12 березня 2024 року виповнилося 161 рік з дня народження першого президента Академії наук України Володимира Вернадського. Свій головний науковий доробок — теорію біогеохімії та ноосфери як її найвищого прояву — він створював у першій половині XX століття. Відтоді з’явилося чимало наукових теорій, які, напевно, зацікавили би цього видатного українського вченого та філософа.
Науковий доробок Володимира Вернадського
Володимир Вернадський відомий українцям насамперед як перший президент Національної академії наук, і саме на його честь названа українська антарктична станція. Але найголовніше — він був видатним ученим у галузі геохімії та кристалографії.
Багато хто знає, що з ім’ям Вернадського пов’язані поняття «оболонки життя» — біосфери, та «оболонки розуму» — ноосфери. При цьому Володимир Іванович, хоча і зробив багато для популяризації першого терміну, не є його автором.
Вигадав біосферу як сукупність живих організмів Жан Батист Ламарк на початку XIX століття, а зробив частиною геології — Едуард Зюсс 1875 року. Авторство ж терміну «ноосфера» розділяють між собою Вернадський, Едуар Ле Руа та П’єр Тейяр де Шарден. При цьому кожен із них розумів цей термін дещо по-своєму.
Термін «ноосфера» Вернадський розумів у межах створеного ним учення про біогеохімію — науку про те, як хімічні процеси у біологічних організмах визначають геологію та вигляд поверхні Землі.
Діяльність Володимира Вернадського припала на першу половину XX століття, тому багатьох концепцій, які зараз визначають сучасний погляд на область його наукових інтересів, ще не існувало. Тим цікавіше подивитися на ідеї цього видатного вченого очима людини, знайомої з наукою XXI століття.
Чим унікальна поверхня Землі
За освітою Володимир Вернадський був геологом, а за образом думки — філософом. Тому свої роздуми про наукову картину світу він розпочав із відповіді на запитання, чому поверхня Землі за своїм хімічним складом і зовнішнім виглядом відрізняється від її глибин.
Він висловив абсолютно слушну думку, що за це відповідальні два головні фактори — наявність припливу енергії з космосу, переважно від Сонця, та біологічне життя й хімічні процеси, що відбуваються всередині організмів.
Тому Вернадський звертається до теми біосфери. Він розуміє її як оболонку Землі, що лежить у межах літосфери, атмосфери та гідросфери, але сильно відрізняється від решти їхнього матеріалу. Причиною цього є саме енергія Сонця, яку живі організми — передусім зелені рослини — використовують у хімічних реакціях синтезу складних сполук вуглецю.
Щоправда, Володимир Іванович дещо перебільшив роль живих організмів у формуванні рельєфу. Зокрема, він явно недооцінив фактор ерозії, тобто дію на гірські породи води та вітру. Адже у більшості своїй за подрібнення вулканічних порід і формування неорганічної складової ґрунтів відповідають саме вони.
Недооціненими виявилися й тектонічні процеси. В часи Вернадського навіть питання щодо того, чи є надра Землі розжареними та рідкими або холодними та твердими, лишалося невирішеним. Тому магматичним і метаморфічним гірським породам у його працях майже не приділено уваги.
Теорія літосферних плит, що є основою сучасної геології, у першій половині XX століття вже існувала як «дрейф континентів» Альфреда Вегенера. Але більшість учених її не підтримували, бо не розуміли механізм цього явища. Модель Землі, у якій окремі великі плити плавають в’язкою гарячою астеносферою, і саме їхні зіткнення формують гірські масиви, була доведена у 1940-1960-ті роки, вже після смерті Вернадського. Тому в його працях роль біосфери у формуванні поверхні нашої планети дещо перебільшена. Проте він був абсолютно правим щодо впливу сонячного світла та речовини, що спускається з космосу. Можна сказати, йому одному з перших спала на думку популярна нині ідея про те, що ми створені з зоряного пилу.
Біогеохімія
Найголовнішим своїм надбанням сам Володимир Вернадський вважав учення про біогеохімію. Він коректно вказав, що практично єдиним джерелом усього складного комплексу органічних речовин, який робить ґрунти родючими, є реакції, що відбуваються тільки всередині живих організмів.
Ідея вченого полягала в тому, що першопричиною всього цього процесу є зелені рослини, які вкривають практично всю поверхню Землі та перетворюють сонячну енергію на хімічну. Вони ж здійснюють фотосинтез, збагачуючи біосферу киснем. Саме останній Вернадський і вбачав основним фактором, що обмежує кількість живих істот на планеті.
Однак, багато розмірковуючи про дихання та фотосинтез, Вернадський не міг точно описати ці процеси з хімічної точки зору. Це зробили Ганс Кребс і Мелвін Кальвін, коли Володимир Іванович був уже літньою людиною.
Не зміг Вернадський пояснити й термодинамічну основу біохімічних процесів. Він схилявся до думки, що приплив енергії від Сонця зрештою призводить до рівноваги у біосфері. Нерівноважну термодинаміку, що зараз є основою пояснення того, як існує та еволюціонує система живих організмів на Землі, створив Ілля Пригожин тільки у 1940-ві роки.
Еволюція та екологія
Володимир Вернадський розглядав усі організми на Землі як єдину живу речовину. Він зробив достатньо цікавий і для сучасної науки висновок, що головна її особливість порівняно з неорганічними сполуками — здатність необмежено розмножуватися та пристосовуватися до зовнішніх умов. З цього він дійшов висновку, що зрештою вона завжди заповнює всі доступні місця і, образно кажучи, завжди перемагає.
При цьому вчений писав свої роботи кілька десятків років, протягом яких у світовій науці відбувалося становлення сучасних теорій про те, як змінюється біосфера з часом. Разом із цим змінювалися його власні погляди.
У самому факті того, що на Землі відбувається біологічна еволюція, Вернадський не сумнівався. Але він, схоже, так і не вирішив, яка з її теорій вірна:
– дарвінізм, що базується на природному відборі та закріпленні ним мутацій;
– ламаркізм, згідно з яким організми виробляли пристосування протягом життя та передавали його нащадкам;
– катастрофізм, який проголошував, що час від часу більшість живих істот гине.
Можливо, це спричинено тим, що генетика, яка стала основою сучасної теорії еволюції, у ті часи переживала своє становлення, тому її біохімічна основа була не до кінця зрозумілою. Принаймні назву цієї науки у своїх працях Вернадський не згадує.
Також можливо, причина у вже згаданій відсутності знайомства з дисипативними системами та нерівноважною термодинамікою, а також у нерозумінні біосфери як системи, тобто сукупності компонентів, пов’язаних функціональними зв’язками. Уявлення про це теж почало формуватись у роки його життя.
Володимир Вернадський загалом дійшов багатьох правильних висновків, попри те, що конкретних механізмів функціонування біологічних систем не уявляв. Тому його біосфера сповнена рівновагою та єдністю. І це вельми відрізняється від знайомого його сучасним послідовникам термодинамічному хаосу, який породжує вічну загрозу катастрофи, але одночасно спричиняє розвиток.
Абіогенез
Окремо слід сказати про погляди Вернадського на походження життя на Землі. Він чітко розрізняв живу і неживу матерію. Тому питання, як із другої утворилася перша, його дуже сильно хвилювало.
Логіка і вже відомі тоді палеонтологічні факти підказували йому, що архейській епосі, коли все життя було одноклітинним, мав передувати час чогось ще простішого та дрібнішого. Цю перехідну ланку між живим і неживим він описує як «живі істоти розміром з молекулу».
Що це таке, Вернадський і гадки не мав, а спроби його сучасників відтворити життя «у колбі» змусили припустити, що це радше неможливо. Однак він звернув увагу на віруси, які точно не були клітинами, а їхню природу ніхто не розумів, але водночас вони демонстрували низку ознак такої любої йому живої матерії.
Вчений дійшов висновку, що вони надзвичайно схожі на білки. Що таке білки, тоді теж ніхто до пуття не розумів — нібито мають структуру, але при цьому точно не кристали. Уявлення про полімери як про ланцюжки мономерів з’явилось у науці одночасно з роботами Вернадського. Та попри те, що їх широко використовували у промисловості, природа їх лишалася дискусійною довгі роки. Нобелівську премію за свою революційну роботу в цій галузі Герман Штаудінгер отримав тільки 1953 року, коли Володимир Іванович уже відійшов у вічність.
Вернадський правильно здогадався, що білки є ключем до існування живої клітини, та що вірус — це білок плюс щось іще, і саме це «щось» наділяє його властивостями живого організму. Ним виявилися рибонуклеїнові кислоти, або ж РНК, які, на відміну від споріднених їм ДНК, можуть не лише переносити інформацію, а й виконувати роботу з синтезу білків.
Розуміння структури біологічних полімерів і їхніх функцій у клітині прийшло лише в середині XX століття, тож Вернадський про це так і не дізнався. А у 1980-1990-х роках з’явилася теорія РНК-світу, який передував епосі одноклітинних. Саме його вчені зараз розглядають як утілення ідеї про «живу істоту розміром з молекулу», що є перехідною ланкою між живим і неживим.
Теорія панспермії
Неможливість побудувати біохімічно правдиву теорію абіогенезу спонукала Вернадського шукати спосіб обійти питання перетворення неживого на живе. Він знайшов його, припустивши, що елементарні одиниці живої речовини колись залетіли до нас із космосу. Зрештою, світло, необхідне для життя, приходить саме звідти — то чому б і йому самому не існувати серед зір?
Так Володимир Вернадський став одним із засновників того, що зараз називається теорією панспермії. Її численні варіанти полягають у тому, що життя могло зародитися десь в іншому місці, а потім подолати космічний простір і потрапити до нас.
Ставлення сучасної науки до теорії панспермії досить складне. З одного боку, мейнстримною лишається теорія місцевого абіогенезу. З іншого — вчені відкривають у космосі дедалі складніші органічні сполуки.
Науковці далеко зайшли у розбудові моста через прірву між живим та неживим, що так хвилювала Вернадського. І кожну частину цього мосту — нуклеїнові кислоти, РНК, органічні олігомери — можна розглядати як ті самі «зерна життя», що колись могли зародитись у космосі, а потім потрапити на Землю та «прорости».
Сучасна наука стрімко наближається до розгадки питання, звідки взялося життя на Землі, хоча досі не розуміє, який із численних близьких варіантів його появи виявиться зрештою вірним. Ясно лише, що зв’язок біохімії з неживою природою, над яким усе життя працював Вернадський, дійсно є ключем до розуміння цього процесу.
Людина та ноосфера
Володимир Вернадський був одним із перших вчених, які відзначили, що коефіцієнт енцефалізації живих істот у процесі еволюції зростає. Іншими словами, мозок стає все більшим і більшим відносно загальної маси тіла.
Питання, чому так відбувається, дискусійне і для сучасної науки. Теорій, які це пояснюють, існує чимало, але факт того, що мізків у живих істот із часом більшає, ніхто не заперечує. Тому появу людини розумної як результат еволюції Вернадський вважав цілком закономірною. У зв’язку з цим він звернув увагу на такий продукт діяльності людського мозку, як культура. Він одним із перших відмітив, що її зародки присутні й у біологічному світі. Але справді значущою силою діяльність людського мозку стала з появою цивілізації. При цьому культуру вчений розумів у широкому сенсі — як сукупність практичних методів, пам’ять про які передається між людьми за допомогою мови.
Вернадський був одним із перших науковців, які зауважили, що саме людина є головним фактором біохімічних змін на планеті: вона перетворює ґрунти, впливає на чисельність біологічних видів, змінює склад повітря. Тому сучасний етап розвитку біосфери варто назвати «антропогеном».
Саме на цій основі Володимир Вернадський і звертається до терміну «ноосфера». «Сферу розуму» він розуміє передусім як найрозвиненішу форму ноосфери, і вважає, що її сутність — у доповненні тих унікальних біологічних реакцій, які забезпечують живі організми змінами, породженими культурною діяльністю людини.
Володимир Іванович жив у часи, коли людина лише почала усвідомлювати, що її можливості порівнювані з тим, що може створити природа. Тому для нього головною була своєрідна «перемога» над нею. Про те, що недостатнє розуміння ноосферою біосфери першочергово шкодить їй самій, він не надто замислювався.
Вернадський вже розумів важливість збереження для наступних поколінь біологічних видів, які людина може знищити. І йому було цілком очевидно, що не всі викиди підприємств у довкілля корисні для біосфери. Але він все ж вважав, що діяльність людини корисна не лише їй самій, а й життю на нашій планеті.
Це зовсім не дивно, адже більшість проблем, які в наш час заведено називати «екологічними», вчені усвідомили вже після Вернадського. Тому для нього навіть атомна енергетика, у можливості та перспективності якої він не сумнівався вже у 1930-ті роки, була не страшною загрозою, а новим джерелом енергії.
Зрештою, щодо цього він не сильно помилявся. Адже з точки зору біогеохімії викопне паливо, яким люди користуються досі — ніщо інше, як законсервована колись живими організмами енергія Сонця. Тож саме уран і плутоній дають «ноосфері» нове її джерело.
В цілому ідеї першого президента Академії наук України зараз мають вигляд дуже контроверсійний. Ми звикли до думки, що біохімічний вплив людини на довкілля — це обов’язково щось негативне. І найкраще, що може статися — це його припинення разом із людською цивілізацією. Однак Вернадський вірив у силу людського розуму. В його здатність осягнути все, що є на Землі, та здійснити зміни, які зроблять світ кращим. Можливо, саме цієї думки нам не вистачає у сучасній науковій картині світу.
Що таке наука?
Працюючи над поняттям ноосфери, Володимир Вернадський неодноразово звертається до сутності науки. Він чітко відрізняє її від філософії, хоча й каже, що між ними не має бути нездоланних бар’єрів. Так само він не бачить необхідності протиставляти науку та релігію чи намагатися замінити другу першою.
Стосовно того, що таке науковий метод, який, власне, і породжує ноосферу як нову форму біосфери, вчений мав достатньо своєрідні переконання. Сучасний погляд на цю проблему, що ставить у центр уваги «принцип фальсифікації», тобто можливості спростувати теорію експериментом, тоді ще не встиг запанувати у наукових колах. Карл Поппер сформулював його вже після Другої світової війни. Але в часи Вернадського були широко відомі праці попередників цього філософа, які у XIX столітті сформулювали позитивістську школу.
Володимир Вернадський цілком визнавав важливість перевірки наукових гіпотез, але все ж вважав, що емпіризм, тобто побудова знання на безпосередньому спостереженні, яка була та є наріжним каменем усього позитивізму, завдає науці більше шкоди, ніж добра. На його думку, вона обов’язково має містити узагальнення без доведення як один із методів. Такий підхід у сучасній науці може здатися єретичним і таким, що межує з псевдонаукою. Але зрештою Перший закон термодинаміки та постулати Бора були сформульовані саме таким шляхом, і їхнє експериментальне підтвердження прийшло значно пізніше за визнання у науковій спільноті.
Крім того, Вернадський пише, що наука чимало ідей бере з філософії, релігії та мистецтва. На його думку, багато також залежить від досвіду, коли вчений роками осмислює одну й ту саму ідею.
Зрештою, навіть припущення Вернадського про те, що наукові ідеї змінюють одна одну, і процес цей залежить від купи факторів, дуже далеких від експериментів, знайшли підтримку саме у постпозитивістів. Імре Лакатос і Пол Фоєрабенд, які працювали над цією проблемою після Поппера, дійшли дуже схожих висновків.
Вернадський і віра в майбутнє
Володимиру Вернадському довелося жити під час двох світових війн. Він безпосередньо перебував в епіцентрі подій, наслідком яких стали поява та занепад Української Народної Республіки. Саме тому, обговорюючи корисність ноосфери для Землі, вчений особливу увагу приділяв війні як способу людей знищити самих себе.
Але згодом дійшов висновку, що всі війни на планеті не здатні зупинити зростання людства і його знань. Якими б руйнівними вони не були, які б наслідки людської дурості не доводилося долати, людський розум може осягнути їх усі та знайти спосіб подолати перешкоди.
Можливо, саме цей особистий досвід і є головним спадком Вернадського, який нам варто осмислити сьогодні — попри те, що і цей висновок, найімовірніше, він зробив, виходячи з не дуже точних уявлень.
