Эмпирические методы наблюдения

 

Геология начала развиваться как описательная наука. Первоначальная форма изучения геологических процессов - непосредственное наблюдение. Успех в применении метода наблюдений зависит от двух обстоятельств: а) внимательности наблюдателя, способного увидеть то, что осталось незамеченным большинством; б) квалифицированным описанием увиденного, когда фиксируются свойства изучаемого объекта. Важно также чтобы описание отвечало цели (задаче) исследования. Наблюдение - это самый ранний метод исследования в геологии. Однако он сохранил свое значение и в современную нам эпоху. В.В. Белоусов подчеркивал, что геолог - прежде всего наблюдатель, что весь фундамент геологической науки создан именно региональными полевыми исследованиями. В основе большинства эмпирических обобщений в геологии лежит наблюдение и описание. Наиболее разительный пример - геологическая карта, суммировавшая наблюдения многих тысяч геологов.

Наблюдения обеспечивают науку фактическим материалом, разносторонней информацией о природных объектах. Но доказательная сила данных прямого наблюдения невелика. Поэтому этот метод по мере развития техники берет себе на вооружение специальные приборы, позволяющие расширить диапазон получаемой информации. С этой целью создаются специальные методы, и даже самостоятельные научные дисциплины, призванные получать и расшифровать уникальную информацию о Земле в целом, об отдельных ее слоях, горных породах и т.д. Роль и структура специальных методов, используемых в геологических науках, рассмотрена ниже.

Эксперимент и моделирование

 

Разновидностью наблюдения являются эксперимент и моделирование, когда искусственно создается обстановка (модель), позволяющая наблюдать картину в той или иной степени приближенную к реальной. В таких науках как физика и химия эксперимент является основным методом. Иное дело в геологии, где эксперимент долгое время не играл существенной роли. Затем (в XIX веке) применялся эпизодически и лишь в XX столетии занял весомое положение в некоторых дисциплинах (минералогии, петрологии, геохимии).

Трудности применения экспериментальных методов в геологических науках определяются двумя обстоятельствами: а) необходимо воспроизвести процессы, протекающие на больших глубинах в условиях гигантского давления и высоких температур; воссоздать такие условия удается лишь частично даже в современную эпоху широчайшего технического прогресса; б) необходимо реконструировать события необычайной длительности (миллионы лет) и нет уверенности, что эксперимент, длящийся часы, дни и даже годы, адекватно отражает реальный геологический процесс. В ряде геологических дисциплин (петрологии, геохимии) роль эксперимента в будущем станет определяющей, и развитие этих наук будет зависеть от экспериментов все более близких к природным условиям, т.е. от уровня развития технических средств.

Одной из форм эксперимента является моделирование тех или иных геологических событий. Так В.В. Белоусовым и М.В. Гзовским (1964) разрабатывался метод моделирования складкообразования и разрывообразования на искусственных моделях, где воспроизводились структуры в той или иной степени адекватные природным. Это направление экспериментальных исследований вылилось в становление самостоятельной научной дисциплины - тектонофизики.

Логические методы (сравнения, аналогия, актуалистический метод)

 

Важнейшая форма осмысливания наблюдательного материала - сравнение. Но сравниваться должны такие объекты, которым свойственна некоторая объективная общность. В противном случае сравнение будет беспредметным, а выводы ложными. С помощью сравнения осуществляется познание единичного, особенного и всеобщего - выявляются причины явления, проводится систематизация и классификация изучаемых объектов. При сравнении выявляется не только сходство, но и различие, причем выводы на основе различия более вероятны, чем на основе сходства. Наиболее надежным сравнительный анализ становится при выявлении, как сходства, так и различия.

Значение сравнительного метода в тектонике подчеркивал Н.С. Шатский (1945): «Этот метод позволяет установить тектонические гомологи, иногда и сильно отличающиеся в деталях, но сходные по происхождению,

позволяет глубже и подробнее выяснить процесс развития структур... Этим методом удается несомненно вскрыть те закономерности развития земной коры, которые нельзя добыть другими способами» (с.24). Развивая сравнительно-литологическое направление исследований Н.М. Страхов (1945) писал: «Сущность сравнительной литологии, как научного направления, заключается в том, что: 1) в основу познания осадкообразовательного процесса кладется детальное и всестороннее изучение современного осадконакопления и присущих ему закономерностей; 2) путем сопоставления (сравнения) ископаемых осадков отдельных геологических периодов друг с другом и с современными отложениями устанавливаются черты сходства и различия древних и современных явлений седиментации, и реконструируется эволюция осадконакопления от древнейших времен до текущего геологического момента; одновременно вскрываются закономерности, присущие этой эволюции, и анализируется механизм, их вызывающий» (с.35).

Сравнение должно вестись по наиболее важным, существенным признакам и свойствам объекта. С развитием науки значение сравнительного метода не уменьшается, а благодаря более полному и глубокому изучению природных процессов становится более доказуемым. «От сравнения внешних сторон и свойств природных объектов геология переходит к сравнению их сущностей, все более глубоких связей» (Назаров, 1982, с.61).

О роли аналогии в познании. Аналогия - одна из древнейших форм познания человеком окружающего мира. Под аналогией понимают сходство между предметами и явлениями. В геологической литературе выводы по аналогии широко распространены. Но аналогия, читаем мы в Большой советской энциклопедии, это: «сходство, в каком-нибудь отношении между предметами и явлениями в остальном различными» (т.2, с.352). На неоднозначность заключений по аналогии обратил внимание тысячу лет назад выдающийся ученый средневековья Ибн-Сина (1987): «утверждение по сходству может противоречить по другому сходству, так как есть много вещей, которые в одном отношении сходны, а в тысяче других различны. В отношении одного из них суждение будет правильным или может быть правильным, а в отношении другого неправильным. Стало быть, аналогия может привлечь внимание и навязать сомнение, но не установить достоверность» (с.116-117). На вероятные ошибки в случае применения «метода аналогий» указывали и другие: А.И. Герцен (1948) писал: «Никто не прибегает к аналогии, если можно ясно и просто высказать свою мысль. Недаром французы говорят: сравнение не доказательство. В самом деле, строго - логически ни предмету, ни его понятию дела нет, похожи ли они на что-нибудь или нет: из того, что две вещи похожи друг на друга известными сторонами, нет еще достаточного права заключить о сходстве неизвестных сторон. В какие грубые ошибки, например, впадала геология, желая обобщить факты, выведенные изучением Альпийских гор, к другим полосам. Когда известен общий закон, то вы ищете его в частном случае не по одной аналогии с другими явлениями, но по логической необходимости» (с.106). Мнение философа В.Ф. Амсуса (1969): «Умозаключением по аналогии называется вывод от сходства двух предметов в одной части их признаков к вероятному сходству их в другой части признаков, когда эти признаки уже найдены в первом предмете, но еще не известно, окажутся ли они в другом предмете» (с.301).

Аналогия в ряде случаев способствовала развитию геологических исследований. Так, поиски алмазов в Сибири основывалась на аналогии геологического строения алмазоносных провинций Южной Африки и Сибирской платформы. Но заключение по аналогии нередко и ошибочно. Особенно это касается причинности явлений - например, одинаковый или близкий вещественный состав пород еще не означает, что одинакова и причина их образования. И.В. Назаров (1982) писал: «В геологии особое значение имеет каузальный вид умозаключений по аналогии. Имея дело с результатами природных процессов, их следствиями и, зная причину одного из нескольких сходных процессов, делают вывод о причине других. Но применение этой аналогии осложняет конвергенция явлений. Она значительно снижает достоверность выводов по аналогии, зачастую не позволяя по сходству следствий судить о сходстве причин» (с.65). Конвергентность (образование продуктов сходного типа из различных источников и различными путями) - явление чрезвычайно широко распространенное в природе и в том числе в горных породах. Это самый серьезный контраргумент против использования «метода аналогий». Геологу хорошо известно, что граниты могут образовываться из расплава и метасоматическим путем в твердом состоянии; равно габбро образуется из первичных подкоровых расплавов, из магм анатектической природы, из контаминированных гранитоидных магм, путем метасоматоза и т.п. Н.С. Шатский обращал внимание на конвергенцию при образовании осадочных формаций (сходство их состава при разном генезисе).

Сказанное выше свидетельствует, что «метод аналогий» зачастую может привести к крупным ошибкам, однако он, к сожалению, сейчас широко применяется. В.Е. Хаин и А.Г. Рябухин (1997) даже заявляют, что: «В настоящее время среди геологов нет разногласий по поводу применения метода аналогий для расшифровки прошлого Земли» (с.201). Сторонники гипотезы тектоники плит, желая обнаружить на континентах следы «палеоокеанов», используют аналогию. Для установления былого океана оказывается достаточным обнаружения в докембрийских или в палеозойских породах офиолитов (делается вывод, что это «сутура» былого океана) или известково-щелочных андезитов (говорится, что нашли зону субдукции). Между тем и офиолиты и известково-щелочные породы - это образование, широко распространенное в геосинклиналях и на платформах с континентальной корой. Выводы по аналогии не ограждены от ошибок, и потому они не могут приниматься как доказанные, как достоверные.

Актуализм. Обратимся к актуализму, что в переводе означает современный, сейчас действующий. Термин этот трактуется двояко: 1) как теория, согласно которой в прошлом на Земле действовали те же силы и с такой же интенсивностью, как в настоящее время, поэтому современные геологические условия можно распространить на прошлое любой давности; 2) как метод, когда к пониманию прошлого идут от изучения современных процессов, но с

сознанием того, что в прошлом (особенно отдаленном), физико-химические условия на поверхности и в глубинах Земли и протекавшие тогда процессы в определенной степени отличались от современных.

Первую форму актуализма называют сейчас униформизмом. Истоки ее в книге Ч. Лайеля «Основы геологии» Ошибочность униформизма понята давно и он как геологическое мировоззрение представляет сейчас пройденный этап мысли. Вторая форма актуализма ведет начало от К. Гоффа и И. Вальтера, а в двадцатом веке разрабатывалась многими геологами и в том числе Н.С. Шатским и Н.М. Страховым. Обращалось внимание на ограниченность применение актуалистического метода, в основном используемого при расшифровке условий образования осадочных и вулканогенных пород фанерозоя. К более древним эпохам применение метода актуализма становится все затруднительнее. Это объясняется рядом причин и прежде всего тем, что физические и химические условия на ранней Земле отличались от современных. Актуализм часто неприменим к процессам, происходящим в глубинах Земли, ибо мы не знаем, как они протекают сейчас, и соответственно нет базы для использования этого метода.

Иногда приводят параллель между методом актуализма и «методом аналогий». Это ошибочная позиция. Аналогия ставит целью установить тождество сопоставляемых объектов. Актуалистический метод, отталкиваясь от сходства, пытается выявить и разграничить в прошлом, как черты сходства, так и признаки различия. Таким образом, хотя аналогия присутствует в актуалистическом методе, она ограничена тем, что метод этот способен фиксировать не только сходство, но и различия. Автор придерживается позиции Б.П. Высоцкого (1977), рассматривающего метод актуализма как подчиненную часть сравнительно-исторического метода.

Некоторые исследователи, например И.Т. Фролов (1981) выделяют в качестве самостоятельного исторический метод исследования, задача которого исследовать причины эволюции предмета или явления. В историческом подходе также используется сравнение, но в более узком плане - сравниваются стадии эволюции объекта во времени. Так в биологии исторический метод позволил расшифровать соотношение между онтогенезом и филогенезом, т.е. причинного объяснения настоящего. В геологии сравнение применяется шире - сравнение в пространстве с целью выявления различных типов тектонических структур, а также сравнение естественных объектов с данными эксперимента и моделирования. Поэтому исторический метод следует рассматривать как составную часть более общего сравнительно-исторического метода.

Итак, сравнительно-исторический метод исследования, включающий как актуалистический, так и исторический методы, является той логической основой, на базе которой развивается все естественные науки, и в том числе науки о Земле. Актуалистическая часть этого метода присутствует и в астрономии - без изучения причин вспышек «сверхновых» звезд оказались бы не расшифрованы кардинальные проблемы астрофизики. Значение актуализма в биологии общеизвестно. Сравнительно-исторический метод опирается

также на эксперимент и моделирование, которые в ряде наук и служат отправной точкой для сравнения с природными явлениями.

В геологических науках эксперимент и моделирование до последнего времени играли незначительную роль, сравнительно с механикой, физикой, химией. Однако со второй половины XX столетия в петрологии и геохимии эксперимент занял существенное, а иногда и ведущее место при расшифровке глубинных магматических процессов. Если раньше для сравнения с прошлым использовались в основном наблюдения за магматическими проявлениями на земной поверхности, то в недалеком будущем основным материалом для сравнения станут данные эксперимента.