у нас называть основателем почвоведения. Это не совсем верно. Он создал учение о почве.
Плодородный верхний слой земли – почву – люди стали обрабатывать с эпохи неолита, 11 тысячелетий назад. Тогда в некоторых районах Ближнего Востока возникло мотыжное земледелие. Основы агротехники осваивали на практике, в основном, методом проб и ошибок.
Как важный элемент сельского хозяйства почвоведение возникло давно. Во времена Античности, при зарождении естествознания и расцвете философии, почву воспринимали как землю, которую надо обрабатывать для выращивания растений, начав собирать и обобщать сведения о её обработке, использовании, улучшении (мелиорации).
С эпохи Просвещения стали детально изучать свойства почв. Обобщил эти сведения шведский минералог и медик Юхан Готтшальк Валлериус в монографии «Химические основы земледелия» (1761). Более обстоятельное четырёхтомное исследование опубликовал немецкий медик и аграрий Альбрехт Даниель Тэер: «Принципы научного сельского хозяйства» (1809–1812). Он дал такое определение: «Поверхность нашей планеты, состоящая из рыхлой искрошенной материи, именуемой нами почвой, слагается из смеси чрезвычайно разнообразных вещества». Вслед за Валлериусом он отметил, что в почве остатки жизни питают новую жизнь.
В России упоминали о почвах В.Н. Татищев (в рамках земледелия), М.В. Ломоносов (с позиций естествознания). К середине ХІХ века было накоплено много сведений о почвах, их свойствах, строении, химическом составе – почти исключительно в приложении к практике земледелия. Не сформировалось научное представление о жизни почв, их происхождении, развитии, деградации; о существовании почвы как особого природного тела.
Российское царское правительство было озабочено всё более частыми неурожайными годами, периодическим обмелением рек Европейской части страны. Основанное в 1765 году крупными российскими землевладельцами Вольное экономическое общество (ВЭО), в которое входили видные отечественные учёные, поручило географу и геологу Василию Васильевичу Докучаеву изучить чернозём по разработанной им программе.
За два лета (1877–1878) учёный вместе со своими учениками проехал свыше 10 000 км, обследуя всю чернозёмную полосу Европейской России. На заседании ВЭО он сделал доклад «Итоги о русском чернозёме», критикуя существовавшие теории происхождения чернозёма – морскую, болотную, растительно-наземную, а также практику изучения свойств почв от характера почвообразующих горных пород. Тогда же им была опубликована «Картография русских почв».
Научным итогом экспедиционных исследований стал фундаментальный труд Докучаева «Русский чернозём» (1883). В нём были детально рассмотрены область распространения, способ происхождения, химический состав чернозёма, принципы классификации и методы исследования этой почвы. «Русский чернозём» прославил учёного на весь мир. За свой труд Докучаев получил от ВЭО особую благодарность, а от Петербургской АН – полную Макарьевскую премию.
В этой работе и последующих статьях Докучаев определил основы учения о почве, выделив главные факторы почвообразования и их тесную взаимосвязь: климат, материнские горные породы, растительный и животный мир, возраст, рельеф местности, природные воды. Позднее к ним была добавлена ещё и хозяйственная деятельность человека. Самим учёным, а также его коллегами и учениками позднее было развито географическое направление, изучающее почвы с точки зрения их происхождения и в тесной связи с окружающими условиями (П.А. Костычев), и агрономическое, исследующее вопросы взаимоотношения почвы и растительности и почвенное плодородие (В.Р. Вильямс).
В 1886 году Докучаев дал первую в мире научную классификацию почв и составил первую мировую почвенную карту. Основой классификации почв учёный считал их происхождение. Докучаев обращал внимание на способы обработки почв и севооборот, на меры по сохранению влаги, на распыление зернистой структуры чернозёмов и ухудшение водного и воздушного режимов, на эрозию.
Он дал такое определение почвам: «Это суть поверхностно лежащие минерально-органические образования, которые всегда более или менее заметно окрашены гумусом; эти тела всегда имеют своё собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отживших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности; почвы как всякий живой организм, всегда имеют известное строение, нормальную толщину и нормальное положение».
Может показаться странным уподобление почвы живому организму. А мысль верная. У почвы не только сложная организация, но и своя жизнь, в отличие от косных тел природы, например от продуктов выветривания горных пород.
Французский почвовед Жан Булэн отметил: «В отличие от своих предшественников, Докучаев видит и заставляет видеть новым объект, который он изучает глобально, с применением оригинального метода; в результате вместо неясно образующегося объекта путём «выветривания пород» (и поэтому являющегося областью геологии) возникает новое представление о почве. Человек, создавший такую концепцию, становится в ряды великих натуралистов века».
Свою последнюю лекцию Докучаев начал так: «Я буду беседовать с вами о царе почв, о главном богатстве России, стоящем неизмеримо выше богатств Урала, Кавказа, богатств Сибири, – всё это ничто в сравнении с ним; нет тех цифр, какими можно было бы оценить силу и мощь царя почв, нашего русского чернозёма. Он был, есть и будет кормильцем России.
Есть чернозём и в Венгрии, но там он не тот: это солонцеватый чернозём-«окост», а наш, русский чернозём «сладок». Есть он и в Североамериканских Соединенных Штатах, но там он или того же типа, что и в Венгрии, или же значительно беднее органическими и другими питательными веществами, чем в России.
Он, чернозём, напоминает нам арабскую чистокровную лошадь, загнанную, забитую. Дайте ей отдохнуть, восстановите её силы, и она опять будет никем не обогнанным скакуном. То же и с чернозёмом: восстановите его зернистую структуру, и он опять будет давать несравнимые урожаи».
Пыльные («чёрные») бури наносили непоправимый ущерб сельскому хозяйству. Например, пыльная буря 1928 года унесла с полей Украины (с площади 1 млн кв. км) более 15 млн т чернозёма, осевших в Прикарпатье, Румынии и Польше. Мощность чернозёмного слоя тогда уменьшилась на 10–15 см и стала одной из причин неурожая 1931–1932 годов.
Открытый Докучаевым закон мировой зональности почв («К учению о зонах природы») утверждал, что распространение почв на Земле подчиняется закону природной широтной зональности, и каждой природной зоне соответствует свой тип почвы – преобладающий, но не единственный.
Русский учёный выделил семь мировых зон: бореальную, северную лесную, лесостепную, степную, сухих степей, аэральную зону пустынь и субтропическую. Это был новый взгляд на географию как на науку о ландшафтах.
Докучаев создавал учение о зонах природы в неразрывной связи с деятельностью человека. Подчеркивал: неразумное хозяйничанье создаёт даже в благодатных краях «пустыню Сахару». Он заложил основы комплексного изучения земной природы и учения о биосфере, разработал которое его ученик В.И. Вернадский.
В книге «Наши степи прежде и теперь» (1892) В.В. Докучаев перечислил простые и эффективные, хотя и трудоёмкие, способы сохранения плодородных почв. Надо создавать лесополосы, регулировать образование оврагов и балок, искусственно орошать, поддерживать определённое соотношение между пашней, лугом и лесом. Это, в свою очередь, должно оказать благотворное влияние на климат, смягчать контрасты погоды.
Такие рекомендации были учтены при создании так называемого Сталинского плана преобразования природы, принятого к выполнению вскоре после Великой Отечественной войны. Конечно же, Иосиф Виссарионович не был автором этого грандиозного мероприятия. Но оно было названо его именем по праву. Об этом – чуть позже.
В работе «Воздействие человека на природу» (1884) академик А.И. Воейков привёл примеры успешной борьбы с сыпучими песками с помощью посадки деревьев и кустарника. «Разведение лесных опушек и живых изгородей, – писал он, – один из самых лёгких и доступных для человека способов повлиять на климат. Такая растительность не только уменьшает силу ветра, но и испарение, притом тем более, чем сильнее ветер и суше воздух».
В середине прошлого века Россия-СССР наглядно показала, что человек способен улучшить климат. Был научно разработан и частично осуществлён великий экологический проект. Его курировал И.В. Сталин. Вскоре после окончания Великой Отечественной войны проект приняли к исполнению. Намечалось создать к 1965 году около 6 млн га лесных насаждений, в том числе 8 государственных лесозащитных полос протяжённостью в сотни километров. Для реализации плана организовали 570 лесозащитных станций, обеспеченных техникой и рабочей силой, 230 крупных лесных питомников.
«Выполнение плана преобразования природы воспринималось населением с энтузиазмом, – пишет М.Б. Войцеховский, генеральный директор ОАО “Росгипролес”. – Верховья оврагов и балок обсаживались деревьями, устья оврагов закреплялись плетнями и живыми изгородями, в естественных ложбинах сооружались пруды с обсадкой деревьями. Для поддержания жизни малых рек строились запруды с водяными мельницами и электростанциями.
Для исполнения плана был создан институт “Агролеспроект”… Лесами покрылись четыре крупных водораздела бассейнов Днепра, Дона, Волги, Урала, европейского юга России. Первая… государственная лесополоса вытянулась от уральской горы Вишнёвая до побережья Каспия, протяжённостью более тысячи километров. Это были экологические объекты мирового масштаба. Таких проектов не знает не только отечественная, но и всемирная история лесоразведения».
До конца правления Сталина удалось вырастить сотни миллионов деревьев и кустарников на больших и малых лесных полосах; были созданы водоёмы, пополняющие запасы подземных вод. Поныне на юге Русской равнины сказываются благодатные последствия этой великой акции.
В период правления Н.С. Хрущёва выполнение плана было свёрнуто. Вырубили многие лесополосы; оставили бесхозными тысячи прудов и водоёмов; ликвидировали 570 лесозащитных станций.
Недопустимо масштабное и неподготовленное «наступление на целину» привело в 1962–1963 годах к экологической катастрофе, вызванной эрозией почв на целине. В стране разразился продовольственный кризис. Начались перебои с хлебом и мукой, с сахаром и сливочным маслом. В 1962 году было объявлено о повышении цен на мясо на 30 процентов, а на масло – на 25 процентов. В 1963 году страна впервые за всю историю закупила около 13 млн тонн хлеба за границей.
У плана возрождения природы была ещё одна чрезвычайно важная цель, которую до сих пор не понимают или не хотят понимать. Сталин наглядно показал врагам СССР, что наша страна приступила к мирному строительству. Руководители крупнейших держав могли последовать этому примеру. Однако США и Англия предпочли гонку вооружений.
Первым и пока единственным в мире Иосиф Виссарионович применил экологическое оружие в мирных целях – благородных и спасительных для людей и природы! Он на деле показал мирные намерения нашей страны, ещё не успевшей залечить страшные раны, нанесённые фашистской агрессией.
Предполагалось ещё одно мероприятие, призванное сгладить контрасты погоды и климата: создание полярного Гольфстрима. В 1970 году инженер П.М. Борисов в книге «Может ли человек изменить климат?» предложил проект возведения в Беринговом проливе плотины, оборудованной мощными насосами. Перекачивая холодные арктические воды в Тихий океан, это сооружение стимулировало бы продвижение далеко на север и восток тёплого течения Гольфстрим вдоль северных берегов СССР.
Планировался ряд менее грандиозных мероприятий, усиливающий эффект мелиорации климата в Северном полушарии. Общие последствия, согласно расчётам, должны быть самыми благоприятными для окружающих регионов. По предварительной оценке, стоимость проекта была не слишком большой.
Книгу П.М. Борисова сравнительно недавно переиздали. В предисловии академик РАН В.М. Котляков подчеркнул: «Этот проект нёс ярчайший отпечаток своего времени. Он был пронизан пафосом преобразования, духом Великих строек, стремлением активно вмешиваться в природные процессы, выявлять и устранять «природные несправедливости», будь то недостаточность солнечного тепла, получаемого жителями Сибири, или низкое плодородие таёжной зоны…
На слуху были великие проекты – переброска стока северных рек, обводнение Сахары, плотины в проливах Гибралтар и Дарданеллы, сходные величественные проекты в Мексике, Северной Америке, Австралии, Южной Америке, Индии. Все они имели в виду реконструировать моря с их несовершенными течениями, изменить направление великих рек, соорудить огромные пресноводные моря, построить плотины, каналы, циклопические насосные станции… И занимались такими проектами не фантасты, а серьёзные учёные».
Даже фантастический полярный Гольфстрим можно было сделать былью. Хотя в результате могли произойти опасные климатические аномалии, в частности, на территории Северной Америки.
Но как реализовать глобальный проект в условиях жестокой конкуренции государств и корпораций, приоритета экономической рентабельности и выгоды для владельцев капиталов? Кто возьмётся его финансировать при отсутствии единства государств и стремления к общему делу возрождения биосферы? Хотя одна из мер борьбы с экономическим кризисом – реализация крупных научно-технических проектов.
…За последние годы немало говорится об экспедиции на Марс. При всей её заманчивости, вряд ли надо доказывать, что ситуация на планете Земля не так радужна, как хотелось бы.
Прежде чем затрачивать огромные средства на поверхностное в полном смысле слова изучение других небесных тел, надо позаботиться о нашей космической родине. Этому препятствуют интеллектуальные и нравственные качества правящих групп наиболее мощных мировых держав, разобщённость стран и народов. Остальное – дело техники и науки. А за этим, как показывает исторический опыт, дело не станет.
Мы живём в нестабильный для земной природы переходный этап от оледенения к межледниковью. Неустойчивость погоды, климата, ландшафтов резко усугубила деятельность человека. Усиливаются природные и природно-техногенные катастрофы. Их последствия особенно опасны из-за вражды между государствами, народами, классами, корпорациями, кланами имущих власть и капиталы. Технический прогресс направлен главным образом на создание средств массового уничтожения, на обогащение, комфорт и роскошь ничтожной и не лучшей части человечества.
Судьба цивилизации зависит от нравственных качеств людей. Настала пора внять очередным грозным предупреждениям земной природы и начать строить свою жизнь по её извечным законам.
Надо ли человеку управлять климатом? Да, надо – помогая земной природе и сотрудничая с ней. Общая задача ясна: действовать так, чтобы получать необходимые для наших нужд ресурсы, восстанавливая то, что мы испортили.
Именно это предполагал В.В. Докучаев и стал воплощать в жизнь Сталин, утвердивший План возрождения природы России. Но для существенного влияния на климат требуются глобальные мероприятия. Суть их очевидна: борьба с пустынями и полупустынями; восстановление лесов; создание прудов и водохранилищ; очистка от загрязнения поверхности Мирового океана; ограничение активности техногенеза.
Ослабить аномалии погоды и климата можно без колоссальных затрат (они идут на дальнейшее развитие и умножение средств разрушения и убийств). Для этого надо локальные мероприятия дополнить глобальными: превращением пустынь и полупустынь в саванны и степи с лесными массивами.
Люди за несколько тысячелетий нанесли колоссальный урон природе. При современных технологиях и технике можно за несколько десятилетий исправить содеянное. Но в ближайшем будущем это вряд ли осуществится.
Господствует человек-потребитель. Для него приоритеты – не природа и духовная культура, а материальные ценности, личное преуспевание, капиталы, развлечения, комфорт. Велики противоречия между странами, мешающие объединению усилий на благо земной природы.
На примере судьбы плана возрождения природы, названного именем Сталина, ясно видно, как важны научно обоснованные рекомендации для страны и, обобщая, для судьбы глобальной технической цивилизации.
Наибольшее количество научных достижений российских учёных относится к наукам о Земле. Это естественно. Российская империя стала самой крупной державой мира. Её территорию и окружающие акватории надо было обследовать и нанести на карту (география).
Следующая важнейшая задача – освоение минеральных ресурсов страны в связи с техническим прогрессом, промышленностью. Наиболее острая необходимость в этом возникла в ХІХ веке, когда началась индустриализация, затронувшая даже сельское хозяйство.
Д.И. Менделеев посвятил этой теме много крупных работ, писал царю Александру ІІІ. В конце XIX века он отметил, что почти вся промышленность основана на переработке ископаемых, но Россия, имея больше угля, чем Англия, не только им не торгует, но и частично ввозит его. Сходное положение было с нефтью и многими другими полезными ископаемыми.
Неповоротливая государственная машина Российской империи не успевала вовремя реагировать на изменчивую ситуацию, не успевала учитывать насущные нужды промышленности и сельского хозяйства. В начале ХХ века экономически развитые страны использовали 61 химический элемент. В России из этого числа добывались всего лишь 27 элементов, а остальные ввозились извне. Неоправданно тратились средства на закупку сырья за границей. Тормозилось развитие соответствующих отраслей производства, лишённых надёжной, доступной и дешёвой местной сырьевой базы.
Геология – отрасль хозяйства, нацелена на будущее. То, что геолог открывает сегодня, будет добываться не сразу. Пройдут годы, а то и десятилетия, пока возникнут горнопромышленные предприятия, транспортные магистрали, посёлки – всё необходимое для использования минеральных богатств.
Особые трудности дореволюционная Россия испытывала с проблемой кадров. В стране были геологи с мировым именем. Но для изучения недр на огромной территории крупнейшей в мире державы требуются сотни тысяч специалистов. А ещё – геофизические приборы, позволяющие заглянуть в недра земли, геохимические и палеонтологические лаборатории. Чтобы всё это организовать, нужна государственная программа, воля и решимость правительства и немалое время.
…Советский Союз стал великой геологической державой, первой во всем мире по использованию собственных минеральных ресурсов, поискам и разведке полезных ископаемых. Хотя со второй половины прошлого века в нашей стране наивысшие похвалы относились к физикам. Советский поэт Борис Слуцкий написал в 1959 году:
Сетования лириков понятны, хотя и они тогда пользовались широкой популярностью, особенно у молодёжи. Геологи к этому времени уже открыли множество месторождений разнообразных полезных ископаемых. Вроде бы их героическая пора осталась в прошлом. Эпоха техники, прежде всего военной, породила других героев. Казалось, именно они прокладывают победный путь цивилизации, покоряющей «пространство и время».
Вскоре выяснилось, что не так-то всё просто. Медленно приходит осознание того, что базис общества не экономика, не промышленность, а земная природа – Биосфера. Это не просто источник естественных ресурсов. Это – основа жизни. Именно её надо чтить, беречь, изучать в первую очередь как высшую ценность.
И всё-таки геология (в переводе с греческого – познание Земли) издавна была ориентирована на добычу минеральных ресурсов и драгоценностей.
Геологические знания и практика поисков подземных богатств по-разному складывались в каждой стране, на каждом континенте. Многое зависит от местных условий: природной обстановки, особенностей социального развития, народных традиций.
Издавна укоренились названия: горные породы, горный промысел, горное дело. Именно в горах каменные слои раздроблены, смяты, подняты на поверхность могучими геологическими силами. Здесь недра земли, можно сказать, вспороты, вывернуты наизнанку и доступны наблюдению.
Геологические знания зарождались в горных странах. Люди видели на склонах гор и обрывах слои горных пород. В горах попадались окаменевшие морские раковины. Люди всё лучше узнавали природу, накапливали опыт и открывали новые месторождения полезных ископаемых…
Русская равнина, на которой находилось Московское царство, не способствовала развитию геологических знаний, горного дела. По мере расширения территории государства, освоения Уральских гор, Алтая, Забайкалья возрастал государственный и частный интерес к минеральным богатствам.
В 1700 году в России был учреждён Приказ рудокопных дел, а затем Коллегия по рудным делам, при которой имелись «рудные доносители». Они должны были находить залежи полезных ископаемых и сообщать о них. Тогда же был открыт Донецкий каменноугольный бассейн на Украине, а в Сибири – выходы каменного угля в районе Кузнецка. Впервые появились сведения о нефти в Башкирии. Урал стал превращаться в мощный центр по добыче железа, меди и цветных камней.
Первая русская газета «Ведомости» в № 1 от 2 января 1703 года уведомила читателей: «Из Казани пишут на реке Соку нашли много нефти и медной руды, из той руды медь выплавили изрядну, отчего чают немалую быть прибыль Московскому государству».
Поиски полезных ископаемых в надежде на счастливый случай со временем становятся всё менее надёжными. Выходы минералов, которые можно обнаружить в россыпях или обнажениях – это лишь поверхностные знания. А какие горные породы, залежи полезных ископаемых находятся в недрах? В каких структурах, на какой глубине, в каком количестве, какого качества?
«Велико есть дело достигать во глубину земную разумом, куда рукам и оку досягнуть возбраняет натура; странствовать размышлениями в преисподней, проникать рассуждением сквозь тесные расселины, и вечною ночью помрачённые вещи и деяния выводить на солнечную ясность», – писал основатель русской геологической науки академик Михаил Ломоносов.
Он был не только геологом, но и географом, физиком и химиком, поэтом и художником. Такое сочетание талантов отвечает качествам идеального геолога.
Ломоносов высказывал верные мысли о происхождении руд (при застывании под землёй расплавленных масс) и нефти (при подземных превращениях растительных остатков). Утверждал: в недрах земли российской имеются самые разнообразные минералы, призывал искать их и использовать, давая указания, как это делать.
Его теоретические взгляды и практические предложения не встретили горячей поддержки. Поиски руд и горное дело считались второстепенными занятиями. Страна была почти исключительно аграрной, промышленность развивалась чрезвычайно медленно и в небольших масштабах.
…Четыре десятилетия назад я беседовал с членом-корреспондентом АН СССР Н.Б. Вассоевичем, автором теории происхождения нефти и горючего газа в условиях Биосферы. Вдруг он достал одну из множества лежащих на его письменном столе книг, нашёл нужную страницу и прочёл:
«Между тем выгоняется подземным жаром из приуготовляющихся каменных углей оная бурая и чёрная масляная материя и вступает в разные расселины и полости, сухие и влажные, водами наполненные… И сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменное масло, жидовская смола (асфальт.
– Это сказал Ломоносов, – торжественно произнёс Николай Брониславович. – Вот кто первым постиг тайну происхождения нефти!
Да, и тут Ломоносов был первым. Он пояснял: «Под тихим подземного горения действием подняться должна… самая тонкая материя», и, скопившись в «какой-нибудь тёплой полости», перерабатывается «вторичным действием, кое Химики ректификациею называют».
Если не обращать внимания на некоторые старинные слова и выражения, идея Михаила Васильевича в общих чертах вполне отвечает современным воззрениям.
В середине ХIХ века возникла гипотеза неорганического происхождения нефти, поддержанная авторитетом Д.И. Менделеева. Она окончательно не опровергнута до сих пор. Но если при определённых условиях «неорганическая нефть» образуется в малом количестве, то крупные значительные залежи нефти и газа обязаны своим происхождением комплексу факторов, а прежде всего, переработке органического материала биосферы, глобальной среды жизни.
По гипотезе Ломоносова, из продуктов переработки преимущественно растительных остатков, происходят торф, бурые и каменные угли. Последние образуются из торфа медленным превращением его в уголь в земных глубинах благодаря высокой температуре внутренности Земли.
Как подчёркивал Н.Б. Вассоевич, не корректно резко разделять органическую и неорганическую теории происхождения нефти. Если иметь в виду образование нефтяных залежей, то в этом процессе участвуют разнообразные геологические факторы. Хотя решающую роль играет, как утверждал Ломоносов, преобразование остатков жизни, о чём свидетельствуют, в частности, содержащиеся в нефти сложные органические соединения, характерные только для живых организмов.
«Я не знаю ни одной теории XVIII столетия, – писал Вернадский, – которая могла бы быть поставлена наряду с этими воззрениями Ломоносова. Точно так же органического происхождения, по его мнению, янтарь – окаменелая смола деревьев. Переходя к еще более близким предметам, он первым затрагивает происхождение чернозема и считает его за продукт гниения наземной растительности, древесной и травяной, отчасти и животных. Точно так же продуктом разрушения организованного мира (главным образом чернозема) он считает органическое вещество шиферов и глин».
В трактате «О слоях земных» (1763) Ломоносов привел рассказ малой букашки, обитавшей в незапамятные времена. Приведу эту историю, чуть отредактировав, придав некоторым архаичным словам и выражениям современный вид, а также выделив абзацы.
На первый взгляд что в этой сказке особенного? Очевидные идеи, научно-популярное сочинение. А это – научное открытие с далеко идущими следствиями, широкими обобщениями глобального масштаба.
Вот что предваряет сказку: «При сем случае не могу преминуть рассуждения, откуда янтарь принял свое начало. Ибо хотя мое намерение единственно простирается к слоям земным; и сие прибавление не может вместить в себе подробного описания вещей в земле находящихся; однако сия материя утомляет рассуждения и не последних мещан ученого общества; из коих большая часть почитают янтарь за подлинное минеральное тело».
Именно такое мнение преобладало в эпоху Ломоносова. Не только в общественном мнении, но и в научном сообществе той поры сложились представления о времени от Сотворения мира, исчисляемого в тысячелетиях. Образование слоёв земных приписывали действию Всемирного потопа. Ломоносов привел убедительный довод в пользу правдивости своей сказки: «Мне кажется довольно бы противное тому доказать могли в янтаре включенные… мухи, бабочки, стрекозы мелкие, пауки, муравьи, всякого рода букашки, и притом листы и сучки мелочных растений».
Казалось бы, дальнейших доказательств не требуется. «Однако несмотря на то, – продолжал он, – почти все за лучших почитаемые на свете Минерографы пишут, что янтарь произошел в земном недре из соединения кислоты, коя содержится в сере, с земляными и маслеными частицами. Сему первое и легкое опровержение их мнения на встречу поставлю, что еще не един Химик из серной кислоты, из горючей какой-нибудь горной материи и из земли янтаря не составил, и по всему знанию и опытам Химическим видно, что быть тому не можно».
Возможно, он проводил опыты с янтарём или читал о них в научной литературе. Поэтому написал, что искусственный янтарь делают обычно из прозрачной смолы с примесью некоторых других веществ. И напоминил, что куски янтаря находят на морских отмелях Прусского побережья после сильных ветров. Выбрасывают его волны не из морских глубин, а вымывают из прибрежных горных пород. Здесь же находят и обломки окаменелых деревьев.
В Карпатских горах тоже находят янтарь в осадочных слоях вместе с окаменелыми деревьями. В Италии случается янтарь в местах, где добывают нефть, а она происходит из каменных углей, в которых встречаются обугленные стволы деревьев.
«Всё сие показывает, – заключил Михаил Васильевич, – что янтарь есть произвождение царства растений… Зажжённый янтарь дает благовонной дым как смола кипарисная, и в Российских поморских краях, где его находят, называют морским ладаном. Химические опыты разделяют его на горючее масло, на летучую кислую сухую соль, оставляя в реторте несколько земли, и показывая при перегонке воды не много. Все сие не объявляет в нем никакой минеральной грубости».
Сказка о янтаре поучительна и в методическом смысле. Ломоносов учит понимать азбуку каменной летописи в наиболее простых проявлениях, ибо замурованные в драгоценном прозрачном саркофаге мелкие букашки, можно сказать, говорят сами за себя.
Когда Ломоносов писал о погружении земной поверхности в результате землетрясений, то имел в виду неощутимые человеком медленные движения. Рассказав о происхождении янтаря, он сделал обобщение: минеральные тела, в частности, металлы, не являются первородной или первозданной материей, а постоянно рождаются в земной коре.
Этим он выступил – пусть и неявно – против догмы о чудесном творении нашей и других планет, принятой за истину многими не только обывателями или богословами, но и учеными. Ему было ясно: невозможно объяснить на основе древних преданий строение земной коры и происхождение не только янтаря, но и других полезных ископаемых, а также слоёв горных пород, некогда отложившихся в море, затем окаменевших и поднятых на поверхность в виде гор и холмов.
(Прославленный философ Вольтер считал, что окаменелые остатки морских организмов оставили в Альпах паломники, шедшие из Палестины и набравшие эти образцы на побережье Средиземного моря.)
По утверждению Ломоносова, окаменелости и отпечатки некогда живших существ, находимые в разных горных породах, погибли от разных причин, которые действуют на Земле постоянно. Изучая ископаемые остатки, можно восстановить природные условия, в которых они жили. Эти находки свидетельствуют о том, что «великую перемену на земной поверхности» производят наводнения и потопы. Одни «потопления» происходят «от избытку воздушной воды, то есть от сильных и чрезвычайных дождей и крутого растаяния снегу, другие от морей и озер, преступающих берегов своих пределы».
Во втором случае сказываются «земные трясения» или «нечувствительные и долговременные земной поверхности понижения и повышения». Подобные изменения повторялись множество раз в истории Земли и незаметно происходят теперь. Различие возраста горных пород с окаменелостями можно выяснить, изучая чередование слоев, в которых они находятся, а их последовательность видна в колодцах, шахтах и особенно в обрывах по берегам рек.
«Такое воззрение на происхождение окаменелостей, – считал Вернадский, – не было для Ломоносова простым случайным замечанием. Оно было тесно связано с его общим представлением о жизни нашей планеты, и, сколько мне известно, блестящая, хотя не совсем верная, концепция Ломоносова не имеет прямых предшественников. Он придавал огромное значение органическому миру в жизни нашей планеты».
Простенькая сказка от имени древней букашки имеет научный и философский смысл. А многие многословные, тугодумные, нашпигованные специальными терминами научные трактаты лишены этих достоинств. Дело, конечно, не в форме. Истинному естествоиспытателю свойственно мышление образами, поэтическое восприятие Мира, благоговение перед природой.
«Без преувеличения можно сказать, – писал академик С.И. Вавилов, – что М.В. Ломоносов был учёным в поэзии и искусстве, поэтом и художником в науке. Читая научную прозу М.В. Ломоносова, его русские и латинские диссертации, слышишь голос поэта, и, наоборот, в одах и поэтических размышлениях его сквозит философ, физико-химик и естествоиспытатель в самом широком и благородном смысле».
Русский минералог и геолог В.М. Севергин в начале ХIХ века высказал смелую мысль: «Что касается в особенности до гор Финляндских, то, вероятно, что оные покрыты были древневечными льдами… что льды покатили вместе с собой оторванные громады; что часть их оставили отдельно в болотах; стаявшие льды в глубинах произвели озёра».
Однако у геологов пользовалась популярностью идея распространения Северного Ледовитого океана на северные европейские равнины, а валуны были перенесены айсбергами. Многие рыхлые отложения можно было счесть морскими осадками, но в них не удавалось обнаружить следов обитателей северных морей.
Швейцарский натуралист Жан Луи Рудольф Агассис в солидном сочинении «Исследования о ледниках» (1840) перешёл от альпийских ледников к глобальным обобщениям: «Земля покрылась ледяной корой, простиравшейся от Северного полюса на большую часть Северного полушария». Он считал великое оледенение планеты внезапным. Это была гипотеза ледниковой эпохи (эту идею раньше высказал швейцарский ботаник Карл Шимпер). Далеко не во всём смелая гипотеза Агассиса согласовалась с действительностью.
Популяризатор наук о Земле Вильгельм Бёльше отозвался на это так: «Картина ледникового покрова настолько чудовищна, что фантазия едва способна за ней следовать… Мы вынуждены представить себе такую массу льда, что на первый взгляд становится страшным даже за саму теорию».
Дополнили и уточнили гипотезу Агассиса и обосновали теорию ледникового периода практически одновременно шотландец Джон Гейки («Великий ледниковый период», 1874), швед Отто Торелль и русский Пётр Алексеевич Кропоткин. Научный интернационал!
Наиболее оригинальным и обстоятельным было «Исследование о ледниковом периоде» П.А. Кропоткина. Оно было написано в сыром глухом каземате Петропавловской крепости (князь был революционером анархистом) и отчасти спасало его, придавая смысл жизни, давая свободу мысли. Многие узники умирали или сходили с ума. Ему удался отчаянно дерзкий побег из тюрьмы, и 40 лет пришлось жить в эмиграции. Первый том этой его работы вышел в 1876 году, а второй, задержанный жандармерией, 9 лет спустя.
«Исследование о ледниковом периоде» с полным основанием следует считать учением. В нём подведён итог его наблюдениям в Сибири, Швеции, Финляндии и обобщены данные других авторов. Охвачен комплекс проблем, начиная с физических свойств льда и механизма перемещения его масс по равнине. Обосновано существование озёрного периода в результате таянии покровных ледников.
Горные ледники, текущие под уклон, подобны медленным рекам, имеют свои стремнины, перекаты, ледопады. Но как может ползти по равнине ледник, испытывая трение, а то и переползая возвышенности?
Сказывается «эффект теста». Если его вывалить на стол, оно будет расползаться. Добавляя сверху новые порции теста, получим примитивную модель движущегося ледника. В геологическом масштабе времени лёд ведёт себя как вязкое вещество. Когда его толща превышает 1–2 км, ледник может преодолеть или сдвинуть, смять гряду холмов на своём пути.
Кропоткин, обосновывая ледниковую теорию, подчеркнул, что распространению ледников способствует пластичность льда при постоянном давлении; хотя на резкие удары он реагирует как хрупкое вещество.
«Из дикого смешения фактов, – вспоминал Кропоткин, – из-за тумана догадок, опровергаемых, едва лишь они успеют зародиться, возникает величественная картина, подобно альпийской цепи, выступающей во всём своём великолепии из-за скрывающих её облаков и сверкающей на солнце во всей простоте и многообразии, во всём величии и красоте.
А когда обобщение подвергается проверке… одни факты оттеняют некоторые характерные черты, другие раскрывают неожиданные подробности, полные глубокого значения. Обобщение крепнет и расширяется, а дальше сквозь туманную дымку, окутывавшую горизонт, глаз открывает очертания новых и ещё более широких обобщений.
Кто испытал раз в жизни восторг научного творчества, не забудет этого блаженного мгновения. Он будет ждать повторения. Ему досадно будет, что подобное счастье выпадает на долю немногих, тогда как оно всем могло быть доступно в той или другой мере, если бы знание и досуг были достоянием всех».
Пётр Алексеевич не пожелал всецело заняться наукой. Он был борцом за справедливость, а не только исследователем и мыслителем. Научные размышления перемежались у него с мыслями о том, как сделать страну благодатной, как помочь народу. Даже счастье научного творчества не избавляло его от мыслей о людях, лишённых этой радости.
Ещё одна особенность российской науки: многие учёные не замыкались в своих профессиональных заботах. Ещё Ломоносов был не только естествоиспытателем, историком и поэтом, но и социологом, демографом. Он направил правительству чрезвычайно важную, научно обоснованную записку «О сохранении и размножении российского народа».
Геологическая карта помогает ориентироваться в земных недрах; она – основа наук о Земле, о её геологическом прошлом. На ней нанесены фактические данные о возрасте и условиях залегания горных пород, о разломах земной коры и магматических интрузиях (внедрениях), рудопроявлениях.
Для геолога его карта то же, что для астронома карта звёздного неба, для путешественника географическая карта, для конструктора чертёж. Она – фундамент для теоретических идей о строении и развитии земной коры. По ней можно определить районы, перспективные для поисков и разведки полезных ископаемых.
В 1882 году в России был организован Геологический комитет, одной из главных задач которого было составление геологических карт. На огромной территории Российской империи оставалось немало крупных белых пятен. Даже центральный регион был изучен слабо.
Один из руководителей Геологического комитета геолог Александр Петрович Карпинский (вскоре ставший академиком) руководил составлением геологических карт Русской платформы и Урала. Как сказано о его работах в «История геологии» (1973), составленной крупными советскими учёными, специалистами в разных науках:
«Эти исследования стали обобщением огромного материала по геологии России, накопленного к концу ХIХ века. Карпинским впервые были составлены многочисленные палеогеографические карты для территории Русской платформы, на которых были показаны изменения очертания древних морей в её пределах. Впервые была раскрыта история геологического развития данного участка земной коры».
Карпинский подчёркивал, что существуют два рода «волнообразно-колебательных» движений – одни, более крупного масштаба, образуют океанические впадины и материковые поднятия, другие, меньшего масштаба, образуют впадины и выпуклости местного характера в пределах платформы.
Местные колебательные движения Русской платформы, как было показано Карпинским, проявлялись в двух направлениях: меридиональном, параллельном Уральскому хребту, и широтном, параллельном Кавказу» (И.В. Батюшкова).
Он был сторонником зарождающегося учения о геосинклиналях, активных подвижных зонах земной коры, где наплавляются крупные толщи осадков. Когда опускание сменяется поднятием, слои горных пород сминаются в сложные складки, осложнёнными тектоническими разломами, образуя различные структуры.
Карпинский доказал, что Русская (или Восточно-Европейская) платформа не является инертной каменной плитой. За последние полмиллиарда лет отдельные её части испытывали поднятия и опускания. По ней перекатывались моря, меняя своё положение и свои очертания. Земная кора здесь как бы дышала – более спокойно, чем в геосинклиналях, но во взаимосвязи с ними.
В популярных работах и учебниках обычно излагают глобальные обобщения. Но ещё более важна реальная геология, основанная на изучении конкретных регионов, стратиграфическом разделении слоев, анализе горных пород и минералов, составлении геологических карт. Российские геологи, например, не торопились теоретизировать, несмотря на это, а то и благодаря этому внесли значительный вклад в познание геологического строения огромной территории своей страны.
О том, каким глубоким уважением пользовался Карпинский не только среди коллег, но и во всём российском научной сообществе, говорит то, что в 1889 году он был принят в Петербургскую АН, в марте 1917 года его избрали (впервые голосованием академиков) её президентом, а позже он стал президентом АН СССР.
В рамках создания геологической карты Русской платформы детально исследовался Донбасс в масштабе 1: 420 000. Интерес к нему, конечно же, определяли гигантские залежи каменного угля. Руководили работами члены Геологического комитета Ф.Н. Чернышёв, а с 1897 года Л.И. Лутугин.
Академик АН СССР П.И. Степанов, участвовавший в составлении этой карты, писал: «Для того чтобы исследовать площадь одного планшета (около 370 кв. верст), необходимо было пройти от 1.500 до 2.000 вёрст по каменистым грядам, а места в тектоническом отношении более трудные, часто на площади в несколько квадратных вёрст, приходилось сплошь покрывать своими ступнями».
А всех планшетов было 70!
Работавший с Лутугиным в 1893 году геолог и палеонтолог Н.Н. Яковлев (ставший членом-корреспондентом АН СССР) вспоминал: «Именно Лутугин научил меня работе геолога в поле. В поле он работал в продолжении 6 месяцев, с 1 апреля до 1 октября, работал и в будни и в праздники. Вставал он с восходом солнца, вместе с крестьянами, у которых жил, а кончал работу на закате. Во время исследований передвигался исключительно пешком. Лишь изредка, раз в лето, он отправлялся для передышки на несколько дней в Луганск.
Он был остроумным собеседником, с сильно развитым чувством юмора. Не случайно его любимыми писателями были Гоголь и Щедрин».
Уникальная детальная геологическая карта Донбасса в 1911 году была удостоена Большой золотой медали на Всемирной выставке в Турине.
Пример Бориса Борисовича Голицына (1862–1916) лишний раз показывает, что выдающиеся открытия редко делают узкие специалисты. Обычно они – отличные профессионалы, исполнители. Но им трудно выйти за пределы основ своей специальности.
Как представителя именитого и богатого рода он получил отличное домашнее образование, окончил Морское училище и Морскую академию, но предпочёл не военную службу, а географические исследования. Стажировался на физическом факультете Страсбургского университета.
Его первая научная работа – «Материалы к изучению метеорологии» (1887). Организовал и возглавил экспедиции на Новую Землю и Шпицберген. Защитил докторскую диссертацию по спектроскопии: «О законе Дальтона» (1890). В «Исследованиях по математической физике» (1893) вывел две формулы и, как говорят некоторые специалисты, предвосхитил квантовую теорию.
Но главные его достижения были в другой области.
В 1893 году Голицына избрали в Петербургскую АН, после чего назначили руководителем Физического кабинета Академии. Он проводил преимущественно спектрографические опыты. Изобретал и улучшал физические приборы.
Обстоятельства сложились так, что ему пришлось изменить направление своих научных интересов. Британская ассоциация развития науки предложила Петербургской АН участвовать в сейсмических исследованиях (от греческого слова «сейсмос» – землетрясение). В начале 1900 года была создана Постоянная центральная сейсмическая комиссия, в которую входили, в частности, академики О.А. Баклунд, А.П. Карпинский и Б.Б. Голицын.
В сейсмически активных районах стали создавать станции наблюдения. Однако закупаемые в Германии сейсмографы, улавливающие колебания земли, были громоздкие и примитивные.
Историк Е.Ю. Басаргина: «Голицыну принадлежит разработка теории и конструкции электродинамических сейсмографов и введение их в практику. Базой для этих исследований стал академический Физический кабинет. Прежде чем приступить к конструированию новых приборов, он произвел испытание разных сейсмографов на особой подвижной платформе и выявил их недостатки. После этого он начал систематически и последовательно вводить свои усовершенствования как в устройство приборов, так и в способы записи их показаний. В 1902 г. Голицын предложил новый способ записи сейсмических колебаний – гальванометрический.
К созданию своих приборов Голицын привлек механика кабинета Г.А. Мазинга, конструкторским талантом которого он очень дорожил. Механическая мастерская при Физическом кабинете развила необычайно оживленную деятельность. В 1912 г. в ней работали кроме самого Мазинга еще 5 механиков и 5 учеников. Мастерская была постоянно завалена заказами как со стороны Сейсмической комиссии, так и некоторых заграничных учреждений. В Физическом кабинете хранилась коллекция сейсмографов и инструментов, изобретенных Голицыным для регистрации землетрясений».
Прибор системы Голицына чутко реагировал на ничтожные колебания почвы. Поэтому в 1906 году была создана сейсмическая станция вдали от Петербурга в подвалах Пулковской обсерватории (её директор О.А. Баклаунд был председателем Постоянной центральной сейсмической комиссии).
Для испытаний прибора невдалеке от лаборатории по дороге провезли артиллерийские орудия. Сейсмограф Голицына зафиксировал вызванное при этом землетрясение, не отмеченное импортными приборами.
«Начиная с 1906 года, – пишет Е.Ю. Басаргина, – сейсмографы его системы были установлены на всех русских сейсмических станциях, и наблюдения на них велись по разработанной им системе. Приборами Голицына были снабжены сейсмические станции в Париже, Эксдэльмьюре (Шотландия), Брюсселе, Франкфурте, а также сейсмическая станция при бюро международной сейсмологической ассоциации в Страсбурге».
По свидетельству академика А.Н. Крылова: «Б.Б. Голицын не патентовал своих приборов и не извлекал никаких выгод из своих изобретений, а считал их чисто научными и предоставлял их в общее пользование. Мастерская при Академии наук едва удовлетворяла потребности нашей сейсмической сети, поэтому приборы Голицына стали изготовляться некоторыми заграничными фирмами».
Успех русского изобретателя и учёного понятен. Его сейсмограф преобразовывал механическое сотрясение почвы в электрический сигнал. Эта идея легла в основу всех последующих сейсмографов. Кроме того, Голицын изобрёл гальванометрический метод записи сейсмических сигналов.
В 1902 году он решил важную и трудную задачу сейсмологии: как определить географические координаты эпицентра землетрясения на основе показаний одной станции. В 1911 году Б.Б. Голицына избрали президентом Международной сейсмической ассоциации.
«Можно уподобить всякое землетрясение фонарю, – писал Голицын, – который зажигается на короткое время и освещает нам внутренность Земли, позволяя тем самым рассмотреть то, что там происходит. Свет этого фонаря пока ещё очень тусклый, но не подлежит сомнению, что со временем он станет гораздо ярче и позволит нам разобраться в этих сложных явлениях природы».
Ситуация с «освещением земных недр» непростая. Требуется улавливать не только колебания, которые пришли из очага землетрясения за сотни и тысячи километров, но и отражения этих волн от подземных границ, разделяющих горные породы с различными физическими свойствами.
Б.Б. Голицын открыл две особенно резкие такие границы на глубинах 106 и 492 километров. Первая, по его мнению, отмечает границу слоя пониженной вязкости. По современным данным этот слой – астеносфера – залегает примерно на таких глубинах под материками.
Наиболее устойчиво проявляется вторая граница, которую теперь отмечают в пределах 450–495 км. Там происходят значительные изменения вещества мантии под воздействием высоких давлений и температур. Этот интервал назвали границей Голицына.
С некоторыми минералами люди познакомились в далёкой древности, в каменном веке. Один из первых трактатов о камнях написал греческий философ Теофраст (Феофраст), ученик Аристотеля, более двух тысячелетий назад. Он пытался объяснить происхождение некоторых минералов.
Эти попытки не отвечали научным критериям, были надуманными. В позднем Средневековье появились первые классификации минералов, например, в трудах немецкого натуралиста Агриколы (Георгия Бауэра). С тех пор при активном участии химиков развивалась описательная минералогия.
В России академик Василий Михайлович Севергин ввёл в обиход понятие «горные породы», то есть каменные массы, которые «обыкновенно составляют целые горы». Он написал «Первые основания минералогии или естественной истории ископаемых тел» (1798); «Подробный словарь минералогический» (1807); «Опыт минералогического землеописания Российского государства» в двух частях (1809) – первую сводку по геологии, минералогии и полезным ископаемым нашей страны.
Севергин подчёркивал динамику минералов: «Природа, в непрерывном находясь движении из самого разрушения новые тела образует». «Хотя подземное богатство, с одной стороны, безмерно истощается, однако с другой – оно через разрушения всех тел в природе вероятно обогащается». Он первым указал на совместное нахождение («смежность») некоторых минералов в месторождении.
Через 40 лет немецкий кристаллограф и минералог Иоганн Брейтгаупт основательно изучил данное явление, назвав его «парагенезисом», совместным рождением. А рудознатцы ещё в древности обратили внимание на то, что у полезных ископаемых имеются спутники, по находкам которых можно судить о перспективности данного участка.
Следовательно, природное тело надо рассматривать не только само по себе, но и с его окружением. Но этого мало. Ведь у каждого минерального вида своя история, свои циклы зарождения, развития, превращений, деградации.
Более полутора столетий назад русский геолог профессор Г.Е. Щуровский писал: «Все части органических тел, составляя целое, живут, а будучи отделены от него, умирают. Так минералы, взятые порознь, оторванные от своего целого, от материка, представляются нам массами вещества без жизни, без движения, нередко без физиономии, определённо выраженной. Но те же минералы в совокупности со своим целым, в материке, выказывают жизненные действия… Мировая жизнь горит и в безмолвном бытии минерала».
В.И. Вернадский в конце ХIХ века начал читать в Московском университете первый в мире курс «Истории минералов земной коры». Он дал такое определение: «Минералогия… имеет задачей изучение как продуктов природных химических процессов, так и самих процессов».
В обширном, хотя и не завершённом научном труде «История минералов земной коры» (отдельный том посвятил воде) Вернадский выделил две особенности в истории минералов: «Малое количество природных соединений – минералов – очевидно указывает на относительно малое, по сравнению с возможностями для элементов, число отвечающих им природных химических реакций». Это зависит главным образом от ограниченного исходного материала, а также среды, в которой идут эти реакции.
Другая характерная черта – цикличность. Многие минералы, писал Вернадский, «генетически связаны друг с другом, т. е. образуются друг из друга при определённых повторяющихся внешних условиях». Примером таких круговоротов он привёл превращения рыхлого бурого железняка, лимонита (ржавчина). Он может преобразоваться в твёрдый гематит (железный блеск), не менее твёрдый пирит (железный колчедан, сернистое железо) и некоторые другие минералы. Пройдя цикл преимущественно подземных превращений, все эти минералы в конце концов могут оказаться в болоте в виде всё той же болотной руды (лимонита).
…Завершилась эпоха статичного изучения минералов как отдельных индивидов, с их детальным описанием и классификацией. Теперь эта в значительной мере обособленная область знаний вошла в систему геологических наук, которые по сути своей исторические.
Академик А.Е. Ферсман писал: «Старое, часто оторванное от природы исследование минерала, лежащего на столе, в музее или кабинете исследователя, сменилось изучением его в связи со всей обстановкой его нахождения, его рождения и изменения. Методы диалектического анализа заставили перейти к динамическому и генетическому изучению явлений и, подчёркивая необходимость точного исследования факта, заставили его изучить не обособленно, а в связи с другими фактами и явлениями».
В таком обновлении науки есть своя логика развития. Но, кроме того, надо иметь в виду новые требования практики использования минеральных ресурсов. Индустриализация, усложнение техники, её разнообразие и обилие потребовали более глубокого исследования генезиса залежей полезных ископаемых, увеличения их числа и разнообразия, с новых позиций взглянуть на старые месторождения.
Вернадский открыл новое направление развития не только минералогии, но и всего комплекса наук о Земле. Отчасти это было следствием того, что он под руководством В.В. Докучаева занимался почвоведением. Как признавался Владимир Иванович: «Благодаря почвоведению интерес к генезису минералов у В.В. Докучаева был очень силён, и это отразилось на его лекциях и беседах… По его настоянию появилась моя статья о генезисе минералов в Энциклопедическом словаре Брокгауза».
От истории минералов открывалась возможность более широкого обобщения. И вновь первым был академик В.И. Вернадский, а также его ученик А.Е. Ферсман. Они стояли у истоков новой области знаний – геохимии.
Геохимию можно считать использованием методов химии для познания земных природных процессов. Но в таком случае минералогию вполне можно считать и геохимией, ибо она учитывает химический состав минералов.
Одним из первых высказался о геохимии швейцарский химик Х. Шенбейн: «Мы должны иметь геохимию, прежде чем может идти речь о настоящей геологической науке, которая, очевидно, должна обращать внимание на химическую природу масс, составляющих наш земной шар, и на их происхождение» (1842). Отдельные аспекты химии Земли исследовали многие учёные.
Сотрудник Американского геологического комитета Ф. Кларк в книге «Данные геохимии» (1908) привёл конкретные материалы о распространении химических элементов в земной коре, горных породах, реках, морях. Это была ценная геохимическая статистика, можно сказать, скелет геохимии.
Тогда же в Норвегии отдельные аспекты геохимии исследовали Г. Фогг и В.М. Гольдшмидт, основатель кристаллохимии. Но именно в Московском университете были впервые изложены основы геохимии как новой науки. Это сделал В.И. Вернадский. Первый в мире курс лекций по геохимии прочёл в 1912 году А.Е. Ферсман (вскоре ставший академиком Петербургской АН) в народном университете им. Шанявского в Москве.
Вернадский дал такое определение: «Геохимия изучает историю химических элементов в земной коре в отличие от минералогии, изучающей природные химические соединения, молекулы, минералы».
Надо пояснить: история почти всех химических элементов связана с их переходами из земной коры в природные воды, прежде всего в Мировой океан, и в атмосферу, включая её верхние слои. По косвенным данным разрабатываются гипотезы геохимии глубоких слоёв литосферы, мантии, земного ядра. Выходит, исследует геохимия всю Землю как планету и её отдельные части.
В непростой книге «Занимательная геохимия» Ферсман писал: «Химические элементы как самостоятельные единицы природы перемещаются, странствуют, соединяются, – словом, как мы говорим, мигрируют в земной коре…» Можно добавить: и не только там. По его словам, современная геохимия изучает «законы сочетаний химических элементов и минералов при различных давлениях и температурах в разных участках земной коры, законы участия элементов в построении почвы, горных пород и живого вещества и законы использования вещества самим человеком».
Одновременно с теоретическими исканиями начались на научной основе разработки геохимических методов поисков и разведки полезных ископаемых. Но если это важно для развития техники, промышленности, то другой аспект геохимии позволяет по-новому осмыслить роль живых организмов и цивилизации на планете и в космосе.
Эвристическое значение геохимии раскрывает такой пример.
В 1923 и 1924 годах Вернадский прочёл в Сорбонне, в Парижском университете, цикл лекций по геохимии. Они привлекли внимание не только химиков и геологов, но и философов, биологов.
Приступая к этим лекциям, Вернадский заново продумал и привел в порядок огромный фактический материал. Он излагал основы цельного и оригинального мировоззрения, значительно более глубокого и важного для людей, чем мировоззрение, основанное на ошеломляющих достижениях физики.
Вернадский открывал слушателям мир изменчивой бесконечно сложной природы. Не отдельных ее частей, не полуабстрактных тел физики, идеальных фигур математики, а живой природы в её земных проявлениях.
Он говорил о химическом строении Земли, о круговоротах химических элементов – атомных вихрях геосфер, о геологической истории отдельных веществ, о значении воды, коллоидных частиц, живого вещества и человечества – великих планетных сил, приводящих в движение огромные массы материи с помощью солнечной лучистой энергии.
В первом издании этих лекций на русском языке («Очерки геохимии», 1927 год; французское издание вышло тремя годами раньше) Вернадский особо отметил значение геохимии: «Знание её достижений необходимо для химика, минералога, биолога, геолога, географа. Её искания сталкиваются с областью, охваченной физикой, и подходят к самым общим проблемам естествознания. С ними неизбежно должна считаться философская мысль. Её положения играют все большую и большую роль и начинают входить в область земледелия и лечения».
На сорбонских лекциях присутствовали французские учёные, друзья: математик и философ Ле Руа и палеонтолог, теолог, антрополог Тейяр де Шарден. Большое впечатление произвели на них идеи Вернадского о биосфере, где активно проявляется сила жизни и разума. Это был неожиданный взгляд на живое вещество (совокупность живых организмов) и на человечество как геохимические силы, преобразующие планету.
Ход их рассуждений был примерно такой. Биосферу перестраивает человек разумный. Значит, она превращается в прежде небывалую земную оболочку. Это уже не биосфера… А что? Интеллект – интеллектосфера… нет, не подойдёт. Сапиенсфера? Они решили, что самое точное и благозвучное – ноосфера, от греческого «ноос» – разум.
Создание геохимии, связанной с ней биогеохимии, учения о Биосфере и о геологической деятельности цивилизации (техногенезе) – величайшие достижения русской научной мысли. Они имеют и философское значение, раскрывая с новых позиций смысл бытия человечества.
Некоторые научные направления настолько насыщены идеями, что сравнительно быстро начинается их «информационный распад» на целый ряд научных дисциплин. Так вышло с геохимией. Наиболее плодотворно разрабатывали её разделы советские геологи (кроме кристаллохимии В.М. Гольдшмидта). Среди них: региональная геохимия (А.Е. Ферсман, Ю.А. Билибин), гидрогеохимия (В.И. Вернадский), геохимия ландшафта (Б.Б. Полынов, А.И. Перельман).
Особо выделим биогеохимию. После смерти Вернадского и его ученика академика А.П. Виноградова это направление постепенно стушевалось. А на эту науку Вернадский возлагал большие надежды.
«Биогеохимия, – писал он, – новая большая отрасль геохимии, изучающая влияние жизни на геологические процессы, связывает по-новому науки о жизни с геологией и науками об атомах».
По его мнению, она важна для познания явлений жизни как планетного явления и для познания области жизни – биосферы. Он упомянул и о «биогеохимической роли человечества», правда, не пояснил, что под этим понимать. Возможно, предполагал изменения природной среды сельским хозяйством.
Если иметь в виду геохимическую деятельность человечества, включая промышленность, строительство и т. д., то это относится к учению о техногенезе и связано с эволюцией техники, а не биологических систем.
Вернадский отозвался и на активно обсуждаемую в начале века проблему механизма и организма, их сходства и различия. При этом перешёл на глобальный уровень:
«Биосфера не может рассматриваться как механизм. Граница между организмами и биосферой есть граница логическая и в научном смысле не реальная. Организм фактически, реально, неотделим от биосферы. В нашей жизни мы непрерывно несём её с собою, ибо мы являемся неразрывной и неотделимой частью биосферы. Слово «механизм» поэтому научно удобно отбросить, говоря не только о живом организме, но и о среде жизни – биосфере».
Мы состоим из земного праха, воды и лучистой энергии Солнца. Каждый наш вздох, каждый глоток воды приобщают нас к биосфере. Мы абсолютно зависим от неё. Но если каждый живой организм является её частью, составляет с ней единство, значит, она живая, ибо живое не может быть органичной частью мёртвого.
Вернадский связывал эту науку с теорией познания:
«Наши знания о биосфере и о её содержимом резко отличаются от всякого другого знания, так как мы живём в биосфере и ощущаем её всем свои существом. Всё передаётся нам через биосферу. Выше и ниже её человек может проникать только логическим путём, разумом. Через неё он охватывает космический мир, преломлённый в биосфере. И так же преломлёнными в биосфере он может изучать глубины планеты, лежащие ниже земной коры».
Правда, во второй половине ХХ века астронавты США посетили Луну, оставили на ней свои следы и даже показали землянам опыт: на нашей спутнице, не имеющей атмосферы, геологический молоток и птичье перо падают с одинаковой скоростью. Это выглядит чудом, ибо в атмосфере, в среде жизни, такое невозможно.
Наука дополняет наш обыденный опыт, расширяет горизонты познания.
По материалам исследований в Биогеохимической лаборатории АН, Вернадский выяснил, что живые организмы накапливают редкие элементы, в частности радий. «Концентрация радиоактивных элементов, – писал он, – с энергетической точки зрения является процессом, нарушающим природное устанавливающееся неоднородное равновесие в отсутствие жизни. С энергетической точки зрения устойчивым состоянием в земной коре является рассеяние радиоактивных элементов, но не их концентрация.
Жизнь является в биосфере фактором, нарушающим обычный ход процесса: организм действует здесь вопреки правилу энтропии».
На первый взгляд, вывод очевиден. Однако Владимир Иванович не учёл два важных обстоятельства.
В биосфере концентрируют химические элементы не только живые существа. Природные насыщенные рассолы образуются в результате выпаривания морской воды (например, в заливе Кара-Богаз-Гол богатые запасы серы, магния, натрия, хлора) или подземной воды (солонцы, солончаки). Неплохо «впитывают» некоторые химические элементы глины. Гигантские скопления нефти и газа образуются при определённых условиях залегания горных пород и смятия их в складки.
Выходит, не только живые организмы, но вся биосфера как глобальный организм препятствует рассеянию химических элементов. Можно ли это считать действием «вопреки правилу энтропии»? Нет.
Увеличивается энтропия в закрытых системах, изолированных от окружающей среды. (Есть ли в реальности такие системы?) Организм, как справедливо отметил Вернадский, – открытая система, часть биосферы. А биосфера существует благодаря притоку лучистой солнечной энергии, то есть тоже является открытой системой.
Живое вещество аккумулирует лишь малую часть солнечной энергии, поступающей на Землю. Значит, в относительно закрытой системе «Солнце – биосфера – организм» расход энергии колоссальный, а аккумуляция живыми организмами ничтожна. Второе начало термодинамики остаётся в силе.
В книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» (1948) Норберт Винер подчеркнул, что живой организм связан с внешним миром и обменом веществ, и обменом информацией. Но автоматы и в этом отношении сближаются с организмами, а потому между организмами и сложными автоматами нет принципиальной разницы.
Позже, в книге «Кибернетика и общество» (1954) Винер продолжил: «На мой взгляд, лучше избегать всех таких сомнительных понятий, как, например, «жизнь»… и в отношении машин просто сказать, что нет оснований, почему бы машины не могли иметь сходства с людьми в том, что они представляют сосредоточение уменьшающейся энтропии в рамках, где большая энтропия стремится к возрастанию». Он пояснил:
«Подобно живому организму, машина представляет собой, как я уже сказал, устройство, которое временно и в ограниченных рамках, по-видимому, противодействует общей тенденции к возрастанию энтропии. Благодаря своей способности принимать решения машина может создать вокруг себя локальную зону организации в мире, общей тенденцией которого является разрушение».
Винер, в отличие от Вернадского, не видел непреодолимого различия между живым организмом и роботом. Зато оба они предполагали, что техническая деятельность человека продолжает на более высоком энергетическом уровне функцию живого вещества.
Пожалуй, в этом оба мыслителя ошибались.
Безусловно, и живой организм, и активный робот – это сгустки энергии, сложности, информации. Но на этом их сходство заканчивается. Живое существо естественно рождается в биосфере, растёт благодаря ей и растворяется в её лоне. Потребляя энергию и вещество биосферы, оно практически всё ей возвращает.
У механизма не так. Он создаётся искусственно, с огромными затратами вещества и энергии: добыча и обработка полезных ископаемых, работа геологов, учёных, инженеров, рабочих. Действует машина за счёт энергетических ресурсов биосферы (организмы используют даровую солнечную энергию). Техника наносит урон биосфере, загрязняя её и увеличивая энтропию.
Однако живые организмы не противодействуют процессу рассеивания энергии, не нарушают законы термодинамики, так как они лишь частично закрытые системы (как особи) и являются частью биосферы. А с ней не так просто, и это до сих пор остаётся научной проблемой, не замечаемой специалистами.
Как свидетельствует геологическая история, биосфера постоянно развивалась, становилась сложнее, в ней появлялись новые виды организмов, минералов, горных пород, залежей полезных ископаемых. Этот процесс противоположен энтропии…
Но в целом система «Солнце-биосфера» ежесекундно теряет колоссальное количество энергии. Считается, что она рассеивается в космическом пространстве. В таком случае остаётся в силе следствие из второго начала термодинамики: Вселенная как единое целое, как замкнутая система обречена на вырождение, переход к полному равновесию «тепловой смерти».
Об этом Норберт Винер выразился образно: «Мы в самом прямом смысле являемся терпящими кораблекрушение пассажирами на обречённой планете… Мы пойдём ко дну, однако и в минуту гибели мы должны сохранять чувство собственного достоинства».
Отлично сказано. Хотя почему бы считать нашу планету обречённой? Разве что мы сами своей алчной деятельностью обескровим биосферу. Или действительно Вселенная обречена на всеобщее выравнивание температур, затухания движений и «тепловую смерть»?
Вернадский на этот счёт имел своё мнение: в геологической истории мы не видим начала жизни и не имеем оснований предполагать её конец. В таком случае не подходит единый поток абсолютного времени Ньютона. То же относится и к теории относительности Эйнштейна, на основе которой создана популярная концепция Большого взрыва Вселенной.
Не соглашаясь с теорией относительности, Вернадский не привёл убедительных доводов против неё. А они могут появиться, если принять во внимание существование «светоносной среды», вакуум-эфира, который, кстати, признавал Ньютон и даже высчитал его плотность…
Впрочем, это уже другая проблема, и даже не одна.
Может показаться, что мы забрели, что называется, в чужой огород, перешли от конкретной биогеохимии к проблемам других наук и философии. Мол, каждый сверчок знай свой шесток.
Когда речь идёт об использовании природных ресурсов, тогда оправдан принцип «разделяй и властвуй». На это и существуют науки, постоянно дробящиеся на всё новые и новые отрасли знаний. Но если мы хотим познавать Природу, то надо исходить из её единства, переходя от научного анализа к синтезу.
Основав науку биохимию, Вернадский вскрыл целый ряд важных проблем, на которые до него не обращали внимания. В науке это очень важная часть – постановка проблемы. Основав биогеохимию, Вернадский открыл новые горизонты познания Земли и Жизни.
Если можно говорить о национальной особенности российской науки, то кроме приоритета наук о Земле и Жизни это создание учений – синтеза разнообразных знаний.
Для конкретных исследований требуются отлично оборудованные лаборатории, сложные приборы. В этом отношении Россия отставала. До ХХ века российские учёные стажировались обычно за рубежом. Но это не мешало им делать крупные обобщения.
О сфере жизни на Земле (биосфере) писали главным образом географы, начиная с немецкого натуралиста Александра Гумбольдта, понимая под этим термином совокупность организмов. В середине ХІХ века австрийский геолог Э. Зюсс среди оболочек Земли выделил биосферу. Он отождествлял её с «пространственно ограниченной совокупностью организмов».
Английский учёный Дж. Мёррей в книге «Океан» дал такое определение: «Биосфера. Где только существует вода или, вернее, где вода, воздух и земля соприкасаются и смешиваются, обыкновенно можно найти жизнь… Можно даже всю планету рассматривать как одетую покровом живого вещества. Давши нашему воображению немножко больше свободы, мы можем сказать, что в пределах биосферы у человека родилась сфера разума и познания и он пытается истолковать и объяснить космос; мы можем дать этому наименование психосферы».
Книга эта была издана в Лондоне в 1870 году (на русском языке появилась полвека спустя). Мёррей выступил как океанолог и натуралист-мыслитель. Его психосфера вошла в философию под именем ноосферы, понятие «живое вещество» использовал Вернадский.
В живые организмы и горные породы входят одни и те же химические элементы. Феномен жизни (так же, как разума) – проявление структурных особенностей сложно организованной материи. Наша плоть состоит из веществ, входящих в три поверхностных сферы Земли. В этом отношении ничего специфически живого в растениях или животных нет. Другое дело – генетическая информация. Она и энергия Солнца одухотворяют земное вещество.
Интуитивно мы обычно чётко разделяем живые и косные (мёртвые) природные тела. В этом смысле допустимо, хотя и не вполне корректно говорить о «живой материи».
…Университетский товарищ Вернадского геолог И.Д. Лукашевич, находясь в Шлиссельбургской крепости в бессрочном заключении за покушение на жизнь Александра III, начал писать обстоятельное исследование: «Неорганическая жизнь Земли». В третьем томе (1911 год) глава «Биосфера» посвящена геологической роли живых организмов. Лукашевич утверждал: «Жизнь как проявление особого вида энергии так же вечна, как движение, теплота, свет и электричество».
Годом позже А.Е. Ферсман, читая первый в мире курс геохимии, высказался определённей: «В этой зоне жизни или биосфере протекает наше существование, здесь вокруг нас кипит и волнуется мир людей, необъятно кишит животная жизнь, распускается и дышит растительность, – всюду колоссальная и интенсивная жизнь Земли».
И ещё: «Организмы являются великими геологическими деятелями, и неизбежно весь характер химических процессов земной поверхности будет зависеть, как он зависит уже и сейчас, от истории развития органического мира». Наконец, со ссылкой на Лукашевича, тезис: органический мир – дитя Солнца.
В апреле 1917 года журнал «Природа» опубликовал статью об энергетике жизни французского физика Виктора Анри, приглашённого в Москву для чтения лекций и работы в недавно созданном Институте труда.
«В каждом жизненном процессе, – писал В. Анри, – происходит превращение некоторых продуктов, называемых пищевыми, и образование сложных тел, составляющих живую материю…
С мировой точки зрения жизнь есть не что иное, как постоянное задержание и накопление химической и лучистой энергии, замедляющее превращение полезной энергии в теплоту и препятствующее рассеиванию последней в мировом пространстве».
Во всем этом было нечто важное, но недосказанное, нераскрытое во всей полноте и ясности. Хороший наглядный образ – все организмы планеты образуют плёнку жизни. А дальше? Разве она существует сама по себе? Допустимо ли считать её оболочкой Земли?
Поэты и философы с давних пор воспринимали земную природу как нечто живое, одухотворённое и обожествляли все её проявления.
«Есть всегда учёные, – писал Вернадский, – которые ярко чувствуют и охватывают эту живую, реальную природу нашей планеты, всю проникнутую вечным биением жизни, и для которых это понимание единой Природы является руководящей нитью всей их научной работы…
Они выходят из рутинных рамок и, не ограничиваясь изучением жизни в организме, переходят к изучению её проявлений в мёртвой природе, широко смотрят на задачи биологического исследования».
Отметим некоторую непоследовательность Владимира Ивановича. Сначала он упоминал «природу нашей планеты, всю проникнутую вечным биением жизни», но затем – о проявлениях жизни «в мёртвой природе». Это противоречие он преодолел в монографии «Биосфера» (1926):
«История биосферы резко отлична от истории других частей планеты, и её значение в планетном механизме совершенно исключительное. Она в такой же, если не в большей степени есть создание Солнца, как и выявление процессов Земли. Древние интуиции великих религиозных созданий человечества о тварях Земли – в частности о людях – как детях Солнца, гораздо ближе к истине, чем думают те, которые видят в тварях Земли только эфемерные создания слепых и случайных изменений земного вещества, земных сил.
Твари Земли являются созданием сложного космического процесса, необходимой и закономерной частью стройного космического механизма, в котором, как мы знаем, нет случайностей.
Медленно и с трудом выявляется нашему уму механизм превращения солнечной энергии в биосфере в земные силы. Мы привыкли видеть другие черты в отвечающих ему явлениях; он скрыт для нас в бесконечном разнообразии красок, форм, движений природы – мы сами составляем его часть нашей жизнью. Века и тысячелетия прошли, пока человеческая мысль могла отметить черты единого связного механизма в кажущейся хаотической картине природы».
Движения воздуха и воды, разрушение горных пород, нагревание поверхности суши и Мирового океана, фотосинтез, – формы накопления лучистой энергии Солнца. Хранят её осадочные горные породы, которые со временем погружаются в земные недра. Так энергия звезды медленно проникает внутрь планеты, как бы пропитывая земную кору.
«Как мог образоваться этот своеобразный механизм земной коры, каким является охваченное жизнью вещество биосферы, непрерывно действующий в течение миллионов лет геологического времени, – мы не знаем.
Это является загадкой так же, как загадкой в общей схеме наших знаний является и сама жизнь». По его словам: «Жизнь является великим, постоянным и непрерывным нарушителем химической косности поверхности нашей планеты». Постоянное обновление живого вещества, горение жизни, которым охвачена поверхность планеты, – замечательное качество Земли.
Мы, вступая в этот круговорот жизни – недолгие, мимолетные в смене поколений, – сохраняем неразрывную связь со всей средой жизни. Вернадский делает вывод: «Организм, нераздельно связан с земной корой и должен изучаться в тесной связи с её изучением. Автономный организм вне связи с земной корой реально в природе не существует».
Не странно ли? Ведь очевидно: каждый организм обособлен; так и называют – особь. Её мы видим, изучаем, можем сфотографировать, – а она «реально в природе не существует»?!
Французский натуралист Кювье называл организм «вихрем атомов». Жизнь организма невозможна без обмена веществом с окружающей средой. Как воздушный вихрь не существует вне воздуха, а водоворот немыслим вне воды, так и организм живёт только в особой среде – в биосфере.
Уточним афоризм Кювье: живое существо – это устойчивые, сложно организованные вихри атомов биосферы. Поэтому вне её нет реального организма. Мы не замечаем этого, ибо не задумываемся о том, что каждый живой организм является эфемерным созданием. Он возникает из воздуха, воды и земного праха по генетической программе и после недолгого срока, утрачивая энергию, переходит в воздух, воду и прах земной.
Причастность к биосфере сказывается и на стиле мышления. Как писал Вернадский: «В сущности человек, являясь частью биосферы, только по сравнению с наблюдаемыми на ней явлениями может судить о Мироздании. Он висит в тонкой пленке биосферы и лишь мыслью проникает вверх и вниз».
Но только ли телесно принадлежит человек биосфере? Наш мозг – результат эволюции животных (цефализации), а мысли, разум, интеллект возникли в биосфере и благодаря нашей взаимосвязи с ней. Не означает ли это, что существует неведомый нам разум живой оболочки планеты Земля?
Впрочем, это отчасти философский вопрос. Одно бесспорно: приоритет целого, а не его части, то есть биосферы, а не человека. Но до сих пор это остаётся в забвении. Один из предвестников глобального экологического кризиса – рост климатических и погодных аномалий, активизация природных стихий.
…Учение о биосфере основал не биолог или географ, а геохимик, минералог, историк науки. Вообще, крупные открытия в естествознании обычно совершаются на стыке наук, при синтезе знаний. Для узкого специалиста такой научный подвиг невозможен. Он способен создать научную теорию в конкретной научной дисциплине.
Идею биосферы высказывали многие учёные, вкладывая в это понятие разный смысл. Комплексное учение о биосфере как планетной геологической оболочке, имеющей свойства живого организма, основал академик Вернадский.
Это – классическая биосфера (с маленькой буквы), о которой написано в учебниках. Она выделена по формальному географическому признаку: пределы распространения современных живых существ. Земную кору Вернадский называл «областью былых биосфер».
Мы не считаем ствол дерева областью былого дерева, хотя у него есть годовые кольца, показывающие очередной прирост древесины. В биосфере ничего подобного нет. Она живёт как единое целое и развивается непрерывно миллиарды лет.
Вернадский имел в виду часть планеты, где в данный момент обитают живые существа. Примерно того же мнения придерживались немецкие географы ХIХ века. Но если учесть всю геологическую историю, то земная кора предстанет как органическая часть области жизни.
Владимир Иванович утверждал, что область жизни существует непрерывно всю геологическую историю. А если так, то былые биосферы и будущие – это единая Биосфера (с заглавной буквы) или Биогеосфера.
С геологических позиций надо иметь в виду планету, живущую миллиарды лет с постоянным обменом веществ всех трёх оболочек (воздушной, водной и каменной) с живыми организмами.
…Учение Вернадского о биосфере – одно из крупнейших научных достижений ХХ века. Английский зоолог и эколог Дж. Хатчинсон подчеркнул: «Концепция биосферы, которую мы принимаем сейчас, в основном опирается на идеи Вернадского».
Но это не косный монумент, а живая гибкая структура, способная к развитию. В истории естественных наук немало таких учений, теорий, гипотез, которые развивались, преображаясь.
Да и сам Владимир Иванович в своей концепции диссимметрии Земли (о ней будет сказано особо) показал перспективы дальнейшей разработки учения о живой оболочке планеты Земля.
Парижские лекции Вернадского об основах геохимии слушали антропологи и философы друзья Тейяр де Шарден и Эдуард Ле Руа. Они познакомились с Вернадским и обсудили феномен геологической деятельности человека и его предназначения на Земле и в космосе. Французы пришли к мысли, что на основе биосферы человечество создаёт ноосферу, где господствует разум, и она будет расширять свои пределы.
Тейяр де Шарден писал: «Гармоничная область сознания эквивалентна своего рода сверхсознанию. Земля не только покрывается мириадами крупинок мысли, но окутывается единой мыслящей оболочкой, образующей… одну обширную крупинку мысли в космическом масштабе. Множество индивидуальных мышлений группируется и усиливается в акте одного единодушного мышления…
Ноосфера стремится стать одной замкнутой системой, где каждый элемент в отдельности видит, чувствует, желает, страдает так же, как все другие, и одновременно с ними».
Живое вещество созидает биосферу, а разумные существа – ноосферу! Логично. И термин красивый. Вернадский стал использовать его в своих трудах. Он называл так область проявления научной мысли (у него есть труд «Научная мысль как планетное явление»). По его мнению, человек преобразует окружающую среду благодаря достижениям науки.
Даже Вторая мировая война не поколебала его убеждения на этот счёт. Он и на склоне лет оставался оптимистом; в 1944 году писал:
«Сейчас мы переживаем новое геологическое эволюционное изменение биосферы. Мы входим в ноосферу. Мы вступаем в неё – в новый стихийный геологический процесс – в грозное время, в эпоху разрушительной мировой войны.
Но важен для нас факт, что идеалы нашей демократии идут в унисон стихийным геологическим процессам, с законами природы, отвечают ноосфере.
Можно смотреть поэтому на наше будущее уверенно. Оно в наших руках. Мы его не выпустим».
Сильно сказано. Но верно ли? Ныне, восемь десятилетий спустя, есть все основания утверждать, что идея ноосферы себя не оправдывает. Почему? Есть ответ философский, а существует и научное его обоснование.
Давно было сказано Ф.М. Достоевским: «Ну что, если человек был пущен на землю в виде какой-то наглой пробы, чтобы только посмотреть: уживется ли подобное существо на земле или нет?»
Никакими законами свыше не предопределена судьба человечества. Людям дано самим творить её и отвечать за свои действия. Человек остаётся частью земной природы, но в своей деятельности наносит ей ощутимый ущерб.
Человек создал на планете нечто небывалое – технику. Именно она предоставляет ему возможность совершать грандиозные глобальные преобразования. Это – техногенез. Академик А.Е. Ферсман писал в 1934 году: «Под именем техногенеза мы подразумеваем совокупность химических и технических процессов, производимых деятельностью человека и приводящих к перераспределению химических масс земной коры…
Хозяйственная и промышленная деятельность человека по своему масштабу и значению сделалась сравнимою с процессами самой природы. Вещество и энергия не беспредельны в сравнении с растущими потребностями человека… Человек геохимически переделывает мир».
Упоминал об этом и Вернадский: «С человеком, несомненно, появилась новая огромная геологическая сила на поверхности нашей планеты». Однако основы учения о техногенезе создал его ученик Ферсман.
Необходимо сделать два замечания. Во-первых, человек не только геохимически, но и геофизически перестраивает Биосферу, перемещая огромные массы вещества, меняя рельеф и т. д. Во-вторых, восхищаясь мощью техногенеза, надо иметь в виду, что это вовсе не продолжение деятельности живого вещества, а нечто противоположное. Техногенез преимущественно разрушает и загрязняет (отравляет) Биосферу.
За урон, наносимый земной природе, расплачиваются многие поколения. Жан-Батист Ламарк отметил это двести лет назад: «Можно, пожалуй, сказать, что назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания». Его слова подтверждаются фактами.
Чем активней становится деятельность человека, тем меньше остается в биосфере видов животных и растений, лесных массивов, плодородных почв, природных болот, чистых рек и водоёмов, залежей полезных ископаемых.
Со временем по той же причине всё больше опустыненных земель, отравленных почв и природных вод, загрязнений атмосферы, техники, инженерных сооружений.
Правда, больше становится пород домашних животных и сортов растений, продукции сельского хозяйства, искусственных ландшафтов, народонаселения. Но это сопровождается гигантскими тратами энергии и материалов, изымаемых из Биосферы безвозвратно.
Из общей работы, производимой людьми на планете и в космосе, около 90 % совершается в ущерб природе, менее 5 % – с пользой для неё. За год одни лишь тепловые потери от техногенеза в несколько раз превышают энергию всех землетрясений и вулканов Земли!
Масса совокупности технических систем (заводов, электростанций, поездов, автомашин, самолётов и т. д.) составляет число с 13 или 14 нулями: 1013—1014 тонн. Биомасса на суше (растения, животные) примерно в десять раз меньше.
Живые организмы, вырабатывают в год приблизительно 1011 т биопродукции. А количество технической продукции, включая отходы в десяток раз больше. В промышленных районах количество техногенной энергии соизмеримо с потоком солнечного излучения! Научного управления природой нет. Отдельные экологические мероприятия существенной пользы не приносят.
С прогрессом цивилизации становятся разрушительнее войны и внутренние конфликты, увеличивается число и разнообразие преступлений. Прогресс, – но только не добра, разума и человечности. Реальная сила, – не человек как биологический вид, не научная мысль, а техника. Поэтому область активной деятельности техногенеза следует называть Техносферой.
Идёт перестройка области жизни, сопряжённая с разрушением и деградацией, из-за деятельности техники – мёртвой материи, организованной, сотворённой и призванной к действию человеком.
Люди экстенсивно эксплуатируют естественные ресурсы, мало заботясь об их восполнении. Причина – стремительный рост материальных потребностей главным образом у незначительной правящей верхушки социальных пирамид. Но есть ещё более весомый фактор: все сложившиеся системы ориентированы на создание, воспроизводство, размножение и функционирование технических систем. Такова основа технической цивилизации.
Значительно преобразованы естественные ландшафты, а реликтовые сохраняются – искусственно – в заповедниках; созданы своеобразные городские, промышленные и сельскохозяйственные ландшафты, а также техногенные пустыни. Выведены породы животных и сорта растений; тысячи видов уничтожены или находятся на грани вымирания. В атмосфере повышается содержание техногенных газов, в том числе «парниковых», задерживающих тепловое длинноволновое излучение земной поверхности и определяющих глобальное потепление.
Изменяется химический и биотический состав, режим поверхностных и подземных вод; гидрографическая сеть преображается каналами, водохранилищами, дамбами; уничтожено Аральское море. Создаются техногенные формы рельефа: курганы, насыпи, котлованы и т. д. Перераспределяются гигантские массы пород верхней части земной коры. Возникают техногенные землетрясения при мощных взрывах, устройстве водохранилищ, крупных откачках нефти, газа, воды. Созданы техногенные горные породы, минералы и кристаллы, даже химические элементы. Техносфера излучает в космос поток коротких волн в миллионы раз превышающий естественный фон. Космические аппараты достигли многих планет. Человек побывал на Луне.
В прежние эпохи в биосфере возникали отдельные очаги интенсивного техногенеза. За последние столетия они слились в единую оболочку планеты, имеющую свою уникальную энергетическую, информационную и материальную специфику, своеобразную пространственно-временную структуру.
По своему происхождению, развитию, главному геологическому агенту техносфера принципиально отличается от других планетных оболочек. Её название (от греческого «техне» – ремесло, умение, искусство) указывает на искусственный характер сферы и связано с понятием «техногенез».
Беспокоясь за судьбу живых организмов и рода человеческого, мы не учитываем одно важное обстоятельство. Для техники всё это не имеет никакого значения. Мы постоянно и усиленно содействуем тому, чтобы на Земле господствовали технические системы. Скажем, энергетические кризисы связаны с добычей топлива для них, а не для непосредственных нужд людей. Создаются роботы, предприятия-автоматы, автономные космические аппараты и т. п.
Электронные средства массовой рекламы, агитации и пропаганды (СМРАП) интеллектуально, морально и эмоционально воздействуют на индивидуума, меняя структуру личности. Штампуются разновидности «техногенного человека». Работа СМРАП направлена на то, чтобы лишить человека важных опорных ориентиров, нацеливая его на мелкое, низкое сиюминутное, материальное – на потребление и послушание властям.
Словно человечество стихийно, наделяя технику интеллектом, готовится к уходу с мировой арены. Или ноосфера восторжествует в будущем? У человечества есть три пути, как у сказочного витязя на распутье.
Продолжение нынешнего развития ведет к экологической, экономической и политической катастрофам уже в этом веке.
Другой вариант: под действием СМРАП – электронных наркотиков – люди останутся в мире мнимостей и развлечений. Таково угасание разума, деградация и вымирание без особых беспокойств.
Не исключен переход к ноосфере с главной опорой не на технику, а на живые организмы, на приоритет Биосферы с неуклонным соблюдением её законов.
Основы учений о техногенезе и о Техносфере созданы академиками В.И. Вернадским и А.Е. Ферсманом. Однако, как справедливо заметил Гёте: «Старый фундамент будем уважать, но нельзя лишить нас права, каждый вопрос иногда и нацело пересматривать». В нашем случае такой пересмотр предполагает расширение понятия техногенез, не ограничивая его только геохимическими процессами. Необходима оценка его по отношению к земной природе, Биосфере, от которой мы, люди, абсолютно зависим.
Речь идёт не просто о научной и философской концепции. Факты свидетельствуют:
• глобальная техническая деятельность человека не продолжает на новом уровне природные процессы, а в основном противостоит им;
• современный техногенез содействует не развитию Биосферы, а её деградации;
• необходимо преобразование техногенеза (значит, и буржуазного общества потребления), чтобы он отвечал законам Биосферы. От этого зависит судьба человечества.
…Об охране природы написано немало. На экологические мероприятия тратятся значительные средства. Но принципиально ничего не меняется. Техногенез разрушает и отравляет область жизни, Техносфера вытесняет живую природу Земли, подавляет человеческую личность, превращает людей в детали глобального механизма.
По-прежнему пользуется популярностью гипотеза ноосферы, словно она предопределена и неизбежно восторжествует. Но для создания ноосферы необходимо направить стихийный техногенез на благо биосферы и её обитателям, включая людей, а не на безудержную экспансию техники. В этом, пожалуй, главная задача научного сообщества.
К сожалению, это не только научная проблема, которую можно решить на основе фактов. Она сопряжена со многими субъективными факторами – не столько материальными, сколько духовными. Многое, если не всё, зависит от интеллектуального и морального уровня научного сообщества и тех, кто определяет экономическую политику государств.
Александр Евгеньевич Ферсман открыл новое важнейшее направление научных исследований, заложив основы учения о техногенезе и Техносфере. Но до сих пор оно остаётся, по сути дела, в забвении. Главная причина в том, что она требует крупных коллективов учёных разных специальностей, как это было при разработках ядерного оружия.
Российский физиолог и натуралист немец Иосия Вейтбрехт в мемуаре «О нефти» (1739) предположил её органическое происхождение. Эту идею как научную гипотезу представил М.В. Ломоносов после изучения в лаборатории нефти из Ухты в книге «О слоях земных» (1763).
Во второй половине ХIХ века обрела популярность неорганическая гипотеза происхождения нефти. Однако более детальные исследования поставили её под сомнение. В «Очерках геохимии» (1933) В.И. Вернадский сделал вывод: «Мы теперь знаем, что нефти состоят из смеси углеводородов, очень различных в зависимости от геологических условий их генезиса, их состава тех первичных органических тел, из которых они происходят и которые созданы определёнными организмами». Нефть «образуется в биосфере».
В 1932 году, а через 5 лет уточнённым и дополненным изданием вышла книга академика И.М. Губкина «Учение о нефти». В ней, как уведомляет аннотация, рассматривается народно-хозяйственное значение нефти, её физические и химические свойства, происхождение и условия залегания в земной коре, геологическое строение нефтяных и газовых месторождений, закономерности их размещения, свойства нефтегазоносных пород, методы поисков и разведки и другие вопросы нефтегазовой геологии.
По мнению Губкина, для образования нефти сначала должен накопиться придонный ил, насыщенный остатками растений и животных. Так бывает в болотах и морских мелководьях. Их перекрывают другие отложения. Все это происходит в воде, препятствующей окислению углеводородов. Обрабатывают битуминозный ил бактерии, не нуждающиеся в кислороде. Погружаясь в недра, органические вещества под действием высоких температур и давления преображаются в нефть. Она накапливается в благоприятных для этого тектонических структурах…
Главное достоинство этого труда И.М. Губкина не в детальных разработках отдельных проблем. Это комплексное учение рассматривает нефть в разных аспектах. Казалось бы, следовало ограничиться основательным анализом какой-то одной проблемы столь сложного объекта. По такому пути пошла научная мысль в ХХ веке. Однако синтез знаний позволяет соединять теорию с практикой, рационально организовать поиски и разведку месторождений нефти и газа.
В книге «Развитие наук о Земле в СССР» (1967) сказано: «И.М. Губкину принадлежит заслуга в выборе правильного направления поисково-разведочных работ во многих районах СССР и прежде всего в Волго-Уральской нефтегазоносной области. Его оптимизму, настойчивости, научной эрудиции и организаторским способностям обязана наша страна быстрым открытием нефтяных богатств и созданием крупнейшей базы нефтедобывающей промышленности. И.М. Губкин одним из первых указал на перспективность поисков нефти и газа в мезозойских отложениях Предкавказья, Средней Азии и западной Сибири».
…Не затихают споры учёных о происхождении нефти. Теория неорганического её синтеза в глубоких недрах Земли имеет могучего сторонника – Д.И. Менделеева. А её органическое происхождение поддерживает авторитет Ломоносова, Вернадского, Губкина…
Крупнейший французский геолог-нефтяник Ален Перродон в монографии «История крупных открытий нефти и газа» (1994) пишет: «Прогресс нашей науки и техники всё время подтверждает, что нефти и газ действительно являются продуктом медленного процесса накопления осадков и их диагенеза, который протекает в недрах осадочных бассейнов» (диагенез – преобразование рыхлых осадков в плотные горные породы в верхней части земной коры).
Член-корреспондент АН СССР Н.Б. Вассоевич создал теорию главной фазы нефтеобразования, обобщив огромный материал, накопленный главным образом советскими учёными (И.М. Губкиным, А.Д. Архангельским, И.О. Брода, В.А. Соколовым, М.Ф. Двали, В.А. Успенским и другими). Суть такова. Среди бесчисленных биохимических реакций в современной области жизни нет ни одной, завершающейся образованием нефти. Поэтому о чисто биогенном её рождении говорить не приходится.
В результате жизнедеятельности организмов или при их участии создаются мощные толщи осадков, содержащих гигантское количество органических соединений, углеводородов. Эти осадочные породы проходят геохимические циклы преобразований в земной коре. Рыхлые слои уплотняются, взаимодействуют с подземными водами, претерпевают физические и химические превращения.
Примерно до глубины 1 км эти изменения не приводят к образованию нефти (если не считать редких исключений из правила). При температуре выше 60°, но не более 200 °C, в осадочных отложениях, преимущественно в глинах и глинистых известняках, пронизанных органическим веществом, начинает созревать нефть. Такие условия имеются обычно на глубинах от 2 до 6 км. В этой зоне реализуется главная фаза образования нефти.
Формирование крупных нефтяных залежей продолжается миллионы лет. Чтобы оно завершилось успешно, требуется сочетание многих благоприятных факторов: область устойчивого прогибания земной коры, накопление богатых углеродными соединениями осадков, хорошие коллекторы нефти и ловушки, надёжная изоляция залежей нефти от высоких температур и доступа свободного кислорода.
Такова современная осадочно-миграционная теория происхождения нефти. Учёные сумели восстановить последовательную историю – порой детально, порой с пробелами – подземных судеб одного из самых замечательных огнеопасных продуктов Биосферы.
Геохимия и геофизика – науки о Земле, а геометрия – раздел математики. Здесь на первом месте именно земля, ибо вначале было измерение территорий. Хотя потом геология стала изучать реальные природные тела и явления, а математика – идеальные.
Из геологических наук наиболее прочно связана с математикой теоретическая кристаллография. У её истоков – научно-популярная работа немецкого астронома Иоганна Кеплера «О снежинке» (1615). Наблюдая снежинки, он вывел закон постоянства углов граней кристаллов определённого вещества, какого бы размера этот кристалл ни был. Это мысль о том, что материя состоит из мельчайших атомов разной формы. Затем вернулись к античной идее представлять их в виде мельчайших шариков. Позже выяснилось, что атомы имеют разную структуру…
Напоминаю об этих перепутьях научной мысли, чтобы высказать мысль, которая меня некогда поразила, хотя кому-то может показаться тривиальной. Оказывается, абстрактные математические идеи способны помочь в познании реальной природы. (Так и реальная природа может навести математика на новые идеи.)
Об этом важно помнить, когда речь идёт об открытиях сугубо теоретических и абстрактных. Именно такое открытие сделал Евграф Степанович Фёдоров (1853–1919) – кристаллограф, геолог, минералог, геометр. Как многие из тех, кто достиг незаурядных результатов в творчестве, Евграф Фёдоров не ограничивал свой умственный кругозор одной избранной специальностью.
Он вспоминал: «В 1863 году мне как-то попала на глаза элементарная геометрия Шульгина – небольшой учебник, написанный для кадетских корпусов. Я шутя начал читать первые страницы этого учебника, но содержание этих страниц с самого начала вызвало такое созвучие струн моей психики, что я был буквально увлечён этим чтением; каждое слово, каждая фраза учебника с такой силой отпечатлелись в моём уме, что непрерывно и без всякой остановки, так сказать, запоем прочтя эту книжонку, я на всю жизнь запомнил всё, что там написано».
Казалось бы, как говорится, прирождённый геометр. А он, окончив Военно-инженерное училище, уволился с военной службы, слушал лекции в Медико-хирургической академии, а поступил на химическое отделение Технологического института. Но и тут пробыл недолго.
Фёдоров не ограничивал себя наукой, его не прельстила роль учёного, отрешённого от мирской суеты. Он обдумывал жизнь общества, в котором и за счёт которого существовал. Решив бороться за справедливость, свободу, равенство и братство, он вступил в революционную партию «Земля и воля». Участвовал в организации дерзкого побега П.А. Кропоткина из тюремной больницы.
Через всю его жизнь прошла любовь к геометрии. Ещё в юности он начал работать над капитальным трудом – «Начала учения о фигурах». Замысел колоссальный. Напоминает «Математические начала натуральной философии» Ньютона. Если не ошибаюсь, суть «Начал» Фёдорова в первенстве геометрии реальных природных тел, а не идеальных евклидовых фигур на плоскости. Например, вместо угла на плоскости, берётся «телесный угол», в объёме, как у натуральных граней. Получается геометрия реального пространства трёх измерений, а не абстрактных фигур на плоскости.
Проблемы симметрии навели его на мысль изучать кристаллы. «В 1880 году, – вспоминал он, – с толстой рукописью в руках я вступил в качестве слушателя на 3‐й курс Горного института, а моя рукопись «Начала учения о фигурах» не находила доступа в печать».
Её раскритиковали, отчасти справедливо, некоторые крупные математики. Однако идеи Фёдорова заинтересовали профессора Петербургского артиллерийского училища, впоследствии академика А.В. Гадолина, автора классического труда «Вывод всех кристаллографических систем и их подразделений из общего начала» (1868), где доказано, что существует только 32 класса кристаллов.
Окончив Горный институт, Фёдоров участвовал в экспедициях на Урал. Изобрёл двукружный гониметр (1889) – измеритель углов в кристаллах – и универсальный столик для микроскопа (1891). Изучал рудные месторождения Урала и Кавказа.
Главное теоретическое достижение Е.С. Фёдорова – вывод 230 пространственных групп симметрии, получивших его имя в работах «Этюды по аналитической кристаллографии» (1885, 1887) и «Симметрия правильных систем фигур» (1891).
В те же годы в Московском университете читал лекции по кристаллографии В.И. Вернадский. Он прослеживал развитие идей, уделяя главное внимание физике кристаллов, а не геометрии. Но подчёркивал: «Задача кристаллический структуры сводится к решению геометрического вопроса: сколько может быть различных правильных группировок точек-атомов, однородно заполняющих пространство.
Зонке (
Фёдоров пояснял в предисловии к своей работе: «Здесь даётся полный вывод всех правильных систем точек и намечен вывод возможных видов структур кристаллов. Системы Зонке находятся в числе других систем лишь как особый частный случай и называются простыми системами. Каждая система строго определяется алгебраическими уравнениями».
Мне трудно понять, как такие абстрактные построения соотносятся с природными телами, не имеющими идеальной структуры (что хорошо, ибо отклонения от полной симметрии – залог изменений, развития). Сошлюсь на мнение специалиста, члена-корреспондента АН СССР математика Б.Н. Делоне: «Новизна и важность тех вопросов, которые поставил, а частично и решил Фёдоров в геометрии, заставляют признать его одним из выдающихся геометров мира.
Кому из геометров посчастливилось создать такое открытие, как вывод 230 групп, которые будут всегда нужны всем, кто будет заниматься структурой твёрдого вещества и для которых достижения Стенона, Гаюи, Гадолина, Браве, Зонке являются как бы предисловием?»
Самый крупный на планете железорудный бассейн площадью 120 тысяч км2 был обнаружен благодаря научным исследованиям.
Первым был академик Петербургской АН астроном П.Б. Иноходцев, проводивший геодезические определения координат некоторых городов Европейской России. В статье «Сводка астрономических наблюдений для определения географического положения г. Курска в 1783 г.» он писал:
«В результате неоднократных наблюдений двумя приборами я нашёл отклонение магнитной стрелки на 15° к Западу. Поскольку это отклонение расходится с остальными, теми, которые я наблюдал в этой экспедиции и ещё раньше, в районе Волги, можно предположить здесь близость залежей руды».
Его сообщение прошло незамеченным. Только с начала ХIХ века стали создаваться в России научные учреждения, объединяющие исследователей Земли: Московское общество испытателей природы, Минералогическое, а затем Географическое общества, геологический комитет.
Интерес к Курской магнитной аномалии появился в конце этого века в связи с индустриализацией, начавшейся при Александре III. Но в Первую мировую войну империя не выдержала испытания на прочность. За Февральским буржуазным переворотом 1917 (точнее, после отречения царя и его брата) грянул Октябрьский социалистический переворот. Он перешёл в Гражданскую войну, иностранную интервенцию (кровавую междоусобицу начали «буржуазные демократы», свергнувшие царя).
Страна была на грани катастрофы, истощённая разрухой, голодом, эпидемиями, огромными человеческими жертвами. Сельское хозяйство было дезорганизовано, многие промышленные предприятия прекратили работу. Производство чёрных металлов – основы индустрии – сократилось в 1921 году по сравнению с 1913 годом в 50 раз.
Советское правительство, словно не сомневаясь в победе над «Белыми демократами», задумывалось о будущем. В 1918 году биохимику и физику академику П.П. Лазареву было поручено исследование Курской магнитной аномалии. «Если доклад, – решил В.И. Ленин, – подтвердит серьёзность этого дела, то необходимо добиться самого быстрого ведения работ, ни в коем случае не скупиться на необходимые золотые ассигнования и установить специальный надзор за тем, чтобы получение необходимого оборудования из-за границы (алмазного бурового и т. п.) было проведено с максимальной быстротой».
Геофизическая съёмка подтвердила высокую вероятность в районе Курска богатых залежей железных руд. Срочно начались буровые работы. В 1923 году на глубине 167 м вскрыли железную руду. Тотчас появился поэтический отзыв: «Рабочим Курска, добывшим первую руду, временный памятник работы Владимира Маяковского»:
Правда, на тот момент выяснилось: руда невысокого качества. Работы приостановили. Но Маяковский оставался оптимистом:
В третьем разделе поэмы «Будет» (после «Было» и «Есть») поэт не усомнился в том, что железо, добытое в КМА и обработанное, станет надёжной опорой юной страны, даже упомянул о возможном памятнике академику Лазареву.
Летом 1920 года была создана Особая комиссия по изучению КМА с участием представителей Горного совета ВСНХ, Геологического комитета, Академии наук. Возглавлял комиссию И.М. Губкин, его заместителем был П.П. Лазарев.
Поэт оказался пророком. Комиссия по результатам предварительных исследований пришла к решению продолжить разведку. Через 4 года наградой за упорный труд и веру в успех была добыта руда, содержащая до 65 % железа. В 1931 году заложили разведочно-эксплуатационную шахту. Ещё через 4 года первые тонны железной руды КМА отправили в Липецк на переработку.
Пример поисков и разведки КМА поучителен. Вспомним время, когда это происходило. Маяковский ясно осознал, что в России свершилось нечто небывалое в мировой истории (то, что до сих пор не понимают многие «россияне»). Трудящиеся, а не господа обрели власть и экономическую, интеллектуальную свободу. Обнаружили КМА учёные. Но дальнейшие поиски и разведка требовали не только знаний специалистов, но и государственной воли, исходящей не из выгоды для каких-то отдельных граждан, а из интересов всей страны, народного хозяйства на многие годы вперёд.
И ещё. Были в новой Советской России крупные учёные, профессора, академики, которые активно, порой самоотверженно работали на благо страны и народа. Тогда они – страна, народ и учёные-патриоты – были едины. Вот основа всех грандиозных успехов тех времён.
В конце лета 1923 года жители поселка Имандра на Мурманской железной дороге обратили внимание на крупного мужчину во главе отряда оборванцев. Видавший виды рюкзак, сумка, котелок и чайник, борода, потертая одежда, стоптанные ботинки, палка в руках. Настоящий бродяга, если бы не геологический молоток.
Таким вышел академик Александр Евгеньевич Ферсман «к цивилизованным людям» после очередной экспедиции.
…В феврале 1920 года. Красная армия освободила Кольский полуостров. Три месяца спустя по железной дороге Петрозаводск – Мурманск, пересекающей пустынные Кольские тундры, ехала государственная комиссия. В неё входили академики А.П. Карпинский и А.Е. Ферсман. Надо было решить будущую судьбу этого края и железной дороги, которая строилась для перевозки военных грузов, поступавших от иноземных союзников Российской империи в Мурманский незамерзающий порт. Окончание мировой войны превратило эту стратегическую артерию в подобие бесполезной слепой кишки.
Во время долгой остановки на станции Имандра геологи совершили небольшой маршрут на гору Маннепахке. «В некоторых случаях, – писал Ферсман, – я не мог назвать ни одного из минеральных тел, которые образовали кристаллы разных цветов и разной величины». А ведь учёный был авторитетным минералогом!
Через три месяца Ферсман вновь был в Кольской тундре – теперь во главе геологической экспедиции. В ней было несколько молодых геологов и рабочих. Организовывалась она спешно. Материальное обеспечение было скудное, специальное снаряжение отсутствовало. Обувь после десятка маршрутов пришла в негодность. Приходилось ноги обматывать мешками. Жили впроголодь. Варили гречневую кашу в ведре, сдабривая её грибами или черникой. Двигались по оленьим тропам, иногда – без карт. Днём донимали комары и мошка, ночью нередко были морозы. Реки, ручьи, болота, постоянная сырость. Отсутствовали даже палатки…
Превозмогая трудности, геологи шли по заполярным тундрам и горам, составляя геологические карты и топографические планы, изучая минералы, отбирая образцы для последующих лабораторных анализов.
В сентябре начались морозы. Экспедиция вернулась в Петроград. За два месяца они открыли несколько рудопроявлений. Было доказано, что в недрах Кольской земли таятся минеральные богатства, доселе неведомые людям. По свидетельствам участников экспедиции, вся её работа держалась только на энтузиазме Ферсмана, его одержимости поисками минеральных богатств, изучением природы, его героической самоотверженности.
«Хибины – это горы, более километра высотой… Здесь грозная природа с дикими ущельями и обрывами сотни метров высотою; здесь и яркое полуночное солнце, несколько месяцев подряд освещающее своими длинными лучами снежные поля высоких нагорий. Здесь в тёмную осеннюю ночь волшебное северное сияние фиолетово-красными завесами озаряет полярный ландшафт лесов, озёр и гор. Здесь, наконец, для минералога целый мир научных задач, заманчивость неразгаданных загадок далёкого геологического прошлого великого северного гранитного щита.
В серой, однообразной природе, среди скал с серыми лишаями и мхами – целая гамма редчайших минералов: кроваво-красные или вишнёвые камни, ярко-зелёные эгирины, фиолетовые плавиковые шпаты, тёмно-красные, как запекшаяся кровь, нептуниты, золотистые сфены… И не описать той пёстрой картины красок, которою одарила природа этот уголок земли».
Так писал Ферсман. Это рассказ активного участника восстановления народного хозяйства России. Он верил в светлое будущее, видел своё счастье в том, чтобы приносить пользу стране. Описания Ферсмана имели, помимо всего прочего, практическую цель:
«Мне хотелось бы этими картинами привлечь в прекрасные горы нашего Севера, туда – за полярный круг, к вершинам Хибинских массивов Кольского полуострова. Мне хотелось бы зажечь огнём скитания и бродяжничества, порывом научных исканий нашу молодежь, борющуюся за знание.
Там, в суровой природе, пусть закалится в борьбе с её невзгодами наше молодое поколение, и пусть там, в намеченных нами горных станциях, зажгутся новые центры исследовательской мысли».
Геологические исследования на Кольском полуострове продолжались несколько лет. Первые же маршруты дали обнадёживающие результаты. Но месторождения, пригодные для промышленной разработки, открыть было непросто. В 1921 году нашли первые кусочки апатита – руды на фосфор.
После первых трёх лет полевых исследований, сбора материалов Ферсман приступил к теоретическим обобщениям. Он выяснял закономерности формирования горных массивов и предполагаемых месторождений полезных ископаемых.
…Триста миллионов лет назад в каменную толщу возрастом в миллиард лет вторглась из глубин магма, переплавляя осадочные слои. Остывая, теряла газы и растворы. Под воздействием их и высоких температур менялись породы, примыкающие к интрузии. Преобразованные породы – метаморфические – обогащались некоторыми химическими элементами и соединениями.
Так ли всё происходило? Во всяком случае, примерно такую картину предполагал Ферсман. Возможно, в образовании месторождений играли важную роль горячие растворы. Во всяком случак, интрузию, словно драгоценные кольца, окружили залежи апатита.
Ферсман с иронией вспоминал: «Несколько раз наша публика тонула, но у нас были введены необычайные строгости. Тонуть запрещалось, так же как запрещалось спать на отдыхе. Времени мало – работы много, тем более что приходилось носить продовольствие и снаряжение, а главное камни… Люди утомлялись настолько, что во время пятиминутного отдыха моментально засыпали, их приходилось долго будить. Потом мы ввели пение, и только благодаря этому перестали засыпать в то время, когда надо было сушить вещи».
И вот высшая – и единственная! – награда геологам за самоотверженные поиски: в 1923 году на горе Расвум-Корр в осыпях были найдены многочисленные обломки пород с апатитом. Вскоре открыли крупное месторождение этого минерала. А затем ещё одно. Победа!
Однако заполярная эпопея, как выяснилось вскоре, была ещё далека от завершения. Чтобы скопление определённых минералов или горных пород можно было считать месторождением полезных ископаемых, требуется комплекс благоприятных условий: доступность для разработки, достаточные запасы, хорошее качество сырья.
Последнее требование предполагает не только высокое содержание и чистоту природного продукта, но и возможность его обработать экономично и до необходимой кондиции. Вот почему полезное ископаемое важно и открыть и в некоторых случаях «сделать» (выражение Ферсмана), разработав технологию его добычи и переработки.
Хотя в Хибинах открыли богатейшие залежи апатита, отсутствовала технология извлечения фосфора из этой конкретной руды. Содержание в ней фосфора было рекордным. Во всем мире фосфор добывали из значительно более бедных руд – фосфоритов.
Ситуация складывалась парадоксальная. Есть богатая руда, есть огромная по объёму залежь, годная частично для открытой, дешёвой разработки, близка железная дорога. А месторождения руды на фосфор нет!
Беда в том, что спутником апатита в Хибинах оказался нефелин. Этот минерал полезен; из него добывают алюминий, его используют в стекольной и фарфоровой промышленности. Но тут – опять парадокс! – он стал вредной примесью. Апатит обогащают серной кислотой. Но если обрабатывать его вместе с нефелином, кислота сначала разлагает нефелин. Её потери резко возрастают, и стоимость фосфорного концентрата становится слишком высокой. Игра не стоит свеч!
«С 1926 по 1930 год, – считал Ферсман, – второй период, который можно назвать периодом борьбы за апатитовую проблему, борьбы с косностью официальных геологических учреждений, борьбы с недоверием даже в недрах самих научных учреждений, борьбы с недоверием хозяйственников из ВСНХ, борьбы за предоставление кредитов, для усиления работ».
Геолог, академик, выполнивший свою работу, открывший залежи ценной руды, стал заниматься разработкой и внедрением новой технологии для переработки минерального сырья. Он преодолевал сопротивление чиновников, которым по должности положено было внедрять новую технологию, укреплять промышленность и снабжать фосфорными удобрениями сельское хозяйство.
Так проявилась гражданская позиция Ферсмана. Он и без того был перегружен научными и общественными работами, вёл теоретические исследования, руководил крупными поисковыми экспедициями. Не жалея времени и сил, он отчасти делал, можно сказать, чужую работу. И абсолютно никакой «личной выгоды»! (О личной выгоде он никогда не заботился.) Да и славы никакой: он и так считался первооткрывателем хибинского апатита.
Ферсман и тут добился успеха. Была создана технология обогащения этого сырья. А в Мончетундре открыли огромные залежи медно-никелевых руд, магнетита, железистых кварцитов, слюды.
Безусловно, это не было результатом подвига великого одиночки. То было время невиданного в истории энтузиазма советского народа, твёрдой веры в коммунистические идеалы, стремления построить свой светлый справедливый мир трудящихся.
В России не было культа золотого тельца, тугой мошны, толстосумов-миллионеров. Золотая лихорадка никогда не принимала у нас формы национальной эпидемии. Не потому ли россыпи драгоценного металла Клондайка известны нам больше, чем родимая Колыма с её уникальными богатствами?
Клондайк с лихими золотоискателями овеян романтикой сочинений Джека Лондона. А Колыма воспета безысходно мрачными рассказами Варлама Шаламова. Да, были там десятки исправительно-трудовых лагерей и каторжный труд за колючей проволокой в зоне вечной мерзлоты. Были тысячи преимущественно из уголовников, лёгшие костьми ради золота для укрепления великой державы.
Но есть в истории Колымы другие страницы – яркие, увлекательные, героические. Были удивительные приключения и замечательные открытия. Был Юрий Александрович Билибин – настоящий романтический герой, геолог, исследователь неведомой в ту пору земли и открыватель её природных богатств.
…Было это летом 1928 года. Тайга звенела от комаров, птиц, бурундуков-пищух. Конный караван продвигался медленно по старой тропе, едва различимой в зарослях кедрового стланика и пропадающей на каменных осыпях. Впереди ехал начальник экспедиции – единственный в отряде прошедший год назад этим путём. Высокий, крепкий, красивый, с твёрдым взглядом синих глаз из-под густых бровей. Окладистая бронзовая борода придавала ему внушительный вид. Все слушались его безоговорочно.
В верховьях реки Буюнды построили семь добротных плотов кунгасов. Вот только много времени ушло на организацию каравана (местные власти не очень-то жалуют загадочных пришельцев из Центра, своих забот хватает). Сейчас, в начале июля, река обмелела. Сплав обещал быть опасным.
Первая неделя прошла в постоянных мытарствах. То один кунгас, то другой, а то и все разом застревали на перекатах. Стягивали плоты с трудом, волочили по камням. Перетаскивали на себе грузы. После нескольких притоков река стала полноводней, течение усилилось. Но впереди были пороги, особенно опасные в низкую воду.
Все, кроме рулевых, пошли вдоль обрывистого берега, продираясь сквозь чащу, груды валежника. Острые скалы и лобастые валуны разрезали, вспенивая, мощный поток.
На первом плоту кормщиком был Билибин. Мокрый с ног до головы, он стоял у тяжёлого рулевого весла. Войдя в стремнину, плот проскользнул между валунами, ринулся в водоворот, едва не развернулся, но, повинуясь твёрдой руке рулевого, снова взлетел на гребень потока, лихо промчался в узкой горловине, стиснутой скалами, накренясь на повороте, немного притормозил, елозя по камням, и с последней приступки как бы нырнул в омут. Почти весь плот ушёл под урез воды. Сверху торчала лишь груда вещей, плотно закрытая брезентом, да стоял улыбающийся кормчий…
За первым кунгасом последовали ещё два с опытными кормщиками. На плёсе подвели плоты к берегу, а сами пошли вверх по реке к оставшимся посудинам. И снова рванулись в кипень порогов. И на этот раз всё обошлось благополучно (ниже по течению оставшиеся работники устроили на берегу «засаду» на тот случай, если произойдёт авария и придётся ловить сбитые потоком вещи, людей).
Так прошли ещё две полосы порогов. Удачлив был Билибин: ни одной аварии! А ведь никто ещё не решался пускаться по Бохапче в мелководье.
Течение реки стало плавным. Не торопились, брали пробы песка из впадающих в реку ручьёв, проводили топографическую съёмку. В устье сделали основательный привал.
Оставив караван, Билибин в небольшой самодельной лодке поспешил к устью реки Утиной (он назвал её так потому, что прошлой осенью убил здесь несколько уток). Тогда же он обратил внимание на гранитный голец БасУгунья, который прорезала речка. Золотое оруденение, как знал Билибин, часто связано с гранитными интрузиями. Решил внимательно обследовать эту речку. Здесь работал небольшой отряд геолога Раковского.
В устье Утиной Билибин нашёл место недавней стоянки этого отряда. На старой лиственнице белел свежий затёс, а в расщепе находилась записка. Билибин прочёл:
Первый успех! Но надо было двигаться дальше, собирая сведения о результатах поисков ещё в двух отрядах его экспедиции.
Обнаружили золотоносную россыпь на впадающем в Утиную ручье. Беглое обследование реки не обнадёжило. Сергей Раковский отправил двух рабочих к устью реки строить плот для сплава по Колыме, а сам с оставшимися рабочими решил сделать последний маршрут – на два-три дня.
12 июля, спустя ровно год с начала Колымской экспедиции, Раковский, пока рабочий устраивал ночлег и готовил ужин, с лотком и лопатой отправился опробовать ручей. Отмыв пробу, он увидел на дне лотка щепотку золотого песка – не меньше двух граммов. Это было неправдоподобно: около двух граммов золота на кубометр грунта! Он пошёл вдоль ручья, без устали проводя опробование и забыв об ужине. Сомнений не оставалось: ручей размывает богатую золотоносную залежь.
Утром он решил проверить дно ручья, где щёткой торчали слоистые сланцы – естественные ловушки, задерживающие наиболее тяжёлые частицы. Мыть шлих не пришлось: под небольшим слоем кристально чистой воды то тут, то там поблескивали крупные золотинки. Встретился даже небольшой самородок. Знатный улов! Пришлось позвать на помощь рабочего. Так и бродили они по мелководью, собирая чистое золото. Прекратили это занятие только после того, как заполнили коробку из-под папирос «Казбек».
Взволнованный рабочий предложил Раковскому умолчать о найденном золоте. Можно ненадолго задержаться и насобирать самородков на несколько лет безбедной жизни. На это место есть смысл вернуться через год-другой, организовав старательскую артель. Другого такого счастливого случая никогда не дождёшься! Да и разве несправедливо, если они, открывшие золотоносную россыпь, воспользуются таким подарком судьбы.
Раковский вёл себя так, будто не произошло ничего особенного: сделал записи в полевом дневнике, нанёс на карту точки опробования, а ключ назвал – по праву первооткрывателя – Юбилейным (позже здесь вырос прииск). На обратном пути, сплавляясь по Колыме, отряд Раковского продолжал обследовать притоки реки по методике, разработанной Билибиным.
Узнав о фантастических россыпях на Утиной, Билибин изменил план работ. Не давая себе ни дня отдыха, снарядил отряд и стал проводить предварительную геологическую съёмку района. Надо было оценить общее распространение и характер рудоносных пород, среднее содержание золота. Только так можно было оценить перспективы рудоносности района и приблизительно подсчитать запасы драгоценного металла.
Всё это требовало обстоятельных исследований с шурфованием (а долбить вечную мерзлоту нелегко), постоянным опробованием и отбором образцов. Следовало торопиться: ситуация непредвиденная, а лето заканчивается.
Обозначились три надёжных и крупных золотоносных района: кроме коренного месторождения и россыпи на Утиной были мало разведанные, но уже эксплуатируемые несколькими старательскими артелями россыпи на Средникане. Много золота они не давали, однако была надежда и здесь обнаружить богатые залежи.
Беглое обследование обширного бассейна реки Средникан не дало ошеломляющих результатов. Только в начале осени, когда краше золота зажелтели листья берёз и хвоя лиственниц, произошло событие, позволившее заново оценить перспективность Средникана.
Отряд под руководством помощника Билибина В.А. Цареградского заканчивал обследование одного из притоков Средникана. От палатки, стоявшей на галечниковой террасе, Цареградский рано утром спустился к ручью. Невдалеке был обрыв с грудой крупных валунов.
Вверху над ними в обрыве что-то блеснуло. Подойдя поближе, он увидел высокую банку из-под какао «Эйнемъ». Крышка банки была плотно закрыта. Цареградский взял находку в руку и едва удержал: банка была тяжела, как гиря.
Открыв не без труда крышку, он увидел в грязной дерюжке золотые песчинки и слитки. Покопавшись пальцами в плотной, словно специально спрессованной груде золотин, он вытащил самородок, размерами и формой похожий на небольшую картофелину. Довершили сходство крупинки белого кварца, напоминающие картофельные глазки, да тёмно-бурая железистая «рубашка», из-под которой местами масляно просвечивало золото.
Кто оставил этот клад, что случилось с этим человеком? Тайна драгоценной находки так и осталась неразгаданной.
На Дальнем Востоке давно было известно о золотоносных россыпях Колымы. С 1926 года начали работать старательские артели в бассейне реки Средникан. Билибин первым на научной основе выяснил распространение золотоносных залежей в этом районе и оценил их запасы.
Экспедиция была трудной. Пришлось переносить в бараках жестокие морозы. Бывали голодовки из-за задержек караванов с продуктами. Доставляли немало неприятностей конфликты с местными властями и артельщиками-золотодобытчиками, которые видели в геологах конкурентов.
Вот как описал С.В. Обручев, проводивший свои полевые работы, встречу с отрядом Билибина.
«На второй день пути… по правому берегу в устье небольшой речки внезапно показалась палатка. Высадившись на берег, я вхожу в неё и вижу человека с большой бородой, сидящего на земле, поджав по-турецки ноги в широких чёрных шлепанцах. В нём очень трудно узнать геолога Ю. Билибина, которого я видел до этого в Ленинграде в городской одежде и тщательно выбритым…
Билибин уже кончал свои геологические исследования и осенью должен был выехать на Охотское побережье. Я привёз ему совсем «свежие» письма, написанные в январе, но это была первая почта, которая вообще пришла к нему с тех пор, как он выехал полтора года назад из Ленинграда.
На следующий день у левого берега показалась тяжелогружёная лодка с несколькими спутниками Билибина и с двумя собаками. Люди имели очень странный вид: одеты в широкополые шляпы, высокие резиновые сапоги с раструбами на голенище, ковбойские рубашки; у некоторых на шее были завязаны яркие платки, а головы покрыты цветными платками».
Билибин одновременно проводил геологическую съёмку и поиски полезного ископаемого, чтобы определить, к каким горным породам и структурам приурочено встреченное аномально высокое содержание полезного ископаемого. Для поисков он использовал метод шлихового анализа: по определённой системе отбираются пробы стандартного веса, отмывается шлих – остаток из тяжёлых минералов. Результаты наносятся на карту, после чего можно оценить – количественно – перспективные участки для детальной разведки.
Первые же анализы проб коренного месторождения показали уникально высокое содержание золота. А эта золотоносная зона протягивалась на 15 километров! Столь удивительные материалы требовали дополнительных исследований.
Билибин доложил начальнику Союззолота о возможном открытии крупных месторождений драгоценного металла, ссылаясь на конкретные данные и преуменьшая полученные неправдоподобные результаты. Руководители, с которыми он беседовал, не могли поверить, что речь идёт о научном прогнозе. Невероятно!
Это был критический период в его жизни. Он стал замкнутым, вспыльчивым. «Для нервной разрядки» всё чаще прибегал к традиционному русскому средству. Но и эту беду преодолел. В конце концов удалось организовать вторую экспедицию на Колыму, на этот раз под руководством Цареградского.
Билибин остался в Ленинграде заканчивать камеральные работы – обработку материалов полевых исследований – и составлять докладную записку правительству страны.
…Открытие Верхне-Колымского золотоносного района имело огромное значение для народного хозяйства. В 1929 году здесь годовая добыча золота достигла 86 кг. А на следующий год, когда начали работать прииски «Первомайский» и «Холодный», годовая добыча по району выросла до 281,4 кг. Это был весомый вклад в индустриализацию страны: золотом мы расплачивались с зарубежными странами за новейшую технику.
Вторая Колымская экспедиция 1930 года дала внушительные результаты, подтвердив прогнозы Билибина. Теперь ни у кого не осталось сомнений в перспективности этого края. Он определил, что главная золотоносная зона в этом регионе тянется более чем на тысячу километров.
Это было не только открытие крупнейшего золотоносного района. Подтвердились некоторые важные закономерности образования месторождений полезных ископаемых, которые предполагал Ю.А. Билибин. Его производственный отчёт о проведённых изысканиях (необходимое завершение полевых работ) стал одновременно и ценным научным трудом.
Как отметил геолог и писатель Е.К. Устиев, «написанный великолепным языком, блещущий ясностью мысли, глубиной выводов и смелостью теоретических обобщений, отчёт Юрия Александровича Билибина положил начало геологической литературе о Золотой Колыме и послужил основанием для правительственного решения о финансировании дальнейших поисковых и разведочных работ».
У Билибина начались проблемы со здоровьем. Не имея возможности участвовать в полевых работах, он полностью перешёл к научным трудам, защитил докторскую диссертацию, а в 1946 году был избран членом-корреспондентом АН СССР. Тогда же он был награжден Сталинской премией.
В 1955 году вышла скромная по оформлению, небольшая по объёму, но крупная по содержанию его книга «Металлогенические провинции и металлогенические эпохи». Прежде у него были конкретные задачи – на практике и в теории – поиски золота в россыпях и в коренном залегании. Теперь он посягнул на широкие обобщения, и не только по отношению к драгоценному металлу, но и ко многим другим, которые требовались для народного хозяйства.
Проблему происхождения металлов в геологии называют металлогенией. Она тесно связана с геохимией, но имеет более конкретные цели и задачи, прежде всего с геологической разведкой.
Месторождения металлов не разбросаны по всему шару, а распределены крайне неравномерно. (Важная теоретическая проблема: нарушение симметрии в строении Земли; о ней мы поговорим отдельно.) Это учитывает региональная геохимия, определяя металлогенические провинции.
Однако из-за дробления наук, разные аспекты формирования месторождений металлов рассматривались порознь. Даже существуют раздельно две отрасли металлогении: экзогенная, изучающая месторождения, возникшие у земной поверхности, и эндогенная, ориентирована на глубокие недра Земли. Билибин не согласился с таким обособлением научных знаний:
«Процессы минерализации, ведущие к возникновению минеральных и, в частности, рудных месторождений, представляют одну из сторон единого сложного геологического развития земной коры. В своём историческом развитии они теснейшим образом взаимосвязаны с другими сторонами того же процесса, т. е. осадконакоплением, тектоническими движениями (развитием структур), магматической деятельностью и метаморфизмом».
Он переходил на глобальный уровень: «Сиалическая оболочка земной коры, расположенная между базальтовой оболочкой, с одной стороны, атмосферой и гидросферой, с другой стороны, развивается в тесном взаимодействии с ними». Помимо общих соображений, Билибин детально рассмотрел отдельные минеральные комплексы и показал распределение во времени наиболее ценных для промышленности месторождений редких и драгоценных металлов.
В 1967 году в честь 50‐летия Академии наук СССР была издана книга «Развитие наук о Земле в СССР». В ней сказано: «Теоретические основы металлогении как отрасли геологии, трактующей региональные закономерности рудоносности, заложил Ю.А. Билибин. Он показал, как в процессе преобразования мобильных геосинклиналей в относительно стабильные складчатые пояса закономерно возникают строго определённые формации магматических пород, с которыми не менее закономерно ассоциируются группы рудных месторождений, приводящие к их упорядоченному положению в структурах грандиозных складчатых цепей Дальнего Востока, Сибири, Урала, Средней Азии и Кавказа».
Исследование Билибина «позволяет отвечать на два вопроса: 1) какие полезные ископаемые могут быть обнаружены в той или иной части территории нашей страны в связи с особенностями её геологического строения и развития; 2) в каких районах необходимо производить геологические поиски различных групп полезных ископаемых».
Юрий Александрович Билибин (1901–1952) успешно совмещал практику геологической разведки с научными исследованиями. В этом он был похож на А.Е. Ферсмана. Впрочем, эта черта была присуща многим советским геологам тех лет.
Как ни велики наши знания, незнание всегда больше. Забывать об этом не следует. Есть проблемы, казалось бы, решённые современной наукой. Но и они требуют обновления в результате новых открытий.
Вернадский в 1931 году писал, что впадина Тихого океана образовалась при отрыве массы вещества, из которого, согласно гипотезе астронома Д. Дарвина, сформировалась Луна. Эта гипотеза не подтвердилась. Вернадский признал: «Допускавшиеся мною тогда представления… должны отпасть».
Он умел сознавать и исправлять свои ошибки (впрочем, они у него редки). Обдумывая свои ошибки, он мог прийти к новым оригинальным плодотворным идеям. Опрометчивое принятие идеи Д. Дарвина об отрыве Луны от Земли и последующий отказ от этой гипотезы помогли Вернадскому обосновать суть важной особенности нашей планеты.
«В строении биосферы, – писал Вернадский, – есть очень яркая и глубокая особенность, связанная с явлениями жизни, которая до сих пор нигде в другой области на нашей планете не встречена. Пространство, охваченное живым организмом или соединениями, им созданными во время жизни, обладает особым состоянием, которое было научно названо Л. Пастером диссимметрией».
Эта закономерность проявляется, например, в строении земной коры как части биосферы. На одном полушарии Земли преобладает океан, на другом – континенты. В большинстве случаев на противоположной от океана стороне Земли находится континент (или прибрежная шельфовая зона, геологически неотделимая от него).
Таково устойчивое нарушение симметрии (диссимметрия). Вернадский не сомневался: оно связано «с поверхностью планеты, твердой и жидкой, то есть с биосферой». «Нет ни одного крупного химического равновесия в земной коре, в котором не проявлялось бы основным образом влияние жизни, накладывающей неизгладимую печать на всю химию земной коры». «Научная мысль только подходит к области этих явлений».
Какая сила поддерживает обособленное существование океанов и континентов? По мнению Вернадского – живое вещество. Оно вводит «в физико-химические процессы земной коры световую солнечную энергию». Поэтому «глубинные слои планеты – глубже 1000 км… – никоим образом не проявляются в каких бы то ни было геологических явлениях».
Глобальное нарушение симметрии принято объяснять отрывом Луны от Земли. Это сомнительно уже потому, что за многие миллиарды лет после такого гипотетического, но возможного события, вызванная им рана давно бы затянулась.
Судя по всему, Вернадский подсказал верное решение. В его годы геология дна океанов была слабо изучена. Теперь очевидно: наиболее ярко выражается диссимметрия Земли в различии мощности, геохимии, структуры, истории земной коры в океанах и на континентах.
Огромная масса осадочных горных пород и их производных (в частности, гранитов), а также месторождений полезных ископаемых на континентах связаны с деятельностью живых организмов. Именно они устойчиво поддерживают диссимметрию, насыщая континентальную каменную оболочку солнечной энергией.
Модная ныне глобальная тектоника литосферных плит не учитывает ни этого явления, ни существования Биосферы, ни диссимметрии планеты, ни коренного отличия истории, состава и структуры земной коры океанического и континентального типов.
Что полезного для практики и теории она даёт? Стали надёжными прогнозы землетрясений и цунами? Ни в коей мере. Эффективней стали поиски и разведка полезных ископаемых? И тут эта гипотеза бесплодна. Без неё советские геологи в тяжелейших природных и экономических условиях открыли тысячи богатейших месторождений полезных ископаемых.
Пробуренная в СССР Кольская сверхглубокая скважина, рекордная по глубине, не подтвердила предварительного прогноза строения земной коры, основанного на геофизических параметрах, лежащих в основе плитотектоники. Но её сторонников это не смущает.
Тектоника плит представляет некоторый интерес как одна из точек зрения. А её выдают за доказанную бесспорную теорию. Не считаются с тем, что она противоречит биогеохимии Вернадского, которая исходит из признания ведущего значения живого вещества и лучистой солнечной энергии в геологических процессах.
Правда, до сих пор продолжается на новом уровне противостояние нептунистов с плутонистами. За последние полвека глобальная тектоника литосферных плит обрела необычайную популярность среди не только геофизиков, но и геологов. Она по сути своей плутоническая, предполагает, что динамику земной коры двигают плиты глубинные силы планеты, сосредоточенные в мантии (о которой, между прочим, наши сведения скудны).
Может показаться, что действующие вулканы и сильные землетрясения наглядно демонстрируют мощь глубоких недр Земли. Это же гигантские выбросы энергии!
Однако за год все вулканы и землетрясения Земли вырабатывают в десять раз меньше энергии, чем техногенез!
Не следует забывать, что в глобальных масштабах вулканы и землетрясения относительно поверхностные явления. Практически все очаги вулканов и землетрясений находятся в пределах земной коры. Исключения редки, хотя и они могут быть отголосками поверхностных процессов.
Если геофизическая схема противоречит геохимическому обобщению и концепции Биосферы, то следовало бы такую схему если не отбросить, то значительно переработать. Например, взяв за основу теорию дрейфа материков А. Вегенера.
На континентах хорошо развиты три слоя коры – осадочный, гранитный и базальтовый, а в океанах – почти сплошь базальтовый, перекрытый незначительными по мощности осадками. Одно уже это показывает, что нет оснований объединять в пределах одной литосферной плиты кору континентального и океанического типа, которые в геологической истории развивались по-разному.
Вернадский из этого факта диссимметрии Земли сделал вывод: Биосфера живёт как органическая, а не механическая система (у него речь идёт именно о Биосфере в её развитии, а не о статичной биосфере). Она вполне соответствует жизнедеятельности глобального организма. Как было уже сказано, миллиарды лет идёт постоянный обмен веществ между каменной, воздушной, водной оболочками и живым веществом. Это никак не похоже на механизм. Владимир Иванович предпочитал относительно нейтральное понятие: «организованность».
Но как это соотносится с биосферой, которую он ограничил областью современной жизни, то есть частью планеты, где в данный момент обитают живые существа: тропосфера до высоты 10–12 км, Мировой океан, наземные и часть подземных вод и верхи земной коры до глубины порядка 3 км. Такое определение вошло в учебники, энциклопедии.
Но это – не истина, а мнение авторитетного учёного, поддержанное мировым сообществом. Он сам подчёркивал, что диссимметрия области жизни существует в течение всей геологической истории. Значит, всё это время существовала область жизни как единое целое. В таком случае следует расширить её пределы в глубины планеты до нижней границы литосферы, а в атмосфере – включая озоновый слой стратосферы.
Биосфера обладает диссимметрией и осуществляет обмен веществ, подобно живому существу. Земная кора в масштабах геологического времени – миллионолетия! – оживает. Растут и разрушаются горы; моря и озёра блуждают по континентам, изливают лаву вулканы, в земной коре пульсируют растворы; под давлением при высокой температуре скальные породы обретают пластичность и текучесть. Меняются очертания и расположение материков, океанические течения, природные зоны, ландшафты.
Обмен веществ между атмосферой, гидросферой, земной корой и живыми организмами продолжается без перерыва в течение всей истории нашей планеты. Повторю: глобальную область жизни с позиций геологии можно назвать Биогеосферой или Биосферой (имя собственное, обозначающее уникальный глобальный организм), или даже Геей, как предложил британский зоолог и эколог Джеймс Лавлок.
Это новое понятие характеризует глобальное природное тело и помогает понять жизнь Земли, эволюцию области жизни, накопление информации, сложности, энергии. В Биогеосфере (Биосфере, Гее) возникли, развивались и существуют мелкие формы жизни: бактерии, растения, грибы, животные, человек. Есть и системы (органы) планетного масштаба, в частности, Мировой океан, континенты.
Признаки живого существа: сложная организация, обмен веществ, усвоение солнечной энергии, существование системы памяти, целесообразная реакция на внешние воздействия, способность к развитию. Все эти качества присущи живой оболочке планеты (Биогеосфере, Биосфере). Она включает, повторю, земную кору, которая участвует в глобальном обмене веществ.
В некоторых своих работах Вернадский вплотную подошёл к идее живого организма Биосферы. В сборнике его работ «Живое вещество» (1978) есть немало высказываний на этот счёт. Он писал о единстве «живого и мёртвого»: «Это всё части единого космического процесса, идущего в земной коре. Работа над его выявлением необходима, ибо без этого мы напрасно будем подходить к пониманию явлений жизни, великой тайны, веками возбуждающей мысль учёных».
Земная кора не только накапливает солнечную энергию, но является и глобальной системой памяти планеты. В том и состоит задача геологов: постичь азбуку каменной летописи. Она не похожа на известные нам азбуки, состоит из многих миллионов знаков: отпечатков организмов, минералов, горных пород, геологических структур и т. д. Чтение и понимание каменной летописи – занятие не только индивидуальное, но коллективное.
С Античности популярен афоризм «человек – микрокосм». Но это слишком сильно сказано, и масштабы несоизмеримы (тем более, если Вселенная бесконечна в пространстве и времени).
В глобальном обмене веществ быстро идёт газовый обмен, дольше – круговорот воды, а циклы переработки каменной массы занимают огромные сроки. И в нашем организме наиболее активно с внешней средой идёт газовый обмен в ритме дыхания. Дольше идет круговорот воды, а циклы переработки пищи ещё медленнее. И Биосфера, и мы используем солнечную энергию. Поэтому есть смысл утверждать: человек – микробиосфера.
По словам Вернадского: «В сущности человек, являясь частью биосферы, только по сравнению с наблюдаемыми на ней явлениями может судить о мироздании. Он висит в тонкой плёнке биосферы и лишь мыслью проникает вверх и вниз».
Человек сотворён Биосферой, является её частью, неотделим от неё. Если продолжить эту мысль, то приходишь к выводу: Биосфера обладает своеобразным разумом, который трудно постигаем нашим ограниченным рассудком. Это может показаться нелепой фантазией. Принято считать, что наш мозг – сложней всего на свете, что человек – венец Вселенной и т. п. Хотя Биосфера значительно сложней нашего мозга уже потому, что он ею создан и является её крохотной частью.
Концепция Вернадского о диссимметрии, динамике и организации земной области жизни обладает огромным творческим потенциалом. На этой основе может сложиться мировоззрение, возрождающее на новом уровне познания и с научных позиций учение Платона.
…Возможно, кому-то покажется, что автор проявляет излишнюю вольность, обсуждая не только былые достижения российских учёных, но и возможное их развитие в будущем. На мой взгляд, в этом нет ничего плохого. В идеях прошлого есть зёрна и ростки будущих научных прозрений. Полезно об этом подумать, сбросив груз научных догм, и не слишком далеко отдаляясь от фактов.
В истории человечества археологи выделяют эпохи камня, меди, бронзы, железа. Наше время можно было бы назвать эпохой нефти. На тысячи километров тянутся нефтепроводы, как бы единой кровеносной системой связывая разные страны. Супертанкеры, вмещающие целые озёра нефти, пересекают океаны. В морях работают огромные плавучие буровые платформы.
Индустриально развитые капиталистические страны испытывают нечто подобное «нефтяной лихорадке». Нефть стала одним из важных факторов мировой экономики и международных отношений.
С давних пор люди знали только те месторождения нефти, где этот огнеопасный подземный демон вырывается на поверхность. Один из таких районов – Восточный Кавказ, район города Баку. Насыщенные нефтью и газом горные породы здесь образуют грязевые вулканы, порой взрывающиеся. Огнепоклонники построили на источнике горючего газа храм, в котором полыхал «вечный» огонь.
Именно в районе Баку впервые началась промышленная добыча нефти. До середины прошлого века этот центр нефтедобычи был крупнейшим в России, а затем в СССР. Но уже в 1919–1920 годах поиски нефти были начаты в ряде районов Поволжья, а позже – в Пермском и Башкирском Предуралье. С 1927 по 1940 год объём разведки на нефть возрос в 50 раз.
Огромная территория Сибири оставалась для нефтяников сплошным белым пятном. Первые обнадёживающие результаты дали исследования в Восточной Сибири. Геолог Василий Михайлович Сенюков по материалам Якутской экспедиции опубликовал работу «Река Толба и нефтеносность северного склона Алданского массива» (1938). Она была удостоена Сталинской премии I степени.
Новизна полученных им материалов была в том, что нефтеносными оказались древние кембрийские отложения возрастом около полумиллиарда лет. Их принято было считать неперспективными. В Восточной Сибири преобладают магматические и сильно метаморфизованные породы. Здесь обилие месторождений металлов, драгоценных камней.
Другое дело – низменные центр и север Западной Сибири, где залегают мощные толщи осадков. Вот только обнаружить здесь месторождения нефти непросто: на огромных просторах естественные выходы нефти и природного газа очень редки. Бытовало мнение, что если и есть в Сибири крупные залежи нефти, обнаружить их трудно. Как вести поиски? Наудачу бурить глубокие скважины накладно: слишком велики затраты и мала вероятность удачи. Единственно верный путь – ориентироваться на научный прогноз.
…Нефть текуча. То, что мы называем месторождением нефти, чаще всего не отвечает сути термина «место рождения». Нефть обычно накапливается, образуя более или менее значительные залежи, не там, где рождается, а в разнообразных по составу и условиям залегания подземных тайниках: пористых или разбитых трещинами горных породах. Геологи называют их ловушками. Подвижность нефти создаёт дополнительные трудности при её поисках. Надо выделить районы, где имеются горные породы, способные «рождать» нефть (их называют нефтематеринскими), а затем восстанавливать подземные перемещения нефтеносных веществ и, наконец, отыскивать потаённые ловушки нефти.
Первый обобщённый геопрогноз дал академик А.Д. Архангельский в 1929 году. Он обращал внимание на то, что на окраинах Сибирской платформы, в обширной области между Енисеем и Леной, имеются мощные пласты известняков, богатых органическим веществом. Кроме того, есть и складки, в верхних частях которых может скапливаться нефть.
Энтузиастом поисков нефти в Западной Сибири был Иван Михайлович Губкин – председатель академического Совета по изучению производительных сил СССР (бывший КЕПС), начальник Главного геологоразведочного объединения. Летом 1932 года в Новосибирске он сказал: «Перспективы и значение разработки нефти в этих районах Западной Сибири огромны. Добыча нефти здесь может обеспечить не только потребности Урало-Кузнецкого комбината, но и всего народного хозяйства СССР».
В долинах Енисея и Оби начали работать нефтепоисковые партии. Поиски были безрезультатными… Вернее, результат был: не найдя нефти, геологи тем не менее лучше выяснили геологические условия ранее неизученных территорий.
Западно-Сибирская плита, по сути дела, – величайшее каменное «блюдо» в пределах величайшего континента. Общая её площадь около 3 млн км2. С севера на юг простирается она на 2500 км, с запада на восток – на 1000–1900 км. Граничит она с Северным Ледовитым океаном и Казахстанскими степями, Уральскими горами и Среднесибирским нагорьем.
Плита есть плита: ровная, плоская поверхность. Стоя над ней, трудно догадаться, из каких слоёв она состоит.
Дно плиты, разбитое крупными трещинами, сложено наиболее древними горными породами. Выше залегают слои, оставшиеся после давно исчезнувших морей, а также континентальные речные и озёрные отложения. Мудрено понять, где может встретиться невидимая ловушка нефти…
Мнения геологов разделились. Одни предлагали продолжать поиски в широких масштабах. Другие были уверены, что нефть следует искать на юге плиты в сравнительно древних породах девонского периода. Третьи высказывали серьёзные сомнения в возможности обнаружить нефть на территории Западной Сибири; среди них были авторитетные геологи М.А. Усов, Д.Л. Степанов (кстати, оба сибиряки, вскоре ставшие академиками), Н.С. Шатский.
Для сомнений были основания: на поверхности никаких признаков нефти нет, а бурить, как в американском Техасе, «дикие кошки», то есть «наудачу», вслепую, значит напрасно тратить государственные деньги в трудное для страны время.
Летом 1934 года благодаря настойчивости Губкина были организованы экспедиции в районы рек Большой Юган и Белая для проверки информации о выходах нефти. Сведения подтвердились. Зимой 1935 года в посёлок Сургут на берегу Оби прибыла геологическая экспедиция. На основе неглубокого бурения и маршрутов был сделан вывод, что в этом районе может находиться месторождение нефти.
Незадолго перед войной в Западную Сибирь направили крупную геофизическую экспедицию для определения территорий, перспективных на нефть, чтобы закладывать там разведочные скважины.
За 1948–1950 годы на Западно-Сибирской плите было пробурено полсотни глубоких скважин и множество сравнительно мелких, глубиной до 500 м. Геофизики провели обследование земной коры по профилям общей протяжённостью несколько десятков тысяч километров. Ни нефть, ни природный газ встретить не удалось.
Геологическая разведка продолжалась, хотя и замедленными темпами. И вот… В 1953 году сентябрьской глухой ночью жителей таёжного поселка Берёзово Ямало-Ненецкого округа разбудил мощный взрыв. Земля гудела и грохотала. Сверху низвергалась горячая вода с песком. Это вырвался из недр нефтяной газ. Из скважины были выброшены тяжеленные стальные буровые трубы. Кронблок весом в три тонны улетел далеко в тайгу.
К счастью, катастрофа обошлась без жертв. Она обрадовала геологов. Это был первый несомненный сигнал из недр Западной Сибири: да, здесь есть нефть и горючий газ: ищите, вы на верном пути.
Но и верный путь не сразу приводит к цели. Потребовалось ещё семь лет, прежде чем из сибирской земли ринулся к солнцу первый фонтан нефти. Поиски развернулись на севере Тюменской области. Использовались геофизические, геологические, буровые, геохимические методы разведки. Это было уже широкое целенаправленное наступление.
Решающий успех пришёл в 1961 году. В Среднем Приобье открыли Мегионское и Усть-Балыкское месторождения нефти. Затем, на севере Тюменской области, – Тазовское месторождение газа. В 1963 году было обнаружено 4 нефтяных и 3 газовых месторождения, на следующий год – 8 нефтяных и 2 газовых, в 1965 году – 12 нефтяных и газовых.
Столь же быстро возрастала нефтедобыча. Через три года после открытия Мегионского месторождения было добыто около 5 млн т западносибирской нефти в год, ещё через два года – 44 млн т, а в апреле 1978 года был добыт первый миллиард тонн нефти с начала эксплуатации.
Природные условия Западной Сибири суровые, а размеры нефтегазоносной провинции необычайно обширны – более 2 млн км2. Несмотря на это, геологическая разведка нефти и газа проводилась весьма эффективно. Не только потому, что Западная Сибирь богата нефтью и газом. Более существенно: геологи стали хорошо ориентироваться в недрах гигантской плиты, вели разведку на надёжной теоретической основе.
Освоение подземных богатств Западной Сибири и в особенности нефти шло ускоренными темпами. Строились новые посёлки и города, дороги, нефте- и газопроводы. К концу 1980 года отсюда поступало около половины всей нефти, добываемой в СССР.
Обработанные ювелирами кристаллы алмазов сверкают ярче других драгоценных камней. Они вполне заслуживают титул Ваше Сиятельство, которым раньше величали высокопоставленных особ. Недаром называют алмаз царем минералов.
А полезен алмаз благодаря своей необычайной твердости. Он помогает врезаться в прочнейшие скалы и обтачивать самые крепкие сплавы. Алмазы работают на многих фабриках и заводах. Применение алмазов многократно увеличивает скорости и качество работы в различных производствах. Буровые коронки, армированные алмазами, в 2–3 раза повышают скорость проходки скважин и вдвое сокращают стоимость бурения. Минерал, рожденный в глубоких недрах, помогает осваивать их. Царь камней стал великим тружеником.
В России месторождения алмазов до середины нашего века не были известны. На Урале и в Поморье они иногда встречались в речных песках. А потребность в них росла стремительно с развитием тяжёлой промышленности, индустриализации. Алмазы приходилось приобретать за рубежом, расходуя колоссальные деньги.
Основные надежды возлагали на Урал, сокровищницу самоцветов, драгоценных камней. Но там находили только отдельные небольшие кристаллы алмаза.
В 1938 году один из главных организаторов поисков и разведки алмазов в СССР, геолог Георгий Корнеевич Волосюк, работавший на Урале, представил начальству «Краткую записку о состояние изученности алмазоносности Урала». Направленные поиски дали результат: были открыты первые россыпные месторождения алмазов. Началась их добыча. Но было ясно, что она никак не удовлетворит запросы промышленности.
Перед самой войной петрограф (будущий академик АН СССР) В.С. Соболев обратил внимание на химическое и минералогическое сходство горных пород, развитых на Сибирской платформе (в частности, траппов, покровных вулканических излияний), с породами, в которых найдены алмазоносные «трубки взрыва» Южной Африки. Трубками эти образования назвали потому, что они обычно уходят вниз на многие километры в виде округлых полостей диаметром в сотни метров, заполненных особой глиноподобной породой – кимберлитом.
Как пишет А.Г. Мустакимова («История добычи алмазов в Якутии», 2016): «В 1946 году Сталин даёт распоряжение о форсированном развитии поиска алмазов в СССР. В 1947 году в этот суровый край вечной мерзлоты отправляются первые экспедиции. И уже в 1949 году в бассейне реки Вилюй был найден первый официально зарегистрированный якутский алмаз.
Тяжело работать в таёжной глухомани, где летом невыносимо жарко и влажно, одолевают комары и мошка, а зимой – суровые морозы, от которых подчас замерзает ртуть в термометрах. Здесь почти всюду – вечная мерзлота, протаивающая летом не глубже одного-двух метров. Даже крупные трубки кимберлитов, диаметром до 2 км, отыскать чрезвычайно трудно.
Первые крупицы якутских алмазов обнаружили в речных наносах, но месторождения алмазов не удавалось открыть. Для поисков алмазов в Ленинграде была создана Центральная экспедиция. Заведующей шлихо-минералогической лабораторией геологу Наталии Сарсадских, успевшей поработать на Урале, было поручено составить по имеющимся материалам карту Сибирской платформы, отмечающие на основе найденных минералов, районы перспективные для поисков коренных месторождений алмазов. Наиболее перспективным, по этим данным, был Вилюйский район Якутии. Тем более что в верховьях реки Вилюй в 1949 году был найден алмаз.
Алмазы в природе встречаются редко. Значительно распространённее некоторые сопутствующие им минералы-спутники, прежде всего пиропы – гранаты густо-красного цвета (от греческого «пирос» – огонь). Наталия Сарсадских и её муж Александр Кухаренко, доцент кафедры минералогии ЛГУ, разработали методику шлихового поиска алмазов по их спутникам.
Гидрогеолог и писатель Ю.Г. Юровский рассказал, как была открыта первая трубка кимберлита в Якутии: «В июле 1953 года геологический отряд с начальником Н.Н. Сарсадских начал полевой сезон с движения от посёлка Оленёк (туда их доставили самолётом) на юг. В посёлке было нанято три каюра с оленями. Предстояло пройти до места поисковых работ более 300 км. В условиях полного безлюдья и бездорожья. Рации они не имели. Вертолётов (по крайней мере, гражданских) в то время в помине не было. Отряд уходил в неизвестность. Состоял он всего из четырёх человек.
В 1954 году полевых работ не планировалось: Наталья Николаевна должна была родить ребенка, а Лариса Попугаева собиралась поступать в аспирантуру. Однако начальство решило, что отряд стоит на пороге большого открытия. И в начале июня Л.А. Попугаева и Ф.А. Беликов вылетели в Якутию. Через поселок Нюрбу (райцентр на р. Вилюй) самолётом добрались до места работ. Вместе Фёдором Беликовым Лариса Анатольевна занялась шлихами, но ничего не нашла. Тогда она обратила внимание на ручей Дьяхе и 21 августа натолкнулись на кимберлитовые породы. Это были кимберлиты первой якутской алмазоносной трубки «Зарница».
Вместе с рабочим они оконтурили трубку сеткой мелких шурфов – закопушек (выкопать шурф в вечной мерзлоте ой как не просто) и наметили ещё одну пироповую ниточку, ведущую на северо-запад. Провести более детальные исследования не удалось. Не хватило ни сил, ни времени. Через год геологи отряда В.Н. Щукина Амакинской экспедиции потянут из клубочка эту ниточку и откроет знаменитую трубку «Удачная». Так что Лариса Анатольевна, по существу, соавтор открытия и этой трубки. Диаметр трубки «Зарница» составлял около 350 метров. В центре этого круга установили столб – ошкуренный ствол лиственницы. Под грудой камней у столба в пустой консервной банке оставили записку:
Так происходят геологические открытия. Просто, по-деловому, буднично. Не потому, что кто-то отыскал в тайге это самое месторождение. Открытие начинается, когда кто-то на основе научных данных отметил, где следует вести поиски. Кто-то разработал методику этих поисков. По этой методике ходили в маршруты геологи. Обнаружили перспективный участок. Начали детальную разведку. Собрали образцы, в которых определили долю руды и её качество. Подсчитали предполагаемые запасы полезного ископаемого…
На каком этапе произошло открытие? Кто его сделал? Принято находить кого-то одного или группу счастливцев. А на самом деле трудились сотни людей много лет. А первооткрывателем поморских алмазов порой называют человека, даже не принимавшего участия в поисках и разведке…
Людмила Гринцевич-Попугаева не утверждала, что нашла месторождение алмазов. Назвала минералы-спутники пироп и ильменит, которые в большом количестве оказались в пробах. Алмазы добыли позже. Эту кимберлитовую трубку назвали «Зарница».
Лиха беда начало. В 1955 году были обнаружены 15 кимберлитовых трубок. Об открытии самой алмазоносной из них пишет А.Г. Мустакимова: «13 июня 1955 года геологи, искавшие в Якутии кимберлитовую трубку, увидели высокую лиственницу, корни у которой обнажил оползень. Лиса прорыла под ним глубокую нору. По характерному синеватому цвету разбросанной лисой земли геологи поняли, что это кимберлит.
В Москву была тут же послана кодированная радиограмма:
Открытие месторождений сибирских алмазов – замечательное достижение. Здесь элемент случайности отсутствовал. С самого начала велись целенаправленные поиски, основанные на убедительных научных прогнозах.
Крупные достижения геологов, о которых много пишут, за которые дают высокие премии, награды, связаны с открытием месторождений полезных ископаемых. Для познания жизни Земли это даёт немного, в ограниченных пределах пространства и времени. Зато приносит огромную пользу народному (или частному) хозяйству, экономике страны.
Там, где начинают работать геологи, местные жители обычно интересуются: «Золото ищете?» За последнее время ещё добавят: «Или алмазы?» Потому что самое значительное геологическое открытие конца прошлого века – месторождения алмазов в Архангельской области.
Почему так поздно? Казалось бы, места издавна обжитые, неплохо изученные. И об алмазах там говорили с давних пор. В отличие от Урала, здесь дальше разговоров дело не пошло. В.И. Вернадский в классическом «Опыте описательной минералогии» (1912) дал краткую справку: «В Архангельской губернии, в Александровском уезде, найдено несколько микроскопических кристаллов алмаза около Печенгской губы, в песке, богатом гранатом, и в русле р. Пасвиг на Норвежской границе».
Вряд ли случайно он упомянул о гранатах. Некоторые из них – пиропы – верный спутник алмазов. Значит, в этих краях есть надежда найти коренное залегание алмазоносной породы кимберлита.
Как пишет М.В. Толкачёв (бывший замминистра геологии СССР, работавший как геолог в тех краях): «По преданию, первый алмаз на европейском Севере страны был найден на берегу Северной Двины в XVIII веке. М.А. Данилов приводит в книге “Богатства северных недр” (1977) выписку из доклада В. Николаева, направленного в 1823 году в Российскую академию наук. В нём сообщается, что «по каменистому берегу р. Двины близ Орлецов в Паниловской волости за несколько лет перед сим был найден большой величины алмаз, почему во время царствования Анны Иоановны (1730–1740) был поставлен к берегам караул, дабы плавающие по Двине на судах не собирали валяющиеся там каменья».
Судя по всему, больше на том «каменистом берегу» никаких алмазов не нашли. Вообще-то в те времена могли принять за алмаз кристалл кварца, и когда это выяснилось, проблема была исчерпана. Впрочем, мелкие алмазы всё-таки встречались не раз.
«Об этой находке алмаза, – пишет Толкачёв, – упоминал в 1743 году в своей книге “Первые основания металлургии и рудного дела” М.В. Ломоносов, который считал Орлецкие горы “способными к содержанию алмазов”. Слухи об алмазах стали одной из причин предпринятой в начале прошлого века неоднократной подаче заявок на поиски алмазов на реке Мезенская Пижма рудознатцем Ионой Григорьевичем Поповым, который в итоге так и не получил положительного ответа от властей».
Ломоносов не просто учёл редкие находки поморских алмазов. У него был едва ли не научный прогноз (если учесть, когда это было написано). В работе «О слоях земных» (1759) он отметил, что алмазы рождаются угловатыми, а находят их в речном песке «оббитых и обточенных». На это требуется многие годы. «Сие рассуждая, и представляя себе то время, когда слоны, и южных земель травы в севере важивались, не можем сомневаться, что могли произойти алмазы, яхонты и другие дорогие камни, и могут отыскаться, как недавно серебро и золото, коего предки наши не знали».
Действительно, алмазоносные породы (в основном кимберлиты), образовались более 300 миллионолетий назад. Это определило трудности поисков коренных залежей алмазов. Они погребены под слоями более молодых осадочных толщ.
М.В. Толкачёв назвал первооткрывателем архангельских алмазов Б.В. Попова. Однако его имени нет среди многих геологов, геофизиков, учёных, которые участвовали в поисках и разведке этих месторождений. Кстати, не упомянут и геофизик профессор А.А. Логачёв… Впрочем, об этом – чуть позже.
Первый геологический сигнал о возможных находках коренных алмазов был в 1936 году: на Онежском полуострове буровая скважина, предназначенная для поисков соляных растворов, неожиданно вскрыла на глубине 110 м вулканические туфы. Сообщившего об этом геолога Н.Ф. Кольцова иногда называют одним из предвестников открытия Поморских алмазов. Например, в статье «Кладбище спецтехники в болотах. Легенды и правда об открытии алмазоносной сокровищницы в Архангельске» сказано: «Примерно в одно время с докладом об отсутствии в Архангельске алмазов геолог Н.Ф. Кольцов пишет в журнале “Природа”, что, вообще-то, есть большая вероятность найти в регионе залежи драгоценностей. Кольцова никто не послушал, а в довесок его ещё и репрессировали – неблагонадёжный элемент».
Написано ещё и с политическим душком. Хотя всё было иначе.
Вот как завершил Н.Ф. Кольцов своё краткое сообщение, опубликованное в журнале АН СССР «Природа» (1937, № 7): «При бурении первой скважины вместо песчаников и глин онежского девона на глубине 19 м, под четвертичными отложениями, была встречена брекчиевидная порода. Скважина была пробурена до глубины 110 м и законсервирована, не достигнув подошвы указанной породы, характер которой по всей пройденной толще почти не изменялся.
При полевом, макроскопическом, описании она представлялась состоящей из отдельных кусочков тёмных пород, связанных серым и тёмно-серым цементом. Цемент содержит в изобилии кристаллы чёрного минерала. Некоторые разности породы имеют тёмно-серую окраску с фиолетовым оттенком. В породу включены куски зеленоватого песчаника, гнейса и гранита. Слоистости не наблюдается. Не наблюдается также оплавления включений. Под микроскопом, по определению Н.В. Альбова, брекчиевидная порода оказалась состоящей из обломков основных эффузивов, крупных и мелких кристаллов пироксена и хлоритизированных зёрен роговой обманки. Большую роль играет раскристаллизованное стекло. Н.Ф. Кольцов».
Тут нет и намёка на кимберлит или на минералы спутники алмаза. Конечно, вдумчивый специалист заинтересуется неожиданно встреченной горной породой. Несоответствие реальности с прогнозом чревато научным открытием, пусть даже небольшим. Но кто из учёных обратит внимание на такой факт? И что он означает? Какие возможны перспективы? У каждого специалиста, тем более в трудный для страны период, достаточно своих задач и проблем.
Текст заметки Н.Ф. Кольцова приведён в книге А. Сухановского «Поморские алмазы. Живая история Архангельской алмазной провинции, рассказанная первооткрывателями и первопроходцами» (2017). Она написана, что называется, по горячим следам. Характерный штрих: в книге многие геологи и геофизики названы первооткрывателями. Да, участвовали в открытии Поморских алмазов сотни представителей разных специальностей. И многие из них поначалу не верили в успех. Вот фрагмент из книги:
«Минералог, первооткрыватель Ломоносовского месторождения Валерий Клавдионович Соболев суммирует итоги начального интереса геологов к теме алмазоносности Севера, подтверждая накал научных споров: “Глядя в ретроспективу, скажу, что поиски алмазов велись вопреки всем данным, полученным ранее. Всё доселе известное абсолютно противоречило тому, что месторождение алмазов в Архангельской области существует. Для меня так и остаётся загадкой, кто же из геологического руководства взял на себя ответственность за начало поисков алмазов на Севере, финансирование которых впервые началось в 1967 году. Оснований и предпосылок к этому не было ни-ка-ких.
Это было больше похоже на авантюру, начатую ещё задолго до того, как в Архангельск приехал А.Ф. Станковский, которого как раз и пригласили старшим геологом ЦАКГРЭ по поискам алмазов. Единственным основанием разворота таких работ были трубки 33 взрывов, найденные на Онежском полуострове, но к кимберлитам они не имели никакого отношения.
Деньги на исследования выделялись с конца 1967 по 1973 год. Потом тему закрыли как безрезультатную. Всё осталось на том же месте, где остановился и Н.Ф. Кольцов, отметивший лишь вулканогенные породы, но к алмазам они не имели никакого отношения. В итоге мы со Станковским написали своё мнение о том, что трубки взрыва не являются алмазоносными, но минералы-спутники алмазов, обнаруженные нами, говорили о наличии кимберлитовых пород”».
Я выделили фразу из интервью В.К. Соболева, чтобы ответить на его вопрос свидетельством М.В. Толкачёва:
«Поиски алмазов в Архангельской области на раннем этапе велись вопреки научным прогнозам… Некоторый сдвиг в финансировании этих работ произошёл после получения Б.В. Поповым положительной резолюции секретаря ЦК КПСС А.П. Кириленко. Чтобы осуществить её фактическое выполнение мне неоднократно пришлось побывать в министерствах, Госплане СССР и ЦК КПСС.
…Б.В. Попов был хорошо информирован о сложившейся в Мингео СССР и Мингео РСФСР, а также в секторе геологии ЦК КПСС отрицательном отношении к предложениям об организации поисков алмазов в Архангельской области. В этих условиях его прямое обращение к члену Политбюро ЦК КПСС А.П. Кириленко… было единственно возможным способом радикального положительного решения проблемы.
Заведующий сектором геологии Отдела тяжёлой промышленности ЦК КПСС, всесильный многолетний куратор геологической службы страны А.А. Ямнов в первый мой визит на Старую площадь в резкой форме распекал меня за то, что я, по его мнению, неправильно информировал Б.В. Попова о перспективах на алмазы и подсунул ему фотографии алмазов из Лувра.
Аркадий Андреевич в присутствии инструктора ЦК Василия Андреевича Низьева, противопоставил нашим, как он считал, фантазиям об архангельских алмазах работу ленинградского геолога В.Л. Масайтеса, который, по словам А.А. Ямнова, открыл для страны неисчерпаемый ресурс алмазного сырья в кратере Попигайской астроблемы… Критика критикой, но резолюцию секретаря ЦК КПСС в итоге все приняли к исполнению.
В 1974 году, определяя точки приложения сил по активизации поисков алмазов Б.В. Попов поддержал наше предложение о проведении в Архангельске… отраслевого совещания “Перспективы и методы поисков месторождений алмазов на территории Архангельской области”. Оргкомитет совещания, который возглавили М.В. Толкачёв и В.П. Гриб, разослал приглашение специализирующимся на этот вид сырья производственным и научно-исследовательским организациям СССР».
Теперь понятно, почему Толкачёв имел все основания назвать первого секретаря Архангельского обкома КПСС В.Б. Попова первооткрывателем архангельских алмазов. Понятно, у него как руководителя были свои резоны: поднять экономику области, но ведь он рисковал в случае неудачи своим высоким положением. Значит, действительно верил в успех.
Усилия Б.В. Попова и М.В. Толкачёва сразу же оправдались. В 1975 году на реке Меле были обнаружены породы, которые не сразу, а через год, после дополнительных анализов были определены как кимберлиты. В 1978 году в отложения каменноугольного периода на реке Падун были найдены два кристаллика алмаза.
Теперь были основания просить руководство Министерства геологии РСФСР провести поисковую аэромагнитную съёмку масштаба 1: 25 000 на Зимнем берегу Белого моря.
Тут надо упомянуть учёного геофизика А.А. Логачёва, лауреата Сталинской премии. В 1934 году он впервые в мире создал аэромагнитометр, измеряющий с самолёта вариации магнитного поля Земли. Этот прибор оказался эффективным при поисках и разведке, в частности, месторождений урана и кимберлитовых трубок взрыва.
Аэромагнитную съёмку выполнила Беломорская партия Западного геофизического треста, выявив несколько десятков округлых магнитных аномалий. В феврале 1980 года при бурении скважины на одной из таких аномалий была вскрыта первая кимберлитовая трубка – Поморская. А летом минералог В.К. Соболев нашёл в пробах из этой скважины два мелких алмаза. В симферопольском Институте минеральных ресурсов осенью того же года при обогащении керна из этой скважины извлекли 38 кристаллов алмаза.
Перспективы у Поморских алмазов прояснились. В 1981 году министр геологии СССР Е.А. Козловский усилил астраханскую группировку геологов-разведчиков. Для изучения алмазоносных кимберлитовых трубок с прицелом их промышленной разработки подключили Степную экспедицию Главгеологоразведки. Начались детальные исследования, была заложена первая шахта.
«19 июня 1987 года, – писал М.В. Толкачёв, – Государственная комиссия по запасам СССР рассмотрела и утвердила с оценкой «отлично» отчет о результатах разведки месторождения алмазов имени Ломоносова, подготовленный большим коллективом специалистов под руководством В.В. Вержака и В.А. Медведева. Эта дата считается официальным днем рождения месторождения промышленных запасов алмазов Архангельской алмазоносной провинции».
Такое замечательное открытие показывает, что поиски и разведка подземных кладовых – не просто задача для какого-то изощрённого ума специалиста или случайная удача бродяги-геолога. Это долгая и трудная работа многих профессионалов. Когда приписывают подобные достижения кому-то персонально, это или журналистский штамп, или нелепость.
Этой перспективной теории посвящена книга «Глобальная система геоблоков» (1984) члена-корреспондента АН Л.И. Красного. Впервые он обосновал её как научную гипотезу в 1967 году по материалам геологического строения и металлогении Востока СССР, где он работал много лет.
На судьбе этой теории трагически сказались политические события последних десятилетий Советского Союза, деградация научной мысли в стране и всемирная активная пропаганда глобальной теории плит литосферы. Многие отечественные геологи, особенно из молодых, с восторгом приняли её как научное откровение… Впрочем, требуется основательное пояснение.
Издавна геологи мечтают о глобальной теории, открывающей, как золотой ключик в сказке о приключениях Буратино, дверь в таинственный мир подземелий. 200 лет назад нептунисты в своих теориях Земли уповали на всё объясняющие морские потопы; плутонисты – на жар земных недр. Появилась идея о всеобщем сжатии (контракции) земной коры. Позже стали поговаривать о расширении Земли, а затем и о пульсации её объема.
В 1911 году немецкий геофизик Альфред Вегенер доказал возможность горизонтальных перемещений материков, плавающих на вязком субстрате. Его теория объясняла некоторые глобальные закономерности. На конгрессе в 1928 году авторитетные геологи, обсудив теорию Вегенера, признали её перспективной. Через несколько лет её противники, собрав дополнительный материал, показали, что можно истолковать многие загадки и без построений Вегенера. «Золотой ключик» признали фальшивым.
Известный советский геолог В.В. Белоусов утверждал: «В свете новых научных данных вся основа гипотезы Вегенера неприемлема». Хотя теория Вегенера была приемлемой, но не казалась необходимой… Впрочем, уже тогда началось победное распространение от страны к стране новой глобальной тектоники плит, представившей идеи Вегенера на новый лад.
После небольших по объёму статей (Г. Хесса, Р. Дица, К. Ле Пишона и др.) хлынула лавина специальных и научно-популярных работ. Проще всего объяснить такую цепную реакцию влиянием моды и склонностью к сенсациям. Но причина ещё в том, что геологи «изголодались» по общей теории Земли. Вегенер опирался преимущественно на геологию континентов. Опорой мобилистов стало дно океана. Появились данные о том, что оно могло расширяться, растягиваться, разрываясь в рифтовых зонах.
Быстро растущая популярность новой глобальной тектоники помешала многим специалистам критически отнестись к этой модели. Она уподобляет литосферу морскому ледяному полю с айсбергами, разбитому на отдельные плиты. Подкоровые течения вещества мантии приводят их в движение, сталкивая, разъединяя, поворачивая, сминая, а то и увлекая в глубокие недра. (В этом случае аналогия с ледяным полем «не работает».)
Чем больше появлялось специальных и популярных статей и книг о новой глобальной модели, тем более укреплялась вера в неё. И это понятно. Науке необходимы модели, позволяющие систематизировать факты. Иначе собранные сведения будут подобны груде кирпичей. Теория – даже сомнительная – складывает факты в определённом порядке.
Новая модель наиболее привлекательна тем, кому ближе физика, чем геология. Геофизики исследуют свойства каменных оболочек как физических тел с комплексом свойств: плотности, массы, вязкости и т. д. Их эволюция, химические особенности, тонкие детали строения, реальный облик – всё это отходит на дальний план. Примерно так относились учёные к живому телу, уподобив его тепловой машине. Нельзя сказать, будто живое существо ничем не похоже на машину или автомат. Кое в чём, пожалуй, похоже. Только не в главном.
Глобальная тектоника плит не объясняет важнейшую особенность земной коры: разделение на океаническую и континентальную по мощности, химическому составу, тепловому режиму, структурам, истории развития, по физическим свойствам. Подобное различие ощущается глубоко под корой, на сотни километров в недра планеты, захватывая верхнюю часть мантии. Это не похоже на ледяное поле с айсбергами. Кстати, айсберги по своему происхождению принципиально отличаются от покровных ледяных полей. Они рождаются из континентальных ледников!
Материковую кору следует отделять от океанической. И не только кору, но и астеносферу и более глубокие горизонты верхней мантии. Значит, плиты надо дробить на части и прочно связать с подкоровыми слоями.
Тепловой поток из глубин Земли на континентах и на дне океана примерно одинаков. Но континентальная кора излучает тепло почти втрое интенсивней, чем океаническая. Следовательно, эту разницу компенсируют более глубокие горизонты, подчеркивая коренное различие литосферы континентов и океанов. Огромное «блюдо» Тихого океана, по имеющимся данным, существенно не менялось по меньшей мере полмиллиарда лет.
Предполагается, что плиты литосферы движутся благодаря течениям вещества мантии. Одно загадочное явление (дрейф плит) объясняется ещё более загадочными потоками очень плотной и вязкой мантии, недоступной непосредственным наблюдениям.
Строение и геологическая история континентов не согласуются с представлением о них как об инертных айсбергах, дрейфующих вместе с плитами. На окраинах континентов, примыкающих к Тихому океану, происходят активнейшие геологические процессы. Здесь и горные пояса, и вулканические, и сейсмические, и рудные, а ещё – глубоководные желоба и островные дуги. Ничего подобного нет на других океанических окраинах.
Нельзя сказать, что сторонники тектоники плит не находят ответов на такие вопросы. Они постоянно дорабатывают свою модель. Сначала предполагалось, что имеется 6–8 плит литосферы. Затем их раздробили, плит стало 22. В некоторых вариантах их около сотни!
А что произошло бы с автомобилями или самолётами, если бы конструкторы занимались только модернизацией первых удачных моделей? Технические системы со временем превратились бы в телегомобили, веслопароходы и воздушные шаросамолёты. Конструкторы шли другим путём, создавая принципиально новые модели.
По-новому взглянул на глобальную тектонику Лев Исаакович Красный (1911–2008). Механические модели ему как геологу были чужды. Он стремился отразить в своей теории черты реальных геологических условий, например, закономерностей распределения полезных ископаемых, геологических структур и т. п.
Согласно его концепции, земная кора разбита на крупные пластины, плиты, блоки. А раздвигание (спрединг) океанического дна наблюдается только в Атлантике. Да и там имеются крупные блоки, например Фаррера-Исландский, которые явно не могли участвовать в этом процессе.
Л.И. Красный использовал геологические материалы специалистов разных стран и свои собственные наблюдения. Выделял на карте крупные территории, имеющие сходное геологическое строение и сходную геологическую историю. На поверхности континентов такая территория занимает примерно 1–2, реже – до 5 млн км2, а в океанах около 10–16 млн км2. Эти гигантские «ломти» земной коры он назвал геоблоками. Пространства между ними – транзитали – площадью около 6–8 млн км2.
О блоках земной коры геологи пишут давно, подразумевая под ними сравнительно небольшие участки площадью порядка сотен квадратных километров. Термин «геоблок» подчёркивает крупные масштабы объекта и его именно земной – неповторимый, индивидуальный облик.
Геоблоки отвечают конкретным индивидуальным геологическим телам. Это – обобщение, которое может использоваться в различных или даже противоречивых глобальных моделях земной коры, объясняющих особенности строения и развития геоблоков и сам факт их существования.
От прокрустова ложа механической модели появляется возможность перейти к пластичной схеме (модели), учитывающей индивидуальность различных частей земной коры, их сложную организацию.
В глобальной тектонике плит лик Земли более напоминает каменную маску, чем живое лицо. И перестраивается она механически. Концепция геоблоков позволяет уловить живые изменчивые черты в облике нашей планеты.
Вот обширный геоблок Западно-Сибирской низменности. Он долгое время опускался (по преимуществу), и здесь за двести миллионолетий накопились огромные массы осадков. Погружаясь на несколько километров, они испытывали значительные изменения; в их толще появились скопления нефти и горючего газа.
Другие геоблоки преимущественно воздымались. Скажем, Алдано-Становой геоблок на востоке Сибири начал подниматься примерно 1 млрд лет назад и продолжает медленно расти. Он остаётся сравнительно невысоким, ибо поднимается не спеша, и за это время его разрушают внешние силы.
Устойчиво возвышающиеся и устойчиво погружающиеся геоблоки образуют два характерных «сообщества». Первые из них не просто выше по абсолютным отметкам. Из-за постоянного разрушения и сноса у них на поверхности обнажаются древние горные породы, содержащие железо, никель, золото, уран, кобальт, полиметаллы, слюды.
В другое «сообщество» входят подвижные геоблоки со сложными вертикальными колебательными движениями. Разнообразие движений определяет и широкий диапазон встречаемых здесь полезных ископаемых: от горючих до различных рудных и нерудных. Таковы Казахстанский и Амурский геоблоки. Особо мобильные зоны в транзиталях, с поворотами, дроблением; здесь много месторождений полезных ископаемых, сопряжённых с глубинными разломами.
Океанические геоблоки – особая группа. Они сравнительно единообразные. Слой осадков здесь мал, зато широко распространены базальтовые излияния. Там, где они повторяются часто, образуются подводные горы и горные хребты.
И океанические геоблоки индивидуальны. Например, северо-западная котловина Тихого океана – имеет возвышенности Шацкого и Хесса. В северо-восточном геоблоке обнаружены магнитные аномалии горных пород, изогнутые вдоль береговой линии (Великий магнитный изгиб), явление уникальное. В восточной части Тихого океана с помощью глубоководного бурения обнаружено пологое, подобно блюду, понижение – синеклиза. В магнитном отношении это спокойная, маловыразительная часть океанической коры.
Итак, литосфера – сложнейшая мозаика изменчивых форм, сочетание разнообразных геоблоков. Наиболее подвижны зоны, разделяющие их. На эти линии, словно драгоценные бусы на нити, нанизаны многочисленные месторождения разных полезных ископаемых, в частности нефтяные, газовые, рудные.
Теория геоблоков помогает в поисках и разведке полезных ископаемых. В теоретическом плане остаётся проблема вертикальных и горизонтальных перемещений геоблоков. Насколько я понял, Л.И. Красный предполагал главным образом воздействие глубинных сил планеты. Однако более явны, доступны измерению и наблюдению разрушительные и преобразующие рельеф поверхностные силы. Они действуют постоянно и переносят с блока на блок колоссальное количество вещества. От этого одни блоки всплывают, а другие поднимаются по закону изостазии…
Впрочем, всё сложней и требует детального рассмотрения. Но в любом случае, теория геоблоков обладает большим эвристическим потенциалом. На её основе можно разрабатывать более реалистичные модели динамики земной коры, чем схематичная и во многом сомнительная глобальная тектоника плит.
«Вечно идёт обмен атомами между воздухом и землей, – писал академик А.Е. Ферсман. – Подвижные атомы кислорода внедряются из воздуха в организмы; молекулы угольной кислоты (углекислого газа) разлагаются растениями, создавая постоянный круговорот углерода, а в глубине Земли, стремясь вырваться к поверхности, кипят огненные расплавы тяжёлых пород…
Всё живёт вокруг нас. И чем больше наша наука овладевает природой, тем шире раскрывается перед ней действительная картина всех движений окружающего нас мирового вещества».
Подобные движения в Биосфере невероятно сложны. Когда мы говорим, например, о круговороте воды на Земле, то имеем в виду простейшую схему. Ведь он дробится на бесчисленные большие и малые круговороты, охватывает мельчайшие ручейки и родники, лужи, капельки тумана, пар, который выдыхаем мы, жидкость, движущуюся от корней дерева к листьям и там испаряющуюся, росинку на цветке…
При этом происходят химические превращения воды, а потому её круговороты являются частью химических круговоротов тех атомов, которые в ней растворяются, из неё осаждаются, переходя в минералы, живые организмы.
А что мы знаем о круговоротах литосферы? Этот вопрос переносит нашу мысль за горизонт современных общепринятых теорий о жизни Земли. Пока ещё можно говорить о гипотезе круговоротов литосферы. Это должно быть учением, синтезом геологических, геофизических и геохимических наук. Явление чрезвычайно сложное, охватывающее глобальные масштабы и миллиарды лет геологической истории.
Обмен веществ в Биосфере происходит примерно так же, как в нашем теле: большими и малыми круговоротами атомов и молекул. Взаимодействуют газы атмосферы, природные воды гидросферы, минералы и горные породы земной коры с живыми организмами.
Учёные внимательно изучают ход круговоротов отдельных веществ, рисуют соответствующие схемы. Но то, что происходит в недрах литосферы, во многом остаётся неясным. В самом общем виде это изложил российский геолог поляк Иосиф Дементьевич Лукашевич (1863–1928). Он учился в Петербургском университете. За участие в подготовке покушения на Александра III был арестован (1887) и приговорён к смертной казни, заменённой бессрочным заключением. Освобождённый в 1905 году, занялся научными исследованиями. Работал в Геологическом комитете (1911–1919).
В Шлиссельбургской крепости он написал огромный труд «Неорганическая жизнь Земли», который доработал и как трёхтомник издал в 1908–1911 годах. В нём осуществлен комплексный подход к познанию планеты, обобщён огромный фактический материал десятков наук. Выделена глава «Геологическая деятельность человека». По мнению Лукашевича: «Жизнь как проявление особого вида энергии так же вечна, как движение, теплота, свет и электричество»; «живое всегда происходит от живого».
Он предложил теорию зонального метаморфизма. Указал на роль вертикальных движений при горообразовании. Предполагал горизонтальное перемещение материков. И.Д. Лукашевич обосновал круговорот веществ в земной коре:…выветривание горных пород – накопление осадочных толщ – опускание под их собственной тяжестью в геосинклиналях – глубинный метаморфизм и образование магм – подъём на поверхность изверженных пород – выветривание…
С позиций геохимии этот цикл получил развитие для различных химических элементов, соединений. Но он остался вне тектоники, движения минеральных масс, их перемещения в недрах планеты. Отчасти динамику литосферы объясняет принцип изостазии. Суть его в том, что крупные блоки земной коры «плавают» на менее вязкой астеносфере примерно так, как айсберги в океане. Под нагрузкой блок погружается, а при снятии нагрузки всплывает.
По теории немецкого геофизика А. Вегенера, материки, подобно каменным ковчегам, перемещаются горизонтально. Тогда же, в начале ХХ века, подобную идею развивал И.Д. Лукашевич. Но может ли вертикальное перемещение блоков земной коры переходить в горизонтальное? Да, может, по простому принципу механики: если возникнет круговорот вещества. У вращательного вращения появляется поступательный вектор.
В самом общем виде схема круговорота минеральных масс проста: осадочные породы погружаются в недра литосферы, преображаются, образуют главным образом гранитоиды, которые, выходя на земную поверхность, выветриваются, разрушаются, превращаются в осадочные породы и… цикл повторяется.
Но как это может происходить в реальности?
В середине ХХ века теорию круговоротов литосферы почти одновременно постарались обосновать в своих работах советские учёные – геофизик В.Ф. Бончковский и геоморфолог Д.Г. Панов. Они наметили обобщённые схемы, высказали идею на уровне гипотезы. Дальнейших разработок не последовало. Возможно, остановила необходимость переходить к количественным показателям, учитывать геохимические процессы в недрах.
Тогда же начались острые дискуссии фиксистов и мобилистов. Первые предполагают более или менее стабильное положение континентов при подъёме и погружении их отдельных частей. Вторые – мобилисты – доказывают абсолютное преобладание перемещения или материков, или крупных плит земной коры, в результате столкновения которых образуются горные гряды, а в процессе «расползания» разверзаются впадины океанов.
В пылу споров сторонники этих взглядов не учли гипотезу круговоротов литосферы. Только на её основе можно объяснить некоторые геологические парадоксы.
• Как подсчитали геоморфологи, за 10 тысячелетий вся поверхность суши из-за эрозии понижается в среднем на 1 м, а береговая линия отступает на 10 м. Значит, за 8 млн лет материки будут срезаны полностью и окажутся под водой!
• Согласно расчётам академика А.Б. Ронова с соавторами, за 250 млн лет с континентов было снесено 194 млн км3 осадков. Это более чем вдвое превышает объём надводной части суши. Значит, уже давным-давно на Земле должен был быть сплошной океан! Почему-то этого не произошло.
• Общий годовой снос вещества с континентов порядка 20 млрд т, а зона аккумуляции составляет 1 млн км2. В среднем накапливается 2 кг на 1 м2 в год или слой в 1 мм. За 1 млн лет образуется толща в 1 км, за 600 млн – 600 км. Где она?
Теория плит литосферы не отвечает на эти вопросы, а только запутывает их. Предполагают, что одна плита «подныривает» под другую. Но от этого они не станут более устойчивыми к внешним воздействиям. Просто эрозия будет длиться дольше, вот и всё. К тому же они должны со временем выравниваться по составу. Однако глыбы материков, плавающих на вязкой астеносфере, резко отличаются от плит океанов.
Кстати, не может более лёгкая по весу плита из осадочный пород и гранитов погрузиться в более тяжёлую массу базальта и мантии. Есть на это закон Архимеда.
…Круговороты литосферы возникают при резкой разнице высот соседних крупных массивов (блоков) земной коры. Это особенно ясно выражено на так называемых активных контактах двух главных типов литосферы – материков и океанов.
Глубочайшие впадины океана соседствуют с горными массивами суши или островов. Это характерно для окраин Тихого океана и для островных дуг (Алеутских, Курильских, Японских, Филиппинских, Кампо и Марианских островов). Здесь действуют мощные круговороты литосферы. Менее значительные – в современных растущих горах.
Отдельные геоблоки перемещаются горизонтально на десятки или даже сотни километров. Наиболее быстро движутся в сторону открытого океана островные дуги, медленнее – континенты.
Суть круговорота литосферы проста. Блоки земной коры, с которых снимается нагрузка, всплывают по закону изостазии. Поэтому до сих пор поднимаются территории Северной Америки и Скандинавии, на которых десятки тысяч лет назад находились великие покровные ледники.
Геоблок на окраине материка наиболее интенсивно разрушается, а продукты эрозии переносятся на шельф и океанический склон. В результате геоблок, заметно теряющий за тысячелетия свой вес, будет всплывать (как тающий айсберг), а соседний, где накапливаются осадки, будет опускаться под дополнительной тяжестью.
Возникает подобие транспортёра, переносящего гигантские массы вещества под континент. Вот почему он, несмотря на эрозию, не снижается.
В динамике Биосферы важны химические процессы. Уже одно только дробление увеличивает химическую активность обнажающихся на земной поверхности каменных толщ. На мелкие обломки воздействуют воздух, вода, живые организмы, солнечные лучи. Образуются минералы с повышенной внутренней энергией – геохимические аккумуляторы.
Опускаясь в земные недра, они под действием возрастающего давления и высоких температур разряжают накопленную солнечную энергию. В этом процессе участвуют вода и газы, содержащиеся в горных породах.
Обретая пластичность под давлением, разогретые массы осадочных пород сравнительно легко перемещаются. Попав под всплывающий геоблок, где давление понижено, они выделяют газ, расширяются в объёме, стремятся вырваться на поверхность по трещинам (как пенистый поток из открытой бутылки шампанского).
Вулканический пояс, расположенный на материках по контуру Тихого океана, – это зона поднятия, а глубоководные желоба обрамляют зону погружения круговоротов литосферы. Очаги землетрясений уходят под островные дуги или континенты, подчеркивая направление потоков пластичных каменных масс.
В глубоководных желобах осадки залегают спокойно. Здесь преобладают силы растяжения. Если бы океаническая плита сталкивалась с континентом, была бы область сжатия, где слои смяты в складки и раздроблены.
Только круговороты литосферы могут объяснить процессы, происходящие на активных материковых окраинах.
В горах при больших перепадах высот тоже могут действовать такие круговороты. Этим можно объяснить сложные структуры, возникающие в горных странах, когда многие осадочные породы «стоят торчком», вертикально вверх, или находятся в опрокинутом залегании.
Дальнейшая разработка теории круговоротов литосферы обещает стать перспективным направлением в геотектонике XXI века.
…Странная сложилась ситуация. Давно была высказана гипотеза круговоротов литосферы. Против неё не было никаких возражений. Моя небольшая книга «Подвижная земная твердь», где изложена и обоснована концепция круговоротов литосферы, вышла в издательстве «Мысль» в 1976 году тиражом 87 000. Другая книга – «Каменная летопись Земли» («Знание», 1983), – где также сказано о круговоротах литосферы, имела тираж 100 000; была статья в журнале АН «Наука в России»…
Казалось бы, наши геологи могли обсудить перспективную идею. А она остаётся вне внимания и понимания специалистов. Отечественные учёные предпочли импортную глобальную тектонику плит.
Так сложилось исторически: географы изучают один аспект круговоротов, геохимики другой, геоморфологи третий. Геологи с некоторых пор забыли о них, интересуясь только динамикой литосферы с участием загадочной сверхплотной мантии Земли. Словно литосфера существует сама по себе, а не является частью организма биосферы с его обменом веществ.
Концепцию круговоротов литосферы обосновали российские учёные. Но она так и осталась одним из наименее изученных феноменов нашей планеты. Хотя она даёт возможность с новых позиций продумать поиски и разведку полезных ископаемых, разработать систему прогноза землетрясений и цунами. Все попытки использовать для этого тектонику плит оказались бесплодными.
Какая энергия движет геоблоки материков и плиты литосферы океанов, вздымает горы, вызывает землетрясения и вулканические извержения? На этот вопрос убедительного ответа нет. Мнения учёных расходятся.
Одни полагают, что действует энергия радиоактивного распада. В таком случае, лава вулканов была бы высоко радиоактивной, а этого нет. Месторождения радиоактивных минералов не «пышут жаром». Радиоактивность у глубинных базальтов значительно меньше, чем у более молодых гранитов, которые в большинстве своём – продукт метаморфизма осадочных пород.
Другие считают, что сказывается ротационная энергия замедлений и ускорений вращения Земли. Третьи называют наиболее эффективной энергию гравитационных процессов в недрах… Все вместе эти три внутренних источника энергии дают мощность не более 5·1020 кал/год. А лучистая энергия Солнца, которую перехватывает Земля (1,35·1024 кал/год), в тысячи раз больше.
Вот реальная энергия, благодаря которой живёт и развивается Биосфера!
Поясню: биосфера, по Вернадскому, часть планеты, где ныне обитают живые организмы. Это понятие географическое, статичное. Геобиосфера или Биосфера – это глобальный организм, существующий миллиарды лет. В неё входит земная кора, которую Вернадский называл областью былых биосфер. Но былые и современные биосферы составляют единство, так же как любой живой организм есть продолжение былой своей жизни.
Можно возразить: почти всю лучистую энергию Земля отражает в космос, иначе бы она перегрелась. Не совсем так. Прежде чем отразиться, значительная часть этой энергии уходит на обмен веществ в организме Биосферы, на усложнения её структуры и т. д. Как показывают уточнённые подсчёты теплового баланса Биосферы, она аккумулирует часть солнечной энергии.
В Мировой океан солнечные лучи проникают неглубоко. Уже на глубине 200 метров можно уловить лишь малые доли солнечного света. На дне тьма и температура немногим выше нуля градусов по Цельсию.
В непрозрачные каменные недра земной коры солнечная энергия проникает на десятки километров. Такова парадоксальная реальность.
Если бы из глубоких недр планеты поступало много тепла, дно Мирового океана было бы горячим, особенно, в глубоководных желобах. Однако повышенные потоки тепла фиксируются только в отдельных зонах значительного растяжения литосферы.
На забое Кольской сверхглубокой температура +212 °C. На той же глубине в Марианской впадине она на двести градусов ниже. Главная причина: на дно океана, в отличие от глубин земной коры, не поступает солнечная энергия.
Земная кора живёт, поднимаясь и опускаясь, разрушаясь и обновляясь. Осадочные породы, накапливаясь, погружаются в недра. В зонах поднятия эрозия обнажает древние пласты. Поэтому на земной поверхности залегают горные породы до трёх и более миллиардов лет.
Вместе с осадочными толщами погружается в недра нашей планеты и солнечная энергия, накопленная минералами на земной поверхности. Это – геохимические аккумулятору. Люди создают искусственные солнечные батареи. В природе они действуют без затрат материалов, труда и энергии, распространяясь на огромные территории.
Пассивно поглощает солнечную энергию Мировой океан. Вода поглощает значительную часть отвесно падающих лучей Солнца, хотя при большом угле падения почти полностью их отражает. Поглощённая энергия нагревает и испаряет воду. Такова система «водяного отопления» атмосферы.
На суше и на мелководье наиболее мощно действуют биохимические аккумуляторы: растения, бактерии, грибы, животные. Растения поглощают примерно 5 % солнечной энергии, поступающей на Землю. Это в тысячу раз больше, чем энергия землетрясений и вулканов, вместе взятых. Она воплощается в сложные органические соединения, которые участвуют в круговоротах земных веществ, накапливаются в осадочных породах.
В середине прошлого века советские кристаллографы академик Н.В. Белов и профессор В.И. Лебедев предположили, что солнечная лучистая энергия накапливается в «кристаллическом веществе Земли» (например, в глинах). При этом увеличивается расстояние между атомами в кристаллических решётках. Погружаясь в зону больших давлений, минералы деформируются, сжимаются, выделяя энергию…
Проверка этой гипотеза показала, что всё значительно сложней. Не вдаваясь в детали, отметим: увеличивает химическую активность вещества одно уже то, что при эрозии образуются тонкие глинистые частицы, коллоиды. Минералы насыщаются водой, образуя сложные структуры. Огромную роль играет биохимическая энергия.
В книге «Геохимия ландшафта» советский геохимик А.И. Перельман писал: «Глинистые минералы выступают в роли своеобразных “горючих ископаемых”, отдающих заключённую в них энергию при высоких температурах плавления пород (чтобы получить энергию из угля, его тоже надо нагреть, хотя и до менее высокой температуры)…
Известно, что вопрос об источнике энергии эндогенных (
Гипотезу геохимических аккумуляторов разрабатывают учёные до сих пор, но так и не удаётся превратить её в убедительно доказанную теорию. В отличие от так называемых точных дисциплин (математика, физика, химия), науки о Земле комплексные, они используют сведения из этих областей знаний, осуществляя синтез порой противоречивых фактов.
Огромные трудности познания связаны с тем, что многие важные геохимические процессы длятся тысячи, а то и миллионы лет, преобразуя минералы и горные породы. А о том, что происходит в глубоких недрах, приходится догадываться.
…Не исключено, что изучение тайн глубинной энергии Земли наведёт учёных на новые идеи о сути энергии вообще. Понятие «энергия» (в переводе с греческого – действие) ввёл Аристотель. В Средние века энергию олицетворяла стихия огня. Теперь её определяют как меру различных форм движения и взаимодействия материи.
То, что это мера чего-то, спору нет. Но хотелось бы знать: мера чего?
Выскажу своё мнение. Известен лишь один процесс получения «чистой» энергии в соответствии с формулой (не А. Эйнштейна)
Предположим, в материальных телах присутствуют частицы и античастицы – носители отрицательного и положительного электрического заряда (в этом нет ничего невероятного). При радиоактивном распаде атомов некоторые из них освобождаются и взаимодействуют, излучая энергию вакуум-эфира.
Во всех телах, не охлаждённых до абсолютного нуля, движутся атомы, элементарные частицы. Некоторые из них могут на больших скоростях сталкиваться и превращаться в энергию. Чем сильней сжато вещество при ударе или давлении, тем больше вероятность таких столкновений, а значит, больше выделяется тепла.
В недрах Земли с глубиной возрастает давление. Горные породы сжимаются, освобождая энергию, накопленную близ земной поверхности, где взаимодействуют воздух, вода, твёрдые минералы, коллоиды, живые организмы – геохимические аккумуляторы. Они «впитали» лучистую энергию Солнца и переводят её в земные процессы…
Гипотеза геохимических аккумуляторов – замечательное достижение российских учёных. К сожалению, теоретические исследования в СССР фактически сошли на нет с периода перестройки и последующей катастрофы. На них денег не заработаешь. Это относится прежде всего к познанию жизни Земли.
Доказать существование неведомого ранее геологического периода – крупное открытие в науках о Земле. Вот что сказано в Большой российской энциклопедии: «…Венд (от венеды или венды – античного наименования славянских племён, обитавших к югу от Балтийского моря), самое верхнее подразделение стратиграфической (геохронологической) шкалы докембрия (протерозоя)… Вендская система впервые выделена Б.С. Соколовым в 1952 году на территории Прибалтики… Временны́е границы отложений, составляющих вендскую систему… от 600 до 535 млн лет назад».
Как вспоминал в интервью журналу «Наука в России» академик Б.С. Соколов, «всё началось в конце 1940‐х годов, когда на Русской платформе была выполнена уникальная программа опорного бурения. Эту область Евразии “просветили” на всю мощность осадочного чехла сотнями глубоких скважин. Удалось получить ценнейшую и разнообразную геологическую информацию. Ставили задачу пересмотреть противоречивые представления о древней структуре региона, оценить перспективы нефтеносности внутренних и краевых структур, построить литологические и палеогеографические карты, суммарно охватывающие свыше миллиарда лет геологической истории».
Это была первая в мире масштабная научная (и по затратам) программа, нацеленная не только на поиски и разведку полезных ископаемых, но и на познание. Она была предложена по инициативе академика И.М. Губкина в 1936 году (до войны пробурили лишь две скважины).
Б.С. Соколову поручили изучить нижние слои геологических разрезов. «Первое ощущение открытия, – вспоминал он, – появилось у меня в конце 1949 года. Тогда я убедился, что ниже кембрийской толщи есть ещё несколько сотен метров отложений, близких по составу, но совершенно других по возрасту».
К нашему времени о вендском периоде известно немало. Его начинают с ледниковой эпохи, которая продолжалась около 30 миллионолетий. Почему так долго? Потому что для глобального потепления необходимо, чтобы крупный континент (или континенты) покинул приполярные зоны. Кроме того, надо, чтобы в атмосфере увеличилось содержание углекислого и других парниковых газов. А такие процессы быстро не происходят.
На обширных территориях суши и на шельфах распространились покровные ледники. Экваториальная зона оставалась относительно тёплой.
Гигантские ледники перевели на сушу огромное количество воды Мирового океана. Его уровень значительно снизился. На суше тогда не было растений и животных. Живые организмы обитали почти исключительно в Мировом океане. Для них наступили трудные времена.
Предполагается, что в такие эпохи, как говорил Эдуард Зюсс, идёт перечеканка живых существ, возникают новые виды животных и растений. Позже, попадая в благоприятную среду, они завершают своё развитие и широко распространяются. Хотя вряд ли было так по единой схеме. В трудные времена глобальных климатических перестроек виды чаще вымирают и сокращаются в числе.
В венде появились многоклеточные организмы. Почему это произошло? Ведь одноклеточные биохимически и геохимически активнее, теоретически бессмертны. Почему возникли гигантские (по сравнению с предыдущим временем) существа – порой до полутора метров в длину? Подобные гиганты своего времени обитали на территории Сибири, Англии, Южной Австралии, северо-восточной части Америки.
Характерными растениями венда были сравнительно крупные водоросли (группа вендотенид). Кроме них в пределах Восточно-Европейской платформы открыты микроскопические трубчатые существа – актиномицеты – и остатки организмов, ближе всего стоящих к грибам.
Интересная группа растительного мира – чуарии. Одни учёные считали их неорганическими формами, «игрой природы», другие – моллюсками или медузами. Выяснилось, что это – свободно плавающие растительные формы, напоминающие вольвоксов.
Найдены прекрасно сохранившиеся отпечатки медуз и более мелких животных. Но слишком скудны сведения о многоклеточных животных древнее ранних вендских ледниковых отложений. Возможно, это результат необычайно быстрого формирования главнейших типов беспозвоночных на коротком (в геологическом смысле) отрезке времени.
Наиболее убедительно объяснена замечательная сохранность вендских организмов. По-видимому, тогда ещё не было хищников, поедавших этих мягкотелых, а также падальщиков. Это подтверждает то, что в осадочных отложениях следующего кембрийского периода, когда экологические системы стали сложней, отпечатки мягкотелых организмов встречаются чрезвычайно редко.
Какими бы занятными ни были загадки вендского периода, интерес к нему ещё и практичен. Обитатели того времени оставили залежи фосфоритов – ценного минерального удобрения. В нынешних миллионах тонн зерна, овощей, кормовых культур есть немалый довесок, полученный благодаря фосфоритам венда. Встречены в венде нефть и горючий газ.
Но вот судьба у венда как геологического понятия непростая.
Дело в том, что в середине ХХ века в Австралии палеонтологи обнаружили в древней толще (её назвали эдиакарской) неопределённого возраста редкие следы странных организмов. Несколько раньше немецкие геологи встретили подобные формы в осадочных слоях Южной Африки. Позже определили, что эдиакарская эпоха предшествовала кембрийскому периоду. Она частично совпала с вендом.
В книге группы кембриджских геологов «Шкала геологического времени» (1982, русский перевод 1985) выделен венд, верхняя половина которого отнесена к эдиакарской эпохе. Таким было мнение геологического международного сообщества.
Казалось бы, всё ясно. Однако расчленение Советского Союза – глобальная политическая катастрофа! – самым скверным образом сказалась на науке не только российской, но и мировой. На Западе отношение к достижениям советских учёных изменилось. Многие наши крупные специалисты предпочли уехать за границу. Вот и вендскому периоду не повезло.
В нашем веке, согласно решению Международного союза геологических наук, для последнего периода докембрия официально утверждено название «эдиакарский», как сказано, в честь первого местонахождения вендской биоты в Эдиакарских холмах в Южной Австралии. Международная стратиграфическая комиссия постановила, что «Венд» может использоваться в региональных шкалах для докембрия на территории бывшего Советского Союза.
Конечно, не исключено, что эти перестройки стратиграфической колонки произошли по каким-то сугубо научным соображениям. Однако совпадение с политическими событиями весьма показательно. Во всяком случае, для нашей страны остаётся в силе вендский период с приоритетом академика Б.С. Соколова.
Техническое достижение Кольской сверхглубокой (КС): мировой рекорд глубины – 12 262 м при температура на забое скважины 212 °C. Результат, непревзойдённый до сих пор (закрыли скважину в 1994 году).
Наиболее знаменита эта скважина не научными достижениями, а вполне антинаучными публикациями о пробитом ею «колодце в ад». Мол, на глубине 14 км, где температура якобы превышала 1000 °C, скважина проникла в пустоту, из которой донеслись вопли мучеников преисподней. По другой версии, из скважины вырвались то ли демоны, то ли доисторические драконы. Но это не парадокс, а обычная ложь современных поставщиков сенсаций или, в лучшем случае, шутка.
КС запроектировали в середине 60‐х годов. Одним из разработчиков проекта был геолог и геофизик член-корреспондент АН СССР В.В. Белоусов (1907–1990), а идея была обоснована в нашей стране ещё до Великой Отечественной войны.
На Западе расходы на глубокое бурение непременно предполагают материальную выгоду. Поэтому глубокие скважины бурятся для поисков и добычи нефти и газа. Данный эксперимент, рассчитанный на познание Земли, а не ради получения прибыли, могла осуществить только великая социалистическая держава. Предполагалось пройти всю толщу земной коры. Так получалось исходя из геофизических данных.
Бурить КС начали в 1970 году. Место для неё выбрали там, где на поверхность выходят горные породы возрастом более двух миллиардов лет. По геофизическим данным, на глубине 3–4 км должны были встретиться древнейшие породы – архейские. Ниже 7 км предполагался базальтовый слой, образующий нижнюю часть земной коры.
Сведения о строении глубоких недр Кольского полуострова были основаны на тех же материалах сейсмического просвечивания каменных толщ, на которые опирались создатели глобальной тектоники плит. Пока бурили КС, благодаря активной научной пропаганде в сознание научных работников и любознательных граждан внедрялась мысль об этом выдающемся достижении западных учёных, постигших главные закономерности динамики литосферы. Впрочем, В.В. Белоусов категорически возражал против этой теории, да и против теории Вегенера, признавая только вертикальные перемещения каменных масс.
Напомню: земная кора океана состоит из небольшого слоя осадков и «базальтового» основания (его геофизические свойства соответствуют одноименной горной породе). На континентах ниже осадочных обычно мощных слоёв залегают граниты и подобные им породы, прошедшие переплавку в горниле недр, а уже затем начинается «базальтовый», нигде ещё не вскрытый скважинами. Кольская должна была быть первой.
Она миновала глубину 4 км, где предполагались древнейшие архейские породы. Их не оказалось. Был пройден семи-, а там и десятикилометровый рубеж. Базальтового слоя не было! Геофизические профили показывали горизонтальное залегание пластов, а оказалось, что они располагаются наклонно.
Всё глубже и очевидней вскрывалось вопиющее противоречие между модной теорией и достоверными фактами. Континентальная кора не походила на трёхслойную плиту!
Популяризаторы и большинство учёных предпочитали обсуждать привлекательную идею, а не обдумывать достижения – сенсационные! – решающего эксперимента. Всё глуше звучали сообщения о материалах КС.
Вскрылась особенность науки второй половины ХХ века. Гипотезы оказались предпочтительней фактов, научная пропаганда – весомей споров специалистов. Был и политический аспект: достижения каких учёных значительней – советских или буржуазных? Бредовая постановка вопроса отражала идеологическое противостояние двух систем.
В подлинной науке главные критерии – объективность, доказанность фактов, логика выводов. Вышло иначе: результаты эксперимента на Кольской сверхглубокой скважине были замолчаны в угоду модной идее.
Сторонники тектоники плит болезненно относятся к критике в её адрес, а то и препятствуют публикации подобных материалов, какими бы обоснованными они ни были…
Ожидалась резкая граница между гранитным и базальтовым слоями литосферы. Однако на глубине 11 км и ниже продолжались граниты. Просто за счёт огромного давления и высокой температуры у них менялись физические показатели, появилась вода. Поэтому нередко поднятый на поверхность керн рассыпался из-за выделения газов, которые на большой глубине сохранялись в породе.
Успех советских геологов получил высокую оценку президента Международной комиссии по литосфере профессора из Германии К. Фукса: «В Кольской сверхглубокой были сделаны неожиданные открытия, и это очень большая помощь для исследователей земных недр… Глубинные исследования, проводимые в России, дали импульс для инициирования работ в этом направлении во всём мире».
Не знаю, как во всём мире, а у нас уроки КС не изменили лакейского отношения к глобальной тектонике плит, которую академик В.Е. Хаин назвал «научной революцией в геологии». Хотя никаких революционных идей в познание Земли эта концепция не внесла. О возможности перемещения материков было известно давно. Соединение в единую плиту принципиально различных по многим параметрам океанической и континентальной литосфер – не открытие, а недоразумение.
Придуманный механизм движения плит так и остаётся недоказанным и вызывает глубокие сомнения. Погружение (субдукция) океанической коры с осадочными слоями в более плотную верхнюю мантию противоречит закону Архимеда, который никто не отменял.
Геофизик, доктор физико-математических наук Н.И. Павленкова обработала данные сейсмического зондирования глубоких недр до глубины 700 км, полученные по результатам ядерных подземных взрывов. Вместо чёткого деления на земную кору и ослабленную пластичную астеносферу обнаружились сложные структуры, а не плиты.
Под континентами прослеживаются «корни», уходящие на глубину до 400 км, чего нет под океанами. По словам Н.И. Павленковой, «не обнаружено признаков конвективных круговоротов в мантии… Вместо них – слоистая структура».
Кольская сверхглубокая дала дополнительные аргументы, доказывающие, что глобальная модель плит литосферы расходится с действительностью. «Базальтовый» слой оказался – по крайней мере, для ряда регионов – всё той же преображённой в глубоких горизонтах толщей, которая формировалась в Биосфере.
Как выяснилось, земная кора даже на больших глубинах живёт активно там, где предполагалась глобальная граница между «гранитным» и «базальтовым» слоями. Подземные сильно минерализованные горячие воды работают в полную силу: переносят по трещинам и слоям различные химические элементы, выщелачивая их в одних местах и накапливая в других, образуя рудные залежи.
Безусловно, одна скважина, даже уникальная, не даёт основания судить о динамике литосферы на всём земном шаре. Но она подтверждает одни геологические идеи, опровергая другие. С этим надо считаться.
Материки и островные дуги перемещаются благодаря круговоротам литосферы, которые приводит в движение солнечная энергия. Эта гипотеза приводит к неожиданным выводам. Перемещаются материки и некоторые острова, подобно грандиозным амёбам. Они наползают на океаническую литосферу, поглощая и перерабатывая накопленные на «базальтовом» слое осадки. Поэтому на дне океанов сохраняются лишь сравнительно молодые осадочные породы.
…Для практических целей требуются в первую очередь частные закономерности, проверенные на опыте, которые можно использовать в конкретных условиях определённых регионов. Для этого есть поисковые критерии, которыми успешно пользовались геологи прошлого.
Как известно, до Гражданской войны большинство полезных ископаемых в Россию ввозили из-за рубежа. Советскому Союзу пришлось обходиться своими природными и интеллектуальными ресурсами. В кратчайшие сроки наши геологи обследовали огромные территории, преимущественно мало изученные. Были открыты многие тысячи месторождений самых разнообразных полезных ископаемых. Работами руководили учёные с мировыми именами, и достижения были грандиозными: Курская магнитная аномалия, золото Колымы, алмазы Якутии, месторождения редких металлов Забайкалья, урановые – Средней Азии, калийные соли Белоруссии, нефть Татарии, газ и нефть Западной Сибири…
Нигде в мире в труднейших условиях не было столь быстро сделано такое количество геологических открытий! При этом ни о какой тектонике плит не было и речи.
То же относится к геологической разведке в других странах, на разных континентах и островах. Для этого не имеет значения, движутся материки или остаются неподвижными. В ближайшую тысячу лет они могут сдвинуться на несколько десятков метров, что практически незаметно в масштабах планеты.
Но если до сих пор не удаётся предсказать землетрясения и цунами, несмотря на усилия сотен тысяч специалистов, использование новейших приборов и методик, значит, не понято что-то важное или даже главное в динамике Земли. Повторю: за полвека господства тектоники литосферных плит на этой основе не было никаких достижений. Не улучшились прогнозы землетрясений, не были открыты месторождения полезных ископаемых. Почему же она популярна?
Прежде всего, из-за своей простоты и наглядности. Примитивная механическая модель! И не надо вдаваться в сложности геологических структур, в их историю, учитывать геохимические процессы.
Благодаря активной рекламе, гипотеза вошла в учебники без критических замечаний; о ней восторженно писали многие специалисты, журналисты. Вмешалась и политика: в период развала СССР (в перестройку) надо было показать преимущества Запада ещё и в познании Земли.
Кольская сверхглубокая не выполнила поставленной перед ней теоретической задачи. Она не вскрыла загадочного слоя земной коры, ради которого бурилась. Не подтвердились прогнозы геофизиков, резко разделяющих «гранитный» и гипотетический «базальтовый» слои континентальной земной коры. (Это косвенно подтверждает существование круговоротов литосферы.)
Как сообщает Википедия: «После ряда аварий в 1994 году скважина была закрыта. Весной 2020 года власти Мурманска объявили о планах сделать Кольскую сверхглубокую скважину туристическим объектом».
Проходка скважины до рекордной глубины показывает высочайший уровень техники, методики буровых работ, использования уникального оборудования. Она дала неожиданные сведения о кипучей геохимической жизни глубин земной коры, которые принято считать инертными подошвами литосферных плит. Казалось бы, следовало с этих позиций продумать новую концепцию динамики земной коры, усомниться в ныне популярной тектонической схеме. Увы, этого не произошло.
Предположим, западным учёным не хотелось бы отказываться от неё как от своего детища. Но у российских геологов есть в недавнем прошлом прекрасные разработки (концепции геоблоков, геохимических аккумуляторов, круговоротов литосферы), позволяющие открыть новую страницу в познании динамики литосферы.
В России до ХIХ века биологические исследования, мягко говоря, не поощрялись, если не считать занятие медициной и ветеринарией. Правда, Пётр I в Голландии посетил в 1698 году Антона ван Левенгука и наблюдал в микроскоп мир крохотных живых существ. Но это был не более чем занятный аттракцион.
По религиозным канонам никакой тайны жизни нет. Всё было некогда создано волею Бога в несколько божественных дней творения. Хотя череда творений неявно предполагает развитие, а не единый акт. М.В. Ломоносов столь же неявно стоял на позиции пантеизма: «Всё связано единою силою и гармониею природы… Твёрдо помнить должно, что видимые телесные на земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала создания, как ныне находим, но великие происходили в нём перемены…
Итак, напрасно многие думают, что всё, как видим, с начала Творцом создано. Будто не токмо горы, долы и воды, но и разные роды минералов произошли вместе со всем светом, и потому-де не надобно исследовать причин, для чего они внутренними свойствами и положением мест разняться… легко быть философами, выучась наизусть три слова: Бог так сотворил, и сие дая в ответ вместо всех причин».
Не только одни мракобесы не признали идею эволюции. Выдающийся натуралист академик Паллас отказался от своих первоначально эволюционных взглядов: «Я скорее склоняюсь к мнению тех, которые думают, что число видов от начала было учреждено такое, какое и ныне существует». Для такого решения были определённые научные (для того времени) предпосылки.
Показательна судьба первого русского биолога-эволюциониста Афанасия Аввакумовича Каверзнева (1748–1815). Его эволюционные идеи не нашли отклика в российском обществе. Только через двести лет Каверзнева как учёного открыл советский историк естествознания и педагог Е.Б. Райков.
По прошению Вольного экономического общества Афанасия Каверзнева как лучшего студента Смоленской семинарии направили учиться пчеловодству в Саксонию. Он успешно окончил Лейпцигский университет. В 1775 году вернулся в Россию. Тогда же в Германии на немецком языке вышла его диссертация. Он не представил её на родине, справедливо опасаясь репрессий. Его трактат в переводе с немецкого был опубликован без указания автора: «Философическое рассуждение о перерождении животных» (1778).
По словам Каверзнева, «все животные происходят из одного ствола», и что не только кошка и тигр, «но и человек, обезьяна и все другие животные составляют одну единую семью». Он ссылался на искусственный отбор (так поступит и Дарвин), цитируя Линнея, Бюффона и других учёных. «Существуют, – писал он, – три причины изменчивости животных: две естественные, а именно – температура, зависящая от климата, и характер пищи, а третья возникает непосредственно от гнёта порабощения». Упоминал он и о влиянии почв, рельефа местности.
Вернувшись в Смоленск, Каверзнев много лет прозябал как чиновник и вышел в отставку в чине коллежского асессора – печальная участь талантливого мыслителя-натуралиста.
Иначе сложилась судьба Александра Николаевича Радищева (1749–1802). Сын богатого помещика, он получил хорошее образование, в 1762 году был определён в Пажеский корпус. Провёл 5 лет в Лейпциге, учась юриспруденции и штудируя труды Гельвеция, Руссо, Дидро, Гердера, Лейбница. По возвращении в Россию поступил на службу.
В 1783 году он написал оду «Вольность», воспевая борьбу народов за свободу. Убийство правителя-тирана считал проявлением природного, естественного права. Резко обличал Радищев самодержавие и крепостное право в «Путешествии из Петербурга в Москву» (1790). Екатерина II сочла автора «бунтовщиком хуже Пугачёва».
Радищева заточили в Петропавловскую крепость. Приговорённый к смертной казни, он был помилован и сослан в Сибирь. Там написал трактат «О человеке, его смертности и бессмертии» (отчасти развивающий идеи Гельвеция в его книгах «Об уме» и «О человеке»).
При Павле I ему разрешили поселиться в своём имении, а при Александре I – вернуться в Петербург. Он вошёл в комиссию по составлению законов, но его вольнолюбивые проекты были отвергнуты. Радищев добровольно ушёл из жизни, приняв яд.
Научные прозрения Радищева замечательны. Он предполагал: человек – «единоутробный сродственник всему, на земле живущему, не только зверю, птице, рыбе, насекомому, черепнокожному, полипу. Но растению, грибу, мху, плесени, металлу, стеклу, камню, земле». Это созвучно представлениям В.И. Вернадского о человеке в биосфере.
Радищев считал, что жизнь «везде рассеяна и разновидна; что она явственнее там становится, где наиболее разных сил сопряжено воедино…что там, где лучшая бывает организация, начинается и чувствование, которое, восходя и совершенствуясь постепенно, досягает мысленности, разума, рассудка…». Актуально его мнение, что жизнь и мысль являются изначальными свойствами вещества, материи: «Все силы и самая жизнь, чувствование и мысль являются не иначе, как вещественности совокупны». Отличие человека от родственных созданий – осознание добра и зла.
Изначальную суть жизни он считал неизвестной. Говоря о ступенях организации вещества, отметил: «Но как союз сей произведён, то нам неизвестно».
Человека отличает от животных речь – «средство к собранию мыслей воедино» (хотя и «звери имеют способность размышлять»). Одному лишь человеку «удалось познать, что существует Всеотец, всему начало, источник всех сил». В каждом человеке присутствует искра Божия, а «мысль есть наисвойственнейшее качество его» (человека). При этом «особое свойство человека – беспредельная возможность как совершенствоваться, так и развращаться»…
Идеи Радищева и Каверзнева по разным причинам не были востребованы научным сообществом. Сказалось и то, что их творчество было ближе натурфилософии ХVII века, чем биологии века ХIХ. Хотя уже в том далёком веке начали обособляться разделы биологии. Вышли работы У. Гарвея «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» (1628) и М. Мальпиги «Анатомия растений» (1675 и 1679).
Постепенно философия биологии всё более отдалялась от конкретных научных исследований специалистов-биологов. Возникали новые биологические науки, проводились всё более тонкие и сложные опыты с привлечением современной техники. Учёные углубились в структуру живого на молекулярный уровень. Хотя до сих пор неясно, что есть Жизнь (кроме формы существования белковых тел), что она означает в Мироздании, было ли у неё начало, как сопряжено телесное и духовное в живых организмах, как это проявляется в глобальных масштабах…
Конечно, можно ограничиться материальным бытом, не утомляя себя «проклятыми вопросами» бытия. Но в таком случае теряется смыл жизни человечества на планете и в космосе. К счастью, были в ХХ веке российские учёные, которые не забывали о философии биологии.
Так называется сравнительно молодая наука. Как пишет российский биолог С.С. Медведев: «В начале XX века индийский учёный Чандра Бос из Калькутты, закончивший кафедру физики Кембриджского университета, прислал для публикации статью о том, что в проводящих тканях высшего растения могут возникать и распространяться потенциалы действия (ПД), подобные потенциалам действия в нервных волокнах.
Полученные Босом результаты были настолько неожиданными, их вначале отказались публиковать, так как не были уверены, что эти данные не могут быть результатами эксперимента, поскольку у растений не может быть системы ответных электрических реакций, как у животных организмов. В действительности же, Босу впервые с помощью сконструированного им высокочувствительного измерительного оборудования удалось открыть у так называемых чувствительных растений (мимоза, биофитум, десмодиум) быстро распространяющиеся электрические импульсы в ответ на физическое и химическое раздражения».
Неожиданность для учёных результатов Ч. Боса свидетельствует о том, что большинство специалистов предпочитали знакомиться с новейшими работами своих коллег, не уделяя должное внимание истории науки. Впрочем, упрекать в этом биологов не вполне корректно. Ведь Ломоносов высказал данные идеи в «Слове о явлениях воздушных от электрической силы происходящих» (1753). Они не были тогда осмыслены и подхвачены специалистами, а потому остались в анналах истории науки.
С.С. Медведев напомнил: «В 1866 г. русский учёный Леваковский обнаружил с помощью неполяризующихся электродов и гальванометра у Mimosa pudica наличие электрических токов, похожих на токи в мышцах животных.
Однако историю электрических явлений у растений, вероятно, следует начинать с исследований Ломоносова, который ещё в 1756 г. ставил опыты с «чувствительной американской травой». Он выяснил, что «раздражение электричеством повышает чувствительность растений к механическому прикосновению». Причём эта чувствительность “имеет сродство к электрическому воздействию”».
Правда, неясно, с каким растением производил опыты Ломоносов. По его словам, это – сенситива из Америки. Однако «биофитум сенситиум» (чувствительный) родом из Африки, в отличие от бразильской «мимозы стыдливой». Но это вопрос не принципиальный.
Михаил Васильевич отметил, что многие растения «имев отворённые во весь день листы, по захождении солнца их затворяют и по восхождении снова разжимают. Итак, не без основания здесь то же думать можно, что случается тонким нитям, к электрической махине привешенным, которые, возбуждены электрическою силою, одна от другой расшибаются и конический вид представляют; кроме того, висят одна подле другой к земле прямо».
Он сопоставил движение листьев растений с отклонением и опусканием нитей, привешенных к электрической машине. Сослался на «сенситиву», которая «при восхождении и по захождении солнца подобные показывает перемены, ещё от прикосновения руки опуская и стягивая листы, как некоторым мановением, кажется, намекает, что приложением перста электрическая сила у него отнимается, отношением паки возвращается, и листы помалу подымаются и расширяются».
Не удовлетворившись этими сведениями, он поставил опыт, используя изобретённый Рихтером прибор – электрический указатель. Понимал, что «многие сомнительства к опровержению сей моей догадки предложены быть могут». Ведь в те времена существовало резкое разделение растений, животных и человека. Между ними, а в особенности между животными и растениями не находили ничего общего. Растения казались ближе к минеральному царству, чем к животным.
По его словам, он поставил «чувствительную американскую траву» на стол и «совокупил с электрическим прибором, когда солнце до западного касалось горизонта». Он постоянно касался рукой листьев, отчего они опустились и уже не реагировали на его прикосновения. Тогда он запустил электрическую машину и увеличил силу электрического воздействия на растение, его листья опустились ещё ниже.
«Сей опыт многократным повторением не без приятного удивления уверил, что возбуждением электрической силы сенситива больше оживляется и что её чувствование с оною некоторое сродство имеет.
Многие и различные сего рода опыты над травами, восхождение и захождение солнца чувствующими, предприняты быть могут для лучшего исследования истины».
Через столетие реакцию растений на внешние воздействия исследовал Чарльз Дарвин, изложив результаты в книге «О насекомоядных растениях». Эти растения используют вполне разумные приспособления для ловли насекомых, проявляя при этом быструю реакцию. Порой они реагируют быстрей, чем животные, обладающие нервной системой.
Между прочим, венерина мухоловка способна считать до двух! Это помогает ей отличить живую добычу от неживых объектов, попадающих на её лист. Если падает песчинка, хвоинка, сухая частица растения, мухоловка не реагирует. Но если объект затронет подряд два её чувствительных волоска или один из них, цветок мгновенно сомкнётся.
«Трактат о силах электричества при мышечном движении» (1791) итальянского натуралиста Луиджи Гальвани, как принято считать, положил начало электрофизиологии. Но следует уточнить: у него речь шла только о животных. Он предполагал существование «животного электричества». У него и в мыслях не было распространить эту идею на растения и вообще на все живые существа.
Мысль о единстве живых организмов высказал Чарльз Дарвин: «Все живые существа имеют между собой много общего в их химическом составе, в их клеточном строении, в законах их роста и в их подверженности вредным влияниям. Мы это видим в таком, казалось бы, ничтожном факте, как одинаковое действие одного и того же яда на растения и на животных».
На сто лет раньше Михаил Васильевич Ломоносов на опытах доказал сходство растений и животных в реакции на внешние воздействия, заложив основы электрофизиологии растений. Правда, его почин в России не был подхвачен.
Как наука эмбриология оформилась в России трудами двух академиков Петербургской АН, немцев Каспара Фридриха Вольфа (1734–1794) и Карла Эрнеста Бэра (1792–1876).
Каспар Вольф свои первые новаторские работы опубликовал в Германии на латинском языке. Уже в своей диссертации «Теория генерации» (1759) он осмелился опровергнуть общепринятую теорию преформации, предсуществования. Считалось, что в зародыше присутствует готовый организм, и в дальнейшем он только растёт.
Авторитетный физиолог Альбрехт фон Галлер утверждал: «В животном теле нет частей, происшедших одна раньше другой, и все они созданы единовременно». Эта идея отвечала религиозной версии о сотворении живых организмов такими, какими они ныне существуют. Галлер даже подсчитал, сколько микроскопических людей содержали яичники Евы; получилось 200 миллиардов.
Идея преформации не так нелепа, как может показаться. Разумно предположить, что в зародыше существует копия взрослой особи; иначе, откуда бы она взялась? Создалась сама собой из неорганизованных веществ? Это уже чудо из чудес. Лучше признать чудо божественного творения.
Каспар Вольф ссылался на свои наблюдения. В растущих зародышах он нигде не наблюдал ничего похожего на копию организма. Напротив, из массы живого вещества, не имеющего структуры, сначала появлялись мелкие формы, которые он назвал пузырьками, шариками, клетками (они по его представлениям были подобием прочной клетки, в которой заключена живая материя). У животных и растений организм не растёт из готовой формы, а множатся и развиваются пузырьки, которые трансформируются в органы.
Такое развитие от простого к сложному он назвал эпигенезом.
Свою работу Вольф отослал Галлеру, упомянув в письме, что оба они искатели истины и должны уважать мнение оппонента. Галлер даже похвалили его статью, не похожую «на работы других боязливых физиологов, которые охотнее делают маленькие шажки в знакомой области, чем отваживаются на прыжки». Но остался при своём мнении.
Вольф проводил свои исследования, не жалея ни сил, ни средств (ему приходилось держать небольшую ферму, чтобы иметь всегда для работы куриные яйца). Как писал Б.Е. Райков: «Готовя материал по эмбриологии кишечного канала у курицы, он вскрывал яйца каждые четверть часа, следя в микроскоп малейшие изменения в развитии зародыша».
Вторая научная работа Каспара Вольфа, вышедшая в 1764 году, развивала его прежние идеи ещё более основательно. Галлер написал ему, что теория эпигенеза неприемлема уже потому, что подрывает авторитет религии. Немецкое научное сообщество отторгло от себя «смутьяна» Вольфа. На счастье, пришло ему приглашение принять должность профессора Петербургской АН. Весной 1767 года он с женой отправился в столицу Российской империи, где прожил более четверти века до конца своих дней.
В работах этого периода он, как писал В.И. Вернадский, «заложил начало учения об эпигенезисе, лежащее в основе нашей современной эмбриологии».
Продолжил исследования Вольфа Карл Бэр. Он провёл десятки тысяч опытов, написал фундаментальные исследования «О происхождении яйца млекопитающих и человека» (1827), «История развития животных» (1828–1837); сформулировал основные законы эмбрионального развития; открыл спинную струну (хорду) – первичный внутренний скелет позвоночных, описал образование головного мозга из первичных пузырей, а также развитие других органов.
«Эмбрионы млекопитающих, птиц, ящериц и змей, вероятно, и черепах в ранних своих состояниях невероятно сходны между собою, – писал Бэр. – У меня имеются два маленьких эмбриона в спирту, для которых я забыл написать название, и я теперь уже не в состоянии определить класс, к которому они принадлежат. Это могут быть ящерицы, маленькие птички или совсем молодые млекопитающие; настолько сходно образование головы и туловища у этих животных. Конечности же у этих эмбрионов ещё отсутствуют. Но если бы они и были на первой стадии образования, то всё же они ничего не могли бы сказать нам, так как ноги ящериц и млекопитающих, крылья и ноги птиц и руки и ноги человека развиваются от той же самой основной формы».
Дарвин, сославшись на Бэра, отмечал: «Из того, что мы знаем об эмбрионах млекопитающих, птиц, рыб и рептилий, можно предположить, что эти животные – изменившиеся потомки некоего общего предка». По его мнению, «многие животные на стадии зародыша или личинки показывают нам более или менее полно, как выглядел предок этой группы во взрослом состоянии».
Дарвинист Эрнст Мюллер представил эту мысль Дарвина в виде «биогенетического закона» в краткой форме: «Онтогенез повторяет филогенез», т. е. эмбриональное развитие повторяет эволюцию данной группы. Однако позже выяснилось, что он подбирал эмбрионы разных классов из многих разновидностей только те, что были сходны между собой.
Закон Бэра выведен более корректно. Но и здесь выяснились некоторые дополнительные обстоятельства. Оказывается, на ранних стадиях развития эмбрионы значительно различаются между собой, и только в средней стадии они обнаруживают некоторое сходство, порой чисто внешнее, после чего представляют всё более расходящиеся эволюционные ветви.
Сравнительная эмбриология не даёт основания полагать, будто у всех животных был единый общий предок; в данном случае Дарвин ошибся. Правда, до сих пор популярно мнение, что у эмбриона человека на средней стадии развития проявляются зачатки жаберных щелей. В таком случае онтогенез действительно повторяет филогенез. Вот что пишет по этому поводу биолог Джонатан Уэллс:
«В середине развития у всех эмбрионов позвоночных имеется несколько складок области шеи, около глотки (фаринкса). Выпуклые части складок называют фарингальными дугами, а вогнутые части – жаберными щелями. Однако фарингальные складки – это не жабры. На фарингальной стадии они не являются жабрами даже у эмбрионов рыб.
У рыб глоточные складки (или мешки) позднее развиваются в жабры, а у рептилий, млекопитающих и птиц – в совершенно другие структуры (например, во внутреннее ухо или околощитовидную железу). У рептилий, млекопитающих и птиц фарингальные мешки никогда не являются даже рудиментами жабр; они даже не похожи на жабры и просто представляют собой серию параллельных полос в области шеи».
Почему же на определённой стадии зародыши животных разных классов весьма похожи между собой?
Исходя из закона Бэра, надо признать, что разные классы животных произошли, по-видимому, от разных одноклеточных. Они обрели сходное строение из-за того, что обитали в более или менее одинаковой морской среде. По этой причине дельфины похожи на акул, хотя они принадлежат разным классам, и акуловые, вдобавок, на 400 миллионов лет древнее морских млекопитающих.
…Можно ли развитие эмбрионов от одной оплодотворённой клетки до сформированного детёныша называть эволюцией в полном смысле слова? Пожалуй, нет. Происходит развёртывание скрытых в генетическом коде признаков. Творческий характер эволюции отсутствует.
Это похоже на то, что композитор написал симфонию, а оркестр её исполнил. Она уже существовала в партитуре. Оркестр перевёл её в звуковую форму, сохранив, по возможности, прежнее содержание. Здесь творчество «пересказа», а не сотворение нового. Сотни, тысячи оркестров и дирижёров будут исполнять эту симфонию, и каждый раз это будет она, хотя в разном качестве исполнения и в разных оттенках интерпретации.
Но как была создана «партитура» генетического кода разных видов животных, растений?
Нет сомнений, что развитие зародыша идёт от простого к сложному, к тому же по чёткой программе. Но разве может столь замысловатый процесс идти сам собой? Значит, он предопределён, и теория преформации верна?
Да, у неё есть рациональное зерно. Это выяснилось в середине ХХ века, благодаря успехам молекулярной биологии. Существует генетический код, содержащий информацию о будущем организме. Это, конечно, не готовое микроскопическое существо, а развёрнутая программа, которая в мельчайших деталях предопределяет весь ход его формирования. Если этот код повреждён, возникают уродливые формы организмов…
Каспар Вольф своими исследованиями уродливых зародышей животных и людей доказал, что это не проявление воли Всевышнего, как считал Галлер, исходя из своей теории: «К чему полагаться на мудрость Творца? Уроды не от Бога, но они суть дела природы, которые лишены успеха».
Теперь говорят: сказываются повреждения генетического кода или ошибки его распознавания. Но каким образом и какими силами был создан этот код? Это остаётся загадкой.
Можно согласиться с определением, данным в Википедии: «Экология… – это изучение взаимоотношений между живыми организмами, включая человека, и их физической средой. Экология рассматривает организмы на индивидуальном, популяционном, общинном, экосистемном и биосферном уровнях. Экология пересекается с такими тесно связанными науками, как биогеография, эволюционная биология, генетика, этология и естественная история». За последние десятилетия экологию наиболее прочно привязывают к охране природы.
У неё три части, в зависимости от объекта: экология растений, экология животных, экология человека (точнее, пожалуй, цивилизации).
Впервые термин «экология» ввёл немецкий биолог и философ Э. Геккель в 1866 году: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организмов к окружающей среде, куда мы относим все “условия существования” в широком смысле этого слова. Они частично органической, частично неорганической природы. К неорганическим условиям существования, к которым должны приспосабливаться все организмы, относятся в первую очередь физические и химические особенности его местообитания, климат (свет, тепло, влажность и электрические свойства атмосферы), неорганическая пища, состав воды, почвы. Под органическими условиями существования мы подразумеваем общее отношение организма к другим организмам, с которыми он вступает в контакт и среди которых большинство способствует его пользе или вредит».
Однако ещё до Геккеля основы экологии животных заложил профессор Московского университета Карл Францевич Рулье (1814–1858). Когда ему было 27 лет он написал статью «Сомнения в зоологии, как науке». По словам историка Б.Е. Райкова, это был его научный манифест. Рулье ещё до Дарвина утверждал изменчивость видов и их эволюцию под влиянием главным образом внешней среды.
Он посмеивается над формальными классификациями, доказывая необходимость изучать животное с позиций не только внешнего вида, анатомии, физиологии, но и психологии, в связи со средой обитания в сообществах и в природных условиях…
Карл Францевич профессионально занимался геологией и палеонтологией, писал о защите животных от вымирания, изучал их акклиматизацию. Кстати, вместо нейтрального термина «одомашнивание», он обычно употреблял более точный – «порабощение».
Для описания животного он прежде всего выделял среду его обитания: воздух, вода, на суше и под землёй. Конечно, есть формы, осваивающие две-три среды, например водоплавающие птицы. Но в любом случае они остаются частью какой-то основной своей среды, к которой наиболее приспособлены.
В объяснительной записке к программе курса университетских лекций Рулье дал замечательные пояснения:
«Животное есть тело органическое, т. е. сложенное из стройно необходимо связанных частей – орудий (
Следовательно, изучать животное значит следить за ходом развития внутренних естественных сил животного во взаимодействии с организмом внешнего мира.
Это определение животного и животной жизни составляет исходную точку в нашей науке, точку воззрения на её предмет. Ею должен начинаться или повторяться каждый частный вывод. Она определяет как объём, состав и цель, так и способ изучения зоологии, который есть опытно-умозрительный».
По мнению Рулье, внешний земной мир – организм. Правда, учёный не привёл доказательств и не дал пояснений. Они будут предъявлены позже В.И. Вернадским в учении о биосфере.
В системе зоологии Рулье выделил три раздела: зооорганологию (физиология), зоогнозию (морфология) и зооэтику. Название третьей части – от греческого «этос», означающего «местожительство, жилище», а в переносном смысле «нрав, привычка». Это и есть то, что ныне называется экологией животных. Подчеркнём: он имел в виду не только материальную, физиологическую и анатомическую зависимость животного от среды, но и духовную, связанную с инстинктами и умом. Рулье с полным правом можно назвать одним из основателей зоопсихологии (его термин).
Напрашивается переход к экологии человека. Смена общественной системы – искусственной среды обитания – неизбежно воздействует на общественное сознание и на формирование личности. Можно предположить, что чем больше человек зависит от техники и чем меньше духовно связан с организмом Биосферы, тем больше он становится похожим на робота.
Но это уже другая тема.
К.Ф. Рулье не только создал основы экологии животных. Экологические исследования в России продолжили его талантливые ученики: Н.А. Северцов, А.Н. Бекетов, А.П. Богданов, С.А Усов.
Теория эволюции, представленная Чарльзом Дарвином, была встречена с энтузиазмом в научном сообществе. Наиболее резко и, обычно, некорректно критиковали её некоторые философы и теологи. Это показало, что её значение имеет идеологическое значение, выходя далеко за пределы биологии.
В спорах материалистов и идеалистов (упрощённые воззрения) теорию Дарвина взяли на вооружение материалисты. Но и сам автор теории сознавал, что она не отвечает на некоторые важные вопросы эволюции. Карл Бэр первым из выдающихся биологов высказал свои сомнения:
«Дарвинисты придают такое большое значение наследственности. А что такое наследственность, как не предопределение будущего? Не телеологична ли она в самой высокой степени? Мало того, вся способность к размножению, разве не имеет она своей задачей приуготовить новый жизненный цикл?»
В год выхода «Происхождения видов» Ч. Дарвина (1859) Бэр в докладе о племенах Новой Гвинеи упомянул об изменениях органического мира «в последовательном порядке, на которое нам указывает палеонтология». По мнению Бэра (вполне резонному), теория Дарвина объясняет всего лишь изменчивость организмов: «Вся история живых существ покоится на развитии, а развитие есть подготовление предыдущими стадиями последующих».
Биолог и географ Л.С. Берг писал: «Бэр отрицал роль случайности в эволюции, полагая, что в живых существах заложено некое устремление к известной цели… Целью этой является вся совокупность жизненных процессов организма и прежде всего – сохранение вида. Каждый организм, будь то растение или животное, осуществляет сам по себе заложенную в нём цель».
Бэр справедливо считал, что естественным отбором на основе случайностей нельзя объяснить закономерные преобразования организмов. Случайностью он считал совпадение двух явлений, не находящихся в причинной связи.
Он приводил аналогию. Если я целюсь в мишень и попадаю в неё, это закономерно. Если же в мишень попадёт камушек из-под копыта мчащейся мимо неё лошади, это явление случайное. «На том же основании, – заключает Бэр, – мы должны были бы считать весь мир за один громадный случай, если бы силы, его движущие, не были измерены целесообразно».
…Для перехода науки на новый уровень развития от исследователя требуется постановка проблемы, открывающей путь в неведомое. Указывая на зияющий пробел в дарвиновской теории эволюции, Бэр поставил важный вопрос, но ясного ответа на него не дал. «Естествознание, – писал он, – не может видеть ничего кроме Земли в качестве производительницы всего на ней живущего». Это чрезвычайно важная мысль, до сих пор не воспринятая биологами.
Каким образом проявляется творческий потенциал Земли и какова его природа? Об этом Бэр умолчал. Возможно, он исходил из каких-то своих общих соображений. Есть сведения, что он или был пантеистом (единство Бога и Природы) или деистом (вера в Мировой Разум).
«В Петербурге николаевского времени жил великий естествоиспытатель и великий мудрец, – писал о нём Вернадский. – Это исторический факт огромного значения в создании нашей культуры, хотя не многие современники это сознавали. Это начинают понимать потомки».
Идею направленного развития выделил историк и биолог Николай Яковлевич Данилевский (1822–1885). Он участвовал в экспедициях по изучению рыбных промыслов на Волге и Каспии под руководством К.М. Бэра; успешно провёл в Крыму борьбу с вредителем виноградников филоксерой; разработал основы законодательства по рациональному использованию рыбных богатств России.
В трёхтомнике «Дарвинизм» (1885) Данилевский привёл много фактов, противоречащих этой теории, сделав вывод: «Каким жалким, мизерным представляется мир и мы сами, в коих вся стройность, вся гармония, весь порядок, вся разумность являются лишь частным случаем бессмысленного и нелепого; всякая красота – случайной частью безобразия; всякое добро – прямой непоследовательностью во всеобщей борьбе, и космос – только случайным частным исключением из бродящего хаоса. Подбор – это печать бессмысленности и абсурда, запечатленная на челе мироздания, ибо это замена разума случайностью».
Книгу его осудила «прогрессивная общественность», очарованная теорией Дарвина. Данилевский это предполагал: «В данное время убеждает не истина сама по себе, а то случайное обстоятельство, подходит ли, всё равно истина или ложь, к господствующему строю мысли, к так называемому общественному мнению – к тому, что величается современным мировоззрением, современной наукой».
Идею направленной эволюции наиболее основательно разработал Лев Семёнович Берг (1876–1950), будущий академик АН СССР. В 1922 году в Петрограде вышла его книга «Номогенез, или эволюция на основе закономерностей» (по-гречески «номос» – закон).
Л.С. Берг утверждал: «Эволюция организмов есть результат некоторых закономерных процессов, протекающих в них. Она есть номогенез, развитие по твёрдым законам, в отличие от эволюции путём случайностей, предполагаемой Дарвином… Прогресс в организации ни в малейшей степени не зависит от борьбы за существование».
Вот выводы Л.С. Берга:
• Организмы развиваются из многих первичных форм. Они со временем или вырабатывают схожие признаки, или ещё больше расходятся, приобретая своеобразие.
• Эволюция закономерно преобразует виды в определённых направлениях. Особенно ярко это проявляется в прогрессе, усложнении организмов, их сообществ и всей совокупности живых существ.
• Эволюционные изменения охватывают громадные массы особей, обитающих на обширных территориях. Единичные отклонения от нормы не влияют на процесс развития, как траектории отдельных камней не определяют движения горной лавины.
• Эволюция идёт скачками в соответствии с изменениями географической среды. Организмы преобразуются закономерно, по определённым направлениям.
• Борьба за существование и естественный отбор способствуют сохранению нормы. Они отсекают отклонения и не могут служить факторами биологического прогресса, в отличие от принципа взаимопомощи, гармонии в природе.
• Виды резко своеобразны, обособлены, ибо почти всегда развиваются параллельно на протяжении долгих геологических эпох.
• Эволюция в значительной степени есть развертывание существующих задатков.
• Вымирание видов происходит от сочетания внутренних и внешних причин. Например: противоречия свойств белков протоплазмы данного вида и геохимических условий окружающей среды.
Вообще-то, теория естественного отбора не исключает закономерности эволюции. Случайные отклонения от нормы отбираются по определённым критериям, в частности по степени приспособленности организма к окружающей среде. Значит, изменения среды должны направлять эволюцию.
Но как это происходит? Почему в геологической истории развитие явно преобладало над деградацией? Чем вызвано усложнение организации растений и животных, их направленное развитие? В эмбриогенезе мы знаем хотя бы то, что есть генетический код, в значительной мере предопределяющий ход эволюции зародыша. Но что направляет эволюцию животных и растений?
Английский антрополог Р. Фоули в книге «Ещё один неповторимый вид. Экологические аспекты эволюции человека» (1990) высказал наиболее распространённый взгляд на эволюцию:
«Именно мутации поддерживают и увеличивают уровень генетической изменчивости… Мутация – это ошибка в репликации гена во время мейоза. Её наличие может привести к появлению нового фенотипа (варианта), который будет конкурировать с уже имеющимися в генофонде. Хотя существуют и другие источники новаций (например, генный поток между популяциями, рекомбинации, гетерозиготность)…
Конечная численность имеющихся ресурсов в сравнении с потенциально высокой скоростью воспроизводства и ростом населения позволили Дарвину увидеть основной фактор, который делает необходимым естественный отбор, – перевес населения над ресурсами. Конкуренция – прямая или непрямая – между особями за общие источники пищи – такова обязательная предпосылка естественного отбора».
Вновь и вновь возникает вопрос: неужели можно сотворить человека из праха земного, воды и солнечной энергии простейшим методом случайных мутаций, комбинаторикой генов и слепого отбора, наиболее способных к выживанию?! Эта гипотеза не вполне удовлетворяла даже Дарвина.
Жан Батист Ламарк полагал: организм способен совершенствоваться из-за влияния окружающей среды. Но для этого надо, чтобы полезные признаки передавались потомству. Каким образом? Неясно. По мнению генетиков, молекулы с генетическим кодом необычайно устойчивы и могут меняться только от сильных воздействий. Это не улучшение текста, а его нарушения, опечатки.
Это особая тема, и к ней мы ещё вернёмся.
Л.С. Берг обосновал вывод: «Географический ландшафт воздействует на организм принудительно, заставляя все особи варьировать в определённом направлении, насколько это допускает организация вида. Здесь не место случайностям: следствия наступают с такой же фатальной необходимостью, как реакция в химии или явление в физике… Те виды, которые не в состоянии приспособиться, должны переселяться в другой географический ландшафт или вымереть».
Учение о номогенезе Берга – солидный вклад в теорию эволюции. При этом учёный смотрел в будущее: «Процесс эволюции идёт закономерно, он покоится на основе номогенеза. Как проявляются эти закономерности, это мы видим, но почему они таковы, это пока скрыто от нас. Равным образом, почему организмы в общем прогрессируют в своей организации, мы не знаем». На эти вопросы бесспорного ответа нет до сих пор.
Иван Михайлович Сеченов (1829–1905) стал физиологом и психологом не благодаря обстоятельствам жизни и профессионального обучения, а вопреки им. Окончив Инженерное училище в Петербурге, он служил в сапёрном батальоне. А в 1850 году поступил на медицинский факультет Московского университета. Стажировался в лучших биологических лабораториях Германии; преподавал физиологию в Петербурге, Одессе, Москве…
Редкое событие в истории науки: его прекрасно написанная статья «Рефлексы головного мозга» (1863) вошла в ряды новаторских работ в естествознании. Выдающийся физиолог И.П. Павлов назвал её «гениальным взмахом русской научной мысли».
Эту работу в наши времена отнесли бы в разряд научно-популярных, и вряд ли б на неё обратили внимание специалисты. А она представляет редкий жанр научно-популярного исследования: автор размышляет на грани строгих научных понятий и широких философских рассуждений и без «учёных премудростей».
В российском обществе была потребность в такой интеллектуальной духовной пище высокого качества. Статья была написана по предложению редактора «Современника» Н.А. Некрасова как сообщение о современных проблемах естествознания, и называлась по существу: «Попытка ввести физиологические основы в психические процессы». Цензура её не пропустила. Вспоминается эпиграмма того времени (цитирую по памяти):
К счастью, статью удалось опубликовать в газете «Медицинский вестник» под нейтральным заглавием, не раздражающим психику цензора: «Рефлексы головного мозга».
Сеченов первым показал, что в основе сложнейших сознательных и бессознательных переживаний и работы интеллекта – рефлексы, реакции организма на раздражения, поступающие извне.
«Первоначальная причина всякого поступка лежит всегда во внешнем чувственном возбуждении, – писал он, – потому что без него никакая мысль невозможна».
Он доказал, что в психической деятельности важно торможение, а не только возбуждение нервных клеток; открыл биоэлектрические ритмы, существование «тёмного мышечного чувства», а также целый ряд физиологических явлений; первым стал на основе лабораторных опытов изучать нервную систему, психическую деятельность и организм как единое целое.
Большой переполох в среде философов вызвало его учение о рефлексах головного мозга. Одним показалось, что теперь можно будет окончательно доказать, что жизнь и мысль – просто физико-химические явления. Другие были возмущены столь грубым вторжением материализма в святая святых – мир образов, идей, духовной жизни. Третьи постарались отделить физиологические процессы от психических, настаивая на особенностях последних, не сводимых к рефлексам.
Наиболее сильный удар нанесли работы Сеченова по учениям тех мыслителей, которые резко разделяли духовные и материальные явления, а также на представления о господстве сознания (духа) над материей. Сеченов последовательно и логично, опираясь на факты, доказывал: психическая деятельность в основе своей имеет физиологические, причём достаточно простые процессы возбуждения и торможения нервных клеток и их ассоциаций.
«Что такое в самом деле акт размышления? – размышлял Сеченов. – Это есть ряд связанных между собою представлений, понятий, существующий в данное время в сознании… В мысли есть начало рефлекса, продолжение его и только нет, по-видимому, конца – движения». Иначе говоря, мысль есть выражение рефлекса, замкнутого на себе, но в любом случае она исходит из какого-либо внешнего чувственного возбуждения, «потому что без него никакая мысль невозможна».
Он был естествоиспытателем больше, чем философом. Это позволило ему избежать обольщения своим учением. Завершая работу о рефлексах головного мозга, он отметил «страшные пробелы в исследовании». Подчеркнул, что целый ряд его выводов имеет характер гипотез, более или менее вероятных, но требующих убедительных доказательств. Оговорился: «В предлагаемом исследовании разбирается только внешняя сторона психических рефлексов… Каждый знает, например, ощущение красного цвета; но нет человека в мире, который бы указал, в чём состоит сущность этого ощущения…» (а ведь философы, добавим, пытаются понять именно сущность).
Вот как он охарактеризовал своё учение: «Чистейшая гипотеза в смысле обособления у человека трёх механизмов, управляющих явлениями сознательной и бессознательной психической жизни (чисто отражательного аппарата, механизма, задерживающего и усиливающего рефлексы)». Он стремился доказать, «что все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы». Заслуживает интереса его предположение, что духовная жизнь и способности человека почти исключительно зависят от воспитания (в широком смысле слова) и только на тысячную долю – от врождённых качеств.
Сеченов привнёс в русскую философию метод естествознания и научную мысль. Его восторженно приветствовали материалисты, не обращая внимание на то, что у него имеются не только утверждения, но и оговорки. Его чёткие доказательства материальной основы психических процессов вызвали замешательство в лагере идеалистов, которые не обратили должного внимания на то, что он рассматривал именно основы, первичные связи нервной системы с окружающим миром.
Сеченов обосновал – как естествоиспытатель – идею единства организма с его окружением, а также представление о взаимной обусловленности материальных и духовных процессов, о зависимости психических процессов от внешнего мира. Оспорить эти положения нелегко, полностью опровергнуть невозможно. Но из этого следует лишь то, что они могут лежать в основании разных философских учений в виде своеобразных строительных блоков, из которых имеется возможность создавать различные конструкции.
Подтверждением верности основных представлений Сеченова о рефлексах служит факт создания компьютерных программ, способных выполнять сложные интеллектуальные операции, обыгрывать профессиональных шахматистов, решать логические задачи, делать простейшие переводы с одного языка на другой, реагировать на звуковые сигналы, распознавать различные образы и т. д. В основе этого те же механизмы «раздражения», «торможения», «усиления», что и в деятельности нервной системы.
Значит, удалось постичь тайну сознания, рождения мысли, психики? Нет. Можно говорить о понимании и практическом воплощении знаний о механистической составляющей духовного мира человека. Живой организм активно, индивидуально реагирует на окружающую среду и её изменения.
Принято считать, что эволюция – это развитие, прогресс, постоянное совершенствование. Так обычно понимают закон необратимости эволюции. Как бы – ни шагу назад! К прошлому нет возврата.
В те времена, когда сравнительная биология и физиология животных ещё только зарождалась, такое мнение имело веское основание. Но позже выяснилось, что существует эволюционный регресс. Это, в частности, сам того не предполагая, доказал Александр Онуфриевич Ковалевский (1840–1901). Он стал одним из основателей сравнительной анатомии, физиологии и эмбриологии беспозвоночных.
Это не означает, будто какие-то животные и растения способны вернуться в «первобытное состояние», стать точно такими, какими были их давние предки. Такое событие практически невероятно, ибо потребует в точности повторить былое сочетание генов и условий окружающей среды. Но переход от сложно организованного существа к более примитивному происходит не так уж редко. А.О. Ковалевский убедительно доказал это своими исследованиями, хотя и не ставил себе такой задачи.
Своё призвание он нашёл не сразу. По настоянию отца учился в Корпусе инженеров путей сообщений. Перешёл на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета. Как писал член-корреспондент АН СССР биолог В.А. Догель: «А.О. Ковалевский с гениальной прозорливостью выбирает для первых своих работ, с одной стороны, развитие близкого, но более низко организованного родича позвоночных ланцетника, с другой стороны – асцидий, как тогда думали, представителя беспозвоночных».
Пожалуй, сказалась не столько гениальная прозорливость, сколько стремление исследовать трудные, спорные и мало изученные проблемы биологии. Много позже, став академиком Петербургской АН, он сказал в ответ на юбилейные чествования: «Служение науке было мне всегда приятно, и за это я также мало заслуживаю похвалы и благодарности, как охотник, не щадящий своих сил для удовлетворения своей охотничьей страсти».
В магистерской диссертации, посвящённой истории ланцетника, он раскрыл его истинную природу. Со времён академика Палласа ланцетника считали моллюском. Александр Ковалевский сумел определить положение этого существа в системе животного мира. Он обратил внимание на сходство ланцетника с зародышами позвоночных: хорда, спинная нервная трубка, жаберные щели, сравнительно сложная кровеносная система. Оказалось, что у зародыша ланцетника первичная кишка образуется, как у беспозвоночных, а нервная система развивается, как у позвоночных. Промежуточная форма!
Замечательным достижением стало исследование Ковалевским других загадочных животных – асцидий. На одной стадии жизни они подобны моллюскам, живя неподвижно на морском дне. Но на другой стадии они подвижны, самостоятельны, хвостаты, имеют хорду и даже зачатки головного мозга.
Если у большинства животных идёт развитие от эмбриона к взрослой особи, то у асцидий – регресс. Личинка у них подобна личинке позвоночных. Но, прикрепившись к камню, она деградирует. От хорошо развитой нервной системы остаётся лишь небольшой сгусток нервных клеток (ганглий).
Растительный образ жизни делает животное похожим на растение. Это вполне естественная и даже прогрессивная деградация: организм живёт в гармонии с окружающей средой. Зачем излишние сложности, если можно обойтись без них!
Как признавался А.О. Ковалевский: «Результаты моих исследований превзошли мои собственные ожидания, ибо под давлением самих фактов я должен был прийти к взглядам, которые вначале могли бы показаться мне совсем парадоксальными».
По словам Ч. Дарвина, исследование Ковалевским асцидий – «открытие величайшей важности», ибо оно дает «ключ к источнику, откуда произошли позвоночные».
Более того. Александр Ковалевский показал, что эволюция бывает и регрессивная. Это зависит от изменения среды обитания и образа жизни. Особенно наглядно это демонстрируют кишечные паразиты. Пребывая в «комфортных условиях», не заботясь о жилище и добывании пищи, они превратились в существа с развитым пищеварительным и половым аппаратом, утратив сложную нервную систему.
Такова общая закономерность, имеющая отношение и к человеческой личности, и к обществу. Когда упрощается среда обитания, деградируют обитающие в ней существа.
Младший брат Александра Ковалевского Владимир Онуфриевич (1842–1883) прожил недолго и по своей воле ушёл из жизни. Конкретными научными исследованиями он занимался менее пяти лет.
«Ковалевский написал и издал в 1873 г. свои четыре замечательных труды о копытных млекопитающих… Эти труды смели всю сухую европейскую науку об ископаемых, они проникнуты новым духом Дарвина», – писал Г.Ф. Осборн. И ещё: «Если учащийся спрашивает нас сегодня: “как мне учиться палеонтологии”, то мы не можем сделать ничего лучшего, чем отослать его к “Опыту естественной классификации ископаемых копытных” Ковалевского… Этот труд есть образцовое сочетание подробного изучения формы и функций с теорией и рабочей гипотезой».
По словам бельгийского палеонтолога Луи Долло, «ни один палеонтолог не воплощает так полно современную эпоху палеонтологии, как гениальный и несчастный Владимир Ковалевский, друг бессмертного Дарвина». Монографию «Этологическая палеонтология» (1909) Долло посвятил В.О. Ковалевскому как своему учителю.
Восторженную характеристику В.О. Ковалевскому дал советский геолог и палеонтолог академик АН Грузинской ССР Л.Ш. Давиташвили: «В истории естественных наук трудно найти другой случай столь быстрого роста – от молодого человека, выбирающего себе род деятельности, до величайшего корифея науки, новатора, перестроившего на новых началах крупную область естествознания». А его две работы по палеонтологической истории лошади «должны быть отнесены к числу ценнейших произведений классиков естествознания всех времён и всех народов».
Выходит, для крупного научного открытия не обязательно требуется долгая упорная работа, а необходима прежде всего незаурядная по характеру и уму творческая личность.
Владимир Ковалевский получил юридическое образование, окончив Императорское училище правоведения, имел возможность сделать неплохую карьеру как чиновник, но этим пренебрег и, ссылаясь на необходимость лечения, уехал за границу.
Как отмечено в Википедии: «Демократические убеждения Ковалевского неоднократно приводили его в ряды революционеров: он принял участие в Польском восстании (1863–1864), в движении Гарибальди». Яростным революционером-анархистом типа Бакунина он не был. Во время Польского восстания он приехал в Краков к раненому другу и слушал лекции в местной Медицинской академии. Врачом не стал, зато приобрёл биологические знания.
Больше всего его увлекало познание природы. Считая, что в России требуется научное просвещение, он организовал издательство, переводил и редактировал научно-популярные книги по биологии и геологии.
Весной 1866 года, после покушения Каракозова на жизнь Александра ІІ, ужесточился полицейский надзор. Владимир Ковалевский как военный корреспондент «Санкт-Петербургских новостей» отправился в армию Гарибальди, сражавшуюся за освобождение Венецианской области от австрийского владычества.
Вернувшись в Россию, он в 1868 году вступил в фиктивный брак с Софьей Васильевной Корвин-Круковской, чтобы она в Европе получила высшее образование. Фиктивный брак перешёл в настоящий. Пока Софья обучалась математике, Владимир в разных музеях изучал ископаемые остатки животных; познакомился с Дарвином. Затем поселился в Париже.
Как пишет историк Н.Ю. Беспалова: «В то время в Музее естественной истории хранилась коллекция окаменелостей из Сансана – департамента в Южной Франции, где в течение многих лет вёл раскопки профессор Ларте. Учёный умер во время осады Парижа, не завершив обработку собранного материала… С согласия сотрудников музея Ковалевский вызвался завершить дело, начатое покойным профессором.
Из всей коллекции Ларте Ковалевского больше всего заинтересовали кости анхитерия – животного, напоминавшего по своему строению лошадь… Анхитерий интересовал Ковалевского не сам по себе, а как переходное звено от палеотерия к гиппариону, считавшемуся непосредственным предшественником лошади…
У древнейших известных науке млекопитающих, как и у части ныне живущих, конечности имели по пяти пальцев, у современной лошади их по одному. Конечности копытных выполняют только одну функцию – быстрого передвижения. Лошадь может сгибать ногу лишь в одной плоскости: параллельной продольной оси тела. Отодвинуть в сторону ступню или колено, сделать круговое движение, а тем более повернуть на сто восемьдесят градусов (как мы поворачиваем ладонь) лошадь не способна. Её нога многое утратила в процессе эволюции, но эти утраты привели к очень важному приобретению. К выполнению своей единственной функции нога лошади приспособлена самым наилучшим образом.
Самое древнее животное в намеченной Ковалевским цепи – палеотерий, опиралось на три пальца и имело ещё остаток четвёртого. У анхитерия тоже оказалось три пальца, но боковые – намного тоньше среднего. Следовательно, на средний палец передавалась основная часть тяжести тела; боковые же играли вспомогательную роль. Выполняя незначительную долю полезной работы, тонкие боковые пальцы были очень уязвимыми. Стоило животному ступить в небольшую расщелину или ямку, как слабый боковой палец ломался.
Такая форма была обречена в борьбе за существование и уступила своё место более совершенному гиппариону. У этого последнего тоже три пальца, но боковые ещё тоньше, чем у анхитерия, и при этом значительно короче среднего. Вероятность травмировать эти, практически рудиментарные, пальцы гораздо ниже. Ковалевский тщательно измерил все фаланги пальцев гиппариона и пришел к интересному выводу: различие в длине вызвано не укорочением боковых, а удлинением среднего. Животное как бы “приподняло” боковые пальцы над поверхностью земли и тем самым уберегло себя от слишком частых травм. Однако полностью бесполезные, но снабжённые мышцами, сосудами, нервными окончаниями боковые пальцы требовали ненужных энергетических затрат. Гиппарион должен был уступить своё место однопалой лошади».
В биологической науке того времени шла борьба за признание эволюционного учения. Одно из веских возражений против него – отсутствие переходных форм животных и ныне, и в палеонтологической летописи. Получалось, что виды формировались не в процессе длительного естественного отбора, а как бы возникали сразу, движимые неведомой силой.
В творчестве В.О. Ковалевского, по словам биолога Н.Н. Воронцова, «ключевым был 1873 год. В этом году на основе обработки коллекций ископаемых копытных в музеях Европы он издаёт пять монографических работ на четырёх языках! При этом надо заметить, что эти работы большей частью не перекрывали друг друга. В Киеве он публикует магистерскую диссертацию по остеологии анхитерия – вымершей формы лошадиных, а в Петербурге – монографию об этом роде на французском языке. В Англии он печатает монографическое исследование по остеологии ещё одной группы копытных – гиопотамид, а на немецком языке издаёт капитальный труд “Монография рода антракотериев и попытка естественной классификации ископаемых копытных”».
Дарвин и сторонники его учения предполагали существование переходных форм, и в ряде случаев давали их теоретические реконструкции. Но этого было мало. Научное доказательство требует подкрепить гипотезу фактами. Изучая ископаемые остатки далёких предков лошадей, Владимир Ковалевский собрал такие факты и обосновал вывод (в письме брату):
«Даже тот материал, которым сейчас обладает наука, даёт часто возможность восстановления… недостающих звеньев… Анхитерий по строению своего скелета является столь промежуточным, переходным родом, что если бы теория трансмутаций не была бы уже прочно обоснована, он мог бы быть одной из наиболее важных её опор. В нём каждая часть, каждая фасетка кости, каждый сустав стремятся измениться во взятом направлении, и любой вдумчивый натуралист, любой беспристрастный человек… был бы вынужден прийти к выводу, которого невозможно избежать, – что тут имеет место случай трансмутации, что невозможно предположить существование специальных актов творения для всех признаков, являющихся переходными».
Среди анхитериев он обнаружил «незначительные признаки, сближающие их то с лошадью, то с палеотериями». По мнению Ковалевского, при изменении окружающей среды возникают разнообразные незначительные отклонения от главных признаков данного вида.
В какой-то группе могут произойти значительные перестройки организма в сторону лучшего приспособления к изменившимся условиям. Эта группа получает преимущество перед остальными в так называемой борьбе за существование.
Такая пресловутая борьба в общество людей стала роковой для Владимира Онуфриевича. Чтобы поддержать достойную жизнь и учёбу молодой жены, оставшейся за рубежом, он занялся предпринимательской деятельностью, залез в крупные неоплатные долги и в апреле 1883 года, не дожидаясь суда, покончил с жизнью, отравившись хлороформом.
Софья Ковалевская, ставшая первой женщиной профессором математики, обрела мировую известность, хотя и не совершила выдающихся научных открытий. Владимир Ковалевский, совершивший такое открытие, менее знаменит, чем его жена. Таковы издержки мирской славы.
Английский философ ХVII века Томас Гоббс главной причиной войн назвал соперничество: «Пока люди живут без общей власти, держащей всех их в страхе, они находятся в том состоянии, которое называется войной, и именно в состоянии войны всех против всех».
Томас Мальтус придал этому тезису видимость научного обоснования, выведя закон ускоренного роста населения по сравнению с медленным увеличением жизненных благ. Это обостряет борьбу за жизненные блага, вплоть до уничтожения или вымирания наименее приспособленных особей.
Дарвин в третьей главе «Происхождения видов» сделал вывод: борьба за жизнь особенно упорна, когда она происходит между особями и разновидностями того же вида. Он привёл пример: размножение в Шотландии одного вида дрозда вызвало уменьшение числа другого вида; в России коричневый прусак вытесняет черного таракана.
Конец главы: «Все органические существа стремятся к размножению в геометрической прогрессии; каждое из них в каком-нибудь возрасте, в какое-нибудь время года… вынуждено бороться за жизнь и подвергаться значительному истреблению…
Мы можем утешать себя мыслью, что эта война в природе имеет свои перерывы, что при этом не испытывается никакого страха, что смерть обыкновенно разит быстро и что сильные, здоровые и счастливые выживают и размножаются».
Английский учёный Томас Генри Гексли, твёрдокаменный дарвинист, утверждал: в природе «никому не бывает пощады». «Наиболее слабые и наиболее глупые обречены на гибель, в то время как выживают наиболее хитрые и те, кого труднее поймать, те, которые лучше сумели приспособиться к обстоятельствам».
Да, существуют сильные, ловкие и свирепые хищники. Но их не так уж много, и между собой они обычно ладят, собираясь в стаи. Они нежно заботятся о своих малышах и умеют дружить, помогать в беде.
Проще признать, что у животных и людей бывает по-разному: дружба и вражда, мир и война. В отношениях хищников и жертв никакой войны нет, а есть только издержки системы питания.
Почему при такой борьбе виды растений и животных становятся всё разнообразнее? Казалось бы, за миллиарды лет на Земле должны были процветать немногие «лучшие» виды. Почему среди животных не преобладают наиболее свирепые индивидуумы? Почему общительные животные процветают (общественные насекомые, стадные копытные), а склонные к индивидуализму балансируют на грани вымирания? Много ли в природе примеров жестокой борьбы за существование?
Высшие животные образуют стада, стаи, семьи, заботятся о своём потомстве. Без этого их виды давно бы вымерли. Значит, есть сила взаимной поддержки, сплочённости, любви к своему (а то и чужому) потомству, заботы о слабых и немощных малышах. Любовь к Жизни – не только своей собственной, но жизни семьи, популяции.
Петербургский профессор зоологии К.Ф. Кесслер на съезде русских естествоиспытателей в январе 1880 года произнёс речь «О законе взаимной помощи». Вскоре она была издана. Он писал: «В зоологии и в науках, посвящённых разностороннему изучению человека, на каждом шагу указывают на жестокий закон борьбы за существование и часто упускают из виду, что есть другой закон, который можно назвать законом взаимной помощи и который, по крайней мере по отношению к животным, едва ли не важнее закона борьбы за существование».
По его словам, «взаимную помощь друг другу оказывают животные всех классов, особенно высших». Приведя примеры, он сделал вывод: «Чем теснее дружатся между собою неделимые известного вида, чем больше оказывают взаимной помощи друг другу, тем больше упрочивается существование вида и тем больше получается шансов, что данный вид пойдёт дальше в своём развитии и усовершенствуется, между прочим, также и в интеллектуальном отношении».
«Прогрессивному развитию как всего животного царства, так специально человечества не столько содействует взаимная борьба, сколько взаимная помощь… Всем органическим телам присущи две коренные потребности: потребность питания и потребность размножения. Потребность в питании ведёт их к борьбе за существование и к взаимному истреблению друг друга. А потребность в размножении ведёт их к сближению между собою и к взаимной помощи друг другу. Но на развитие органического мира, на преобразование одних форм в другие оказывает едва ли не более влияния сближение между неделимыми одного и того же вида, нежели борьба между ними».
Тогда же эколог, зоолог и географ Н.А. Северцов сообщил о дружном поведении птиц. Степные орлы, парящие в небе, видя падаль, кричат, оповещая сородичей. Собравшись вокруг добычи, орлы кормятся поочерёдно – сначала самые старшие, затем молодые. Такое поведение полезно для данного вида. Хотя наиболее зоркие, упорные в поисках пищи индивиды, которые чаще других добиваются успеха, вынуждены, подчиняясь чувству солидарности, оповещать о своих находках всех остальных.
Некоторые виды соколов, наделённых, по словам Н.А. Северцова, «почти идеальной организацией в целях нападения», близки к вымиранию. Они индивидуалисты. А процветают виды, практикующие взаимопомощь.
Казалось бы, тот, кто чаще других первым замечает пищу, должен тотчас подлететь к ней и лакомиться вдоволь. Он станет сильнее других, получит преимущество перед ними в голодные периоды, у него будет наиболее сильное и обильное потомство. У данной особи в каждом поколении будут закрепляться его полезные качества. А другие его сородичи, питаясь впроголодь, будут чахнуть и гибнуть. Восторжествует естественный отбор – стимулятор эволюции!
Примерно так рассуждают дарвинисты. С ними трудно не согласиться (когда живёшь при буржуазном режиме). Какой смысл самому зоркому орлу парить в небе, созывая на пиршество своих приятелей? Ведь он не просто издает крик радости при виде пищи, бросаясь к ней. Нет, он именно оповещает других о своей находке.
Польза для него только в том, что в следующий раз кто-то из его группы, видя пищу, тоже оповестит об этом всех. Паря в небе, они могут визуально контролировать огромную территорию. Так больше шансов обнаружить добычу. Они общаются, организуют совместные действия. Значит, развивают свои интеллектуальные способности.
Подобные примеры уточняют, а отчасти опровергают тезис о том, что потребность в питании неизбежно ведёт к взаимной свирепой борьбе. Можно вспомнить совместную охоту хищников, чтобы убедиться: взаимная помощь играет важную роль, содействуя общению и повышению интеллекта общественных животных.
Гепарды предпочитают индивидуализм: самка одна воспитывает детёнышей; охотятся гепарды в одиночку. Несмотря на то что они самые быстрые наземные животные, их вид не относится к числу процветающих, в отличие, скажем, от гиен, образующих дружные коллективы под водительством наиболее опытной самки.
Идею К.Ф. Кесслера активно поддержал и развил географ и геолог, философ и анархист князь П.А. Кропоткин. В книге «Взаимная помощь как фактор эволюции» («руководящие идеи которой были изложены автором в брошюре в 1894 году», пояснял он) приведено много примеров взаимной помощи, совместных действий – от беспозвоночных до обезьян.
Он и сам наблюдал такое поведение животных во время исследований в Восточной Сибири: «Меня поразила, с одной стороны, необыкновенная суровость борьбы за существование, которую большинству животных видов приходится вести здесь против безжалостной природы, а также вымирание громадного количества их особей, случающееся периодически в силу естественных причин…
Другой особенностью было то, что даже в тех немногих пунктах, где животная жизнь являлась в изобилии, я не находил, – хотя и тщательно искал её следов, – той ожесточённой борьбы за средства существования среди животных, принадлежащих к одному и тому же виду, которую большинство дарвинистов (хотя не всегда сам Дарвин) рассматривали как преобладающую характерную черту борьбы за жизнь и как главный фактор эволюции».
На озёрах весной собираются десятки видов птиц и миллионы особей для выведения потомства. Перелётные птицы движутся огромные стаями. Грызуны в степях образуют целые поселения, предупреждая друг друга об опасности. Десятки тысяч косуль, спасаясь от рано выпавшего снега, переселялись на новые территории. Эти стада скапливались для пересечения Амура в наиболее удобном месте.
«Я видел взаимную помощь и взаимную поддержку, доведённые до таких размеров, – писал Кропоткин, – что невольно приходилось задуматься над громадным значением, которое они должны иметь для поддержания существования каждого вида, его сохранения в экономии природы и его будущего развития».
Но может быть, внутривидовая борьба развёртывается в условиях наиболее суровых, когда животные испытывают острую нехватку пищи? Нет, в таких случаях «вся часть данного вида, которую постигло это несчастье, выходит из выдержанного ею испытания с таким сильным ущербом энергии и здоровья, что никакая прогрессивная эволюция видов не может быть основана на подобных периодах острого соревнования».
(Во время войн погибают преимущественно сильные, мужественные, патриотичные мужчины, а среди выживших много их антиподов.)
Кропоткин возражал против мнения о главенствующей роли любви и симпатии между животными. Так нельзя объяснить совместные действия муравьёв или термитов, объединение в стаи волков для охоты или в огромные стада – косуль, антилоп, зебр.
«Главную роль играет чувство несравненно более широкое, чем любовь или личная симпатия, – здесь выступает инстинкт общительности, который медленно развивался среди животных и людей в течение чрезвычайно долгого периода эволюции, с самых ранних её стадий, и который научил в равной степени животных и людей сознавать ту силу, которую они приобретают, практикуя взаимную помощь и поддержку, и сознавать удовольствия, которые можно найти в совместной жизни».
Между муравьями разных видов бывают жестокие схватки. Среди этих сообществ есть агрессоры. Хотя несравненно чаще обитатели десятков и сотен муравейников или термитников, расположенных на одной территории, живут мирно. Не случайно Чарльз Дарвин назвал крохотный мозг муравья – одним из самых чудесных созданий природы, более удивительным, чем мозг человека. То же можно сказать о мозге пчёл и многих других насекомых.
…В книге «Кибернетика и общество» (1958) Норберт Винер писал: «В обществах муравьёв каждый работник выполняет свою, свойственную ему функцию… Если бы человек принял это общество за образец, то он жил бы в фашистском государстве, где каждый индивидуум с рождения фатально предназначен для определённого рода занятий…
Я утверждаю, что это стремление фашистов к построенному по образцу муравьиного общества человеческому государству вытекает из глубоко неправильного представления о природе муравья и природе человека».
Тут больше политики, чем науки. Любое государство тяготеет к механической структуре. Это наиболее характерно для рабовладельческого и феодального обществ. Но и там бывали переходы из одной группы в другую; положение рабов или крепостных менялось в зависимости от конкретных обстоятельств. У муравьёв структура общества достаточно пластична.
Говорят, коллективизм подавляет личность. В такой общей форме идея ложная. Всё зависит от того, какой коллектив и что это за личность.
Сообщество животных или растений, экосистема, биоценоз только на первый беглый взгляд выглядят как механические системы. Чем лучше изучали натуралисты муравьёв, термитов, ос и пчёл, тем больше удивлялись сложности и слаженности их коллективов.
…Идею взаимопомощи как важного фактора эволюции первыми и наиболее активно разрабатывали российские учёные в феодальном обществе. В капиталистических отношениях преобладает конкуренция, индивидуализм, переходящий в эгоизм. Для русской культуры был характерен дух коллективизма и гуманизма. А наука – важная часть культуры.
В 1927 году биолог и генетик Н.К. Кольцов (1872–1940) выступил в Ленинграде, открывая III Всесоюзный съезд биологов, анатомов, гистологов. Сначала он высказал важную мысль:
«Вильгельм Оствальд сравнил отдельные науки с континентами и архипелагами, рассеянными среди океанов; высшая задача натуралиста – связать эти отдельные куски суши прочными перешейками. И я попытаюсь перебросить перешеек между великим физико-химическим материком и архипелагом биологических островов. Пусть порой у меня не хватит строительного материала, и тогда да будет мне позволено воспользоваться лодкой или даже перелететь над водой по воздуху на аэроплане натурфилософии».
Конечно же, одним махом солидный мост не построишь, надо хотя бы перекинуть лёгкие мостки. С этой задачей Кольцов справился. Он предложил гипотезы, которые через некоторое время были укреплены фактами и на их основе были созданы теории.
Он отверг понятие о протоплазме как живом веществе: «Клетка есть механизм, состоящий из многих различных веществ, каждое из которых в отдельности не является живым». Да, молекулы и кристаллы, составляющие протоплазму, не обладают главным свойством жизни – сложным отлично налаженным обменом веществ. Впрочем, Кольцов уточняет: «Клетка есть организм – система высшего порядка». Но чем определяется этот порядок?
Прежде всего, он предположил существование в клетках внутреннего скелета. По его словам: «В бьющемся сердце зародыша цыплёнка мускульные клетки кажутся нам оптически пустыми, и тем не менее ясно, что они должны обладать поперечно-полосатой структурой; но их структурные элементы тоньше, чем 0,01 микрон, а потому и не видны даже при ультрамикроскопическом изучении». Его гипотеза оправдалась.
По его мнению, белковые молекулы «имеют вид длинных нитей» и чрезвычайно устойчивы. Через 18 лет выдающийся физик Эрвин Шрёдингер в книге «Что такое жизнь с точки зрения физики» назвал такие нити апериодическими кристаллами.
Кольцов предположил механизм ассимиляции (синтеза, а точнее репликации, деления) белковых молекул. «Процесс синтеза белковых молекул сводится к кристаллизации вокруг уже существующих белковых молекул или их агрегатов – кристаллитов, являющихся затравкой. Аминокислотные ионы прикладываются своими боковыми отростками к тем пунктам уже существующих молекул, где находятся соответствующие аминокислоты, совершенно так же, как ионы натрия и хлора, рассеянные в водном растворе, складываются в определённую решётку вокруг кристалла поваренной соли». Правда, из этого он сделал вывод, что «размножение не есть исключительное свойство живых организмов». Это, пожалуй, слишком резко сказано. Разве что деление одноклеточных формально напоминает удвоение белковой молекулы. Аналогия явлений жизни с неживыми кристаллами всё-таки не должна заходить так далеко.
По его словам, самой существенной частью хромосомы являются длинные белковые молекулы, состоящие из нескольких десятков или сотен атомных групп радикалов… Радикалы хромосомной молекулы – гены – занимают в ней совершенно определённое место, и малейшие химические изменения в этих радикалах, например, отрыв тех или иных атомов и замена их другими (замена водорода метилом), должны являться источником новых мутаций».
Он представил схему строения хромосомы и молекулярной структуры: гигантских белковых нитевидных молекул, содержащих генетическую информацию. Это было выдающееся достижение, предвосхитившее открытие через четверть века «двойной спирали» – молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты).
Его конечный вывод: «Процесс эволюции органического мира сводится к процессу эволюции хромосомных молекул». Правда, он уточнил: необходимо добавить принцип «естественного подбора и отметания неприспособленных фенотипов» (совокупности всех признаков и свойств организма).
Хочется вздохнуть: ах, если бы было так просто…
Морские волны бывают разные – от мелкой ряби до гигантов до 20 метров. Они зависят от свойств воды и от окружающей её среды: скорости ветра, глубины и ширины акватории, продолжительности ненастья и некоторых других причин. Никому из океанологов не придёт в голову тщательно изучать мелкую рябь в надежде постичь тайну тайфуна или цунами.
В биологии сложилась иная ситуация. Ныне учёные пристально изучают проблемы так называемой микроэволюции (на уровне популяции, организма, а в особенности – гена). Вдобавок существует макроэволюция (пояснение в БЭС: «Совокупность процессов эволюции живых форм на надвидовом уровне биологической эволюции; происходит на основе микроэволюции»).
В статье «Волны жизни» (1905) молодой биолог С.С. Четвериков написал о колебаниях количества животных одного вида. Так проявляется
Но есть ещё мегаэволюция. Её изучают геологи, палеонтологи. Она охватывает миллионы и миллиарды лет истории Земли и Жизни. Обобщённо, это эволюция крупных таксонов живых организмов в Биосфере.
Появление, расцвет и вымирание видов (родов, семейств, отрядов, классов) животных и растений на графике образуют подобие волн. Основательно разработал эту тему геолог и палеонтолог Дмитрий Николаевич Соболев (1872–1949). В книге «Начала исторической биогенетики» (1924) он показал волны подъёма, расцвета и угасания фаун позвоночных. Теория эволюции Соболева покоится на четырёх опорах, которые он называл законами; они определяют устойчивость признаков организма (вида) и его изменения:
• Наследственность, ответственная за сохранение вида. Каждый организм формируется на основе генов его предков. Пределы устойчивости видов широки: одни существуют десятки, а то и сотни миллионов лет, другие сравнительно быстро вымирают.
• Эволюция – перевод из одного организованного состояния в другое, который совершается закономерно, в виде определённых стадий. Они характерны для развития индивидов (онтогенез), и видов (филогенез). Этим определяется их сходство.
• Обратимость эволюции, существование регресса. В таком случае филогенез повторяется, но в обратном порядке. При этом может происходить «омоложение» филогенетических ветвей, открывающее выход из «эволюционных тупиков, обусловленных чрезмерной специализацией».
• Прерывистость изменений при переходах от предков к потомкам. Этим объясняется отсутствие переходных форм в палеонтологической летописи. Происходит как бы скачок на новый уровень развития или деградации.
По теории Д.Н. Соболева, эволюция циклична, и каждый цикл разбит на четыре фазы. Сначала – восхождение («анабазис»), оно переходит в устойчивость («стасибазис»), затем начинается упадок, нисхождение («катабазис»), после чего следует кризис и «молодение». Происходит регресс, который завершается или вымиранием, или сачком на новый уровень развития. Это завершающая фаза метаморфоза, превращения («метабазис»). С этого начинается новый цикл.
Одна из главных загадок эволюции: чем вызваны глобальные ритмы жизни? Свойствами самих организмов (наследственность, изменчивость и проявлением этих свойств в биоценозах, при взаимодействии организмов) или изменениями геологических условий?
Что важней – «внутренние» свойства жизни или давление внешней среды? Или они равнозначны? Или значение их менялось со временем? Как связаны волны жизни с историей Биосферы и с другими геологическими событиями?
Смена классов позвоночных подобна череде волн: панцирных рыб (вымерли) сменили земноводные, которые испытали расцвет и упадок; то же произошло с рептилиями, после чего начался расцвет млекопитающих. Их разнообразие резко пошло на убыль с появлением и распространением человека. Наиболее круто вздымаются волны птиц и приматов.
За последний миллион лет разнообразие высших приматов значительно сократилось, и только вид
Например, вымирали динозавры долго, и при этом они как единый подотряд пресмыкающихся в осадочных отложениях встречаются всё реже. Но что склоняло их к упадку? То же относится к мамонтам, вымершим, в отличие от динозавров, необычайно быстро (одна из биологических загадок).
Увеличение разнообразия – один из критериев прогрессивного развития, предоставляющий возможность различных вариантов дальнейшей эволюции. Идёт «выбраковка неудачных моделей» (аналогия с техникой) до некоторой оптимальной величины – естественный отбор. Хотя в результате по такой схеме следует ожидать не развитие, а стабилизацию.
В истории Биосферы волны жизни по-разному проявляются на различных уровнях. Наиболее очевидны они при соотношении численности хищника и жертвы. В лабораторной модели наглядно показано, как после добавления в экосистему питательного раствора, проходят последовательно волны роста численности видов по пищевой цепочке.
На фоне огромного разнообразия волн жизни разного порядка возникают всё новые классы, семейства, роды, виды животных и растений, грибов. В то же время огромное количество видов вымирает; их значительно больше, чем существующих ныне. В целом как будто разнообразие видов растёт, хотя и с отдельными спадами.
Чем вызваны волны жизни? В поисках космических и земных причин учёные находили ритмы наиболее мощных тектонических движений, изменения соотношения площади суши и моря, накопления солей или угля, всеобщих трансгрессий и регрессий морей, активизации вулканов.
За последние десятилетия специалисты стали склоняться к мнению, что главные тектонические этапы не были одновременными на Земле, а как бы прокатывались волнами от центров (ядер) материков к окраинам. Это соответствует действию круговоротов литосферы в зоне контакта континентальных глыб и океанических плит земной коры.
По этой гипотезе, напомню, массы вещества, сносимые эрозией с поверхности суши и обогащённые энергией, накапливаются на шельфе и континентальном склоне, погружаются под собственной тяжестью и подворачиваются под континент. На значительных глубинах они, испытав метаморфизм, частично расплавляются и поднимаются в зонах растяжения на суше, где вздымаются горы, извергаются вулканы.
На графиках видно, как на юге Европы и в Северной Америке периодами проходило образование гор (орогенез) и смятие в складки и дробление пород на блоки (тектогенез). В меловом периоде завершился так называемый герцинский этап орогенеза, после чего начался самый молодой альпийский этап. В отличие от волн на море, происходит не только колебание поверхности, но и перераспределение масс вещества.
Последствия движений земной коры во многом зависят от местных условий. Например, если поднимется дно Атлантического океана в районе Исландии, закрыв путь Гольфстрима на север, на Европу обрушатся лютые холода. Значительные изменения природных условий вызывает перемещение материков.
Нельзя исключать синхронность крупных горообразовательных движений на Земле, связанную с колебаниями скорости вращения планеты и высвобождением при этом колоссальных порций ротационной энергии.
Существует ритмичность накопления осадков. Она связана с волнами жизни. Например, угленакопление зависит от волн расцвета и вымирания растительности. Сложнее обнаружить такие соответствия для накопления карбонатов, фосфоритов, железных руд, каменной соли. Хотя и в этих случаях обнаруживаются колебания с возрастающей амплитудой. Возникают залежи полезных ископаемых в Биосфере, значит, они прямо или косвенно связаны с деятельностью живых организмов.
Например, в горных породах Русской платформы и Северной Америки в целом уменьшается, колеблясь, содержание магния. С докембрия при образовании осадков происходило замещение доломитов (карбонатов магния) известняками (карбонатами кальция). Так выразилось предпочтение, отдаваемое кальцию живыми организмами. Он оказался отличным строительным материалом для внешних и внутренних скелетов организмов.
Отмирающие скелетные животные переводят в земную кору огромное количество карбонатов из воздуха и воды. А с уменьшением в атмосфере содержания углекислого газа из-за поглощения его растениями и с уменьшением щёлочности морской воды увеличивается растворимость доломита, он хуже осаждается.
Интенсивность осадконакопления на Земле со временем увеличивается. По крайней мере, те подсчёты, которые мне известны, показывают, в общем, ускорение накопления осадочных толщ. Судя по всему, это указывает на увеличение размеров континентов, активизацию круговоротов литосферы, эрозионных процессов, а также усиление биогенеза.
Как следует из материалов Д.Н. Соболева и некоторых других учёных, биологическая и геологическая эволюция проходили во взаимной связи. «Волны жизни» отдельных видов, семейств, отрядов и, реже, классов нарастают, достигают максимума и сходят на нет или слабеют. На смену им приходят новые, порой более крупные. Усиливается геологическая активность и увеличивается геохимическое разнообразие природных условий в Биогеосфере. А это стимулирует биологическую эволюцию.
Все обитатели Земли – часть глобального организма Биосферы, включающего литосферу. Биосфера живёт, изменяясь, миллиарды лет. Чем сложней и совершенней она становится, тем сложней и совершенней делаются обитающие в её лоне существа.
Концепцию взаимно связанной эволюции живых и косных веществ Земли развивали главным образом российские учёные. Надо исходить не только из частностей развития (и деградации, о чём нередко забывают) обитателей Земли, но ещё – из общего для всех организмов Биогеосферы (Биосферы).
…Многие исследователи стремятся найти ответ на вопрос: как из мёртвой материи могли возникнуть живые организмы? Проводятся миллиарды экспериментов. Этот предполагаемый процесс пытаются восстановить на молекулярном и атомном уровне.
А может быть, «мёртвая материя» существует только в нашем воображении, в субъективном восприятии окружающего мира? Различие «живого» и «мёртвого» мы наблюдаем в окружающих телах земной природы, Но оно исчезает на глобальном уровне и в масштабах геологического времени.
Об этом высказался Карл фон Бэр: «Есть одна основная мысль, которая проходит через все формы и ступени животного развития и управляет всеми отдельными отношениями. Той же самой мыслью является та, которая собрала в мировом пространстве рассеянную массу в сферы и связала их в солнечные системы, и та, которая дала возможность выветрившейся пыли на поверхности планет превратиться в живые формы. Мысль эта есть не что иное, как сама Жизнь, и все слова и отдельные слоги, в которых она находит своё выражение, являются различными формами живого».
В.И. Вернадский, Д.Н. Соболев, Л.С. Берг, В.Н. Беклемишев, А.А. Любищев и некоторые другие российские учёные со своих позиций стремились выразить это философское положение на языке науки.
Н.К. Кольцов увлекался евгеникой, в надежде улучшить
Выходит, мы – недоразвитые обезьяны, задержавшиеся на ранней стадии развития, перейдя на свой эволюционный путь.
Можно было бы по совету Н.К. Кольцова не считать эволюцию человека чем-то замечательным. Ничего хорошего Биосфере это не дало: она деградирует под гнётом техники и неутолимых материальных потребностей людей. Но одно явление, связанное с этим процессом, ярко иллюстрирует прогрессивную эволюцию. Это – цефализация. О ней вскользь упомянул Л.С. Берг: «Определённое направление можно видеть в постепенном усложнении мозга» от рыб до млекопитающих.
Не раз вспоминал в своих работах В.И. Вернадский этот загадочный процесс – «непрерывный, с кембрия, с остановками, но без возврата назад, рост центральной нервной системы, мозгового аппарата в одном и том же направлении» («Химическое строение биосферы Земли и ее окружения», 1963).
Для него этот факт эволюционной биологии был важен как «стержень эволюции». Он разделял мнение Тейяра де Шардена об особом положении человека в мире, о движении общества к ноосфере. Хотя мозг развивался почти у всех позвоночных. Словно они стартовали по этому показателю в одном направлении. Эстафету поколений быстрее всех прошли наши предки. У них наиболее интенсивно увеличивался объём черепа. Скорость изменения, скажем, зубов была в десять раз меньше. Быстро увеличивалась площадь коры головного мозга, в особенности некоторых его отделов, в частности лобных долей.
Вернадского больше всего интересовал другой аспект цефализации. И это остаётся незамеченным, хотя о Владимире Ивановиче пишут много, но главным образом в связи с сомнительной гипотезой ноосферы. А он исходил из того, что постоянное усложнение организации – процесс практически невероятный с позиций второго начала термодинамики. И предполагал: человечество призвано продолжить этот путь преодоления энтропии.
Физик Людвиг Больцман писал: «Природа предпочитает более вероятные состояния менее вероятным… Теплота переходит из более тёплого тела в более холодное, потому что состояние равного распределения температуры более вероятно, чем каждое другое состояние с неодинаковыми температурами».
Лауреат Нобелевской премии бельгийский физикохимик Илья Пригожин разработал теорию бифуркаций (от латинского слова, означающего раздвоение, разделение; в географии так называют разделение реки на два разных русла, явление редкое). В опытах и на математических моделях он показал: системы могут усложняться благодаря случайным процессам.
И. Пригожин и И. Стенгерс в книге «Порядок из хаоса» утверждали: «По теории Дарвина, сначала происходят спонтанные флуктуации видов, после чего вступает в силу отбор и начинается необратимая биологическая эволюция… Дарвиновская эволюция ассоциируется с самоорганизацией, с неуклонно возрастающей сложностью». (Неточно. Дарвин признавал, что его теория не доказывает усложнения видов.)
Американский учёный Карл Саган писал: «Мутации, случайным образом оказавшиеся полезными, представляют собой рабочий материал для биологической эволюции». «Умные организмы в большинстве своём лучше выживали и оставляли больше потомства, чем глупые… Общая тенденция представляется совершенно очевидной».
Увы, ничего подобного нет. Иначе современный мир наполняли бы потомки Сократа, Платона, Аристотеля и прочих мудрецов. Разве наиболее «умные» виды оставляли много потомства? Естественный отбор благоволит наиболее простым быстро размножающимся организмам.
Сравнительно недавно на вершине цефализации находились питекантропы, синантропы, неандертальцы. Они были самыми умными, а неандерталец даже заслужил звание sapiens, разумный. Эти виды вымерли. Но прекрасно живут сотни миллионов лет без нервной системы бактерии, простейшие.
Закон Больцмана не запрещает реализоваться маловероятным процессам, но в редких случаях и на недолгий срок. Однако цефализация – явление необычайно устойчивое. Оно прослеживается от появления у червей ганглия, сгустка нервов в передней части тела, до человека. Сотни миллионолетий!
По мере усложнения нервной системы вероятность полезных мутаций, «отклонений от нормы» должна уменьшаться. Цефализация должна была бы замедляться, а она ускорялась и достигла огромной скорости (по геологическим масштабам времени) у предков современного человека.
Этот факт опровергает гипотезу прогрессивной эволюции на основе случайных бифуркаций. Перед нами тайна, которую до сих пор не удаётся постичь.
Ступени цефализации в геологической истории становятся всё круче. Процесс идёт ускоренно, а материал для изменчивости уменьшается, ибо интенсивность размножения резко падает. Несмотря ни на что, развитие мозга наших ближайших предков шло предельно быстро.
Чем меньше скорость размножения вида, тем эволюция эффективней. Чем сложней нервная система, тем быстрей она совершенствуется. Парадокс!
Если добавить долгий период взросления у людей, их стремительный рывок на высшую ступень цефализации выглядит чудом. За два миллиона лет содержимое черепа гоминид возросло почти в пять раз, площадь коры мозга, средоточие рассудка, в 20–25 раз. Существенно изменилось сравнительно немногое: ступня и гортань, положение тела при хождении, пропорции конечностей, череп и мозг. А результат колоссальный!
Поистине невероятное усложнение, да ещё с ускорением. Словно на первых этапах был слепой отбор, а затем природа действовала всё более умело. Как будто Биосфера как самообучающаяся система активно содействовала этому процессу.
Какая сила творит в мире невиданные прежде сущности, более сложно и тонко организованные, чем предки? Как могут закрепляться в генетической памяти полезные изменения? Как может ускоряться система, которая по законам науки должна (что более вероятно) деградировать, замедляться или хотя бы оставаться стабильной.
В.И. Вернадский писал о цефализации, подчёркивая: это не только проблема эволюционной палеонтологии, генетики, биологической эволюции. Это – выход на коренную проблему естествознания о сущности Жизни, Разума; о смысле бытия человека и человечества. Или более конкретно: тайна Биосферы, которая миллиарды лет жила и развивалась вопреки вроде бы непреложному закону физики.
«В науке нет до сих пор ясного сознания, что явления жизни и явления мёртвой природы, взятые с геологической, т. е. планетной точки зрения, являются проявлением единого процесса» (В.И. Вернадский). Более того: «Биологи в своей вековой работе дают нам лишь одну сторону создаваемого в земной коре жизнью, живым веществом, великого процесса, другая сторона которого нам известна всё ещё в несвязных обрывках».
«Перед грандиозностью геологических процессов исчезает организм, выступает их совокупность – живая материя… Открываются те стороны изучения природы, которые не обращали на себя внимания морфологов и физиологов; в живой материи открываются новые свойства жизни».
…Тайну происхождения жизни и эволюции биологи стремятся прочесть в шифрах генетического кода. А она начертана языком природы на великой каменной летописи Биосферы – в земной коре. Это величайшее хранилище информации о том, что происходило не только на Земле, но и в космосе. Мы читаем её только в «несвязных обрывках». Хотя замечательно уже то, что геологи (палеонтологи, минералоги, литологи, петрографы, геохимики, геофизики) овладели азбукой этой летописи.
Биологам чужды представления о глобальной форме жизни, о которой писал В.И. Вернадский. Но это – не фантастика. Необходимо изучать Биосферу как живой организм, познавать законы её обмена веществ, использования информации, энергии.
Биосфера устроена сложней, чем человек с его гипертрофированным мозгом и рассудком. Она совмещает в себе признаки растений, животных, грибов, бактерий и даже, пожалуй, людей – всех своих созданий.
Эволюция, происходившая миллиарды лет, могла реализоваться только если земная природа была сложнее «созревающих» в ней существ. Жизнь на планете возникла (если это произошло) в сложно организованной, направленно развивающейся природной среде, насыщенной разнообразными веществами, энергией и информацией не без влияния Космоса.
…Можно много говорить о достижениях В.И. Вернадского в геохимии, минералогии, биогеохимии. Но, пожалуй, наиболее важное направление для дальнейших исследованиях и синтеза научных и философских знаний открыто им в идее Биосферы как глобального организма.
Илья Ильич Мечников (1845–1916) избежал узкой специализации. Отчасти этому способствовали обстоятельства его личной судьбы и жизни российского общества. Он с юношеских лет проявил творческий энтузиазм и незаурядные способности. За свои первые научные работы по сравнительной эмбриологии беспозвоночных он в 25 лет стал обладателем двух премий имени К. Бэра Петербургской АН.
В столице Российской империи он пребывал в трудных материальных и научно-исследовательских условиях. При кафедре эмбриологии, где он работал доцентом, ему пришлось самому организовывать научную лабораторию. Больная туберкулёзом жена нуждалась в постоянном уходе. И.М. Сеченов предложил его кандидатуру на кафедре зоологии в Медико-хирургической академии. Но Мечникова не выбрали как неблагонадёжного. То же произошло при выборе его в Академию наук (она ведь была Императорской). С 1870 по 1882 год он был профессором Новороссийского университета (Одесса).
С 1867 года Илья Ильич преподавал в Новороссийском университете (Одесса). В 1873 году из-за смерти жены он решил покончить с жизнью: выпил большую порцию морфия. Но его вырвало; организм опроверг решение рассудка. Через два года он женился на юной студентке Ольге Белокопытовой.
С 1881 года после убийства террористами Александра II политическая обстановка в стране ужесточилась. В знак протеста против неблаговидных поступков администрации университета Мечников ушёл в отставку.
«В те времена, – писал он, – насекомые производили значительные опустошения на юге России, и мне пришлось заняться вопросом о мерах против этой беды». Он стал работать энтомологом в Полтавской земской управе. Это было, как говорят, судьбоносным решением. Хотя о борьбе с вредными насекомыми он задумался раньше.
Однажды он заметил на окне крупную мёртвую муху, проросшую плесенью. Он подумал: нельзя ли бороться с вредными насекомыми, распространяя среди них болезни? Постарался проверить эту идею сначала в лабораторных условиях, а затем граф Бобринский предоставил ему опытное поле, где Мечников с учеником провели успешные эксперименты.
Так в связи с практикой зародилось учение об антибиотиках, с триумфом вошедшее в медицину ХХ века.
Мечников попытался использовать бактерии куриной холеры для борьбы с сусликами. Неудачей закончились опыты с прививками вакцин сибирской язвы овцам в одном поместье. Неожиданно начался падёж скота (его причину не выяснили). Хотя Мечников не принимал личного участия в этом эксперименте, но как руководитель отвечал за результат.
С 1888 года и до конца жизни Илья Ильич работал в парижском Пастеровском институте.
…Звёздный час Мечникова пробил в 1883 году. На съезде русских естествоиспытателей и врачей он сделал сообщение «О целебных силах организма». Это была заявка на выдающееся открытие. Он обосновал гипотезу, которая у него родилась год назад.
Тогда он с семьёй отдыхал в Италии, на берегу Мессинского залива, не прекращая своих исследований. Вот как это было.
«Когда вся семья отправилась в цирк, я остался один над своим микроскопом, наблюдая за жизнью подвижных клеток у прозрачной личинки морской звезды, меня сразу осенила новая мысль. Мне пришло в голову, что подобные клетки должны служить в организме для противодействия вредным деятелям. Чувствуя, что тут кроется нечто особенно интересное, я до того разволновался, что стал шагать по комнате и даже вышел на берег моря, чтобы собраться с мыслями. Я сказал себе, что если моё предположение справедливо, то заноза, вставленная в тело личинки морской звезды, не имеющей ни сосудистой, ни нервной системы, должна в короткое время окружиться налезшими на неё подвижными клетками…
В крошечном садике при нашем доме… я сорвал несколько шипов розы и тотчас же вставил их под кожу великолепных, прозрачных, как вода, личинок морской звезды. Я, разумеется, всю ночь волновался в ожидании результата и на другой день рано утром с радостью констатировал удачу опыта. Этот последний и составил основу “теории фагоцитов”, которой были посвящены последние 25 лет моей жизни».
За эту теорию он в 1908 году был удостоен Нобелевской премии.
Может показаться, как просто: посмотрел в микроскоп, сообразил что к чему, вот и всё. Хотя тысячам учёных этого сделать не удалось. Сказались широта его научного кругозора: исследования в эмбриологии, его интерес к проблеме вакцинации, иммунитета. Он называл себя биологом, забредшим в медицину.
На дафнии, крошечном ракообразном, он выяснил: когда в неё впивались споры грибков, к ним устремлялись фагоциты (от греческого – пожиратель). Мечников провёл наблюдения над белыми кровяными тельцами млекопитающих, уничтожающих чужеродные бактерии.
Он открыл явление, которое назвал фагоцитозом: распознавание, захват и поглощение чуждых микробов особыми клетками иммунной системы организма. Ослабление этой системы – иммунодефицит – открывает путь вредным бактериям и становится причиной многих болезней.
…В двух книгах, предназначенных читающей публике, – «Этюды о природе человека» и «Этюды оптимизма» – Мечников поделился своими мыслями о смысле жизни и смерти. Трагично: существо, наделённое жаждой жизни, сознаёт неизбежность старения и смерти. Скоротечная жизнь и вечное небытие. Разум восстаёт, ища утешения в надежде на бессмертие души.
Илья Ильич испытал на себе искушение смертью, дважды пытаясь свести счёты с жизнью. Он избегал досужих рассуждений: «Мы не можем постичь неведомого, его планов и намерений. Оставим же в стороне Природу и будем заниматься тем, что доступно нашему уму».
Человек почти никогда не проходит естественный жизненный цикл. «Не должна ли… цель человеческого существования заключаться в завершении полного физиологического цикла жизни с нормальной старостью, приводящей к потере жизненного инстинкта и к появлению инстинкта естественной смерти?»
«И если справедливо… что нельзя жить без веры, то последняя не может быть иной, как верой во всемогущество знания». Она «уменьшит современный эгоизм» и «неизбежно приведёт к развитию образования, что само по себе уже увеличит солидарность между людьми». «Человек должен будет изменить свою собственную природу для того, чтобы сделать её гармоничнее».
Тут с ним можно поспорить. Если человек является частью окружающей техногенной среды, частью общества, то надо изменять их к лучшему, иного выхода нет.
В «Этюдах оптимизма» Мечников ссылался на личный опыт, где при нормальном цикле жизни наибольшее чувство удовлетворения «достижимо только в преклонном возрасте». Подготовка к этому – проявление «личной нравственности». Полный цикл жизни, когда человек, исчерпав свои физические и умственные возможности, готов к покою, он назвал «ортобиозом» (от греческого «ортос» – правильный, прямой).
В отличие от философа Н.Ф. Фёдорова, предполагавшего целью человечества борьбу со смертью и воскрешение мёртвых, Мечников поставил реальную задачу: «Человек способен на великие дела; вот почему следует желать, чтобы он видоизменил человеческую природу и превратил её дисгармонии в гармонии. Одна только воля человека может достичь этого идеала».
Увы, прошло столетие, наука и техника достигли фантастических высот, но этот идеал реализован только для немногих жителей Земли, среди которых присутствуют и «паразитические особи». Более реально звучит его совет использовать кисломолочные бактерии. Он изучал процесс старения (отчасти на себе) и полагал, что его ускоряют болезнетворные бактерии. Они пользуются тем, что слабеет иммунная система организма.
Не отличаясь крепким здоровьем, Илья Ильич дожил до преклонных лет. Его старший брат Лев, талантливый географ и социолог, внешне очень похожий на него, прожил всего полвека. Не доказывает ли это верность идей И.Л. Мечникова о борьбе со старением?
Сергея Николаевича Виноградского (1856–1953) справедливо называют основателем экологии микроорганизмов и почвенной микробиологии. А ещё он открыл особую группу бактерий, синтезирующих пищу из минеральных веществ (автотрофных) и в то же время не использующих энергию Солнца.
«Виноградский сделал великое открытие новой формы автотрофных организмов, – писал Вернадский, – независимых в своих проявлениях от лучевой энергии Солнца. Эти низшие формы жизни – мир своеобразных бактерий – получают из минералов целиком всю энергию жизни; они пользуются для этого природными созданиями, богатыми кислородом.
Открытие Виноградского имеет огромное значение… во всех проблемах, связанных с геохимической историей живого вещества… По-видимому, мы находимся здесь ещё в начале откровений, которые даёт нам научная работа по пути, открытому впервые Виноградским».
Одним из таких откровений может стать загадка происхождения гигантских залежей джеспилитов (железистых кварцитов) в интервале 1–3 миллиарда лет назад. Железо здесь находится преимущественно окисленное. Значит, в то время атмосфера и/или гидросфера должны были содержать много кислорода в результате активной деятельности растений и бактерий, осуществляющих фотосинтез. Накапливались огромные массы полосчатых железистых осадков, которые позднее в результате подземных преобразований превратились в железистые кварциты.
По ряду признаков их можно отнести к продуктам глубинных процессов в земной коре. Но почему же тогда джеспилиты пропали, не дотянув до кембрийского периода? Их появление, расцвет и вымирание безусловно связаны с эволюцией Биосферы, с появлением и вымиранием некоторых хемогенных микроорганизмов.
Такая версия исходит из аналогии с происхождением писчего мела, слои которого приурочены почти исключительно к верхнемеловому периоду. Потому что своим происхождением он обязан главным образом микроскопическим водорослям кокколитофоридам, которые бурно расцвели именно в тот период, а затем были вытеснены другими организмами.
До сих пор недостаточно выяснена роль хемогенных микробов в формировании залежей полезных ископаемых. Несравненно лучше изучена их деятельность в процессе формирования почв. И в этом, конечно же, огромная заслуга С.Н. Виноградского.
Он был оригинальной личностью. Своё призвание нашёл не сразу. В 1873 году попытался пойти по стопам отца и поступил на юридический факультет Киевского университета. Но проучившись там недолго, перешёл на естественное отделение физико-математического факультета. И здесь не задержался: через два года поступил в Петербургскую консерваторию по классу фортепьяно. В 1877 году вновь вернулся к изучению естествознания, но уже в Петербургском университете. Окончив его, как аспирант работал в лаборатории у выдающегося физиолога растений А.С. Фаминцына.
Со своими научными интересами он определился: избрал не ботанику, а микробиологию и отправился в Страсбург, в лабораторию немецкого миколога и микробиолога Антона де Бари. Виноградский стал изучать мало известных на то время серобактерий (они насытили сероводородом глубины Чёрного моря).
Он применил свой метод выделения микроорганизмов, и установил, что для серобактерий своеобразным дыханием служит процесс окисления сероводорода. Таким бактериям не требуется атмосферный кислород. Сходное «минеральное дыхание» он открыл и у железобактерий.
С 1888 года, после смерти де Бари, Виноградский перешёл в институт гигиены Цюрихского университета. И здесь он сделал открытие: выделил нитрофицирующие бактерии, питающиеся неорганическими веществами, и объяснил, как они добывают энергию, окисляя соли аммония до нитритов, а нитриты до нитратов. Полученную энергию они расходуют для поглощения углекислого газа из атмосферы. Этот способ обмена веществ позже назвали хемосинтезом.
Как пишет биолог Дмитрий Ильин: «По сути, Виноградский решил одну из наиболее сложных проблем общей микробиологии, касающихся процесса, исключительно важного для питания растительного мира и образования почвы, очистки сточных вод и процессов жизнедеятельности, протекающих на глубинах Мирового океана. Открытие Виноградского поставило его имя в один ряд с выдающимися учёными планеты и сыграло большую роль в формировании современных экологических воззрений. За эту работу учёный был удостоен премии А. Левенгука, присуждавшейся один раз в десять лет».
Отказавшись от приглашения в Пастеровский институт (Париж), Виноградский перешёл в Институт экспериментальной медицины (Петербург). Изучал возбудителей опасных болезней, стал директором института.
Главным научным его достижением в этот период было создание основ экологии микроорганизмов. Он описал круговорот азота в природе посредством бактерий, усваивающих атмосферный азот. В другой работе показал роль микробов «в общем круговороте жизни».
И тут произошло нечто небывалое для любого талантливого учёного: в 1905 году Сергей Николаевич оставил научные исследования и переехал в наследственное имение в Каменец-Подольской губернии (сказался ряд факторов личной и общественной жизни). Он организовал образцовое сельское хозяйство.
В Гражданскую войну его имение было разграблено, и в 1920 году он покинул Россию. Его утвердили директором Почвенного филиала института Пастера. С 1923 года он стал почётным членом АН СССР. В 1946 году, когда ему исполнилось 90 лет, он завершил фундаментальный труд «Микробиология почвы: проблемы и методы» (опубликован в СССР в 1952 году).
Шотландец Александр Флеминг открыл пенициллин, спасший миллионы жизней. Произошло это вроде бы случайно. Он признался: «Богиня Фортуна неоднократно бывала очень благосклонна ко мне, и я постарался отблагодарить её хорошей работой».
Более верное мнение: его отблагодарила Фортуна за честную упорную работу.
То же можно сказать про Дмитрия Иосифовича Ивановского (1864–1920), хотя он, в отличие от Флеминга, не получил Нобелевской премии за своё выдающееся открытие. Бесспорные доказательства этого появились уже после смерти учёного.
В 1943 году В.И. Вернадский писал: «Человек столкнулся в болезнях растений и животных с морфологическими образованиями, живая или косная природа которых до сих пор не выяснилась. Это первый случай в истории науки, так долго не разрешённый в науке ХХ века. Это вирусы, впервые открытые в конце ХIХ века профессором Д.И. Ивановским».
В середине прошлого ХХ века был изобретён электронный микроскоп, и удалось получить фотографии кристаллов, состоящих из нуклеиновой кислоты и белка, которые вызывали табачную мозаику, покрывавшую пятнами листья растения. А во времена Д.И. Ивановского это была загадочная болезнь – вирус (по латыни «вирус» – яд). Что это за яд, приходилось только догадываться. Хотя на него падало подозрение в возбуждении некоторых опасных болезней растений и животных.
Табачная мозаика сильно вредила табачным плантациям на юге России. Вольное экономическое общество материально поддерживало исследования этой болезни. Заведующий кафедрой анатомии и физиологии растений С.-Петербургского университета профессор А.С. Фаминцын на эти средства в 1887 году направил двух своих лучших старшекурсников – Л.И. Ивановского и В.В. Половцова в Бессарабию и Крым для изучения табачной мозаики. Это был счастливый выбор. За свою курсовую работу «О двух болезнях табака» Ивановский получил степень кандидата наук.
Оставшись при кафедре, Ивановский продолжил исследовать табачную мозаику. Рассматривая под микроскопом отжатый из поражённых листьев сок, он не обнаружил никаких бактерий. Тогда он использовал наиболее тонкий керамический фильтр, задерживающий мельчайших бактерий. Но и на этот раз получался раствор чистым, без признаков живых организмов.
Может быть они значительно мельче микробов? Чтобы проверить такое предположение, Ивановский добавлял этот раствор в разные питательные среды. Организмы должны в них размножаться. Ничего подобного не происходило. Но если раствор попадал на живые листья табака, на них появлялась специфическая мозаика.
Предварительные спорные материалы было бы опрометчиво представлять в виде магистерской диссертации. Ивановский на некоторое время избрал другую тему.
В 1898 году нидерландский микробиолог и ботаник М. Бейеринк попытался разгадать тайну табачной мозаики. И у него фильтры не смогли уловить возбудителя заболевания. Общие результаты были те же, что и у Иваницкого. Вывод был иной: это – ядовитая жидкая заразная материя, вирус.
Ивановский опубликовал свою докторскую диссертацию «Мозаичная болезнь табака» (1902), где обосновал свои прежние выводы в виде гипотезы. Ведь возбудителя болезни так и не нашли. Были споры о приоритете открытия вирусов. Однако именно Ивановский первым теоретически предсказал существование фильтрующихся организмов, а не загадочной жидкости.
Остаётся вопрос: вирус – это живое существо или некая сущность, обретающая жизнь только в чужом теле? То ли какие-то организмы упростились до такого состояния, то ли это первичная форма жизни?
Английский генетик Фрэнк Райан в книге «Виролюция» (2014), посвящённой влиянию вирусов на нашу жизнь и биологическую эволюцию, пишет: «Вирусы, их производные и тесно связанные с ними структуры составляют как минимум 43 % человеческого генома… Естественный отбор человека и его предков происходил в партнёрстве с сотнями вирусов».
Вся наша жизнь тоже проходит и завершается в партнёрстве и в противоборстве с вирусами, бактериями, грибками и т. д. Наш организм для них – среда жизни, на которую они могут влиять.
А сами-то они кто или что? У них отсутствуют клеточное строение и обмен веществ – важные особенности живого существа. Возможно, они могут существовать неопределённо долго в космическом пространстве, «осеменяя» генами планеты, где сложилась благоприятная для этого среда…
Более реально другое. «Виролюция» открыла новые возможности для генетической комбинаторики. По словам академика РАН Э.М. Галимова: «Биосфера представляет собой генный океан. В этом океане преобладающей формой существования генов являются короткие цепочки нуклеотидов, фрагменты ДНК, вирусы, бактерии. Ничтожное по объёму место в этом океане занимают сложные геномы. Генный океан является тем резервуаром, в обмене с которым совершается эволюция сложных геномов».
Такая картина видится на молекулярном уровне. Не только гены управляют развитием организмов, но и организмы, и сама Биосфера воздействуют на гены. Человек смог не только проникнуть мыслью в «генный океан», но и умеет манипулировать генами. Хотя и крохотные вирусы порой определяют наше здоровье, а то и могут обрезать нить жизни.
В советское время из всех российских учёных одним из самых известных был Климент Аркадьевич Тимирязев (1843–1920). На это были две главные причины. Во-первых, сказалось его кредо: «Я поставил себе две параллельные задачи: работать для науки и писать для народа, т. е. популярно (от populus – народ). Эту двойственную деятельность учёного понимал уже великий Пётр». Тимирязев был автором десятков научно-популярных работ. Его «Жизнь растений» издавали для детей.
Во-вторых, он занимал активную политическую позицию, выступая на стороне народа. По его словам: «Большевики, проводящие ленинизм, – я верю и убеждён, – работают для счастья народа и приведут его к счастью».
В 1937 году вышел на экраны фильм «Депутат Балтики», где главного героя, К.А. Тимирязева, играл Николай Черкасов (на следующий год он выступил в образе Александра Невского).
В наше время для многих россиян это покажется странным, если узнают, что Тимирязев происходил из старинного дворянского рода, а отец его в чине тайного советника был сенатором. Правда, семья была небогата (не все сенаторы умели обогащаться). Клименту рано пришлось зарабатывать себе на жизнь. Из юридического факультета он перешёл на физико-математический. Там же увлёкся марксизмом, участвовал в студенческих беспорядках.
После того как в Англии вышла книга Дарвина «О происхождении видов путем естественного отбора», студент Тимирязев перевёл некоторые её фрагменты на русский язык и написал серию статей «Книга Дарвина, её критики и комментаторы», опубликованных в журнале «Отечественные записки».
Ещё в студенческие годы проявил себя как талантливый экспериментатор, изобретатель новых приборов. Окончив университет, он заведовал опытной агрохимической станцией в Симбирской губернии, изучая влияния минеральных удобрений на урожай. Как молодого талантливого учёного его направили на стажировку за границу, где он слушал лекции ведущих биологов и работал в лабораториях Германии и Франции.
После защиты магистерской диссертации он стал профессором Петровской сельскохозяйственной и лесной академии, а с 1877 года читал лекции и вёл научные исследования в Московском университете. Его интересовал прежде всего фотосинтез.
В своей первой статье 1868 года он определил свою (и ботаников вообще) главную задачу: «Изучить химические и физические условия этого явления, определить составные части солнечного луча, участвующие посредственно или непосредственно в этом процессе, проследить их участь в растении до их уничтожения, то есть до их превращения во внутреннюю работу, определить соотношение между действующей силой и произведённой работой – вот та светлая, хотя, может быть, отдалённая задача, к осуществлению которой должны быть направлены все силы ботаников».
В книге «Жизнь растений» он писал: «Когда-то, где-то на Землю упал луч солнца, но упал он не на бесплодную почву, он упал на зелёную былинку пшеничного ростка, или лучше сказать на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез. Он только затратился на внутреннюю работу. В той или иной форме он вошёл в состав хлеба, послужившего нам пищей. Он преобразовался в наши мускулы, в наши нервы. Этот луч согревает нас. Он приводит нас в движение. Быть может, в эту минуту он играет в нашем мозгу».
Да, вся энергия нашего организма, даже если питаться животной, а не растительной пищей, является воспринятой фотосинтезом лучистой энергией Солнца. В общем виде это было известно и до Тимирязева. Он серией экспериментов выяснил, как усваивают лучистую энергию зелёные зёрна хлорофилла. Освещая растения лучами разного цвета (разной частоты), он определил, что фотосинтез активней в красном и синем свете.
В апреле 1903 года он прочёл в Лондонском Королевском обществе лекцию «Космическая функция зелёного растения». Начал её так:
«Когда Гулливер в первый раз осматривал академию в Лагадо, ему бросился в глаза человек сухопарого вида, сидевший уставив глаза на огурец, запаянный в стеклянном сосуде. На вопрос Гулливера диковинный человек пояснил ему, что вот уже восемь лет, как он погружён в созерцание этого предмета в надежде разрешить задачу улавливания солнечных лучей и их дальнейшего применения.
Для первого знакомства я должен откровенно признаться, что перед вами именно такой чудак. Более тридцати пяти лет провёл я, уставившись если не на зелёный огурец, закупоренный в стеклянную посудину, то на нечто вполне равнозначащее – на зелёный лист в стеклянной трубке, ломая себе голову над разрешением вопроса о запасании впрок солнечных лучей».
Завершая лекцию, он сказал, что зерно хлорофилла «является истинным звеном, соединяющим величественный взрыв энергии в нашем центральном светиле со всеми многообразными проявлениями жизни на обитаемой нами планете».
Растения осуществляют космическую функцию путём фотосинтеза. В этом процессе в пластидах хлоропластов при наличии воды и углекислого газа происходит чудесное появление глюкозы и кислорода, необходимого для дыхания всех живых организмов, обитающих в Биосфере.
Академик Андрей Сергеевич Фаминцын (1835–1918) знаменит тем, что он был основателем физиологии растений в России; его учениками были К.А. Тимирязев, Д.И. Ивановский, С.Н. Виноградский. Фаминцын первым применил к растениям понятие «обмен веществ». Открыл «отзывчивость» растений. Вместе со своим учеником О.В. Баранецким выяснили сложную природу лишайников, образующих симбиоз (взаимно полезное сожительство) с одноклеточными водорослями. Выдвинул оригинальную теорию о симбиозе как факторе эволюции.
Фаминцын проявил себя не только как выдающийся учёный, но и как оригинальный мыслитель. Он не удовлетворялся конкретными научными исследованиями и педагогической деятельностью. Его интересовала Природа как единое целое, одухотворённое жизнью и разумом. Он исходил не из общих философских соображений, а на основе науки.
В книге «Современное естествознание и психология» (1898) он писал: «Большинство естествоиспытателей признаёт психику, помимо человека, лишь в животных, снабжённых нервной системой; я же полагаю… присутствие её не только у простейших животных, но и у всех представителей растительного царства… Нельзя не признать, что психические процессы вплетаются в жизнь всякого существа самыми разнообразными путями, образуя нерасторжимое целое с явлениями материальными.
За этими пределами ещё не удалось открыть психики; психическая сторона явлений так называемой мёртвой природы остаётся пока ещё неразгаданной тайной».
Он пояснял, почему его не устраивают ни материализм, ни идеализм: «Я не считаю возможным допущение двух якобы реальных сущностей: духа и материи (субстанции). Принимая оба эти термина за абстракцию, я не могу не признать за ложные и все на реальности их построенные философские системы. Явления духовные и материальные, различаемые лишь по способу познания их нами, могут ведь оказаться на самом деле лишь различными сторонами одного и того же бытия, в котором взаимные их отношения представляют для нас неразрешимую тайну».
По его мнению, человек на основе самосознания способен неплохо «вдумываться» в жизнь высших животных. Значительно трудней осмыслить внутреннюю жизнь (а не только материальные процессы) растений. В то же время «психическая сторона явлений так называемой мёртвой природы остается пока ещё не разгаданной тайной».
Вряд ли можно предполагать духовную жизнь в камне, лишённом внутренней динамичной структуры, активного обмена веществ. Но если перейти на глобальный уровень, ситуация меняется. В учении Вернадского о биосфере и более объемлющем учении о Биогеосфере (Биосфере) эта оболочка планеты предстаёт как глобальный живой организм. Нет оснований отказывать ему в неведомой нам психической жизни. Впрочем, Фаминцын рассуждал с позиций биологии.
Растения способны обмениваться сигналами с помощью запахов, при непосредственных контактах, а также взаимодействуют с отдельными видами животных. Наши крупнейшие ботаники конца XIX – начала XX века академики А.С. Фаминцын, С.И. Коржинский, И.П. Бородин утверждали, что простейшие организмы и растения обладают инстинктами, подобно высшим животным, но в иных формах, для нас чуждых.
Коржинский считал движения растущих растений – стебля, устремлённого к свету, и корней, проникающих в почву, – проявлением «инстинктивных действий», направленных на удовлетворение потребностей организма. Сущность жизни, по его мнению, заключается в способности отвечать на внешние раздражения, а также в развитии. Обмен веществ и превращение энергии объяснимы с помощью физики и химии, но организация всех процессов, их целесообразность остаётся загадкой.
Некогда признавали присутствие духовной жизни только в человеке (а иногда – лишь у мужчин), затем стали признавать зачатки разума и сложных чувств у высших животных. Не пора ли признать одухотворёнными и растения?
Академик И.П. Бородин называл мнение о том, что жизнь – всего лишь физико-химическое явление, «догматом веры современных естествоиспытателей». По его словам, «живые тела подчинены действию механических сил мёртвой природы, но жизнь по-прежнему остаётся для нас величайшею из тайн».
Он не признавал существование загадочной «жизненной силы» и считал, что одни и те же законы определяют процессы природы как единого целого. Категорически отвергал возможность на основе законов химии и физики постичь явления жизни в их внутреннем проявлении.
В этом у него были серьёзные расхождения со своим учеником, «правоверным дарвинистом» К.А. Тимирязевым. Последний утверждал: «Мы вправе требовать от науки, при её современном состоянии, чтобы при объяснении явлений жизни она прибегала только к троякого рода причинам: химическим, физическим и историческим».
Современные учёные с помощью изощрённых технологий и новейшей техники исследуют явления жизни на молекулярном и атомном уровнях. На первый план вышли биохимия и биофизика. Явления психики по традиции рассматриваются в пределах человека и высших животных, реже – низших животных, но не растений, простейших или грибов.
В то же время приборы позволяют установить информационный канал связи растения с человеком. Оно реагирует на избыток или недостаток воды, на определённые химические вещества; на него, так же как на животное, действуют наркотики. Растение подаёт соответствующие сигналы, которые можно фиксировать и расшифровывать. Фаминцын был уверен: «признание психических процессов в жизни растений хорошо обосновано».
Ныне учёные расшифровали генетический код многих организмов. У некоторых растений генетический набор оказался сложней, чем у человека. Возможно, таким организмам необходим большой запас наследственных качеств для обитания в изменчивой среде при неподвижном образе жизни.
В научно-популярном французском телефильме «Разум растений» (2009) показано, как на некоторых фермах в африканской саванне стали умирать вполне здоровые крупные антилопы куду. У них была поражена печень. Это происходило только там, где их стада были большими, и в то время, когда из-за засухи ощущался недостаток в питании, а основным рационом куду становились листья акаций.
Причиной отравления оказалось высокое содержание в листьях акаций танина, фенольного соединения, которым растение защищается от вредных насекомых. Но эта аномалия наблюдалась только там, где паслось много антилоп. Акации, защищаясь от животных, стали вырабатывать в четыре раза больше танина. Спасая себя, растения уничтожали высших животных.
Повысилось содержание танина даже в тех акациях – в зоне отравления – которые не пострадали от антилоп. Они реагировали на сигналы тревоги пострадавших сородичей: газ этилен.
Разум растений остаётся тайной. Они «мыслят» преимущественно корневой системой. Проникая в почву, корень делает поисковые движения, подобно червяку. Некоторые ботаники предлагают новую дисциплину – нейробиологию растений (хотя нейронов, специальных нервных клеток у растений нет; это не мешает растениям иметь неплохую реакцию и целесообразно отвечать на изменения внешней среды и воздействия извне).
Поведение растений в высокой степени разумно. Они ткут сеть живых клеток из солнечных лучей, воды и праха земного практически без отходов и с огромной пользой для прочих организмов, включая людей. Благодаря растениям возникли залежи энергоёмких горючих полезных ископаемых…
Неужели человек – наиболее умное из всех известных нам существ, а наш мозг – наиболее сложное творение природы? Трудно в это поверить. Не может само собой возникнуть и развиваться живое – в неживом, сложное – в примитивном, разумное – в неразумном.
Нас окружает и пронизывает земной мир, а мы – его частичка, и, пожалуй, не самая лучшая и вряд ли самая разумная.
О достижениях академика Ивана Петровича Павлова (1849–1936) мы знаем со школьной скамьи. В 1904 году он стал первым русским лауреатом Нобелевской премии «за работу по физиологии пищеварения».
Сошлюсь на сотрудников Института им. И.П. Павлова РАН Д.П. Дворецкого и А.Е Чуйкина: «Научное творчество И.П. Павлова оказало огромное влияние на развитие научных представлений о механизмах кровообращения и регуляции работы сердца, о нервных механизмах регуляции пищеварения и отдельных желез пищеварительной системы, а его учение об условных рефлексах послужило фундаментом для оригинального подхода к изучению высших функций мозга животных и человека…
И.П. Павлов разрабатывал основные принципы деятельности мозга, такие как формирование ассоциативных связей при выработке условных рефлексов, закономерности закрепления и угасания условно-рефлекторной деятельности, открытие такого важного явления, как торможение нервных процессов, открытие законов иррадиации (распространения) и концентрации (т. е. сужение сферы деятельности), возбуждения и торможения…
Огромную роль сыграло учение И.П. Павлова о типах нервной системы, которое базируется на представлениях о силе, уравновешенности и подвижности процессов возбуждения и торможения в нервной системе… И.П. Павловым были заложены теоретические основы учения об анализаторах, о локализации функций в коре головного мозга, а также о системности в работе больших полушарий головного мозга. Эти исследования позволили И.П. Павлову сформулировать важнейшую отличительную особенность в работе головного мозга человека, заключающуюся в формировании у него не только первой сигнальной системы (характерной также и для животных), но второй сигнальной системы – основы речевой функции человека, его способности к письму, обобщениям».
Он был виртуозным хирургом, изобретал и осуществлял сложные операции. Проводил их не на израненных и практически замученных животных, а на выздоровевших, когда организм у них работает нормально.
Занимаясь психологией, он избегал туманных слов «бессознательное», «душа». Был убеждённым материалистом. Хотя окончив духовное училище, поступил в семинарию. Но увлёкся естествознанием и перешёл на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета. Итоги своих трудов подвёл в книге «Двадцатилетний опыт объективного изучения высшей нервной деятельности…» и «Лекции о работе больших полушарий головного мозга».
Американский философ Гарри Уэллс в двухтомнике «Павлов и Фрейд» отметил: «Позиция Павлова в отношении психологии и психиатрии состоит в утверждении, что они не могут стать точными науками, если не будут прочно базироваться на физиологии и патофизиологии высшей нервной деятельности». На Западе многие интеллектуалы, отдали предпочтение субъективному методу психоанализа Фрейда.
Павлов высказался так: «…Мне представляются две партии горнорабочих, которые начали копать железнодорожный туннель в подошве большой горы – человеческой психики. Разница состоит однако в том, что Фрейд взял немного вниз и зарылся в дебрях бессознательного, а мы добрались до света».
Пожалуй, Фрейд в своих гипотезах ушёл далековато «вниз» из-за болезненного акцента на «либидо». Нелепа его идея «эдипова комплекса». Античный герой Эдип не страдал таким недугом. Он убил своего отца по неведению, и на матери женился не по любви, а по воле случая. В греческом мифе и в трагедии Софокла речь идёт не о сексуальной аномалии, а о силе Рока. В финале Старец говорит:
Уэллс отмечал: «Павлов сделал очень много для того, чтобы лишить психику таинственности, в то время как Фрейд фактически углублял и осложнял эту таинственность». Чёткость и ясность мысли Павлова позволяла ориентироваться в тёмных лабиринтах сознания.
Это хорошо выразил писатель М.М. Зощенко: «Высший этаж – кора мозга и подкоровые центры. Здесь источники приобретённых навыков, центры условных рефлексов, нашей логики, речи. Нижний этаж – источник наследственных рефлексов, источник животных навыков, животных инстинктов…
Высший этаж мыслит словами. Нижний – образами. Можно допустить, что такое образное мышление свойственно животному и в одинаковой мере младенцу».
Под впечатлением лекций Павлова Зощенко написал повесть «Возвращённая молодость». О ней автор позже отзывался с прохладцей, а в предисловии просил снисхождения у специалистов. Мол, он, «работая в своём деле мимоходом и, так сказать, как свинья, забрёл в чужой огород, наследил и, чего доброго, сожрал чужую брюкву». Однако Павлов благожелательно воспринял этот труд.
Учёный был патриотом и сторонником просвещения. Он резко выступал против бредовой идеи мировой революции, за что зиновьевцы намекали на возможность его «устранения». Павлов не испугался. Он резко выступал против злоупотреблений советской власти. А в 1935 году, посетив Рязань, в ответ на приветственные речи сказал: «У нас теперь чествует науку весь народ. Это я видел сегодня утром и при встрече на вокзале, и в колхозе, и когда приезжал сюда».
Пробудившаяся в народе жажда знаний радовала его. Популяризацию науки он считал своим общественным долгом.
Зощенко на себе проверил теорию Павлова. У него была депрессия («я был несчастен, не зная почему»). Он обращался к психиатру-фрейдисту, нашедшему у пациента «эдипов комплекс». От этого легче не стало. Писатель стал лечить себя «по Павлову». Свой опыт изложил в повести «Перед восходом солнца» (1943). Шаг за шагом он высвечивал разумом глубокие слои своих воспоминаний. «Я убрал то, что мне мешало, – неверные условные рефлексы, ошибочно возникшие в моём сознании. Я уничтожил ложную связь между ними, я разорвал “временные связи”, как называл их Павлов». «Я вспомнил множество историй разорванных и неразорванных связей… И в норме, и в патологии законы условных рефлексов были непогрешимы».
Павлов показал: не хаос господствует в подсознании, а строгий порядок, сложившийся за миллионы лет эволюции. Психические аномалии возникают не от того, что в человеке просыпаются звериные инстинкты, а из-за ошибок сознания, алогично замкнувшего цепь событий и ощущений.
«Почему давние страхи простились с моей особой? – спрашивал Зощенко. – Они простились только лишь потому, что свет моего разума осветил нелогичность их существования». Так нейтрализуются опасные неврозы и стрессы. Важен выход из состояния неопределённости, нервного напряжения, разбалансировки сознания, названного академиком П.В. Симоновым «болезнью неведения».
…В 1929 году в Лондоне на торжественном приёме в честь Павлова председатель Королевского медицинского общества лорд Даусон оф Пени сказал: «Движимые одним общим чувством, выдающиеся люди всех стран единодушно провозгласили Павлова своим героем. Этот русский гений в годы своего расцвета заложил для нас фундамент большей нашей части пищеварительных процессов и проложил пути для лечения желудочного тракта… Ныне старый годами, но по-прежнему сильный духом, сообщает нам о результатах своих терпеливых исследований в лекциях по условным рефлексам, давая миру интеллектуалов новые указания».
Академик АН СССР князь Алексей Алексеевич Ухтомский (1875–1942) – уникальный пример выдающегося физиолога и психолога с высшим религиозным образованием.
В Московской духовной академии он защитил диссертацию «Космологические доказательства Бытия Божия». При этом убедился, что в теологии понимает больше, чем в науке: «Кандидатская диссертация поставила настоятельно на очередь ближайшее изучение физиологии головного мозга, нервной деятельности вообще, а также физиологии поведения».
Он исходил из единства души и тела, а поэтому «выработка миросозерцания – не может обойтись без знания “тела” и что физиологию надлежит положить в руководящие основания при изучении законов жизни (в общем смысле)».
Так проявились его искренность и честность в первую очередь по отношению к самому себе. Ведь можно было преспокойно удовлетвориться религиозными постулатами. Любая религиозная система имеет ответы на все вопросы бытия, исходя из древних заветов, принимаемых за истину. Как тут не вспомнить слова Ломоносова: «Легко быть философами, выучась наизусть три слова: Бог так сотворил, и сие дая в ответ вместо всех причин».
Ухтомский не искал интеллектуального удовлетворения, а стремился к познанию. Поступил в Петербургский университет. И если распространить его учение о доминанте на обыденную жизнь, то для него безусловной доминантой были поиски истины. Не абстрактной, умозрительной, а конкретной, основанной на фактах, опыте и логике. В 1911 году он защитил магистерскую диссертацию «О зависимости кортикальных двигательных эффектов от побочных центральных влияний».
Большая медицинская энциклопедия: «А.А. Ухтомский выявил основные характерные черты доминанты – повышение возбудимости в доминантном центре, стойкость этого возбуждения во времени, возможность его суммации, инертность возбуждения и торможение других рефлекторных механизмов, не участвующих в доминантной реакции…
Доминанта признана одним из основных механизмов деятельности мозга. Это понятие широко применяется для объяснения многих феноменов высшей нервной деятельности и поведения, например таких, как явления концентрации и иррадиации торможения, взаимодействия коры и подкорковых образований и т. д. Установлено, что внутреннее состояние животных или человека может не только вызывать какую-либо реакцию на внешний раздражитель, но и значительно изменять её течение (доминирующая мотивация)».
В статье «Доминанта как рабочий принцип нервных центров» (1923) Ухтомский писал: «Главенствующее возбуждение организма в данный момент существенно изменяет роль некоторых центров и исходящих из них импульсов для данного момента…
…Под именем “доминанты” моими сотрудниками понимается более или менее устойчивый очаг повышенной возбудимости центров, чем бы он ни был вызван, причём вновь приходящие в центры возбуждения служат усилению (подтверждению) возбуждения в очаге, тогда как в прочей центральной нервной системе разлиты явления торможения».
Это явление парадоксальное, а потому не сразу выявленное учёными. Казалось бы, когда возбуждён один нервный центр (он становится доминантным), то возбуждение другого должно его ослаблять. А на деле оно тормозится, а усиливается доминанта. Не знаю, как объясняют это специалисты, а на мой взгляд так проявляется работа организма (или центральной нервной системы) как единого целого. Ведь доминанта определяет главное направление действий на данный момент, и ради этого приходится ослаблять другие нервные центры.
Как писал Ухтомский: «В высших этажах и в коре полушарий принцип доминанты является физиологической основой акта внимания и предметного мышления». Когда человек увлечён своей работой, он мало обращает внимания на потребность еды или сна. То же бывает при сосредоточенности на объекте влюблённости.
Завершение его статьи: «След однажды пережитой доминанты, а подчас и вся пережитая доминанта могут быть вызваны вновь в поле внимания, как только возобновится, хотя бы частично, раздражитель, ставший для неё адекватным. Старый и дряхлый боевой конь весь преображается и по-прежнему мчится в строй при звуке сигнальной трубы».
У меня возникла другая ассоциация, из Ф. Тютчева: «
В статье «К пятнадцатилетию советской физиологии (1917–1932)» Ухтомский писал: «Доминанта есть… переносимый из опыта принцип очень широкого применения, эмпирический закон вроде закона тяготения, который, может быть, сам по себе и неинтересен, но который достаточно назойлив, чтобы было возможно с ним не считаться». Учение о доминанте помогает понять многие явления в личной и общественной жизни, в частности, гипноз и внушение, о которых много писал В.М. Бехтерев.
Ухтомский интересен не только как физиолог или психолог, но и как проницательный мыслитель. Интересна его постановка проблемы: «Организм – оркестр из множества инструментов. Гораздо вероятнее в термодинамическом смысле состояние какофонии этого инструментального множества… В этом смысле болезнь и дисгармония – состояния более понятные и вероятные, чем здоровье, т. е. физиологическая координация всего многообразного множества в гармоническую деятельность».
Тот же вопрос возникает о стройности Мироздания, Биосферы. Они невероятны, если предполагать их случайное соединение из хаотичных деталей (вплоть до молекул). В этом теолог увидит одно из доказательств Бога, о чём и писал Ухтомский в своей юношеской диссертации. Или, как он писал много позже, – «великий Разум Бытия».
Вот бы знать, что это такое…
В конце ХIХ века в разных странах вышли работы по социальной психологии (Г. Лебон «Психология народов» и «Психология масс», С. Сигиле «Преступная толпа» и др.).
В России о психических аномалиях общества первым написал психиатр Виктор Хрисанфович Кандинский (1849–1889) в обстоятельном очерке «Нервно-психический контагий и душевные эпидемии» (1881). До него этой темой занимались главным образом социологи, юристы, философы, политологи. Наиболее откровенно это выразил Г. Лебон книгой «Психология социализма» (1908).
Кандинский постарался исследовать некоторые общественные процессы как психиатр. Наиболее полно раскрыл это направление академик Владимир Михайлович Бехтерев (1857–1927). В книге «Коллективная рефлексология» (1921) он писал:
«До сих пор социологи, как и представители других гуманитарных наук, оперируют субъективными и часто даже метафизическими понятиями. Они говорят о коллективных чувствах, представлениях и восприятиях, о коллективной душе, коллективном сознании, коллективной воле и т. п., тогда как всякому ясно, что всё это в действительности является лишь обобществлением субъективного состояния своего я, которое никак не может быть переносимо на толпу или вообще на какое-либо общество».
Эту работу критиковали за механистичный подход к проблеме. Хотя коллектив, возможно, более механистичен, чем отдельная личность. Рефлексы коллектива порой обретают механический характер, например, на парадах, когда тысячи людей по команде действуют как одно существо. Религиозные ритуалы тоже в значительной степени механистичны и призваны завораживать публику.
Коллективы – это группы людей, объединённые «тем или другим цементом партийного, правового, религиозного, служебного, профессионального, школьного или семейного характера, в связи с внешними и внутренними текущими и прошедшими условиями, которые в них отражаются».
Бехтерев использовал некоторые физические понятия – тяготение, отталкивание, инерция. Ведь мы говорим о взаимном притяжении особей любовью, дружбой. Хотя в отличие от инертных тел, организмы может притягивать и смертельная вражда, драка. А воздействие коллектива на личность по большей части именно механическое.
(Между прочим, З. Фрейд в работе «Психология масс и анализ человеческого я», рассуждая о «массовой душе», ссылался на объединяющую массы силу эроса, «объединяющего всё в мире»; произвольные термины и некоторая несуразность: людей может объединять ненависть к общему врагу, бывает и «преступная толпа».)
Казалось бы, чем больше масса людей и прочней организация, в которую они входят, тем трудней проявить себя отдельной личности. Но не так просто. Большевики в октябре 1917 года взяли власть не потому, что их было много или в данный момент им помогли массы населения. Сказался политический талант их вождя, прочная на то время структура партии, растерянность и разобщённость противостоящего им большинства.
Когда во второй части книги Бехтерев стал толковать законы коллективной рефлексологии по законам физики, получился подбор фактов под определённую концепцию. Явное отступление от научного метода. Первая часть книги другая. Там немало полезных идей.
В коллективе можно закреплять определённые рефлексы или путём подкрепления, как это делают при обучении животных, или под угрозой наказания. В жизни коллектива важную роль играет принцип доминанты. И тогда требуется учитывать, что в отличие от электрических возбуждений нервов для коллектива важен смысл доминанты.
Разработав на основе рефлексологии приёмы внушения, можно с помощью средств массовой рекламы, агитации, пропаганды (СМРАП) управлять сознанием граждан, внушать им не только определённые суждения, но и стиль мышления. Последнее связано и с внедрением в духовный мир компьютерных технологий, Интернета… При этом управляемые люди уверены, что они поступают по собственной воле и по своим соображениям. Это особенно ярко проявляется в гипнозе.
Так можно обработать не всех и не навсегда. Требуется подкрепление внушённым взглядам, убеждениям. Но это, как говорится, детали. Силу внушения, использующего стремление разбогатеть без труда и за чужой счёт, можно было наблюдать в нашей стране при создании финансовых пирамид «МММ», «Чара», «Властилина» и т. п.
Порой под влиянием внушения, изменения доминанты, общество переходит в новое состояние и обретает героический энтузиазм, агрессию или безвольно подчиняется власть имущим (первый этап деградации). Подобные рефлексы можно закреплять и у животных.
Необычайно живуч миф о генетически обусловленном национальном характере. Однако к науке он имеет лишь косвенное отношение. Нетрудно заметить, как необычайно быстро, в масштабах десятилетий преображался русский народ. Он был одним при Сталине, стал заметно меняться при Хрущёве (во многом благодаря росту числа служащих), раздробился на отдельные группы населения в перестройку и превратился при буржуазном строе в «новых русских» на всех социальных уровнях, главным образом, на верхних.
Смена общественного строя изменяет доминанту духовной структуры общества, достаточно сплочённый народ может сравнительно быстро превратиться в рыхлое население. Можно вспомнить метаморфозы немецкого народа в ХХ веке. «Путём внушения народные массы могут быть направляемы как к самым безнравственным и жестоким поступкам, так и к великим историческим подвигам», – писал Бехтерев.
…Внучка В.М. Бехтерева академик РАН Н.П. Бехтерева во время перестройки в телеинтервью подтвердила давно пущенный слух: мол, её деда отравили за то, что он озвучил диагноз Сталину – параноик! Правда позже, в 1995 году в интервью «АиФ» она призналась: «Это была тенденция объявлять Сталина сумасшедшим, в том числе и с помощью якобы высказывания моего деда. Но никакого высказывания не было».
Прекрасный пример взаимодействия психологии общества и личности. Человек в угоду «политической целесообразности» опускается до лжи и клеветы. А его слова, воздействуя на миллионы слушателей, вносят весомый вклад в формирование определённого общественного мнения, выгодного имущим власть и капиталы.
Резко различается коллективная рефлексология у животных и у людей. В первом случае она выступает в чистом виде, в соответствии с объективным научным методом. Во втором случае на исследование активно влияют субъективные факторы, относящиеся и к объекту изучения, и к исследователю.
Возможно, отдельные аспекты коллективной психологии разрабатываются в секретных лабораториях. Вряд ли случайно или по недоразумению бытуют разговоры о психотронном оружии. Но оно может оказаться совсем не таким, каким его обычно представляют. Например, нам трудно осознать, какими будут последствия всеобщей цифровизации, как скажется она на психике и поведении людей, которые и без того всё более уподобляются роботам, тогда как техника обзаводится всё более мощным «искусственным интеллектом».
Генетика, если считать, что она началась со статьи чеха Грегора Иоганна Менделя «Опыты над растительными гибридами» (1866), возникла значительно позже, чем эволюционные теории Ламарка и Дарвина (не говоря уже об их предшественниках). В 1909 году датчанин Вильгельм Иогансен ввёл понятия: ген, генотип и фенотип.
Первую серьёзную попытку ввести идеи генетики в теорию эволюции предпринял английский статистик Ронадьд Фишер в монографии «Генетическая теория естественного отбора» (1930). Он показал, что интенсивность естественного отбора пропорциональна размеру и генетическому разнообразию популяции.
Р. Фишер, так же как двоюродный брат Ч. Дарвина Ф. Гальтон, верил в расизм и евгенику – селекцию людей для выведения лучшей породы. Идеология марксизма-ленинизма категорически отвергала расизм и евгенику, а потому в Советском Союзе изначально было неприязненное отношение к генетике. Но это касалось некоторых её философских аспектов. Как научное основание селекции растений и животных она существовала и развивалась, хотя и вне проблем эволюции. Казалось, что мутации – случайные нарушения наследственных признаков – могут только нарушить гармонию организма, а не способствовать эволюции.
Сергей Сергеевич Четвериков (1880–1959) поставил себе целью ответить на вопросы: «Как связать эволюцию с генетикой, как ввести наши современные генетические представления и понятия в круг тех идей, которые охватывают эту основную биологическую проблему? Можно ли подойти к вопросам изменчивости, борьбы за существование, отбора – словом, дарвинизма, исходя не из тех совершенно бесформенных, расплывчатых, неопределённых воззрений на наследственность, которые только и существовали во время Дарвина и его непосредственных преемников, а из твёрдых законов генетики?»
…Ничего не предвещало того, что Сергей Четвериков станет биологом. Как сын фабриканта он должен был продолжить дело своего отца. Для этого отец отправил его сначала в Реальное училище, а затем в техникум под Дрезденом. Недоучившись, он написал отцу, что хочет стать биологом. Отец уважил его выбор. В 1900 году Сергей поступил на естественное отделение физико-математического факультета Московского университета. Основы технического образования помогли Четверикову использовать свои математические знания в генетике.
Его оставили при университете на кафедре сравнительной анатомии для подготовки к профессорскому званию. Он увлекался изучением и сбором бабочек во время экспедиций в разные районы страны. Читал студентам лекции по энтомологии, биометрии. С 1921 года он стал научным руководителем отдела генетики Института экспериментальной биологии.
В статье «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения генетики» (1926) Четвериков имел в виду такие основные положения: «1) возникновение мутаций (или, как я буду их в дальнейшем называть, геновариаций) в природе, 2) роль свободного скрещивания при менделевской наследственности и 3) значение при этих условиях отбора».
Он доказывал, что законы генетики допускают и даже предполагают эволюционные изменения в группах (популяциях) организмов одного вида, обитающих в относительно замкнутом пространстве. По его словам: «Вид, как губка, впитывает в себя гетерозиготные (
«Чем сильнее действуют факторы изолирующие, разъединяющие, – писал Четвериков, – тем сильнее выступает внутривидовая изменчивость, тем чаще в отдельных колониях должна проявляться скрытая внутри вида генотипическая дифференциация. Таким образом, можно установить закон, что при прочих равных условиях степень дифференциации внутри вида прямо пропорциональна степени изоляции отдельных его частей».
По его словам, «один и тот же ген будет проявлять себя различно в зависимости от того комплекса других генов, которыми он окружён». Короче и упрощённо говоря, в относительно изолированной и достаточно большой популяции накапливаются вариации генов, со временем число их увеличивается, это приводит к появлению новых признаков, из которых естественный отбор сохраняет и охраняет те, которые наилучшим образом отвечают меняющимся условиям среды.
«В то же время, – пишет доктор биологических наук Т.Е. Калинина, – под руководством С.С. Четверикова группой его учеников были развёрнуты и экспериментальные работы по анализу популяций нескольких видов дрозофил. Эти исследования, проводившиеся методом, который был рекомендован Четвериковым, а именно инбридингом в потомстве особей, собранных в природе, показали предсказанную Четвериковым насыщенность популяций разнообразными мутациями.
Признанные основоположники популяционной математической генетики на Западе – Фишер, Райт, Холдейн – ограничивались только теоретическим анализом генетических процессов в популяциях (хотя ими этот анализ был выполнен на значительно более высоком математическом уровне), не проводя самостоятельных экспериментальных работ, в то время как Четвериков и его молодые сотрудники совместили и теоретические, и экспериментальные исследования».
Надо только иметь в виду, что генетика популяций показывает механизм увеличения разнообразия генофонда, но неизвестно, по какому закону происходит постоянное и ускоренное усложнение организации видов, цефализация (об этом у нас уже шла речь).
Николая Ивановича Вавилова (1887–1943) можно было бы считать баловнем судьбы, если б не трагический финал его жизни (сказалось то, что он был не только выдающимся учёным, но и крупным государственным деятелем).
В работе «Иммунитет растений к инфекционным заболеваниям» (1919) он предложил выделять механический (пассивный) и физиологический (активный) иммунитет. Дал критическую оценку существовавших тогда гипотез и пришёл к выводу: «Создание общей теории физиологического иммунитета – дело будущего и, вероятно, не слишком близкого». Обобщающую обзорную работу он издал в 1935 году: «Учение об иммунитете растений к инфекционным заболеваниям».
На Всероссийском селекционном съезде в Саратове в 1920 году Н.И. Вавилов сделал доклад «Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости», обосновав вывод: у близких видов и родов растений происходят сходные эволюционные изменения. Это даёт возможность предвидеть преобразование видов при селекционной работе.
Его карьера головокружительна. С 1929 года – президент, а с 1935 года – вице-президент ВАСХНИЛ (Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук имени Ленина). Член научных организаций многих стран, лауреат Ленинской премии (1926), академик АН СССР с 1929, президент Географического общества СССР (1931–1940), член высших государственных органов страны – ВЦИК и ЦИК СССР.
В 1926–1927 годах Николай Иванович провёл экспедиции в страны Средиземноморья. Изучал культурную флору Алжира, Туниса, Марокко, Египта, Сирии, Палестины, Иордании, Греции, островов Крита, Кипра, Сицилии и Сардинии, а также Италии, Испании, Португалии, Сомали, Эфиопии, Эритреи.
Через год он посетил Западный Китай, Японию, Корею, остров Формоза (Тайвань). Ещё через год – в очередной раз посетил США, Канаду, Мексику. 1932 и 1933 годы провёл в Гватемале, на Кубе, в Перу, Боливии, Чили, Бразилии, Аргентине, Эквадоре, Уругвае, Тринидаде, Пуэрто-Рико. Изучал географию культурных растений и центры их происхождения. Привёл дополнительные данные для обоснования закона гомологических рядов в наследственной изменчивости.
Никто из учёных не имел столько высоких должностей и званий. Никто столько ни путешествовал, да ещё в труднейшие для страны годы разрухи и восстановления хозяйства после Первой мировой и Гражданской войн.
Н.И. Вавилов писал с гордостью: мы разрабатывали сугубо теоретические работы в отличие от прагматичных американцев. Это верно. Хотя в годы, когда на его экспедиции тратились крупные средства в валюте, прошли две трагические волны неурожаев и голода, миллионы советских людей страдали, а многие умирали от голода.
Можно понять Вавилова, занятого серьёзными теоретическими изысканиями, стремясь, как он писал, «соединить трудно соединяемое – географию, ботанику, агрономию, историю культуры… Чем глубже и шире исследователь охватывает факты, тем более необъятны просторы дальнейшей работы – и аналитической, и синтетической».
Вавилов и его сотрудники собрали крупнейшую в мире мировую коллекцию семян культурных растений, насчитывающую к 1940 году 250 тысяч образцов (36 тысяч образцов пшеницы, 10 022 – кукурузы, 23 636 – зернобобовых и т. д.). Замечательная работа! Вот только время для неё было выбрано крайне неудачно: стране требовалось бороться с голодом, развивать сельское хозяйство, а не теоретические проблемы.
В тюрьме он написал объёмистую незаконченную «Историю мирового земледелия» и записку на 12 страницах: «Вредительство в системе Института растениеводства, мною руководимого с 1920 года до ареста (6.VIII.1940)». Её он начал писать вскоре после того, как его доставили в Москву – 24 августа.
Началась война. Его перевели в саратовскую тюрьму. Он переболел дизентерией в 1942 году, был сильно истощён. В конце января 1943 года заболел крупозным воспалением лёгких и скончался в тюремной больнице.
Одно из наиболее известных его научных достижений – закон гомологических рядов. Как сказано в Студопедии (Интернет): «Н.И. Вавилов, сравнивая изменчивость видов внутри разных родов, обнаружил параллелизм в повторяемости признаков. Оказалось, что признаки, присущие формам внутри вида или рода, повторялись и в других видах или родах. Ч. Дарвин отметил фиолетовые листья бука, орешника и барбариса, а разновидности с глубоко разрезанными или рассечёнными листьями повторялись у ольхи, липы, бука, берёзы и др. древесных пород.
На основании всех известных факторов Н.И. Вавилов сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости:
1. Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм и у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.
2. Целые семейства растений в общем характеризуются определённым циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство».
Понятие гомологии (закономерного подобия – в переводе с греческого) ввёл в середине ХIХ века английский биолог Ричард Оуэн. Суть её в том, что у разных видов, родов, семейств животных и растений наблюдается сходное развитие отдельных органов (например, крылья у насекомых, рептилий, птиц).
В конце ХХ века антрополог академик В.П. Алексеев писал: «Открытие и формулировка закона гомологических рядов в наследственной изменчивости – первое по времени и одно из наиболее блестящих достижений Н.И. Вавилова в теоретической биологии. Эта формулировка… была значительно углублена в дальнейшем, аргументирована не только огромным количеством наблюдений над параллельной изменчивостью видов и рас культурных растений, но и убедительными примерами аналогичной изменчивости у диких растений и у животных. Закон гомологических рядов вдохновил исследователей на поиски таких рядов у самых различных организмов, в самых разных, далеко отстоящих друг от друга ветвях органического мира».
Правда, талантливый биолог и философ профессор А.А. Любищев в неопубликованной работе 1957 года отметил: «Это открытие некоторыми лицами сравнивалось с открытием новых элементов на основе Периодической системы Д.И. Менделеева…
Однако система Менделеева представляет уже весьма совершенное решение проблемы систематизации химических элементов, хотя, конечно, далеко не идеальное. Попытка же Вавилова, как ни почтенна она сама по себе, представляет собой только маленький отрезок грандиозной проблемы биологической системы».
Любищев подчеркнул: «Сам Н.И. Вавилов, будучи образованным и добросовестным биологом, нисколько не претендовал на то, что он первый сформулировал положение о гомологической изменчивости».
Эту научно корректную статью Любищева не напечатали. На оценке научных достижений Н.И. Вавилова сказалась его сначала чрезвычайно счастливая, а в завершении жизни печальная судьба.
Мне трудно судить, насколько прав был Любищев. Могу только напомнить: кроме Дарвина о гомологических рядах писали главным образом зоологи ХІХ века. Одно из ярких проявлений этой закономерности – цефализация, увеличение в филогенезе головного мозга разных отрядов и семейств позвоночных (о ней у нас уже шла речь).
Одно время «мичуринскую агробиологию» считали в СССР крупным научным достижением. За последние десятилетия о ней отзываются так: «Мичуринская агробиология (или мичуринская биология, генетика, учение, направление и пр.) – лженаучное направление в биологии, возникшее и достигшее кратковременного расцвета в СССР после Августовской сессии ВАСХНИЛ (1948), решения которой поддержал ЦК ВКП (б)» (Википедия).
Впрочем, в той же Википедии сказано: «В 1898 г. Всеканадский съезд фермеров, собравшийся после суровой зимы, по словам проф. Саундерса, “констатировал, что все старые сорта вишен как европейского, так и американского происхождения в Канаде вымерзли, за исключением “Плодородной Мичурина” из г. Козлова (в России)”».
В 1896 году Мичурина избрали почётным членом американского учёного общества «Бридерс»; российского селекционера нередко посещали учёные и садоводы США. «В 1913 году, – сказано в Википедии, – профессор Мейер официально предложил И.В. Мичурину от лица сельскохозяйственного департамента США переехать в Америку и продолжить работу в Квебеке с условиями оплаты 8 000 долларов в год. Мичурин вынужден был отказаться от этого предложения. Как он сам писал, основанием для отказа было плохое здоровье и уже достаточно почтенный возраст (на тот момент ему было 58 лет), длительность путешествия и незнание английского языка».
В СССР Ивана Владимировича Мичурина (1855–1935) признали крупным учёным. Он стал заслуженным деятелем науки и техники РСФСР (1934), почётным членом АН СССР (1935), академиком ВАСХНИЛ (1935), До революции за свои труды он был награждён орденом Святой Анны 3‐й степени (1912), а позже орденами Ленина (1931) и Трудового Красного Знамени.
Неужели всё это – не заслуженно? Результат недоразумений и политической конъюнктуры? Чем ещё объяснить успех основателя «лженаучного направления в биологии»?
В Большой российской энциклопедии перечислены достижения Мичурина: «Предложил метод ступенчатой акклиматизации, скрещивание географически отдалённых форм, способы преодоления генетического барьера нескрещиваемости, создал теорию подбора исходных форм для скрещивания. Вывел более 350 сортов плодовых, ягодных, овощных и декоративных растений, многие из которых и доныне районированы в различных регионах России… Положил начало продвижению винограда, абрикоса, черешни и других южных культур на север».
Вроде бы выдающиеся достижения! Многие ли биологи могут похвастаться чем-то подобным?
Вспомним «мичуринского агробиолога» Терентия Семёновича Мальцева (1895–1994), лауреата Сталинской премии, дважды Героя Социалистического Труда. В отличие от дворянина Мичурина он происходил из бедной крестьянской семьи, занимался самообразованием. Теоретических исследований не проводил, был колхозным полеводом. Организовал сельскохозяйственный кружок, устроил колхозную «хату-лабораторию».
«Прослышав о сибирском экспериментаторе… – пишет агроном А.Н. Платошкин, – сотрудники ленинградского института прикладной ботаники прислали на испытание двести граммов семян пшеницы нового сорта. Посеял, за делянкой смотрел, как за малым дитём. “Гостья” хорошо показала себя в здешних условиях. Через несколько лет Мальцев собрал уже не один центнер этой пшеницы, обеспечил колхоз семенами раннеспелого, перспективного сорта…
К тому времени у Мальцева сложился проверенный личным опытом подход к местным условиям хлебопашества. Главное – сохранить влагу в почве, точно “попасть” в оптимальные сроки сева. Это позволяет “спровоцировать” сорняки, чтобы взошли скорее, уничтожить их, переждать суховеи, повторяющиеся в здешних местах в одно и то же время года.
Достичь желаемого, как он убедился, позволяет рыхление на глубину заделки семян, сорта с коротким сроком вегетации, чтобы успеть собрать урожай до наступления осеннего ненастья. Поле одновременно создаёт и урожай, и накапливает органические удобрения. Безотвальная обработка, таким образом, повышает плодородие, защищая землю от эрозии.
Агротехника “по Мальцеву” требовала специальных сельскохозяйственных орудий. И тут проявил он себя новатором, конструктором. По его чертежам на местных заводах изготовили плоскорезы, которые рыхлят почву, не оборачивая пласт, плуги для безотвальной глубокой вспашки, дисковые лущильники».
С 1950 года он возглавил Шадринскую опытную станцию, созданную при колхозе по прямому указанию Сталина.
Да, такое было время: руководство страны всячески развивало и поддерживало инициативу масс. Вот и появлялись «академики от сохи» типа Лысенко, Мальцева. Да и Мичурин не был профессиональным учёным. Он был самым настоящим трудящимся-энтузиастом.
«Через мои руки, – писал он, – прошли десятки тысяч опытов. Я вырастил массу новых разновидностей плодовых растений, из которых получилось несколько сот новых сортов, годных для культуры в наших садах, причём многие из них по своим качествам нисколько не уступают лучшим иностранным сортам.
Теперь даже самому не верится, как я, со своим слабым, болезненным сложением, мог вынести все это. Только всепоглощающая страсть, до полного самозабвения, могла дать ту невероятную стойкость организму, при которой человек становится способным выполнить непосильный для него труд…
Я, как помню себя, всегда и всецело был поглощён только одним стремлением выращивать те или иные растения. И настолько сильно было такое увлечение, что я почти совершенно не замечал многих остальных деталей жизни; они как-то все прошли мимо меня и почти не оставили следа в памяти».
Мичурин и его последователи были деятелями сельского хозяйства, генетиками-практиками, а не теоретиками. Как теоретическая наука генетика стала формироваться сравнительно поздно, во второй половине ХІХ века. В последующем она развивалась прежде всего на Западе, тогда как в СССР главной задачей было практическое приложение знаний к нуждам народного хозяйства.
Генетиком-теоретиком был американец Томас Хант Морган. Он нашёл животное, быстро размножающееся в ограниченном пространстве – плодовую дрозофилу меланогастер. Если предоставить паре таких мушек кусочек банана, через 12 дней у них появится тысяча потомков. Остаётся учитывать, как передаются форма крыльев и антенн, цвет глаз.
Морган предположил, что происходит обмен генетическим материалом между хромосомами. Он наблюдал в микроскоп, как две хромосомы сближались и скрещивались, обмениваясь фрагментами в процессе кроссинговера (взаимообмена). Морган получил Нобелевскую премию «за открытие функций хромосом как носителей наследственности» (1933).
Его учеником и преемником, включая Нобелевскую премию 1946 года, был Герман Джосеф Мёллер. Он установил, что с повышением температуры число мутаций у дрозофилы увеличивается. Облучая мушек рентгеновскими лучами, получил более 90 % искусственных мутаций. В 1933–1937 годах он работал в СССР, руководя группой советских учёных, определивших размер генов у дрозофилы. Основал радиационную генетику.
Выяснилась структура материального носителя наследственности – гибкая и чрезвычайно прочная кристаллическая структура ДНК (двойная спираль дезоксирибонуклеиновой кислоты).
Мичуринец Т.Д. Лысенко посягнул на идеи признанных мировым сообществом авторитетов в генетике. Так проявились его здравый смысл, сильный характер и твердокаменная вера в марксизм-ленинизм. С идеологических позиций он опровергал «вейсманизм-морганизм» в целом, не обращая внимания на достоинства теоретической генетики.
Благодаря успехам молекулярной биологии гипотеза А. Вейсмана о «наследственной плазме» была опровергнута (иначе говоря, была уточнена и дополнена). В ХХ веке у генетиков появились бесспорные данные о том, что наследственные признаки закодированы в сложно организованных молекулах. В 1935 году академик Н.К. Кольцов отметил: «Томас Хант Морган и его сотрудники решились высказать смелую гипотезу. Они представили хромосому в виде ряда последовательно связанных друг с другом генов, – вроде нити, на которой нанизаны бусинки. Эта связь держится прочно при всех обычных расщеплениях хромосом по длине на стадии оплодотворённого яйца до взрослой формы». (Подобную идею Кольцов высказал ещё в 1903 году.)
Теоретическая генетика отвергала возможность наследования приобретённых признаков. Однако И.В. Мичурин был убеждён: «Всюду видимое эволюционное движение форм живых организмов, имеющее своей причиной наследование приобретённых признаков, настолько очевидно, что решительно устраняет всякие сомнения в этом отношении».
Научным доказательством такое утверждение не назовёшь. Это не более чем мнение, основанное на личном опыте. Но ведь у Мичурина опыты создания новых сортов растений были успешными…
Достижения «мичуринской агрономии» трудно оспорить. Недаром они были отмечены Сталинскими и Ленинскими премиями. Но её теоретическое обоснование оставляет желать много лучшего. Во второй половине ХХ века на первый план вышли успехи молекулярной генетики. Из области теоретических представлений она уверенно вошла в практику сельского хозяйства, медицины.
Французский натуралист Жан Батист Ламарк (1744–1829) в двух томах «Философии зоологии…» высказал свою версию эволюции: «Бесконечно разнообразные, но крайне медленно изменяющиеся условия существования, в которые постоянно попадали животные каждой породы, вызывали у каждого из этих животных новые потребности и по необходимости изменяли их привычки».
По его мнению, постоянное и длительное употребление какого-то органа «укрепляет мало-помалу этот орган», а «постоянное неупотребление того или иного органа постепенно ослабляет его, приводит к упадку». Такие признаки сохраняются в поколениях.
Википедия уведомляет: «Заслугой Вейсмана является доказательство отсутствия наследования приобретённых признаков. Он предполагал, что за наследственность отвечают хромосомы ядра клетки… Одним из тех, кто признавал наследование приобретённых травматических признаков, был Иван Владимирович Мичурин. Для доказательства своей точки зрения Мичурин использовал “метод воспитывания” растений, который состоял в воздействии на сеянцы различными факторами. Развитию и распространению идей Мичурина способствовал Трофим Денисович Лысенко и его сторонники».
У академика АН СССР Т.Д. Лысенко (1898–1876) репутация весьма мрачная. Для многих он – олицетворение гонений на генетиков и генетику в СССР, псевдоучёный и губитель Н.И. Вавилова. И такой человек был избран в Академию наук СССР?! Его кандидатуру выдвигали на соискание Премии имени В.И. Ленина:
«Настоящим представляю в качестве кандидата на премию в 1933 году агронома Т.Д. Лысенко. Его работа по так называемой яровизации растений несомненно является за последнее десятилетие крупнейшим достижением в области физиологии растений и связанных с ней дисциплин… Его открытие даст возможность широкого использования мировых ассортиментов растений для гибридизации, для продвижения их в более северные области.
И теоретически и практически открытие Лысенко уже в настоящее время представляет исключительный интерес, и мы бы считали т. Лысенко одним из первых кандидатов на получение премии».
Кто это писал? Академик Н.И. Вавилов (в тот год премия не присуждалась). Никто его к этому не принуждал, и вряд ли он кривил душой. Выходит, были у Лысенко основания, чтобы получить звание академика. Правда, не за теоретические исследования, а за практические свершения.
В теории тоже не всё так просто, как в Википедии. Август Вейсман в книге «Зародышевая плазма. Теория наследственности» (1892) доказывал отсутствие влияния организма на зачатковое вещество, обрезая хвосты у мышей в 22 поколениях. Несмотря на такое обрезание, не появились бесхвостые мыши.
Столь наивный опыт не опровергает гипотезу Ламарка: «У всякого животного, не достигшего предела своего развития, более частое и более длительное употребление какого-нибудь органа укрепляет мало-помалу этот орган, развивает и увеличивает его и придаёт ему силу, соразмерную длительности употребления. Постоянное неупотребление того или иного органа постепенно ослабляет его, приводит к упадку, непрерывно уменьшает его способности и, наконец, вызывает его исчезновение».
Доказательство идеи Ламарка – вислоухость у домашних животных. В естественных условиях млекопитающие двигают ушами, улавливая звуки. Ушные мышцы у них хорошо развиты. Приручённым животным не нужно «управлять ушами», и соответствующие мышцы атрофируются. Вислоухость – не результат искусственного отбора и не атавизм. Она возникла естественно. У тех видов птиц, которые избрали наземную жизнь, атрофировались крылья.
В статье «Генетика» (1946) Лысенко изложил хромосомную теорию наследственности Менделя – Моргана. Привёл фрагмент очерка «Генетика» из Американской энциклопедии: «Родители не производят ни потомка, ни даже воспроизводящую исходную клетку, из которой получается потомок. Сам по себе родительский организм представляет не более как побочный продукт оплодотворённого яйца или зиготы, из которого он возник…
…Изменения тела, вызванные у родителей влиянием окружающей среды, не наследуются потомством. Это происходит потому, что потомки не являются продуктом тела родителя, но лишь продуктом того зародышевого вещества, которым облечено это тело».
Выходит, если родители наркоманы, заражены венерическими болезнями, это не должно сказаться на потомстве. На это Лысенко ответил:
«Морганисты-менделисты вслед за Вейсманом исходят из того, что родители не являются родителями своих детей. Дети и родители, согласно их учению, являются братьями или сёстрами. Больше того, и первые (то есть родители) и вторые (то есть дети) вообще не являются сами собой. Они только побочные продукты неиссякаемой зародышевой плазмы».
Лысенко не отрицал генетику: «Генетика – раздел биологической науки о развитии организмов. Её можно также назвать разделом науки, изучающей наследственность и её изменчивость. Существует две генетики: старая и новая. Они резко противоположны в своих исходных положениях.
Первая из них, именуемая менделевско-моргановской, признаёт в организме особую зародышевую плазму, которая, в отличие от обычного тела, только и обладает наследственностью. По Т. Моргану, “наследственность является термином, выражающим… связь непрерывности вещества зародышевой плазмы и результатов её действия в последовательных поколениях, возникающих из зародышевой плазмы”.
Изменения зародышевой плазмы (мутации) якобы совершенно независимы от тела (сомы) организма. Отсюда само собой разумеется, что изменения (мутации) зародышевой плазмы, или наследственного вещества, независимы от условий жизни, воздействующих на тело организма. Поэтому никогда и никакие новые свойства и признаки, приобретённые организмом в результате воздействия условий жизни, не наследуются».
Под воздействием радиации, химических веществ «зародышевая плазма» (которой нет) могла меняться хаотично. Неудачных мутантов «отбраковывает» естественный отбор, а случайно возникшее полезное свойство передаётся следующим поколениям.
Но одного этого для объяснения эволюции недостаточно. Это понимал Ч. Дарвин: «Известное, может быть, и значительное влияние можно приписать упражнению и неупражнению органов».
Он основывался на фактах: «Невозможно отрешиться от этого заключения при виде, например, эйтоновой утки с её крыльями, непригодными для летания почти в такой же степени, как у нашей домашней утки, или при виде… некоторых кротов, обычно слепых и с глазами, покрытыми кожей; или, наконец, при виде слепых животных, живущих в американских и европейских пещерах».
Ламаркизм он считал дополнением к учению о естественном отборе. Лысенко подчёркивал практический аспект: «Согласно этой науке, человек может пользоваться только случайно появляющимися, не управляемыми им мутациями… Этим самым закрывается путь нахождения средств и способов направленного изменения природы (наследственности) организмов. Поэтому теория менделизма-морганизма, по сути, всегда находилась в явном противоречии с запросами и требованиями как селекционно-семеноводческой практики, так и племенного дела в животноводстве».
К середине ХХ века классическая генетика была далека от практики сельского хозяйства, а в обосновании эволюционной теории зашла в тупик. Случайной изменчивостью, как показывают расчёты, нельзя обеспечить постоянное усложнение – с ускорением! – организмов, нервной системы, головного мозга.
Лысенко оговаривался: «Мичуринская генетика признаёт хромосомы, не отрицает их наличия. Но она не признаёт хромосомной теории наследственности, не признаёт менделизма-морганизма».
Порой он был излишне категоричен. Например: «Наследственностью обладают не только хромосомы, но живое тело, вообще любая его частичка». Что значит – частичка? Клетка? Не у всех организмов каждая клетка способна размножаться.
Но в этом его сомнительном утверждении был элемент провидения. Генетики открыли молекулы ДНК в митохондриях, энергетических органах клетки. Последовала череда открытий западных учёных, позволившая доказать то, что называли «лысенковщиной» и псевдонаукой. В 2013 году проф. Н.А. Чуриков, заведующий лабораторией организации генома Института молекулярной биологии РАН, сказал в интервью:
«Стрессовые условия содержания, приводящие к повышенному уровню гормона кортизола, у грызунов передаются от родителей к детям. Более того, признаки того, что крыс содержали в условиях стресса, отслеживаются на протяжении до четырёх поколений. Уверен, что и у людей нечто похожее имеет место».
Подобные эффекты, названные эпигенетическими, наиболее широко распространены у растений (на них обычно ссылался Лысенко). Чуриков продолжал: «Я был прошлой осенью в Бостоне на конференции, название которой переводилось примерно как “Наследование через поколения приобретённых признаков”… Звучит это как что-то, сильно напоминающее идеи Трофима Денисовича Лысенко. Его там, кстати, иронически, но вспоминали, даже фотографии показывали… Как мы теперь понимаем, он увидел эпигенетический феномен. Жаль, конечно, что правильное понимание роли и места эпигенетических механизмов, соотношение генетики и эпигенетики, пришло только сейчас».
Лысенко высказался обобщённо: «Причиной изменений природы живого тела является изменение типа ассимиляции, типа обмена веществ». А в этом процессе активно участвуют митохондрии…
Лысенко и его яростные противники в пылу борьбы становились догматиками, признающими только своё мнение. В таких ситуациях синтеза знаний осуществить невозможно. На том историческом отрезке позиция практиков («мичуринцев») была для руководства СССР предпочтительней позиции теоретиков («менделистов-морганистов»).
Использование достижений химии и физики в биологии определило развитие биохимии и биофизики. Они развивались вне прямой связи с практикой. Молекулярная биология потребовала использования новых методов и идей, перехода на язык сложных формул и понятий.
Т.Д. Лысенко истово верил в существование единственно верной философской системы, которой соответствуют его взгляды, по этой причине неоспоримые. Когда надо было крепить единство державы и веру в правильно выбранный политический курс, она была оправдана. Для науки такое единомыслие ведёт к деградации теоретической мысли.
Читая по просьбе Лысенко проект его доклада, Сталин вычёркивал ссылки на «буржуазную науку». В одном месте отметил на полях: «Ха-ха-ха! А как насчёт математики, а как насчёт дарвинизма?» Вычеркнул раздел «Основы буржуазной биологии ложны».
Веря в прогрессивность «мичуринского» направления в науке, Лысенко стремился подавить сопротивление своих оппонентов. Его победа стала ударом по теоретической биологии в СССР, переходящей по логике своего развития на молекулярно-атомный уровень.
Потом был ответный удар по «лысенковщине». А когда была доказана возможность передачи приобретённых особью признаков потомству, идеи Т.Д. Лысенко об управлении наследственностью несправедливо замалчивались.
Доктор медицинских наук М.И. Анохин писал, что за идеи, которые отстаивал Лысенко, американская цитолог и генетик Барбара Мак-Клинток получила в 1983 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Наградили её «за открытие мобильных генетических элементов».
Это достижение было отмечено с опозданием в три десятилетия. Результаты её исследований встречались неприязненно, ибо противоречили догмам классической генетики. «Спустя годы, – писала она, когда стала Нобелевским лауреатом, – я обнаружила, что сложно, если не невозможно, донести до сознания другого человека сущность предположений, к которым я пришла опытным путём. Это стало мне мучительно очевидно в 1950‐х годах, когда я пыталась убедить генетиков в том, что работа генов может и должна контролироваться… Приходится выжидать, пока сменится общее представление».
Специалисты отказывались признавать не только общие соображения и ссылки на практику Лысенко, но даже убедительные выводы Барбары Мак-Клинток на молекулярной основе в развитии классической генетики.
…Не мне судить, кто прав, а кто заблуждается в этих спорах специалистов. Только прискорбно, когда научные дискуссии переходят в ругань и склоку, сведение счётов личного характера, в административные гонения и запреты. Каждая из сторон яростно критикует противника, доказывая свою правоту, считая свою позицию безупречной.
Огрехи и крайности в теоретических взглядах ещё можно было как-то оправдать тем, что в трудные для страны времена главной задачей была борьба за урожай в ближайшие месяцы и годы. «Лысенковщина» безусловно вредна как стремление доказывать свою правоту административными методами (кстати, арестовали Н.И. Вавилова по политическим и экономическим причинам, а Лысенко не имел к этому прямого отношения). Но и многие противники ламаркизма действуют так же, не гнушаясь бранью и искажением фактов.
…Возвращение ламаркизма в трудах «мичуринцев» было достижением советской науки. Хотя теоретическое обоснование этому появилось значительно позже в трудах зарубежных учёных. Почему – не советских? Потому что советские генетики напрочь отрицали такую возможность. Они занимали твердокаменную позицию вне поисков истины.
В ХХ веке некоторые научные дискуссии перешли в идеологическое противостояние. Это уже проблема эволюции общества и науки как её части. В нашем веке интерес к теоретической науке угас. Как будто все основные проблемы мироздания выяснены и остаётся только уточнять отдельные детали. Обозначились тупики фундаментальной научной мысли. Не пора ли искать выходы из них?
Сошлюсь на Википедию: «В 1940‐х годах учение о биогеоценозе было разработано в СССР В.Н. Сукачёвым. В русскоязычной научной литературе термин “биогеоценоз” долгое время заменял понятие “экосистема”, предложенное А. Тенсли (1935).
Биогеоценоз – схожее понятие с экосистемой».
На первый взгляд всё верно. Так принято считать. Вроде бы академик АН СССР Владимир Николаевич Сукачёв (1880–1967) всего лишь ввёл новый термин, хотя и прежнего было вполне достаточно. (В переводе с греческого ценоз – сообщество, единство.)
Обратимся к Большой Российской энциклопедии: «БИОГЕОЦЕНО́З… однородный участок земной поверхности (суши или водоёма) с определённым составом живых организмов (биоценозом) и неживой среды, связанными потоками энергии и вещества и функционирующими как единый природный комплекс… Термин… используется в основном отечественными учёными. В англоязычной научной литературе в близком значении употребляют термин экосистема. Однако последний более многозначен и применим также к искусственно созданным сообществам (космический корабль, аквариум), отдельным частям биоценоза (например, гниющий пень) и не связан с пространственными границами».
Странно: неужели аквариум и гниющий пень – вне пространственных границ? Такое нелепое утверждение получилось из-за того, что не учтено главное различие: экосистема – это теоретическая схема; биогеоценоз – реальный природный объект, часть Биосферы. Космический корабль или аквариум – биотехноценозы (предлагаю такое понятие).
Современные экологи не учитывают этой разницы. Так получилось потому, что за последние полвека вошли в моду различные модели реальных объектов и явлений, в частности, компьютерные. Они наглядны и нередко в сознании учёных начинают подменять конкретные объекты.
Сукачёв был прежде всего ботаником и лесоводом. Он окончил Санкт-Петербургский лесной институт, был учеником академика И.П. Бородина и проф. Г.Ф. Морозова. Со временем его всё больше интересовали взаимодействия не только между организмами, например, в лесном массиве, но и между ними и всем комплексом окружающей среды: почвой, воздухом, природными водами.
В работе «Основы теории биогеоценологии» (1947) он определил биогеоценоз как участок земной поверхности с однородными природными явлениями (атмосфера, горная порода, растительность, животный мир, микроорганизмы, почва, гидрологические условия), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.
В схеме это – экосистема. В реальности – конкретная наземная часть Биосферы, имеющая определённые границы в пространстве. У каждого биогеоценоза есть индивидуальные особенности.
Знание экосистем необходимо прежде всего в процессе обучения. Они дают представление об объекте. Для практических мероприятий этого недостаточно. В данном случае приходится изучать биогеоценоз, и не только абстрактно, в рабочем кабинете, но и в естественных условиях.
Увлечение научными моделями сказывается на популяризации некоторых теорий не только в обществе вообще, но и в научном сообществе. Например, гипотеза Большого взрыва в своих красочных моделях воздействует на сознание сотен миллионов, создавая иллюзию единственно верной теории, раскрывающей тайну рождения и эволюции Вселенной. Хотя взрыв уже по сути своей более отвечает разрушению, чем созиданию.
То же относится и к геофизической модели тектоники плит литосферы. Она наглядна и подкупает своей простотой, но во многом противоречит имеющимся сведениям о структуре, динамике и эволюции земной коры, учению о Биосфере. И в этом случае одну из возможных моделей динамики литосферы пропагандируют как единственно верную.
Такой упрёк не относится к экологическим схемам-моделям. Они разнообразны, наглядны и поучительны. Важно только, чтобы при всём этом не терялось чувство бесконечно сложной и удивительно гармоничной реальной Природы.
«История химических доктрин от Лавуазье до наших дней» (1868) французского химика Шарля Вюрца начинается с утверждения: химия – французская наука, основанная Лавуазье. Это возмутило немцев. Они стали принижать достижения французских химиков, превознося своих.
Русские учёные (Зимин, Бутлеров, Менделеев, Энгельгардт) опубликовали письмо, осуждающее и националистические высказывания и Вюрца, и его немецких коллег.
Увы, отличные специалисты порой придерживаются ложных, а то и недостойных взглядов в политике, социологии. Во второй половине ХIХ века в Англии, Франции, Германии стал популярен национализм, отвечающий интересам колониальных держав. Не случайно против таких взглядов выступали русские учёные, в частности, Н.Н. Миклухо-Маклай. Это отвечало и традициям русского народа, и политике государства Российского, не имевшего колоний.
А существуют ли национальные особенности наук?
На первый взгляд, этого быть не может. Дважды два везде равно четырём. Но, как справедливо отметил Достоевский, дважды два – ещё не наука. Она требует осмысления фактов. И тут национальность учёного может сказаться. Существуют национальные научные школы и традиции, сказываются природные особенности стран, их экономическое развитие.
Но остаётся единое интеллектуальное пространство человечества, так же как единая область обитания – Биосфера Земли. Успехи ученых любой страны определяются предшествующими достижениями представителей многих народов. А законы природы для всех едины, познание их – общая задача человечества.
Скажем, химия корнями своими уходит в далекую древность, к египетским и арабским алхимикам. Во времена Вюрца, Либиха, Дюма, Вёлера едва ли наибольший вклад в теорию валентности внёс англичанин Эдуард Франкленд (или Франкланд). Впрочем, он был причастен к немецкой школе. Другой английский химик-органик, Александр Уильям Уильямсон, успешно изучавший эфиры и сопоставлявший строение соединений со структурой воды, стажировался и в Германии, и во Франции, так же как некоторые русские учёные.
И всё-таки история и традиции народа, государственное устройство и его эволюция влияют на развитие тех или иных наук в каждой конкретной стране. В России алхимики не пользовались популярностью. А в Западной Европе именно они проводили многочисленные химические опыты, главным образом в медицинских или фантастических целях.
Химия как наука возникла в России со времени основания Петербургской АН. Открытия начались после 1745 года, когда кафедру химии занял Михаил Васильевич Ломоносов. Правда, его достижения не были оценены в его время. Они не отвечали авторитетным мнениям, принятым тогда в зарождающейся химической науке.
На стажировке в Фрейберге (1736–1740) его не могли удовлетворить лекции профессора Генкеля: «Что ж до курса химии надлежит, то он в первые четыре месяца едва учение о солях пройти успел, на что одного месяца довольно было; остального времени должно было достать для научения всех главных материй, как то металлов, полуметаллов, земель, камней и сер. Но при оном большая часть опытов ради его неловкости не удавалась. Описанием таковых несчастных происшествий (которые он диктовал нам с примесью разных пошлых шуток и пустой болтовни) тетради нашего дневника наполнены…
Сего господина могут почитать идолом только те, которые коротко его не знают. Я же не хотел бы променять на его свои, хотя и малые, но основательные знания и не вижу причины, почему мне его почитать своею путеводной звездой и единственным своим спасением. Самые обыкновенные процессы, о которых почти во всех химических книжках говорится, он держит в секрете и сообщает неохотно».
Судя по всему, Ломоносов не довольствовался лекциями профессора, а читал книги по химии, размышляя об этом предмете. Он пытался обсудить свои соображения с Генкелем: «Когда я однажды по его приказанию начал причину химических явлений объяснять, то он тотчас же меня замолчать приказал и с обыкновенной своею наглостью насмех поднял мои объяснения, яко несбыточную причуду».
Читая труды Ломоносова, восхищаешься его умению рассуждать. Да, и до него были высказаны некоторые идеи, которыми он воспользовался. По его словам: «Почетнее признать правильные чужие положения, чем поддерживать свои ложные».
…Из огромного богатства идей, накопленных человечеством, каждый выбирает то, что ему по уму и по совести, по уровню развития. Ломоносов не только делал верный выбор, но и умело развивал идеи, приходя к замечательным результатам. В своих исследованиях он точно намечал цели, великолепно применял научный метод и по мере возможности использовал необходимые средства.
В географии выдающимся закрытием стало доказательство отсутствия обширной неведомой Южной земли. Хотя позже последовало теоретическое предсказание Ломоносовым Антарктиды. Михаилу Васильевичу принадлежит и выдающееся «научное закрытие» в химии.
В «Истории химии» (1966) итальянского учёного Микеле Джуа сделано признание, редкое для иностранных специалистов: «Ещё задолго до Лавуазье Ломоносов высказал идею, согласно которой увеличение веса, проявляющееся при обжиге металлов, следует приписать частицам воздуха. В противоположность Лавуазье, считавшего теплоту весомой, Ломоносов утверждал, что она представляет собой форму движения. Он высказал также оригинальные идеи относительно корпускулярного строения материи».
Это дано мелким шрифтом, в виде дополнения. Тогда как подробно рассказано о немецком химике Георге Штале (1660–1734), создателе теории флогистона (в переводе с греческого флогистон – воспламеняющийся).
Эта концепция предполагает, что в горючих телах присутствует особая субстанция. Сначала её называли «жирной землей», по-видимому, по аналогии с нефтью. Затем ввели в научный обиход под звучным именем флогистона. (Порой учёных завораживает какой-либо термин, словно его имя уже само по себе объясняет суть явления.)
Английский химик и физик Роберт Бойль (1627–1691) постарался построить химию на научных основах. Он исходил из гипотезы атомного строения вещества и стремился не принимать идеи на веру, а обосновывать их на опыте. Характерное заглавие одной из его книг: «Химик-скептик».
В 1673 году Бойль провёл серию опытов, изучая изменение металлов при обжиге: брал стеклянные реторты, клал в них свинец (или олово), заплавлял герметически горлышко сосудов и взвешивал их. Затем два-три часа нагревал такую реторту на огне. Свинец переходил в окалину. Когда реторту открывали, воздух с шумом врывался в нее. Это Бойль считал убедительным доказательством герметичности сосуда.
После вторичного взвешивания обнаруживалась прибыль веса. Откуда она взялась? Бойль сделал вывод: происходит соединение с металлом «весомой части пламени материи огня».
Почему же с добавлением флогистона вес металла увеличивается? И тут решение нашлось: у «воспламеняющейся» субстанции отрицательный вес. По этой причине, например, пламя огня стремится вверх.
Идея оригинальная, логика чёткая. Хотя выделить флогистон в чистом виде никак не удавалось. Два члена Флорентийской академии, нагревая алмаз при помощи зажигательного стекла, обнаружили, что он исчезает без остатка! Выходит, самый твёрдый минерал целиком состоит из флогистона?
В этом не усомнился известный французский химик, современник Ломоносова, Пьер Жозеф Макер. В его лаборатории был произведён опыт в присутствии зрителей. Парижский ювелир во имя науки решил пожертвовать тремя алмазами. Их поместили в герметически закрытый тигель. После прокаливания тигель открыли. Алмазы остались невредимыми.
Как объяснить этот эксперимент? Просто: «воспламеняющаяся субстанция» не улетучилась, вот и всё! Ведь то же происходит и с металлами в закрытом сосуде. Теория флогистона оставалась непоколебимой.
В ней усомнился Михаил Ломоносов. У него был свой взгляд на причину тепла: это – результат движения и столкновения незримых корпускул, атомов, существование которых предполагали ещё философы античности. Когда он в 1741 году вернулся из Германии в Петербург, среди разных записей сделал и такую на латыни: «Так как тела, увеличивающиеся в весе при обжигании (окалины), теряют снова вес после восстановления, то ясно, что привес в них произошёл не от огня».
В конце 1744 года Ломоносов представил в Академию свою диссертацию «О причинах теплоты и холода», где он усомнился в теории флогистона. В январе следующего года она была прочитана на заседании Академии. Её печатание было задержано. Резолюция академиков:
«Намерения и прилежания г. адъюнкта заслуживают похвалы… но кажется, что он слишком поспешно приступил к делу, которое видится превосходящим его силы… Равным образом было высказано мнение, что г. адъюнкту не следует стараться о порицании трудов Бойля, пользующихся однако славою в учёном мире».
Диссертацию возвратили автору для исправлений. Можно ещё кое-как согласиться с мнением академиков о недостаточно обоснованном выводе Ломоносова. Однако ссылка на авторитет Бойля говорит о религиозном (вера в авторитет), а не научном подходе к оценке теорий.
Ломоносов вынужден был учесть несправедливую критику. В диссертации на получение профессорского звания «О светлости металлов» он ссылался на «горючую материю», чем удовлетворил академиков.
Недруг Ломоносова, советник канцелярии Академии Шумахер, желая отстранить его от профессорской должности, отослал в Берлин ряд научных работ Ломоносова, включая и эту диссертацию, на отзыв Л. Эйлеру. В своём ответе знаменитый учёный высоко оценил работы Ломоносова:
«Все сии сочинения не токмо хороши, но и превосходны, ибо он изъясняет физические и химические материи, самые нужные и трудные, кои совсем неизвестны и невозможны были к истолкованию самым остроумным учёным людям, с таким основательством, что я совсем уверен в точности его доказательств. При сем случае я должен отдать справедливость господину Ломоносову, что он одарован самым счастливым остроумием для объяснения явлений физических и химических».
Труды Ломоносова по физике и химии, представленные в Канцелярию (на латинском языке), были включены в первый том «Новых Комментариев» (1750). Перед сдачей в набор Ломоносов внёс в «Размышления о причинах теплоты и холода» дополнения, решительно подчеркнув свою гипотезу теплоты и отрицание теории теплорода.
Начал он с аналогий: «Очень хорошо известно, что теплота возбуждается движением: от взаимного трения ру́ки согреваются, дерево загорается пламенем; при ударе кремня об огниво появляются искры; железо накаливается от проковывания частыми и сильными ударами, а если их прекратить, то теплота уменьшается и произведённый огонь в конце концов гаснет… Наконец, зарождение тел, жизнь, произрастание, брожение, гниение ускоряются теплотою, замедляются холодом. Из всего этого совершенно очевидно, что достаточное основание теплоты заключается в движении. А так как движение не может происходить без материи, то необходимо, чтобы достаточное основание теплоты заключалось в движении какой-то материи».
По его словам, «достаточное основание теплоты заключается во внутреннем движении», при этом «ощутимое тело остаётся на месте, а его нечувствительные частицы находятся в движении». Они вращаются, сталкиваются, от трения возникает тепло.
«Было бы конечно излишним привлекать для объяснения теплоты какую-либо постороннюю материю, обычно называемую теплотворной материей или элементарным огнём. Но это мнение в умах многих пустило столь глубокие корни и настолько укрепилось, что повсюду приходится читать в физических сочинениях то о внедрении в поры тел теплотворной материи, как бы привлекаемой каким-то приворотным зельем, без какого-либо учёта равновесия с окружающей теплые тела средой, то о бурном выходе её из пор, как бы объятой ужасом… Поэтому поставленная задача требует, чтобы мы по мере сил подвергли проверке эту гипотезу».
Один из его доводов: солнечные лучи в фокусе «зажигательного зеркала или стекла» сильно жгут, дают весьма сильный жар, как и яркий свет; считают, что этим наглядно показывается – как бы при свидетеле Солнце, – что теплотворная материя или элементарный огонь, вышедший из Солнца, сгущается в фокусе зеркала… Из этого «делают вывод, что теплотворная или эфирная материя, солнечные лучи или элементарный огонь сгущаются в фокусе, и поэтому там усиливается блеск и теплота».
Однако солнечные лучи, отражённые от Луны, «будучи сосредоточены в фокусе зажигательным прибором, светят весьма ярко… и следовательно, согласно гипотезе, должны быть столь же сгущёнными, как и те, которые восприняты от солнца; между тем никакой теплоты в фокусе не ощущается. Конечно, если причину теплоты составляет сгущение материи, из которой состоят солнечные лучи, то необходимо, чтобы и лунный фокус не многим уступал солнечному по жгучести, раз и в том и в другом сгущена материя лучей».
Другой довод: «Металлические окалины, восстановленные до металлов, теряют приобретённый вес. А так как восстановление производится тем же огнём, что и окаливание, то нельзя привести никакого основания, почему один и тот же огонь то внедряет в тела свою теплотворную материю, то изгоняет её оттуда. Пусть всё это будет сказано с должным уважением к памяти мужа, имеющего большие заслуги в науке. Впрочем, подобные же опыты делали известные учёные Дюкло и Бургаве, и их результаты по-видимому подтверждают скорее мою теорию, чем противоположную».
Наконец, вывод: «Теплоту тел нельзя приписывать сгущению какой-то тонкой материи, под каким бы названием она ни являлась, а состоит теплота… во внутреннем вращательном движении собственной материи тёплого тела».
По словам В.И. Вернадского, самым крупным достижением Ломоносова «является открытие им закона постоянства массы (вещества) в 1748 г. и опубликование его в 1760 г. Этот закон, называемый иногда законом Лавуазье, по всей справедливости может быть назван законом Ломоносова – Лавуазье».
Сам по себе этот закон прост и вроде бы очевиден: «Все изменения, совершающиеся в природе, происходят таким образом, что сколько к чему прибавилось, столько же отнимается от другого. Так, сколько к одному телу прибавится вещества, столько же отнимется от другого… Этот закон природы является настолько всеобщим, что простирается и на правила движения: тело, возбуждающее толчком к движению другое, столько же теряет своего движения, сколько отдаёт от себя этого движения другому телу».
Ломоносов обосновал этот закон не умозрительно, а на основе опытов и своей атомно-корпускулярной тории химического строения вещества. В рукописи «Элементы математической химии» (1741) он дал пояснение: «Корпускулы однородны, если состоят из одинакового числа одинаковых элементов, соединённых одинаковым образом». Учтём: понятия «молекула» тогда не существовало, и оно отвечает Ломоносовской «корпускуле».
В отчёте о своих занятиях в 1756 году он отметил: «Между разными химическими опытами, которых журнал на 13 листах, деланы опыты в заплавленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жара. Оными опытами нашлось, что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропускания внешнего воздуха вес сожжённого металла остаётся в одной мере».
Русский химик Б.Н. Меншуткин писал: «Таким образом, опыты Ломоносова с полной определённостью показали, что образование окалины происходит именно от соединения металла с воздухом. При прокаливании результат этот чрезвычайно важен. Истинное объяснение явления горения как соединения горящего или обжигаемого тела с кислородом воздуха принадлежит Лавуазье, который, начав свои классические исследования именно с повторения опытов Бойля в 1773 году, через 17 лет после Ломоносова, получил совершенно такой же результат».
В этом высказывании две неточности. О своём открытии Ломоносов сообщил академику Леонарду Эйлеру в 1748 году. Значит, Антуан Лоран Лавуазье «опоздал» на четверть века. Объяснение явления горения предложил в том же письме Ломоносов: «Нет никакого сомнения, что частички воздуха, непрерывно текущего над обжигаемым телом, соединяются с ним и увеличивают вес его».
Допустимо ли подчёркивать приоритет Ломоносова в отрицании флогистона и доказательстве закона сохранения вещества? Не только допустимо, но и необходимо.
«Опыты Лавуазье, – пишет М. Джуа, – доказывающие, что при химических реакциях общий вес реагирующих и образующихся тел один и тот же, были поистине поразительны для того времени». Что же тогда говорить про сходные (хотя и менее масштабные) опыты Ломоносова, проведённые на четверть века раньше?! И с каким мужеством русский учёный выступил наперекор укоренившимся в науке представлениям!
Он понимал: его научный труд вряд ли будет оценён по достоинству; скорее, вызовет несправедливые нападки. В письме Леонарду Эйлеру, на которое мы уже ссылались, он признался: «Всю систему корпускулярной философии мог бы я опубликовать, однако боюсь: может показаться, что даю учёному миру незрелый плод скороспелого ума, если я выскажу много нового, что по большей части противоположно взглядам, принятым великими мужами».
И всё-таки он продолжал развивать свои научные теории. Высказал идею всеобщего закона природы – сохранения не только постоянства вещества, но и движения, которое он в некоторых случаях представлял как форму энергии (столь широких обобщений не дал Лавуазье). То, что он не проделал безукоризненных и многочисленных опытов ничуть не умаляет его заслуги. Скажем, Альберт Эйнштейн прославлен как физик, хотя никаких экспериментов не проводил. А Ломоносов и опыты проводил, и сделал великие теоретические обобщения.
Правда, он писал о воздухе вообще, тогда как Лавуазье говорил о составной части воздуха, которую назвал кислородом. Хотя Лавуазье в «Элементарном курсе химии» (1789) в список химических элементов перечислил «простые вещества, которые можно рассматривать как элементы»: свет, теплород, кислород, азот и водород.
Ломоносов был последователен в своих воззрениях. Он опирался на свою корпускулярно-кинетическую гипотезу строения вещества. Она не оставляла места в науке ни флогистону, ни таинственному теплороду. Теплота – внутреннее свойство тел.
Существование в телах горючей субстанции – флогистона – вполне объясняло способность разных веществ гореть, выделяя тепло. Эта идея перешла в ХѴІІІ век из предыдущего. И хотя Ломоносов её опровергал вполне убедительно, это не пошатнуло мнение химиков его времени.
Одним из них был Тобиас Иоганн Ловиц (1757–1804). Его отец Георг Мориц, картограф и астроном из Нюрнберга, был приглашён в Петербургскую АН и в 1767 году вместе с семьёй переехал в столицу России.
Тобиас, или как его стали называть в России – Товий Егорович окончил гимназию при Академии наук, и в 1769 году отправился в экспедицию к верховьям Волги, едва не ставшую для него роковой. Во главе экспедиции был его отец с помощником адъюнктом Академии Петром Борисовичем Иноходцевым. После наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца, отряд направился вниз по Волге, делая геодезические определения и выясняя условия сооружения канала между Волгой и Доном.
А.С. Пушкин в «Истории Пугачёва» писал: «Пугачёв бежал (
Товий Ловиц стал работать в Главной императорской аптеке; для повышения образования окончил Геттингенский университет. Работая с лекарственными препаратами, он задался целью очистить виннокаменную кислоту (даже при выпаривании её растворов оставалось потемнение).
Согласно гипотезе флогистона, чем больше этой субстанции содержит вещество, тем больше оно выделяет тепла при сгорании. Предположив, что в растворе сохраняется некоторая доля флогистона («горючего»), вызывая потемнение, Ловиц рассуждал так: «Это горючее, как только встретило бы вещество, с которым могло бы вследствие большего сродства образовать более тесное соединение, очень легко совершенно отделилось бы от чистой кислоты».
Какое вещество выбрать для очистки? И тут подсказала идея флогистона: «Свойство угля не отдавать в закрытом доступу свободного воздуха сосуде своего горючего даже при самой высокой температуре заставило меня предположить, что, столь сильно удерживая последнее, уголь мог бы быть в состоянии притягивать к себе ещё большие количества горючего, с которым бы ему пришлось прийти в соприкосновение».
В наше время такие соображения назвали бы псевдонаучными. По тем временам это было не только логично, но и вполне научно. Как известно, лучше иметь пусть даже сомнительную гипотезу, чем никакую, действуя наугад.
По всем правилам науки, Товий Егорович Ловиц продолжил опыты по обесцвечиванию с различными растворами. Более того, он решил испробовать уголь для очищения жидкости, избавления её от неприятного запаха (скажем, самогонку от сивушного запаха). Следующие опыты были с грязной водой. От угольного порошка она становилась чище и лишалась неприятного запаха.
Он написал статью «Указание нового способа сделать годной для питья воду во время морских путешествий» (1790). Через три года это изобретение стали использовать на российском флоте.
Так было открыто явление адсорбции (поглощения – в переводе с латыни). Ловиц был талантливым химиком-экспериментатором. Как сказано в справочнике «Российский учёный»: «Одним из первых в мире Ловиц стал изучать кристаллизацию солей из растворов. С целью использования индивидуальных кристаллических модификаций при анализе солей изготовил 288 моделей различных веществ и классифицировал их по химическим признакам. Разработал несколько рецептов охладительных смесей. В 1789 году Ловиц открыл способ получения ледяной уксусной кислоты. Впервые получил: бетулин, кристаллическую глюкозу, дигидрат поваренной соли и кристаллические едкие щёлочи».
В 1788 году Товий Егорович Ловиц стал членом-корреспондентом Петербургской АН, а через пять лет получил звание академика.
Российский химик академик Герман Генрих или Герман Иванович Гесс (1802–1850) родился в Женеве в семье художника. В том веке, в отличие от нынешнего, для заработка направлялись на восток – из Западной Европы в Россию. Семья Гесс переехала в имение богатого русского помещика. Обучался Герман сначала с его детьми, затем в Дерптском (Тарту) университете на медицинском факультете.
Диссертация у него была по нашим понятиям гидрогеологическая: «Изучение химического состава и целебных вод России» (1825). Год он стажировался в Стокгольме у Я. Берцелиуса. С 1826 года работал в Иркутске врачом, проводя химические и геологические исследования; открыл минералы вортит, уваровит, гидроборацит и фольбортит. В 1830 году был избран в Петербургскую АН. В следующем году вышел в свет его учебник «Основания чистой химии».
«На протяжении почти трёх десятилетий, – писал химик Д.Н. Трифонов, – учебник “Основания чистой химии” в высших учебных заведениях России был основным руководством по химии. По нему училось целое поколение отечественных химиков, в том числе Д.И. Менделеев и А.М. Бутлеров. В Музее-архиве Д.И. Менделеева хранится экземпляр “Оснований”, где на титульном листе написана фамилия учёного. Этим учебником пользовались также Н.Н. Зинин и А.А. Воскресенский».
Описав теллурид серебра из Колывановского месторождения, Гесс указал способ извлечения теллура из этого минерала, позже названного в его честь гесситом. В 1836 году сделал первый анализ газа бакинских огней и изучал продукты сгорания нефти, в которых обнаружил изомерные и полимерные соединения.
В 1840 году в письме к Берцелиусу Гесс признался: «У меня уже нет никаких сомнений по поводу основного вопроса: выделяемое тепло есть мера сродства. Это сообщает всей химии иной характер: может быть, мне выпадет на долю счастье – открыть общий закон сродства, но во всяком случае я уверен в том, что приготовил путь к этому открытию». Через 5 лет он сделал прогноз развития термохимии: «Если будущность оправдает мнение, что количество отделяющейся теплоты есть мера сродства… то измерение его есть путь, который поведёт к основанию теории химических соединений».
В «Истории химии» М. Джуа писал: «В 1840 году в результате многочисленных экспериментальных наблюдений Гесс сформулировал правило, что
В тот период, когда был установлен этот закон, он мог бы значительно способствовать изучению химических реакций и косвенно установлению истинных формул соединений, а это было тогда одной из самых животрепещущих проблем химии… Однако под влиянием Берцелиуса, Дюма и других химики вовсе не сумели оценить те выгоды, которые могли бы принести эти положения при правильном истолковании, и прошли мимо термохимических данных».
В письме французскому учёному Доменику Франсуа Араго, иностранному члену Петербургской АН, Гесс высоко (или даже слишком высоко) оценил значение термохимии: «Каким бы ни было исследуемое вещество, термохимия открывает новые возможности для наших исследований. Она по своей природе является для химика тем же, чем микроскоп для натуралиста, подзорная труба для астронома».
Как отметил Д.Н. Трифонов, только через сорок лет о Гессе вспомнил немецкий физикохимик и философ, иностранный член Петербургской АН Вильгельм Оствальд. В серию «Классики точных наук» он ввёл трёх российских учёных: Ломоносова, Менделеева и Гесса. Статью Гесса «Термохимические исследования» он характеризовал так: «В этой работе, отмеченной гением, мы видим общий план развития современной термохимии».
Зинин Николай Николаевич (1812–1880) не был баловнем судьбы. Он родился в Нагорном Карабахе, где его отец находился с дипломатической миссией. Во время эпидемии умерли его родители, сёстры. Живя у дяди в Саратове, он окончил гимназию и поступил в Казанский университет на математическое отделение. Среди его преподавателей был создатель неевклидовой геометрии Н.И. Лобачевский.
За работу «О претурбациях эллиптического движения планет» (1833) Зинин получил степень кандидата и золотую медаль. Он стал преподавать механику, физику. Но университету нужны были химики, и он защитил магистерскую диссертацию: «О явлениях химического сродства…» (1836). Стажировался в лучших лабораториях Западной Европы. Год работал у Ю. Либиха. В 1841 году защитил докторскую диссертацию «О соединениях бензола и об открытых новых телах, относящихся к бензоиловому ряду».
Зинин стал профессором химической технологии Казанского университета. Его ещё в период стажировки интересовало взаимодействие производных бензола, в частности, нитробензола с раствором сульфида натрия, сероводородом. Казалось, должно появиться вещество, содержащее серу. Но в получившейся маслянистой бесцветной жидкости серы не было. Он назвал это вещество бензидамом. Опубликовал об этом статью в 1842 году.
Подобное вещество получали в результате разных реакций и прежде, называя его кристаллином, кианолом, анилином (с использованием красителя индиго, получаемого из растения индигофера анил). Вскоре выяснилось, что у них один и то же состав. Однако экономически выгодное промышленное производство этого вещества, получившего название анилин, возможно было только методом Николая Зинина.
Получение ароматических аминов восстановлением нитросоединений сероводородом получило название «реакция Зинина». Она стала основой для получения синтетических красителей, лекарств, душистых веществ.
Зинин исследовал нитроглицерин как взрывчатое вещество и пытался поставить его на вооружение русской армии. Вместе с А.А. Воскресенским он создал русскую школу химиков. В числе его учеников – А.М. Бутлеров, Н.Н. Бекетов, А.П. Бородин.
В 1858 году Николай Николаевич Зинин был принят в Петербургскую академию наук.
В середине ХIХ века в России стала складываться отечественная школа химиков. Это было связано с развитием производств, в том числе химических, с потребностями промышленности и сельского хозяйства.
Казалось бы, главная задача химиков – изучение состава различных природных тел, соединений и выделение, как повелось ещё со времён алхимии, основных элементов, неразложимых на составные части. Для алхимиков такой первоосновой была, например, вода; теперь выяснилось, что она состоит из двух элементов.
Некоторые вещества, полученные разными способами, были одинаковыми по своим свойствам. Правда, иногда получалось по составу вроде бы одно и то же соединение, но свойства почему-то были разные. Эти казусы относили к неточностям эксперимента. Некоторые химики подозревали, что так проявляется какая-то природная закономерность. Объяснил это явление, сделав научное открытие, Александр Михайлович Бутлеров (1828–1886).
Как это не удивительно, его ещё ребёнком назвали великим химиком. В книге «Бутлеров» (1951) писатель Лев Гумилевский привёл рассказ об этом «провидческом» событии со слов приятеля Саши Бутлерова по пансиону, где они пребывали в детстве:
«Бутлеров усердно возился с какими-то склянками, банками, воронками, что-то таинственно переливал из одного пузырька в другой. Ему всячески мешал неугомонный воспитатель Роланд, зачастую отбирал склянки и пузырьки, ставил в угол или оставлял без обеда непрошенного химика, но тот не унимался, пользуясь покровительством учителя физики…
В один прекрасный весенний вечер, когда воспитанники мирно и весело играли в лапту на просторном дворе, а “неистовый Роланд” дремал на солнечном припёке, в кухне раздался оглушительный взрыв… Все ахнули, а Роланд прыжком тигра очутился в подвальном этаже, где помещалась кухня. Затем перед нами снова показался “тигр”, безжалостно влачивший Бутлерова с опалёнными волосами и бровями, а за ним, понуря голову, шёл дядька, привлечённый в качестве сообщника, тайком доставлявшего материалы, необходимые для производства опытов.
К чести пансиона Топорнина, розги там не употребляли в качестве воспитательного процесса, но так как преступление Бутлерова выходило из ряда вон, наши педагоги на общем совете придумали новое, небывалое наказание. Несколько раз преступника выводили из тёмного карцера в общую обеденную залу с чёрной доской на груди, на доске крупными белыми буквами красовалось: “Великий химик”».
Отец предполагал, что Александр будет математиком. Но сыну нравилась биология. Он поступил на естественное отделение Казанского университета, по окончании которого защитил кандидатскую диссертацию «Дневные бабочки Волго-Уральской фауны». После этого интересы Бутлерова переключились на химию. Его магистерская диссертация – «Об окислении органических соединений» (1851). Докторская: «Об эфировых маслах» (1854).
Во время заграничной командировки он побывал в лучших лабораториях Западной Европы. Получил иодистый метилен в лаборатории Ш.А. Вюрца. В том же 1857 году опубликовал свою первую статью «О действии осмиевой кислоты на органические соединения».
Бутлеров синтезировал соединение того же состава, что и газ бутан, спутник нефти (4 атома углерода и 10 – водорода), но отличающееся от него своими свойствами. Александр Михайлович назвал его изобутаном. Почему два одинаковых по составу вещества имеют разную химическую активность? Потому что их молекулы по-разному расположены в пространстве.
Осенью 1861 года Бутлеров изложил теорию химического строения, согласно которой свойства веществ зависят от порядка связей атомов в молекулах и их взаимного влияния (доклад на съезде немецких врачей и натуралистов «Нечто о химической структуре тел»). По словам Бутлерова: «Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением».
Сошлюсь на М. Джуа (чтобы подчеркнуть объективность оценки достижений русских учёных): «Период около 1860 года был для химии поистине вулканическим; он изобиловал молодыми химиками, одарёнными критическим умом и относившимся с энтузиазмом к исследовательской работе. К длинному списку уже упомянутых учёных следует добавить Бутлерова, который понял важность определения строения соединений, ввёл термин “структура” для обозначения взаимной связи между атомами, утверждал, что структура вместе с составом определяет физические и химические свойства соединений…
Бутлеров доказал существование третичных спиртов, что составляет крупную заслугу русского химика». Кроме того, он синтезировал ряд органических соединений, в том числе уротропин, полимер формальдегида. Открыл полимеризацию изобутилена.
С 1869 года Бутлеров стал профессором Петербургского университета по кафедре органической химии, а через 3 года был избран в Петербургскую академию наук.
Для российской науки имя Бекетова Николая Николаевича (1827–1911) связано с физической химией. Эту отрасль знаний провозгласил и основал М.В. Ломоносов. Он писал: «Химик без знания физики подобен человеку, который всего искать должен ощупом. И эти две науки соединены между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут».
Н.Н. Бекетова можно считать первым русским физикохимиком. К этой науке он пришёл не сразу. Окончив Казанский университет, работал в Медико-хирургической академии (Петербург) у Н.И. Зинина, занимаясь органической химией. Перешёл в Харьковский университет, став адъюнктом, а затем профессором химии.
Продолжать научные исследования было трудно из-за отсутствия современной лаборатории. И в 1858 году Николай Бекетов уехал за границу. Цель поездки он пояснил так: «Я имел в виду войти в личные сношения с известными учёными, рассмотреть и изучить средства и методы их научных исследований и присутствовать на их лекциях, чтобы познакомиться с формою изложения. Но главной моею целью было – воспользоваться средствами, которые представляются в Западной Европе науке, чтобы самому поработать и тем приобрести большую практическую опытность».
Вернувшись через два года в Харьковский университет, стал читать курс физической химии. В результате посещения лабораторий в Гейдельберге и Париже, сделал вывод: «Из знакомства своего с положением и движением науки и с многочисленными её деятелями я могу заключить, что быстрое развитие химии и практических её применений в Западной Европе происходит преимущественно от того, что преподавание и изучение её идут рука об руку с самостоятельными исследованиями… Учёные на Западе отличаются не столько своими сведениями и начитанностью, в чём наши русские нисколько им не уступают, сколько постоянной и самостоятельной деятельностью».
Работая над докторской диссертацией, он производил многочисленные опыты, порой опасные, изобретая для этого специальные приспособления. В одном случае из-за высокого давления произошёл взрыв. К счастью, экспериментатор не пострадал.
Его докторская диссертация называлась: «Исследования над явлениями вытеснения одних элементов другими» (1865). По бытовой аналогии, суть проста: более активный тип всегда вытеснит своего более пассивного конкурента. По-научному говоря, он выстроил электрохимический ряд напряжений металлов. Он исходил из предположения, что химические явления связаны с физическими показателями: относительными массами частиц и расстояниями между их центрами.
Этот ряд Бекетова показывает сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах. Каждый металл из этого ряда вытесняет последующие из их растворов. Например, в этом ряду железо стоит впереди меди. Поэтому если опустить в раствор медного купороса (сульфат меди) железный предмет, то он снаружи станет медным. Железо вытеснило медь из раствора, и металлическая медь покрыла поверхность предмета.
(В период перестройки один рабочий электронного предприятия рассказал мне, что клал в раствор, содержащий драгоценный металл, железный гаечный ключ и вынимал его в конце смены, покрытым золотом; правда ли это, не знаю, но железо действительно вытесняет золото из раствора.)
Н.Н. Бекетов читал в Московском университете курс «Основные начала термохимии»; открыл возможность восстановления металлов из их окислов алюминием, положив начало алюмотермии, имеющей важное научное и практическое значение. С 1886 работал в Петербурге в академической лаборатории; был принят в Петербургскую академию наук.
Добывать факты – важнейшая задача учёных. Но для познания этого слишком мало. Второй важный шаг – классификация знаний. После этого открывается поле деятельности для теорий. «Наука заключается в такой группировке фактов, которая позволяет выводить на основании их общие законы или заключения». Так написал Чарлз Дарвин в книге «Воспоминания о развитии моего ума и характера».
Выходит, не всякая группировка фактов продуктивна. В одном случае она просто констатирует то, что уже известно. В другом случае она отражает природные закономерности, предполагая неведомое, не раскрытое на данном этапе развития научной мысли.
Во второй половине ХIХ века в химии был накоплен огромный и ценный фактический материал, были открыты важные закономерности. Восторжествовала атомно-молекулярная теория. Однако не удавались попытки привести в единую систему десятки известных элементов, а ещё и вновь открытые. Наиболее интересным и оригинальным было построение парижского профессора Александра Эмиля Бегие де Шанкуртуа. В 1862 году он опубликовал свою систему химических элементов, расположенных в виде спирали, отметив, что свойства элементов на очередном витке повторяются. (Почти столетие спустя в таком же виде представил таблицу Менделеева советский геолог Ю.А. Билибин; неизвестно, знал ли он о де Шанкуртуа, но показательно, что они оба были геологами.)
В 1864 году немецкий химик Лотар Мейер привёл список всех известных тогда химических элементов и расположил в порядке увеличения атомных весов. Отметил, что у них периодически повторяются свойства. Через 6 лет он опубликовал таблицу, в которой поместил сходные по свойствам элементы в вертикальные ряды.
Нередко на Западе считают, что он практически одновременно с Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834–1907) составил Периодическую систему элементов. Вот и Мейер полагал, что его классификация «в существенном идентична с данной Менделеевым». Правда, таблица Дмитрия Ивановича была опубликована раньше, в 1869 году. Но это формальное преимущество. Важней другое.
Американский химик и физик-ядерщик Нобелевский лауреат швед Глен Теодор Сиборг с сотрудниками в 1955 году открыли элемент № 101. По словам Сиборга: «Согласно обычаю, учёные, получившие новый элемент, имеют право дать ему своё название. Американские учёные предложили назвать элемент 101 менделевием – в честь великого русского химика, который первым использовал периодическую систему для предсказания химических свойств неоткрытых элементов. Этот принцип явился ключевым при открытии почти всех трансурановых элементов и бесспорно сохранит своё значение в последующих попытках продвинуться в этой области науки».
Говорят, на визитных карточках Менделеев записал названия и свойства известных тогда 63 элементов, раскладывая карточки так и эдак. В конце концов «химический пасьянс» сошёлся… во сне. Он записал то, что ему привиделось, и опубликовал соответствующую статью…
Нет, именно Лотар Мейер разложил «химический пасьянс». Его таблица – пример неплохой классификации. А таблица Менделеева была идеальной системой. Кроме известных элементов, занесённых на карточки, в ней присутствовали три «невидимки», предвиденные автором, но ещё неведомые. Их бытие и свойства определялись разумом творца системы, его представлением о мировом порядке.
Автор выступил в роли провидца. Он теоретически уточнил атомные веса некоторых известных элементов. Но самое главное – пробелы в таблице, предназначенные для ещё не открытых элементов. В последующие годы пробелы в таблице постепенно заполнялись. В этих-то пробелах, оставленных для воображаемых элементов, и заключалась гениальная идея Менделеева. Его таблица предваряла будущее!
Создав Периодическую систему элементов, он внёс свет в химическую картину мира. Английский физик, философ, историк науки Джон Бернал назвал Менделеева «Коперником атомистической системы».
Ему придавали силы, вдохновляли жажда познания и любовь к России, стремление принести пользу людям. Когда его называли гением, он отшучивался: «Гений? Какой там гений?! Работал всю жизнь, вот вам и гений». Подчеркивал, что не бывает человека самого по себе: «Вместе – только люди». Отвергал индивидуализм: «Гордитесь только тем, что сделано для других».
Из 26 томов его собрания сочинений один посвящён Периодической системе элементов, а экономическим темам – 4. Ему принадлежат оригинальные труды по общей, неорганической и органической химии, минералогии, метеорологии, геофизике, гидродинамике, воздухоплаванию, химической технологии, нефтехимии, метрологии, социологии, экономике сельского хозяйства, опровержению спиритизма…
Менделеев осматривал шахты и нефтепромыслы, поднимался ввысь на воздушном шаре, изобретал новые приборы и технологии, участвовал в проекте освоения Северного морского пути… Его энтузиазм и мудрость оказали огромное влияние на учёных России, подавали пример верного служения родине и познанию.
Из записной книжки Дмитрия Ивановича: «Истинное высшее как в науке, так и в художестве, открывая или раскрывая нечто, вводя его в сознание… тотчас ставит нечто новое неясным, требующим такого же дальнейшего уяснения, то есть указывает бесконечность.
Галилей, Ньютон, Иванов, Микеланджело, Бетховен, Пушкин… Умникам – всё ясно, всё чисто; следовательно, ничего не открыто, всё темно, коли нет бесконечного, как главного фона. Как неба – беспредельного».
До сих пор учёные продолжают разгадывать подтекст таблицы Менделеева; ежегодно ей посвящают сотни научных статей. Немало в ней остаётся загадочного, суля новые открытия. А последний её вариант оставался до недавнего времени в забвении. Однако в нём, возможно, кроется одна из великих научных тайн ХХI века. Об этом – особый разговор.
Техника позволила создавать сверхтяжёлые элементы, продлевая таблицу Менделеева вправо внизу. А существуют ли элементы, легче водорода? Можно ли продлить её влево вверху?
В книге «Попытка химического понимания мирового эфира» (1905) Менделеев поставил первой группу «нулевых» элементов. И тогда влево от водорода должен находиться более лёгкий элемент. Кроме того, автор выделил нулевой ряд с одной нулевой группой, предоставленной мировому эфиру. Он хотел учесть среду, в которой пребывают химические элементы:
«Необходимо допустить, что известное положение Солнечной системы в среде других систем Вселенной, как и положение отдельных планет в Солнечной системе, определяется не только инерциею, но и промежуточною средою, проводящей свет и обладающей особым состоянием упругости, напоминающим твёрдые тела. Точно так же для сложения из атомов и образуемых ими частиц в реальном веществе необходимо допустить участие… той светопроницаемой мировой среды, которая потому только невесома, что всё проницает».
Исаак Ньютон представил эфир как светоносную среду: «Если этот эфир предположить в 700 000 раз более упругим, чем наш воздух, и более чем в 700 000 раз разреженным, то сопротивление его будет в 600 000 000 раз меньшим, чем у воды. Столь малое сопротивление едва ли произведёт заметное изменение движений планет за десять тысяч лет». Значит, сопротивление эфирной среды заметно скажется только при очень больших скоростях.
Менделеев поставил эту загадочную субстанцию под значком «
Физик Г. Рязанцев отметил: «Мы часто говорим о фундаментальности периодического закона, но кажется, что по-настоящему этого всё-таки не понимаем» (статья «Проблема “нулевых” в работах Менделеева», 2014).
Но в тот год, когда вышла работа Д.И. Менделеева об эфире, А. Эйнштейн опубликовал статью с изложением основ специальной теории относительности (те же идеи высказал Анри Пуанкаре в статье «О динамике электрона»). Он же дал объяснение фотоэффекту как проявлению порций – квантов – энергии (за что был удостоен Нобелевской премии). В физике начался решительный пересмотр классических концепций.
Были открыты электрон, фотон, а затем и множество других элементарных частиц, многие из которых оказались не элементарными. Изменились представления о времени и пространстве, о существующих в природе силах и законах. Немало возникло парадоксов и загадок. Заодно с абсолютным пространством отбросили и мировой эфир. Взамен пространства, как такового, в науке появился кентавр – пространство-время.
Однако измеряют пространство в одних величинах, а время – в других. Казалось бы, понятие скорости включает в себя единство пространства и времени. Но и тут они стоят порознь: м/с или км/ч.
Символ их единства – «
Вот пояснение из Википедии: «Хотя вакуум чаще всего называют космическим, он присутствует повсюду и фигурирует в атомной физике и микрофизике, где он представляет собой наинизшее энергетическое состояние квантовых полей. Это тот самый вакуум, в котором разыгрываются взаимодействия элементарных частиц. Вакуум – не пустота, и минимальная энергия полей и частиц, вообще говоря, не равна нулю…
Физический вакуум обладает определённой энергией, и эта энергия действительно может характеризоваться значениями плотности и давления. Если плотность вакуума положительна, то его давление отрицательно». Согласно уравнению общей теории относительности, вакуум имеет постоянную плотность вне зависимости от системы отсчёта. «Такое и только такое уравнение состояния удовлетворяет определению вакуума как среды, относительно которой движение и покой неразличимы».
Для идеального абсолютного пространства, в котором движется с абсолютной скоростью свет, вакуум вполне подходит. Но ведь оно отменено теорией относительности! Получается недоразумение.
Разумнее всего признать, что формальные категории пространства, времени, скорости относятся к особому физико-математическому формальному миру. Он имеет некоторое отношение к нашей реальности, ибо основан на некоторых фактических данных. Но – не более того.
Вселенная не так проста, как предполагают её физико-математические модели, не учитывающие достижения химии, биологии, геологии. Она не проще устроена, чем мы с вами, ибо включает человека как одно из бесчисленных её созданий. Пора признать эту истину и отрешиться от наивных догм, предполагающих человека вершиной мироздания, а наш мозг – сложнейшим объектом из всех нам известных.
…В принципе, среда – это и есть то, что позволяет существовать всему, что в ней находится. Вакуумная среда существует, активно влияет на элементарные частицы, но учёные по традиции обходятся без неё в своих теориях. Проще сохранять привычные принципы, например, объяснять красное смещение спектра далёких светящихся объектов расширением Вселенной, а не тем, что фотоны «стареют» на своём долгом пути или им встречается вакуум разной плотности (есть ещё не менее двух вариантов).
Из вакуума при определённых условиях возникают элементарные частицы. Уже одно это доказывает его реальность. Если в нашем мире появилась из вакуума пара частица-античастица, он должен утратить точно такую порцию энергии при соответственной деформации структуры.
Реальное пространство тел, имеющих массу покоя, можно называть пространством-веществом. Таким его предполагал Д.И. Менделеев.
Для элементарных частиц имеет принципиальное значение среда, в которой они существуют. Возможно, многие странности и парадоксы микромира, квантовой механики, объясняются именно взаимодействием частиц с вакуумом.
Считается, что вещество состоит из частиц. В таком случае Мир наш «однобок». Хотя частицы возникают из вакуума только с античастицами. Где же Антимир? Возможно, он присутствует всё в том же веществе, подобно тому, как имеется в нём равное количество положительных и отрицательных зарядов.
Единица положительного заряда протон в 1836 раз массивнее электрона, единицы отрицательного заряда. Наше мироздание сугубо положительное! Но если принять идею симбиоза частиц и античастиц, мы избавимся от этой вопиющей асимметрии.
Последняя таблица Менделеева предполагает существование не только всемирного вакуума, но и элементарных частиц. Дмитрий Иванович писал:
«Мне кажется невозможным отрицать существование элементов более лёгких, чем водород. Из них обратим внимание сперва на элемент первого ряда 1‐й группы. Его означим через «
По мнению Менделеева, пора «лишить водород того исходного положения, которое он давно занимает, и заставить ждать элементов ещё с меньшим, чем у водорода, весом атома, во что я всегда верил».
Предсказание Менделеева сбылось. Открыты элементарные частицы, которых более трёх с половиной сотен (из них почти все не элементарны). Их классифицируют по формальным признакам, в отличие от таблицы Менделеева.
Элементом «
Фотон лишён античастицы и заряда. Он участвует в реакциях, но ведёт себя в разных ситуациях или подобно корпускуле, или волне. А вакуум – общая среда и для всех элементов.
Первым физико-химическим элементом «
Всем частицам вычислена масса и, в соответствии с формулой
Как следует из формулы перехода энергии в массу и обратно, энергетическое пространство при определённых условиях может порождать массивную частицу (феномен фоторождения), а разноименно заряженные частицы аннигилируют, переходя в энергию. Впрочем, гипотеза геона требует более весомого обоснования.
Соединение электрона со своей античастицей позитроном образует систему, подобную атому – позитроний. Он существует ничтожные доли секунды (некоторые химические элементы и изотопы живут и того меньше), имея две разновидности: ортопозитроний (от греческого «ортос» – прямой) и парапозитроний (от греческого пара – возле).
Их отличают направлением спина – загадочного свойства, названного по английскому слову, означающему «вращение». Как указано в справочнике, это «собственный момент количества движения микрочастицы, имеющий квантовую природу и не связанный с движением частицы как целого». Спин может быть целым или полуцелым.
Почему две частицы, если они вращаются вокруг одного центра массы, образуют два разных «микроатома»? И что означает радиус позитрония? Если взаимное вращение частиц завершается соединением и аннигиляцией, превращением в кванты энергии, то они должны сближаться, а радиус уменьшаться.
Почему ортопозитроний живёт в тысячи раз (!) дольше, чем парапозитроний? Значит, окружающая среда для него более благоприятна, чем для его «близнеца». Почему ортопозитроний распадается на три гамма-кванта, а парапозитроний – на два? Чем же может отличаться структура этих двух видов позитрония?
На эти «почему» наиболее правдоподобный ответ: в центре одной разновидности позитрония находится электрон, а у другой – позитрон. У ортопозитрония в центре позитрон, окружённый электронной оболочкой, а у парапозитрония – электрон с позитронной оболочкой. Поэтому он менее устойчив в окружающей среде, где обилие свободных электронов… Хорошо бы проверить эту гипотезу.
Менделеев писал: «Чем более мне приходилось думать о природе химических элементов, тем сильнее я отклонялся как от классического понятия о первичной материи, так и от надежды достичь желаемого постижения природы элементов изучением электрических и световых явлений, и каждый раз настоятельнее и яснее сознавал, что ранее того или сперва должно получить более реальное, чем ныне, представление о “массе” и об “эфире”».
Он объяснил, почему долго не решался представить последний вариант своей таблицы, в которой есть нулевой ряд с Нептонием-эфиром, а первой стоит нулевая группа, где предоставлено место для атомов легче водорода: «Я остерёгся испортить впечатление предлагавшейся новой системы, если её появление будет сопровождаться такими предположениями, как об элементах легчайших, чем водород».
Возможно, последний вариант Периодической системы элементов, представленный Менделеевым – одно из величайших научных достижений, осмыслить которое суждено учёным ХХI века. Конечно, не менее, а то и более вероятно, что эта гипотеза останется вне науки. Но она, по крайней мере, открывает простор для воображения. А вообще-то, постановка неожиданной проблемы, не понятой в своё время, не раз в науке приводила к выдающимся открытиям, слому привычных стереотипов. Хотя на это порой уходили сотни лет.
В «Истории химии» М. Джуа Николай Александрович Меншуткин (1842–1907) назван «одним из самых выдающихся русских химиков». И отмечено: «Влияние растворителей на скорость реакций было предметом интересных исследований. Работы Меншуткина на количественной основе разъяснили влияние некоторых растворителей на скорость образования четвертичных солей из третичных оснований и соответствующих алкилоидов».
Не будем расшифровывать сложные химические понятия (тем более что формулы органических веществ обычно образуют геометрические фигуры в трёхмерном пространстве). Важно иметь в виду что, несмотря на несовершенство отечественных лабораторий и необходимость стажироваться за рубежом, российские химики добивались выдающихся результатов.
Н.А. Меншуткин по окончании Петербургского университета был оставлен для подготовки к профессорскому званию и стажировался в лабораториях Западной Европы. В 1864 году он работал в лаборатории знаменитого А. Вюрца в Париже. Проводил эксперименты творчески, написал две статьи, был принят в Парижское химическое общество. Продолжил стажировку в Марбургском университете в лаборатории профессора Г. Кольбе.
В Петербургском университете Меншуткин защитил диссертацию «О водороде фосфорной кислоты, не способном к металлическому замещению при обыкновенных условиях для кислот». О ней можно было не говорить, если бы оппонентами не были крупнейшие русские химики Д.И. Менделеев и А.А. Воскресенский. А главное – Меншуткин первым из химиков, решая вопрос о строении неорганического соединения, использовал органические соединения.
В 1871 году опубликовал «Аналитическую химию», которая служила настольной книгой для нескольких поколений русских химиков. То же можно сказать и о его «Лекциях органической химии» (2 т., 1883, 1884), хотя в первых двух изданиях несправедливо критиковалась теория строения органических веществ А.М. Бутлерова.
Развитие химической промышленности ставило всё более сложные задачи перед учёными. Требовалось, в частности, выяснить, как регулировать скорость химических реакций, задавать им определённое направление. К этим же проблемам вплотную подошла теоретическая химия.
Меншуткин стал одним из основателей химической кинетики. Исследовал изучение скорости химических превращений органических соединений в зависимости от состава и строения веществ. В 1882 году открыл эффект аутокатализа: при распадении одного соединения эфира продукт реакции – уксусная кислота – ускоряет её. Доказал влияние среды на скорость реакций, что явилось крупным достижением в области химической кинетики. Он – автор оригинального труда «Очерк развития химических воззрений» (1888).
…Возможно, кому-то покажется, что в данной книге слишком высоко оцениваются достижения российских учёных. Мол, их работы имели только местное значение. Но вот, например, знаменитый Вант-Гофф в «Очерках по химической динамике» (1884) ссылался на работы Меншуткина, называя их «хорошо известными».
Чем быстрей развивалась промышленность в странах Запада, тем острей ощущалось отставание России в науке, на которую государство не обращало должного внимания. Приходилось навёрстывать упущенное, создавать собственные научные кадры.
Отставание в науке и технике во многом определило поражение нашей державы в Крымской войне в середине ХIХ века. Был учтён и этот жестокий урок. Индустриализация в России в значительной степени была связана с военно-промышленным комплексом, а также с развитием железнодорожного транспорта. Некоторые научные разработки передовые страны держали в секрете, поэтому приходилось наращивать свой интеллектуальный потенциал в науках, тесно связанных с развитием производства, прежде всего, с химией.
Эта производственная потребность сказалась на судьбе Николая Семёновича Курнакова (1860–1941). Окончив Горный институт в Петербурге, он остался в аспирантуре по кафедре химии, и с 1893 года стал профессором неорганической, позже – органической химии. В 1913 году был принят в Петербургскую академию наук.
В начале Первой мировой войны выяснилось, что у России не хватает собственных природных ресурсов, многие из которых завозились из-за границы, в частности, из Германии. При Академии наук была создана Комиссия по изучению естественных производительных сил России, в которой Курнаков стал вице-президентом. В 1918 году, уже при Советской власти, по его инициативе был основан Институт физико-химического анализа.
Большинство работ Курнакова связано с изучением сплавов, твёрдых растворов, а также комплексных соединений (в них вокруг центрального атома находятся молекулы, образующие внутреннюю сферу, которую окружают ионы противоположного заряда). Он создал основы физико-химического анализа; ввёл в физическую химию понятие о многомерных пространствах.
«Н.С. Курнаков, – писал Вернадский, – изучая химические равновесия, в которых имеется более трёх независимых компонентов мер пространства, допустил, что геометрические свойства отвечающих им поверхностей выражаются геометрией многомерных пространств (стольких измерений, сколько независимых переменных)».
Кстати, в физике с тех пор и доныне господствует представление о четырёхмерном пространстве-времени, провозглашенном Г. Минковским на основе работ А. Эйнштейна. Насколько это отвечает реальной природе, сказать трудно. А если речь должна идти о разнообразных многомрных пространствах, о которых писали Курнаков, Вернадский, академик математик Лузин и некоторые другие учёные?
«Имя его известно химикам, металлургам, галургам и минералогам всего мира, – писал о Н.С. Курнакове академик АН СССР химик С.И. Вольфкович. – Круг научных интересов учёного был необычайно широк: химия комплексных соединений, природа металлических и органических систем, соляные равновесия, естественные солевые богатства России. Курнаков – основоположник физико-химического анализа, выдающийся организатор науки.
Меня всегда восхищала в нём спокойная мудрость, исключительная широта и толерантность его взгляда на науку и жизнь, его глубочайшее знание истории науки – не только химии и физики, но и математики. Он поражал своих собеседников детальным знанием биографий и работ Лагранжа и Карно, Ломоносова и Лавуазье, Севергина и Ловица, Бертолле и Гесса».
Исследования Курнакова способствовали созданию в СССР новых производств: аффинажа платиновых металлов, выплавки алюминия и магния, производства калийных удобрений, использованию минерального сырья. Он стал лауреатом Ленинской и Сталинской премий.
Значение выдающегося достижения в химии можно оценивать по-разному. Теоретическое открытие закона природы – великолепно! Оно расширяет горизонты познания. Но это относится, в сущности, только к научному сообществу. По достоинству оценить такие открытия могут только специалисты. Правда, через популяризаторов науки и систему образования об этом узнают многие. Но если открытие не затрагивает мировоззрения, оно не поднимет интеллектуальный уровень общества.
Подавляющее большинство открытий в химии находит практическое применение или специально сделано для нужд промышленности, медицины, техники. Для того чтобы создать и осуществлять работу современной химической лаборатории, требуются значительные ресурсы. Значит, такая деятельность должна хотя бы частично окупаться. Поэтому химикам-экспериментаторам приходится прямо или косвенно ориентироваться на практическое значение своих исследований.
Пишу об этом для того, чтобы обосновать включение в перечень выдающихся достижений открытие искусственного каучука группой ленинградских учёных под руководством профессора Сергея Васильевича Лебедева (1874–1934), ставшего академиком АН СССР.
Окончив в 1900 году Петербургский университет и защитив дипломную работу по химии, он вынужден был заниматься практической работой: поступил лаборантом на мыловаренный завод, затем перешёл в Институт инженеров путей сообщения, участвуя в исследованиях рельсовой стали. В 1904 году был призван в действующую армию в связи с началом русско-японской войны. Через два года он получил возможность исследовать процессы полимеризации в лаборатории Петербургского университета.
Работал он с энтузиазмом. Как вспоминала его жена Анна Петровна: «Иногда он лежал на спине, и мне казалось, что он спит, а он вдруг вынимал записную книжку и писал в ней химические формулы… Вообще я много раз замечала, как Сергей Васильевич, сидя в концерте и, видимо, взволнованный музыкой, вдруг поспешно вынимал свою записную книжку или, если её не было, торопливо брал афишу и начинал на ней записывать химические формулы и потом прятал её в карман».
Он исследовал полимеризацию диеновых углеводородов. В декабре 1909 года на заседании Русского химического общества С.В. Лебедев демонстрировал полученное им вещество, подобное каучуку. Через три года он защитил магистерскую диссертацию «Исследования в области полимеризации непредельных углеводородов». За эту работу он был награждён золотой медалью Российской академии наук. В 1916 году он стал профессором Военно-медицинской академии.
Как пишет химик Г.В. Шандуренко: «В 1926 году по распоряжению И.В. Сталина Советское правительство объявило международный конкурс на лучшую работу по синтезу СК с премией в 100 тыс. руб. Срок окончания конкурса был установлен 1 января 1928 г. По условиям, кроме описания способа, требовалось представить 2 кг СК и разработанную схему его заводского получения. Сырье для СК должно было быть доступным и дешёвым, а каучук из этого сырья по качеству не ниже натурального и по стоимости не выше его. Лебедев сразу же организовал группу из семи своих учеников и сотрудников и приступил к работе.
Условия конкурса были столь жёсткими, что ни один из представленных ведущими мировыми лабораториями образцов не отвечал полностью всем требованиям. Однако способ, разработанный Лебедевым, был признан лучшим и оказался единственным премированным на конкурсе. Экспертиза показала, что выход дивинила на затраченный спирт равен 22 % вместо указанных Лебедевым в описании способа 20 % (позже выход дивинила был доведён до 40 %).
Способ получения СК из спирта был признан весьма ценным, и на его дальнейшую разработку отпущены необходимые средства. Осенью 1928 г. Лебедев представил в Главхимпром план дальнейших работ, необходимых для составления проекта опытного завода. В течение 1930 г. в Ленинграде был построен Опытный завод Литер “Б”».
Добавим: группа Лебедева работала интенсивно и безвозмездно, в свободное от службы время. В 1932 году на заводе в Ярославле впервые в мире было организовано производство техногенного каучука.
Из всех российских химиков Нобелевским лауреатом стал только академик Николай Николаевич Семёнов (1896–1986) «за исследования в области механизма химических реакций». Он был дважды удостоен звания Героя Социалистического Труда, получил две Сталинских (1941, 1949) и Ленинскую (1976) премии.
По первой своей профессии он был физиком. Окончив Петроградский университет в 1917 году, стал работать ассистентом на физическом факультете Томского университета. Когда пришли колчаковцы, Семёнову пришлось служить в этой армии. Возможно, он понял, на чьей стороне правда (хотя, конечно, не знал, что в личных письмах Колчак признавался, что он наёмник). По приглашению А.Ф. Иоффе Семёнов занял должность заместителя директора Петроградского физико-технического института, руководя лабораторией электронных явлений. Изучал электрический пробой диэлектриков, ионизацию паров солей под действием электронного удара.
Несмотря на молодость (по современным меркам), он прекрасно овладел научным методом. Начал книгу «Химия и электронные явления» (1924) с сомнений: «Электронные представления всегда были той путеводной нитью, которая направляла исследования физиков за последнюю четверть века; все получаемые нами результаты мы толковали и классифицировали, пользуясь этими представлениями. Однако, если мы верим в реальность этих представлений, нельзя не признать возможность и иной точки зрения. Ведь, быть может, это только более или менее удачная рабочая гипотеза, приложимая лишь к кругу тех явлений, для которых она создана».
(Мне кажется, за последние полвека среди учёных угасает такой оптимистический скептицизм, укореняется незыблемая вера в некоторые широко рекламируемые модели Вселенной, структуры элементарных частиц, теории относительности, динамики земной коры.)
Н.Н. Семёнов был назначен директором созданного по его инициативе в 1931 году Института химической физики АН СССР, а на следующий год стал академиком. В результате изучения нарушений теплового равновесия при взрывах разработал теорию разветвлённых цепных реакций (1934).
«Мы создали концепцию, – писал он, – согласно которой в основе явлений горения и взрыва лежит скорость химического превращения, осложнённого тем, что тепло, выделяемое реакцией, и соответствующее повышение давления обратно влияют на скорость химического превращения. Эта обратная связь и ответственна за все удивительные и на первый взгляд совершенно специфические свойства явлений горения и взрыва.
Исходя из этой концепции, которая оказалась в высшей степени плодотворной, мы в течение ряда лет развивали в Институте химической физики экспериментальные и теоретические работы по горению и взрывам, параллельно с работами в других областях химической кинетики».
По его словам, ещё в 1927 году их исследовательская группа ввела понятие цепного воспламенения. «Мы обнаружили тогда, что при давлении кислорода ниже некоторого значения пары фосфора не способны в нём гореть. Прямыми опытами Харитона и Вальта, а затем Семёнова и Шальникова было показано, что в этом случае нельзя констатировать даже следов реакции между фосфором и кислородом. Пары фосфора загораются лишь тогда, когда давление кислорода повышает этот предел, и реакция тотчас останавливается, как только давление кислорода вследствие израсходования падает до этого предела…
После опубликования работы… тогдашний глава мировой химической кинетики проф. Боденштейн обрушился на нас в критической статье, утверждая, что полученный нами парадоксальный результат немедленной остановки быстрой изотермической реакции, при условии ничтожного изменения внешнего параметра (в данном случае давления)… противоречит всем основам науки».
Такое противоречие означает: или была ошибка, или произошло научное открытие. Семёнов с сотрудниками провели дополнительные исследования. Выяснились новые парадоксы. Когда добавляли в систему инертный газ, её реакционная способность увеличивалась.
«В результате стремления объяснить все эти факты, – писал Семёнов, – и была нами создана теория цепного воспламенения, родилась концепция разветвлённых цепных реакций, ныне везде признанная и представляющая собой новую главу в химической кинетике. С самых первых шагов эта теория привлекла к себе внимание физикохимиков, и широкая волна исследований разветвлённых и неразветвлённых цепных реакций возникла во всех странах. Во главе этих исследований стояла советская школа и английская школа профессора Хиншельвуда, годом позднее нас занявшегося тем же вопросом…
Концепция цепного воспламенения, развитая нами в обрасти химии, в результате работ физиков оказалась плодотворной в области физической науки. Ядерные разветвлённые цепные реакции с типичными явлениями предела, ниже которого они не идут, а выше которого развиваются крайне быстро, легли… в основу получения атомной энергии».
Принято считать, что использование атомной (ядерной) энергии в мирных и военных целях стало возможным благодаря работам физиков. В действительности такие масштабные проекты осуществляют совместными усилиями.
Современная физика претендует на первенство среди прочих наук. Она всеохватна: творит математические модели мироздания, Земли, организмов, элементарных порций вещества и энергии. Как будто она вернулась к первоначальному греческому понятию «фюзис» – природа.
Однако возвращение это не без проблем. Немецкий физик и философ В. Гейзенберг отметил важной факт: «предметом нашего исследования стал уже не мир непосредственного опыта, а специфический мир, куда нам позволяют проникнуть лишь средства современной техники», а потому «язык повседневной жизни здесь уже недостаточен».
Это важный момент. Познание издавна было основано на восприятии человеком окружающего мира непосредственно. Оно из биогенного становится техногенным, исходящим из возможностей техники и математических методов.
Гейзенберг полагал, что такие абстракции укрепляют идеалистическое мировоззрение. Хотя опора на технику – сугубый материализм, отчуждение познания от человека. Это позволяет создавать новые замысловатые, а то и противоречащие здравому смыслу теории. А если при этом претендуют на объяснение Вселенной, приходят на память слова поэта-философа Максимилиана Волошина (1877–1932):
Научно-техническую революцию ХХ века связывают с оригинальными теориями («сменой парадигмы»). Подчёркивают роль научных открытий в микромире атома и мегамире Вселенной. Без сложных приборов и технологий, без смелых инженерных решений оба эти мира оставались бы достоянием философов и фантастов. Техника открыла новые горизонты научного познания мироздания.
Резкое ускорение технического прогресса происходило благодаря… войнам. Именно тогда государства мобилизовали силы и средства для создания всё более совершенных средств уничтожения людей и разрушения того, что ими создано. Авиация, ракетостроение, термоядерное оружие…
Конечно, атомные электростанции можно создать и без атомной бомбы, а космические полёты осуществить без производства боевых ракет. Но для этого на планете Земля должна быть иная цивилизация.
Обе мировые войны начали капиталистические державы. И ныне они наиболее агрессивны и безжалостны, когда речь заходит о борьбе за власть и прибыль. Для таких целей техника, находящаяся вне принципов добра и зла, наиболее пригодна.
Если можно говорить о российской цивилизации, то она развивалась сравнительно медленно, преимущественно в гуманитарном, а не техническом плане. Она была изначально континентальная, тогда как в морских державах технический прогресс ускорялся благодаря освоению морей и океанов.
Сказывались, конечно, различные факторы, но исторически сложилось так, что техника, химические и физические лаборатории, а значит, и связанные с ними науки наиболее быстро развивались на Западе. И наш великий учёный Ломоносов был обязан своими знаниями именно западноевропейской науке.
Во время учёбы в Германии, Ломоносов слушал лекции Христиана Вольфа. Идею мельчайших корпускул он развил в работе «Опыт теории о нечувствительных частицах тел и вообще о причинах частных качеств» (1744). Ничтожность размеров этих частиц он пояснил оригинально: «Г. де-Малезье наблюдал в микроскоп мельчайшие существа, величина любого из которых относилась к величине тли, как 1 к 27 000 000; и так как эти существа живут, следовательно, имеют части и сосуды, необходимые для движения, питания и чувствования… то ясно, что тела их состоят из нечувствительных частиц, поразительно малых и физически разделимых».
В «Опыте теории упругости воздуха» (1748) он сослался на опыты учёных и сделал вывод: «Частицы воздуха – именно те, которые производят упругость, стремясь отойти друг от друга, – лишены всякого физического сложения и организованного строения и… должны быть крайне прочными и не подверженными каким-либо изменениям; поэтому их по справедливости следует назвать атомами. А так как они физически действуют на вещественные тела, то сами должны иметь протяжение…
Горячий воздух нагревает находящиеся в нём холодные тела, то, значит, атомы его возбуждают в частицах, соприкасающихся с ним тел, вращательное движение, которое и производит теплоту».
О достоинствах теории Ломоносова убедительно писали П.С. Кудрявцев и П.Я. Конфедератов в «Истории физики и техники»: «Ломоносов ставит перед собой задачу объяснить, исходя из гипотезы молекулярного движения, упругость воздуха. Эту задачу решал до него Д. Бернулли в своей “Гидродинамике”. Бернулли правильно представил упругость воздуха как результат упругих столкновений движущихся частиц о стенки сосуда и, исходя из этой модели, вывел закон Бойля – Мариотта. Однако Бернулли переносил свойство упругости на сами молекулы, представляя их упругими шариками, и не рассматривал механизма взаимодействия самих молекул.
Ломоносов считает упругость газа свойством
На том этапе развития физики эта теория была наиболее перспективной. На её основе Ломоносов объяснил уменьшение плотности атмосферного воздуха с высотой. В «Прибавлении к размышлениям об упругости воздуха» (1750) Михаил Васильевич объяснил обнаруженную Д. Бернулли непропорциональность упругости сильно сжатого воздуха влиянием собственного объёма частичек воздуха на частоту их соударений. Значительно позже подобную идею высказал нидерландский физик Ван-дер-Ваальс.
Немецкий физик и историк науки Фридрих Даннеман в «Истории естествознания» (1921) писал: «В середине ХVIII века математики Даниил Бернулли и Эйлер, а в особенности химик Ломоносов выступили с утверждением, что теплота представляет собой внутреннее движение материи… Наинизшая степень теплоты соответствует, по его утверждению, абсолютному прекращению всякого движения. Высшей степени теплоты нельзя себе представить, так как не существует никаких границ для скорости движения частиц. Ломоносов таким образом совершенно правильно предвидел дальнейшее развитие идей о сущности теплоты».
Исходя из своих научно-философских представлений, с учётом знания экспериментов других исследователей, Михаил Васильевич в «Опыте теории о нечувствительных частицах тел и вообще о причинах частных качеств» (1743) высказал мысль о существовании абсолютной температуры, при которой прекращается внутреннее движение атомов данного вещества: «Величайший холод в теле – абсолютный покой материи; если есть хоть где-либо малейшее движение, то имеется и теплота».
Позже в статье «Размышления о причине теплоты и холода» он вновь упомянул об абсолютной температуре: «Хотя высшая степень холода возможна (т. е. абсолютный нуль.
В своих рассуждениях Ломоносов исходил из гипотезы атомного строения вещества и эфира как всеобщей среды, пропускающей свет и тепло. В таком случае между атомами присутствует именно эфир, а не какое-то «вещество огня». Движение атомов он предполагал сколь угодно большим:
«Нельзя назвать какую-нибудь столь большую скорость движения, чтобы нельзя было мысленно представить себе другую ещё бо́льшую. Поэтому невозможна и высшая степень теплоты». О высшем пределе температуры имеются только гипотезы и основанные на них расчёты. Ломоносов и вовсе ограничился только ссылкой на воображение. Редкое для него отступление от научного метода.
Вряд ли нет высшего предела теплоты. Какой у него может быть физический смысл? Всё зависит от того, что понимать под понятием «энергия» (считая теплоту мерой расхода энергии). Если исключить фантастический теплород, остаётся вроде бы движение корпускул, химические реакции с выделением тепла, радиоактивный распад…
В общем, это отвечает одному из определений энергии: «Скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой силы перехода движения материи из одних форм в другие для приведения её в состояние покоя». Формулировка из БЭС: «Энергия (от греческого energeia – действие, деятельность), общая количественная мера различных форм движения материи. В физике различным физическим процессам соответствует тот или иной вид энергии: механическая, тепловая, электромагнитная, гравитационная, ядерная и т. д.»
Но в чём суть этой формы движения материи? Понять его помогает соотношение (не Эйнштейна)
Вспомним реакцию аннигиляции: частица и античастица, соединяясь, переходят в энергию. Но по современным представлениям, известная нам материя состоит из частиц, тогда как античастицы если существуют, то в виде исключения или где-то в далёком космосе. Масса отрицательной элементарной частицы электрона более чем в тысячу раз больше массы позитрона, которого считают положительной элементарной частицей.
Такие парадоксы сугубо положительного Мира и витающих невесть где античастиц можно избежать, приняв гипотезу строения материи из частиц и античастиц примерно в одинаковом количестве. Тогда в позитроне находится положительная античастица (по отношению к электрону) позитроний… Впрочем, эта гипотеза слабо разработана и требует пересмотра некоторых современных популярных теорий. Поэтому она выглядит сомнительной, хотя может оказаться перспективной.
Однако вернёмся к абсолютному нулю температуры. Корпускулярная гипотеза теплоты привела Ломоносова к верному пониманию этого феномена: «…Движение может уменьшаться до того, что тело наконец окажется в полном покое и никакое дальнейшее уменьшение движения не сможет последовать; следовательно, по необходимости высшая степень холода для тел должна состоять в абсолютном покое частиц».
Понятие об абсолютном нуле температуры – замечательное предвидение, научное открытие. Только в середине ХIХ века английский физик В. Томсон (лорд Кельвин) ввёл в науку понятие абсолютной шкалы температур и абсолютного нуля.
Удивительным образом крупные открытия в электротехнике сделал учёный-самоучка Василий Владимирович Петров (1761–1834).
Физики-экспериментаторы отличаются особой изобретательностью и сноровкой. Судя по всему, Василий, сын приходского священника Владимира из города Обояни Курской губернии, в детстве отличался своей смышлёностью и любознательностью. После учёбы в Харьковском коллегиуме он поступил в Санкт-Петербургскую учительскую семинарию.
Успехи в учёбе позволили ему, не окончив учебное заведение, получить в 1788 году назначение в Колывано-Воскресенское горное училище в Барнауле (Алтай) как преподавателя математики, физики, русского и латинского языков. Приходится предполагать, за неимением документов, что преподавал он отлично, а потому через три года получил должность преподавателя физики и математики в Измайловском кадетском и Главном врачебном училищах Петербурга.
К научным экспериментам он приступил в 1795 году, когда стал профессором, училище было преобразовано в Медико-хирургическую академию. Теперь он смог дополнить свой физический кабинет сложными и дорогими приборами. В 1809 году его удостоили звания академика Петербургской АН.
В «Собрании физико-химических опытов и наблюдений» (1801) он в ряде экспериментов опроверг теорию флогистона: горение возможно только в присутствии кислорода. Некоторые вещества горят в «безвоздушном месте», но лишь в том случае, если содержат кислород («где находится кислотворный газ… там только и может происходить горение»). Как он выяснил, сера и фосфор вне доступа воздуха не горят.
Петров построил «огромную наипаче» гальваническую батарею из 2100 медно-цинковых элементов с электродвижущей силой около 1700 вольт. Электролитом служил раствор нашатыря; им пропитывались бумажные листки между металлическими кружками. В мае 1802 года Петров публично демонстрировал явление электрической дуги. В книге «Известие о гальвани-вольтовских опытах…» (1803) он писал:
«Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля, способные для произведения светоносных явлений посредством гальвани-вольтовской жидкости, и если потом металлическими изолированными направлятелями, сообщёнными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трёх линий (2.5–7.5 мм), то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого тёмный покой довольно ясно освещён быть может».
Правда, в мировой науке укоренилось название «вольтова дуга», а её открытие обычно приписывают англичанину Хэмфри Дэви, хотя Петров получил её на 6 лет раньше.
Труды В.В. Петрова были опубликованы на русском языке. Это даёт повод утверждать, что его достижения не были известны на Западе. Однако в 1804 году Петербургская АН объявила конкурс на исследование о природе света на русском и немецком языках. Уведомляла учёных, что явление электрической дуги уже известно Академии.
В отличие от Ломоносова, Петров мало интересовался теоретическими проблемами физики. Он был виртуозным экспериментатором. То, что мы называем весьма неопределённо «электричеством» или «электрическим током» он считал потоком «гальвани-вольтовской жидкости». Для него она была одним из веществ, к тому же содержащей кислород. Так он решил, отмечая окисление цинковых и медных кружков в его батарее. В то время такой была наиболее распространённая точка зрения. Считалось, что электричество возникает за счёт химических реакций, в частности, окисления цинкового электрода.
Отсутствие теоретических открытий никак не умаляет значения достижений В.В. Петрова. (Кстати, не исключено, что мы и теперь не совсем верно понимаем суть энергии, электричества.) Они нашли широкое практическое применение.
Одним из первых использовал дугу Петрова для освещения (что и предполагал автор открытия) русский академик Б.С. Якоби. По его проекту на башне Адмиралтейства была установлена дуговая лампа, питавшаяся от батареи из 185 пар цинковых и угольных пластин. В 1875 году П.Н. Яблочков, работая в Парижской фирме, изобрёл «электрическую свечу», расположив угольные стержни параллельно и разместив между ними изолятор. Вскоре этот «русский свет», как его называли, стал освещать многие помещения и достопримечательности Лондона, Парижа и некоторых других столиц Европы.
На основе дуги Петрова русский изобретатель Н.Н. Бернандос в 1886 году запатентовал «электрогефест» – способ дуговой электросварки при помощи угольного электрода. Пять лет спустя горный инженер Н.Г. Славянов разработал способ электросварки с металлическими электродами.
В работе «Об определении направления гальванических токов, возбуждаемых электродинамической индукцией» (1834) Э.Х. Ленц установил правило, определяющее это направление («правило Ленца»):
«Положение, посредством которого магнитоэлектрическое явление сводится к электромагнитному, заключается в следующем: если металлический проводник движется поблизости от гальванического тока или магнита, то в нём возбуждается гальванический ток такого направления, что если бы данный проводник был неподвижным, то ток мог бы обусловить его перемещение в противоположную сторону, при этом предполагается, что покоющийся проводник может перемещаться только в направлении движения или в противоположном направлении».
Из этого правила Эмилий Христианович Ленц (1804–1865) вывел принцип обратимости электромагнитных машин: если вращать катушку между полюсами магнита, она генерирует ток, а если в неё давать ток, она будет вращаться.
В статье «О законах выделения тепла гальваническим током» (1843) он обосновал чуть раньше выдвинутый Джоулем так называемый закон Джоуля – Ленца:
«1. Нагревание проволоки гальваническим током пропорционально сопротивлению проволоки.
2. Нагревание проволоки гальваническим током пропорционально квадрату служащего для нагревания тока».
Первая половина недолгой жизни Ленца прошла в значительной мере романтично. Немец по национальности, он родился в российском городе Дерпте (Тарту), поступил в местный университет. Трудное материальное положение семьи вынудило его задуматься о работе.
В это время для кругосветной экспедиции, которую возглавлял контр-адмирал Крузенштерн требовался физик-исследователь. Лектор университета рекомендовал на эту должность студента Эмилия Ленца. Кандидатура была одобрена, и девятнадцатилетний студент отправился в плавание на шлюпе «Предприятие» под командованием О.Е. Коцебу.
Экспедиция продолжалась почти три года. Ленц исследовал вертикальное распределение температуры и солёности воды в океанах, суточный ход температуры воздуха на разных широтах. В 1828 году он представил в Академию наук доклад «Физические наблюдения, произведённые во время кругосветного путешествия…», получивший одобрение, и Ленца избрали адъюнктом Петербургской АН, а через 2 года – академиком. Он продолжал вести геофизические исследования в горах Кавказа (поднялся на Эльбрус, немного не дойдя до его вершины). Побывал он и на побережье Каспийского моря, отметив вековые колебания его уровня, о которых свидетельствуют морские террасы.
С 1830 года он перешёл на изучение электричества и магнетизма в лаборатории АН. Возглавил кафедру физики и физической географии в Петербургском университете, где в 1863 году был ректором; преподавал в ряде высших учебных заведений. Совместно с Морицом (Борисом) Якоби в работе «О законах электромагнитов» (2 части, 1838 и 1844) дал методы расчёта электромагнитов в электрических машинах. Анализируя процессы, происходящие в электрическом генераторе, применил изобретенный им прибор для изучения формы кривой переменного тока.
В истории физики имя его сохранили «правило Ленца» и «закон Джоуля – Ленца».
Для характеристики научных достижений Морица Германа или, как его величали в России, Бориса Семёновича Якоби (1801–1874) я воспользуюсь отличным очерком академика С.И. Вавилова с небольшими изменениями и дополнениями.
Борис Семёнович Якоби был адъюнктом по кафедре практической механики, с 1842 года стал ординарным академиком по технологии и прикладной химии, и только с 1855 года – ординарным академиком по физике. Он был преимущественно техническим физиком: открыл и развивал гальванопластику, создавал и усовершенствовал электрические машины, электрический телеграф. Наряду с этим занимает вместе с Ленцем видное место в теоретическом исследовании законов электромагнетизма.
Якоби был одним из самых замечательных представителей той новой фазы в истории физики, когда её результаты сразу в виде важнейшего фактора переходили в технику, электромагнетизм воплощался в электрические машины. Физики Якоби и Ленц в 1839 году катались по Неве на построенной ими моторной лодке с двигателем, развивавшим одну лошадиную силу от 64 элементов Грове.
В физическом кабинете строились и испытывались различные новые телеграфные аппараты и в разных видах развивалась гальванопластика, замечательные образцы которой служат украшением Физического института Академии наук. Физик Якоби консультировал золочение медных листов для купола храма Христа Спасителя в Москве, принимает участие в украшениях Исаакиевского собора, вместе с Ленцем составлял проект громоотвода для порохового погреба, является изобретателем электрических минных взрывателей.
Трудоспособность Якоби была чрезвычайно велика. Даже последние два года жизни, когда из-за болезни он прекратил экспериментальную работу в Физическом кабинете, он вёл её у себя дома до последнего дня.
«Имя академика Якоби – выдающегося физика, гениального изобретателя и электротехника – по праву должно быть поставлено наряду с другими славными именами академиков-физиков – Эйлера, Ломоносова, Петрова», – писал С.И. Вавилов.
Некоторые научные открытия выходят за границы одной конкретной области знаний. Они расширяют границы познания вообще, в философском аспекте, изменяют наш взгляд на Мир.
Фёдор Михайлович Достоевский словами героя романа «Братья Карамазовы» упомянул о новом мировосприятии: «Находились и находятся даже и теперь геометры и философы, и даже из замечательных, которые сомневаются в том, что вся вселенная, или ещё обширнее – всё бытие было создано лишь по евклидовой геометрии».
Всё бытие! А значит – и микрокосм души человеческой. Геометрия Лобачевского раскрыла новые пространства для воображения. Это коснулось и физики, которая с начала ХХ века пошла «не эвклидовым» путём.
Николай Иванович Лобачевский (1792–1856) с детства отличался живым нравом. Окончил Казанский университет. Студенты восхищались его выдумками и проказами, а инспектор писал, что он «явил признаки безбожия» и позволял себе «нарушения порядка и отчасти возмутительные поступки».
Его учителем был математик Мартин Бартельс, учитель и друг Гаусса. С 1812 года Лобачевский преподавал в Казанском университете. Впервые о неевклидовой геометрии написал в 1823 году. Но статья получила отрицательный отзыв и не была опубликована. Через три года та же участь постигла другую его работу на эту тему. Став ректором Казанского университета, он издал мемуар «О началах геометрии», который в двух петербургских журналах удостоился издевательских фельетонов.
Новая геометрия отвергала постулат Евклида, гласящий: через точку, лежащую вне прямой, можно провести не более одной прямой, параллельной данной. Здравый смысл подсказывает: так оно и есть. Но как доказать это положение или опровергнуть? Оно не выводится из других. Значит, возможна система не Евклидова. Её-то и создал Лобачевский. Он показал возможность иных миров кроме замкнутого в трёхмерном пространстве с прямоугольными координатами.
Геометрия Лобачевского, которую он назвал «воображаемой», именно реальная. А мир геометрии Евклида идеален: требует только прямоугольных координат. Но разве характерны они для природы?
Кривизну земной поверхности учитывают создатели глобусов или карт, изображающих обширные территории. В случае с неевклидовой геометрией, как бывает нередко, философская идея опередила научную мысль. Еще И. Кант предположил возможность существования «многоразличных видов пространства», добавив, что «наука о них была бы несомненно высшей геометрией».
В 1826 году в Казани Лобачевский сделал доклад: «Сжатое изложение основ геометрии со строгим доказательством теоремы о параллельных». Издавая его, предпочёл заглавие «Воображаемая геометрия». Хотя обращался – в воображении – к реальности. Например, при измерении достаточно больших треугольников на земной поверхности сумма углов будет меньше 180°, а четырёхугольника – меньше 360°.
Идеальным пространством считалась космическая среда. Лобачевский считал, что эту идею «поверить, подобно другим физическим законам, могут лишь опыты, каковы, например, лишь Астрономические наблюдения». Подобная «придирка» казалась нелепой: разве луч света в космосе не летит по идеальной прямой? Но в XX веке было доказано, что в своих сомнениях Лобачевский был прав.
По его словам, основой математики должны быть понятия, «приобретаемые из природы». «Все математические начала, которые думают произвести из самого разума, независимо от вещей мира, останутся бесполезными для математики».
Он утверждал, что в природе мы познаём лишь движение, а пространство само по себе, вне него не существует. Или другая мысль: «Время есть движение, измеряющее другое движение».
Известный французский математик Таннери сравнил Лобачевского с Колумбом, открывшим новый мир. Английский учёный Клиффорд утверждал: «Чем Коперник был для Птолемея, тем Лобачевский был для Евклида. Между Коперником и Лобачевским существует поучительная параллель. Коперник и Лобачевский оба славяне по происхождению. Каждый из них произвёл революцию в научных идеях, и значение каждой из этих революций одинаково велико. Причина громадного значения и той и другой революции заключается в том, что они суть революции в нашем понимании Космоса».
По словам Д.И. Менделеева: «Геометрические знания составили основу всей точной науки, а самобытность геометрии Лобачевского – зарю самостоятельного развития наук в России. Посев научный взойдет для жатвы народной».
Другой, чуть запоздавший автор неевклидовой геометрии – Януш Больяи – писал: «Из ничего я сотворил новый мир». И добавил, учитывая незавершённость своего мемуара: «Я уверен, что это доставит мне такую же славу, как если бы я уже дошёл в открытии до конца». Высказывания вполне уместные в устах честолюбивого рекордсмена умственной эквилибристики. У Лобачевского было иначе. Абстрактные умственные игры его не увлекали. Не вдохновляло и честолюбие. Он стремился постичь природу, великую правду мироздания.
Опыты с электричеством сравнительно быстро от забавы и лабораторных экспериментов перешли к попыткам использовать полученные знания на практике. Разрабатывались электродвигатели, моторы. Появилась возможность и более тонкого применения. Начиналась эра электричества.
Немецкий физик Генрих Рудольф Герц после многих экспериментов создал генератор и детектор чрезвычайно быстрых электрических колебаний. Оказалось, что электромагнитные волны распространяются в загадочном мировом эфире, подобно лучам света. Удалось измерить их длину, отражение, преломление. Подтвердилась теория Максвелла.
По латыни слово «излучение» – радио. Так и назвали эти загадочные невидимые лучи Герца.
Английский физик и изобретатель Оливер Лодж в июне 1894 года сделал в Лондонском королевском обществе доклад «Работы Герца» и показал приборы, испускающие и принимающие радиоволны. В августе того же года он продемонстрировал приём «лучей Герца» от искрового передатчика на расстоянии 40 метров из соседнего помещения.
Когерер, так был назван детектор, представлял собой стеклянную трубку с металлическими опилками, которые могли резко изменять проводимость под воздействием радиосигнала. Для детектирования новой волны когерер нужно было постоянно встряхивать, чтобы нарушать контакт между опилками. К стеклянной трубке был приставлен автоматический ударник, который периодически бил по ней.
С 1890 года Александр Степанович Попов (1859–1906) заинтересовался «лучами Герца» и предположил, что их можно использовать для передачи сигналов на расстояние без проводов. Узнав про опыты Оливера Лоджа, Попов их воспроизвёл, построив собственную модификацию приёмника.
Среднее образование Александр Попов (в соответствии со своей фамильной традицией) получил в Пермской духовной семинарии. Но интересовался он физикой и математикой, а потому в 1877 году поступил на математическое отделение Петербургского университета. Работал в товариществе «Электротехник». Окончив университет, с 1883 года преподавал и проводил научные исследования в Минном офицерском классе (Кронштадт), затем в Морском инженерном училище, после чего возглавил кафедру физики в Петербургском электротехническом институте.
Весной 1895 года на заседании Русского физико-математического общества Попов продемонстрировал первый радиоприёмник – грозоотметчик, а в докладе предположил, что в дальнейшем можно будет передавать и принимать сигналы на расстоянии без проводов. Его сообщение и схема прибора были опубликованы. Ровно через год он передал телеграфные сигналы, используя приёмную антенну.
Помощник Попова П.Н. Рыбкин писал в своих воспоминаниях: «Зимой 1895–1896 годов А.С. Попов совершенствует свои приборы и в марте 1896 года демонстрирует их на 158‐м заседании Физико-химического общества. Заседание происходило в физической аудитории университета. Я находился около отправительной станции, установленной на расстоянии 250 м, в здании Химического института.
Неожиданно ко мне пришли и сказали, что нужно начинать передачу. Я от волнения растерялся: что передавать? Вдруг мне пришла в голову мысль – передать имя знаменитого физика, экспериментально доказавшего распространение электромагнитных волн в пространстве: “Heinrich Hertz”. Неописуемый восторг охватил аудиторию, в которой находился Александр Степанович, когда там эти слова были приняты, расшифрованы и выписаны мелом на доске. Так произошла первая в мире передача осмысленного текста по беспроволочному телеграфу».
Другой свидетель этого события, член-корреспондент Петербургской АН физик и философ Орест Данилович Хвольсон дал такое описание:
«24 (12) марта 1896 года А.С. Попов выступил снова с докладом в Русском физико-химическом обществе. В физическом кабинете Петербургского университета на небольшом столе стоял первый в мире радиоприёмник. От него к окну, где была установлена вертикальная антенна, тянулся тонкий проводник. Я находился у передатчика, который был установлен на расстоянии около 250 м от приёмника у здания Химического института, что за университетским ботаническим садом.
Демонстрации опытов предшествовало небольшое вступительное слово изобретателя, в котором Александр Степанович объяснил устройство нового приёмника. Затем начались опыты. У доски, в физической аудитории стоял наш общий учитель, всеми любимый профессор Фёдор Фомич Петрушевский. Он держал в руках листок бумаги с ключом азбуки Морзе и кусок мела. После каждого передаваемого знака Фёдор Фомич смотрел в бумагу и затем записывал на доске соответствующую букву. Вскоре собравшиеся могли прочитать на доске слова: “Heinrich Hertz”. Это был текст первой в мире радиограммы.
Во время лекции Александр Степанович, рассказывая об устройстве приёмника, подчеркнул, что он предназначается исключительно для лекционного демонстрирования опытов Герца. О возможности применения его для радиосвязи изобретатель умолчал. Для этого у Попова была особая причина».
Какая это могла быть особая причина? Судя по всему, предполагалось использовать радиосвязь на военном флоте, а потому постарались держать такое новшество в секрете. Через год Попов установил радиосвязь между русскими кораблями «Африка» и «Европа» на расстоянии 5 км. Первый телеграф без проводов был установлен в 1900 году между островом Готланд и городом Коткой (50 км).
До Попова никому не удалось автоматически восстановить чувствительность когерера. Он наладил работу когерера так, что приходящая электромагнитная волна сама восстанавливала его чувствительность. Попов ввёл в схему автоматическую обратную связь: получив радиосигнал, реле включало звонок, и одновременно срабатывал ударник по стеклянной трубке с опилками, восстанавливая когерер.
Как позднее писал О. Лодж: «Попов первым заставил сам сигнал вызывать обратное действие, этим нововведением мы обязаны ему».
В Италии Гульельмо Маркони (1874–1937), инженер и предприниматель, тоже занимался опытами приёма и передачи электромагнитных волн. В 1896 году в Англии он подал заявку, а на следующий год получил патент на применение электромагнитных волн для связи без проводов. (А.С. Попов своё изобретение не патентовал.) Схема приёмника в этом патенте была сходной с аппаратом Попова.
Итальянские физики А. Риги и Б. Дессау в книге «Телеграфия без проводов» (1903) справедливо усомнились в приоритете Г. Маркони: «Применение реле для замыкания местной цепи тока, а также и применение звонка для автоматического восстановления сопротивления трубки с опилками, а также, наконец, и применение антенны, по крайней мере в виде составной части приёмника, мы находим, как уже видели, у Попова, который описал свой прибор в 1895 году, тогда как Маркони сделал свою первую заявку 2 июня 1896 года. Поэтому в отношении существенных деталей своих приборов Маркони не может претендовать на приоритет; другие опередили его в этом».
…Проблемы приоритета в некоторых случаях так осложняются, что приходится сопоставлять даты первых публикаций или первых демонстраций приборов. По отношению к патентам и финансовым интересам это важно, по отношению к научным и техническим открытиям не имеет большого значения. Идея созрела настолько, что она приходит в головы нескольким людям.
По отношению к передаче информации «лучами Герца» нет сомнений, что русский изобретатель был первым. Это не означает, что в научно-техническом отношении Россия вышла на первое место в мире. Она вошла в группу передовых стран.
Со времени Первой мировой войны радиотехника в воюющих странах развивалась в условиях секретности. В Советской России учёным и инженерам приходилось самим переводить радиотелеграфию на электронную технику. В 1918 году была основана Нижегородская радиолаборатория. О её работе в сентябре 1922 года на третьем съезде физиков доложил профессор В.К. Лебединский. Он, в частности, сказал:
«15 марта 1919 года было выпущено первое катодное реле типа, разработанного М.А. Бонч-Бруевичем (позже стал членом-корреспондентом АН СССР)… В том же году была пущена в ход 3‐киловаттная машина высокой частоты В.П. Вологдина и начались опыты по радиотелефонии. Тогда же началась постройка ламповых генераторов незатухающих колебаний Бонч-Бруевича, с которыми в декабре были проведены первые опыты радиотелефонной передачи Москва – Нижний…
Молодым сотрудником нашим О.В. Лосевым было близко изучено интересное свойство кристаллического детектора генерировать незатухающие колебания…»
Последнее сообщение свидетельствовало об открытии, важность которого выяснилась значительно позже. Ведь инженер Олег Владимирович Лосев (1903–1942) создал первый в мире транзистор.
Впрочем, уже в 1924 году в американском журнале «Новости радио» говорилось: «Мы счастливы предложить вниманию наших читателей изобретение, которое открывает новую эпоху в радиоделе и которое получит большое значение в ближайшие годы. Молодой русский инженер О.В. Лосев подарил миру это изобретение, не взявши даже на него патента. Теперь детектор может играть ту же роль, что и катодная лампа».
А вот в российском БЭС (1998) утверждается, что транзистор «изобретён в 1948 американцами…». Формально можно и так сказать. Но почему бы не вспомнить отечественного изобретателя? Вряд ли это была случайная забывчивость.
Русские учёные ХIХ века чаще всего учились и проходили стажировку в учебных заведениях и лабораториях Западной Европы. Петербургская АН – императорская! – пребывала в плачевном состоянии. Хотя некоторые отечественные учёные уже обрели мировую известность.
В.И. Вернадский писал в1913 году: «Бедно, позорно бедно обставлена научная деятельность в России и так жалки в этом отношении условия, в которых приходится работать русским учёным. Умерший в 1912 году выдающийся русский физик П.Н. Лебедев создавал школу физиков в подвальном этаже физического кабинета Московского университета…
Единственная в России императорская Академия наук в ряде своих учреждений обставлена была до самого последнего времени, а отчасти и до сих пор, нищенски, и её средства – до новых штатов 1912 года – были несравнимы с академиями маленьких государств Запада».
Выдающийся нидерландский физик Хендрик Антон Лоренц так отозвался о Лебедеве: «Я считал его одним из первых и лучших физиков нашего времени и восхищался тем, как он в последний год при самых неблагоприятных условиях сумел поддержать в целости основанную им Московскую школу».
Пётр Николаевич Лебедев (1866–1912) родился в московской купеческой семье. Поступил в Техническое училище. Не окончив его, уехал в 1887 году в Страсбург, поступил в местный университет, работал в лаборатории физика-экспериментатора Августа Кундта. Получил степень доктора философии за работу «Об измерении диэлектрических постоянных паров и о теории диэлектриков Моссотти – Клаузиуса» (1891). Тогда же его заинтересовало происхождение хвостов комет, что привело его позже к исследованию давления света.
Максвелл вычислил: давление света на поглощающую поверхность равно частному от деления энергии света в секунду на скорость света. Для земной поверхности эта величина составляет стомиллионные доли грамма на квадратный сантиметр.
Работая в лаборатории Московского университета при кафедре А.Г. Столетова, Лебедев филигранным экспериментом «уловил» давление света (1900), завершив 10‐летние опыты. Результаты его работ были ценны, в частности, для астрофизики. Лорд Кельвин признался К.А. Тимирязеву: «Я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, и вот опыты вашего Лебедева заставил меня сдаться».
В 1911 году, протестуя против самоуправства министра просвещения, Лебедев присоединился к учёным, ушедшим из университета. Он получил приглашение от директора лаборатории Нобелевского института в Стокгольме Сванте Аррениуса: «Естественно, что для нобелевского института было бы большой честью, если бы Вы пожелали там устроиться и работать, и мы, без сомнения, предоставили бы Вам все необходимые средства… Вы, разумеется, получили бы совершенно свободное положение, как это соответствует Вашему рангу в науке».
Лебедев остался на родине. Его учеником и преемником, руководителем лаборатории, а с 1916 года директором первого Научно-исследовательского института физики в Москве стал П.П. Лазарев (в скором будущем академик). Московская школа Лазарева дала таких выдающихся физиков, как академики С.И. Вавилов, Г.А. Гамбурцев, М.А. Леонтович, Б.В. Дерягин, П.А. Ребиндер.
Эйнштейну приписывают формулу
Не могу сказать, кто первым его вывел (по-видимому, из уравнений Д. Максвелла). Н.А. Умов в работе «Уравнения движения энергии в телах» (1874) отметил: элементарное количество энергии «является эквивалентной массе как теплота и механическая энергия, и коэффициент эквивалентности представляется квадратом скорости света». У него уравнение имело такой вид:
Эйнштейн использовал и толковал эту формулу в рамках своей теории относительности. Но это нельзя считать открытием. Главное – вывести соотношение взаимных переходов массы и энергии при участии скорости света, а толковать его можно по-разному.
Впрочем, в некоторых формулах содержание более ёмкое, чем предполагает автор. Следуя примитивному и традиционному здравому смыслу, приходишь к выводу, что эта формула предполагает двуединство разных субстанций – энергии и материи, способных к взаимному переходу. Этот переход в полной мере демонстрирует аннигиляция, реакция частицы с античастицей.
Ни Умов, ни Пуанкаре, ни Эйнштейн не предполагали такой возможности. Каждый учёный размышляет на уровне знаний своего времени. Только немногим удаётся перейти на более высокий уровень познания.
…Николай Алексеевич Умов (1846–1915), окончивший Московский университет, был оставлен там для подготовки к профессорскому званию. Работы «Теория термомеханических явлений в твёрдых и упругих телах» (1871) и «Уравнения движения энергии в телах» обеспечили ему звание профессора Новороссийского университета (Одесса). После смерти А.Г. Столетова, с 1896 года Умов возглавил кафедру физики в Московском университете. Был президентом Московского общества испытателей природы.
Умов ввёл понятие о потоке энергии («вектор Умова»); создал ряд важных работ по земному магнетизму; решил в общем виде задачу о распределении электрических токов по поверхности проводников (завершил её Кирхгоф). Исследовал явление растворения солей, диффузию водных растворов, оптику мутных сред, создав ряд приборов. В последние годы написал ряд работ по специальной теории относительности и квантовой теории.
Понятие о потоке энергии остаётся главным его теоретическим достижением. Физик Д.Д. Гуло так сформулировал первую теорему Умова: «Изменение количества энергии в некотором объёме за единицу времени равно полному потоку энергии через поверхность, ограничивающему объём, с обратным знаком».
Вторая теорема Умова: «Нормальный поток энергии через любую элементарную площадку внутри упругого тела равен произведению напряжения, испытываемого площадкой, на скорость её движения в направлении силы упругости. […]
Из теоремы Умова следует, что поскольку с волной связан поток энергии, волна любой природы, падая на препятствие, должна оказывать на него давление. Этот вывод относится и к электромагнитным волнам».
Идеи, которые высказал в своей диссертации Умов, не нашли должного отклика в научной среде. Докторский диспут длился около шести часов. Были не всегда справедливые критические замечания. Возможно, это отбило у молодого учёного желание продолжить данное исследование. Он занялся изучением земного магнетизма.
Английский физик Дж. Пойнтинг в 1884 году опубликовал статью, в которой, развивая идеи Умова (знал ли он о них, неизвестно), создал теорию движения в потоке электромагнитной энергии. Он вывел принцип, называемый вектором Пойнтинга: «Энергия в любой точке движется перпендикулярно к плоскости, содержащей линии электрических и магнитных сил… Количество энергии, проходящей через единицу поверхности этой плоскости в секунду, равно произведению величин этих двух сил, умноженному на синус угла между ними».
Немецкий физик Ф. Ауэрбах в книге «История развития современной физики» (1910) сформулировал «вектор Пойнтинга», хотя справедливости ради отметил: «Умов – 1874, Пойнтинг – 1884». В таком случае непонятно, почему не вектор Умова?
В 1891 году немолодой уже Умов написал очерк «Агапэ». Это греческое слово означает любовь к человеку как доброжелательность, сострадание. Он стремился пробуждать в людях такое чувство. В свою записную книжку занёс: «Обыкновенно люди просто живут; высшая культура состоит в том, что люди не только живут, но и оправдывают свою жизнь». Таким был его жизненный принцип.
…Век Науки предопределил наступление эпохи Техники. Теперь стали преобладать разработчики конкретных проблем. Профессионалы становились узкими специалистами. Научные идеи активно воплощались в технические проекты. Появились разнообразные машины и механизмы, сложные технологии. Техника ХХ века достигла высочайшего уровня совершенства и разнообразия – от невидимых глазом изделий до сверхмощных гигантов на море, на суше, под землей, в воздухе и в космосе. Количество машин стало исчисляться в сотнях миллионов штук. Техника властно вторглась в биосферу, где миллиарды лет господствовали живые организмы.
После Первой мировой войны не только создателями новой техники, но и творцами научных открытий всё чаще становились группы учёных, использующих сложнейшие научные приборы и технологии.
Очерк о летательных аппаратах тяжелее воздуха придётся начать с опыта Михаила Васильевича Ломоносова…
Иной читатель усмехнётся: что ни глава, что ни наука, то непременно Михаил Васильевич. А тут и вовсе нелепость: даже через столетие после него не было никаких летательных аппаратов тяжелее воздуха. Скажем, Джон Бернал назвал «пионером авиации» Жуковского.
И всё-таки именно Ломоносову принадлежит первая действующая модель вертолёта. Открыв вертикальные движения и морозный слой в атмосфере, он задумал провести зондирование воздушного океана с измерениями температуры воздуха. Для подъёма термометра решил использовать устройство, напоминающее вертолёт.
В «Протоколах заседаний Конференций императорской Академии наук с 1725 по 1803 г.» (1899, т. 2) отмечено: «Почтеннейший Ломоносов предложил Конференции построить небольшой прибор, способный поднимать вверх термометры… и предложил его чертёж». Он получил одобрение «славнейших академиков» и вскоре построил соответствующую модель: площадку с двумя соосными винтами, вращающимися в разные стороны посредством пружины. Демонстрация прошла успешно: «Когда заводили пружину, машина сразу поднималась вверх». Свой аппарат он назвал «аэродинамической машиной».
На том и завершилась судьба игрушечного прототипа вертолёта конструкции Ломоносова. Более точных сведений об этом изобретении нет. Остроумная идея использовать подъёмную силу быстро вращающихся лопастей, как бы ввинчивающихся в воздух, остроумна. Осталось только создать лёгкий и мощный двигатель. Он появился только в конце ХIХ века.
Тогда же начались первые полёты планёров. Они были похожи на огромные макеты птиц. Но летали они неуклюже, держались в воздухе недолго. Немецкий инженер Отто Лилиенталь исследовал влияние формы крыльев на подъёмную силу и её зависимость от угла атаки. В 1884 году вышла его книга «Полёт птиц как основа искусства летать». Через два года он разбился во время очередного испытания летательного аппарата.
Профессор Московского университета математик и физик Николай Егорович Жуковский (1874–1821) в работе «О парении птиц» (1891) показал, как «движение видоизменяется в воздухе, текущем горизонтальными слоями разной скорости, дующем порывами или имеющем лёгкое восходящее движение».
По его словам: «При кабинете прикладной механики уже с 1889 года производились исследования по различным вопросам воздухоплавания – испытывались различные модели летательных машин и строились небольшие аэродинамические аппараты». Тогда же он, прикрепляя к себе крылья из бамбуковых палок, обтянутых шёлком, съезжал на велосипеде по склону. На себе испытывал сопротивление воздуха и его подъёмную силу.
В то время некоторые учёные высказывали серьёзные сомнения в перспективах летательных аппаратов тяжелее воздуха. Это были не голословные заявления, а более или менее серьёзные теоретические разработки. У Жуковского на этот счёт было своё мнение.
Осенью 1898 года он организовал воздухоплавательную подсекцию на X съезде русских естествоиспытателей и врачей. На этом съезде Жуковский сделал доклад «О воздухоплавании».
«Глядя на летающие вокруг нас живые существа, – говорил он, – на стрижей и ласточек, которые со своим ничтожным запасом энергии носятся в продолжение нескольких часов в воздухе с быстротой, достигающей 50 метров в секунду, и могут перелетать целые моря; на орлов, которые описывают в синем небе свои красивые круги с неподвижно распростёртыми крыльями; на неуклюжую летучую мышь, которая… бесшумно переносится во всевозможных направлениях, мы невольно задаёмся вопросом: неужели для нас нет возможности подражать этим существам?
Правда, человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов он в 72 раза слабее птицы; правда, он почти в 800 раз тяжелее воздуха, тогда как птица тяжелее воздуха только в 200 раз. Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».
Можно было бы добавить: с помощью техники.
«Кому суждено знать будущее! – продолжал он. – Но внимательный наблюдатель прогресса авиации не может не заметить, что мы приближаемся с разных сторон к решению великой задачи, и, может быть, новый век увидит человека, свободно летающего по воздуху… Машина более тяжёлая, чем воздух, даст нам, по моему мнению, средство для быстрого полёта одного или двух человек в любом направлении и заставит нас перестать завидовать птице».
В 1894 году Н.Е. Жуковский был избран членом-корреспондентом Санкт-Петербургской академии наук.
Его теория полёта выражена формулами. А суть подъёмной силы крыла достаточно проста. Если у крыла верхняя поверхность более выпуклая, чем нижняя, потоки воздуха над крылом проходят больший путь и движутся быстрей, чем под крылом. Но чем быстрей поток, тем меньше давит он на поверхность. Поэтому давление воздуха на крыло снизу больше, чем сверху. Так создаётся подъёмная сила.
Рассматривая разные траектории полёта, Жуковский доказал возможность маневрировать в даже совершить «мёртвую петлю» (первым осуществил её русский лётчик П.Н. Нестеров в 1913 году). В докладе Московскому математическому обществу Жуковский в ноябре 1905 года дал знаменитую формулу для определения подъёмной силы самолёта. Она легла в основу аэродинамических расчётов. Наиболее обстоятельным исследованием в этой области стала его книга «Аэродинамический расчёт аэропланов» (1917).
Жуковский создал вихревую теорию гребного винта (пропеллера) самолёта и вертолёта. На её основе показал наиболее эффективную форму винта, которую назвали НЕЖ, по инициалам изобретателя. Такие лопасти нашли применение на самолётах, в аэродинамических трубах.
Рассчитав с помощью Жуковского подъёмную силу винта, его ученик молодой инженер Б.Н. Юрьев, будущий академик АН СССР, создал первый российский геликоптер (патент 1910 года).
По инициативе и при участии Жуковского в 1913 году были созданы Краткие теоретические курсы авиации, через 6 лет преобразованные в Московский авиационный техникум, а затем в Институт инженеров Красного воздушного флота. Позже он стал Военно-воздушной инженерной академией имени Н.Е. Жуковского.
И другая его замечательная инициатива. В 1918 году он обратился в недавно созданное правительство Советской России с предложением создать научный институт аэродинамики и гидродинамики. И 1 декабря этого же года В.И. Ленин подписал декрет об организации ЦАГИ – Центрального аэрогидродинамического института.
Николай Егорович Жуковский предпочитал вести конкретные исследования, которые дают практические результаты. Но в одном случае он отступился от этого принципа. В марте 1918 года он сделал в Московском математическом обществе сообщение: «Старая механика в новой физике», высказав серьёзные сомнения в набиравшей популярность специальной теории относительности. По его словам: «Эйнштейн в 1905 году стал на метафизическую точку зрения, которая решение прилегающей к рассматриваемому вопросу идеальной математической проблемы возвела в физическую реальность».
Примерно такое же мнение было у математика академика Н.Н. Лузина (1883–1950), а также у В.И. Вернадского. Имеется в виду физико-математическая модель, которая выходит за пределы конкретной науки, затрагивая основы мировоззрения. Ведь теорию относительности стали воспринимать как единственно верную концепцию строения и эволюции Вселенной.
В 1958 году советские физики Павел Алексеевич Черенков (1904–1990), Игорь Евгеньевич Тамм (1895–1971) и Илья Михайлович Франк (1908–1990) получили Нобелевскую премию «за открытие и истолкование “эффекта Черенкова”».
Этот эффект называют ещё «свечением Вавилова – Черенкова». Вот как рассказано об этом открытии в «Истории Физики и Техники» П.С. Кудрявцева и И.Я. Конфедератова: «В 1934 году аспирант академика С.И. Вавилова Павел Алексеевич Черенков изучал рассеяние в жидкостях так называемых“ гамма-лучей”, испускаемых радиоактивными веществами. Его внимание привлекло слабое свечение в жидкости. Учитель Черенкова, знаток люминисценции С.И. Вавилов понял, что новое свечение – не обычная люминисценция, а неизвестное явление».
В Википедии можно прочесть, что Черенков, обнаружив специфическое голубое свечение, «показал отличие данного вида излучения от флуоресценции». Хотя есть и другая версия: «Уже первые эксперименты Черенкова, предпринятые по инициативе С.И. Вавилова, явили ряд необъяснимых особенностей излучения: свечение наблюдается у всех прозрачных жидкостей, причём яркость мало зависит от их химического состава… На основании этих данных Вавиловым было сделано основополагающее утверждение, что обнаруженное явление не является люминисценцией, а свет излучают движущиеся в жидкости быстрые электроны».
Вряд ли по недоразумению не только Черенкову, но и Вавилову была присуждена в 1946 году Сталинская премия первой степени «за открытие и исследование излучения электронов при движении их в веществе со сверхсветовой скоростью, результаты которых обобщены и опубликованы в “Трудах ФИАН имени П.Н. Лебедева” (1944)».
Вклад Вавилова в это открытие ничуть не меньше, чем Черенкова. Прилежание и наблюдательность Павла Алексеевича достойны уважения, но без проницательности Сергея Ивановича научное открытие вряд ли бы произошло. Это не тот случай, когда директор института приписывает себя к наиболее значимым трудам своих сотрудников. Сергей Иванович был честным достойным человеком.
В своей нобелевской речи И.Е. Тамм сказал: «Само это явление могло быть легко предсказано на основе классической электродинамики за много десятилетий до того, как оно было фактически обнаружено. Почему же это открытие столь запоздало? Мне кажется, что мы имеем здесь дело с поучительным примером отнюдь не редкой в истории науки ситуации, когда научный прогресс тормозится некритическим применением правильных физических принципов к явлениям, выходящим за пределы этих принципов».
Возможно, всё было проще. Обратим внимание на то, что Вавилов и Черенков получили Сталинскую премию за изучение излучения электронов при движении их в веществе со сверхсветовой скоростью. Однако после того как специальная теория относительности Эйнштейна стала признанной как абсолютная истина, в «приличном физическом обществе» не было принято говорить о том, что существует нечто, двигающееся быстрее скорости света. Полагаю, Вавилов осмелился нарушить этот запрет.
В той же речи Тамм продолжал: «когда Франк и я уже разработали математически правильную теорию излучения Вавилова – Черенкова, мы всё ещё пытались разными способами, которые для нас сегодня непостижимы, примирить наши результаты с утверждением, что для излучения необходимо ускорение. И лишь на следующий день после первого нашего доклада… мы впервые узрели простую истину: предельной скоростью для материального тела является скорость света в
Насколько я понял, суть в том, что скорость света в определённой среде ниже предельной скорости света в вакууме. Но тогда возникает вопрос, оставшийся незаданным: почему скорость света в среде ниже, чем в вакууме? Значит, это не просто абстрактное «пространство» или, тем более, «пустота», как нередко писал Эйнштейн, а определённая субстанция со своими свойствами. А они зависят от того, какое материальное вещество находится в этой субстанции (назовём её вакуум-эфиром).
Почему замедляется скорость света? Потому что уменьшается «плотность» вакуум-эфира. Чем менее плотная среда, тем медленней распространяется в нём волна. То же относится и к распространению звука. Исходя из таких соображений, есть смысл заново обдумать основы теории относительности.
Неизвестно, что думал на этот счёт С.И. Вавилов. Одно его замечание позволяет предположить, что у него были некоторые сомнения в теории относительности, отвергшей идею мирового эфира. Он упомянул о научном предсказании свечения, замеченного Черенковым:
«Поучительно на минуту заглянуть в историю. Едва ли кто из физиков старшего поколения не читал знаменитую речь лорда Кельвина “Облака ХIХ века”, сказанную им в 1900 году. Однако едва ли кто помнит, что в этой речи эффект Черенкова предсказывался. В это время теории относительности ещё не было и ещё не существовало запрета для скорости частицы в вакууме, превышающей скорость света, поэтому Кельвин, рассуждая по аналогии со звуком, указывал, что если частица будет двигаться со скоростью большей скорости света, то должна получиться коническая световая волна».
Принято считать, что если предсказание сбывается, это подтверждает верность идей, на основе которых давалось предсказание. Конечно, бывают исключения, но в данном случае это не похоже на случайное совпадение.
Физики, очарованные теорией относительности, поспешно отказались от мирового эфира Ньютона. Хотя позже вынуждены были ввести нечто подобное под именем «вакуум». Но, может быть, есть смысл заново критически обдумать теорию относительности в её классическом варианте? Как знать, не будет ли это очередной «научной революцией» в этой области науки?
В данной книге приходится уделять особое внимание Нобелевским лауреатам. Не потому, что они особо отличаются от многих других талантливых учёных. Да и критерии для выбора весьма неопределённы. Биологических, физических, химических наук многие десятки, если не сотни. Какое открытие предпочтительней?
Выбор Нобелевского комитета нередко определяется политическими соображениями. Это естественно в условиях противостояния в ХХ веке капиталистической и социалистической систем. И всё-таки этой престижной премии удостоили нескольких советских учёных. Надо полагать, что они действительно совершили выдающиеся открытия мирового уровня. О том, как долго могли не замечать достижение советского учёного, можно судить на примере открытия сверхтекучести академиком П.Л. Капицей.
Летом 1908 года нидерландский физикохимик Хейк Камерлинг Оннес перевёл газ гелий в жидкость, охлаждая его до 4о К (выше абсолютного нуля – 273о С). «Я был вне себя от радости, – вспоминал он, – когда смог продемонстрировать жидкий гелий моему другу Ван-дер-Ваальсу, чья теория была моей путеводной нитью, позволившей довести сжижение до конца».
Когда он снизил температуру до 2,17 К, свойства жидкого гелия изменились. Он объяснил это неточностями измерений. Хотя для него они были не характерны. Дальнейшие события показали, что он совершил научное открытие – переход жидкого гелия в новое состояние, – но не обратил на это внимания.
В 1913 году Хейк Камерлинг Оннес получил Нобелевскую премию «за исследования свойств тел при низких температурах, которые, в частности, привели к получению жидкого гелия».
Следующее значимое событие в этих исследованиях произошло в 1938 году в Московском институте физических проблем. Главным действующим лицом стал академик Пётр Леонидович Капица (1894–1984). Он родился в Кронштадте, где служил его отец, генерал-лейтенант инженерного корпуса. Это не помешало талантливому юноше сделать блестящую научную карьеру при власти пролетариата. Окончив Политехнический институт в Петрограде, он с 1918 по 1921 год работал под руководством А.Ф. Иоффе.
Как талантливого специалиста его направили на стажировку в Лондон. Работая в Кавендишской лаборатории у Резерфорда, он проявил себя прекрасным экспериментатором, разработал приборы для изучения свойств вещества в мощных магнитных полях. Изобрёл установку, сжижающую большое количество гелия, стал членом Лондонского королевского общества в 1929 году.
В статье журналиста Д. Иванова «Чашка жидкого гелия» высказано предположение: «Руководству СССР не нравились активные контакты, которые Капица установил между английскими и советскими физиками, и в 1934 году, когда физик в очередной раз приехал на родину увидеться с родными, ему запретили покидать страну. В качестве компенсации в Москве был создан Институт физических проблем (ИФП), а Капицу назначили его директором».
Полагаю, руководство СССР посылало в Англию молодого специалиста именно для активных контактов с ведущими английскими учёными. По-видимому, возникло опасение, что Капица может не вернуться на родину, которая нуждалась в талантливых учёных (не считая затраченных средств на его обучение и командировку).
Из Википедии: «20 сентября 1934 г. Куйбышев и Каганович проинформировали Сталина, отдыхавшего в Сочи, о приезде Капицы и о том, что по поручению ЦК ВКП(б) Пятаков вёл с ним переговоры о работе на Родине, но Капица отказался. Авторы письма настаивали: “такому положению, когда наш гражданин снабжает чужую страну изобретениями, имеющими военное значение, надо положить конец”. Они предлагали любым способом удержать учёного в СССР, “в крайнем случае, применить арест”. Сталин на следующий день ответил согласием, добавив: “Капицу… нужно обязательно задержать в СССР и не выпускать в Англию…”»
Продолжая свои эксперименты уже в Москве, П.Л. Капица убедился, что при охлаждении гелия до 2,17 К (–271 оС), он переходит в особое состояние: полностью теряет вязкость, его атомы не испытывают трения. Такая жидкость проникает через микроскопические капилляры и трещины. Более того, она способна течь вверх по стенкам сосуда, словно находится вне гравитации. Это состояние жидкого гелия он назвал сверхтекучестью.
О своём открытии он опубликовал статью «Вязкость жидкого гелия ниже точки лямбда» в британском журнале «Природа» в 1938 году. Там же была опубликована статья английских учёных, получивших тот же результат: но они использовали методику Капицы, а потому не стали претендовать на приоритет.
С 1939 года П.Л. Капица стал академиком АН СССР, в 1941 и 1945 годах получил Сталинские премии, стал Героем Социалистического Труда. А Нобелевскую премию он получил лишь в 1978 году. Прошло 40 лет со времени открытия сверхтекучести! Возможно, из-за столь неприлично большого срока формулировка премии была обобщённой: «За открытия и основополагающие изобретения в области низких температур».
Петру Леонидовичу принадлежит ещё одно замечательное достижение, которое резко стимулировало развитие советской науки. Его многочисленные письма в Правительство СССР и лично Сталину имели большое значение. Сошлюсь на фрагмент книги историка и философа В.В. Кожинова «О русском национальном сознании» (2002), где говорится о послании Капицы Сталину в январе 1946 года:
«К письму была приложена рукопись известного историка техники Льва Гумилевского “Русские инженеры”. В письме говорилось следующее: “Один из главных отечественных недостатков – недооценка своих и переоценка заграничных сил. Излишняя скромность – это ещё больший недостаток, чем излишняя самоуверенность. Для того, чтобы закрепить победу (
Вот такое письмо получил Сталин. Надо заметить, что на все прежние письма ответа не было. А на это письмо Сталин ответил немедленно. Тут начинается загадка истории, над которой историки науки будут много размышлять. В психологии вождя произошёл перелом. Очередное письмо Капицы заставило его изменить мнение о русской науке. И этот факт в истории имеет те самые далеко идущие последствия, которые, вероятно, до сей поры определяют положение в нашей науке, во всяком случае, в некоторых, к сожалению, немногих её областях, которые и сегодня не отстают, а то и опережают мировую науку. Сталин ответил следующее: “Все ваши письма получил. В письмах много поучительного. Что касается книги Гумилевского «Русские инженеры», то она очень интересна и будет издана в скором времени…” Заметьте, Сталин находит письма Капицы поучительными для себя.
Через месяц с небольшим после получения письма Сталин заявил в своей речи перед избирателями: “Особое внимание будет обращено на широкое строительство всякого рода научно-исследовательских институтов, могущих дать возможность науке развернуть свои силы. Я не сомневаюсь, что если мы окажем должную помощь нашим учёным, они сумеют не только догнать, но и превзойти в ближайшее время достижения науки за пределами нашей страны”.
…После этой речи Сталина было открыто сразу несколько десятков крупных научных учреждений… Переворот в сознании Сталина и в научной практике страны…
Восемь лет спустя, в пятьдесят четвертом году, в нашей стране заработала первая в мировой истории атомная электростанция, создан первый реактивный пассажирский лайнер. Ещё через три года выведен на орбиту первый искусственный спутник Земли. Потом был первый в мире атомный ледокол. И в шестьдесят первом году состоялся первый полёт человека в космос. Мы тогда впервые за всю свою историю опередили весь мир в практическом осуществлении великих научных открытий и технологий».
Вряд ли вдруг произошёл переворот в сознании Сталина. Ещё до войны у нас появились научно-исследовательские институты, значительно возрос уровень общего и специального образования. Но, безусловно, советы Капицы возымели своё действие. Сказалось и то, что Академия наук СССР была, в сущности, государственным учреждением.
В сложнейших экспериментах удалось обнаружить аномалии жидкого гелия, а значит, новую закономерность в свойствах материи. Через несколько лет была создана теория этого явления. Это сделал Лев Давидович Ландау (1908–1968) в статье «Теория сверхтекучести гелия-II» (1941). Он был удостоен Нобелевской премии в 1962 году «За пионерскую теорию конденсированных сред, прежде всего жидкого гелия».
Как указал Ландау в аннотации к своей статье: «Оказывается, что при температуре абсолютного нуля квантовая жидкость может обладать свойством сверхтекучести… При температурах, отличных от абсолютного нуля, в гелии-II оказывается возможным одновременное существование двух движений – сверхтекучего и нормального, что может быть описано посредством введения понятий о сверхтекучей и нормальной “частях” жидкости; λ-точка гелия-II связана с исчезновением “сверхтекучей части” жидкости…
Выведена система гидродинамических уравнений, описывающих макроскопическое движение гелия-II… С помощью этих уравнений исследовано распространение звука и показано, что в гелии-II должны существовать две скорости звука».
Теоретический прогноз о «двойном звуке» подтвердили опыты В.П. Пешкова, ставшие основой его докторской диссертации в 1946 году (Сталинская премия 1947 года). Это был триумф теории Ландау. В 1946 году он был принят в Академию наук СССР и был удостоен Сталинской премии (две другие – в 1949 и 1953 годах; Ленинская – в 1962 году).
Лев Ландау родился в Баку; семья была из богатых (отец инженер, мать врач), и мальчику обеспечили отличное домашнее образование. Это был нечастый случай «вундеркинда», проявившего в зрелом возрасте незаурядные творческие способности. В 14 лет он поступил в Бакинский университет, перевёлся в Петербургский и окончил его в 19 лет. Ещё студентом он всерьёз увлёкся квантовой механикой, и в 1926 году опубликовал свою первую научную работу в этой области. Стажировался за границей, с 1937 года работал в Институте физических проблем (директор П.Л. Капица), где проводил исследования в области физики низких температур.
Ландау с полным основанием можно отнести к физикам-теоретикам. Он не изобретал аппаратуру и методику экспериментов, а объяснял или даже предсказывал их результаты. В 1950 году совместно с В.Л. Гинсбургом (будущим академиком и Нобелевским лауреатом) предложил теорию сверхпроводимости.
Основные его работы – по теории твёрдого тела, физики низких температур. Предсказал возможность распространения в жидком гелии звуковых волн с двумя различными скоростями. Исследовал проблемы атомной физики, космических лучей.
Академик РАН С.С. Гернштейн пишет: «Один из крупнейших физиков прошедшего XX в. Лев Давидович Ландау был в то же время величайшим универсалом, внесшим фундаментальный вклад в самые различные области: квантовую механику, физику твёрдого тела, теорию магнетизма, теорию фазовых переходов, ядерную физику и физику элементарных частиц, квантовую электродинамику, физику низких температур, гидродинамику, теорию атомных столкновений, теорию химических реакций и ряд других дисциплин».
Надо только уточнить: многие работы Ландау были написаны в соавторстве, а его универсализм относится только к нескольким разделам физики. Есть более яркие примеры универсальности знаний. Э. Шрёдингер, например, проявил свой талант не только в нескольких областях физики, но и в биологии, философии.
Безусловно, это не умаляет заслуг Льва Давидовича как выдающегося физика-теоретика. В наше время даже профессиональное знание нескольких разделов одной науки выглядит как энциклопедизм. Слишком сложными и многочисленными стали научные дисциплины.
Разнообразие интересов помогает учёному сопоставлять сведения из разных областей знаний, осуществлять, как говорят, перекрёстное опыление идей, находить неожиданные варианты решений. К тому же это – увлекательное занятие. Как говорил Лев Ландау в одном из интервью:
«Да, занимался всем, и буду заниматься всем, у меня такой характер. Я не разносторонний, я, наоборот, узкий – я просто физик-теоретик. По-настоящему меня интересуют только пока ещё неизвестные явления природы. И всё. Исследования их я не назвал бы работой. Это высокое наслаждение, удовольствие, огромная радость. Ни с чем не сравнимая».
В связи с тем, что «сверх» привычного (сверхтекучесть, сверхпроводимость) советские физики оказались среди первооткрывателей и были удостоены самого большого количества Нобелевских премий. П.Л. Капица и Л.Д. Ландау получили премию в связи с феноменом сверхтекучести. Академики Алексей Алексеевич Абрикосов (1928–2017) и Виталий Лазаревич Гинзбург (1916–2009) за то, что внесли «пионерский вклад в теорию сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей» (так сформулировал Нобелевский комитет). Вместе с ними был награждён англо-американский физик Э. Дж. Леггет.
На этих научных направлениях, тесно связанных с новейшими техническими разработками, учёные СССР и США находились на передовых рубежах.
По разнообразию интересов В.Л. Гинзбург был похож на Ландау. В 1940 году он разработал квантовую теорию эффекта Вавилова – Черенкова. Через пять лет совместно с И.М. Франком (будущим академиком) создал теорию переходного излучения, возникающего при пересечении частицей границы двух сред. В 1950 году вместе с Л.Д. Ландау дал объяснение феномену сверхпроводимости (теория Гинзбурга – Ландау). Разработал радиоастрономическую теорию происхождения космических лучей…
Гинзбург не ограничивался только научными исследованиями; писал научно-популярные статьи, пытался противостоять распространению в обществе предрассудков и суеверий. Создал и возглавил Комиссию по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований при Президиуме РАН.
Он был уверен: «Преподавание религии, Закона Божьего, чего-то такого в школах абсолютно недопустимо. Другое дело, если в школе будет история религии. У нас светское государство, и в школе нельзя иметь что-то религиозное». Откровенно признавался (в отличие от некоторых других учёных): «Я убеждённый атеист. Я считаю, что религия – это следствие древних сказок, наподобие астрологии».
Сомнительное, «не научное» мнение, будто религия – следствие древних сказок, да ещё сродни астрологии. Всё значительно сложней, интересней. Ведь и атеизм – тоже вера. Отчасти – вера в науку. Религия не обязательно связана с церковью и с традиционными обрядами. Можно, конечно, поклоняться высшим силам, молиться им, а можно их познавать и самому стремиться стать достойным бытия в этой великолепной и таинственной Вселенной.
…В начале Великой Отечественной войны Виталий Гинзбург дважды подавал заявление, чтобы пойти добровольцем на фронт. Но его оставили как ценного научного работника. Верное решение. Он активно содействовал созданию водородной бомбы, за что был награждён Сталинской премией первой степени. В 1944 году он вступил в ВКП(б), хотя со временем разуверился в построении коммунизма.
В отличие от Гинзбурга, его собрат по Нобелевской премии А.А. Абрикосов не отличался разнообразием научных и общественных интересов. Возможно, это помогло ему сделать одно, но выдающееся научное открытие. В беседе с журналистом «Известий» он рассказал:
«Во время экспериментов наблюдался ряд необычных явлений в сверхпроводниках. Я пытался объяснить эти явления на основе теории, которую Гинзбург вместе с Ландау написали еще в 1950 году. В результате мне удалось предсказать существование особой категории сверхпроводников – так называемых сверхпроводников II типа. А в то время все сомневались, что такое вообще возможно. Затем я стал работать над поисками сверхпроводников II типа в магнитном поле. И в результате возникло то, что теперь всем известно под именем “вихревой решетки Абрикосова”. Премия присуждена именно за эту работу».
В 1991 году он предпочёл эмигрировать из РФ и стал гражданином США. По его словам, для этого были веские причины:
«Во-первых, я видел, что экономика России явно катится вниз. У меня не было сомнений, что первой жертвой этого станет фундаментальная наука, которая никакого дохода не приносит. К тому времени некоторые мои коллеги уже уехали за границу и успешно работали, в том числе в Штатах. Так что я был далеко не первым. Во-вторых, политическая обстановка была неустойчива. Явно назревал какой-то заговор, это я отчётливо чувствовал. И понимал: если он будет успешным, то границы опять закроют, и тогда уже поздно будет».
Таким был его выбор, и тут возразить нечего. Но есть у него и весьма характерное признание в интервью «Радио Свобода»: «В России в своё время, когда я там был, я натерпелся достаточно. И по этому случаю я горжусь тем, что эта премия считается за Америкой. Я этим горжусь».
Чего уж натерпелся этот учёный: в 33 года стал доктором физико-математических наук, в 42 года – академиком, получил Ленинскую и Государственную премии. Да и Нобеля ему дали за работу, сделанную в СССР, а не в США.
Короче говоря, иметь научные регалии – это одно, быть честным благородным человеком – это другое, порой не совпадающее с первым. Кстати, Абрикосов за четверть века пребывания в США не отметился ни одним мало-мальски заметным научным достижением.
Сверхтекучесть бывает не только у некоторых материалов в определённой среде…
В 1903 году выдающийся французский физик Пьер Кюри в Нобелевской речи сказал: «Можно представить себе, что в преступных руках радий может стать очень опасным».
16 июля 1945 года в США на полигоне взорвали первый атомный заряд. В том же году 6 и 9 августа японские города Хиросима и Нагасаки были превращены в атомное пекло.
В 1948 году Черчилль объявил о железном занавесе между СССР и Западной Европой. Началась «холодная война», которая могла перейти в горячую с перевесом западного блока, вооружённого «атомной дубинкой». В 1945 году в США наметили операцию «Немыслимое» против СССР, для чего держали в боевой готовности около миллиона гитлеровских солдат и офицеров, сдавшихся в плен. Был план атомной бомбардировки крупных советских городов.
29 августа 1949 года на Семипалатинском полигоне была взорвана советская атомная бомба. Вскоре после этого Сталин, вручая Курчатову звезду Героя Социалистического Труда, сказал: «Если бы мы опоздали на один-полтора года с атомной бомбой, то, наверное, “попробовали” бы её на себе».
Через 3 года была создана советская водородная бомба. У США тогда было только соответствующее наземное устройство. В ядерной гонке СССР вышел вперёд. А началась она во время Сталинградской битвы 29 сентября 1942 года постановлением ГКО СССР «Об организации работ по урану». 11 февраля 1943 года вышло постановление об организации работ по использованию атомной энергии в военных целях.
20 августа 1945 года Сталин утвердил Специальный комитет при ГКО. В него вошли: Л.П. Берия (председатель), ряд крупных государственных деятелей и ученые – И.В. Курчатов и П.Л. Капица. Вскоре последний вышел из комитета из-за конфликта с Берией, на которого жаловался в письме к Сталину.
(Сын П.Л. Капицы Сергей говорил, что его отец не желал участвовать в создании оружия массового уничтожения; но в таком случае он не вошел бы в Специальный комитет и не писал бы Сталину о том, как лучше организовать его работу.)
Советский атомный проект во многом был похож на американский благодаря выдающимся достижениям… нет, не только советских учёных, но и разведки. Это была поистине филигранная работа. О ней стоит упомянуть.
Американцы начали работу над атомной бомбой после письма А. Эйнштейна к президенту США Ф. Рузвельту от 2 августа 1939 года. (Инициатором письма был не Эйнштейн, но его подпись сочли наиболее весомой.) В письме сообщалось: «В течение последних четырёх месяцев благодаря работам Жолио во Франции, а также Ферми и Силарда в Америке стала вероятной возможность ядерной реакции в крупной массе урана, вследствие чего может быть освобождена значительная энергия и получены большие количества радиоактивных элементов….Это новое явление способно привести также к созданию бомб». Предлагалось начать соответствующие исследования.
В октябре пришёл ответ: «Мой дорогой профессор! Я…созвал комитет, в который вошли глава бюро стандартов, а также избранные представители Армии и Военно-морского флота, которые тщательно исследуют возможности Вашего предложения, касающиеся урана». Через два года был создан секретный Манхэттенский проект, – вне Эйнштейна как лица неблагонадёжного.
Но именно он помог советским учёным в разработке атомного оружия. В атомную гонку двух держав вмешалась… любовь. Эйнштейн беззаветно полюбил русскую красавицу Маргариту Конёнкову.
В книге помощника Л.П. Берии П.А. Судоплатова «Разведка и Кремль» (1996) сказано: «Жена известного скульптора Конёнкова, наш проверенный агент, действовавший под руководством Лизы Зарубиной, сблизилась с крупнейшими физиками Оппенгеймером и Эйнштейном в Принстоне. Она сумела очаровать ближайшее окружение Оппенгеймера…
Конёнкова под руководством Лизы Зарубиной и сотрудника нашей резидентуры в Нью-Йорке Пастельняка (“Лука”) постоянно влияла на Оппенгеймера и ещё ранее уговорила его взять на работу специалистов, известных своими левыми убеждениями, на разработку которых уже были нацелены наши нелегалы».
Знаменитого скульптора С.Т. Конёнкова с женой ещё задолго до войны оставили в США как агентов влияния. Когда в 1935 году Принстонский университет заказал ему бюст Эйнштейна, прославленный физик познакомился с женой и моделью Конёнкова. Когда Эйнштейн овдовел, они стали любовниками. Маргарита много читала, и по уровню образования была выше женщин, а то и мужчин своего круга. В этом был секрет её очарования, помимо стройной фигуры, привлекательной внешности и чувства собственного достоинства. Она говорила по-немецки, а английский знала лучше своего Альберта.
По-видимому, осенью 1939 года советская разведка узнала от Маргариты Конёнковой о письме Эйнштейна Рузвельту. П.А. Судоплатов писал, что в 1940 году «начальник отделения научно-технической разведки НКВД Квасников направил ориентировку резидентам в Скандинавии, Германии, Англии и США, обязав собирать всю информацию по разработке “сверхоружия” – атомной бомбы».
Ещё до Манхэттенского проекта, запущенного 17 сентября 1942 года, разведка СССР стала нацеливать своих агентов на соответствующие разработки. В ФБР не могли предполагать, что их в самом начале атомной эпопеи опережает НКВД.
Маргарита получила по-настоящему шпионское задание не раньше 1943 года, когда в Москве всерьёз занялись сбором информации об Атомном проекте США. Через Эйнштейна она познакомилась Джулиусом Робертом Оппенгеймером, научным руководителем Манхэттенского проекта. Его называют «отцом атомной бомбы». Хотя у бомбы был ещё один «отец» – итальянец Энрико Ферми, лауреат Нобелевской премии, переехавший в США. Он осуществил первую в мире цепную реакцию в 1942 году.
Альберт и Маргарита не только полностью доверяли друг другу, но и верили в мирную политику СССР. Иначе Эйнштейн не согласился бы помогать Маргарите. Он был убеждён, что для СССР сверхоружие будет инструментом сдерживания агрессивных империалистических держав.
Был ещё один фактор, позволивший осуществить утечку колоссального количества секретной информации о Манхэттенском проекте в Москву. Советский Союз вступил в схватку не просто с фашизмом, а с нацизмом. Немцы возомнили себя высшей расой, имеющей право унижать, покорять и уничтожать другие народы. Это было веским доводом для учёных, среди которых было немало евреев, помогать СССР. В случае победы Гитлера нацизм, сторонников которого было немало в США, мог бы восторжествовать и в этой стране.
Был ли советский атомный проект осуществлен только благодаря военно-промышленному шпионажу? Нет. Сведения разведки могли быть дезинформацией. Чтобы разобраться в них требовались специалисты того же уровня, что и в США.
Для создания атомной бомбы недостаточно выведать несколько секретов. Над проектами такого масштаба трудятся физики, технологи, химики, инженеры разных специальностей. Это – комплексное интеллектуальное и промышленное производство. Например, в Радиевом институте под руководством академика В.Г. Хлопина (1890–1950) была разработана технология получения плутония из урана.
Работы по урановой проблеме в СССР велись достаточно давно, а советская атомная бомба не во всём была копией американской. Помимо научно-технических проблем требовалось решать не менее трудные производственные задачи в кратчайшие сроки. Иначе теоретические схемы бесполезны. Поэтому космический и атомный проекты осуществили только две державы: самая богатая, нажившаяся на двух мировых войнах, и наиболее пострадавшая от этих войн, но самая могучая духовно, с колоссальным научно-техническим потенциалом – СССР.
Материалы разведки помогли советским учёным быстрее реализовать атомный проект, это факт. Иначе работы продлились бы ещё на два-три года. Трудились учёные и инженеры не щадя сил и здоровья. Не потому ли быстро ушёл из жизни Хлопин?
Всего лишь 58 лет прожил руководитель проекта академик Игорь Васильевич Курчатов (1902–1960), основатель и директор Института атомной энергии. Он с 1933 года занимался физикой атомного ядра, искусственной радиоактивностью (монография «Расщепление атомного ядра», 1935). Разработал с сотрудниками систему защиты кораблей от магнитных мин, которую успешно применили во время войны. Был научным руководителем и организатором работ по атомной науке и технике в СССР: создания первого советского циклотрона (1939), атомной и первой в мире термоядерной бомбы (1953), первой в мире АЭС (1954).
Физик и физико-химик академик Юлий Борисович Харитон (1904–1996) был главным конструктором и руководителем секретного КБ-11 (Арзамас-16) в Сарове. Он стажировался в Англии, в лаборатории Резерфорда. С 1931 работал в Институте химической физики АН СССР. Совместно с академиком Яковом Борисовичем Зельдовичем (1914–1987) в 1940 году впервые рассчитал цепную реакцию деления урана. Создал труды по теории горения и взрыва.
Большой вклад в создание «ядерного щита» внесли академики СССР Абрам Исаакович Алиханов (1904–1970) и Исаак Константинович Кикоин (1908–1984). Но из огромного коллектива учёных наибольшую известность обрёл академик Андрей Дмитриевич Сахаров (1921–1989), лауреат Сталинской (1953) и Ленинской (1956) премий, трижды Герой Социалистического Труда (1954, 1956, 1962).
По его словам: «В начале 1968 года я начал работу над книгой, которую назвал “Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе”. В ней я хотел отразить свои мысли о самых важных вопросах, стоящих перед человечеством, – о войне и мире, о диктатуре, о запретной теме сталинского террора и свободе мысли, о демографических проблемах и загрязнении среды обитания, о той роли, которую может сыграть наука и научно-технический прогресс… В основном это компиляция либеральных, гуманистических и “наукократических” идей». Ни в этой, ни в научных работах он не сделал выдающихся открытий.
Сахарова удостоили Нобелевской премии мира (1975). Ирония судьбы! Как позже выяснилось, он предлагал Н.С. Хрущёву разместить у восточного побережья США на морском дне водородные заряды, и в случае начала войны взорвать их, чтобы смести гигантской волной американские города. (Плохо зная механизм образования цунами, он чрезмерно преувеличивал высоту техногенной волны.)
Как политический деятель он попал под влияние антисоветской пропаганды, плохо зная реальную жизнь советского и буржуазного общества, слабо разбираясь в теоретических вопросах обществоведения, истории. О последствиях в реализации таких идей можно судить по катастрофической перестройке с расчленением СССР.
На этот роковой процесс повлияла ещё и атомная гонка, в которую вступил Хрущёв, соревнуясь с США в количестве атомных зарядов. Ради этого был сорван Сталинский план возрождения природы. Были и другие провалы советского руководства. Великая держава не рухнет вдруг, как прогнившее дерево.
У истоков российского атомного проекта стоял академик В.И. Вернадский. Ещё в сентябре 1910 года он добился создания Радиевой комиссии в Петербургской АН. В её состав кроме него вошли академики А.П. Карпинский, Н.Н. Бекетов, Б.Б. Голицын, Ф.Н. Чернышов.
29 декабря того же года на общем собрании Академии наук Вернадский сделал доклад «Задачи дня в области радия». Он сделал вывод: «А теперь перед нами открываются в явлениях радиоактивности источники атомной энергии, в миллионы раз превышающие те источники сил, которые рисовались человеческому воображению… В вопросе о радии ни одно государство и общество не может относиться безразлично, как, каким путем, кем и когда будут использованы находящиеся в его ведении источники лучистой энергии».
Через 10 лет по его инициативе был создан Радиевый институт (им, кроме Вернадского, руководили В.Г. Хлопин и А.Е. Ферсман). В начале июня 1940 года Владимир Иванович получил из США от сына историка Георгия письмо, в которое была вложена вырезка из газеты «Нью-Йорк таймс» со статьёй У. Лоуренса «Наука открыла громадный источник атомной энергии». Журналист сообщил, что физик Джон Даннинг наблюдал деление изотопа урана-235 под действием медленных нейтронов. Реакция сопровождалась выделением колоссального количества тепла. Теперь осталось только усовершенствовать методы извлечения этого изотопа, чтобы получить его в нужном количестве. «Каждому немецкому ученому, работающему в этой области… приказано бросить все остальные исследования и посвятить себя только этой работе».
В конце июня того же года на заседании Отделения геолого-географических наук АН СССР Вернадский и Хлопин предложили срочно создать сырьевую базу урановых руд. По инициативе Вернадского при Президиуме АН СССР была образована Комиссия по проблеме урана. В неё вошли: председатель В.Г. Хлопин; его заместители В.И. Вернадский и А.Ф. Иоффе; члены – С.И. Вавилов, А.П. Виноградов, П.Л. Капица, Г.М. Кржижановский, И.В. Курчатов, П.П. Лазарев, Л.И. Мандельштам, А.Е. Ферсман, Ю.Б. Харитон.
Включение в комиссию специалиста по взрывам Ю.Б. Харитона наводит на мысль, что главной задачей комиссии было изыскание возможностей для создания атомной бомбы. Нет, не так просто. Большинство специалистов были убеждены, что создать атомный реактор для выработки энергии значительно проще, а значит, быстрей, чем бомбу. Ведь её надо не только изобрести, но и сконструировать изделие компактно для транспортировки самолётом. По этой причине в гитлеровской Германии главное внимание уделяли созданию АЭС. Это объясняется не мирными устремлениями Третьего рейха, а необходимостью вырабатывать энергию для военной промышленности.
Вот какие задачи ставила Комиссия: выяснить механизм деления урана и тория; оценить возможность цепной реакции в природной смеси изотопов урана; разработать методы разделения изотопов урана; получить и изучить летучие соединения металлического урана; разведать новые месторождения урановых руд.
Сошлюсь на сведения, приведённые историком науки Д.Н. Трифоновым. В газете «Известия» от 31 декабря 1940 года появилась статья под названием «уран-235». В ней сообщалось: «Молодая советская физика… будет изучать урановую проблему как одну из основных в будущем году. Уже сделаны интереснейшие исследования в этой области… Наиболее известны работы учёных Флёрова и Петржака. Заканчивается постройка первой атомной пушки – циклотрона – под руководством И. Курчатова и братьев Алихановых… Выделить уран-235 из урана – вот цель… Человек сможет получать любые количества энергии и направлять её на любые цели».
Ясно, что ни о какой работе над атомной бомбой не было и речи при такой гласности. Только с началом Великой Отечественной войны все такие исследования были засекречены. А 28 сентября 1942 года было подписано секретное постановление Государственного комитета обороны (ГКО) № 2352сс «Об организации работ по урану», ориентированных на создание урановой бомбы.
После Победы настала пора взяться за укрощение атома в мирных целях. Помогли военные наработки (показательный факт: в ХХ веке главным стимулятором научно-технического прогресса стала индустрия вооружения).
В 1946 году под руководством Игоря Курчатова в реакторе Ф-1 была осуществлена самоподдерживающаяся цепная реакция деления урана. Через два года заработал промышленный реактор по производству плутония. К 1950 году в СССР создавали в производственных масштабах всё, что требуется для создания и работы атомной электростанции. Оставалось только её создать теоретически, а затем практически.
16 мая 1950 года вышло постановление Совета Министров СССР «О научно-исследовательских и экспериментальных работах по использованию атомной энергии в мирных целях». Предполагалось создание опытной энергетической установки «В-10». В проекте участвовало несколько научно-исследовательских институтов, руководили И.В. Курчатов и Николай Антонович Доллежаль (1899–2000), чех по национальности, академик АН СССР с 1962 года. Он окончил в 1923 году МВТУ, стажировался в Западной Европе, работал в проектных институтах, разрабатывал энергетические реакторы для кораблей. С 1950 года СКБ-5 под его руководством приступило к работе над проектом АЭС.
Его заместителем по научной части был физик Дмитрий Иванович Блохинцев (1907–1979). Он вспоминал первый запуск импульсного реактора: «Нарастает звук щелкуна. Это уже не отдельные капли редкого дождя, это весёлый, бойкий дождик, рассыпающийся звоном по крыше. Реактор пошёл. Ожил тяжёлый металл и теперь рвётся в самое сердце атома. Миллиарды нейтронов рождаются и вновь захватываются в ничтожные доли секунды. Началась цепная реакция. Впервые в мире реактор заработал в сверхкритичном режиме – пунктирная линия маленьких ядерных взрывов. Мы как бы дразнили приручённую атомную бомбу тысячу раз в минуту».
Как пишет историк К. Котельников: «Одну из ключевых проблем АЭС решил Владимир Александрович Малых – создатель так называемого твэла (тепловыделяющего элемента) для реактора АЭС. На тот момент молодой конструктор-технолог не имел даже законченного высшего образования, но выдвинулся благодаря своим знаниям. Практически по своей инициативе взялся за разработку твэла – “сердца” реактора (справиться с этим не смогли ни НИИ-9, ни ЛИПАН). Спроектированный им трубчатый твэл был устойчив в нейтронном потоке и “принят на вооружение” АЭС… Малых был удостоен ордена Ленина и Ленинской премии».
26 июня 1954 года недалеко от столицы СССР в Обнинске впервые в мире атомная энергия заработала в мирных целях. Символично: в США создали две первые атомные бомбы, испепелившие два мирных японских города; в Советском Союзе дала электроэнергию первая атомная станция.
Фаэтон, сын бога солнца Гелиоса и смертной женщины, захотел управлять колесницей отца. Но божественные кони не послушались руки человека, понесли, Солнце заметалось по небу, на Земле страшная жара сменялась лютым холодом. Гелиос вынужден был сбросить Фаэтона с небесной колесницы.
Этот греческий миф предупреждает: человеку смертельно опасно брать управление Природой в свои руки. В то же время отражается в мифе мечта человека взмыть в космос. Хотя Икар, сын Дедала, приблизившись к Солнцу, опалил крылья и пал на землю.
Упоминаю об этих мифах, чтобы показать двойственный характер великого деяния – освоения космического пространства. Всё началось с мечтаний. Первым, кто от них постарался перейти к конкретным разработкам, был Константин Эдуардович Циолковский (1857–1935).
Много лет он проработал учителем. Сделал несколько открытий, не зная, что повторил уже известные достижения.
Главные его работы были связаны с проектами цельнометаллического дирижабля, аэроплана обтекаемой формы и ракет для межпланетных полётов. В статье «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903) он теоретически обосновал космонавтику; позже выдвинул идею составных ракет.
Писал научно-философские сочинения, посвящённые освоению космического пространства, верил в величие и добрую силу разума, господствующего во Вселенной.
Он соединил в своих взглядах учение Лейбница о монадах и Николая Фёдоровича Фёдорова – о воскрешении людьми всех поколений. Разделял идеи философа и поэта Владимира Сергеевича Соловьёва о Богоматерии и Всеединстве. Всему этому Циолковский решил дать научное обоснование. Очевидные безобразия, нелепости и ужасы, происходящие на Земле, он считал временными и частными: «Даже вся Земля, будь она хоть самая распакостная, ничего в Космосе изменить не может. Другие планеты выручат». Космический оптимизм!
В начале ХХ века преобладало романтическое отношение к полётам в космос. Обрусевший немец Фридрих Артурович Цандер (1887–1933), прочтя работу Циолковского об исследовании мировых пространств, проникся этой идеей. Учась в Рижском политехническом институте, он рассчитал траекторию ракеты от Земли до Марса. Его девизом стало: «Вперёд, на Марс!». С 1926 года, работая в Центральном конструкторском бюро Авиатреста, он предложил оригинальные конструкции реактивных и ракетных двигателей на жидком топливе. В 1930–1932 годах была испытана созданная им ракета.
Американский учёный Роберт Годдар в 1919 написал об использовании ракет для изучения космоса. Начав с порохового топлива, он после знакомства со статьей Циолковского разработал жидкостно-реактивный двигатель, осуществив первый в мире (1926) запуск такой ракеты.
Эти работы Годдара не нашли поддержку в США. Иначе было в СССР. В 1930–1931 годы группа ленинградских учёных создала первый советский реактивный двигатель ОРМ-1 на жидком кислороде. С тех пор за 10 лет в СССР было разработано 118 конструкций реактивных двигателей. Пионером в этой области был инженер-конструктор Михаил Клавдиевич Тихонравов (1900–1974), сподвижник С.П. Королёва, Герой Социалистического Труда. Другой выдающийся «ракетчик» Валентин Петрович Глушко (1908–1989), с 1958 года академик АН СССР, с 1974 года главный конструктор космических систем, генеральный конструктор многоразового ракетно-космического комплекса «Энергия – Буран», дважды Герой Социалистического Труда.
Как писал английский историк техники С. Лилли: «Неослабный интерес в Советском Союзе к ракетам увенчался созданием тактического ракетного оружия “Катюша”, которое сыграло видную роль при обороне Сталинграда и Харькова и которое в корне отличалось от немецкого “оружия запугивания” – ракеты “Фау-2”». Вторая мировая война стала временем создания баллистических ракет и реактивных самолётов.
Более всех прославлен Сергей Павлович Королёв (1907–1966), человек непростой судьбы, будущий дважды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии, академик с 1958 года.
Закончив профессиональное училище, он стал строительным рабочим. В 1924 году поступил в Киевский политехнический институт. Перешёл на факультет аэромеханики Московского высшего технического училища. Окончил в 1930 году Московскую школу лётчиков-планеристов.
В конце 1929 года Королёв познакомился с Циолковским, получил от него книгу «Космические ракетные поезда» и совет перейти работать в группу Ф.А. Цандера, изучающую реактивное движение. В 1931 году Сергей Павлович работал старшим инженером по лётным испытаниям в Центральном аэрогидродинамическом институте; участвовал в испытаниях ракетного двигателя ОР-1 («Опытный Реактивный») под руководством Цандера.
В 1934 году вышла первая и единственная книга С.П. Королёва «Ракетный полёт в стратосфере». Из аннотации: «Автор инженер-лётчик С.П. Королёв в своём труде обрисовывает значение борьбы за достижение больших высот полёта и характеризует возможности реактивных летательных аппаратов как важнейшего средства к достижению этой цели. В труде разбираются опыты, производившиеся с ракетными летательными аппаратами; впервые в нашей литературе излагается схема современного реактивного мотора и указываются вопросы, разрешение которых позволит осуществить реактивный полёт в стратосфере».
В 1938 году Королёва осудили «за антисоветскую деятельность» (было несколько слушаний; по-видимому, его группа затратила немалые средства, но не смогла реализовать проект ракеты; это сочли вредительством). Из лагеря его перевели в закрытое КБ будущего академика А.Н. Туполева. Во время Великой Отечественной войны Королёв участвовал в испытании ракетных ускорителей на боевых самолётах.
В 1946 году в подмосковном городе Калининграде (будущем Королёве) был создан Государственный союзный НИИ-88 реактивного вооружения. Сергей Павлович был здесь сначала начальником отдела нового научного центра, а затем стал главным конструктором. Под его руководством создавались баллистические ракеты.
4 октября 1957 года планета Земля обзавелась первым искусственным спутником. 12 апреля 1961 года первым в мире вознёсся в космос гражданин СССР Юрий Гагарин. Королёв руководил запусками космических аппаратов к Луне, Марсу, Венере, к Солнцу.
…В «космической гонке» сначала первенствовал СССР, затем вышли вперёд США. Успех нашей державы определялся достигнутым в кратчайшие сроки высочайшим научно-техническим уровнем, энтузиазмом советских людей и умелым руководством сталинского периода. С приходом к власти Н.С. Хрущёва и его разрушительным действиям в экономике, культурной жизни страны и в духовной сфере начался спад.
США нажились (!) на двух мировых войнах, от которых больше всех пострадал СССР. Начав гонку вооружений, правители Соединенных Штатов сделали её дополнительной тяжкой нагрузкой на экономику нашей страны.
Удивительное предвидение Достоевского, автор термина «спутник» (в значении – искусственный спутник Земли). Чёрт, порождённый больным сознанием Ивана Карамазова, мудрствует: «Что станется в пространстве с топором?.. Если куда попадёт подальше, то примется, я думаю, летать вокруг Земли, сам не зная зачем, в виде спутника. Астрономы вычислят восхождение и захождение топора, Гатцук внесёт его в календарь, вот и всё». (Гатцук – от фамилии издателя календарей.)
Орудие казни, кружащееся над нашей планетой, – символ ядерного меча. Писатель соединил мистический дар пророчества с рациональным научно-техническим прогнозом (у него было высшее техническое образование).
Из всех учёных первым провёл сеанс телевидения (дальновидения – в переводе с греческого) член-корреспондент Санкт-Петербургской АН натуралист швед Эмануэль Сведенборг. Было это в конце сентября 1756 года. По словам очевидцев, когда он вернулся из Англии в Готтенбург, то на званом ужине вечером неожиданно вышел из комнаты и вскоре вернулся встревоженным. Он сказал, что видел сильный пожар в Стокгольме.
Присутствующие на обеде были обескуражены, другие подумали, что это шутка: ведь от Готтенбурга до Стокгольма 50 миль. Выйдя второй раз, Сведенборг наблюдал, по его словам, как пламя распространяется, испепелив дом его знакомого. На третий раз он вернулся спокойным, сообщив, что пожар погашен, а его дом не пострадал.
Что это было? Кто-то верит, что произошло восприятие человеком информации таинственным телепатическим способом. Проще предположить, что Сведенборг видел отражение света от пламени пожара на облаках… Впрочем, в эти годы он начал общаться с духами, и о нём стали слагать небылицы.
Мечта о телевидении – в народных сказках. Яблочко наливное катится по тарелочке, и появляется изображение кого-то, находящегося далеко отсюда. Не так ли электронный луч движется по экрану, рисуя картину событий, происходящих порой на другой половине земного шара?
Идея передавать изображение электрическими сигналами возникла ещё в середине ХIХ века, после изобретения электромагнитного телеграфа. Для этого были придуманы механические системы. Но они оказались слишком громоздкими и не давали чёткого изображения.
После того как была передана первая радиограмма, стали очевидны замечательные возможности невидимого излучения, как тогда говорили – электровидения. В 1907 году российский инженер профессор Петербургского технологического института Борис Львович Розинг (1869–1933) предложил получать изображение с помощью электронно-лучевой «катодной трубки Брауна». Ему был выдан патент на изобретение способа электрической передачи изображения на расстояние.
Механическую систему развёртки Розинг использовал для передачи изображения, а электронную – для его приёма. В мае 1911 года он осуществил, по его словам, «катодную телескопию», получив изображение нескольких параллельных линий. Это была первая телевизионная передача. За своё изобретение он получил золотую медаль Технического общества.
В Петербургском технологическом институте, где он работал, был у него способный ученик Владимир Зворыкин, которому суждено было стать знаменитым изобретателем телевизионных систем.
В годы Гражданской войны Розинг вёл преимущественно преподавательскую деятельность в Екатеринодаре. Вернувшись в 1922 году в Петроград, пробовал усовершенствовать свою телевизионную систему. В 1931 году его арестовали «за финансовую помощь контрреволюционерам». У него просили деньги для помощи кому-то из знакомых, а тот, по-видимому, оказался врагом советской власти. Розинга выслали из Ленинграда, он работал на кафедре физики Архангельского лесотехнического института; скончался от инсульта.
Его бывший ученик Владимир Козьмич Зворыкин (1889–1982) стажировался в парижской лаборатории Поля Ланжевена. Во время войны служил в русской армии офицером-телеграфистом, после чего эмигрировал и с 1919 года обосновался в США. Работал в ряде лабораторий. В 1929 изобрёл передающую электронно-лучевую телевизионную трубку (иконоскоп). Усовершенствовал конструкцию кинескопа. Внёс значительный вклад в развитие телевидения, в том числе цветного.
В конце жизни он убедился, что телевидение превратилось для одних – в способ получать большие доходы, для других – оболванивать почтеннейшую публику, для третьих – развлекаться и тупеть. В США появился диагноз «теледиот» для детей, с младенчества «подсевших» на убогую телепродукцию. Владимир Козьмич вынужден был признаться: «Я никогда бы не позволил своим детям даже приближаться к телевизору. Это ужасно, что они там показывают… Хотя, конечно, есть в нём детали, которые мне удались особенно хорошо. Лучшая из них – выключатель».
Многие изобретатели новых технических средств, открыватели новых законов природы могли бы сказать, перефразируя стихотворение Фёдора Тютчева:
Нобелевской премией по физике в 1964 году были отмечены совеские физики Н.Г. Басов и А.М. Прохоров, а также американский учёный Ч. Таунс «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе».
За скупой и не всем понятной формулировкой научного открытия скрыта историческая закономерность: с удивительным постоянством научная мысль, воплощённая в технические свершения, сказку делает былью.
В романе Герберта Уэллса «Борьба миров» (1897) марсиане используют лучевое оружие. В романе Алексея Толстого «Гиперболоид инженера Гарина» (1927) подобный луч используется для разрушений, убийств и добычи ценных ископаемых.
Началось всё это давным-давно. По преданию, в 212 году до н. э. Архимед направленным тепловым лучом сжёг флот римлян, осадивших Сиракузы. Вот когда возникла идея о том, что в ХХ веке стали называть лазером (от первых букв английской фразы L
Архимед вроде бы использовал зеркала и солнечную лучистую энергию. Но если с помощью линзы можно зажечь дерево, сфокусировав солнечный свет, то на значительном расстоянии ничего подобного сделать нельзя. Требуется устройство, в котором энергия исходит в виде тончайшего луча, способного прожигать металл.
Хотя название лазер у всех на слуху, первым был другой аппарат – мазер (microwave amplification by stimulated emission of radiation, то есть усилитель микроволн посредством вынужденного излучения). Его придумал американский учёный Чарлз Таунс. Как следует из названий, и в лазере и в мазере используется квантовый эффект вынужденного излучения.
В инертной среде атом не радиоактивного элемента или изотопа находится в стабильном состоянии. Надо его возбудить, добавив порцию энергии. В ответ он излучает энергию определённой частоты (у каждого химического элемента набор частот индивидуален). Если возбуждённых атомов много, а излучение идёт в одном направлении, возникает узкий луч с чёткой согласованной амплитудой и фазой колебаний (когерентный) и одного цвета (монохромный) и в одной плоскости (поляризованный).
Ни Александра Михайловича Прохорова (1916–2002), ни Николая Геннадиевича Басова (1922–2001) не баловала судьба и не направляла прямиком в науку. Они подтверждают тот факт, что в России обрели власть и возможности проявить себя в творчестве, в науке и технике, в искусстве и литературе трудящиеся, народные массы. Это был не лозунг, не пропаганда, а реальность.
А.М. Прохоров родился в Австралии, в семье рабочего, бежавшего от репрессий за свои революционные выступления. Семья вернулась на родину в 1923 году. Александр окончил физический факультет Ленинградского университета, стал аспирантом Физического института АН СССР, а во время Великой Отечественной войны сражался на фронте. В 1944 году после тяжёлого ранения был демобилизован, защитил кандидатскую и докторскую диссертации. С 1946 по 1982 год работал в ФИАНе.
Н.Г. Басов был сыном профессора Воронежского лесного института. В 1941 году окончил школу и был призван в армию, учился в Куйбышевской медицинской академии, а с 1943 года служил фельдшером на фронте. После войны закончил МИФИ, в ФИАНЕ защитил кандидатскую и докторскую диссертации, одним из его руководителей был А.М. Прохоров.
Научные пути этих двух учёных сошлись на исследовании усиления и увеличения частоты электромагнитного излучения квантовыми системами. Подобные работы проводились в нескольких странах, но первыми стали учёные СССР и США. В 1954 году был создан первый квантовый генератор (мазер). Басов, Прохоров и Таунс открыли новое научное направления в физике – квантовую электронику.
Как писал английский учёный С. Лилли в книге «Люди, машины и история» (1965): «К сожалению, как и со многими изобретениями нашего времени, большое влияние уделяется возможному использованию лазера в военных целях. В Соединённых Штатах усиленно исследуются лазерные пушки для ослепления противника. И хотя расчёты показывают, что лазерные “лучи смерти” как будто не выходят из рамок простой научной фантастики, тем не менее одна комиссия конгресса, ознакомившись с этой возможностью, рекомендовала в своём докладе выделить в 1964/65 финансовом году 2284 миллионов фунтов стерлингов на военные исследования в этом направлении».
Судя по многим сообщениям, несколько вариантов лазерного оружия разного предназначения, в том числе космического, уже создано и успешно испытано.
Лазерные и мазерные устройства успешно используются в медицине, промышленности, информационных технологиях, в научных исследованиях. Казалось бы, лазерный луч нашёл себе мирное применение. Однако мы не знаем, какие секреты скрывают военные ведомства. Можно не сомневаться: над разработками лазерного оружия трудятся лучшие специалисты, тратятся большие средства. Говорят, страны укрепляют свою оборонную мощь. Нет, они усиливают международную напряжённость ради прибылей военно-промышленного комплекса.
Как говорят сантехники: пора менять систему. Не только отдельных стран, но и всей технической цивилизации. Вот над чем должны были бы работать учёные, вот для чего следовало бы использовать капиталы. Ведь даже при мирном использовании лазеров тратится колоссальное количество энергии, наносится немалый ущерб среде нашего обитания – Биосфере.
Кстати, не может ли принцип работы лазера подсказать пути к энергетическому океану вакуум-эфира? Пока это фантастический вариант, но кто может утверждать, что и в этом случае сказка не станет былью?
Пока это всего лишь рассуждения.
Что такое волна? Сама по себе это – геометрическая фигура, которую легко изобразить волнистой линией. Вроде бы это и есть колебания вокруг оси. Так показано и на схемах работы лазера.
Однако в реальности волна – это колебание определённой среды. Она-то и есть носитель энергии волны. Какая это среда? Пронизывающий всё вакуум-эфир. Тот самый, упругость которого высчитывал Ньютон.
Не означает ли это, что лазер использует энергию вакуум-эфира?
Почему она излучается порциями, квантами? Потому что эта волна распространяется на границе двух сред, скажем, воздуха, среды нашего материального мира, и вакуум-эфира («океана энергии»)…
Понимаю, всё это выглядит нелепо, и с теорией относительности не совпадает, и «волну-частицу» опровергает. Это не более чем соображения здравого смысла, над которыми потешаются профессиональные физики. Хочу только привести высказывание, которое приписывают выдающемуся физику Ричарду Фейнману: «В вакууме, заключённом в объёме обыкновенной электрической лампочки, такое большое количество энергии, что ей хватило бы, чтобы вскипятить все океаны на Земле».
«Непосредственно из нашей лаборатории, – говорил академик АН СССР Жорес Алфёров в интервью, – вышли первые комнатные лазеры. А первые непрерывные комнатные лазеры – это что? Волоконно-оптическая связь. Все волоконно-оптические линии связи для телефонов, для Интернета, для чего угодно, там источником сигнала выступают полупроводниковые лазеры на гетероструктуре, наши лазеры. Модифицированные, усовершенствованные, но наши. Лазерная указка, которую вы используете, когда делаете доклады, это наш лазер. Когда по кабелю идёт телевизионный сигнал – это наш лазер. Когда кассир в супермаркете штрихкод с товара считывает – это наш лазер».
В 2000 году Нобелевская премия по физике была присуждена одним из основателей современной информационной техники – российскому учёному Жоресу Алфёрову и американцу Герберту Кремеру «За фундаментальные работы, заложившие основы современных информационных технологий посредством создания полупроводниковых гетероструктур, используемых в cсверхвысокочастотной и оптической электронике».
Жорес Иванович Алфёров (1930–2019), белорус, подобно многим советским выдающимся учёным, прошёл путь «талантливого юноши из народа». В Минске, окончив школу с золотой медалью, он поступил в Белорусский политехнический институт, но вскоре перевёлся в Ленинградский электротехнический.
«На втором курсе, – вспоминал он, – я сделал доклад о работах по фотоэффекту русского физика Александра Столетова. Доклад понравился Наталье Николаевне Созиной, она позвала меня работать на кафедре физики вакуума, и я с удовольствием согласился. Сначала работал бесплатно, а потом Наталья Николаевна говорит: “Вы с утра до ночи тут просиживаете, давайте я оформлю вас на полставки инженера”. И я на 4–5 курсе получал 650 рублей стипендию и 550 рублей полставки инженера – всего 1200 рублей. Придя в начале 1953 года в мой горячо любимый физтех, я в начале получал 900 рублей… Я учился на факультете вакуумной электроники. Между прочим, Джек Килби, мой коллега по Нобелевской премии, окончил тоже вакуумную электронику, только вдали от Санкт-Петербурга, в Иллинойском университете. А дальше, конечно, мне очень крупно повезло… я добился распределения на работу в физтех».
Но это не просто успехи отличника учёбы. Он уже студентом начал работать в лаборатории, причём бескорыстно. Его увлекала и вдохновляла работа, исследование. Так было и впредь:
«В физтех пришёл 30 января 1953 года. Тогда заведующим сектором в лаборатории полупроводников был кандидат физматнаук Владимир Максимович Тучкевич, ставший потом академиком и Героем Социалистического Труда. Он у меня спросил: “Осциллограф включать умеете?”, а когда узнал, что я два года работал на ставке инженера, сразу повёл в лабораторию. Мы тогда выполняли специальное задание правительства, тема “плоскость”, создание первых советских транзисторов на PN-переходах. Транзисторы – это для того времени новая физика и новая технология. Так я сразу попал на чрезвычайно интересное, важное и новое направление… Наш транзистор с приличными характеристиками сделан мною 5 марта 1953 года…
Я с гордостью могу сказать, что мы основоположники физики и технологии полупроводниковых гетероструктур. У меня сперва была одна лаборатория, потом уже отделение, группа лабораторий, а сегодня в России таких лабораторий очень много. Если в 1966–1967 годах мне многие говорили: “Из этого ничего не получится”, то сегодня в программе любой международной конференции гетероструктуры составляют половину, а иногда три четверти и более докладов и прочее».
Нередко утверждают, будто в СССР не развивались электроника, кибернетика. Ложь! Без систем автоматического оперативного управления нельзя было бы запустить спутники; не создали бы современные военные самолёты, не говоря уже о решении многих других задач. В книге «Кибернетика» Н. Винер отметил: «Некоторые мои изыскания в этом направлении связаны с более ранней работой Колмогорова в России».
Основные труды академика Андрея Николаевича Колмогорова (1903–1987) по теории функций, математической логике, топологии, по теории вероятностей, автоматическому регулированию, информатике. Проводил исследования по теории стрельбы, по статистическим методам контроля массовой продукции и теории передачи информации по каналам связи. Был лауреатом Сталинской (1941) и Ленинской (1965) премий, Героем Социалистического Труда.
В СССР успешно развивалась техническая кибернетика и связанные с ней теоретические разработки. Некоторые учёные на Западе использовали отдельные положения кибернетики с политическим акцентом. Не избежал этого и Н. Винер в книге «Кибернетика и общество» (1954).
Писал Винер о «фашистском муравьиноподобном государстве», хотя такова особенность любых социальных систем при резком классовом, кастовом и клановом расслоении. Это проявляется и при капитализме, где человек становится винтиком в механизме, ориентированном на максимальную прибыль.
Он был объективен: «Удел информации в типичном американском мире состоит в том, чтобы превратиться в нечто такое, что может быть куплено и продано». «В этих условиях промышленность будет наполняться новыми механизмами лишь в той степени, в какой будет очевидно, что они принесут немедленную прибыль, невзирая на тот будущий ущерб, какой они способны нанести». «Большой триумф изобретательской мысли в основном стал служить “мыльной опере” и балаганному певцу». В этом наглядно убедилось население некогда единого СССР.
…Знание кибернетики, а также личный опыт пребывания и в социалистическом, и в буржуазном обществе определили активную социальную позицию Жореса Алфёрова. Он работал, в отличие от многих других депутатов, в Государственной Думе (от КПРФ, хотя остался членом КПСС). Пояснил в статье «И всё-таки, почему социализм?» (2019): «Мы, люди старшего поколения, выросли в обществе, которое при всех его недостатках действительно было социалистическим. Мы занимались развитием производства для удовлетворения потребностей трудящихся».
О достижении своего коллектива он рассказал так: «Гетероструктура – это полупроводниковая структура, в которой… реализованы разные полупроводниковые материалы… Герберт Кремер… свои теоретические работы по гетероструктурам публиковал в 1950‐е годы, намного раньше меня. Я стал заниматься ими только в конце 1962‐го. Поэтому он пионер. Но он теоретик. А мы пионеры тоже, но практики.
У нас была первая идея полупроводникового лазера, оптического ограничения, оптического волновода для лазеров. Мы довольно рано поняли одну принципиально важную вещь. Гетероструктуры в целом позволяют создавать принципиально новый класс материалов и на их основе можно иначе управлять потоками электронов и фотонов и создать новую электронику… Была создана небольшая группа и уже к 1968‐му мы смогли обогнать американцев, потому что у нас был более широкий подход. Они на это дело смотрели только как на улучшение параметра лазеров. Мы же решали принципиальную задачу, но сконцентрировав первые усилия на лазерах, потом перешли на солнечные батареи, потом на транзисторы.
Лазеры – прекрасное изобретение, полупроводниковые лазеры – великолепное. Это были компактные приборы, крошки, но они работали только при температурах жидкого азота и жидкого гелия. А наша идея дала возможность им работать при комнатной температуре. Открылась новая область физики полупроводников.
Но чтобы всё это родилось, нужно иметь материалы, где нужные свойства реализуются без дефектов. Для нас было с самого начала ясно – массу полезных эффектов можно получить, используя арсенид алюминия или арсенид галлия. Но арсенид алюминия химически нестабилен, если его не покрыть слоем керосина, он быстро распадается на щёлочь и газ. Ну кто же будет делать приборы, которые превратятся в щёлочь и в газ? Поэтому мы считали, что это не перспективно. И не только мы, а и другие так считали.
Мы начали с системы мышьяк-галлий-фосфор. Потратили пару лет на разработку системы, получили лазер, но он снова функционировал только при температуре жидкого азота. Ребята у меня работали молодые, выпускники, постарше был только Дима Третьяков, блестящий физикохимик. Однажды он пришёл ко мне и говорит: «В столе у Саши Барщевского (он сейчас работает в Штатах) лежат поликристаллические кристаллики твёрдых растворов галлий-алюминий-мышьяк. Лежат уже несколько лет и с ними ничего не случилось. Мы попробовали их использовать – и всё получилось. Таким образом мы нашли стабильный материал, пригодный для электроники. В 1968 году мы послали первую статью, а потом узнали, что два американца сделали то же самое и тоже послали статью. Правда, послали её чуть позже, а опубликовали – чуть раньше, но это неважно».
Часто за одно открытие дают премию нескольким учёным. Значит, научная идея уже созрела, как спелый плод. Можно и нужно восхищаться теми, кто первыми его увидел. Хотя всё новое в науке и технике – результат прежних открытий, а в наше время ещё и результат творчества отдельного коллектива, но также и всего научного сообщества.
Имя Дмитрия Ивановича Менделеева носит таблица химических элементов. Однако в современном виде она во многом отличается от тех вариантов таблицы, которые создал он. Теоретически предсказав несколько элементов, он не мог предполагать, что появятся не существующие в природе техногенные химические элементы.
Один из них был получен в лаборатории Калифорнийского университета в 1955 году бомбардировкой альфа-частицами тяжёлого – атомный номер 99 – эйнштевия (его обнаружили тремя годами раньше в осколках взрыва водородной бомбы). Руководитель работ Гленн Т. Сиборг вспоминал:
«Мы сочли уместным, чтобы элемент был назван в честь русского химика Дмитрия Менделеева, который разработал периодическую таблицу. Почти во всех наших экспериментах по обнаружению трансурановых элементов мы полагались на его метод прогнозирования химических свойств на основе положения элемента в таблице. Но в разгар “холодной войны” присвоение элементу имени русского было несколько смелым жестом, который не понравился некоторым американским критикам».
Это был отличный и, к сожалению, редкий пример победы научных принципов над политической конъюнктурой.
Химические элементы со 102 по 106 – Нобелий, Лоуренсий, Резерфордий, Дубний и Сиборгий – родились в городе Дубне. Последний из них, как нетрудно понять, был назван в честь американского физика Гленна Т. Сиборга. Это было замечательное достижение коллектива российских учёных под руководством академика Георгия Николаевича Флёрова.
Техногенные, искусственно созданные атомы получаются в ничтожном количестве (порой – несколько штук), не всегда можно точно определить их свойства, ибо живут они считанные мгновения, миллионные доли секунды. Практической пользы от них ожидать не приходится. Это чисто научные эксперименты с целью познания глубинных свойств материи.
Правда, как нередко бывает, может оправдаться афоризм Людвига Больцмана: «ничего нет практичнее хорошей теории». Трудно судить, какие могут произойти неожиданные открытия на этом пути в неведомое.
Напомню некоторые сведения. Протон – тяжёлая элементарная частица с положительным зарядом. Количеством протонов определяется заряд атомного ядра и место элемента в периодической таблице. Нейтрон по массе равен протону, но электрически нейтрален.
В 1966 году академик Г.Н. Флёров доходчиво объяснил, как создаются новые химические элементы: «Двадцать пять лет назад последним известным элементом был уран-238, имеющий в своём составе 92 протона и 146 нейтронов. Чтобы получить, например, 100‐й элемент, надо к ядру урана добавить 8 протонов и 10 нейтронов. В результате образуется ядро фермия, у которого 100 протонов и 156 нейтронов, а общий вес 256.
После осуществления цепных ядерных реакций естественным путём получения новых элементов явился метод, основанный на добавлении к данному ядру нейтронов. Последовательный захват нейтронов приводит к тому, что в результате бета-распада часть нейтронов начинает переходить в протоны, и в итоге мы получим более тяжёлый элемент.
Захват нейтронов осуществляется в мощных реакторах, где в секунду через 1 квадратный сантиметр проходит 5·1014—5·1015 нейтронов. С помощью таких нейтронных потоков уже в течение 1943–1956 годов было получено 8 новых элементов…
Однако после того как в 1956 году был получен 100‐й элемент, результаты экспериментов в этом направлении, проводимых в течение последующих девяти лет, оказались весьма скромными: был получен всего лишь новый изотоп того же самого 100‐го элемента… Дело в том, что получаемые в реакторах потоки нейтронов недостаточны для того, чтобы захват нейтронов происходил в течение минут, часов или суток. Для этого необходимы месяцы и годы. А элементы, находящиеся около 100‐го, живут очень недолго».
Не будем углубляться в проблемы, которые возникали и впредь. Их удалось преодолевать, всё более усложняя эксперименты. Обратим внимание на то, что не сразу замечаешь и осмысливаешь. Речь идёт об элементарных частицах, которые и вообразить невозможно, о «штучных» атомах, которые возникают и пропадают за миллиардные доли секунды. Учёные рассказывают о них так, словно это какие-то привычные предметы. А эти эфемерные атомы надо добыть, успеть опознать, сосчитать, дать их описание…
Для этого работают мощные реакторы и циклотроны. Ядра атомов собирают в пучки, разгоняют до неимоверной скорости и выстреливают в специальные мишени, чтобы в осколках разглядеть новые атомы. Это сложное техническое производство по выработке информации.
В Дубне многие годы руководил этими работами Георгий Николаевич Флёров (1913–1990). Свой трудовой путь он начал чернорабочим, а завершил, как нередко бывало в СССР, знаменитым учёным. В Ленинграде как отличный рабочий электрик был направлен заводом на инженерно-физический факультет Ленинградского индустриального института. Практику проходил в лаборатории И.В. Курчатова в Ленинградском физико-техническом институте. Здесь же защитил диплом и остался работать.
В 1940 году Курчатов предложил ему и другому молодому специалисту К.А. Петржаку построить ионизационную камеру и провести серию экспериментов, изучая деление ядер урана при облучении быстрых нейтронов (немецкие физики О. Ган и Ф. Штрассман раньше открыли процесс деления ядер урана при облучении медленными ионами). Молодые советские учёные заметили, что деление урана происходит и самопроизвольно. Курчатов направил в научный американский журнал сообщение об этом открытии. Флёров и Петржак предложили Курчатову, как руководителю проекта, стать соавтором открытия, но он отказался.
С начала Великой Отечественной войны Флёров был на фронте, но в августе 1942 года его отозвали в распоряжение Академии наук. Он был среди учёных, работавших над советским атомным проектом, с 1957 года перешёл в Дубну, где строился ускоритель тяжёлых ионов, руководил проводимыми на нём экспериментами, а в 1968 году стал академиком АН СССР.
В 1999 году команда учёных из Дубны, в составе которой были и зарубежные специалисты, под руководством Ю.Ц. Оганессяна (вскоре ставшего академиком РАН) зарегистрировали два атома нового элемента, которому было присвоено имя флеровий. А в 2016 году в Дубне родился новый сверхтяжёлый элемент, названный оганессоном.
Создание искусственных элементов возможно только в искусственной среде, в Техносфере, деталью которой является данная техническая система. И хотя новым сверхтяжёлым элементам дали имена конкретных учёных, такие открытия под силу только крупным коллективам представителей разных специальностей при участии многих других «подсобных» предприятий и учреждений, с использованием колоссального количества энергии.
И вновь возникает вопрос: как будут использованы эти достижения? В целях войны или мира? Для восстановления Биосферы или для дальнейшей её деградации, замещением Техносферой?
Всё те же вопросы, что и с использованием ядерной энергии, электроники, освоением космического пространства. Прежде они возникали, но уходили на второй план в надежде на лучшее будущее. Но оно становится всё более тревожным. Пришла пора всерьёз задуматься о судьбе технической цивилизации. В обостряющемся конфликте с Биосферой она одерживает победы, которые опасней поражений.
Одно выдающееся научное достижение Владимира Ивановича Вернадского остаётся в забвении. Оно не тривиально. Научное открытие принято относить к определённой области знаний. В данном случае речь идёт о познании прошлого и будущего науки как важной составляющей духовной культуры.
На общем собрании Академии наук в мае 1921 года по предложению В.И. Вернадского была создана постоянная Комиссия по истории науки, философии и техники. Он был избран её председателем. Вскоре её переименовали в Комиссию по истории знаний (КИЗ), а во главе поставили крупного партийного функционера Н.И. Бухарина. Он возглавил советскую делегацию на лондонском Конгрессе историков науки в 1931 году.
Как писал Дж. Бернал в работе «Наука в истории общества» (1956): «Интерес к истории науки и техники в России – в силу того, что её в прошлом в значительной мере игнорировали, – был особенно большим. В Советском Союзе этот интерес пробудился давно, и вклад, который внесла советская делегация в работу Конгресс историков науки в Лондоне в 1931 году, оказал на историческую науку глубокое влияние… Особо выделяется труд Вавилова о Ньютоне, который даёт более глубокое понимание работ последнего и ясное представление об источниках его идей в области химии и атомистической теории, которое до того времени не учитывали.
…Чрезмерные претензии на приоритет русских учёных, выдвинутые в связи с кампанией за подъём морального духа народа, не должны закрывать нам глаза на ценность проведённых исследований… Наряду со столь знаменитыми именами как Лобачевский, Менделеев и Павлов, Россия дала миру таких замечательных учёных и изобретателей, как химик Бутлеров, физики Лодыгин и Попов, пионер авиации Жуковский, не говоря уже о других».
На Конгрессе 1931 года В.И. Вернадский не присутствовал. Его взгляды не вполне соответствовали официальным канонам марксизма. Впрочем, каноны эти частично менялись. В результате внутрипартийной борьбы Бухарин был осуждён и расстрелян, а «его» Комиссию закрыли.
В 1944 году (напомню: шла Великая Отечественная война) Верховный Главнокомандующий Сталин на встрече с президентом АН СССР С.И. Вавиловым задал неожиданный вопрос: есть ли в Академии институт, изучающий историю науки? Сергей Иванович сказал, что его нет. И 22 ноября того же года вышло постановления Советского правительства об организации Института истории естествознания и техники.
Это может показаться странным. Неужели в стране не было более важных проблем? Какой смысл углубляться в историю науки? Надо узнавать новейшие достижения, быть устремлённым в грядущее, а не в былое…
Нет, прошлое – это фундамент, на котором выстраиваются новые мысленные конструкции. Чем прочней это основание, тем надёжней всё сооружение. Необходимо осмысливать пути развития, а порой и деградации научной мысли, её тупики и возможные перспективы.
Кредо Вернадского: «История науки является… орудием достижения нового». Она показывает мир мысли в движении, единстве и многообразии. История – путешествие в прошлое для понимания жизни научных концепций в связи с судьбами их творцов, а также для поисков забытых идей:
«Человечество не только открывает неизвестное, непонятное в окружающей природе – оно одновременно открывает в своей истории многочисленные забытые проблески понимания отдельными личностями этих, казалось, новых явлений. Движение вперёд обусловливается долгой, незаметной и неосознанной подготовительной работой поколений».
«Каждое поколение научных исследователей ищет и находит в истории науки отражение научных течений своего времени. Двигаясь вперёд, наука не только создаёт новое, но и неизбежно переоценивает старое, пережитое».
Законы биологической генетики помогают селекционерам создавать новые формы живых организмов. История науки – интеллектуальная генетика – помогает формировать новое знание.
В биологической эволюции нередки тупиковые ветки, приводящие к массовым вымираниям; деградация организмов зависит от внешней среды и/или внутренних дефектов. По словам Вернадского: «В истории наук на каждом шагу мы видим замену истинного ложным и неправильным. Можно сказать, что научное мировоззрение поддерживается и не гибнет только благодаря сознательному проявлению усилия, воли».
Выходит, в науке не обойтись одними лишь фактами и логикой, рассудком. Требуются волевые усилия (элемент религиозной веры), чувство красоты и гармонии (основа искусства). Всё это воплощает в себе конкретная личность исследователя, творца.
…Книга американского философа Томаса Куна «Структура научных революций» (1970) была встречена восторгами и спорами. Основная её идея: в научном сообществе некоторое время главенствует одна «парадигма». Затем появляются новые теории, меняющие привычный способ мышления. Происходит «научная революция», поднимающая уровень познания на новую высоту. «Нормальная наука, – утверждал Т. Кун, – держится от творческой философии на почтительном расстоянии». Научные революции он связывал со сменой господствующих идей в физике и космологии.
Вернадский писал не о революциях, а о вспышках научного творчества. Связывал их с жизнью общества, развитием техники и производства, с общественным сознанием, философскими воззрениями, религиозной верой, а не только с изменением «парадигмы», господствующих взглядов научного сообщества. Например: «Книгопечатание явилось тем могучим орудием, которое сохранило мысль личности, увеличило её силу в сотни раз и позволило в конце концов сломить чуждое мировоззрение».
Он утверждал: «Никогда не наблюдали мы до сих пор в истории человечества науки без философии… Говорить о замене философии наукой, или обратно, можно только в ненаучной абстракции». «Научное мировоззрение… является сложным и своеобразным выражением общественной психологии».
Строгая логика фактов, точность наблюдений, проверка идей на опыте, – эти достоинства науки, имеющей огромное значение в практической деятельности, по мнению Вернадского, делают её планетным явлением. В этой связи он недоумевал: «Мысль не есть форма энергии. Как же может она изменять материальные процессы?»
Но разве только научная мысль влияла на развитие общества? Многие науки оформились всего 3–4 столетия назад, а деятельность людей идёт многие тысячелетия. Информация (мысль) не форма энергии, а одно из её проявлений в сложно организованной материи. Вне материального носителя мысли нет. Она воздействует на природу через человека, создающего и использующего технику.
В истории научной мысли Вернадский отметил принципиально важный факт: существование двух синтезов Космоса.
Один – «отвлечённое представление физика или механика… В сущности этот мир Космоса даёт нам совершенно чуждое, нас не трогающее впечатление и, очевидно, представляет схему, далёкую от действительности даже тогда, когда мы превратим его в своеобразный хаос движущихся без порядка частей, или, наоборот, в своеобразную машину, регулируемую мировым разумом».
«Наряду с этой – физической – картиной Космоса всегда существует другое о нём представление – натуралистическое, не разложимое на геометрические формы, более сложное и более для нас близкое и реальное, которое пока связано не со всем Космосом, но с его частью – нашей планетой».
Успехи физико-математических и технических наук в ХХ веке определили их решающее влияние на мировоззрение. И оно отдалилось от реальности, которую изучают натуралисты, и ощущает каждый житель Земли. У физиков – упорядоченный и упрощённый мир, подобный механизму или машине (оцифрованный, говоря по-современному). А окружающий и пронизывающий нас мир – живой, неисчерпаемо сложный, не сводимый к геометрическим схемам и физическим формулам.
Астроном и физик А. Эддингтон в книге «Пространство, время и тяготение» (1923) писал: «Теория относительности подвергла пересмотру всё содержание физики… И всё-таки, по отношению к природе вещей, это знание – только пустая скорлупа, символическая форма. Это – знание структуры формы, а не знание содержания. Во всём физическом мире разлито неизвестное содержание, которое, несомненно, должно быть сущностью нашего сознания».
Выдающийся физик Эрвин Шрёдингер назвал молекулу «зародышем твёрдого тела». Свойства её (добавим: и окружающей среды, что обычно забывается) предопределяют рост кристалла: постоянное повторение одной и той же структуры. Хромосому он назвал «апериодическим кристаллом», где «каждый атом, каждая группа атомов играет индивидуальную роль, не вполне равнозначную роли других атомов и групп».
Рост этого кристалла происходит только в среде живого организма. Обычный кристалл увеличивается механически, как бы складывая здание из готовых кирпичей. Идея организма, в общих чертах запечатленная в геноме, развивается органически только в живом и от живого.
На первый взгляд разница между кристаллизацией косного тела и живого существа лишь количественная. В первом случае код простой и ему соответствует такой же результат. Во втором – код сложный.
Однако суть живого организма определяет не форма, а содержание. Кристалл инертен и способен или наращивать свой объём, или разлагаться. А живое существо регулирует обмен веществ и в своём теле, и в окружающей среде. Оно обладает свободой воли, перемещая по своей надобности атомы, используя их энергию для жизнедеятельности.
Окончательный вывод Шрёдингера: «Деятельность живого вещества нельзя свести к обычным законам физики». Что уж тогда говорить о человеке и умственной работе, обо всей Вселенной!
Почему же физики верят, будто выстроили в общем виде модель мироздания, постигли его появление в Большом взрыве первичного сгустка материи? Что ж это за модель всего сущего, в которой не предусмотрены Жизнь и Разум?!
В работе «Положение науки и исторический разум» (1934) испанский философ Ортега-и-Гассет назвал заключительную главу «Человек нуждается в новом откровении, которое не способен дать физический разум». По его словам, «так называемая природа, по меньшей мере, то, что под этим названием исследует физик, оказывается им самим изобретённым устройством, которое играет роль посредника между подлинной реальностью и человеком…
Я говорю вам, что в науке о человеке зреет новое поразительное откровение. Царство разума не кончилось. Физический разум умер! Да здравствует исторический разум!»
В те же годы Вернадский писал: «Космос без материи, без энергии не может существовать. Но достаточно ли [одних] материи и энергии – без проявления жизни – для построения Космоса, той Вселенной, которая доступна человеческому разуму?»
Для натуралиста Вселенная воплощена прежде всего в земной области жизни – Биосфере (включающей земную кору). А здесь царит жизнь.
…Авторитет механики, физики, химии непомерно вырос за счёт успешного использования этих знаний для создания машин и механизмов, военной техники и оружия массового уничтожения. Государства тратят на развитие данных наук гигантские средства.
Гипотеза Большого взрыва Вселенной получила признание, когда были взорваны атомные и водородные бомбы. Физики, сами того не подозревая, распространили страшные достижения военных технологий на весь Мир (хотя и на основе теоретических предпосылок).
Физики первой половины ХХ века рассматривали подобные модели как полезную интеллектуальную игру, ведя споры, испытывая сомнения. Это – нормально. Когда же такие идеи стали основой современного мировоззрения, с этим трудно согласиться.
Почему исследователи утрачивают чувство живой Природы? Главная причина: окружающая человека среда радикально меняется. Создана искусственная природа – Техносфера.
Современный человек в быту, труде, на отдыхе остаётся деталью гигантской механической системы. Он может утешаться мыслью о своём единстве с Космосом. А в действительности весь невообразимо огромный Мир представляет он, сам того не сознавая, царством механических систем, оттесняющих жизнь на задворки бытия.
«В цивилизации, – отметил философ Н.А. Бердяев, – само мышление делается техническим, всякое творчество, всякое искусство приобретает всё более и более технический характер».
Итак, В.И. Вернадский, исходя из анализа истории знаний, сделал чрезвычайно важный вывод о двух научных синтезах Мира.
Физико-математическая модель обоснована теориями и гипотезами, выражена формулами, в значительной мере подтверждена фактами. Она не учитывает существование Жизни и Разума.
Естественнонаучный образ Вселенной исходит из данных наук о Земле и Жизни, о психике животных и человека, истории человечества, учения о Биосфере. Он соотносится с традиционными представлениями людей о Мире, выраженными в мифах и религиозных преданиях.
Современные представители наук о Земле и Жизни стараются приспособить свои теории к физико-математической модели мироздания. Успеха нет, несмотря на многолетние работы огромного числа учёных.
Биохимики надеются осуществить синтез живого организма. Геофизики рисуют механическую модель перемещения плит (не континентов!) литосферы. Физикохимики придумывают возможности спонтанного появления порядка из хаоса. Физики и химики усовершенствуют технику убийств и разрушений…
Не пора ли таким специалистам обратить внимание на реальную земную природу и на разрозненную общность людей, на ней обитающих? Не пора ли переходить на иные научные направления исследований Природы, человека, общества?
Усиливаются аномалии погоды и климата, грозящие глобальной климатической катастрофой. Истощаются ресурсы Биосферы, загрязняется область жизни, включая Мировой океан. Ныне особенно актуальна идея В.И. Вернадского о необходимости перехода к приоритету наук о реальной живой природе, наук о Земле и Жизни, учения о Биосфере.
…История и философия науки за последние полвека всё больше замыкаются в узком кругу специалистов. А эта область знания важна уже потому, что наука продолжает развитие по пути, который определило общество ещё в неолите и чётко обозначило при капитализме: быть катализатором развития техники – дающей прибыль и/или работающей на войну. Только история общества, культуры, науки поможет нам осознать этот роковой процесс и противостоять ему.
Это чрезвычайно серьёзная и важная проблема. Но современному «оцифрованному» человеку осознать её трудно. У него другие приоритеты, внушённые воспитанием и образованием в условиях специфического общества, приспособленного к Техносфере.
На закате ХХ века были дискуссии о границах познания (так же, как веком раньше). Об этом написал американец Джон Хорган в книге «Конец науки. Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки» (1996, на русском 2001). Он общался с видными специалистами, а потому его обзор заслуживает внимания.
Правда, на мой взгляд, Век Науки после первой трети ХХ века уступил место Веку Техники. С тех пор не было выдающихся научных открытий, тогда как технические свершения грандиозны.
Когда цивилизация достигает относительного совершенства, люди верят, что создано законченное мировоззрение. Начинают деградировать религиозные организации, философские учения. В ХХ веке ведущие научные теории из-за долгого господства превратились в догмы. Они довлеют над умами специалистов.
Так будет ли конец фундаментальной науке?
Он близок, делает вывод из своих изысканий Д. Хорган: «Есть нечто ужасное в мысли о том, что наша способность удивляться может исчезнуть раз и навсегда, и причиной этого будет наше знание».
Увы, способность удивляться исчезает из-за веры в модные теории, в мнения авторитетов. Средства массовой рекламы, агитации, пропаганды (СМРАП) нацеливают на материальные ценности. Книга перестаёт быть феноменом культуры мышления. Духовная деградация общества создаёт удушающую среду для интеллектуальных дерзаний, озарений.
Почти все учёные верят в Большой взрыв, породивший мироздание. Хотя эта гипотеза астрофизиков курьёзна. Бум-бабах! И вот через некоторый срок являемся мы – последствие вселенского катаклизма. Его жертва – идея Бога. Возникает мысль: а не учинил ли Большой Бум вселенский террорист Сатана?
Как метафора этот образ вполне подходит. Вот и австрийский философ Пауль Фейерабенд в беседе с Д. Хорганом сказал: «Не может так быть, что Вселенная – бах! – и развивается. Нелепость какая-то».
Хорган воспринял эту здравую мысль как иронию. Он убеждён: «Если вы хотите обнаружить нечто столь монументальное, как естественный отбор, теория относительности или теория Большого взрыва, если вы хотите превзойти Дарвина или Эйнштейна, то ваши шансы практически равны нулю». Ведь «гениям нашей эры осталось меньше вещей, которые можно открыть, чем было у Эйнштейна и Бора».
Значит, основные законы природы и общества открыты? Тогда поистине конец фундаментальной науке!
Так думают те, кто плохо представляют себе жизнь природы и общества. Их умственный горизонт замкнут в кругу современных теорий и гипотез. Они привыкли копаться в деталях, не смея заглянуть в бездну Неведомого.
…А если сомнительна идея Большого взрыва? Если дарвиновский отбор не объясняет стержня биологической эволюции – усложнение организмов, развитие нервной системы? Если глобальная тектоника плит извращает жизнь земной коры? Если гипотеза кварков сомнительна? Если теорию относительности можно истолковать не по Эйнштейну? Если существует информационная система Биосферы – Геоинтеллект?!
Подобные вопросы внушают надежду на то, что у познания Мира и человека есть далёкие перспективы. Возможностей для научных открытий предостаточно. Надо лишь усомниться в модных ныне теориях, отработать другие варианты. И тогда грядут фундаментальные открытия.
Но вот незадача. Вспышка научного творчества происходит только при благоприятных факторах, от науки мало зависящих. Один из них – эффект общественного ожидания. Не случайно в иные эпохи гении, что называется, идут косяком. Этому благоволит интеллектуальная и социальная среда.
Научное творчество требует вдохновения. Фундаментальное открытие – такой же шедевр культуры, как полотно гениального живописца, книга великого писателя, симфония выдающегося композитора. Общество должно быть заинтересовано в шедеврах научной и философской мысли.
Сила эффекта интереса и ожидания определяется, в частности, качеством и количеством научно-художественных и научно-популярных изданий. Они стимулируют творчество, осуществляя «перекрёстное опыление» идей из разных дисциплин, повышают престиж науки.
Ситуация с такой литературой сейчас катастрофическая.
Что распространяют СМРАП под видом научных сенсаций? Чаще всего – завиральные идеи. Периодически вздувают нездоровый интерес к экстрасенсам, оккультистам, гороскопам, нелепым чудесам, НЛО, снежному человеку, «альтернативной истории». Подавляют здравый смысл и опошляют науку.
На ТВ появляются «научно-развлекательные» программы. Чаще всего – всё тот же рыночный принцип спроса-предложения: Сделайте мне красиво! Сделайте мне занятно! И не надо учить меня жить и думать!
…В истории науки и техники, философии и религии с древнейших времён именно интеллект и жажда познания определяли достижения культуры. А ещё – изобретательность ремесленников, инженеров, конструкторов. То есть – творчество и труд.
Вторая половина ХХ века прошла при господстве научных коллективов. Пора обратить внимание на личности уникальные, плохо поддающиеся давлению среды и традиций, способные осуществлять синтез знаний, а не только быть отличным профессионалом. Такова важная предпосылка вспышки научного творчества.
Другая – «социальный заказ», потребность общества в познании Природы и человека. Ради духовного подъёма и поисков истины, а не для комфорта и выгоды.
Все мы рождены гениями. Но для реализации наших возможностей необходима благоприятная интеллектуальная атмосфера. Не тепличные условия, как для выращивания редкого животного. Нужны те, кто может преодолеть давление авторитетных идей и мнений.
При власти капитала в его социально развитой форме преобладает «средний класс» граждан, удовлетворённых своим бесцельным бытием. Господствуют буржуазные материальные ценности. Установка общества – воспитывать потребителей, у которых цель жизни комфорт и развлечения. Такая духовная среда гарантирует застой фундаментальной науки. Как следствие – опошление философии, лишённой новых идей, замедление технического прогресса.
…Структуру общества определяют по социально-экономическому критерию, не беря в расчёт духовный базис. Исходя из него, полезно выделить буржуизм – общество потребления с идеалом материального изобилия. Он характерен для капитализма, но возможен при любой социальной системе. Его провозгласил, сам того не понимая, Хрущёв, обещавший коммунизм в 1980‐е годы.
Если окончательно победит буржуизм, осуществится пророчество Достоевского: человеку останется только «спать, кушать пряники и хлопотать о непрекращении всемирной истории». Финал – духовная деградация человечества. Таков один из вариантов будущего.
В.И. Вернадский надеялся, что мировые войны ХХ века завершатся созданием нового мира, в котором будет господствовать научная мысль и добрая воля объединённого человечества. Эта идея Ноосферы, воспринятая им у французских философов Э. Леруа и Тейяра де Шардена, не оправдалась. Почему? Эта непростая проблема требует исследования на основе гуманитарных знаний.
Современные опусы на тему глобального кризиса обычно чрезмерно политизированы. Они не учитывают уроки прошлого. Наиболее яркий пример. Был квалифицированный прогноз экспертов ООН под руководством Нобелевского лауреата, члена корреспондента АН СССР В.В. Леонтьева «Будущее мировой экономики» (1977). Рассматривалось по нескольким параметрам развитие крупных региональных экономик мира до 2000 года.
Авторы оговорились: выводы имеют вероятностный характер и не могут учесть «характера и направления дальнейших изменений в развитии техники». С той поры принципиальных технических свершений не было, если не считать электронно-компьютерного бума. Но он должен был лишь улучшить общую ситуацию. В. Леонтьев заявил: «При формировании статистической базы прогнозов были приложены большие усилия по мобилизации лучших из имеющихся источников информации и авторитетных экспертных оценок». И это правда.
В 1970 году валовой продукт на душу населения в Северной Америке (СА – США и Канада) был в 2,6 раза выше, чем в Советском Союзе. Предполагалось, что население в СССР будет увеличиваться быстрей, чем в СА, но ещё стремительней возрастёт валовой продукт. По этому показателю СССР должен был приблизиться к СА, отставая всего в 1,45 раза.
Так предполагалось по канонам экономической науки. А что вышло?
Не стало СССР и европейских стран народной демократии. Они рухнули и переродились без войн, социальных и природных катастроф. А ведущие специалисты Запада в 1970 году не заметили никаких симптомов смертельной болезни социалистической системы! Предполагали её укрепление, рост экономики и благосостояния народов.
По суммарному валовому продукту республик, входивших в СССР, картина потрясающая: он в 2000 году снизился более чем вдвое. Хотя по прогнозам ожидалось его увеличение в 4,4 раза. Десятикратное расхождение научных ожиданий с реальностью!
Столь вопиющий факт оставили без внимания все ведущие социологи, экономисты, политологи. Он свидетельствует о зияющем провале в обществоведении. Не учитываются какие-то фундаментальные законы цивилизации, выходящие за рамки физико-математических моделей. Какие это законы? Их надо понять, чтобы иметь более вероятный прогноз на будущее. Такова польза от локальных и глобальных катастроф. Если только хотеть и уметь учить уроки истории.
Какие же это законы? Прежде всего – связанные с взаимодействием цивилизации с Биосферой. Оно не сводится к эксплуатации природных ресурсов с выделением чудовищной массы отходов. Это отчасти учитывают современные модели. Но есть не менее важный фактор: изменение массового сознания в условиях Техносферы. Он сыграл решающую роль в крушении СССР. Все остальные материальные факторы были учтены экспертами ООН, и вывод их был объёктивным. Разве только что они недооценили великолепный прорыв Китая в лидеры.
В нашу задачу не входит развивать эту тему. Она не так проста, как может показаться на первый взгляд. Мы говорим о возможном будущем академической науки. Она может и впредь существовать в том виде, который предоставляют ей имущие власть и капиталы. Но у неё есть высокое призвание. Она может объединить специалистов самых разных отраслей знания для спасения – да, именно так! – цивилизации.
Такая организация как Римский клуб выдала немало интересных и полезных работ о глобальной цивилизации, её судьбе. Они не отличаются оптимизмом. Последний крупный доклад и вовсе предлагает резко сменить траекторию движения общества и напоминает, что мы живём в особую геологическую эпоху Антропоцена.
Но именно в нашей стране на четверть века раньше гипотезы Антропоцена (её выдвинули английские учёные) значительно более убедительно была обоснована концепция Технозойской эры на основе представлений Вернадского о геохимической деятельности человечества и Ферсмана о техногенезе. Об этом было мной написано в книгах: «Время – Земля – мозг» (1973), переизданной в Польше; «Геологическая деятельность человечества. Техногенез» (1978); в соавторстве с Л.Г. Бондаревым – «Природа и цивилизации» (1988). Помимо трёх десятков статей в разных изданиях, из последних книг: «Экология. Человек и природа» (2001) и «Цивилизация против природы» (2004), статья «Ноосфера или техносфера?» («Вопросы философии», 2005, № 6).
И всё это – без отзвука и обсуждений. Хотя с идеей Технозойской эры были знакомы, в частности, академики Б.С. Соколов и А.Л. Яншин Для меня несущественна проблема личного приоритета; «за державу обидно».
Для нашей науки особенно важно не только пропагандировать, но и развивать на новом уровне достижения Вернадского и Ферсмана, о которых на Западе за последние полвека стараются не вспоминать. Да и у нас весьма скромно и тускло отметили 150‐летие Владимира Ивановича.
Есть все основания предполагать, что в ближайшие годы проблема Биосферы и взаимодействия с ней цивилизации будет чрезвычайно актуальной. На это указывает усиление климатических аномалий, обострение проблемы водных и некоторых других ресурсов, загрязнение и деградация земной природы, от которой мы находимся в абсолютной зависимости.
Учение о Биосфере – фундамент современного естествознания. Только на такой основе можно научно обосновать рациональную стратегию развития глобальной цивилизации. Она продолжает укреплять и расширять Техносферу, а не создавать область господства научной мысли (такой виделась Вернадскому Ноосфера). Радикально изменить такую ситуацию – задача на грани возможного.
Передо мной невзрачная на вид книга 1979 года: «Наука – народному хозяйству». Крупные учёные Советского Союза, академики, рассказали о фундаментальных научных исследованиях и практическом их применении в различных областях народного хозяйства.
Раскрыл её не без опаски. Ожидал встретить рапорты руководству о достигнутых успехах. Без этого не обошлось: излишек ссылок на Брежнева и Ленина (хотя и по делу). Но общий тон деловой. Много сказано о «цифровизации», как теперь выражаются. В частности, статья академика В.М. Глушкова «Кибернетика, нужная всем».
Партийный идеолог академик П.Н. Федосеев заявил: «Математические методы используются не только в физике, химии, но и в таких науках, как экономика, право, социология, история. Всемерное оснащение фундаментальных и прикладных исследований современной вычислительной техникой стало сейчас важным фактором их успешного развития».
Но уже тогда замедлились темпы экономического роста. Преобладание служащих, а не рабочих и колхозников, сказывалось на общественной психологии; уменьшалась рождаемость, обрели приоритет материальные ценности (мечта об «американском образе жизни»), индивидуализм, скептическое отношение к идеям социализма и коммунизма.
Сказывалась утрата доверия советских людей к партийному руководству, обещавшему коммунизм нынешним поколениям. А в перестройку взяли курс на капитализм, кляня сталинский СССР как империю зла. Хотя советский период был ознаменован великими достижениями отечественной науки, техники, культуры; стремительным подъёмом народного хозяйства; победой в Великой Отечественной войне.
Россия более 30 лет существует при капитализме. Результат: она резко уменьшилась по населению и территории (ничего подобного не было никогда!). Казалось бы, научное сообщество в мире, а особенно в нашей стране должно было изучить этот феномен и сделать выводы и рекомендации на будущее. Это была бы ценная помощь науки стране и народу.
Если такие исследования были, то прошли в закрытом режиме неведомыми коллективами вне гласного объективного обсуждения учёными. Выступления отдельных публицистов пресекались или замалчивались. Возобладало мнение, что социалистическая система потерпела сокрушительное поражение в соревновании с капиталистической. (Пример Китая доказал, что это не так.)
Истину не выявишь большинством голосов. Нередко большинство ошибается. Общественное мнение, даже если речь идёт о научном сообществе, сильно зависит от традиций, пропаганды, склонности к простым решениям.
Вернадский: «Вся история науки на каждом шагу показывает, что отдельные личности были более правы в своих убеждениях, чем целые корпорации учёных или сотни и тысячи исследователей, придерживающиеся господствующих взглядов…
Несомненно, и в наше время наиболее истинное, наиболее правильное и глубокое научное мировоззрение кроется среди каких-нибудь одиноких учёных или небольших групп исследователей, мнения которых не обращают нашего внимания или возбуждают наше неудовольствие или отрицание».
Ныне средства массовой информации принадлежат государству, олигархам, трансконтинентальным корпорациям, церковным организациям, банкам, а ещё и научным сообществам. И везде приоритеты в конечном счёте (который не всегда сознаётся) ориентированы на выгоду и укрепление Техносферы. Значит, во вред природной среде и духовному миру человека.
Колоссальные возможности, предоставляемые наукой и техникой, одинаково активно служат и добру и злу; могут использоваться и на благо всем обитателям планеты Земля, и в корыстных целях отдельных групп, кланов, стран.
Вывод: научно-технический прогресс должен сопровождаться интеллектуальным и нравственным развитием человека. Если этого не происходит, духовный мир скукоживается до личных или корпоративных интересов или деформируется до мании величия, стремления к власти или непомерным богатствам. Мысль не новая, и, увы, не теряющая актуальности.
Какой смысл академиям наук в этом мире вообще, а РАН, в частности? Зачем они нужны?
Одной из главных задач созданной по указанию Петра I Российской академии было распространение знаний, научного просвещения. В уставе подчёркивалось, чтобы «не только слава государства для размножения наук… распространялась, но и через обучение и распространение оных польза в народе была».
Задача просвещения в академиях наук со временем ушла на задний план, в особенности за последние полвека. В расцвете технические и физико-математические науки. Геология ориентирована почти исключительно на добычу полезных ископаемых (включая воду) и обеспечение устойчивости инженерных сооружений; биология – на медицину и фармакологию; экология – на локальные мероприятия по охране природы.
Учение о Биосфере в отдельных важных аспектах пребывает в застое. Хотя только на его основе можно выстроить научно обоснованную стратегию взаимодействия цивилизации с окружающей средой.
…В теории игр есть раздел «игры с природой». Он в математической форме выражает простую мысль: если ты играешь с противником, от которого зависишь, твой постоянный выигрыш обернётся тебе во вред. Наиболее губительна стратегия капитализма: максимальная прибыль, постоянный выигрыш с наибольшей выгодой для себя, а значит, с постоянным проигрышем Биосферы. Это ведёт к деградации её, а значит, и общества, и человеческой личности. Ведь мы существуем в её лоне. Экологи сравнивали цивилизацию с червём в яблоке или раковой опухолью в организме.
Неужели и впредь играть на свой выигрыш, ведущий к краху?!
Выход подсказан теорией игр: уход от поражения при минимальных выигрышах. Земная природа как наш партнёр не должна нести урон. Если содействовать её процветанию, то и некоторый наш выигрыш у неё не принесёт ей ущерба.
У глобальной цивилизации есть оптимальная стратегия и во внутренней политике, и в отношениях с природой. А на практике рекомендации, основанные на объективных показателях, не востребованы. Решения принимают отдельные кланы, социальные группы, конкретные деятели, исходя из своих интересов.
Никакие успехи науки и техники, математики, физики и химии, электроники, информатики не обеспечат развитие личности и прогресс цивилизации без некоторых дополнительных условий. Одно из наиболее важных сформулировал Н. Винер в 1947 году: «Выход один – построить общество, основанное на человеческих ценностях, отличных от купли-продажи». Другое условие: сохранение и преумножение богатств Биосферы, создавшей, вскормившей и питающей человека.
У Российской АН есть все основания последовать заветам Владимира Ивановича Вернадского. Признать приоритетным направлением исследование динамики и эволюции Биосферы, а также её изменений под действием техногенеза – глобальной геологической деятельности цивилизации. И смежная проблема – влияние Техносферы на человека, формирование специфической техногенной личности.
Знаменательная дата – 300 лет Академии наук России. За столь долгий срок были у неё периоды подъёма и падений. Вернадский писал:
«Едва ли есть сейчас культурная страна, которая бы по сравнению с другими своими расходами так мало тратила на задачи научной работы, как Россия. Создания гения Петра Великого, Коллегия, которой Ломоносов отдал свою жизнь и о которой думал на смертном одре, Академия наук – находится в положении, недостойном великой страны и великого народа, у неё нет средств и нет места для развития научной работы!
Такое положение дел должно быть изменено. Оно может быть изменено только тогда, когда русское общество привыкнет ценить идущую в его среде научную деятельность как дело национальной важности, стоящее вне временных настроений политических партий или отношений».
Это было сказано в 1911 году. Четверть века спустя российская советская наука, ставшая делом национальной важности, вошла в группу ведущих держав по интеллектуальному и техническому потенциалу. Этот феномен следовало бы осмыслить, сделав объективные выводы.
…Есть все основания гордиться былыми выдающимися достижениями отечественных учёных. Но полезно оценить и современное состояние РАН, и обдумать её будущее. Вряд ли можно назвать его безоблачно светлым. К сожалению, и мировая наука стала почти исключительно служить, а то и прислуживать бизнесу и военно-промышленному комплексу (что, по сути, почти одно и то же). Фундаментальные проблемы бытия, в том числе судьба технической цивилизации, не являются научными приоритетами.
Судя по ухудшению состояния земной природы и усилению аномалий погоды и климата, в ближайшие годы возникнет острая необходимость всерьёз, комплексно, на основе учения Вернадского познавать законы Биосферы и её изменений под давлением техники.
Столь сложная глобальная и локальная проблема под силу только крупным научным организациям, именно академиям наук, объёдиняющим тысячи профессионалов. Вряд ли этот проект обойдётся слишком дорого. Он объединит людей, заинтересованных в таких исследованиях, а значит, готовых работать на общественных началах или за символическую оплату. Отсеются учёные, слишком озабоченные своими доходами.
Такой проект значительно сложней, чем те, которые объединяли специалистов, разрабатывавших в секретных лабораториях ядерное оружие и межконтинентальные ракеты. Он будет ориентирован не на войны, а на спасение глобальной цивилизации, на борьбу с пустынями (значит, и с климатическими аномалиями), загрязнением и разрушением Биосферы.
Мероприятие может показаться фантастическим, далёким от текущей реальности. Однако эта реальность будет меняться, по-видимому, не в лучшую сторону. На пороге глобальной катастрофы Биосферный проект непременно будет срочно востребован. И слава той академии, которая на этом направлении будет первой.