В зоне гипергенеза происходят химические и физические изменения горных пород, накапливающихся на дне водоемов (увеличение плотности, уменьшение содержания воды и т. д.). Эти изменения Ферсман назвал диагенезом. После того как сверху таких «свежих» осадков накапливаются новые слои, начинается этап последующих изменений — катагенез…
Надо заметить, что действительно при чтении «Геохимии» складывается впечатление, будто автор вводит слишком много новых понятий, использует свою собственную терминологию, очень осложняющую понимание материала. Но как бы то ни было, объясняется такое «излишество» очень просто: ученый открывал новые области науки, привлекал внимание исследователей к малоизученным проблемам геохимии. В частности, к проблемам гипергенеза. Во времена Ферсмана они изучались геохимиками вскользь, непоследовательно. А после его работ на основе геохимии гипергенеза возникли новые, ныне обособившиеся области знания: геохимия ландшафта, геохимическая экология, геохимия биосферы.
Впрочем, о биосфере Ферсман упоминал сравнительно немного. Учение о биосфере разработал Вернадский. Возможно, именно поэтому геохимическая деятельность организмов Ферсманом охарактеризована бегло: преобладают ссылки па труды Вернадского. Не исключено, что было бы наиболее просто и точно считать гипергенными все геохимические процессы, протекающие в биосфере.
Однако Ферсман так не писал, предпочитая другие формулировки.
Представления Ферсмана о гипергенезе привели его к одной замечательной идее, к обоснованию и первой разработке теории техногенеза — геохимической деятельности человечества. К этой теории мы еще вернемся. А сейчас обратим внимание на одну небольшую оговорку автора, сделанную в начале второго тома «Геохимии». Там приведено высказывание Гете: «Старый фундамент будем уважать, но нельзя лишить нас права каждый вопрос иногда и нацело пересматривать». А затем авторская ремарка:
«Сейчас я совершенно убежден, что слова Гете очень скоро должны быть применены и к настоящему тому…».
ГЕОХИМИЯ (НОВАТОРСКАЯ)
По-настоящему новое можно добыть только в том случае, если вы готовы в решающем месте покинуть основы, на которых покоилась прежняя наука, и прыгнуть, в известной мере, в пустоту.
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.