Хотя Дарвин говорит о своем «Дневнике», что подготовка книги «не была тяжелой работой, так как мой рукописный Дневник был написан с осторожностью», тем не менее, с того времени, как он поселился на Грейт-Мальборо-стрит, 36, в марте 1837 года, до следующего ноября он был занят этой книгой. Он говорит нам, что описание его научных наблюдений было добавлено в это время. Работа была опубликована только в марте 1839 года, когда она появилась как третий том «Повествования об исследовательских путешествиях кораблей Ее Величества «Адвенчер» и «Бигль» между 1826 и 1836 годами». Книга, вероятно, долго находилась в печати, так как в ней не менее 20 страниц дополнений мелким шрифтом. Даже в этом, своем первом виде, работа замечательна своей свежестью и очарованием и вызвала огромное внимание и интерес. В дополнение к вопросам, рассматриваемым более подробно в других его работах, в этом томе есть много геологических заметок исключительной ценности, таких как его описание трубок молний, организмов, найденных в пыли, и обсидиановых бомб Австралии.
Таким образом, избавившись от ряда предварительных обязанностей, Дарвин был готов приступить к работе над тремя томами, которые были задуманы им как «Геология путешествия «Бигля»». Первым из них должен был стать том «Строение и распределение коралловых рифов». Он начал писать книгу 5 октября 1838 года, а последняя корректура была исправлена 6 мая 1842 года. Учитывая частые перерывы из-за болезни, Дарвин подсчитал, что это стоило ему двадцати месяцев тяжелой работы.
Дарвин рассказал, как его теория коралловых рифов, которая была начата в более «дедуктивном духе», чем любая другая его работа, ибо в 1834 или 1835 году она «была продумана на западном побережье Южной Америки, прежде чем я увидел настоящий коралловый риф» («L.L.» I, стр. 70). Последняя глава второго тома «Основ» Лайеля была посвящена теме коралловых рифов, и была предложена теория для объяснения своеобразных явлений «атоллов». Дарвин сразу увидел трудность принятия взгляда, что многочисленные и разнообразные атоллы все представляют собой погруженные вулканические кратеры. Его собственная работа в течение двух лет была посвящена доказательствам движений суши на обширных территориях Южной Америки, и таким образом он был приведен к объявлению своей теории опускания для объяснения барьерных и окаймляющих рифов, а также атоллов.
К счастью, во время своего путешествия через Тихий и Индийский океаны, во время визита в Австралию и двенадцатидневной тяжелой работы на острове Килинг у него были возможности для проверки своей теории наблюдением.
По возвращении в Англию Дарвин, по-видимому, был очень удивлен тем интересом, который вызвала его новая теория. Подталкиваемый Лайелем, он прочитал Геологическому обществу доклад на эту тему, как мы видели, с минимальной задержкой, но этот доклад был «отозван с разрешения Совета». Однако реферат объемом в три страницы появился в «Трудах Геологического общества» (том II, стр. 552–554 (31 мая 1837 г.)). Полный отчет о наблюдениях и теории был дан в «Дневнике» (1839) на 40 страницах, посвященных в частности острову Килинг и коралловым образованиям в целом («Дневник» (1-е издание), стр. 439–469).
Легко понять, какого труда стоила Дарвину книга о коралловых рифах, если мы вспомним количество карт, лоций, описаний путешествий и других работ, которые при дружеской помощи властей Адмиралтейства ему пришлось изучить, прежде чем он смог составить свой эскиз природы и распределения рифов, а это было необходимо, прежде чем теория во всех ее важных аспектах могла быть четко сформулирована. Очень приятно читать, как Дарвин, хотя и придя к выводу, отличному от Лайеля, показывает, цитируя очень содержательный отрывок в «Основах» (1-е издание, том II, стр. 296), как последний лишь немного не дошел до истинного решения. Этот отрывок цитируется как в «Дневнике», так и в томе о коралловых рифах. Лайель, как мы видели, принял новую теорию не просто без возражений, а с величайшим энтузиазмом.
В 1849 году Дарвин был удовлетворен, получив поддержку Дана после его длительного исследования в связи с исследовательской экспедицией США («M.L.» II, стр. 226–228), а в 1874 году он подготовил второе издание своей книги, в котором были даны ответы на некоторые возражения, выдвинутые против теории. Третье издание, отредактированное профессором Бонни, появилось в 1880 году, а четвертое (перепечатка первого издания с введением автора) — в 1890 году.
Хотя профессор Земпер в своем описании Пелауских островов высказал трудности в принятии теории Дарвина, только после возвращения экспедиции «Челленджера» в 1875 году была выдвинута конкурирующая теория, и возникли довольно жаркие дискуссии относительно относительных достоинств двух теорий. В то время как геологи почти без исключения решительно поддерживали взгляды Дарвина, ноты несогласия исходили почти исключительно от зоологов. В разгар спора против сторонников Дарвина и властей Геологического общества были выдвинуты необоснованные обвинения в несправедливости, но этот неприятный предмет был раз и навсегда закрыт Гексли («Эссе по некоторым спорным вопросам», Лондон, 1892, стр. 314–328 и 623–625).
Последнее и очень характерное высказывание Дарвина по поводу спора о коралловых рифах содержится в письме, которое он написал профессору Александру Агассису 5 мая 1881 года, менее чем за год до своей смерти: «Если я неправ, то чем скорее меня ударят по голове и уничтожат, тем лучше. Мне все еще кажется удивительным, что не должно было быть значительного и длительного опускания дна великих океанов. Я хотел бы, чтобы какой-нибудь вдвойне богатый миллионер взял себе в голову сделать бурения на некоторых атоллах Тихого и Индийского океанов и привезти домой керны для нарезки с глубины 500 или 600 футов» («L.L.» III, стр. 184).
Хотя «вдвойне богатый миллионер» не нашелся, энергия профессора Солласа в Англии и профессора Андерсона Стюарта в Новом Южном Уэльсе послужила началом проекта, который, при поддержке сначала Британской ассоциации содействия развитию науки, а затем совместно принятый Королевским обществом, правительством Нового Южного Уэльса и Адмиралтейством, привел к самым определенным и убедительным результатам.
Комитет, назначенный Королевским обществом для осуществления этого предприятия, включал представителей всех взглядов, которые были выдвинуты по этому вопросу. Место для эксперимента было с согласия каждого члена Комитета выбрано покойным адмиралом сэром У. Дж. Уортоном, который сам не был сторонником взглядов Дарвина, — и никто не осмелился предположить, что его выбор, великолепный атолл Фунафути, не был самым разумным.
Благодаря смелости и настойчивости профессора Солласа в предварительной экспедиции, а также профессора Т. Эджуорта Дэвида и его учеников в последующих исследованиях острова, довольно сложная часть работы была доведена до весьма удовлетворительного завершения. Правительство Нового Южного Уэльса предоставило буровое оборудование и рабочих, а Адмиралтейство доставило экспедицию к месту назначения на исследовательском судне, которое под командованием капитана (ныне адмирала) А. Мостина Филда провело самую полную съемку атолла и окружающих его морей, которая когда-либо предпринималась в случае с коралловым образованием.
После некоторых неудач и многих перерывов бурение было доведено до глубины 1114 футов, а полученные керны были отправлены в Англию. Здесь исследование материалов было, к счастью, предпринято зоологом высочайшей репутации, доктором Дж. Дж. Хайндом, который имеет большой опыт в изучении организмов по срезам, и ему во всем помогали специалисты Британского музея естественной истории и другие натуралисты. Не были обойдены вниманием и химические, и другие проблемы.
Вердикт, вынесенный после этого самого исчерпывающего изучения серии кернов, полученных с глубин вдвое больших, чем те, которые считал необходимыми Дарвин, был следующим: «Установлено, что все керны построены из тех организмов, которые образуют коралловые рифы вблизи поверхности океана — многие из них, очевидно, in situ; и не удалось обнаружить ни малейшего указания, химическими или микроскопическими средствами, которое предполагало бы близость некарбонатных пород, даже в самых нижних поднятых частях».
Но это было еще не все. Профессору Дэвиду удалось получить помощь очень искусного инженера из Австралии, в то время как Адмиралтейство разрешило коммандеру Ф. К. Д. Стерди взять исследовательское судно в лагуну для дальнейших исследований. С помощью очень остроумных методов и с большим упорством в центре лагуны были сделаны две скважины глубиной почти 200 футов. Дно лагуны на глубине 101 1/2 фута от уровня моря оказалось покрыто остатками известковой зеленой морской водоросли Halimeda, смешанными со многими фораминиферами; но на глубине 163 футов от поверхности лагуны буровые инструменты наткнулись на огромные массы кораллов, которые, как было доказано по фрагментам, принадлежат к видам, живущим МАКСИМУМ в 120 футах от поверхности океана, что признают все зоологи («Атолл Фунафути; Отчет Комитета по коралловым рифам Королевского общества», Лондон, 1904).
Теория Дарвина, как известно, основана на том факте, что температура океана на любой значительной глубине не позволяет существовать и пышно расти организмам, образующим рифы. Сам он оценивал этот предел глубины в 120–130 футов; Дана, как крайний случай, — в 150 футов; в то время как недавние весьма длительные и успешные исследования профессора Александра Агассиса в Тихом и Индийском океанах также привели его к выводу о предельной глубине в 150 футов; однако ЭФФЕКТИВНЫЕ РИФООБРАЗУЮЩИЕ КОРАЛЛЫ процветают на гораздо меньшей глубине. Мистер Стэнли Гардинер указывает для наиболее важных рифообразующих кораллов глубины от 30 до 90 футов, хотя некоторые из них встречаются на глубине до 120 или даже 180 футов.
Таким образом, можно видеть, что вердикт Фунафути ясно и недвусмысленно свидетельствует в пользу теории Дарвина. Правда, некоторые зоологи находят трудным представить себе медленное опускание частей океанического дна и предложили новые альтернативные объяснения, но геологи в целом, принимая доказательства медленного поднятия в некоторых районах — как это показано в замечательных исследованиях Александра Агассиса, — считают абсолютно необходимым признать, что это поднятие уравновешивается опусканием в других районах. Если бы атоллы и барьерные рифы не существовали, нам было бы крайне трудно сформулировать теорию, объясняющую их отсутствие.
Закончив свою книгу о коралловых рифах, Дарвин совершил летнюю поездку в Северный Уэльс и подготовил важный мемуар о ледниках этого района, но к октябрю (1842 г.) мы видим его уже полностью погруженным в работу над вторым томом его «Геологии “Бигля”» — «Геологические наблюдения над вулканическими островами, посещенными во время плавания корабля “Бигль”». Весь 1843 год был посвящен этой работе, но он сообщает своему другу Фоксу, что мог «уделять ей лишь пару часов в день, и то не очень регулярно» («L.L.» I, стр. 321). Работа Дарвина над различными вулканическими островами, которые он исследовал, доставила ему огромное удовольствие, но написание книги с помощью своих заметок и образцов оказалось для него «тяжелым трудом», тем более что он опасался, что книгу не будут читать «даже геологи» (там же).
На самом деле эта работа полна интереснейших наблюдений и ценных предположений, а три издания (или переиздания), которые вышли в свет, стали весьма ценным дополнением к геологической литературе. Нет необходимости упоминать оригинальные и зачастую очень поразительные открытия, описанные в этом известном труде. Опускание под вулканическими жерлами, колоссальная денудация вулканических конусов, сводящая их к «базальным остаткам», последствия сольфатарной деятельности и образование различных минералов в полостях горных пород — все эти темы находят прекрасные иллюстрации в его ярких описаниях. Одной из важнейших дискуссий в этом томе является обсуждение «слоистости» лав, особенно хорошо заметной в породах острова Вознесения. Подобно Скропу, Дарвин признал тесную аналогию между структурой этих пород и пород метаморфического происхождения — тему, которую он продолжил в томе «Геологические наблюдения в Южной Америке».
Конечно, в наши дни, после применения микроскопа для изучения горных пород в тонких шлифах, номенклатура и описания петрологических характеристик лав у Дарвина кажутся нам несколько грубыми. Но так случилось, что «Челленджер» посетил большинство вулканических островов, описанных Дарвином, и привезенные образцы были изучены выдающимся петрологом профессором Ренаром. Ренар был настолько поражен работой, проделанной Дарвином в неблагоприятных условиях, что предпринял перевод труда Дарвина на французский язык, и я не могу лучше показать, как эта книга воспринимается геологами, чем процитировав отрывок из предисловия Ренара. Ссылаясь на свою собственную работу по изучению пород, привезенных «Челленджером» (описания этих пород Ренаром содержатся в «Отчетах “Челленджера”». Мистер Харкер дополняет эти описания серией петрологических мемуаров об образцах Дарвина, первый из которых появился в «Геологическом журнале» за март 1907 года), он говорит:
«Приступая к этим исследованиям, я должен был строка за строкой следовать за различными главами “Геологических наблюдений”, посвященными островам Атлантики, будучи обязанным последовательно сравнивать результаты, к которым я приходил, с результатами Дарвина, которые служили проверкой моим выводам. Я вскоре испытал живое восхищение этим исследователем, который, не имея иного аппарата, кроме лупы, и иных реактивов, кроме нескольких пирогностических проб, а реже — нескольких измерений гониометром, умудрялся распознавать природу самых сложных и разнообразных минералогических агрегатов. Этот взгляд, умевший охватывать столь обширные горизонты, проникает здесь глубоко во все литологические детали. С какой уверенностью и точностью определены структура и состав пород, происхождение этих минеральных масс выведено и подтверждено сравнительным изучением вулканических проявлений других регионов; с какой научной точностью установлены связи между фактами, которые он открывает, и фактами, отмеченными ранее его предшественниками, и как здесь поколеблены господствующие гипотезы, принятые без доказательств, — например, гипотезы о кратерах поднятия и о радикальном различии плутонических и вулканических явлений! Что завершает придание этой книге несравненных достоинств, так это новые идеи, которые содержатся в ней в зародыше и брошены там как бы невзначай, словно избыток неисчерпаемого интеллектуального богатства» («Observations Geologiques sur les Iles Volcaniques...», Париж, 1902, стр. vi, vii).
Занимаясь изучением полосчатых лав, Дарвин был поражен аналогией их структуры со структурой ледникового льда, и заметка на эту тему в форме письма, адресованного профессору Дж. Д. Форбсу, была опубликована в «Трудах Эдинбургского королевского общества» (Т. II (1844–5), стр. 17, 18).
С апреля 1832 года по сентябрь 1835 года Дарвин был занят изучением побережья или совершением поездок вглубь южноамериканского континента. Таким образом, в то время как восемнадцать месяцев в начале и конце плавания были посвящены изучению вулканических островов и коралловых рифов, не менее трех с половиной лет было отдано геологии Южной Америки. Тяжелую задачу по обработке заметок и образцов, накопленных за этот долгий период, Дарвин оставил на потом. Закончив «Вулканические острова» 14 февраля 1844 года, он в июле того же года приступил к подготовке двух важных работ, которыми занимался почти до конца 1846 года. Первой была его работа «Геологические наблюдения в Южной Америке», второй — переработанный «Дневник», опубликованный под кратким названием «Путешествие натуралиста вокруг света».
Первая из этих работ содержит огромное количество информации, собранной автором в условиях больших трудностей и нередко с немалым риском для жизни и здоровья. Едва Дарвин высадился в Южной Америке, как два ряда явлений сильно привлекли его внимание. Первым из них было наличие мощных пластов красной глины, содержащей кости и раковины, что давало убедительные доказательства того, что весь континент участвовал в серии медленных и постепенных, но часто прерывавшихся движений. Второе касалось огромных масс кристаллических пород, которые, залегая под глинами, покрывают столь значительную часть континента. Дарвин почти сразу после высадки был поражен тем обстоятельством, что направление, как показал его компас, выдающихся особенностей этих крупных кристаллических массивов — их кливаж, основные трещины, сланцеватость и пегматитовые жилы — было таким же, как ориентация, описанная Гумбольдтом (чьи работы он так внимательно изучал) на западе того же великого континента.
Первые пять глав книги о Южной Америке были посвящены формациям недавнего времени и доказательствам, собранным на восточном и западном побережьях континента в отношении тех грандиозных движений земной коры, некоторые из которых, как можно было показать, сопровождались землетрясениями. Ископаемые кости, которые дали ему первый намек на изменчивость видов, к тому времени были изучены и описаны сравнительными анатомами, и Дарвин смог гораздо полнее разработать важный вывод о том, что существующая фауна Южной Америки имеет тесную аналогию с фауной периода, непосредственно предшествовавшего нашему.
Оставшиеся три главы книги были посвящены метаморфическим и плутоническим породам, и в них Дарвин объявил о своих важных выводах относительно соотношения кливажа и сланцеватости, а также о тесной аналогии последней структуры с полосчатостью, обнаруженной в массивах горных пород магматического происхождения. В отношении первого из этих выводов он получил мощную поддержку Дэниела Шарпа, который в 1852 и 1854 годах опубликовал две статьи о структуре Шотландского нагорья, предоставив поразительное подтверждение правильности взглядов Дарвина. Хотя выводы Дарвина и Шарпа оспаривались Мурчисоном и другими геологами, сейчас они общепризнаны. В своей теории относительно происхождения сланцеватости Дарвин был в некоторой степени предвосхищен Скропом, но он предоставил множество фактов и иллюстраций, приведших к постепенному принятию доктрины, которая при первом своем изложении была встречена с пренебрежением, если не с презрением.