Проблемы метода познания в геологии
Образно говоря, раскаленная взрывообразным развитием наук, деятельная внутренняя атмосфера современного естествознания начала разогревать и геологию, которая оказалась в начале этого процесса не в числе активных компонентов-зачинателей происходящей научной революции. Ее относительная инертность, а также некоторые соображения общефилософского плана дали повод некоторым естествоиспытателям даже усомниться в том, относится ли геология вообще к числу наук, по природе своей способных к подобным революционным изменениям, без потери своего основного содержания и специфики, без исчерпания своих возможностей и замены другой наукой о Земле, базирующейся на иных принципах и методах.
Обсуждение вопросов о взаимоотношениях геологии с другими науками и перспектив ее дальнейшего развития обострило у геологов интерес к методологическим проблемам геологии. В настоящее время достаточно четко определились два основных направления в этой области. Одно из них касается предмета геологии как науки, ее места в общей классификации наук, взаимодействия наук о Земле между собой и с другими науками. По данным вопросам имеется уже достаточно обширная литература. Второе направление касается проблем метода в геологии. Дискуссии по этим проблемам развиваются несколько своеобразно. Если одни вопросы метода уже широко обсуждались в литературе, то другие пока обсуждаются в основном внутри научных коллективов, на семинарах и конференциях. Между тем они касаются принципиальных методологических основ геологической науки, непосредственно сказываются на формировании новых геологических дисциплин и научного языка геолога. Само их появление связано с генерацией некоторых новых идей в геологии, что заслуживает пристального внимания. В следующем параграфе автор пытается очертить контуры некоторых острых методологических проблем геологии, не вдаваясь при этом в историю вопросов и дискуссию с отдельными авторами.
1. Соотношение описательных и генетических методов в геологии
Стремление к раскрытию детерминированности, к однозначной характеристике геологических явлений и процессов в последнее время приобрело формы, которые заметно сказались на общей эволюции взглядов, на дальнейших путях развития геологических методов. Еще недавно этот вопрос не принадлежал к числу острых в геологии. В настоящее же время он начинает приобретать первостепенное значение. Это связано как с объективно сложившимися особенностями развития геологической диагностики и теории, так и с тем, что в геологию, как и в другие области естествознания, начали быстро проникать методы логико-математического анализа.
Несмотря на то, что геологический анализ изобилует описательными элементами, не по вопросам описаний развиваются ныне главные дискуссии в геологии. Они концентрируются в основном вокруг различных генетических построений и объяснений, которыми буквально переполнена геологическая литература. Характерной чертой современного состояния данного вопроса является быстро нарастающий разнобой в генетических определениях одних и тех же геологических объектов по мере развития их детальных исследований. Многие из этих дискуссий приобрели острые формы, как, например, дискуссия об органическом или неорганическом происхождении нефти, первично-осадочном или вторичном эндогенном происхождении многих рудных месторождений. Быстро нарастает число конкретных сложных объектов, о происхождении которых отсутствуют общепринятые мнения. Такой разнобой в генетических построениях порой приводит в смятение не только новичков в геологии, но и искушенных ее деятелей, которые иногда ударяются в крайности, подобно Лонгвеллу, назвавшему в свое время геотектонику «сумасшедшим домом». Но подобная резкая самокритика ныне не только остро подчеркивает сложившееся неудовлетворительное положение дел, но и начинает приобретать аналитические формы, становится одной из отправных точек для принципиального рассмотрения вопроса о причинах неустойчивости генетических суждений в геологии и поисков путей ее преодоления.
Одним из новых, но далеко идущих по своим последствиям видов такого критического анализа генетических методов геологии является «антигенетическое» течение. Его сторонники выступают за разработку точных описательных методов как средства преодоления неоднозначности и нестабильности геологических построений. Очень показательно в этом отношении многолюдное Всесоюзное совещание по математическим методам в геологии, прошедшее в конце 1965 г. в новосибирском Академгородке, где наиболее острая и длительная дискуссия развернулась вокруг вопроса о роли «генетического подхода» к анализу геологических явлений. На этой дискуссии большая группа математиков, геофизиков и геологов из разных городов страны отстаивала мысль, что для целей получения объективной и точной непротиворечивой информации о содержании, месте проявления и сущности какого-либо геологического объекта генетический подход вообще неподходящ. Для того чтобы геология могла приблизиться к уровню точных наук, ей необходим прежде всего точный научный язык. Для его разработки нужно провести логико-математическую формализацию геологических понятий, что позволит внедрить в геологию непротиворечивые описательные математические методы.
Действительно, необходимая связь не обязательно является причинной. Она может быть выражена, например, с помощью конкретной функциональной зависимости, без раскрытия причины. В то же время категория причинности, в смысле генетической связи, является в известной мере абстрактной категорией, так как причинные связи сами по себе не вытекают из опыта, подобно функциональным связям, а являются определенным логическим извлечением. Это создает возможность для появления фиктивных причинных суждений об опыте и превращения причинности в «простую абстракцию».
Именно в этом месте начинается водораздел между генетическим и формально-описательным подходами, который является по существу философским. Если генетические определения в своих истоках опираются на описания, а сами эти описания можно представить в виде некоторых функциональных связей, то нужен только один шаг, чтобы прийти к выводу, что генетические определения в своей основе не содержат ничего сверх данного в описании, и это позволяет отказаться от генетических элементов как не строгих, не нужных для практических геологических целей и передать их в ведение теоретиков. Такой шаг, в сущности, и был сделан крайними критиками «генетизма» в геологии, и этот шаг есть шаг в сторону позитивизма — одной из главных методологических опасностей в современной науке. Именно позитивизм ограничивает область исследования положительным описанием непосредственно данного, игнорируя роль общетеоретических предпосылок и гипотез в науке. В свое время еще Э. Мах утверждал, что в науке имеет ценность лишь отношение между фактами, а оно исчерпывается описанием. Причина, согласно представлениям позитивистов, — устаревший фетиш, который постепенно заменяется эмпирическими, функциональными, статистическими, вероятностными и т. п. закономерностями.
Практически позитивизм опасен тупиками, в которые он может завести научное исследование, прежде всего своей склонностью к одностороннему структурному подходу, пренебрежением к генетическому анализу явлений, превращению в фетиш задачи согласования терминов, построения абстрактно-логических схем, функциональных и статистических описаний. Причем практически отстаивать позитивизм можно, не имея о нем никакого представления. Для этого достаточно при проведении исследования природы пренебрегать научной философией и слишком полагаться на тот «здравый смысл», который уже много раз сильно подводил естествоиспытателей на крутых поворотах науки.
Среди точных методов, находящих все более широкое применение в современной геологии, важное место принадлежит термодинамике. Наиболее известны и разработаны ее приложения к анализу минеральных парагенезисов и физико-химических условий минералообразования. В последнее время в геологии начинают применяться также приложения термодинамики к решению геологических задач энергомассообмена, кинетики гетерогенных реакций и т. п., а также к определению конечного направления развития сложно обусловленных термодинамических систем. Появляются попытки построения на основе понятий термодинамики общих классификаций некоторых геологических явлений. Такой широкий диапазон наметившихся приложений термодинамики к геологии связан со всеохватывающим характером ее начал, позволяющим анализировать любые макроскопические системы на энергетико-энтропийной основе.
Постановка конкретной задачи требует выбора и оценки признаков термодинамического состояния данной конкретной системы, интерпретации термодинамических величин на основе приемлемой модели, учитывающей природу вещества и энергии. Без этого результаты анализа по измеряемым макросвойствам системы могут иметь ограниченный или даже неопределенный смысл, при всей строгости собственно термодинамического решения задачи. Между тем в практике перехода от структурно-генетической модели реального объекта к термодинамической модели нередко генетическая сторона вопроса упускается или ущемляется, в результате чего иногда возникает «антигенетический» оттенок. Так, при трансформации, в ходе парагенетического анализа, минеральных ассоциаций реальной минералообразующей системы в соответствующую модель термодинамической системы довольно часто допускается следующий прием. Геологическая модель системы, например ассоциация одновременно возникших минералов, сразу трансформируется в модель, лишенную микроструктурных характеристик. Это делается без каких-либо обоснований, требующих обращения к молекулярным механизмам энергомассообмена и преобразований вещества при формировании минеральных комплексов. Такой прием позволяет рассматривать непосредственно наблюдаемые конечные результаты (данный минеральный комплекс) как прямой показатель состояния предполагаемой термодинамической системы в целом. Вводя в модель геологически оцененное максимальное число одновременно возникших минералов (фаз), предполагаемые подвижные и инертные компоненты и вообще конкретные характеристики интенсивных и экстенсивных факторов равновесия получают модель системы, которая и анализируется по строгим правилам термодинамики.
Генетический тип реальной минералообразующей системы влияет на характер и конкретный состав интенсивных и экстенсивных факторов, отбор которых зависит от генетических представлений о данной минеральной фации. Например, в метаморфических минеральных фациях имеется больше возможностей, чем в других, для упрощения термодинамической задачи (и в этой области, кстати, получены наиболее стабильные результаты). В метасоматических минеральных фациях, при развитии которых крупную роль играют поровые флюиды, их много меньше. Здесь больше сказывается гетерогенный характер химических реакций, влияние молекулярной физики твердой поверхности на течение процесса, миграцию и многостадийное перераспределение вещества в ионно-молекулярном и кристаллическом тонкодисперсном виде и т. д. Отбор признаков, определяющих термодинамическое состояние системы и формулировку конечной модели, здесь более труден и дает менее стабильные результаты, а само термодинамическое решение вопроса требует привлечения более сложного аппарата термодинамики неравновесных состояний.
Упрощение задачи имеет предел, за которым теряется истинное подобие принятой модели реальному объекту (к важному вопросу о подобии мы вернемся ниже). Когда же такое упрощение приобретает характер тенденции, то в конечном счете происходит отрыв от реальных свойств геологических генетических систем и отрыв от практики. Упрощенные, но внешне эффектные термодинамические построения нередко приобретают лишь иллюстративный характер, что иногда вызывает дискуссии о практической пользе термодинамических исследований, и эти дискуссии вследствие указанных причин скорее мешают внедрению термодинамических методов в геологию, и без того затрудненному недостатками физико-математической подготовки геологов. Переувлечение логической строгостью термодинамических решений, которая принимается при этом за показатель точности и достоверности общего геолого-термодинамического исследования, порождает ложные надежды на всесилие термодинамики, объективно сдерживает исследования молекулярных механизмов геологических процессов. В отличие от биологии, получившей мощный импульс при выходе на молекулярный уровень, геология, только еще начинающая исследования на таком уровне, неожиданно подходит к решению некоторых старых вопросов.
Оценка соотношений между структурным и генетическим подходами практически влияет на результаты решений множества проблем геологии.
Возьмем, например, вопрос о геологических формациях. Понятие геологической формации является одним из важнейших в современной геологии. Оно отражает закон структурно-вещественной градации земной коры на крупные естественные ассоциации (осадочные, магматические, рудные формации), представляющие собой таксономические единицы земной коры более высокого порядка, чем горные породы. Геологическая формация является прежде всего определенной совокупностью горных пород и геологических структур в определенной геологической обстановке. Поэтому та принципиальная основа, на которой должны подбираться и оцениваться признаки, характеризующие эту совокупность, определяет собой пути развития формационного метода. Если не вдаваться в историю вопроса и частности, то можно сказать, что одной из главных трудностей, вставших на путях разработки общего учения о геологических формациях (такое общее учение пока еще практически отсутствует), явился разнобой в определениях соотношений генетического и структурного подходов.
Понятие о формации и классификацию формаций пытались построить на собственно генетической основе. Таковы представления о магматических формациях как продуктах кристаллизации родоначальных магм определенных типов или о магматических и осадочных формациях как выражении ритмов всеобщих фаз тектогенеза. Неопределенность положенных при этом в основу генетических систем, разноречивость и нестабильность генетических определений породили трудности, серьезно затормозившие дальнейшее развитие данного направления
Понятие о формации строили на структурно-исторической основе, определяя ее как стратиграфическую совокупность пород, имеющую определенную вещественную характеристику. Подобные определения широко распространены в зарубежной литературе. Без связывания с конкретной генетической системой такие определения неизбежно приводят к произвольным классификациям, в результате которых формация приобретает характер частного случая, связанного с данным, конкретным местом, а широкие возможности для разноречивых подборов лишают эти классификации стабильности. В поисках преодоления этого противоречия появилось представление о формации как парагенетической ассоциации пород (т. е. совместном нахождении их, обусловленном общностью причин). Оно получило особенно широкое распространение среди советских геологов. На этом пути были достигнуты важные результаты в развитии учения о формациях и классификации формаций, были выявлены некоторые особо характерные их типы, имеющие планетарное значение.
Понятие о парагенезисе, как причинно обусловленном совместном нахождении каких-либо объектов (минералов, пород, руд, тектонических структур и т. д.), имеет конкретный смысл только тогда, когда система парагенезиса строго определена. Любую конкретную пару горных пород можно рассматривать в качестве парагенетически связанной в пределах всей Земли как наиболее общей геологической генетической системы. Одновременно она может быть парагенетически связана и в пределах нескольких соподчиненных или сопряженных друг с другом генетических геологических систем разного масштаба и разного генетического содержания. За их пределами данная пара пород теряет парагенетическую связь даже тогда, когда обе породы оказываются рядом, поскольку это будет случайное совпадение. Следовательно, без определения содержания границ системы термин «парагенетическая связь» имеет абстрактный смысл, обозначая сонахождение, обусловленное некоей генетической причиной, которая может быть и скрытой. В принципе это позволяет на практике рассматривать сонахождение и без реализованного генетического подхода. Так многие практически и делают, но утверждение о «парагенетической связи», без конкретизации содержания такой связи, превращает генетический подход в фикцию. В этом случае конкретное выделение формации практически производится только на основе структурно-исторического метода, вследствие чего оно содержит все недостатки одностороннего применения. Историко-генетические предпосылки там, где они присутствуют, обычно бывают представлены условными признаками генетической системы, например такими, как близкое сонахождение объектов в пространстве и времени и часто с довольно произвольной оценкой меры этой «близости». Поэтому можно понять тех «антигенетистов», которые в борьбе за стационарность и непротиворечивость системных определений отбрасывают генетическую фразеологию, оставляя структурное ядро в чистом виде и пытаясь придать ему непротиворечивые формы математико-логическими, статистическими, вероятностными и прочими средствами.
Описанная ситуация тормозит развитие учения о геологических формациях, подчас топит ею в бесконечных (словопрениях, мешая эффективному внедрению в практику текущих результатов. Она содействует также укоренению представления о том, что одна конкретная исходная геологическая единица (например, горная порода) может входить только в одну какую-либо формацию, в то время как на самом деле это зависит от наличия или отсутствия наложений и сочетаний различных генетических систем, с развитием которых может быть связано образование данных объектов. Если такие системы налагаются друг на друга, например локальная геотектоническая система и более широкая система, вносящая элементы общего ритма в развитие ряда локальных систем, то одна и та же исходная единица может рассматриваться в составе двух частично или полностью наложенных друг на друга формационных комплексов разного содержания. Недоучет этой особенности понятия о парагенезисе ведет к столкновению точек зрения, кладущих в основу разные генетические системы, но подобные ‘столкновения и взаимоотрицания не имеют под собой твердой методологической почвы; вопрос о ложности или истинности одного или обоих противоположных построений может быть (решен только средствами конкретного анализа.
2. Методы геологической диагностики и конвергентная неопределенность
Исследование в геологии (начинается с частных элементов, но основывается оно на суммарном опыте физики, химии, геометрии. Те элементарные признаки, на базе которых происходит первичное выделение геологических объектов в природе, — это, по существу, различные физические, химические, геометрические признаки. Все методы, которые позволяют производить исследования такого рода, пригодны для геологических целей. Недаром в геологии быстро находят применение такие специфические методы, как нейтронные, парамагнитного резонанса, изотопный анализ, и современные лаборатории, обслуживающие геологов, имеют очень много общего с лабораториями физических и химических институтов. Но для того, чтобы диагностика была геологической, необходимо, чтобы определены были не только геометрические, физические, химические свойства геологических объектов, но были бы исследованы и структурные связи этих объектов, благодаря которым сложный дискретный вид геологической материи строится из других, более простых ее видов. Вместе с тем должны быть выявлены историко-генетические отношения этих объектов к генетическим геологическим системам, производными которых они являются. В этом и состоит основа геологической специфики, отражающей определенный уровень структурно-генетических связей материального мира.
Геологическая диагностика, строго говоря, всегда основывается на связях не только структурного, но и генетического типов. Геологические построения, такие, как стратиграфическая колонка, литологическая карта, содержат в себе элементы причинного анализа на предыдущих стадиях исследования или на других уровнях обобщения. Простое разделение пород на изверженные, осадочные и метаморфические, без которого невозможен никакой литологический анализ, уже содержит в себе генетические определения. Для конкретного распределения местных пород по классам общей петрографической классификации часто бывает необходимо провести кропотливое генетическое исследование, в связи с неоднозначностью признаков. Сколько имеется ложных стратиграфо-литологических колонок, например каких-нибудь «эффузивно-осадочных» толщ, из-за неправильного отнесения эффузивовидных образований к поверхностным, а не внутрикоровым, имеющим другое происхождение и другое время возникновения! Изгоняя элементы генезиса из конкретного анализа в одну дверь, даже самые убежденные «антигенетисты» потихоньку впускают их в другую под каким-нибудь нейтральным названием или индексом, так как практически не могут без них обойтись.
Если оставить в стороне трудности генетического анализа конкретных геологических образований, обусловленные многообразием связей и признаков, то можно видеть, что немаловажная и притом растущая объективная трудность состоит в сходстве многих признаков у объектов, возникших совершенно разными способами. Ранее этому не придавали особого значения. Но с течением времени такие трудности стали все больше заявлять о себе в самых разных отделах геологии. В частности, многие минералы-индикаторы, по которым определялся генетический тип пород или руд, температура их образования и т. д., потеряли ныне это свое значение, так как они были обнаружены в породах и рудах, образованных в совершенно других условиях. Важный диагностический признак последовательности событий — структура пересечений, служившая одной из основ событийного анализа, потерял свою генетическую однозначность, казавшуюся абсолютной, так как были обнаружены многочисленные случаи переменных взаимопересечений и псевдопересечений, иногда почти неотличимых от испытанных. То же следует сказать о многих видах структур пород и теологических тел, которые ранее казались генетически однозначными, как теперь выяснилось, ошибочно.
В геологии для обозначения элементов сходства в природе, не связанных общностью происхождения, пользуются заимствованным у биологов термином «конвергенция». Подобные явления широко известны не только в геологии, но и во всех естественных науках. В химии давно научились получать одинаковые химические соединения порой самыми различными способами. В физике на подобии разнородных процессов основываются методы моделирования, с помощью которых особенности одних процессов исследуют на других, подобных им процессах.
Вероятно, явления конвергенции представляют одну из диалектических сторон общего закона, согласно которому свойства и виды явлений и процессов материального мира бесконечно разнообразны, причем они проявляются не в одиночных формах, а, с одной стороны, в виде некоторого множества природных объектов, возникших одинаковым путем, и, с другой стороны, в виде множества сходных, подобных объектов природы, возникших разными путями.
Явления конвергенции затрудняют генетические определения и связанные с ними прогнозы. В известных пределах они могут быть опущены при анализе и прогнозе, поскольку конвергентное свойство можно рассматривать и вне причинных связей. Например, воспользовавшись эмпирической закономерностью послойного залегания рудных тел в данном местонахождении или тяготением нефтяных месторождений к глубинным разломам в данном районе, можно вести поиск новых рудных тел или месторождений, не вдаваясь в анализ причин таких связей. При конкретизации и уточнении прогноза наступает предел, за которым геолог уже должен решать, являются ли данные рудные тела членами осадочной толщи или они образовались здесь вторично, за счет деятельности фильтрующихся вдоль слоев и трещин рудоносных гидротерм; появилась ли нефть по разломам из глубин или скопилась здесь в ходе послойной горизонтальной миграции нефтеносных флюидов к разлому. То же самое имеет место в любом другом (виде научного анализа и прогноза.
Многие затянувшиеся споры проистекают из того, что каждая из сторон истолковывает в свою пользу одни и те же признаки, которые являются конвергентными. Между тем в пределах конвергентных признаков однозначные решения невозможны. Эти пределы обусловливают ту конвергентную неопределенность, которая и является одной из главных причин изобилия разноречивых диагностик и гипотез в геологии. Проблема конвергентной неопределенности в геологии, да и в других естественных науках, имеет важное гносеологическое значение. В ней содержатся те затрудняющие точное познание элементы, которые, по мере увеличения их численности, могут еще вовлечь геологов и других естествоиспытателей в споры с агностиками, подобно тому как это произошло в свое время в физике при открытии принципа неопределенности. Но она имеет и важнейшее практическое значение, так как, не преодолев конвергентной неопределенности, нельзя получить устойчивого вывода.
Как видно отсюда, нельзя сводить основную причину разнобоя в генетических суждениях геологов о конкретных геологических явлениях только к недостаткам их логической подготовки и к неформализованности, некорректности геологических понятий, как это считают некоторые исследователи. Причины здесь лежат значительно глубже, и конвергентная неопределенность принадлежит к числу главнейших среди них.
Пути преодоления конвергентной неопределенности и увеличения стабильности генетических определений состоят прежде всего в совершенствовании диагностических средств геологии, в расширении видов и числа признаков генетически различных явлений, в оценке диапазонов конвергентности и массораспределения этих явлений в различных генетических системах. Это неизбежно ведет к необходимости переосмысления фактов и к обесценению многих из них в той мере, в какой их описание было составлено на основе одностороннего истолкования конвергентных признаков. Особое значение для диагностики имеет увеличение удельной роли измеряемых признаков, в частности расширение исследований физических свойств пород, численных особенностей пространственно- временного распределения в них химических элементов, включая примеси, введение в анализ числовых характеристик структурных факторов и т. д. Широкое привлечение к диагностике термодинамических, статистических, вероятностных расчетных методов, а также методов распознания образов, эвристической оценки информационного веса данных и т. д. может оказать мощное содействие стабилизации генетических геологических определений и прогнозов. Свидетельством тому могут служить некоторые интересные, хотя еще пока и скромные, достижения в этой области.
Вместе с тем серьезный успех во всем этом деле, и в особенности в математизации геологии, в значительной мере будет зависеть от того, как будет произведено уточнение понятийного аппарата геологии, ее терминологии. И здесь неизбежно широкое использование математикологических методов анализа с привлечением счетно-вычислительных устройств, поскольку обычные интуитивные и логические средства недостаточны в настоящее время. Для преодоления несовершенств логического аппарата геологии необходима огромная работа по формализации ее основных понятий, особенно с помощью точных методов.
Разработка принципов такой формализации является одной из важнейших перспективных задач современной геологической науки, которая, однако, не может быть успешно решена без сопутствующих систематических методологических исследований, практическое значение которых в подобном деле трудно переоценить.
3. Вопросы моделирования и подобия в геологии
Большинство генетических проблем геологии решается историко-аналитическими средствами и сравнением с тем фактическим материалом, который содержится в экспериментальных науках. Широкое приобщение современной геологии к эксперименту состоит сегодня не в стимуляции или сдерживании естественных геологических процессов (это еще дело будущего), а в модельных исследованиях, которые, будучи по своему содержанию физическими и химическими, по своей цели и постановке задачи являются теологическими. В связи с этим проблема моделирования геологических систем[1] и процессов приобретает важное методологическое значение.
В основе моделирования многих процессов лежит теория подобия, представляющая учение о количественных методах исследования, стержень которой составляет идея физического подобия. Подобными в физике и математике считаются явления, которые описываются одной системой дифференциальных уравнений и имеют подобные условия однозначности, ограничивающие и конкретизирующие объект (геометрические свойства системы, существенные константы, условия взаимодействия со средой и т. д.). Моделирование в геологии не опирается пока на сколько-нибудь разработанные принципы подобия геологических моделей геологическим объектам. Вопросы подобия решаются здесь в основном с позиций «здравого смысла». По мере возрастания требований к точности геологических построений и интерпретации повышается необходимость в основательной теоретической разработке проблем геологического подобия.
Все геологические описания и построения, геологические и геофизические карты, описания петрографических и других свойств пород —все это можно условно рассматривать как моделирование конкретных геологических объектов. То же самое можно сказать об общих геологических понятиях, выраженных через специальную терминологию. Точность таких понятийных моделей должна определяться соответствием их объективным показателям и логической строгостью формализации этого соответствия. Для точности понятийной модели (в том числе термина-модели) необходимо соблюдение принципа подобия. С развитием науки и появлением новых фактов и теорий, естественно, должно уточняться и содержание многих, особенно сложных, понятийных моделей.
При построении моделей реальных объектов геолог мысленно обособляет рассматриваемые явления от других. Поэтому модели всегда потенциально многосложны и включают помимо конкретизированных элементов неконкретизированные, содержащиеся в неявном виде внутри употребленной терминологии. Вследствие этого геологические модели обычно имеют широкое содержание и позволяют переводить неявные конкретизирующие компоненты в явные путем их точной конкретизации или, наоборот, переводить недостаточно точно конкретизированные компоненты в неявную форму, скрыв их, например, внутри широкого термина. Такие операции могут в определенных пределах не нарушать ни общего содержания модели, ни общего метода ее построения.
В отличие от геологии, экспериментальные науки строят свои модели не только мысленно, но и технически вмешиваясь в круг реальных процессов с целью изоляции и элементаризации рассматриваемого явления. Это позволяет выделить составляющие его компоненты в «чистом» виде и точно исследовать их. Вследствие этого конкретные экспериментальные и основанные на них теоретические модели обычно имеют относительно узкое содержание и все их компоненты представлены в точно определенном виде или через посредство соответствующих коэффициентов. Изменения в такой модели ведут к смене задачи и методов решения. Переход от геологической модели к физической связан прежде всего с сужением содержания модели, а значит, с отбором компонентов из числа явных, исходя при этом из геологических предпосылок, потому что именно через них обеспечивается подобие реальному объекту. Это обусловливает многовариантность такого перехода и требует контроля геологической практикой результатов отбора лучшего варианта. Такой переход представляет собой не скачок от геологической модели к физической, а построение промежуточной физической модели в соответствии с поставленной физической задачей. Например, если мы возьмем геологическую модель: «контакт гранитного интрузива со сланцами через зону контактов роговиков», то для изучения температурораспределения, имевшего место в зоне контакта, ей должно быть дано более узкое геологическое и определенное физическое содержание, например: «граница горячего (магма) и холодного (вмещающие сланцы, претерпевающие ороговикование) с теплопереносом через теплопроводность». Для того чтобы математически решить эту задачу в общем виде, необходимо задаться ограничивающими условиями, для чего надо трансформировать подобную модель в собственно физическую с искусственно вводимыми ограничениями для обеспечения практической решаемости задачи. Конкретное простейшее физико-математическое решение может быть основано, например, на такой модели: «кондуктивный теплоперенос в бесконечном одномерном поле при мгновенном возникновении температурной границы». Естественно, что это должно быть как-то согласовано с исходной геологической моделью.
Принципы переходного моделирования от геологических к физическим моделям и обратно остро нуждаются в методической и методологической разработке. Многие недостатки в геологической интерпретации геофизических данных, нередко являющиеся (источником большого разнобоя в трактовках, во многом зависят от общей неразработанности этого важного вопроса.
Еще менее разработаны вопросы экспериментального исследования геологических генетических систем на их моделях. Экспериментально воспроизвести такие системы в целом, как правило, практически невозможно из-за мощных масштабных факторов пространства и времени. Пути преодоления этих трудностей лежат через средства физико-математического и математического моделирования и разработку принципов геологического подобия и принципов переходов от геологических моделей к физическим и обратно. Сейчас все это базируется, как отмечалось, большей частью на «здравом смысле». Для построения точной теории этого мало. «Здравый смысл» — тоже своего рода принцип моделирования, только с участием трудно учитываемых компонентов психологического содержания, которые вводят в анализ подчас немало лишнего и препятствующего эффективному развитию точной теории.
- Термин «геологическая система» применен здесь не в геохронологическом, а в структурно-генетическом смысле. ↑
