Формы в мире почв
Шрифт:
Инвариантность — очень важное научное понятие, которое многие почвоведы интуитивно применяют, работая в экспедициях. Так, при полевом описании разрезов устанавливаются наиболее устойчивые признаки, присутствующие в той или иной группе почв, путем мысленных преобразований — наложения одного профиля на другой. При этом выявляется равенство или неравенство почвенных профилей как по мощностям горизонтов, так и по их свойствам. Таким же способом при помощи инвариантов сравниваются формы ареалов. Высшим классом исследований является поиск топологических инвариантов. По глубокому убеждению М. Борна (1963), «наука — это не что иное, как попытка конструировать инварианты там, где они не очевидны», «идея инвариантов
Система координат. Определение степени структурной неоднородности почв — одна из важнейших задач почвоведения. Она решается по-разному. Лучше это делать, используя систему координат (декартовую и полярную), с помощью которой можно определить положение материальных точек в почвенном пространстве. Однако для этого существующие почвенные карты не пригодны. Лишь по картам пластики рельефа система координат позволяет установить иерархию почвенных тел: начало координат, середину, нижние части.
Система отсчетов необходима для проведения замеров почвенных тел и систем. Измерения проводятся внутри системы или относительно ее. До недавнего времени почвенные тела описывали и измеряли «изнутри». Поэтому трудно было увидеть почвенную систему в целом. Взгляд вырывал из системы лишь отдельные, часто случайные фрагменты. Такое положение дел отразилось на теории почвообразования.
С появлением аэрокосмических методов исследования, а также нового метода картографирования (пластики) по топографическим картам стало возможным не только видеть целостность почвенных систем, но и замерить их элементы и тем самым обнаружить степень структурной неоднородности. Возникла потребность установить закономерные структурные связи между различными почвенными явлениями.
Системный подход как средство описания, анализа и синтеза природных явлений известен давно. Истоки систематики явлений и объектов можно найти у Лейбница в его идее универсальной символики. В 1817 г. Гегель писал, что философствование без системы не может иметь в себе ничего научного; всякое содержание получает оправдание лишь как момент целого.
Системный подход позволяет увидеть за многообразием конкретных явлений главное — «принципиальную схему». Е. С. Федоров (1915) полагал, что принцип наименьшего действия Ле Шателье в физической химии является универсальным. Многие ученые, опираясь на этот принцип, искали связи между всевозможными Явлениями природы. Так, почвоведами установлено, что морфологически выраженная почвенная мозаика профилей и ареалов меняется, подчиняясь принципу наименьшего действия, таким образом, чтобы свести к минимуму внешние нарушения, сохранить устойчивость и упорядоченность своих структур. Это удается сделать путем создания тождественных элементарных форм-штампов: блоков, ячеек, мозаик, паттернов и конечного числа правил их матричного размещения в пространстве.
Системно мыслить — это выработать технологию изучения почв и почвенных ареалов как систем. При этом почвенные профили и ареалы рассматриваются в непрерывной связи как единое целое. Например, сочетание почвенных горизонтов А, В и С можно признать системой, т. е. профилем, тогда, когда численно будет доказано, что эти горизонты действительно образуют единое целое, обладающее структурной связью. Последняя описывается определенным видом симметрии — трансляционным. Если же горизонты представляют собой изолированные, не связанные друг с другом слои, то здесь нет системы, а значит, нет и почвенного профиля.
Так же обстоит дело и с почвенными ареалами. Они образуют систему в том случае, если закономерно повторяются в пространстве. Периодическое повторение ареалов — это и есть та связь, которая образует определенную целостность и единство, т. е.
ПРОВЕРЯЕМОЕ —
НЕПРОВЕРЯЕМОЕ (ПРЕДПОЛАГАЕМОЕ)
Различают науку гипотез, если она основывается на предположениях, и науку принципов, если она строит свой фундамент на проверенных практикой положениях — принципах. Наука принципов исходит из первоначальных достоверных истин, с помощью которых разрабатывает генетические теории и гипотезы. Физика со времен И. Ньютона стала наукой принципов, до этого она основывалась на гипотезах. Почвоведение — наука гипотез, так как уже более века спорит о ведущей роли того или иного фактора почвообразования: климата, растительности, микроорганизмов, горных пород, грунтовых вод, их совокупности.
Мы с гордостью говорим, что отечественное почвоведение генетическое, ибо в своих построениях оно в первую очередь исходит из генезиса, происхождения свойств, явлений, тел, забывая, однако, что в почвоведении генезис всегда спорен, гипотетичен. Можно ли ставить спорное в качестве аксиомы? Можно ли на умозрительном строить объективную теорию? Но это делается, и многие исследования почвоведов направлены на подтверждение ранее установленных гипотетических генетических предположений, а не на поиск новых наблюдаемых величин.
А. Эйнштейн (1965, с. 9) указывал, что высший долг исследователя — поиск принципов, т. е. элементарных законов, отражающих общие черты множества опытных фактов. На их основе путем дедукции строят картину мира, проверяют теорию по вытекающим из нее следствиям. Отдельные опытные факты теоретику бесполезны без системы принципов.
Идея использования принципов в науках о Земле высказана академиком Б. М. Кедровым (1983). По его мнению, научные проблемы следует решать не только методами генетического анализа, по и методами структурных аксиоматических исследований. Например, нельзя создать генетическую классификацию почв, основанную только на генетических признаках; такая классификация должна строиться на структурных принципах, т. е. на формализованных и абстрактных понятиях об элементах и характере их соотношений в почвенной системе.
КОНКРЕТНОЕ — АБСТРАКТНОЕ
Почвовед привык работать с конкретными, реальными объектами. Но в конце концов при обобщении материалов ему приходится обращаться к иной форме познания действительности, математизировать полученные данные. Математизация — это уже особая форма познания. Она вытекает из необходимости перехода от живого созерцания — сбора фактического материала и получения простейших выводов — к практике через абстракцию.
При математизации почвоведения очень трудно найти тот рубеж в противопоставлении понятий «конкретное — абстрактное», который привел бы к действительной абстракции отдельных черт почв и горных пород. Одни исследователи настолько отрываются от реального мира почв, что уходят в область «чистого мышления», другие, боясь потерять то или иное свойство почвы, не могут отвлечься от их вещественного содержания. Как же в таком случае проводить абстрагирование?
Проследим процесс абстрагирования на примере изучения почвенного профиля по этапам от нематематического (I) к математическим (II–IV).
I. Подробное описание качества каждого конкретного профиля с помощью понятий о механическом составе, цвете и пр. (глина, песок, суглинок, черная, серая, комковатая и др.).
II. Отвлечение от конкретных почвенных свойств путем выделения стандартной основы — почвенного профиля, состоящего из горизонтов А, В и С.
III. Отвлечение от конкретных величин и чисел путем определения простых соотношений между элементарными свойствами почв, их окислами, агрегатами, горизонтами.