Доинженерная деятельность и становление научнотехнических знаний
Из сказанного выше очевидно, что ни одно крупное и сложное сооружение древности не могло быть построено без детально разработанного проекта, требующего обособления целеполагающей деятельности. В процессе строительства технический замысел (проект) мог быть реализован только на основе совместного труда рабов. Архитектурное дело и строительство стали исторически первой областью производства, где возникла потребность в людях, специально занятых функциями проектирования и управления. Сложный умственный труд, благодаря которому первоначальный технический замысел вызревал, обрастал конкретными деталями, становился проектом, не мог уже быть выполнен походя. Во-первых, для того, 26
чтобы продвинуться вперед в поиске архитектурной формы, сочетающей прочность, удобство и гармоничную соразмерность, нужно было проникнуть в тайны сделанного предшественниками, не копировать, а переосмысливать и обобщать их достижения. Во-вторых, новые, усложнившиеся инженерные задачи не допускали решения "на глазок"; нужны были точный расчет, рисунок, макет. А для этого следовало овладеть нехитрым, с позиций сегодняшнего дня, но достаточно обширным арсеналом специальных инженерных средств и инструментов. Во времена Древней Греции и Рима в распоряжении инженера-строителя были линейки различных конструкций, циркуль (его, кстати, знали еще вавилоняне), счетная доска, так называемый абак, нивелиры и другие простейшие геодезические приборы. Итак, для производства поздних рабовладельческих государств характерно появление сложных технических задач нового класса, решение которых предполагало обособление инженерно-технических и инженерноуправленческих функций. Но тех, кто эти функции выполнял, мы еще не можем назвать инженерами. Во-первых, функции инженерного труда не сводятся к двум вышеназванным, они гораздо шире. Во-вторых, деятельность первых инженеров опиралась главным образом на практические, опытные знания, а также на весьма примитивные технические средства. В-третьих, умственный труд долгое время оставался нерасчлененным. Каждого инженера древности можно с не меньшим основанием именовать ученым, философом, писателем. Исходя из приведенных выше соображений, точнее можно обозначить этот период становления инженерии как предынженерный. Хронологические его рамки довольно широки – от 2-го – 1-го тысячелетий до н. э. и до XVII – XVIII вв. современного летосчисления. Техническая практика великих древних цивилизаций Востока и античной эпохи дает богатый эмпирический материал – необходимую предпосылку для работы теоретической мысли. Но специфический научный аппарат, методы теоретического анализа и обобщения эмпирии, даже научная формулировка выдвигаемых практикой задач не могли быть выражены внутри самой предметно-практической деятельности, одними только ее собственными силами. Исследования показывают, что для этого необходимы также духовные предпосылки. Раннее научно-техническое знание не сформировалось, например, в Египте и Вавилоне, которые по уровню развития предметно-практической деятельности мало чем уступали Древней Греции, а кое в чем заметно превосходили ее. Формирование первых технических теорий (в частности, теории рычага, гидростатических и др.) оказалось возможным только на определенном этапе развития предметнопрактической и абстрактно-теоретической мыслительной деятельности, на стыке или, вернее, на пересечении сфер материальной и духовной культур. Переход от рецептурно-описательного знания, индуктивных обобщений и простых умозаключений к логически обоснованным системам дедуктивного вывода, составивший необходимую предпосылку рождения 27
науки, имел глубокие корни в характере древнегреческой культуры. Присущий ей дух состязательности (в споре, художественном творчестве и др.) охватил и сферу интеллекта. В древнегреческой культуре развились навыки логического рассуждения, экспликации понятий, приемы доказательства и опровержения, умение строить аргументацию и тому подобные предпосылки теоретического мышления. Расцвет древнегреческой рабовладельческой демократии, философии и других форм духовной культуры, создавших предпосылки научно-теоретического мышления, должен рассматриваться и как условие становления первых технических теорий. По имеющимся сведениям, первым, кто отошел от наглядных методов исследования технических устройств и привлек к анализу принципа действия античных "машин" математический аппарат, был математик, механик, изобретатель и государственный деятель Архит из Тарента (429 – 348 гг. до н. э.). Именно Архит первым применил для изучения механизмов геометрические чертежи, создал механическое устройство (по-видимому, графопостроитель) для решения делосской задачи об удвоении куба. Механический подход к решению математических задач противоречил установкам Платона, друга Архита, сурово осудившего "низведение " теоретических идей до уровня "низкой" технической практики. В технической практике IV – III вв. до н. э. существовали три главных проблемы, для решения которых был применен новый, основанный не только на прежнем опыте, но и на рациональном анализе, подход к осмыслению известных древним технических устройств и способов их применения: во-первых, центральная механическая проблема античности – проблема выигрыша в силе посредством применения технических устройств (в другой формулировке – проблема перемещения заданного груза на определенное расстояние с помощью данной силы); во-вторых, задача об условиях равновесия тел, находящихся под воздействием сил; а в-третьих, задача о распределении тяжести между опорами. Если не все, то многие механические задачи IV – III вв. до н. э., так или иначе, сводились к умению определять плечи рычага, положение центра тяжести и условие равновесия тел. Практическое значение и даже теоретический аспект применения рычага были известны древним. Но не так просто было объяснить этот принцип или даже сформулировать его. Умея выделить рычаг в конструкциях пяти простых "машин" – рычага, ворота, блока, винта и клина, – античные механики долго не могли установить закон рычага. В первом дошедшем до нас теоретическом труде о технике – "Механические проблемы" – принцип действия простых машин правильно сводился к принципу рычага, который объяснялся весьма загадочными "особыми свойствами круга". Такой подход впервые был преодолен в трудах Архимеда. Помимо общего развития культуры, предметно-практической деятельности и первых попыток теоретизации механики, важнейшей предпосылкой статики Архимеда была созданная Евклидом первая в истории дедуктивная теоретическая система математического знания, которая была изложена им 28
в знаменитых "Началах". Архимед сделал первые принципиально важные шаги в развитии теоретических представлений о технических средствах. Во-первых, он вышел на новый уровень абстракции, обеспечил дальнейшее развитие теоретизации предмета механики, выразившееся в отвлечении от конкретных особенностей рассматриваемых механизмов и в осмыслении обобщенных функциональных связей как теоретических моделей. Во-вторых, Архимед построил по классическому образцу Евклида систему логически (математически) обоснованных и теоретически интерпретированных научных знаний о механических свойствах искусственных материальных средств – первую в истории систему раннего научно-технического знания. Вершина эллинистической теоретической деятельности в области техники – раннее научно-техническое знание, представленное статикой и гидростатикой Архимеда, есть принципиально важный, но все же начальный этап становления развитого научно-технического знания. Последний свет научно-технической деятельности александрийской школы, породившей феномен Архимеда, донесли до нас фрагменты трудов Герона Александрийского и Паппа Александрийского. Но творчество поздних александрийцев не было типичным для этого периода. Развлекательные механические устройства типа движущихся игрушек Ктесибия и театра автоматов Герона Александрийского пользовались большим успехом, но не имели практического значения. Конструкция одного из таких механизмов, изображенного на рисунке 1.15, была предназначена для показа древнегреческой драмы, в которой демонстрировались построение данайцами кораблей, спущенный в море корабль и плавающие около него дельфины, появление богини Афины, которая молниями поражает героя, и т. п. Все фигуры механизма приводились в действие системой зубчатых колес и тросов (см. рис. 1.14, а) с помощью груза, который медленно опускался благодаря высыпанию опилок из резервуара через щель “с”. При этом вал “d”, вращаясь через систему тросов, заставлял срабатывать механизмы поворота дверей (см. рис. 1.14, б), движения статуи Афины (см. рис. 1.14, в), движения дельфинов (см. рис. 1.14, г). Программирующие валки (см. рис. 1.14, д), на которых размещались замысловато закрепленные тросы, регулировали время срабатывания механизмов. При создании таких автоматов очень важным был первый толчок, зарождение основного принципа, самой идеи подвижных фигур, которая в дальнейшем обрастала все более совершенными техническими средствами и, наконец, воплотилась в сложные механические устройства с достаточно значительным количеством фигур, способных осуществлять сложные взаимосвязанные движения. Хитроумные конструкции всех этих "машин" повлияли на последующее развитие технически сложных механических устройств, в частности на часовое производство, развитие зубчатых передач и т. п. Несомненно, они заняли свое место и в истории автоматики.
29
б
а
д
в
г
а – общий вид; б – механизм перемещения дверей; в – механизм движения статуи; г – механизм движения дельфинов; д – программирующие валки Рисунок 1.14 – Механизм театра автоматов Герона Александрийского Древнеримские инженеры прославились строительством Колизея, терм, водопроводов, дорог и т. п. Ко времени заката империи в Риме было 30
сооружено 9 больших каменных мостов. К Риму вели 28 больших мощеных военных дорог. 11 водопроводов Рима ежедневно поставляли в город 700 тыс. м3 воды. Благодаря применению двуручных воздуходувных мехов и введению плавильных печей римляне повысили качество стали. Но при ближайшем рассмотрении оказывается, что ни в одной из этих областей технического творчества римские инженеры не получили новых теоретических результатов. Они узаконили технические нормы в строительстве зданий, но не создали ничего нового в методах расчета нагрузки балок и т. п. Все научные основания технической деятельности римляне заимствовали у греков. Это хорошо видно по книге военного инженера времен Цезаря римлянина Марка Витрувия, энциклопедический труд которого отразил состояние технической мысли Рима. Работа Витрувия пользовалась широкой популярностью и играла роль практического руководства для инженеров на протяжении всего средневековья. Компилятивный по замыслу и содержанию и рецептурно-описательный по методу изложения, труд Витрувия был предназначен для практиков. Читателя, интересующегося теоретическим обоснованием приводимых рецептов и описаний, автор отсылает к своим предшественникам, к тому же Архимеду. Общество на закате античности и в раннем средневековье практически не испытывало нужды в теоретическом анализе опыта применения технических средств. Потенциал рецептурного технического знания был более чем достаточным для уровня требований практики того времени. Предметно-практическая деятельность еще долгое время не выдвигала новых технических задач, требовавших научного подхода. Так обстояло дело в Евразии вплоть до классического Средневековья.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Доинженерная деятельность и становление научнотехнических знаний» з дисципліни «Історія інженерної діяльності»
