Научные идеи и концепции В. И. Вернадского

В. И. Вернадский сумел первым увидеть и осознать новые, неизвестные до этого учёным явления в историческом развитии природы. Его называют Ломоносовым XX века. В своих исследованиях он впервые среди учёных того времени увидел в человеке творца нового, творца ноосферы. Он был основоположником геохимии, космохимии, биогеохимии, генетической минералогии; внес огромный вклад в кристаллографию, почвоведение, гидрохимию, метеоритику [8].

Вклад В. И. Вернадского науке неоценим:

Как основатель генетической минералогии. В. И. Вернадский начинал работы на фундаменте описательной минералогии. Линней в книге «Системы природы» сделал полные описания минералов, но они у него — застывшие во времени камни, лишенные движения. В пятитомном сочинении Бюффона «Естественная история минералов» уже сделана первая попытка перехода к истории минералов. Изучая историю естествознания, Вернадский замечает, что Бюффона использовали в своих построениях Руссо, Дарвин, другие естествоиспытатели.

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 [15].

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 [17].

Жизнь минералов В. И. 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 В. И. Вернадский воду. Им формируется самостоятельное научное направление — минералогия природных вод. Ее основное содержание:

• — о вездесущности воды в верхней части планеты;
• — о единстве природных вод;
• — 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) ;
• — о геосферах, слагающих земную кору и ее облекающих, проникнутых каждая своими водами и отвечающими им «неоднородными равновесиями»;
• — 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;
• — о закономерной смене подземных атмосфер в геосферах, что отражается на газовой составляющей природных вод;
• — о большой зависимости природных вод биосферы от их географического места на поверхности планеты;
• — о динамической, физической, химической зональности природных вод, в том числе и подземных;
• — об энергетике природных водных растворов в земной коре;
• — 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 [1].

Генетический подход к изучению почв и минералов, вообще к исследованию природы привел В. И. Вернадского к геохимии, которая в начале XX века не имела единой концепции. В. И. 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.

Представления о формах движения материи впервые были разработаны Фридрихом Энгельсом. Основываясь на них, В. И. Вернадский представляет миграцию атомов химических элементов как одну из форм движения материи, развивая тем самым естественнонаучные работы Ф. Энгельса. (От знания этих форм наука наших дней перешла к типам миграции химических элементов).

Обобщая данные о деятельности организмов и геохимические изыскания, В. И. Вернадский с геохимических позиций выявляет функциональную роль живого вещества как геологическую силу планетарного масштаба, закладывая этим основы биогеохимии.

До В. И. Вернадского большинство геологов и геохимиков исследовали химию земной коры, не обращая внимания на химические процессы, связанные с воздействием на ее структуру живой материи. Поэтому многие стороны крупного природного процесса оставались вне научного изучения. Как геохимик-эволюционист, Вернадский явления косной природы и органической жизни рассматривал как проявление единого процесса. Экспериментально и теоретически он показал, что биогенная миграция земных атомов вызывается тремя различными, но связанными между собой процессами жизни — метаболизмом, ростом и размножением организмов.

Рассматривая биогеохимические функции живого вещества, В. И. 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, В. И. 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 В. И. Вернадского всю его жизнь и в той или иной форме отражено во всем его творчестве.

В. И. 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.

В. И. Вернадский говорил, что «биогеохимия, так же как «геохимия», может изучаться в трех аспектах:

Во-первых, с биологической стороны — ее значение для познания явлений жизни.

Во-вторых, с геологической стороны — ее значение для познания среды жизни, т. е. прежде всего биосферы.

В-третьих, в связи с ее прикладным значением, которое может быть научно сведено к биогеохимической роли человечества. Биогеохимические идеи В. И 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.

На пороге XX в. было открыто явление радиоактивности. У В. И. Вернадского сразу же проявился интерес к радиоактивности, который не покидал его всю жизнь. Это проявлялось в его личных изысканиях и работах его учеников, в организационной деятельности, в контактах с зарубежными, работающими в этой области учеными.

В 1907 г. по инициативе В. И. Вернадского, А. П. Карпинского, Ф. Н. Чернышева Академия наук начинает планомерные работы по изучению радиоактивных минералов России. С этого времени все вопросы научного, организационного и финансового обеспечения исследований в области «проблемы радия» надолго становятся одним из важнейших пунктов личной программы великого естествоиспытателя.

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.

Мысли В. И. Вернадского о радиоактивности направлены и на решение насущных практических задач человечества. Еще в 1914 г. в Петрограде на Первом Всероссийском съезде по борьбе с раковыми заболеваниями ученый одобрил работы одесских медиков по применению радиоактивных минералов для лечения болезни; съезд высказался за создание «Лиги борьбы против раковых заболеваний».

В 1922 г. В. И. Вернадский тревожно спрашивает: готово ли человечество к неизбежному и близкому овладению энергией атомного распада, употребит ли оно эту энергию для расширения своего благосостояния или самоуничтожения? До Хиросимы и Нагасаки оставалось 23 года…

В. И. 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:

• — выяснение древнейших участков суши;
• — 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: В. И. Вернадский, А, П. Соколов, А. Е. Ферсман, К. А. Ненадкевич, А. П. Герасимов, В. Г. Хлопин и др. Радиогеология использует данные и методы радиохимии и ядерной физики, затрагивает вопросы космогонии и астрофизики.

Радиоактивные элементы присутствуют во всех минералах. Их распад сопровождается выделением тепловой энергии, вызывая определенные геологические процессы. Для геологии важным является вопрос о содержании радиоактивных элементов (радия, урана, тория) в земной коре. Открытие радиоактивности позволило по-новому подойти к оценке возраста Земли. Стало возможным выявление древнейших минералов. Радиогеология позволила в общих чертах представить далекое прошлое нашей планеты и установить длительность того геологического и космического времени, которое не отражено в каменном материале. Определение абсолютного геологического возраста минералов и горных пород — одна из наиболее детально разработанных проблем радиогеологии.

В течение времени медленно выделяется из материала науки ее остов, который считается обязательным и не должен возбуждать сомнений. Такой остов для науки о биосфере к 30-м годам нашего столетия создал В. И. Вернадский. Он говорил об этом так: «Я ясно стал осознавать, что мне суждено сказать человечеству новое в том учении о живом веществе, которое я создаю, и что это есть мое призвание, моя обязанность, наложенная на меня, которую я должен проводить в жизнь, — как пророк, чувствующий внутри себя голос, призывающий его к деятельности. Я чувствовал в себе демона Сократа. Сейчас я сознаю, что это же учение может оказать такое же влияние, как книга Дарвина, и в таком случае, я, нисколько не меняясь в своей сущности, попадаю в первые ряды мировых ученых».