Елена Гороховская - Концепции современного естествознания. Часть 2. Биология и геология

Взаимодействие этих двух потоков порождает в XVIII в. две картины натурфилософского типа о происхождении слоев пород: нептунистскую и плутонистскую. Первая, не без влияния общепринятой библейской картины Всемирного потопа, утверждала, что «материал, из которого состоят слои, образовался в результате кристаллизации из водного раствора» [Хаин, с. 42]. Плутонистская концепция, исходя из наблюдений вулканической деятельности, утверждала магматическое происхождение различных пород [Хаин, с. 43]. Смещению этих рассуждений от натурфилософии к естественной истории способствовало взаимодействие с палеонтологией – в начале XIX в. стало практиковаться сопоставление слоев пород и окаменелых остатков живых организмов, которые в них находились. Результатом этого взаимодействия с исторической биологией (Ж. Кювье) стало «создание стратиграфической (геохронологической) шкалы», [Хаин, с. 47–49]. Разработанный в XIX в. биостратиграфический метод, основанный на анализе сохранившихся остатков фауны, позволил расшифровать историю Земли за последние 500— 600 млн. лет (во второй половине XX в., благодаря систематическому применению методам радиометрического датирования горных пород, удалось перейти от относительной геохронологии к абсолютной и уточнить раннюю историю Земли и ее возраст (порядка 4,5 млрд. лет)).

В результате появились значительно более богатые описания пород в пространстве и времени, что дало толчок к более сложному описанию процессов образования гор, а затем и других ландшафтов. Постепенно сформировался более широкий круг геологических явлений (поведение ледников, изменение уровня мирового океана и др.), которые пытались объяснить.

Важной вехой в переходе от естественно-исторического описания к естественно-научному объяснению явлений стал спор катастрофистов и эволюционистов по поводу характера течения геологических процессов. Первые утверждали прерывистость (пунктуализм) этого процесса, вторые – непрерывность (градуализм). Во главе этих направлений оказались великие биологи Ж. Кювье и Ж.-Б. Ламарк, разрабатывавшие соответствующие концепции эволюции в биологии. В 1830 г. в Парижской Академии наук произошел публичный спор между Ж. Кювье и Ж. Сент-Илером (Ламарка уже не было в живых), который продолжался шесть недель и был прекращен академией. В этот раз победа была присуждена Кювье, но в истории науки точка не была поставлена, и главным стала не победа какой-либо стороны, а выплеснувшееся с обеих сторон море аргументации. Один из современников этой дискуссии писал по ее поводу: «Замечательные выводы, полученные из неожиданных фактов; счастливое сочетание данных минералогии и зоологии; доказательство последовательных революций в физической истории Земли, о котором раньше не имели ни малейшего представления, – все это, вместе взятое, не только позволило в новом свете увидеть довольно неясный до этого предмет, но придало новые силы и открыло новые возможности…» [Хаин, с. 59]. Естественнонаучное объяснение состояло в построении физических, а также химических моделей геологических явлений.

В результате этого наступает новый естественнонаучный этап в развитии наук о Земле, ознаменованный появлением геофизики , становящейся центральной наукой о Земле. Ситуация с геофизикой напоминает ситуацию с физической химией, описанную в п. 10.2: геофизика представляет собой совокупность объектов и явлений, для которых строятся модели («вторичные идеальные объекты» (ВИО)), с помощью ПИО, взятых из физики, главным образом из разделов механики сплошных сред (в первую очередь гидродинамики сильно вязких жидкостей, включающей термодинамические процессы) и (в меньшей степени) из химии. Но в отличие от физической химии, первичным источником этих объектов и явлений является не естественная наука, а естественная история, которая не исчезает с появлением геофизики.

Основным источником информации о внутренней структуре Земли (измерительным инструментом) служит исследование прохождения сейсмических (разновидность акустических) волн, изменения направления и скорости их распространения при прохождении через толщу Земли. Очень важным при этом является свойство поперечных волн (волн, в которых направление колебания перпендикулярно направлению распространения) – сильная зависимость от степени текучести вещества (они не могут распространяться в жидкости). В глубинах Земли в условиях высоких температур и давлений горные породы переходят из твердого в вязкое (типа смолы) или жидкое состояния и об этих изменениях фазового состояния можно судить по изменению поведения поперечных акустических волн. Так было выяснено, что под океанами и материками залегают кристаллические породы, названная литосферой(каменная оболочка, от греч. lithos камень sphaire шар), а под ней встречаются области, названные астеносферой(мягкая оболочка), где вязкость достаточно резко падает и вещество начинает вести себя как жидкость (Daly, 1951).