Основатель генетической минералогии

Как минералог, Вернадский начинал работы на фундаменте опи-

16

сательной минералогии. Линней в книге «Системы природы» сделал полные описания минералов, но они у него — застывшие во времени камни, лишенные движения. В пятитомном сочинении Бюффона «Естественная история минералов» уже сделана первая попытка пе­рехода к истории минералов. Изучая историю естествознания, Вер­надский замечает, что Бюффона использовали в своих построениях Руссо, Дарвин, другие естествоиспытатели. Непрерывный во време­ни поток идей...

В 1886 г. Вернадский начал работу в Петербургском универси­тете в должности хранителя минералогического кабинета кафедры минералогии. Затем он уезжает за границу, где продолжает изучение минералов. 1 августа 1988 г. в письме к жене он пишет: «Я, кажется, научусь здесь... знанию минералов, умению различать их не только друг от друга, но и определять местности, откуда тот или другой ми­нерал происходит». С 1884 по 1914 гг. Вернадский посетил различные минералогические музеи России, Европы и Северной Америки с целью расширения своих знаний по минералогии.

В 1890 г. Вернадский поступил на работу в Московский универ­ситет. Он застал состояние коллекций по минералогии в полном бес­порядке: значительная часть минералов лежала в кучах без этикеток, каталоги отсутствовали. Отведенная для коллекций площадь была неприспособленной и явно недостаточной. Вернадский энергично при­нялся за приведение в порядок коллекций, приобретение оборудова­ния, расширение штатов сотрудников. Начались хлопоты о строи­тельстве специального музейного здания. Только в 1911 г. царское правительство приняло решение о строительстве здания для минера­логического и геологического музеев Московского университета (зда­ние было выстроено в 1918 г.).

В 1896 г. Вернадский впервые в истории университета проводит со студентами минералогические экскурсии по Подмосковью и Уралу; в дальнейшем такие экскурсии стали обязательны для учебной программы. Ему принадлежит инициатива приобретения любитель­ских минералогических коллекций.

17

Но каждый минерал — это сложное химическое соединение. Изу­чая происхождение и развитие минералов, их распространение, — мы изучаем химическую эволюцию вещества Земли. Так, еще в ми­нералогических экскурсиях Вернадский задумался над проблемами геохимии, из генетической минералогии начинала вырастать принци­пиально новая научная дисциплина, предпосылки для возникнове­ния которой ранее существовали только в самом общем виде. Изуче­ние химии минералов позволило Вернадскому перейти к исследова­нию химических элементов горных пород и рудных месторождений земной коры, выяснению их роли и места в геологической истории Земли. Свидетельством высокой оценки современниками работ Вер­надского по минералогии стало избрание его в 1906 г. в Академию наук по минералогии и назначение заведующим Минералогическим отделением Геологического музея имени Петра Великого.

Как кристаллограф, Вернадский занимается исследованием про­странственной структуры минералов, отвлекаясь от их динамики. Как почвовед, минералог, геолог он изучает изменение тех же объектов во времени, при этом пространственный аспект часто отодвигается на второй план. Занятия кристаллографией привели Вернадского к проблемам строения материи, зависимости ее свойств и состояния от этого строения. Именно на этом глубинном уровне по его мнению следует искать объяснение непонятным явлениям природы.

Сначала в Метеоритном отделе Минералогического музея, затем в специально организованной Комиссии по метеоритам под его руко­водством создается коллекция метеоритов. Они представляются Вер­надскому продуктами внеземных химических реакций. С их помощью он стремится проникнуть в далекое прошлое минералов Земли.

Жизнь минералов Вернадский связывает с жизнедеятельностью живых клеток. Протягиваются связующие нити от геохимии и минера­логии к биогеохимии, которую он только что начинает формировать как науку.

С ростом интереса к явлениям радиоактивности и появлением необходимости изучения месторождений радиоактивных минералов под руководством Вернадского начинается подбор всех известных в те годы радиоактивных минералов. Для этого используются всевоз­можные пути: экспедиции учеников, поездки за рубеж, обмен с загра­ничными музеями, подарки зарубежных ученых из минералогических коллекций.

Как своеобразный минерал рассматривает Вернадский воду. Им формируется самостоятельное научное направление — минералогия природных вод. Ее основное содержание: 1) о вездесущности воды

18

в верхней части планеты; 2) о единстве природных вод; 3) о разных формах связи природных вод с окружающей средой (между молеку­лами воды, между водой и газами, между водой и жидкостями, между водой и твердыми телами, между водой и организмами); 4) о гео­сферах, слагающих земную кору и ее облекающих, проникнутых каж­дая своими водами и отвечающими им «неоднородными равнове­сиями»; 5) диссимметрии земной коры, резко разделяющей воды суши и воды Мирового океана; область диссимметрии распространяется в пределах тропосферы, гидросферы, коры выветривания, страти­сферы, метаморфической геосферы и гранитной геосферы; 6) о зако­номерной смене подземных атмосфер в геосферах, что отражается на газовой составляющей природных вод; 7) о большой зависимости природных вод биосферы от их географического места на поверхности планеты; 8) о динамической, физической, химической зональности природных вод, в том числе и подземных; 9) об энергетике природных водных растворов в земной коре; 10) об основах минералогической классификации природных вод. Работы Вернадского в этой области определили дальнейшие направления в изучении вод Земли в гидро­логии и других науках, изучающих природные воды и их связи со средой.

19

дов (в частности, водных растворов, выносящих рудное вещество из руд и из вмещающих рудное тело пород, а также из магмы); 14) возникновение поисковой гидрогеологии на базе химии и геохи­мии природных вод и их динамики; 15) учение о гидросфере; 16) мерз­лотоведение.

Генетический подход к изучению почв и минералов, вообще к ис­следованию природы привел Вернадского к геохимии, которая в на­чале XX века не имела единой концепции. Вернадский не только вы­явил закономерности концентрации и рассеяния химических элемен­тов в формировании Земли и ее оболочек (т. е. создал концепцию гео­химии), но и наполнил отдельные разделы этой науки конкретным научным содержанием, много сделал для развития прикладных на­правлений геохимии.

Представления о формах движения материи впервые были раз­работаны Фридрихом Энгельсом. Основываясь на них, Вернадский представляет миграцию атомов химических элементов как одну из форм движения материи, развивая тем самым естественнонаучные ра­боты Ф. Энгельса. (От знания этих форм наука наших дней перешла к типам миграции химических элементов).

Представление о геохимии как науке об истории земных атомов возникло у Вернадского на фоне новой атомистики, новой химии и фи­зики в тесной связи с тем представлением о минералогии, которое про­водилось в Московском университете в 1890—1911 гг. Главная ус­тановленная им особенность методологии геохимии — изучение гео­логических процессов на атомарном уровне. Вернадский теоретически обосновал геохимическую классификацию химических элементов, ввел понятие геохимического цикла, выделил в земной коре термоди­намические области, характеризуемые определенными парагенези­сами химических элементов. Доказывая химическое единство мира, он увидел в изучении земных атомов путь к познанию Космоса и вы­двинул идею о материальном обмене и энергетическом взаимодейст­вии между нашей планетой и Космосом, чем способствовал разви­тию нового научного направления — метеоритики. В июне 1917 г. Вернадский в письме к жене пишет: «Странно как-то себя и весь ход человеческой истории, со всеми ее трагедиями и личными пережива­ниями, осмотреть с точки зрения бесстрастного химического процесса природы».

В 1924 г. во Франции вышел его труд «Геохимия». В письме А. Е. Крымскому Вернадский писал: «Эта работа связана с Акаде­мией, потому что начал я ее организовывать в Киеве и мечтал, что за­кончу в Украинской Академии наук. Случилось иначе».

Одна из центральных проблем геохимии — характер и особен­ности химических реакций в биосфере, химическое ее равновесие.

20

В ряде работ Вернадский излагает идеи о геохимических круговых процессах первого и второго порядков, об их энергии, проявлении свойств химических элементов, пытается найти специфические осо­бенности реакций в различных областях земной коры.

В 1916 г. на Украине, в Шишаках отдельные биогеохимические идеи и мысли начали укладываться в систему, к которой ученый затем будет многократно возвращаться в течение всей своей жизни.

Тесные связи Вернадского с украинскими природоведами способ­ствовали обмену научными результатами и распространению биогео­химических идей. 4 июня 1918 г. Вернадский записал в дневнике: «В разговоре с Гинзбургом для меня стало ясно, насколько нова в соз­нании натуралистов моя идея о значении живого вещества в обмене и поверхностном перемешивании химических элементов. В этом смыс­ле создается почва, независимая от подпочвы. Необходимо развить это в отдельной статье. Гинзбург воспользуется этой мыслью при раз­работке вопроса о калии и натрии в полезных ископаемых (глинах, залежах углей)».

21

Под влиянием биогеохимических идей Вернадского Холодный заинтересовался вопросами двустороннего характера связи между атмосферой и биосферой, и организовал на станции интересные ис­следования жизнедеятельности железобактерий. Вернадский обратил его внимание на изменение внешнего вида зеленых водорослей, кото­рые массово размножались в колодезной воде лесничества, богатой соединениями железа. Именно эти наблюдения послужили толчком для детального изучения Холодным всей группы железобактерий, которые он в изобилии обнаружил в этих водорослях.

Рассматривая биогеохимические функции живого вещества, Вер­надский отмечает, что функции, связанные с питанием, размноже­нием и дыханием организмов, давно существовали в биосфере. А вот функции, связанные с перемещением атомов в соответствии с потреб­ностями организмов, начали реализовываться с появлением живот­ных со сложным способом поведения. Это новая форма биогенной миграции, отличающаяся от простого прохождения химических эле­ментов через тело организма, стала особенно значительной в резуль­тате антропогенной деятельности.

В состав живого вещества, геохимически меняющего процессы в земной коре, Вернадский включил и человечество, рассматривая тем самым систему природы и систему общества в единстве. Замеча­тельна по научной смелости его гипотеза об автотрофности челове­чества: «Для меня ясно, что переход человека в автотрофный орга­низм через развитие научной работы есть естественный процесс, все­цело попадающий в рамки других геохимических процессов. Точно так же как и весь рост культуры». Связанное с развитием научной мысли возрастающее геохимическое и геофизическое влияние чело­века на структуру и организованность биосферы интересовало Вер­надского всю его жизнь и в той или иной форме отражено во всем его творчестве.

Вернадский сформулировал три биогеохимических принципа. В первом он охарактеризовал общую направленность биогенной миг­рации элементов в биосфере, которая всегда стремится к максимуму. Во втором принципе выражена главная тенденция в биогеохимиче­ской эволюции видов: в ходе геологического времени эволюция жизни

22

идет в направлении создания форм, усиливающих биогенную мигра­цию атомов. В третьем принципе сформулировано положение о том, что в каждый период геологического времени заселенность планеты должна быть максимальной для организмов, существовавших в этот период.

Свои разработки Вернадский стремился использовать на благо народа, в развитии техники и экономики. Наиболее ярко это прояви­лось в создании и деятельности Комиссии по изучению естественных производительных сил России (КЕПС).

21 января 1915 г. Вернадский написал записку в Физико-матема­тическое отделение Академии наук о желательности создания при Академии наук постоянной Комиссии по изучению естественных про­изводительных сил России. Вместе с ним записку подписали А. П. Карпинский, Б. Б. Голицын, Н. С. Курнаков, Н. И. Андрусов. 4 февраля 1915 г. решением Отделения образована КЕПС в составе академиков: Н. И. Андрусов, И. П. Бородин, П. И. Вальден, В. И. Вернадский, Б. Б. Голицын, В. В. Заленский, А. П. Карпинский, Н. С. Курнаков, Н. В. Насонов, И. П. Павлов, В. И. Палладин, М. А. Рыкачев, А. С. Фаминцын. Председателем КЕПС избран В. И. Вернадский. Академик П. И. Вальден так отзывался о рабо­те КЕПС: «Что же касается проекта В. И. Вернадского «Об изучении естественных производительных сил России», то нельзя не согласить­ся, что он составлен рукой мастера-организатора и открывает перед нами всю печальную картину того, что до сих пор еще не сделано нами в кратчайшем времени».

КЕПС начинает издавать свои работы, которые пользуются авто­ритетом у специалистов. Официальным периодическим органом КЕПС стал журнал «Природа». В нем подробно освещаются планы работ, результаты экспедиций (КЕПС организовала 14 специальных экспедиций в различные районы страны).

На регулярно проводимых совещаниях обсуждаются актуальные

23

проблемы изучения и использования природных ресурсов страны, организации разветвленной сети научно-исследовательских институ­тов (с докладом об этом плане выступил Вернадский), развитием высшей школы и просвещения, содействие работе библиотек. Под ру­ководством Вернадского, по его инициативе создано более 20 научных учреждений, в том числе Радиевый институт, Биогеохимическая лабо­ратория (впоследствии переросшая в Институт геохимии и аналити­ческой химии), Комиссия по истории знаний (ныне Институт истории естествознания и техники АН СССР), Комиссия по многолетней мерз­лоте (затем выросшая в Институт мерзлотоведения АН СССР), Ко­митет по метеоритам, Комиссия по четвертичному периоду, Комиссия по определению абсолютного возраста геологических формаций и др.

По признанию самого Вернадского, его деятельность в КЕПСе и Сельскохозяйственном ученом комитете сыграли определенную роль в том, что он в своих научных поисках сосредоточил внимание на важном значении изучения геохимических проблем для учета, ис­пользования естественных производительных сил страны.

Работы КЕПС имели большое значение для развития экономики страны. В годы Великой Отечественной войны стала до конца ясной историческая роль КЕПС в обеспечении победы советского народа над фашизмом.

6. Проблема радия

На пороге XX в. было открыто явление радиоактивности. У Вер­надского сразу же проявился интерес к радиоактивности, который не покидал его всю жизнь. Это проявлялось в его личных изысканиях и работах его учеников, в организационной деятельности, в контактах с зарубежными, работающими в этой области учеными.

В 1907 г. по инициативе В. И. Вернадского, А. П. Карпинского, Ф. Н. Чернышева Академия наук начинает планомерные работы по изучению радиоактивных минералов России. С этого времени все воп­росы научного, организационного и финансового обеспечения ис­следований в области «проблемы радия» надолго становятся одним

24

из важнейших пунктов личной программы великого естествоиспы­тателя.

В Геологическом музее стали накапливаться радиоактивные мине­ралы, начала создаваться научно-техническая база радиологической аппаратуры. Далеко не все понимали необходимость работ в этой об­ласти, большинство считали их не имеющими практической ценности. Это тормозило исследования. Со свойственным ему оптимизмом Вер­надский настойчиво и последовательно проводит в Академии наук программу работ по изучению радиоактивности.

15 сентября 1910 г. была учреждена Радиевая комиссия Акаде­мии наук. Вернадский представляет в эту комиссию записку «О необ­ходимости исследования радиоактивных минералов Российской им­перии», которая включала следующие разделы: значение радия; ра­диоактивные руды вне России; запасы радиоактивных элементов в земной коре; уран в земной коре; торий в земной коре; радий и его аналоги в земной коре; состояние знаний о радиоактивности поверх­ности России; обзор месторождений радиоактивных минералов Рос­сии; общие задачи исследования радиоактивных минералов в России. В этой записке ученый формулирует широкую научную программу с учетом работ, ведущихся за рубежом, а также мировоззренческой и социальной перспективы этой проблемы.

«Задачи дня в области радия» — так назвал свой доклад Вернад­ский 29 декабря 1910 г. на Общем собрании Академии наук. Это было выдающееся событие не только в жизни ученого, но и в науке. В до­кладе открытие радиоактивности охарактеризовано как победа ато­мистического представления о структуре мира. Это событие имеет большое значение для всех людей. О его будущем Вернадский го­ворит так: «Перед нами открылись источники энергии, перед кото­рыми по силе и знанию бледнеют сила пар, сила электричества, сила взрывчатых химических процессов. Мы, дети XIX в., на каждом шагу свыклись с силой пара и электричества, мы знаем, как глубоко они из­менили и изменяют всю социальную структуру человеческих обществ, больше того, как глубоко они меняют более мелкую бытовую обста­новку человеческой личности, охватывают самые медленно сдвигаю­щиеся навыки и привычки, переживающие без изменения целые исто­рические периоды. А теперь перед нами открываются в явлениях ра­диоактивности источники атомной энергии, в миллионы раз превы­шающие все те источники сил, какие рисовались человеческому во­ображению».

25

В 1911 г. Вернадский начинает подготовку экспедиций по поиску в стране радиоактивных руд, в следующем году он уже руководит этими экспедициями.

Один из институтов, создание которых предусматривалось пла­нами КЕПС, был Радиевый. Осенью 1921 г. Вернадский смог заняться организацией Радиевого института. С 1 января 1922 г. Радиевый ин­ститут начал функционировать как самостоятельное научное учреж­дение в структуре Академии наук. Вернадским была поставлена за­дача: «Радиевый институт должен быть сейчас организован так, что­бы он мог направлять свою работу на овладение атомной энергией».

В одной из своих записок Вернадский указывает, что в Радиевом институте должно быть три связанных в работе и управлении, но раз­дельно построенных сектора-отдела: физический (и космофизиче­ский); геохимически-геофизический; химически-технологический. Кроме этого, должен быть особый, возможно государственный фонд радия, которым должен распоряжаться особый Междуведомствен­ный Комитет.

Радиевый институт объединил три учреждения: минералогиче­скую, позже названную радиогеохимической, лабораторию при геоло­гическом и минералогическом музее Российской Академии наук, существующую с 1911 г.; Коллегию по организации и эксплуатации пробного Радиевого завода, находящегося около пристани Тихие Горы на реке Каме, преобразованную в 1921 г. в специальную Радие­вую лабораторию при Академии наук; Радиевое отделение Государ­ственного Рентгенологического и Радиологического института. Вер­надский пишет: «Я решился принять на себя обязанности директора Радиевого института лишь при условии связи его с Академией наук в полном сознании, что только этим путем можно избежать всяких осложнений для Академии при явно совершенно необходимой пра­вильной реорганизации Государственной исследовательской работы в этой области. Оставлять дело в старом стиле дальше было невоз­можно, с другой стороны Российская Академия наук первая больше 10 лет тому назад организовавшая изучение радия в России и до сих пор стоит во главе этого дела, работы ее ослабленные с 1914 года не прерывались и не закончены и всякая иная комбинация организа­ции этого дела грозила бы разрушением достигнутых результатов. Создание Государственного Радиевого Института при Российской Академии Наук является лишь необходимым следствием его работ в этой области. Оно же даст возможность сохранить Российской Ака-

26

демии Наук в своих руках распоряжение запасами радия, столь не­обходимого в интересах научной работы».

Комплексный, межотраслевой характер мирных исследований радиоактивности убедительно прослеживается по первой Производ­ственной программе Радиевого института на 1922 г., в которой зна­чатся темы: исследование радиоактивности почвы и атмосферы и влияние ее на растительный и животный мир; связь явлений радио­активности с электромагнитными излучениями коротких волн и тяго­тением; влияние радиоактивности на условия кристаллизации; изуче­ние роли живого вещества и истории радиоэлементов в земной коре; спектроскопия живого вещества; химическое исследование живого вещества и выделение чистых изотопов из природных тел и живых организмов.

Вернадский большое внимание уделял вкладу Радиевого инсти­тута в естественнонаучные исследования. 20 ноября 1934 г. он высту­пил на заседании Ученого совета Радиевого института, в котором сказал: «В настоящее время, в связи с изучением радиоактивных яв­лений, в геологии происходит такой же перелом, как и при основании учения о стратиграфии. Впервые на возможность определения аб­солютного возраста пород по радиоактивным данным указал П. Кю­ри. 10 лет тому назад в Вашингтоне мнение геологов и радиологов в отношении продолжительности геологических периодов разошлись примерно на полмиллиарда лет. В настоящее время мнение склони­лось к цифре, данной радиологами, — двум миллиардам лет. Второй вопрос, о шкале геологического времени, еще не получил разрешения. Разрешение обоих вопросов у нас может быть сделано легче, чем в других странах. Необходимо учитывать, что в течение геологических периодов земной шар меняет свой состав вследствие радиоактивного распада. Количество выделяющейся при радиоактивных явлениях энергии с избытком достаточно для теплового баланса Земли. Изу­чение радиохимических процессов почти еще не начато. Необходимо учитывать, что они аккумулируются в наиболее древних участках зем­ной коры. Необходимо включить определение геологического времени по радиоактивным данным в текущую геологическую работу. В первую очередь перечисленные работы должны быть поставлены в Радиевом Институте. Эти работы должны быть проведены к Международному Геологическому Конгрессу, который будет у нас в 1937 году».

Много Вернадский затрачивает усилий на приобретение оборудо­вания, создание новых уникальных установок. В 1937 г. в Радиевом институте был запущен первый советский циклотрон.

27

Записки, статьи, выступления тех лет проникнуты заботой Вернад­ского об обеспечении института необходимым оборудованием, борь­бой с бюрократизмом, вниманием к молодым ученым... Вокруг него сформировалась группа талантливых ученых, которые в последую­щем продолжили отечественные работы в области «проблемы радия».