Чарльз Лайель. Его жизнь и научная деятельность

От этих истин перешли наконец и к общим геологическим теориям. В конце прошлого столетия явилось их две: нептуническая и вулканическая или теории Вернера и Гёттона.

Вернер, автор крайне односторонней и фантастической теории образования земной коры, имел, тем не менее, огромное и благотворное влияние на дальнейшее развитие науки. Основываясь исключительно на минералогических признаках, он дал общую классификацию горных пород, разделив их на первичные, переходные и вторичные. За исключением первичных, все остальные породы – не исключая гранитов и базальтов – отложились одна за другой из первобытного океана, хаотической жидкости – «menstruum» – содержавшей в растворе всю будущую толщу земной коры. Отложились, конечно, в виде горизонтальных пластов, но с течением времени были взбудоражены, исковерканы, изломаны, приподняты, переворочены вследствие различных причин – главным образом, провалов в подземные пустоты, образовавшиеся между различными слоями еще во время их отложения из первичной хаотической жидкости. Таким манером земная поверхность приняла современную конфигурацию с ее неровностями, морями и материками, горами и долинами.

Теория эта, совершенно ложная, могла бы помешать дальнейшим успехам науки, если бы не толчок, сообщенный Вернером геологическим исследованиям. Этот ученый почти ничего не писал, он действовал на учеников чарами своего красноречия. Он рисовал историю Земли таким огненным языком, в таких увлекательных картинах, что всякий, кто попадал к нему, становился геологом. Слава его разнеслась по всем закоулкам цивилизованного мира; к нему собирались слушатели со всех концов Европы; неважное Фрейбергское училище, в котором он преподавал, превратилось благодаря его лекциям в знаменитую академию. Десятки учеников – среди которых блещут имена Александра Гумбольдта и Леопольда фон Буха – устремились под его влиянием к изучению горных пород и скоро оставили далеко за спиной неверную и одностороннюю теорию учителя.

Теория Вернера представляет собой первую попытку облечь в научную форму древнюю идею катастрофизма. Она кладет резкую грань между прошлым и настоящим нашей планеты. Первичный раствор, из которого разом отложились мощные пласты гранитов, базальтов etc., последовавшие затем провалы и размывы – все это не находит аналогии в нынешнем порядке вещей.

В свою очередь и униформизм нашел защитника в лице шотландца Гёттона, теория которого была названа плутонической, или вулканической, так как признавала подземный огонь одним из важнейших геологических деятелей.

Не из первичной хаотической жидкости и не сразу отложились породы, составляющие современную земную кору, – учил Гёттон, – они представляют итог многочисленных последовательных процессов. Были материки и разрушались действием вод; продукты этого разрушения отлагались на дне океанов; снова вздымались в виде материков действием подземного огня и снова разрушались и размывались… Современные толщи слоистых пород – от самых древних до новейших – вовсе не первичный осадок: все это производные, позднейшие образования, результаты многократных вспучиваний и разрушений земной коры. Силы, действовавшие при этом, продолжают и ныне действовать, разницы между прошлым и настоящим нет; в истории мира не известно начала, не видно конца; настоящее – только момент в бесконечном и однородном процессе развития вселенной.

В числе участников образования земной коры огромную роль играли, по мнению Гёттона, вулканические силы. Гёттон доказал огненное происхождение гранита и высказал мысль, что многие из осадочных водных пород изменились впоследствии под влиянием жара (так называемые метаморфические породы). Это – два важных приобретения, которыми наука обязана шотландскому ученому.

Как общая теория, его учение не многим превосходило вернеровское, – даром что исходило из совершенно противоположного принципа. Основная идея Гёттона – единство прежних и нынешних сил природы – совершенно справедлива, но, высказанная в такой общей форме, она не объясняла реальных явлений. Это была формула, лишенная конкретного содержания, рамка без картины. Сказать, что прошлые и нынешние геологические агенты одинаковы, еще не значит объяснить образ действия этих агентов. Нужно показать, что ныне действующие силы действительно преобразуют вид земной коры и достаточны для произведения всех тех переворотов, о которых свидетельствуют геологические памятники. Вот в этом-то отношении учение Гёттона оказывалось несостоятельным. Его основная идея оставалась только благим намерением; он не мог объяснить с ее помощью конкретных явлений и прибегал к старинной теории периодов потрясения, выдвигавших материки, и покоя, когда эти материки разрушались.

Теории Гёттона и Вернера возбудили ожесточенную, продолжительную и бесплодную войну нептунистов с вулканистами, окончившуюся к общему удовольствию после того, как самые упорные бойцы обоих лагерей должны были согласиться, что земная кора прошла, так сказать, и огонь, и воду, и что она состоит из огненных (гранит, базальт и др.), водных (песчаники, известняки и пр.) и метаморфических (кристаллические сланцы) пород.

Гёттон и Вернер не занимались окаменелостями, труды их сильно подвинули вперед собственно минеральную геологию. Но одновременно с этим науке был дан толчок и в другом направлении. В конце XVIII столетия Вильям Смит показал, что определенные окаменелости характеризуют определенные пласты, расположенные в определенном порядке последовательности. Это было основное, капитальное открытие, из которого выросла современная классификация геологических напластований.

В то же время окаменелости подверглись изучению с другой точки зрения. Кювье попытался оживить ископаемые остатки, воскресить угасшее население давно минувших эпох. Попытка увенчалась успехом: мамонты, мастодонты, мегалониксы, ихтиозавры, крылатые ящеры вышли на свет Божий из недр земных. Создалась новая наука – палеонтология.

Под влиянием этих одновременных толчков геология двинулась вперед на всех парах. Горные породы изучались с минералогической точки зрения, классифицировались по окаменелостям, сравнивались и параллелизовались в различных странах, заключенные в них остатки исследовались по методу Кювье, и представители древних эпох, «разрушенные терпеливым временем», восстанавливались не менее терпеливыми палеонтологами. В какие-нибудь 25—30 лет было сделано больше, чем за всю предыдущую эпоху со времени гимнов Веды.

В Англии геология расцветала пышнее, чем где-либо. На смену Гёттону, Плайферу (приверженец и популяризатор гёттоновских воззрений) и В. Смиту выступила целая фаланга рьяных и даровитых исследователей. Конибир, Филипс, Де ла Беш, Мантель издали ряд важных монографий по описательной геологии, Гриноф составил геологическую карту Англии, Скроп и Добени положили начало правильной теории образования вулканов… Все они ко времени Лайеля были уже заслуженные геологи, а почти одновременно с ним начали свою карьеру Сэджвик, Мурчисон, Ричард Оуэн.

Вместе с тем все сильнее и сильнее сказывалась потребность в общей теории, которая связала бы накапливавшиеся материалы универсальной схемой, давая в то же время ответ на частные, конкретные, определенные вопросы, возникавшие при ближайшем ознакомлении с фактами. Между тем именно в этом отношении наука направилась на ложный путь. Зерно истинной теории, которое тщетно пытались взрастить Аристотель, Страбон, Леонардо да Винчи, Гёттон, Плайфер, было затоптано. Казалось, геологическая почва может производить только цветы фантазии. Воображение геологов разыгралось, подстрекаемое быстрыми и неожиданными успехами отдельных отраслей науки. «Рассуждение о переворотах» Кювье, переведенное на все языки, служило темой для бесчисленных вариаций. Один придавал первенствующее значение потопам, другой – вулканам, третий – землетрясениям и так далее, но все соглашались, что со времени последней катастрофы «нить действий прервана, ход природы изменился и ни один из ее современных деятелей не смог бы воспроизвести ее древних явлений» (Кювье), что «в древние эпохи все геологические явления происходили в стократных размерах сравнительно с настоящим временем» (Ал. Броньяр).

Мы не будем излагать разнообразные варианты теории катастроф, циркулировавшие среди ученых. Заметим только, что этот разлад, это несоответствие общей доктрины с отдельными успехами, не представляет ничего странного.

Основная причина этого разлада коренится в методе геологов долайелевской эпохи. Стараясь восстановить историю земной коры, они изучали ее древние памятники и на основании этого изучения пытались построить свои схемы. Так поступали и униформисты – Гёттон и Плайфер, и катастрофисты – Кювье, Бух, Буклэнд. Те и другие искали разгадку прошлого в прошлом же. Это было ошибкой. Не с того конца взялись. Лайель – и в этом его оригинальность – принялся за дело с другого конца. Он стал искать разгадку прошлого в настоящем. Но о его методе мы будем говорить ниже; теперь вернемся к его предшественникам.

Первое впечатление геологов, когда они поближе ознакомились со строением земной коры, с остатками древних эпох, с памятниками прошлого, было в пользу катастроф, против постепенного развития. Совокупность этих памятников казалась продуктом особенных сил, несравненно более энергичных, чем нынешние. Сравнивая древние и новые породы, геолог с первого взгляда убеждался в их резком различии. Древние пласты приподняты, изломаны, изогнуты гораздо сильнее, чем новые. Стало быть, они образовались при иных условиях; испытывали такие толчки, поднятия, опускания, сотрясения, о которых нынешняя природа и не слыхивала. Таково было первое впечатление.

Стараясь классифицировать горные породы, геолог изучал те разрезы, где различные образования резко отграничены друг от друга. Там же, где они постепенно и незаметно переходят одно в другое, где признаки различных типов смешиваются, мудрено разобраться, пока самые типы еще не установлены и не охарактеризованы. В результате – впечатление резких перерывов в истории земной коры, соответствовавших катастрофам, изогнувшим и изломавшим ранее образовавшиеся пласты.

В согласии с этим находились и данные палеонтологии, которая воскресила сначала формы, резко отличные от современных, а уже много позднее переходные, связующие звенья. Как земная кора распадалась на системы пластов – первичную, вторичную, третичную, современную, – между которыми нет никакой связи, так и животные остатки, рассеянные в этих пластах, разбивались на группы, соответствовавшие этим системам и разъединенные резкими перерывами.

Далее, результаты действий, весьма удаленных одно от другого во времени, бывают сближены в пространстве, Объясним это на примере. Допустим, что в одной и той же местности произошел ряд извержений, разделенных столетиями. Продукты их действий, скопившиеся в одном и том же месте в одну сплошную массу, покажутся на первый взгляд результатом одного колоссального извержения. Отсюда теории об исключительной напряженности вулканических сил в прежние эпохи, возникшие при виде древних вулканических отложений. Но то же справедливо относительно всевозможных памятников неустанной работы стихий: продукты бесчисленных мелких и слабых действий кажутся результатом одного колоссального действия.

Итак, прежде всего бросалось в глаза различие древних и новых образований, перерывы между формациями, грандиозность памятников прошлой истории земли. Все это внушало мысль о титанических силах, действовавших при «прежнем порядке вещей».

Наконец, нельзя упустить из виду еще одну причину, повлиявшую на умножение «геологических романов». Крупные открытия, быстро следующие одно за другим, всегда действуют опьяняющим, воспламеняющим образом, – особенно в такой отрасли знания, которая еще не вышла из детского периода, не обрела своего фундамента, своих незыблемых основных истин. Так в химии, накануне Лавуазье, после блестящих открытий Шееле, Блэка, Кавендиша, общая теория (флогистона) принимает десятки разнообразных и фантастических форм, меняясь, как Протей, по прихоти каждого химика. В эмбриологии фантазия натурфилософов разыгралась как никогда после работ Вольфа, Граафа, Пуркинье, перед реформой Бэра. В физиологии, до Гарвея, открытия Везали, Сервета, Фабриция породили множество странных, причудливых доктрин; в науке о психических явлениях, после недавних открытий в области гипнотизма, мы встречаем рой самых беспардонных гипотез относительно передачи мыслей, ясновидения и так далее.

Глядя на эту вакханалию, можно даже подумать, что наука пошла обратным ходом, фантазия заела рассудок; идеи запутываются, старые бредни оживают. Но это мираж, обман зрения: эти узоры диких гипотез – только пена на поверхности потока открытий, который еще не нашел надлежащего русла. В этих открытиях элементы истинной теории; но прежде чем творческий ум Лавуазье, Бэра, Гарвея обработает их в стройную систему, фантазия Пристли, Окена, Риолана настряпает из них бездну неуклюжих доктрин. Каждая отрасль знания проходит такую стадию лихорадочного возбуждения и разыгравшейся фантазии: то же мы замечаем и в геологии – накануне реформ Лайеля.

Глава IV. Основание научной геологии

Историю Земли нужно объяснить без вымыслов, без гипотез, без насилий, без чудес.

    Дженерелли

Задача Лайеля. – Путешествие с Мурчисоном. – Третичная система. – Этна. – Возвращение в Англию. – «Основные начала геологии». – Значение этой книги. – Теория Лайеля в Англии, Франции и Германии.

Обилие противоречивых и несостоятельных теорий утомляло геологов, и в 1807 году в Лондоне учредилось Геологическое общество с целью собирать факты, воздерживаясь от обобщений. Понятное дело, это оказалось невозможным: нельзя работать без руководящей идеи, без теории, пусть и ложной, но все же связующей факты. Сам основатель общества, Буклэнд, был ярым поборником «дилювиальной» теории, объяснявшей многие геологические явления всемирным потопом, колоссальной волной, залившей когда-то Европу и оставившей на память о себе наносы гравия, песка, ила, валуны, который мы встречаем ныне не только в долинах, но и на вершинах холмов.

Большинство геологов придерживались подобных мнений, и лишь немногие трезвые и осторожные ученые чувствовали несостоятельность катастрофизма и склонялись на сторону идей Гёттона. Но они не знали, как взяться за дело.

Убедившись в тождестве древних и новых геологических деятелей, Лайель решился выступить на защиту этой идеи. В 1826 году он писал Мантеллю по поводу воззрений Ламарка: «Я давно уже держусь такого же мнения, как и он, относительно древности Земли и скоро попытаюсь убедить читателей „Quarterly Review“ в справедливости этого еретического мнения… Я намерен писать о единстве прежних и нынешних сил».

Некоторое время спустя в журнале «Quarterly Review» появилась его статья, в которой он излагает свое «credo», основную идею своих дальнейших работ. Мы не будем останавливаться на ней. Высказать идею униформизма в общей форме значило только собраться в поход. Сам-то поход еще и не начинался. Что было сделано? – Ничего! Что оставалось сделать? – Все! Надо было доказать, что современные силы действительно могут приводить к полному обновлению земной поверхности; что время действия этих сил, или «современная» эпоха, теряется в бесконечной дали времен, незаметно переходя в предыдущие; что явления, о которых мы говорили в предыдущей главе, свидетельствующие будто бы об исключительной напряженности древних геологических агентов, на самом деле объясняются совершенно иначе.

Лайель еще не оценил всех трудностей предстоявшей ему работы. Он думал, что его роль будет, главным образом, ролью компилятора. Он решил написать учебник геологии, обыкновенный компилятивный учебник, краткий свод накопившихся в науке материалов, разумеется, иначе освещенных, чем у предыдущих исследователей.

Оказалось, однако, что написать компиляцию невозможно, а можно и должно сделать нечто большее.

«Я почувствовал, – говорит Лайель, – что предмет, в котором нужно произвести столько реформ и переделок, в котором сам приобретаешь новые идеи и вырабатываешь новые теории по мере выполнения своей задачи, в котором приходится постоянно опровергать и находить аргументы, – что такой предмет должен быть разработан в книге, не имеющей ничего общего с учебником. Приходилось не излагать готовые истины ученикам, а вести диалог с равными себе».

Перебирая вопрос за вопросом, он убедился, что многие из них еще неясны и плохо вяжутся с его основной идеей. Теория униформизма на каждом шагу встречала препятствия, – с виду, непреодолимые. А между тем, прежние экскурсии и наблюдения показали Лайелю, что преодолеть их можно. Надо было исполнить это. Лайель решил отложить начатую работу, отправиться «в поле», и там, а не в кабинете, выработать свою систему.

В 1828 году он предпринял со своим приятелем Мурчисоном продолжительную геологическую экскурсию во Францию, Италию и Сицилию.

Главной целью этой экспедиции было ближайшее ознакомление с осадками третичной эпохи. Сейчас мы выясним, какое значение имели они для теории Лайеля.

Третичная эпоха, непосредственно предшествовавшая современной (четвертичной), была установлена, как отдельный период в истории земной коры, Кювье и Броньяром. Она характеризуется климатом несравненно более теплым, чем нынешний (в то время лавры и магнолии росли в Гренландии и на Шпицбергене) и обилием крупных млекопитающих, заменивших гигантских ящеров предыдущей (вторичной) эпохи. Исследования Кювье, Броньяра и других геологов на первых порах свидетельствовали о резком перерыве между третичной и современной эпохами. Третичные пласты резко отграничены от четвертичных. Климат, в то время мягкий и теплый, почти тропический на всем протяжении северного полушария, разом изменился. Палеотерии, анаплотерии и т. п. исчезли, – на их место явилась нынешняя фауна. Даже мелкие твари заменились новыми формами: раковины третичных слоев не представляют одинаковых форм с современными.

Итак, между третичной и современной эпохой – пробел, перерыв. «Ход событий изменился», старый мир погиб, уничтоженный какой-нибудь катастрофой, и воздвигся новый.

Прежние экскурсии Лайеля заставили его усомниться в справедливости этих заключений; теперь же он решился проверить свои сомнения, изучив третичные осадки на всем протяжении от Франции до Сицилии.

Исследования его совершенно уничтожили прежние воззрения. Сравнивая третичные окаменелости с современными, он подразделил эту эпоху на три отдела: эоцен, в котором господствуют формы, отличные от современных, миоцен – третичные и современные формы в одинаковой приблизительно пропорции, плиоцен – современные формы берут перевес. Третичные осадки Италии наполнены раковинами тех же моллюсков, которые и ныне живут в Средиземном море. Климат третичной эпохи изменялся так же постепенно, как фауна: высокая температура эоцена непрерывно понижалась в последующие эпохи. Словом, третичная и современная эпохи представляют одно неразрывное целое: третичные осадки, климат, население незаметно переходят в современные. Ничто не говорит в пользу громадных общих катастроф, разрывающих цепь явлений; напротив, все свидетельствует о медленном непрерывном и однородном процессе развития.

Понятно, какое громадное значение имели эти выводы для теории униформизма. Катастрофисты теряли свою главную опору: существование резкого перерыва между настоящим и прошлым. Оказалось, что, по крайней мере со времени эоцена до наших дней, царствует один и тот же порядок вещей, действуют одни и те же силы и что эти силы успели привести к полному обновлению фауны, климата, к исчезновению материков и морей, заменившихся новыми, к накоплению мощных осадков в тысячи футов толщиною и другим колоссальным и грандиозным изменениям. Этим опровергался догмат катастрофистов: будто нынешние мизерные силы не могут приводить к тем результатам, о которых свидетельствуют древние памятники геологической истории.

Независимо от этой главной задачи, Лайель не упускал из виду и другие ряды явлений, в которых противники униформизма думали найти подтверждение своих теорий.

Вооруженный ключом к прочтению геологической летописи, он всюду находил иллюстрации к своей теории. Письма его, относящиеся к этому путешествию, глубоко отличаются от прежних. Там нас поражают наблюдательность, живой интерес к природе; мы видим страстного натуралиста, но еще не замечаем мыслителя. Здесь он – царь в своей области, уже овладевший хаосом явлений. Он без труда разбирает самые сложные, запутанные напластования, самые хаотические массы горных пород, восстановляя механизм разнообразных действий, накопивших эти груды в течение бесконечных периодов, – механизм, ничем существенным не отличающийся от современного, деятельность которого Лайель мог видеть в извержениях Везувия и Этны, в разливах По, в прибое Средиземного моря.

По Франции он путешествовал с Мурчисоном: здесь они изучали древние третичные осадки, угасшие вулканы Оверни, образование речных долин, которое, как убедился Лайель, может быть объяснено медленным размывающим действием рек, помимо всяких потопов и колоссальных морских волн, накатывавших холмы и прорывавших котловины.

«Поездка была обильна результатами, – писал он отцу, – и я далеко подвинулся в аналогиях между современной природой и действием древних сил в отдаленные эры, – аналогиях, которые должна будет объяснить моя книга. Теперь я не сомневаюсь, что мне удастся доказать положительную одинаковость ныне действующих и древних причин».

В Ломбардии он расстался с Мурчисоном и продолжал путешествие один через Падую, Верону, Флоренцию, Рим и Неаполь в Сицилию. Италия обнаружила перед ним третичные (плиоценовые) осадки с массой современных раковин; в Сицилии он мог видеть в большом масштабе действие современных сил: вулканических и водных, поднятий и оседаний… «Результаты моих сицилийских странствий, – писал он, – превосходят мои самые пылкие ожидания в отношении аналогии древнего и современного мира».

Изучая вулканические отложения Этны – слои лавы, пепла и прочего, образовавшегося за исторические времена, – Лайель убедился, что они составляют ничтожный, почти незаметный слой, сравнительно со всей массой продуктов, накопившихся за время существования вулкана. Но эти древние отложения, эта масса, образующая громадный конус, представляет, как показали его исследования, результат того же процесса, что и отложения исторических времен, – результат многократных последовательных извержений. Сколько же времени прошло, пока скопилась вся эта гора, вся эта груда лав, пепла, шлаков и так далее? А между тем, Этна покоится на породах с современными раковинами – стало быть, образовалась уже в современную эпоху. Итак, один этот пример растягивает современную эпоху на Бог знает какой длинный ряд веков.

Покончив с Сицилией, Лайель отправился обратно через Италию и Швейцарию в Париж, где снова встретился с Кювье и другими светилами. «Он (Кювье) много толковал со мной о католическом вопросе, о правах наших корпораций и т. д., но я не мог выжать из него ни словечка о естественной истории».

Кювье был слишком поглощен политикой, да и мог ли он думать, что малоизвестный английский адвокат уже подписал приговор излюбленной системе его, Кювье, светила над светилами. Но приговор был подписан. Новая система уже сложилась в голове Лайеля.