Общие закономерности развития геологических наук

Парадигмы и научный поиск

Парадигма – идея, признаваемая большинством, которая в течение определенного времени дает модель постановки проблемы и ее решение (по мнению Куна); ведущая теоретическая концепция. Если исследователь не может объяснить то или иное явление в рамках существующей парадигмы, возникает аномалия, интерпретировать которую не позволяет современный уровень знаний. Путь преодоления аномалий приводит к укреплению и совершенствованию парадигмы или (обычно позднее) полному отказу от нее, т.е. научный поиск направлен на добывание новых знаний, которые приводят к развитию существующей или становлению новой модели.

85. Нелинейные процессы в геологии.

Нелинейная геология включает нелинейную геофизику, нелинейную геодинамику, нелинейную геотектонику, нелинейную металлогению. Огромное большинство интересующих нас процессов в общем случае не поддается прогнозированию; надежный прогноз скорее исключение, чем правило. При этом непрогнозируемы не обязательно только сложные процессы, управляемые множеством трудно учитываемых факторов, но и сравнительно простые, контролируемые всего 2-3 факторами. Так, поставлено под сомнение одно из фундаментальнейших утверждений традиционной, линейной науки о том, что случайность, хаотичность, непредсказуемость в природе — лишь результат неполноты нашего знания о ней. А это неизбежно порождает сомнения в целесообразности накопления полных, всесторонних и детальных опытных данных для прогнозирования природных объектов и процессов. Алгебраическое нелинейное уравнение может иметь более 1-ого решения. Однако для физических, динамических систем подобная многозначность не может иметь смысла, поскольку она означала бы нахождение 1-ой и той же системы одновременно в 3-х различных состояниях, а с течением t — эволюцию сразу по 3-м траекториям, что невозможно. Реальным системам в подобных ситуациях приходится неизбежно «выбирать» какой-то один путь развития из нескольких, теоретически (математически) совершенно равноправных (например направление скалывания). Непредсказуемость же общего хода эволюции чрезвычайно усугубляется еще и тем, что природные системы в общем случае глубоко иерархизированы: любая из них включает совокупности объектов (подсистемы) нескольких или даже многих масштабных уровней, или рангов. Так, напряженный крупный породный массив включает меньшие, нагруженные по-другому и, в свою очередь, состоящие из еще более мелких блоков с собственными особенностями распределения напряжений, и т.д. Осознание роли нелинейности (хаотичность эволюции, принципиальная непрогнозируемость) все глубже проникает в геологию. Нелинейность геодинамических систем — необходимое, но не достаточное условие хаотического поведения. Кроме того, смысл «хаотичности» как разупорядоченности, непредсказуемости далеко не однозначен. Хаотичным называют, например, тепловое случайное движение молекул в покоящейся жидкости («стохастический хаос»), но макроскопические характеристики достаточно большого объема последней могут быть стабильными и вполне предсказуемыми. Ни один природный процесс «сам по себе» не является ни линейным, ни нелинейным. Таким или иным он предстает в нашем описании, представляющем всегда некоторое выбранное нами приближение и полученном с помощью тех или иных выбранных нами методов. Т. о., нелинейно-динамическая концепция не запрещает прогнозирование эволюции природных систем вообще.

В конце 18 в. Севергин наметил тенденцию к дифференциации наук, обусловленную спецификой объектов исследования. В 1-ой половине 19 в. наметившаяся дифференциация геологии проявилась более четко; выделились палеонтология, стратиграфия, геол.картирование, структурная геология. К концу 19 в. появились первые признаки интеграции наук о Земле (палеогеография). Сейчас характерно широкое использование данных точных наук – механики, физики, химии, благодаря этому возникли гибридные науки: геофизика, геохимия, изотопная геохимия. В связи с этим наметился переход от качественных оценок геол.моделей к количественным. Это привело к широкому внедрению математического и компьютерного моделирования, которое решает такие задачи, как общие процессы формирования Земли и взаимодействие ее глубинных оболочек, геологическая эволюция Земли на всех этапах ее развития. Новые перспективы синтеза огромного количества материала и возможность перехода к количественным самосогласованным моделям физ.-хим. и геол. процессов. Появилась геоинформатика, которая во многом определяет темпы развития всех геологических дисциплин.