Прослеживается, казалось бы, невероятная связь и аналогия почвенного микромира и макромира. Почвенные клетки на всех уровнях не просто покоятся на поверхности суши, а совершают направленные движения — приращения и вращения, приводящие к спиральным формам. Крупные почвенные клетки (40–80 м) в структурном плане ничем не отличаются от форм, образующихся в микроскопической среде. В изоморфизме и гомоморфизме движений микро- и макромира почв лежит ключ к разгадке многих тайн почвообразования.
Как видно на рис. 32, 33, микроскопические биологические объекты (А) являются гомологами, или изомерами, почвенных макрообъектов (5). Такая аналогия правомерна и позволяет выявить то общее, что объединяет различные миры единой целостной природы планеты Земля. Этим общим, видимо, оказывается симметрия, обусловленная не менее общим естественным фактором — гравитационным и электромагнитным полями. Вероятно, в природе экономичны не только симметричные системы, но и образование и передача энергии в них, в частности в виде потоков ионов или электронов. Такое миропонимание дает в руки практиков тончайшие и надежные инструменты охраны биосферы.
Фотографии (рис. 32, 33) свидетельствуют, что закон соответствия систем не только нагляден, но и полезен. По Ю. А. Урманцеву (1978), между двумя произвольно взятыми системами всегда находятся соответствие, симметрия и системное сходство. Отсюда различного рода совпадения — чисел, форм, рядов развития, математических закономерностей. Такие совпадения вызваны к жизни исключительно системной организацией объектов природы, общества и мышления. Выявляя системное сходство микро- и макромира (рис. 32, 33), мы познаем общие законы природы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сельскохозяйственное освоение земель имеет свои этапы развития. В прошлом примитивное использование почв — небольших изолированных участков пашен среди бескрайней целины — в наши дни сменилось бурным развитием орошения и осушения на обширных просторах Земли. При этом под влиянием человека круговорот вещества и энергии охватывал лишь верхнюю метровую толщу, теперь он распространился вглубь на сотни метров. Поэтапный характер использования земель способствовал и поэтапной разработке научных моделей почвенного пространства. Сначала они были нульмерными, затем стали одномерными, двумерными, трехмерными… Сейчас, когда орошением и осушением охвачены колоссальные площади, потребовалась разработка многомерных моделей, которые учли бы происходящие изменения природной среды на всех уровнях.
Такие модели могут быть получены на основе диалектического учения о связи формы с содержанием. Например, недавно поставленная перед учеными нашей страны задача построения модели почвенного плодородия не может быть решена без глубокого понимания явлений формообразования. По этой же причине возникла проблема картографирования почвенных ареалов на новых принципах, объективно вскрывающих геометрию структур почвенного покрова.
Институт почвоведения и фотосинтеза АН СССР разработал и внедрил в производство новый метод почвенного картографирования — пластики рельефа. В нем сочетается топографическая карта с аэрокосмическими снимками. В последние годы Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР стало выпускать в свет созданные этим методом карты нового типа. Они отображают динамику древнего и современного рельефообразования, выявляют дискретное клеточное строение почвенного покрова, подобное клеточным структурам тканей растений и животных, Вместо обычных контуров на этих картах выделяются почвенно-геологические тела с векторной направленностью и началом координат. Наука обогатилась возможностью воспринимать дискретные почвенные тела, то есть почвы повышений, на фоне другой среды — континуума, представленного почвами понижений. На прежних почвенных картах такого разделения почв не было, а потому не возникали такие проблемы, как взаимодействие дискретного и континуального, системы и подсистемы, случайного и устойчивого, симметричного и диссимметричного, без которых формализация почвоведения невозможна. Обострилась дискуссия на тему: является ли каждая почвенная клетка независимой структурной единицей почвенного покрова, или же клетки переходят одна в другую, образуя непрерывный, континуальный, материальный субстрат?
По картам нового типа установлено, что почвенный покров имеет геометрически правильный рисунок, образованный своеобразным сочетанием в пространстве элементарных почвенных ячеек (клеток, паттернов, мозаик). Они могут быть полигональными, криволинейными, ветвящимися. Сочетаясь, полигональные формы образуют криволинейные другого уровня организации, и наоборот. Такого рода топологические перестройки приводят к мысли о необходимости создания почвенной теории топологического формообразования. Она может быть построена с учетом принципов симметрии, связывающих формообразование с энергетическими законами природы.
Выявление по картам элементарных почвенных ячеек и их пространственных сочетаний с помощью операций симметрии (перестановок, вращений, отражений) привело к представлению о тождестве почвенных и математических структур. Такое понимание облегчает формализацию почвоведения, то есть усиливает в ней роль формальной логики, математики, абстрактного мышления. Разработка любой почвенной модели уже подразумевает применение математических правил и абстрактных образов. Последние требуют не конкретного мышления, многим привычного, а абстрактного, для чего нужны особые приемы научного познания. Приходится глубже вникать в смысл таких понятий, как «пространство», «форма», «движение», «симметрия», «инвариантность». Они необходимы для доказательства симметрии почвенного пространства — его однородности и изотропности.
Иногда спрашивают: какой смысл в изучении абстрактных почвенных моделей, отражающих свойства реальной почвы, если имеется возможность исследовать самую почву непосредственно в поле? На этот вопрос о соотношении реального и абстрактного, глубоко философский по своей сущности, можно ответить следующими словами. Познание движется от конкретного к абстрактному (общему) и от последнего к практике. Прямой переход от конкретных полевых опытов к практике наука не признает: необходим этап теоретизации знаний, что невозможно без построения абстрактных моделей. Сейчас как никогда прежде сельское хозяйство нуждается в теоретических обобщениях, построенных на научно обоснованных моделях. И эти обобщения делаются, но в разных традициях.
В основу отечественного почвоведения заложены традиции В. В. Докучаева о геометрических моделях почвенного пространства. Пример тому — почвенный профиль с горизонтами А, В и С — типичный образец абстрактной геометрической модели. Она явилась причиной бурного развития новой фундаментальной науки — почвоведения. Заданная В. В. Докучаевым графическая форма общения удобнее громоздких и разноязычных словесных описаний свойств почв. Геометрические фигуры — профили и ареалы — понятны всем и легче запоминаются: ведь самая прочная память у человека — зрительная. Поэтому почвоведение, использовав принципы геометрического мышления, не занимается простым описанием почв, а выявляет гармонию форм и свойств почвенных профилей, горизонтов, агрегатов, микрочастиц, а также ареалов почвенного покрова. Каждая генетически обусловленная форма почвенного тела имеет свой, присущий только ей, вид симметрии. Каждому виду симметрии почвенного тела соответствует свой закон сохранения. Таким образом осуществляется переход от формы к содержанию и от содержания к форме. Это открывает большие возможности для изучения факторов почвообразования с иных, более формализованных, позиций.
Анализ факторов почвообразования с позиций принципов симметрии приводит к выводам о том, что почвенная картина мира, некогда механическая, становится электромагнитной и квантово-полевой. Если раньше почвообразование рассматривалось только как совокупность взаимодействия климата, растительного и животного мира, горных пород, то теперь — как взаимодействующее влияние гравитационных, электромагнитных и биологических сил.