Игорь Дуэль - Судьба фантастической гипотезы

Игорь ДУЭЛЬ

Судьба фантастической гипотезы

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга, которую вы начинаете читать, показывает, что развитие науки происходит отнюдь не гладким, ровным путём разработки уже известных теорий по мере накопления новых знаний, а сопровождается ломкой, борьбой различных сменяющих друг друга концепций. Происходят «революции в науке», как окрестил крутые повороты в её развитии философ Т. Кун.

И. Дуэль рассказывает о возникновении, развитии и утверждении в геологии и геофизике научной концепции, именуемой мобилизмом. Её основное положение состоит в том, что крупные горизонтальные перемещения глыб земной коры являются главной причиной формирования складчатых горных хребтов и образования океанических впадин.

Первые ещё слабо обоснованные идеи концепции были высказаны в XIX — начале XX века, когда в науке прочные позиции занимали представления о взаимной неподвижности континентов — фиксизм. Идея «дрейфа материков» громко заявила о себе в середине 20-х годов нашего столетия, но уже в следующем десятилетии, не выдержав неотразимой, казалось, критики, стала утрачивать свои позиции в науке. А позже и вообще превратилась на какое-то время в незаслуживающую внимания фантастику.

К 60-м годам было накоплено немало данных (геологических, геофизических, палеонтологических, геодезических), благодаря которым эта «фантастическая идея» обрела новую жизнь в науках о Земле. Было доказано, что материки медленно (примерно два сантиметра в год) дрейфуют вместе с подстилающими слоями мантии. Между разошедшимися за 200 миллионов лет материковыми глыбами возникли широкие впадины — ныне это Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны. С движениями земной коры связаны те особенности её строения (складчатость слоёв, разломы и прочее) и размещения вулканических и других изверженных пород, знание которых необходимо при поиске и разведке полезных ископаемых.

У И. Дуэля были все основания назвать свою книгу «Судьба фантастической гипотезы». И пусть вас не смущает здесь слово «судьба»: оно, как вы в том убедитесь, наполнено вполне реальным содержанием.

В своих основных чертах мобилистская гипотеза была сформулирована в статьях Ф. Тэйлора и А. Вегенера ещё в 1910–1912 годах. Позже, в 1925–1929 годах, Вегенер обосновал её настолько солидно, что её приняли многие выдающиеся исследователи — Э. Арган, О. Ампферер, Р. Штауб, А. Дю Тойт, Б. Л. Личков и другие.

В середине 20-х годов, когда накопилось много гравиметрических данных, то есть количественных определений ускорения силы тяжести на поверхности суши и океана, получила общее признание так называемая теория изостазии. Согласно этой теории более лёгкие материковые глыбы перемещаются вверх или вниз на довольно пластичном подкоровом слое по тем же принципам равновесия архимедовых сил, которым подчиняются, скажем, льдины, плавающие на воде. Отсюда было естественно искать аналогию и с горизонтальным перемещением льдин, поскольку палеоклиматические свидетельства и достаточно обоснованные реконструкции указывали, что в геологическом прошлом материки располагались по-иному. Вегенер именно так и поступил, указав на возможность скольжения материковых глыб по поверхности дна океана.

Однако ведущие геофизики того времени, подсчитав возможную величину сил, действующих на материки, пришли к выводу, что «построение» Вегенера ложное в самой своей основе. Трение у нижней поверхности материковых глыб должно быть колоссальным, а силы, чтобы его преодолеть, как показали расчёты, — ничтожные.

Это возражение геофизиков было серьёзным. К сожалению, на него наслоились и ошибочные. Г. Джефрис, признанный авторитет в геофизике, не проверив внимательно степень совпадения контуров материкового склона Африки и Южной Америки (то есть линий равной глубины океана, изобат, — 1000, 2000 метров) в реконструкции Вегенера, заявил, что она неудовлетворительна. Лишь через 30 лет, в 1955 году, австралийский геолог С. Кэри с помощью им же выполненной модели материковых глыб показал, как точно совпадают контуры Африки и Южной Америки. В дальнейшем такое же совпадение было продемонстрировано другими учёными по новейшим батиметрическим картам для всех материковых глыб, окружающих Атлантический океан. А советский математик академик А. Н. Колмогоров подчеркнул, что такое хорошее соответствие контуров не может быть случайным, оно свидетельствует в пользу прежнего единства материков, окружающих Атлантику (см.: Наука и жизнь, 1966, № 2).

Против реконструкций Вегенера в 30-х годах выступил и геофизик Б. Гутенберг. Опираясь на не очень точные сейсмологические данные того времени о строении земной коры под океанами, он попытался опровергнуть утверждение Вегенера о том, что в океанах при глубине более трёх-четырёх километров кора материкового типа (сиаль, по Вегенеру) отсутствует; она, считал Гутенберг, не отсутствует, а лишь в два-три раза тоньше, чем под материками.

История науки знает немало случаев, когда, стремясь опровергнуть какую-либо новую научную идею, учёные в конце концов под давлением фактов приходили к её признанию. С моби-лизмом произошло практически то же самое: именно геофизики представили решающие аргументы в его пользу. Один из таких аргументов дали палеомагнитные исследования, то есть изучение эволюции геомагнитного поля. Ещё в 1926 году было установлено, что намагничивание горных пород Австралии произошло 250 миллионов лет назад в магнитном поле, характерном для Южного полюса. В 1955–1956 годах П. Блэкетт, Э. Ирвинг, К. Ранкорн и Р. Крир провели палеомагнитные исследования горных пород на территории Англии, США, Индии и Австралии. Построенные на основе этих исследований реконструкции почти полностью совпали с вегенеровскими.

Палеомагнетизм в сочетании с магнитными съёмками в океанах дал ответ и на «проклятый вопрос» мобилизма о механизме горизонтального перемещения континентов. Оказалось, что дрейфуют не материковые глыбы по поверхности дна океана, как думал Вегенер, а обширные литосферные плиты. Каждая из них включает в себя не только целый континент (или его значительную часть), но и «припаянную» к нему огромную область дна океана. Такая плита испытывает погружение (субдукцию) под складчатые хребты или островные дуги на своём переднем крае и увеличивается за счёт вновь образующейся коры океанов на заднем крае, у оси соответствующего срединно-океанического хребта.

Поверхностные перемещения частей земной коры органически связаны с движением в подкоровом слое — в мантии. Реальность этого процесса доказана в последние десятилетия, хотя здесь не всё до конца ясно. В частности, остаётся открытым вопрос: достаточен ли подогрев вещества в центральных частях Земли, чтобы вызвать такую конвекцию за счёт теплового расширения масс? Не исключено, что смятие слоёв земной коры в складки и движение литосферных плит обусловлено главным образом изменениями радиуса (пульсациями) Земли. На такую возможность указывают давно известные изменения скорости вращения планеты вокруг своей оси.

Высказываются мнения и о том, что, помимо пульсаций, происходит, возможно, медленное расширепие планеты и, стало быть, увеличение её поверхности, что не может не сопровождаться определёнными процессами (например, образованием океанических впадин).

Словом, есть ещё вопросы без достоверных ответов, есть и такое, что требует дополнительной проверки и доказательств. Но одно для меня несомненно: основная идея Вегенера утвердилась навсегда как краеугольный камень в здании современной геологической науки.

ОБЪЯСНЕНИЕ С ЧИТАТЕЛЕМ

Помните шуточное стихотворение Маяковского про верблюда и лошадь? Каждый из них оценивает другого, исходя из собственных представлений о том, как должно выглядеть животное. Оттого лошадь убеждена, что видит перед собой уродца лошадиного племени, а верблюд — что перед ним ничтожный безгорбый собрат. Заканчивается стихотворение такими строчками: «И знал лишь Бог седобородый, что это — животные разной породы».

Так вот, смысл начальной главы автор видит в том, чтобы сразу поднять читателя до уровня «Бога седобородого».

Вы открыли книгу, где «главный герой» — не привычная вашему глазу «лошадь», а, скорее, «верблюд».

Речь же в книге пойдёт о жизни в науке идеи дрейфа материков, или (более современно) идеи горизонтального перемещения блоков литосферы, — словом, идеи мобилизма. О том, как она возникла, развивалась, была отброшена, а затем снова воскресла.

Объяснение же с читателем здесь необходимо, на мой взгляд, вот почему.

Суждение о том, что развитие науки представляет собой постоянную «драму идей», давно уже кочующее из одной книги в другую, было высказано в период рождения эйнштейновского релятивизма и квантовой механики, собственно, для того и было высказано, чтобы дать характеристику того этапа развития физики элементарных частиц.