А. Е. Ферсман

ГЕОХИМИЯ (НОВАТОРСКАЯ)

Так уж случилось, что самым резким, непримиримым критиком первых двух томов «Геохимии» Ферсмана стал… сам автор. Случай редчайший в истории науки. Пятидесятилетний ученый, написав значительную часть задуманной им фундаментальной работы, вдруг не то чтобы остановился на полдороге, а решительно изменил направление, стал по-новому переосмысливать основы науки, которой он занимался четверть века.

«И том первый и еще в меньшей степени том второй моей „Геохимии“ не могли удовлетворить меня своим анализом: они вылились как бы в систематизированный обзор самих фактов и явлений, определяющих ход геохимических процессов, но не давали настоящего геохимического освещения природных явлений, не входили в их анализ с точки зрения строения атома и его оболочек».

До сих пор его изложение геохимических проблем оставалось внутренне не организованным, не нанизанным на единую идейную нить, как бы на одну сюжетную линию.

Изложение рассыпалось на отдельные части, было рыхлым, лишенным прочного внутреннего костяка.

Открыв для себя эту основу, стержень, Ферсман не мог продолжать начатый ранее труд, а стал писать его заново.

Теперь он переосмысливал материал с позиций энергетики природных объектов и явлений: атомов, кристаллических решеток, застывающих расплавов, геосфер, распространенности и миграции химических элементов.

«Я чувствую огромную ответственность за этот решительный шаг, — отметил Ферсман, — но пытаюсь дерзать своей мыслью и своими исканиями. Я прекрасно понимаю, что тот уровень научной истины, на который я пытаюсь сейчас стать, будет очень скоро заменен новым, более глубоким и более устойчивым решением, — такова судьба и задача всякой научной работы. Но в своем решении я хотел бы руководствоваться прекрасными словами Фритьофа Нансена (1926) и „Только движимое фантазией исследование является действительно продуктивным, идет смело вперед и достигает цели“.

Я хочу тем не менее в этой книге остаться натуралистом, точные эмпирические наблюдения и факты поставить в основу моих построений и сами построения так приспособить к объяснению природных условий, чтобы можно было их легче отбросить, когда новые факты, точно наблюденные и точно сопоставленные, вырастут за пределы старых идей».[22]

Эти слова Ферсмана вводят нас, как принято говорить, в творческую лабораторию ученого (почему-то о творческой лаборатории говорят обычно, имея в виду деятелей литературы, искусства, как будто научные поиски — это не творчество!).

Не станем пытаться на нескольких страницах пересказать содержание двух объемистых и насыщенных научной информацией томов «Геохимии». Даже в случае успеха нам не удается лучше попять особенности Ферсмана-ученого, чем это можно сделать на основе приведенной выше выдержки из его предисловия к этим томам, тем более что для более или менее верного и полного пересказа не хватило бы и целой книжки.

Одна из главных идей, которая легла в основу новых теоретических разработок Ферсмана, связана с нетрадиционным взглядом па таблицу Менделеева. Дело в том, что она составлена для атомов, которые характеризуются «внутренним равновесием» положительных и отрицательных зарядов, т. е. положительно заряженным протонам, входящим в ядро, соответствуют отрицательно заряженные электроны, занимающие обволакивающее ядро оболочки (орбиты модели атома Бора, на которую опирался в своих построениях Ферсман).

Но ведь в природных условиях вступают в соединения и мигрируют главным образом не атомы, а ионы, не имеющие полностью «уравновешенных» электрических зарядов.

Они либо лишены наружных одного или нескольких электронов, и тогда положительно заряжены (катионы), либо имеют отрицательный заряд из-за «лишних» электронов (анионы).

«Именно ионы, — пишет Ферсман, — определяют собой пути миграции химических элементов: так, например, S2- и S6+ и геохимически и теоретически глубоко различны, тогда как в менделеевской таблице сера — S — вообще занимает одно место. Поэтому, чтобы охарактеризовать активность природных процессов, надо дать таблицу ионов, самых основных и типичных».

Ферсман составил таблицу 145 ионов, участвующих в геохимических процессах. Выделил две главные характеристики иона: радиус и валентность (заряд). В кристаллические решетки ион входит тем прочнее, чем выше его заряд и чем меньше радиус. Исходя из этого, Ферсман предложил вычислять энергетическую константу (ЭК) иона по его «энергетическому взносу» в кристаллическую решетку. Для анионов и маловалентных катионов формула очень проста: ЭК=W^2/2R (где W валентность, а R — радиус иона). Для остальных катионов формула несколько сложнее!

ЭК=W^2/2R*0.75(R+0.2).

Чтобы от условных единиц ЭКов перейти к энергетическим, следует умножить ЭК на 256,1 кал. А общая энергия кристаллической решетки И в калориях такая:

И=256,1(a.ЭK1+b.ЭК2+с. ЭКз+…), где а, b, с и т. д. — число ионов данного типа, входящих в формулу соединения, а ЭК1, ЭК2 и т. д. энергетические константы этих ионов.

С помощью подобных геоэнергетических показателей ученый попытался проанализировать реальные природные процессы (например, кристаллизацию расплавов, концентрацию тех или иных элементов или соединений). В некоторых случаях это ему блестяще удавалось сделать. Но бывали и неудачи. Вообще, точность формул, которыми он пользовался, была невелика. Но самое главное, не было учтено многообразие факторов геохимической миграции.

В ней участвуют исключительно сложные соединения, причудливые молекулярные структуры, среди которых коллоидные и еще более сложно организованное живое вещество. До сих пор ученые так и не смогли точпо описать геохимические процессы на основе энергетических показателей.

Возможно, задача эта принципиально неразрешима. Во времена Ферсмана это вовсе не казалось очевидным. Но теперь выяснилось, что энергетических показателей недостаточно для описания сравнительно сложных систем, обладающих структурой, организованностью. Здесь требуется учитывать степень упорядоченности, информативности (показатель, широко используемый, например, в кибернетике). А ведь в биосфере законы миграции химических влементов в значительной мере определяются функционированием сложно организованных структур…

Так или иначе, геоэнергетическая теория Ферсмана обогатила геохимию новыми идеями, открыла новые направления исследований. Эта теория, обоснованная в третьем томе «Геохимии», не получила дальнейшего развития.

В следующем томе, посвященном геохимии отдельных элементов, Ферсман вновь возвращается к традиционному стилю изложения. А пятый том региональную геохимию — он гак и не успел завершить.

Судьба этого произведения, как может показаться на первый взгляд, свидетельствует о непоследовательности и неорганизованности автора. Однако такое мнение было бы слишком поверхностным. Задумав создать грандиозный и наиболее полный курс бурно растущей науки, Ферсман вынужден был постоянно выбирать один из двух возможных путей. Или составлять добросовестную сводку накопленных к данному сроку и вошедших уже в науку идей, обобщений, фактов. Или теоретически осмысливать известные сведения, вести научное исследование, выдвигать новые идеи.

Сначала Ферсман избрал первый путь. Об этом свидетельствует, в частности, форма подачи материала в виде лекций. И не случайно в первых двух томах есть пометки: «Допущены в качестве учебного пособия… для втузов».

Творческой натуре ученого была чужда спокойная рассудительность, когда речь шла о науке, суть которой — поиски истины. Мыслью своей он постоянно вторгался в малоизученные области знания и с третьего тома резко изменил стиль изложения. Теперь ему осталось развивать выдвинутую теорию, построить на ее основе и геохимию отдельных элементов, и региональную геохимию, приблизить теорию к решению практических задач поисков полезных ископаемых.

Судя по всему, Ферсман так и собирался продолжать свой труд. Но вскоре убедился, что задача эта невыполнима. Теория никак не могла объять необычайное разнообразие фактов.

Автор решил ограничиться изложением традиционного материала, не стараясь придавать своей теории «основополагающее» значение. При этом он высказал очень верную мысль, относящуюся не только к его произведению, но и вообще к взаимоотношению теории и практики: «Приведенные в книге теоретические соображения по возможности проверены и обоснованы большим фактическим материалом и поэтому в известной мере являются синтезом теории и практических наблюдений. Однако природные условия… не ограничиваются типичными, характерными и наиболее вероятными системами. Статистическая правильность построений недостаточна для полного применения общих положений к каждому данному случаю, несогласие с теорией превращается в необходимое и законное исключение, а исключение нередко представляет наибольший интерес… Поэтому пользование общими идеями и выводами… требует одновременно и очень вдумчивого к ним отношения, и критического анализа самих природных явлений».

Ферсман был настоящим природоведом, натуралистом.

Увлекаясь теоретическими построениями, всегда видел за ними природу бесконечно сложную и прекрасную.

А еще и природу-кормилицу, предоставляющую человеку свои богатства. Умело, разумно воспользоваться ими — вот о чем помнил он постоянно. Теория была для него руководством к практическим мероприятиям, а практика опорой для теории.