В.И. Вернадский

В.И. Вернадский как «источник новых исканий» (размышления биосферолога)

Автор: Гегамян Г.В. , профессор. Институт естественной истории Франции
Источник: Научные чтения "Вернадский и современность", Москва, 1996 г.

Бессомненно, прав был А.Е. Ферсман, написав: «Десятилетиями, целыми столетиями будут изучаться и углубляться гениальные идеи В.И. Вернадского, а в трудах его – открываться новые страницы, служащие источником новых исканий». Мне хочется остановиться на этом аспекте значения трудов В.И. Вернадского.

Кажется, не будет преувеличением сказать, что в своих трудах В.И. Вернадский как бы направляет читателя на раздумье: читатель будто невольно становится его учеником и последователем, у него возникает неудержимое желание продолжать мысли ученого. На мой взгляд, в этом ярко проявляется все величие В.И. Вернадского, и может быть даже, это самое главное, что Вернадский оставил последующим поколениям.

С трудами В.И. Вернадского я впервые познакомился более 40 лет назад благодаря моему учителю Н.В. Тимофееву-Ресовскому. Когда в Обнинске, в Институте медицинской радиологии, я был представлен ему в качестве нового аспиранта, он первым делом расспросил, чему меня учили, и, быстро убедившись в скудности моих общебиологических знаний, громогласным баритоном велел взять лист бумаги и записать. Продиктовал он названия около 10 книг и предложил вернуться к нему лишь после того, как проштудирую их. Отлично помню, что на первом месте в списке стоял русский перевод известного учебника К. Вилли «Биология», а на втором – «Биосфера» В.И. Вернадского. Далее шли «Основы лесной биогеоценологии» В.Н. Сукачева и несколько других классиков по теории эволюции, ботанике и генетике. С тех пор я больше не расставался с Вернадским.

Зачем я рассказываю об этом?

Потому что далее постараюсь проиллюстрировать личными примерами то, о чем говорил выше, то есть попробую говорить о значении трудов В.И. Вернадского как источника идей на конкретном, в данном случае моем, примере.

За прошедшие десятилетия моего общения с трудами В.И. Вернадского я часто записывал свои размышления. Они записывались в разные периоды моей жизни, потому могут на первый взгляд показаться не связанными друг с другом, однако трудно не увидеть в них везде В.И. Вернадского.

Итак, несколько примеров из моих «вернадскологических» размышлений.

1. Что такое поле c точки зрения биосферолога? (запись 1974 года)

Прошло ровно 30 лет, как Э. Шредингер опубликовал свою известную книгу «Что такое жизнь с точки зрения физика?», в которой «узаконил» применение физических представлений в биологии ХХ века. Через 30 лет после того как физик Шредингер обратился к проблемам биологии, мне кажется сегодня необходимым привлечь внимание самих биологов к «миру чисто физических представлений».

В самом общем определении под понятием «поле» подразумевается та часть пространства, в пределах которой что-либо действует. Это понятие вошло в естествознание в связи с окончательным формированием двух разных точек зрения, объясняющих природу сил, действующих между телами. Таковыми оказались гипотезы о близкодействии и дальнодействии, и их обычно связывают с именами Р. Декарта и И. Ньютона.

Самый крупный вклад в данную область знания, пожалуй, внес М. Фарадей, который задолго до Р. Майра, Дж. Джоуля и Г. Гельмгольца высказал мысль о единстве и взаимной превращаемости различных «сил природы» (понимаемых, очевидно, как виды энергии). Блестящим результатом этой гениальной идеи было создание им учения об электромагнитном поле (термин «магнитное поле» М. Фарадей ввел в 1845 году). Эта концепция не менее блистательно была развита в 60-х годах ХIХ века другим гениальным ученым того же столетия Дж. К. Максвеллом – автором математических формулировок законов электромагнитного поля.

Таким образом, в середине ХIХ века окончательно выкристаллизовалось и вошло в естествознание понятие «поле», и этим самим завершилось обоснование так называемой классической теории в физике, согласно которой физическая картина мира складывается из двух элементов: частиц и полей.

Указанные идеи, как известно, оказались чрезвычайно плодотворными в физике. В отношении идеи о поле достаточно упомянуть, что основные уравнения теории поля сыграли первостепенную роль при создании теории относительности. Дальнейшее же развитие теории элементарного поля привело к созданию современной квантовой теории поля, ставшей обобщением всей квантовой механики.

Однако возникает вопрос: а какое место занимает понятие «поле» в общей теории организованности мироздания?

Для лучшего понимания вопроса попытаемся сначала выяснить суть, сущность самой организованности.

Лучше и полнее всех на этот вопрос ответил В.И. Вернадский, который писал: «Организованностью я называю такие формы строения, законности которых подвижны, колеблются в известных, строго определенных пределах». Значит, согласно Вернадскому организованность есть особое состояние строения, отличающееся от хаотичности тем, что ему присущи динамические равновесия «законностей» (по терминологии В.И. Вернадского), колеблющиеся около статического состояния определенных пределов. Иначе говоря, утвердив, что элементарная частица, или Метагалактика, организованны, мы, в частности, имеем в виду, что они всегда находятся в состоянии динамического равновесия и что при этом эти состояния, по-видимому, отличаются друг от друга ровно настолько, насколько элементарная частица по своему строению отличается от Метагалактики, то есть чем сложнее строение, тем устойчивее равновесие.

Возвращаясь к вопросу о том, какое место занимает поле в организованном, стройном здании Вселенной, необходимо, во-первых, вспомнить концепцию классической физики и высказывание А. Эйнштейна о том, что физическая картина мира складывается из двух элементов – частиц и полей – и, кроме того, добавить, что поле, по-видимому, есть особая, общая для всех форм существования объективной реальности система, отличающаяся ото всех других систем именно этой общностью, то есть тем, что из этой «особой» системы формируются и все остальные системы мироздания. Однако это отнюдь не означает, что поле является частью любой материальной системы, а, скорее всего, наоборот: любая материальная система является частью какого-нибудь поля. Особость же поля заключается в том, что оно, по-видимому, в силу своего «особого» структурного строения стоит на самом верхнем уровне иерархической лестницы организованности, и, наверное, правильнее было бы сказать, что физическая картина мира складывается не из частиц и полей, а из полей и частиц.

Если можно так выразиться, поле является главным организатором и координатором организованности Вселенной (кажется, и отсюда должна стартовать «единая теория поля») и Вселенная есть поле полей. Пространство, по всей вероятности, есть отражение, а может быть, и функция полей.

А среда, что же такое тогда среда? И почему «среда», а не «поле»? Почему пространство, занятое косным, люди назвали полем, а для живого была придумана среда? Какая разница между этими понятиями?

Как и в случае с полем, никто сейчас не может сказать кто, где и когда впервые сказал «среда», но факт остается фактом, что лишь к концу ХVII столетия это понятие привлекло внимание натуралистов (В.И. Вернадский ссылается на французского врача и философа Вик д’Азира). Более того, потребовалось еще полтора столетия, чтобы люди наконец поняли истинное значение взаимосвязи «организм – среда». Совершенно очевидно, что оба эти понятия введены с единой целью – для обозначения существующего разнообразия форм объективной реальности в пространстве и времени. Нет принципиальной разницы между понятиями «гравитационное поле Земли» и «биосфера Земли», несмотря на то, что в первом выражении фигурирует «поле», а во втором – «среда», поскольку под биосферой обычно понимают среду обитания живого. Понятие «среда» мне представляется менее конкретным, нежели «поле». В отличие от гравитационного поля Земли, например, среда существования Земли, или – что то же самое – космическая среда, бесконечна, а гравитационное поле Земли, как и любого другого космического тела, находится в космической среде, входит в нее. В силу этого, мне кажется, нет ничего удивительного в том, что для объяснения явлений жизни (которая, несомненно, гораздо сложнее неживого) мы пользуемся соответственно и сложным, в какой-то степени даже абстрактным понятием «среда».

Однако вопрос различий между этими понятиями несравненно глубже, чем может показаться с первого взгляда. Обратимся снова к Вернадскому. Говоря о среде жизни, он неоднократно указывал на историческое значение идеи Э. Зюсса выделить «особую оболочку земной коры – биосферу». Эта идея, однако, как утверждает В.И. Вернадский, была геологическим (или, точнее, биогеохимическим) проявлением уже высказанной ранее биологами (Гусев, Гальдон, Гендерсон, Лотка) мысли об «определенной организованности», существующей между живым организмом и окружающей его средой. В то же время он справедливо отмечал, что внесенное Э. Зюссом новое понятие заменило существующее до этого неопределенное понятие «среда». Неопределенное в том смысле, что средой называлось и космическое пространство (космическая среда), и многое другое (воздушная среда, общественная среда, географическая среда и т. п.). В.И. Вернадский же считал, что, говоря о среде жизни на Земле, «речь должна идти не о космической среде, а о земной оболочке, переработанной жизнью и космическими излучениями». Такую точку зрения он объясняет тем, что «при расширенном толковании» среды жизни (как согласно В.И. Вернадскому поступал Клод Бернар) теряется значение самих организмов в создании этой среды, в результате чего она «не смогла научно изучаться». Он, несомненно, прав в том, что живое население Земли «связывается с космической средой не непосредственно, а через биосферу» (точно так, как и различные физические тела взаимодействуют через различные физические поля), и неправ был в этом, конечно, Клод Бернар, считавший среду обитания космической средой. Иначе говоря, В.И. Вернадский понял, что есть поле существования жизни – биосфера, а Клод Бернар не считался с понятием «поле» и принимал только среду.

Впервые в 1921 году в лекции, прочитанной в Доме литераторов в Петрограде, В.И. Вернадский применил понятие «поле» относительно живого. Он говорил: «Жизнь, изучаемая в науке, ограничена теми пределами, которые обусловлены термодинамическим полем устойчивости организмов, в общем приблизительно отвечающим термодинамическим условиям современной земной поверхности».

В книге «Очерки геохимии» В.И. Вернадский биосферу называет «полем действия живого вещества». Мысль же о «термодинамическом поле» живого вещества развивается в книге «Биосфера».

Короче говоря, В.И. Вернадский принимает концепцию поля живого вещества как нечто само собой разумеющееся, как нечто неоспоримое. Более того, он четко выделяет две ступени в иерархии биологических полей: поле живого вещества и поле биосферы, и нам остается лишь дальше развивать эти идеи гения русского естествознания.

Нельзя, конечно, отрицать, что в наши дни физика глубоко проникла в биологию, что наука всерьез интересуется проблемой существования внеземной жизни и что, наконец, биосферология В.И. Вернадского глубоко вошла в нашу жизнь. Тем не менее мы вынуждены признать, что в том глобальном аспекте жизни, о котором постоянно говорил В.И. Вернадский, почти ничего не изменилось. Научно воспринимаемый Космос и жизнь в сущности продолжают существовать порознь. Все еще недостает связывающего их звена. Мне кажется, что таким звеном является концепция поля живого вещества.

2. Об энергии живого вещества

Во многих областях научного знания В.И. Вернадский обогнал свое время. Среди выдвинутых им научных проблем проблема биогеохимической энергии занимает особое место. В.И. Вернадский не только был первым, кто ввел в науку фундаментальное понятие «живое вещество», но он и первым со всей ясностью показал энергетическое значение этого живого вещества в функционировании той сложнейшей планетарной (и космической!) системы, которая называется «биосфера».

Проблема энергии есть проблема особая и ни с чем не сравнимая по той простой причине, что это понятие связывает воедино все явления природы. Нужно обратить особое внимание на то, что проблема энергии занимала Вернадского практически всю жизнь. В частности то, что он называл «биогеохимической энергией», стало главным в творчестве ученого. Вот что он написал в 1935 году в «Биогеохимических очерках»: «Из огромного материала, собранного мною в течение более чем 20-летней систематической работы, выделялась одна большая проблема, которую я хотел бы закончить перед уходом из жизни и которая захватила все мои силы, – проблема биогеохимической энергии нашей планеты». Он решил написать книгу под названием «Биогеохимическая энергия жизни», но, к сожалению, не успел.

Человек, как и любое живое существо, нуждается в энергии.

Интенсивное развитие земледелия и животноводства позволили человеку отчасти обеспечить свои всевозрастающие потребности в пище, то есть в энергии. Я говорю отчасти, так как мы знаем, что более 1,3 млрд людей на Земле живут впроголодь или просто голодают и умирают от голода. Так много это или немного? У нас возникает позыв сразу сказать «много», но в то же время, так как наш мозг странно функционирует, мы не в состоянии представить и, соответственно, оценить немалое число явлений в природе и, в том числе, мы не представляем большие цифры. В результате чего и наша реакция, независимо от того, идет ли речь о простом смертном или крупном государственном деятеле, тоже странная. Я хочу сказать, мы все пропускаем мимо ушей цифры, превосходящие наше воображение.

К чему я веду? К тому, что даже многие государственные деятели, которые решают судьбы миллионов и миллионов людей, абсолютно не оценивают объективную ситуацию на Земле. Они не представляют, что население планеты каждый год увеличивается на 90 млн людей. Они не придают значение тому ошеломляющему факту, что в начале прошлого столетия население Земли составляло 1,6 млрд, а сегодня, через всего лишь 100 лет, нас больше 6 млрд, то есть почти 4 раза больше. Что надо, во-первых, подумать, как кормить эти миллиарды и, во-вторых, как отрегулировать рождаемость рода человеческого. Нельзя допускать, чтобы в Индии каждую минуту рождались 32 человека или же чтобы в африканских и некоторых других странах в каждой семье рожали по 10–15 детей… Китайцы ведь смогли от 6 детей на семью, как было в 60-х годах, опуститься до 1,9 к 1995 году. Государственные мужи, правящие этим миром, заняты чем угодно, но только не судьбами голодающих людей. Иначе чем объяснить, что в одной только Англии для так называемой борьбы против ящура уничтожили более чем полмиллиона животных, тогда как из этого мяса запросто можно было изготовить совершенно безопасные для человека консервы и спасать голодающих детей где-нибудь в Эфиопии или же в другой стране Африки или Азии, где люди умирают от голода. Нет, мы и наши правители еще не доросли до этого. Нас интересует только и только сиюминутная выгода. На все остальное нам наплевать! Для американского президента и его европейских коллег есть проблемы поважнее, например, как посадить Милошевича! Зачем я все это говорю? Ящур виноват. Это вирус «О» так подействовал на меня. Оказывается, если прионы губчатой энцефалопатии, по удачному выражению одного русского журналиста, «со страшной силой разжижают евромозги», то вирусы ящура миролюбивых, спокойных людей превращают в борцов за социальную справедливость. Вот на что способны представители микромира биосферы Земли!

Кстати, о микромире биосферы. В.И. Вернадский считал, что мир микроорганизмов есть самая мощная биогенная планетная сила, самое мощное геологическое проявление живого вещества.

Поскольку основная масса микроорганизмов сосредоточена в земле, то, по-видимому, «в начале» нужна была земля. Интересно, что в одной забытой работе С. Виноградского (написанной в 1945 году) он как бы между прочим почву называет резервуаром энергии, а Вернадский почву называл благородной ржавчиной Земли. Отметим, что название нашей планеты для нас является синонимом почвы. Земля – «мать», а почва – «чрево»? По-видимому, так.

А интересно, когда и где появились первые почвы?

Чтобы дойти до понимания механизма функционирования биосферы, очевидно, что надо было начинать с изучения ее энергетики, с ее резервуара, с почвы. Именно так и поступил Вернадский. Он пришел к биосфере через почву и почвоведение.

Где истоки биосферы? В почве.

Где истоки биосферологии? В почвоведении.

3. О постулатах В.И. Вернадского

В.И. Вернадский открыл фундаментальные законы, управляющие геохимической деятельностью живых организмов в биосфере. Эти законы он представил в виде своих геохимических принципов.

Bо-первых, биогенная миграция атомов химических элементов всегда стремится к максимальному своему проявлению;

во-вторых, эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы.

Думаю, что эти принципы могут быть названы биосферными постулатами В.И. Вернадского.

Вернадский говорит о «персистентах» как Lignula, которая осталась без изменений, то етсь не эволюционировала с кембрия (500 млн лет!). Радиоларии альгонка не отличаются от их собратьев сегодня. Иначе говоря, отмечает Вернадский, биогенная миграция «персистентов» не меняется. Они не подчиняются закону эволюции. Однако в то же время согласно второму постулату «эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы». А не означает ли это, что так называемые низшие формы жизни на Земле, или «персистенты» согласно Вернадскому, устойчивы в биосфере и больше не эволюционируют, так как они достигли максимальной скорости биогенной миграции атомов? Не означает ли это, что устойчивые в биосфере формы жизни (или, что то же самое, «наилучше приспособленные» Дарвина) есть не что иное, как формы, увеличивающие (то есть ускоряющие) биогенную миграцию атомов биосферы? Иначе говоря, цель и направление эволюции – по-видимому, ускорение биогенной миграции, интенсификация биогенных круговоротов атомов в биосфере, и можно заключить, что способность каждого вида живого в биосфере, образно говоря, прокрутить с той или иной скоростью атомы в системе «организм – среда» должна быть основной биосферной характеристикой данного вида, его биосферной константой.

Чрезвычайно интересно, что еще в 1927 году в докладе, прочитанном в Берлине на Неделе русских естествоиспытателей В.И. Вернадский говорил следующее: «Каждая присущая отдельному виду организмов геохимическая энергия тем больше, чем интенсивнее порождаемая силой жизни биогенная миграция химических элементов. Количественное определение геохимической энергии и биогенной миграции элементов в связи с морфологическим различием жизни представляет одну из важнейших задач современности. Но их изучение находится еще в зачаточном состоянии».

Парадоксально, но факт, что эта «важнейшая задача современности» так и осталась «в зачаточном состоянии»…

Послесловие

Я пытался показать значение идей В.И. Вернадского в качестве источника новых исканий. Надеюсь, что мне удалось выполнить эту задачу и тем самым открыть еще одну важную страницу в «вернадскологии».