Геометод и его общенаучное значение

Если исключить плохо пока разработанную проблему исследования и изображения отношений, в современной географии сложились два представления о пространстве. Первое рассматривает пространство как определенный метод исследования. Второе ставит проблему раскрытия сущности и характерных черт пространства как форму бытия географических объектов.

В первом случае, пространственным методом (геометодом) география изучает распространение явлений по земной поверхности (физическая география), расселение населения (география населения) и размещение производства (экономическая география). В виде пространственной определенности каждая из сторон изучения фиксируется на картах. Имеются комплексные и компонентные (отраслевые) исследования, а также синтетические подходы в форме разных районирований и пространственных построений различной степени формализированности, включая теории штандорта. Новые подходы для изучения отношений в значительной мере разработаны только компонентными и отраслевыми разделами географии – гидрологией, климатологией, географией транспорта и др.

Во втором случае география изначально достигла больших успехов в определении адресов объектов исследования – местоположений. При этом адрес задается самыми разными способами: в географических координатах, в местоположении относительно устойчивых объектов (рек, гор и др.), в политико-административной системе и т.д. К этой же стороне понятия пространства относится и свойство соседства географических объектов. В этом отношении наибольший сдвиг имеется в понятии географического положения, которое оценивает влияние дальнего и ближнего окружения изучаемой геосистемы. Имеются успехи в изучении тепло- и влагопереноса между широтами, между океанами и континентами, миграционных потоков людей, товаро- и капиталопотоков между регионами и т.д. Однако нет еще подлинно комплексного исследования этого процесса, хотя есть некоторые попытки количественного выражения экономико-географического положения. Во всяком случае, несмотря на наличие нерешенных проблем, географические пространственные представления в виде регионализма и геометода уже сейчас входят в сокровищницу человеческого мировоззрения: они призваны стать одним из важнейших рычагов в оптимизации природопользования.

Как бы ни выделялась территория (ареал, район, регион), она всегда является средоточием единства и разнообразия земного мира. Речь идет о единстве природы земной поверхности и человечества как явления природы и цивилизации одновременно. Однако в силу разнообразия географического положения и исторического развития общества образуется мозаика ландшафтов и этносов, что приводит к возникновению разности потенциалов территорий – недровых, водных, тепловых, почвенных, биотических, трудовых навыков, трудовых ресурсов, которые в совокупности влияют на развитие и размещение производства. Изучение этих потенциалов является исключительной прерогативой географии.

От этого первичного противоречия между ландшафтом и этносом, с одной стороны, и производством, с другой, возникает вторичное противоречие единства комплексности и специализации региона. Это последнее определяет место региона в системе мира. Комплексность бытия региона основывается на том, что не бывает пустых регионов – без природы и людей. Т. е. любое оптимальное использование ресурсов приводит к комплексному развитию территории. Однако территория территории рознь: якутскую тундру по всем видам ресурсов нельзя сравнивать с украинской степью, что и порождает географическое разделение труда. Это объективная реальность, которая должна быть учтена при проведении экономической и социальной политики.

Третичным противоречием является единство стихийности и управления. Первая часть этого противоречия определяется потенциалом территории (природным, экономическим, социальным), а вторая – свободной волей сообщества. Изучение этого противоречия принадлежит области общественных наук, особенно экономических и правовых. Однако, коль скоро речь идет о территории, требуется значительная географизация этих наук в смысле широкого использования результатов районирования, картографирования, региональной информации, представляемой географическими науками.

Ядром геометода является выделение объективно существующих территорий земной поверхности путем районирования. Но районирование – это только констатация различий мест, так сказать, наличного бытия. Задача заключается в рациональном использовании территорий с их ресурсами в производства и приспособления жизни к условиям географической среды без ущерба как для этой среды, так и для самого человека. При этом возникает важнейшее для всего мировоззрения общества географическое представление о территории как целостной системы, где ничего нельзя трогать без того, чтобы не изменить всего остального.

Таким образом, геометод выходит за рамки географии. О сущности этого метода Б. М. Кедров пишет: «... что же касается метода познания, основу которого составляет раскрытие связи вещей, явлений в пространстве, то речь идет в данном случае о сосуществовании вещей, явлений во времени и пространстве, об их взаимной связи. На наш взгляд, истоки такого метода познания – в географии. Поэтому нам кажется возможным назвать его геометодом, где частица «гео» означает связь вещей, явлений в пространстве. Оправданием для подобной трансформации этого корня в данном случае может служить название геометрия: оно возникло как обозначение землемерия, а затем приобрело более обобщенный смысл – изучение пространства» [6].

Игнорирование географического регионализма и геометода приводит к разным крайностям в природопользовании. К одной из них относится, как стало видно, строительство ГЭС на великих равнинных реках. Оно привело к экологическому кризису не только залитых водой пространств, но через загрязнение воды и ниже от плотины. Да и экономическая польза из-за потери огромных площадей наиболее плодородных долинных земель оказалась сомнительной. Были и этнические последствия: «Смена кормящего ландшафта часто приводит к потере устойчивости этноса: происходит дезэтнизация, либо ассимиляция населения, а в некоторых случаях депопуляция»[7] Авторы, написавшие эти строки, далее говорят о значительной эрозии русского этноса в результате строительства ГЭС, а также в результате укрупнения населенных пунктов. Первое разрушило пойменно-долинный кормящий ландшафт, второе шло вразрез с дисперсностью коренного ландшафта русского населения лесной зоны.

Игнорирование природы и социальной истории на наших глазах привело к обрыву межрегиональных связей, экономическому кризису, огромным региональным диспропорциям в области экономической и социальной политики. «Страна без страноведения, земля без землеведения... Стоит ли удивляться результатам?» – пишет Б. Б. Родоман[8]. Неусвоенные уроки географии – вот как приходится оценивать такое пренебрежение географическим регионализмом и геометодом.

Таким образом, географическая реальность показывает адекватность как субстанционального, так и атрибутивного содержания категории пространства. Структура понятия геопространства включает субпонятия размерности, образа, единицы районирования, субстанции, атрибута. В последнее время центральным элементом структуры все больше становится понятие отношения, с которым связываются надежды на интеграцию всего комплекса географических наук. Но и при нерешенных еще проблемах понятие геопространства, и тесно связанный с ним геометод должны быть приняты на вооружение широким кругом наук и структурами управления для проведения эффективной региональной политики во всех сферах жизни.

Палеогеографические проблемы временных исследований геосистем

Понятие пространства – времени в самых общих чертах является философской категорией, отражающей всеобщие формы бытия материи, ее гносеологические корни уходят к трудам античных авторов, отме­чавших неразрывную связь этих понятий. В науках о Земле, и в частности палеогеографии, проблема пространства – времени – это в первую очередь хронологическая оценка осуществления каких-либо природных процессов, происходивших в разных частях пространства. Палеогеография – наука одновременно пространственная и историческая. Поэтому она в высшей степени благодарное поле для конкретизации и раз­вития учения о пространстве – времени.

Наше понимание концепции пространства – времени заключается в том, что любое временное изменение каждого компонента природы земной по­верхности зависит от конкретных условий места, а, следовательно, и от его пространственной характеристики. Так же справедливо и обрат­ное: особенности (и само наличие) любого компонента природы в данном месте определяется временными его изменениями. Вторая фор­мулировка гораздо более общепринята, чем первая. Никто не сомне­вается во временной изменчивости любых природных объектов. Но да­леко не так однозначно решается вопрос о том, насколько изменчи­вость природных объектов (рельефа, ледников, растительности, фау­ны и т. д.) во времени зависит от различия их пространственных свойств и отношений.

Как проблема пространственно-временные отношения палеогеог­рафии сформулированы К. К. Марковым. Лежащие в основе его представлений общие положения о неадекватном отражении элементами географической оболочки каких-либо природных процессов очевидны и в целом не вызывают сомнения. В настоящее время в палеогеографии существует двоякое понима­ние тезиса о времени и пространстве. Одна точка зрения (по К. К. Марко­ву) предполагает теснейшую и взаимную обусловленность прост­ранственно-временных изменений, т.е. диалектическое единство пространства и времени. Другая точка зрения (или бытующая практи­ка) допускает независимость (разрыв) временных и пространственных изменений. Согласно второй точке зрения, изменения во времени не­редко рассматриваются сами по себе, независимо от различия прост­ранственных характеристик сравниваемых объектов. Допускается, что указанные изменения всюду равно направлены, протекают с одинаковой или почти одинаковой скоростью.

Остановимся на при­мере, который приводит Марков. Некоторое время тому назад в Приморском крае обнаружили костные остатки четвертичного слона-трогонтерия. Остатки слона-трогонтерия раньше были известны в низовьях Волги, где возраст их был определен как хазарский (время четвертичной хазарской трансгрессии Каспийского моря). На основании только видового сходства приморской находки был сделан вывод о ее «хазарском» возрасте, или об одновременности обитания слона-трогонтерия в районах, удаленных друг от друга на 6000 км, находящихся (и находившихся) в различной природной обстановке (полупустыни и хвойно-широколиственного леса). Но та­кая внепространственная трактовка развития фауны противоречит многочисленным фактам.

При пространственно-временном анализе палеогеографических со­бытий интересным представляется установление иерархической зави­симости и последовательности восприятия. Известно, что в природе существует иерархия процессов и компонентов по степени их взаимосвязи и отражения внешних воздействий. При действии како­го-либо процесса на природные компоненты характер их восприятия и отражения во многом зависит от непосредственности влияния. Прямое воздействие в одном временном интервале, как правило, проявляется синхронно (например, тепловой баланс Солнца – температурный кли­матический режим, растительность – растительноядная фауна). Чем опосредованнее влияние, тем больше вероятность хронологического несовпадения вызванных изменений. Отсюда очевидна синхронность крупных температурных изменений климата плейстоцена, прямо свя­занная с лучистой энергией Солнца, и метахронность колебания ув­лажнения лишь опосредованно, через океан и рельеф, выходящая на солнечную радиацию.

Для различных процес­сов и компонентов природы в плейстоцене отмечается разнообразие проявления во времени и пространстве. Развитие в равной степени могло происходить одновременно и не одновременно, причем осущест­вляться в разных сочетаниях у одних и тех же природных процессов. Эти пространственно-временные свойства природы назывались иссле­дователями по-разному. Одновременно протекавшие – как синхронные или изохронные; неодновременные – как асинхронные, с более конк­ретными определениями: метахронное (через время), гетерохронное (греч. heteros – другой), диахронные (греч. diaраз, пере...), олигох­ронные (греч. olygos – немногий, незначительный) и другие. Все эти термины в виду своей четкой определенности не могут в це­лом охарактеризовать отмеченное выше свойство природного процес­са. Исходя из этого А. А. Свиточ предложил понятие полих­ронности (от греч. poli – много), означающее свойство различных компонентов и процессов природы, проявляющееся в пространстве и в разных (многих) временных соотношениях, как одновременно, так и неодновременно.

Если рассматривать проявления синхронности и асинхронности природных процессов во времени, то нетрудно заметить, что с уве­личением хронологического отрезка появляется вероятность синхронного проявления какого-либо события. При уменьшении дли­тельного интервала времени резче проявляются черты асинхронности в последовательности: олигохронность – метахронность. Следователь­но, обнаруживается определенная связь между ходом проявления при­родных процессов и масштабом пространственно-временных отношений. При этом возможность асинхронного осуществления событий повышает­ся при уменьшении временного диапазона и увеличении пространс­твенных рамок, в противоположном случае увеличивается вероятность синхронного проявления событий.

Проиллюстриро­вав взаимообусловленность пространственных и временных изменений природы, как она понимается в современной географии, чрезвычайно важно подчеркнуть вывод о неразрывности пространства – времени, к ко­торому уже раньше пришли философы-диалектики и физики. Но при этом следует иметь в виду, что «В окружающей человека среде, где скорости перемещения масс далеки от световых и определение их всегда производится наблюдателем, находящемся «внутри» трехмерных пространственных систем, использование данного понятия без его должной адаптации к географической действительности неправомерно и отдает откровенным механицизмом»[9]

Эргодическая теорема и ее применение в географии

Географические явления характеризуются различной скоростью своего развития. Так, для изменения погоды иногда оказывается достаточным всего полчаса. Для смены типа растительности требуются столетия, формирование рельефа измеряется сотнями тысячелетий. И поскольку медленные изменения не могут наб­людаться в непосредственном эксперименте, то появляется необходимость в построении научной концепции, с помощью которой, опираясь на объективные данные, можно было бы двигаться в намеченном направлении.

Уже А. Гумбольдт в сравнительно-географическом анализе пытался заме­нить временные наблюдения пространственными. Более строгие соот­ношения пространственных и временных переменных для статической физики сформулированы в 90-х годах XIX в. австрийским физиком

Л. Больцманом и известны под именем эргодической теоремы, или эрго­дической гипотезы. Эргодическая гипотеза получила строгое матема­тическое обоснование в работах американского математика Г. Биркгофа. В 1934 г. советским математиком А. Я. Хинчиным было сделано ее теоретико-вероятностное обобщение.

Сущность этой тео­ремы заключается в том, что она доказывает равенство средних вре­менных и пространственных изменений и позволяет заменять при до­казательствах временные закономерности пространственными (равенс­тво временных и фазовых средних). Для случайной функции Х₁(t) характерна следующая осо­бенность: каждая из ее реализации обладает одними и теми же характерными признаками - средним значением, вокруг которого происходят колебания, и средним размахом этих колебании.

Вы­берем произвольно одну из таких реализации и продолжим мыс­ленно опыт, в результате которого она получена, на некото­рым участке времени Т. Очевидно, при достаточно большом Т эта одна реализация сможет дать нам достаточно хорошее представление о свойствах случайной функции в целом. В част­ности, осредняя значения этой реализации вдоль оси абсцисс – по времени, мы должны получить приближенное значение математического ожидания случайной функции; осредняя квадраты отк­лонения от этого среднего, мы должны получить приближенное значение дисперсии и т. д.

Про такую случайную функцию говорят, что она обладает эргодическим свойством. Эргодическое свойство состоит в том, что каждая отдельная реализация случайной функции является как бы «полномочным представителем» всей совокупности возможных реализаций; одна реализация достаточной про­должительности может заменить при обработке множество реали­зации той же общей продолжительности.

Если случайная функция Х(t) обладает эргодическим свойством, то для нее среднее по времени (на достаточно боль­шом участке наблюдения) приближенно равно среднему по множеству наблюдений.

Эргодическая гипотеза открывает широкие воз­можности для пространственно-временных сопоставлений и использо­вания их в качестве основания при прогнозах развития природы и реконструкции ее прошлого, если развитие природы можно рассматри­вать как стохастический стационарный процесс. Вероятностный про­цесс называют стационарным, если его вероятностные характеристики не зависит от времени, совместное распределение конкретных вели­чин f(t₁),f(t₂),...,f(t_i) зависят лишь от промежутка времени t_i – t₁. Для большинства географических явлений это может быть принято лишь при условии значительного осреднения величин.

Географическая система, развивающаяся в пространстве-времени, представляет собой сложное сочетание процессов и является, по су­ществу, комплексом эргодических систем.

Ю. Г. Симонов и Г. П. Калинин показали, что пространс­твенно-временные отношения некоторых географических явлений удов­летворяют сформулированным условиям эргодической теоремы. Благо­даря этому по пространственной структуре явления можно получить представление о его временной динамике и наоборот. Следует отме­тить, что в простейших вариантах такая замена уже давно (вероятно начиная с У. Девиса) осуществляется с помощью сравнительно-геогра­фического метода, когда сопоставляются аналогичные объекты, находя­щиеся в момент наблюдения на разных стадиях развития.

А. Д. Арманд ставит вопрос: в какой степени прост­ранственное разнообразие географических явлений может слу­жить основой для построения эмпирических математических моделей прогнозного и объяснительного назначения? И отве­чает на него: «Наблюдения природных процессов во времени дает более полноценный материал для моделирования геосистем. Однако, в случае недоступности таких наблюдений, изуче­ние мгновенного состояния многих одинаковых объектов, рассе­янных в пространстве, позволяет моделировать их структуру, вид внутрисистемных связей и развитие в условном времени. В соответствующих условиях возможно приведение модели к масштабу абсолютного времени» [10].

В. А. Боков рассматривает простейший пример прояв­ления эргодичности географических явлений. Географические зоны на Русской равнине чередуются с севера на юг в опреде­ленной последовательности. Если представить, что наблюдает­ся перемещение зон на север, то каждая зона будет последо­вательно заменяться зонами, расположенными южнее и временная смена будет повторять пространственное расположе­ние.

Пример эргодической системы приводит Ю. Г. Симонов. Им показана схема последовательной смены ландшафтов по мере роста гипотетического материка в условиях тропического пояса. При малых размерах материка аридные ландшафты занимают небольшую пло­щадь, по мере увеличения материка площадь аридных ландшафтов рас­тет. Смена ландшафтов во времени в каждой точке соответствует пространственной последовательности. Таким образом, позиция объ­екта накладывает ограничения на ее эволюцию во времени.

Эргодическое значение имеет также введенное В. Б. Сочавой для обозначения различных динамических состояний гео­систем (по аналогии с сукцессионными рядами Ф. Клементса и географическими циклами У. Дэвиса) понятие серийных и факторально-динамических рядов фаций. Переменные состояния – серийные фации – недол­говечны, сменяя друг друга, они в своем развитии проходят через состояния полусерийных и мнимосерийных фаций к ко­ренной фации – аквифациальному состоянию.

Ю. Г. Симонов отмечает, что географы как правило оперируют с пространством, в котором оправдываются постулаты геометрии Евклида. В качестве географии используется модель заполненного пространства, предложенная Лейб­ницем[11]. Согласно этой модели все окружающее нас прост­ранство заполнено определенным видом материи. Изменение явлений во времени в рамках географических исследований обычно описывает­ся в параметрах солнечного «астрономического» времени. Анализ из­менений географических явлений проводится с целью изучения и восстановления географии прошлого (составление палеогеографичес­ких реконструкций), а также для географических прогнозов.

Не смешивая конкретные различия законов, устанавливаемых фи­зикой и геолого-географическими науками, можно подчеркнуть единство вывода о взаимно обусловленной природе пространствен­но-временных изменений, его (вывода) общенаучный характер. Отме­ченное единство укрепляет уверенность в правильности решения дан­ной проблемы в ее географическом аспекте: изменения при­роды во времени неравномерны от места к месту, поскольку природа пространственно (от места к месту) разнородна. И развивающиеся объекты включаются в разных местах в совершенно отличную местную систему природных связей и отношений, определяющих скорость и направление его эволюции. В связи с этим необходимо помнить, что развитие при­роды со всеми ее компонентами протекало пространственно разнород­но.

[1] Геттнер А. География, ее история, сущность и методы. М.-Л., 1930, С. 196.

[2] Солнцев В.Н. Хроноорганизация географических явлений // Геофизика ландшафта. М., 1981. С. 40-58. (Вопросы географии. Сб. 117).

[3] Марков К. К. Пространство и время в географии. Избр. труды. М., 1986. С. 41.

[4] Хаггет П. География: синтез современных знаний. М., 1979. С. 617.

[5] Там же. С. 612.

[6] Кедров Б. М. О геометоде как особом способе познания // География в системе наук. Л., 1987. С. 8.

[7] Гумилев Л. Н., Иванов К. П., Чистобаев А. И. Теория этногенеза и география населения // Экология – народонаселение – расселение: теория и практика. Л., 1989. С. 4.

[8] Родоман Б. Б. Уроки географии // Вопросы философии. 1990. № 4. С. 47

[9] Ласточкин А.Н. Системно-морфологическое основание наук о Земле (Геотопология, структурная география и общая теория геосистем). СПб., 2002. С. 132.

[10] Арманд Д.Л. Указ. соч.. С. 64.

[11] Симонов Ю.Г. Пространственно-временной анализ в физической географии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. География. 1977. № 4. С. 23.