Эксперимент и моделирование

 

Разновидностью наблюдения являются эксперимент и моделирование, когда искусственно создается обстановка (модель), позволяющая наблюдать картину в той или иной степени приближенную к реальной. В таких науках как физика и химия эксперимент является основным методом. Иное дело в геологии, где эксперимент долгое время не играл существенной роли. Затем (в XIX веке) применялся эпизодически и лишь в XX столетии занял весомое положение в некоторых дисциплинах (минералогии, петрологии, геохимии).

Трудности применения экспериментальных методов в геологических науках определяются двумя обстоятельствами: а) необходимо воспроизвести процессы, протекающие на больших глубинах в условиях гигантского давления и высоких температур; воссоздать такие условия удается лишь частично даже в современную эпоху широчайшего технического прогресса; б) необходимо реконструировать события необычайной длительности (миллионы лет) и нет уверенности, что эксперимент, длящийся часы, дни и даже годы, адекватно отражает реальный геологический процесс. В ряде геологических дисциплин (петрологии, геохимии) роль эксперимента в будущем станет определяющей, и развитие этих наук будет зависеть от экспериментов все более близких к природным условиям, т.е. от уровня развития технических средств.

Одной из форм эксперимента является моделирование тех или иных геологических событий. Так В.В. Белоусовым и М.В. Гзовским (1964) разрабатывался метод моделирования складкообразования и разрывообразования на искусственных моделях, где воспроизводились структуры в той или иной степени адекватные природным. Это направление экспериментальных исследований вылилось в становление самостоятельной научной дисциплины - тектонофизики.

 

Логические методы (сравнения, аналогия, актуалистический метод)

 

Важнейшая форма осмысливания наблюдательного материала - сравнение. Но сравниваться должны такие объекты, которым свойственна некоторая объективная общность. В противном случае сравнение будет беспредметным, а выводы ложными. С помощью сравнения осуществляется познание единичного, особенного и всеобщего - выявляются причины явления, проводится систематизация и классификация изучаемых объектов. При сравнении выявляется не только сходство, но и различие, причем выводы на основе различия более вероятны, чем на основе сходства. Наиболее надежным сравнительный анализ становится при выявлении, как сходства, так и различия.

Значение сравнительного метода в тектонике подчеркивал Н.С. Шатский (1945): «Этот метод позволяет установить тектонические гомологи, иногда и сильно отличающиеся в деталях, но сходные по происхождению,

позволяет глубже и подробнее выяснить процесс развития структур... Этим методом удается несомненно вскрыть те закономерности развития земной коры, которые нельзя добыть другими способами»

Сравнение должно вестись по наиболее важным, существенным признакам и свойствам объекта. С развитием науки значение сравнительного метода не уменьшается, а благодаря более полному и глубокому изучению природных процессов становится более доказуемым.

О роли аналогии в познании. Аналогия - одна из древнейших форм познания человеком окружающего мира. Под аналогией понимают сходство между предметами и явлениями. В геологической литературе выводы по аналогии широко распространены. Но аналогия, читаем мы в Большой советской энциклопедии, это: «сходство, в каком-нибудь отношении между предметами и явлениями в остальном различными» (т.2, с.352). На неоднозначность заключений по аналогии обратил внимание тысячу лет назад выдающийся ученый средневековья Ибн-Сина (1987): «утверждение по сходству может противоречить по другому сходству, так как есть много вещей, которые в одном отношении сходны, а в тысяче других различны. В отношении одного из них суждение будет правильным или может быть правильным, а в отношении другого неправильным. Стало быть, аналогия может привлечь внимание и навязать сомнение, но не установить достоверность»

Сказанное выше свидетельствует, что «метод аналогий» зачастую может привести к крупным ошибкам, однако он, к сожалению, сейчас широко применяется.

Актуализм. Обратимся к актуализму, что в переводе означает современный, сейчас действующий. Термин этот трактуется двояко: 1) как теория, согласно которой в прошлом на Земле действовали те же силы и с такой же интенсивностью, как в настоящее время, поэтому современные геологические условия можно распространить на прошлое любой давности; 2) как метод, когда к пониманию прошлого идут от изучения современных процессов, но с

сознанием того, что в прошлом (особенно отдаленном), физико-химические условия на поверхности и в глубинах Земли и протекавшие тогда процессы в определенной степени отличались от современных.

Первую форму актуализма называют сейчас униформизмом. Ошибочность униформизма понята давно и он как геологическое мировоззрение представляет сейчас пройденный этап мысли. Вторая форма актуализма ведет начало от К. Гоффа и И. Вальтера, а в двадцатом веке разрабатывалась многими геологами и в том числе Н.С. Шатским и Н.М. Страховым. Обращалось внимание на ограниченность применение актуалистического метода, в основном используемого при расшифровке условий образования осадочных и вулканогенных пород фанерозоя. К более древним эпохам применение метода актуализма становится все затруднительнее. Это объясняется рядом причин и прежде всего тем, что физические и химические условия на ранней Земле отличались от современных. Актуализм часто неприменим к процессам, происходящим в глубинах Земли, ибо мы не знаем, как они протекают сейчас, и соответственно нет базы для использования этого метода.

Некоторые исследователи, например И.Т. Фролов (1981) выделяют в качестве самостоятельного исторический метод исследования, задача которого исследовать причины эволюции предмета или явления. В историческом подходе также используется сравнение, но в более узком плане - сравниваются стадии эволюции объекта во времени. Так в биологии исторический метод позволил расшифровать соотношение между онтогенезом и филогенезом, т.е. причинного объяснения настоящего. В геологии сравнение применяется шире - сравнение в пространстве с целью выявления различных типов тектонических структур, а также сравнение естественных объектов с данными эксперимента и моделирования. Поэтому исторический метод следует рассматривать как составную часть более общего сравнительно-исторического метода.

Итак, сравнительно-исторический метод исследования, включающий как актуалистический, так и исторический методы, является той логической основой, на базе которой развивается все естественные науки, и в том числе науки о Земле. Актуалистическая часть этого метода присутствует и в астрономии - без изучения причин вспышек «сверхновых» звезд оказались бы не расшифрованы кардинальные проблемы астрофизики. Значение актуализма в биологии общеизвестно. Сравнительно-исторический метод опирается

также на эксперимент и моделирование, которые в ряде наук и служат отправной точкой для сравнения с природными явлениями.

В геологических науках эксперимент и моделирование до последнего времени играли незначительную роль, сравнительно с механикой, физикой, химией. Однако со второй половины XX столетия в петрологии и геохимии эксперимент занял существенное, а иногда и ведущее место при расшифровке глубинных магматических процессов. Если раньше для сравнения с прошлым использовались в основном наблюдения за магматическими проявлениями на земной поверхности, то в недалеком будущем основным материалом для сравнения станут данные эксперимента.