Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Роль Вернадского в истории науки

ВВЕДЕНИЕ

Можно долго перечислять научные открытия, идеи Владимира Ивановича Вернадского в
области знаний наук земле, природе. Указывать на новые направления, которые он заложил, рассуждать о значении его научной и общественной деятельности.

Обладал исключительно широким диапазоном интересов, глубокой интуицией и поистине пророческим даром новых путей развития научной мысли. К числу великих сынов Земли, сумевших первыми увидеть и осознать новые, неизвестные до этого людям явления в ее историческом развитии, должно быть по праву отнесено и имя гражданина нашей страны Владимира Ивановича Вернадского.

Он родился всего через два года после отмены крепостного права в России. Пережил три революции в России и две мировые войны. Его называют Ломоносовым XX века. Заложил основы комплекса, новых в настоящее время, бурно прогрессирующих научных направлений и концепций. Он был основоположником геохимии, космохимии, биогеохимии, генетической минералогии; внес огромный вклад в кристаллографию, почвоведение, гидрохимию, метеоритику.

Вернадский увидел переломный характер века в новом состоянии

человека и человечества, в коллективной форме его Разума как главной черте новой эпохи. Он соединил естествознание и историю, творимую людьми. В своих работах показал, что переход биосферы в ноосферу — не локальный эпизод во Вселенной, а закономерный и неизбежный естественноисторический этап развития материи, науковедение, история философии.

МИНЕРОЛОГИЯ

С этой поры начинается расцвет его творчества. В то время эта наука ставила перед собой весьма ограниченные цели. Минералоги считали, что их задача должна сводиться в основном к всестороннему описанию минералов и систематизации их. Условиями образования минералов тогда интересовались мало. Вернадский подошел к минералогии с совершенно новой точки зрения: он выдвинул идею эволюции всех минералов и тем самым поставил перед минералогией новые задачи, значительно шире и глубже прежних. Главная цель минералогии, по Вернадскому, - изучение истории минералов в земной коре. Минералоги не могут ограничиваться изучением лишь химического состава и физических свойств минералов, но должны обращать особое внимание на условия образования минералов и дальнейшую их «жизнь» в различных частях земной коры, на те изменения, которые происходят при метаморфизме и выветривании. Он установил пути превращения одних минералов в другие и указал на громадную роль этих процессов, в частности при образовании месторождений полезных ископаемых. Минералогия, по определению Вернадского, является химией земной коры и историей слагающих ее минералов. Жизнь полностью подтвердила правильность намеченного им пути развития этой важной науки. Владимир Иванович внес много нового в изучение различных групп минералов. Особенно ценны его исследования соединений углерода (основы всего живого на Земле) и силикатов - группы минералов, составляющих главную массу земной коры. На основе разработанных им идей Владимир Иванович систематизировал данные о большинстве минералов и дал новую классификацию их.

К началу XX века минералогия оставалась еще описательной наукой, происхождение многих минералов было неизвестно. Вернадский уже в своих минералогических работах показывает, что минералы являются продуктом природных химических процессов. Им создается генетическая минералогия и химические основы систематики и классификации материалов. По Вернадскому, минералы — особая форма комплексных соединений химических элементов, они представляют собой следы происходивших когда-то на Земле физико-химических процессов. На основе не кабинетных рассуждений, а большого экспериментального и экспедиционного опыта Вернадский утверждает, что география минералов имеет также право на существование, как и география животных и география растений

Но каждый минерал — это сложное химическое соединение. Изучая происхождение и развитие минералов, их распространение, — мы изучаем химическую эволюцию вещества Земли. Так, еще в минералогических экскурсиях Вернадский задумался над проблемами геохимии, из генетической минералогии начинала вырастать принципиально новая научная дисциплина, предпосылки для возникновения которой ранее существовали только в самом общем виде. Изучение химии минералов позволило Вернадскому перейти к исследованию химических элементов горных пород и рудных месторождений земной коры, выяснению их роли и места в геологической истории Земли. Свидетельством высокой оценки современниками работ Вернадского по минералогии стало избрание его в 1906 г. в Академию наук по минералогии и назначение заведующим Минералогическим отделением Геологического музея имени Петра Великого.

Как кристаллограф, Вернадский занимается исследованием пространственной структуры минералов, отвлекаясь от их динамики. Как почвовед, минералог, геолог он изучает изменение тех же объектов во времени, при этом пространственный аспект часто отодвигается на второй план. Занятия кристаллографией привели Вернадского к проблемам строения материи, зависимости ее свойств и состояния от этого строения. Именно на этом глубинном уровне по его мнению следует искать объяснение непонятным явлениям природы.

Сначала в Метеоритном отделе Минералогического музея, затем в специально организованной Комиссии по метеоритам под его руководством создается коллекция метеоритов. Они представляются Вернадскому продуктами внеземных химических реакций. С их помощью он стремится проникнуть в далекое прошлое минералов Земли.

Жизнь минералов Вернадский связывает с жизнедеятельностью живых клеток. Протягиваются связующие нити от геохимии и минералогии к биогеохимии, которую он только что начинает формировать как науку.

С ростом интереса к явлениям радиоактивности и появлением необходимости изучения месторождений радиоактивных минералов под руководством Вернадского начинается подбор всех известных в те годы радиоактивных минералов. Для этого используются всевозможные пути: экспедиции учеников, поездки за рубеж, обмен с заграничными музеями, подарки зарубежных ученых из минералогических коллекций.

Как своеобразный минерал рассматривает Вернадский воду. Им формируется самостоятельное научное направление — минералогия природных вод. Ее основное содержание: 1) о вездесущности воды

в верхней части планеты; 2) о единстве природных вод; 3) о разных формах связи природных вод с окружающей средой (между молекулами воды, между водой и газами, между водой и жидкостями, между водой и твердыми телами, между водой и организмами); 4) о геосферах, слагающих земную кору и ее облекающих, проникнутых каждая своими водами и отвечающими им «неоднородными равновесиями»; 5) диссимметрии земной коры, резко разделяющей воды суши и воды Мирового океана; область диссимметрии распространяется в пределах тропосферы, гидросферы, коры выветривания, стратисферы, метаморфической геосферы и гранитной геосферы; 6) о закономерной смене подземных атмосфер в геосферах, что отражается на газовой составляющей природных вод; 7) о большой зависимости природных вод биосферы от их географического места на поверхности планеты; 8) о динамической, физической, химической зональности природных вод, в том числе и подземных; 9) об энергетике природных водных растворов в земной коре; 10) об основах минералогической классификации природных вод. Работы Вернадского в этой области определили дальнейшие направления в изучении вод Земли в гидрологии и других науках, изучающих природные воды и их связи со средой.

От геохимии — к биогеохимии

Генетический подход к изучению почв и минералов, вообще к исследованию природы привел Вернадского к геохимии, которая в начале XX века не имела единой концепции. Вернадский не только выявил закономерности концентрации и рассеяния химических элементов в формировании Земли и ее оболочек (т. е. создал концепцию геохимии), но и наполнил отдельные разделы этой науки конкретным научным содержанием, много сделал для развития прикладных направлений геохимии.

Вернадский разработал основы новой науки - геохимии, которая сразу же приобрела важное значение как в чисто научном, так и в практическом отношении. Геохимия, в отличие от минералогии, - это наука об истории атомов в земной коре и во Вселенной. Геохимия изучает законы распространения и распределения атомов химических элементов в Земле и условия образования их скоплений, т. е. месторождений.

Вернадский всесторонне проанализировал всю таблицу элементов Менделеева с точки зрения геохимика. Он разбил все химические элементы по доле их участия в составе земной коры на группы и установил процентное содержание в земной коре многих элементов. Одним из важнейших в практическом отношении разделов геохимии является учение о парагенезисе элементов, о закономерностях связей элементов в минералах. Вернадский научно обосновал причины совместной встречаемости элементов в определенных местах земной коры, указал на закономерность в распределении участков с повышенным содержанием того или иного элемента и на их связь с геологическим строением района. Знание такой геохимической «зараженности» различными элементами дало возможность составить геохимические карты, облегчившие геологам поиски полезных ископаемых, особенно руд: ведь каждый минерал, каждая руда приурочены к определенным горным породам.

Доказывая химическое единство мира, он увидел в изучении земных атомов путь к познанию Космоса и выдвинул идею о материальном обмене и энергетическом взаимодействии между нашей планетой и Космосом, чем способствовал развитию нового научного направления — метеоритики

В ряде работ Вернадский излагает идеи о геохимических круговых процессах первого и второго порядков, об их энергии, проявлении свойств химических элементов, пытается найти специфические особенности реакций в различных областях земной коры.

Обобщая данные о деятельности организмов и геохимические изыскания, Вернадский с геохимических позиций выявляет функциональную роль живого вещества как геологическую силу планетарного масштаба, закладывая этим основы биогеохимии. Биолог изучает конкретное проявление жизни, организм или вид; биогеохимик изучает всю совокупность живых организмов, — использование жизни, как отличительного признака изучаемых в биосфере явлений придало геохимии совершенно особый характер. Биологические исследования не могут ограничиваться изучением одного организма, организм нераздельно связан с земной корой и должен изучаться в тесной связи с ее исследованием. В биогенном потоке атомов, движущей силой которого является космическая энергия, проявляется и космическое значение живого вещества. Аккумулирование космической энергии живым веществом, распределение ее в биогеохимических циклах определяет и способность биосферы концентрировать эту энергию. Содержание в организме химических элементов для каждого организма есть видовой признак.

Рассматривая биогеохимические функции живого вещества, Вернадский отмечает, что функции, связанные с питанием, размножением и дыханием организмов, давно существовали в биосфере. А вот функции, связанные с перемещением атомов в соответствии с потребностями организмов, начали реализовываться с появлением животных со сложным способом поведения. Это новая форма биогенной миграции, отличающаяся от простого прохождения химических элементов через тело организма, стала особенно значительной в результате антропогенной деятельности.

В состав живого вещества, геохимически меняющего процессы в земной коре, Вернадский включил и человечество, рассматривая тем самым систему природы и систему общества в единстве. Замечательна по научной смелости его гипотеза об автотрофности человечества: «Для меня ясно, что переход человека в автотрофный организм через развитие научной работы есть естественный процесс, всецело попадающий в рамки других геохимических процессов. Точно так же как и весь рост культуры». Связанное с развитием научной мысли возрастающее геохимическое и геофизическое влияние человека на структуру и организованность биосферы интересовало Вернадского всю его жизнь и в той или иной форме отражено во всем его творчестве.

Вернадский сформулировал три биогеохимических принципа. В первом он охарактеризовал общую направленность биогенной миграции элементов в биосфере, которая всегда стремится к максимуму. Во втором принципе выражена главная тенденция в биогеохимической эволюции видов: в ходе геологического времени эволюция жизни идет в направлении создания форм, усиливающих биогенную миграцию атомов. В третьем принципе сформулировано положение о том, что в каждый период геологического времени заселенность планеты должна быть максимальной для организмов, существовавших в этот период.

Биогеохимические идеи Вернадского являются основой для складывающихся в настоящее время биосферных наук. К последним можно отнести экологическую геохимию, эволюционную экологию, эволюционную биогеографию, геохимию ландшафтов, морскую биологию, биогеоценологию.

БИОСФЕРА-НООСФЕРА

Вернадский поставил интереснейшую проблему: какова роль органического мира в жизни нашей планеты? Он выяснил огромное значение живого вещества во всех геологических процессах на поверхности планеты и в образовании атмосферы, хотя по весу оно составляет ничтожную часть планеты (около 0,1% ее веса). Он установил, что свободный кислород атмосферы - продукт жизнедеятельности растений, что энергия солнечных лучей, преобразуемая земными растениями, играет большую роль в геологических и геохимических процессах в земной коре; показал значение живых организмов в перемещении, концентрации и рассеивании химических элементов. Многие горные породы целиком созданы живыми организмами.

В биосфере ученый особо выделил процессы и их продукты, связанные с жизнедеятельностью человека. В числе факторов, изменяющих земную кору, человек занимает особо важное место. Человек влияет на природу так, что «лик планеты - биосфера - химически резко меняется сознательно и главным образом бессознательно».

Термин «биосфера» впервые был употреблен еще в начале прошлого века Жаном Батистом Ламарком. Геологический смысл в него вложил австрийский ученый Эдуард Зюсс. По Зюссу, биосфера — область нахождения живой материи; это статическое определение биосферы.

Основные идеи Вернадского о биосфере сложились к началу 20-х годов и были опубликованы в 1926 г. в книге «Биосфера», состоящей из двух очерков: «Биосфера в космосе» и «Область жизни». По Вернадскому, биосфера — организованная, динамическая и устойчиво уравновешенная, самоподдерживающаяся и саморазвивающаяся система. Основной чертой ее организованности является биогенная миграция химических элементов, производимая силами жизни, источником энергии которой является лучистая энергия Солнца. Вернадский так определил пространство, охватываемое биосферой Земли: вся гидросфера до максимальных глубин океана, верхняя часть литосферы материков до глубины 2—3 км, нижняя часть атмосферы (по крайней мере, до верхней границы тропосферы).

Вместе с другими геосферами биосфера образует единую планетарную экологическую систему высшего порядка, в которой действует единый планетарный механизм. В первой стадии происходит поглощение растениями солнечной энергии, углекислоты, воды и минеральных веществ. Вторая стадия — многократная трансформация и утилизация органических веществ, образовавшихся в виде биомассы, животными и микробами. Третья стадия — распад органических веществ до исходных минеральных продуктов с помощью микроорганизмов-минерализаторов. Динамическое равновесие всех этих процессов в масштабах планеты определяет существование жизни, направление биохимических процессов в твердых породах, воде и атмосфере планеты. На Земле есть и места, где это равновесие особо ранимо (например, в тропиках).

Живое представляется для Вернадского в виде зелени, охватившей всю планету пленкой жизни. Развитие живого в биосфере привело к огромному разнообразию органических соединений, число которых измеряется миллионами, в то время как число неорганических соединений (минералов) измеряется тысячами. Развитие живого вещества сопровождается его ростом. Но в природе протекает и обратный процесс — разрушение сложных органических соединений. Животные более энергично, чем растения минерализуют органические вещества. Противоположные процессы образования и разрушения органического вещества образуют единый биологический круговорот атомов на Земле.

Живые организмы, неживое вещество во всех его проявлениях заселяют особую планетарную оболочку — биосферу. Учение о живом веществе у Вернадского перерастает в учение о биосфере — цельное научное обобщение громадного количества фактов о происхождении, структуре и динамике окружающей среды.

Вернадский ввел в науку понятие «живое вещество», — стало возможным оценить деятельность живого на планете в целом. «Живое вещество охватывает и перестраивает все химические процессы биосферы, действенная его энергия по сравнению с энергией косного вещества в историческом времени огромна. Захватывая энергию Солнца, живое вещество создает химические соединения, при распадении которых эта энергия освобождается в форме, могущей производить химическую работу».

Для полного описания особенностей живого вещества Вернадский вводит в научный оборот понятия «сгущение жизни», «давление жизни», «всюдность жизни». Он говорит: «Живое вещество — совокупность организмов — подобно массе газа, растекается по земной поверхности и оказывает определенное давление в окружающей среде, обходит препятствия, мешающие его передвижению, или ими овладевает, их покрывает».

Огромная, многогранная деятельность Вернадского, его беззаветный труд на ниве науки, многочисленные рукописи и работы, хранящие его творческое наследие, еще не изучены должным образом. Чем глубже проникают историки науки в замыслы и дела ученого, тем яснее становятся масштабы этой незаурядной личности, тем более значительными оказываются высказанные им идеи, намеченные им перспективы. Среди таких, недостаточно глубоко понятых современниками и актуальнейших ныне мыслей ученого — суждение В. И. Вернадского о закономерном переходе биосферы Земли в ноосферу.

Вернадский не только предупреждал мир, людей о грозной опасности, которую таит в себе бесконтрольное и бездумное вмешательство в естественный кругооборот вещества, во взаимодействие физической, биологической и химической форм движения материи на планете, — он подсказывал и пути, которыми надлежит продвигаться вперед, чтобы избежать гибельного для живого вещества подавления природы. Необходимо осуществить планомерный, продуманный, руководимый Разумом переход от биосферы к ноосфере. НОО — разум. Значит, ноосфера — это целесообразно выстроенная, развивающаяся под руководством Разума, под влиянием плановой человеческой деятельности оболочка планеты Земля, объединяющая в целостную систему все рассматриваемые до сих пор раздельно оболочки — литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу. Заложенные Вернадским основы учения о ноосфере — великое достижение человеческой мысли, стремящейся преодолеть современные всемирные (глобальные) кризисы человеческого общества, среди которых на одном из первых мест — экологический кризис.

Вернадский применяет понятие «ноосфера» с середины 30-х годов, причем в строго материалистическом смысле. Ноосфера Вернадского — это не отвлеченное царство разума, как ее объясняли П. Тейяр и Е. Леруа. В ноосфере человек преобразует Землю не только в соответствии со своими потребностями, но и с учетом законов биосферы; ноосфера — естественное тело, компонентами которого будут литосфера, гидросфера, атмосфера и органический мир, преобразованные разумной деятельностью человека (в последующем в ноосферу должно будет включено и космическое пространство). Главные движущие силы этих процессов — народные массы, опирающиеся на достижения науки. Союз науки и народных масс — решающий фактор создания ноосферы

Статья Вернадского «Несколько слов о ноосфере» заканчивается словами: «Сейчас мы переживаем новое геологическое эволюционное изменение биосферы. Мы входим в ноосферу. Мы вступаем в нее — 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 со стихийным геологическим процессом, с законами природы, отвечая ноосфере.

Можно смотреть поэтому на наше будущее уверенно. Оно в наших руках. Мы его не выпустим%. Глобальное проявление экологического кризиса требует научно обоснованных концепций и предложений по рациональному природопользованию. Учение о живом веществе, о биосфере и ноосфере приобретают значение теоретической основы охраны и экологической оптимизации окружающей среды.

РАДИОГЕОЛОГИЯ

На пороге XX в. было открыто явление радиоактивности. У Вернадского сразу же проявился интерес к радиоактивности, который не покидал его всю жизнь

Открытие радиоактивности с самого начала понималось Вернадским как крупнейшее научное достижение, которое должно оказать громадное влияние на развитие наук о Земле. Тепловой режим Земли, энергетика геологических процессов, геологическое время и другие естественнонаучные проблемы в свете учения о радиоактивности получили новое объяснение, потребовали решения новых задач

Вернадский оценил радиоактивность с точки зрения геолога. Он настаивал на том, чтобы в радиоактивном распаде видеть важный источник энергии глубинных геологических процессов. Наряду с лучистой энергией Солнца радиоактивный распад служит источником тепловой энергии Земли. Со свойственной ему научной широтой Вернадский успехи радиационной физики переносит в геологию, дополняя уже начатые им геохимические исследования. Он дает научное определение целей и задач радиогеологии: «Радиогеология изучает ход радиоактивных процессов в нашей планете, их отражение и их проявление в геологических явлениях». В качестве ближайших задач новой ветви геологической науки он называет для радиогеологии: 1) выяснение древнейших участков суши; 2) установление гелиевого дыхания Земли как меры радиоактивного распада во всей нашей планете.

Зарождение и развитие радиогеологии произошло благодаря объединению усилий геологов, химиков и физиков, обративших внимание на изучение радиоактивности горных пород и минералов

Однако радиогеология охватывает и другие актуальные проблемы геологических наук: тепловой режим и тектоническое развитие Земли, выяснение скорости течения различных геологических процессов в далеком прошлом, исследование древнейшей догеологической истории Земли и даже космической предыстории ее вещества. Радиогеоло-

гия, по мнению Вернадского, влияет на другие науки: «Науки о Земле начинают меняться под влиянием явлений радиоактивности, как 24 года назад менялись науки физические и химические».

Как считает ученый, подготовительный период в выяснении геологической роли радиоактивности закончился в 1935 г. «Сейчас можно и нужно говорить о новой создающейся науке — о радиогеологии — науке о радиоактивных свойствах нашей планеты, о происходящих в ней, ей свойственных, особых радиоактивных явлениях. Эта новая отрасль знания находится в быстром становлении и должна быть сейчас освоена и продумана теоретически и практически, ибо она имеет для нас не только глубочайшее значение, так как связывает с новой физикой и новой химией в конкретной земной обстановке — науки о жизни, о нас самих, но и потому, что она дает в руки человека и новые формы овладения природой, новую силу».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В своих многочисленных работах Вернадский четко показал важность необходимость и полезность исторического подхода к изучению науки. История науки, для него, по существу и есть наука. Вернадский возвел ее в ранг науки.

Он сумел собрать огромный фактический материал по этому вопросу, определить цели и задачи истории науки. Проводя сравнительный анализ фактологического материала, Вернадский выявил факторы (положительные или отрицательные) , влияющие на развитие науки во времени и пространстве, определил роль общества и социальных условий в этом процессе. Как истинный ученый не останавливаясь на сборе фактов и свидетельств, им был изучен эволюционный ход развития науки. Вернадский сформулировал методологические основы в изучении истории науки.

В своих произведениях, автор постоянно говорил о том, что на фоне прошлого современные воззрения выглядят объемно, живо, в развитии. Появляется возможность для верной оценки новых достижений и обоснованной критики. “история науки является орудием достижения нового. Идеи прошлого часто становятся генераторами идей будущего” . По мнению Вернадского, история науки должна помочь верно понимать настоящее, вести научное исследование и заглядывать в будущее. Это ли не отдаленная цель многих ученых.

Нет сомнений, что творческое наследие Владимира Ивановича Вернадского обширно и многообразно и каждый человек или поколение изучающие его будут по-новому осмысливать его труды, взгляды, учения

Не все в представлениях Вернадского подтвердилось. Так, например, он считал, что основную массу выделяющегося при фотосинтезе кислорода дают планктонные водоросли Мирового океана, а по более новым подсчетам основная роль в этом процессе принадлежит вечнозеленым лесам экваториального пояса. Вернадский предполагал существование жизни на Венере и Марсе и даже допускал справедливость представлений Аррениуса о заносе с Венеры спор бактерий на Землю под давлением световых лучей Солнца; теперь мы твердо знаем, что эти данные не подтвердились.