26. А.Н. Боголюбов: История техники и технического знания

Алексей Николаевич Боголюбов - советский и украинский ученый-математик и механик, член-корреспондент АН УССР (1969). Автор многих энциклопедических изданий по истории науки, научно-биографических трудов.

Что собой представляла техника палеолита и неолита?

Техника времен палеолита в основном определяется основными видами деятельности людей. Основными занятиями того времени являлись собирательство и охота, что определило типы орудия труда: нож, топор, скребок, игла, наконечники копья и стрелы, и пр. Все это являлось простейшими каменными орудиями. Также впервые стали использовать палку как рычаг и делались первые попытки в поддержании и использовании огня.

Неолит, длившийся около 5 тысяч лет и закончившийся в VII-VI вв. до н.э., характеризуется получением человеком более обильного и надежного источника пищи, что привело к постепенному переходу к оседлому образу жизни, периоду роста народонаселения и началу более сложной обработки камня. Основными занятиями стали земледелие, скотоводство, охота и рыболовство. Начали появляться гончары, ткачи, кузнецы, а их изделия становятся товаром. Впервые осваивается энергия вращательного движения, изобретаются колесо, гончарный круг, круговая ручная мельница. Все это является путем к изобретению простейших машин.

Что такое ятромеханика и когда она возникла? Какие 3 направления ятромеханики выделяет А.Н. Боголюбов?

Ятромеханика - направление на стыке физиологии и механики, возникшее в XVI-XVII вв, пытающееся объяснить физиологические явления при помощи механических аналогий.

Первое направление. Его яркими представителями были русские академики Леонард Бернулли и Даниил Бернулли, которые применяли законы механики и методы математики к исследованию некоторых физиологических явлений, отчего берет свое начало биомеханика, внесшая заметный вклад в создание роботов и манипуляторов.

Второе направление нашло свое отражение в философии. Виднейший его представитель - французский врач и философ Ламетри, в середине XVIII в. он издал трактат “Человек-машина”, где пытался понять характер физической природы живых существ.

Третье направление. Жак де Вокансон, французский механик, пытался найти соответствие между машинами и живыми существами. Это направление можно назвать экспериментальным направлением, проявившим себя хоть и не в воссоздании движения живых существ, то во всяком случае в их моделировании.

Какие функции и типы машин выделены в работе?

Основными функциями машины является минимизация использования физической силы человека, ускорение производства и достижение последующей автоматизации производства. В тексте были выделены функции замены физической силы человека, мастерства человека (начало XVIII в.), а также функция машины, выполняющая логические операции (вторая треть XX в.). Стали появляться машины, объединяющие физическую мощь, высокое умение и способность выбора наилучшего пути.

В работе можно выделить несколько разделений машин по типу: это разделение по виду деятельности и по способу получения энергии. Где разделение по виду - это сельскохозяйственные, военные, строительные, металлообрабатывающие, горнодобывающие и другие. По способу получения энергии - это от простейших, получающих кинетическую энергию вращательного движения от ручного труда, скота или водяных и ветряных мельниц, до паровых двигателей, двигателей внутреннего сгорания и машин, использующих электричество.

Что собой представляет состояние и развитие техники в античной культуре: Древняя Греция, эллинистический и римский периоды?

Александрия, центр эллинистического Египта того времени, считалась центром прикладной науки. Здесь Ктесибием впервые были изобретены водяные часы, водяной орган, а также появилось первое упоминание о кинематической паре цилиндр-поршень, использовавшееся в пожарном насосе и военной машине (аэротрон), представлявшее из себя цилиндр с движущимися внутри поршнями.

Древнюю Грецию можно охарактеризовать большим арсеналом военных машин. Великим древнегреческим ученым и инженером Архимедом были изобретены винты, было усовершенствовано зубчатое колесо, найден закон, носящий его имя, также было изобретено множество военных машин во время осады римлянами его родного города Сиракузы. Также механик и математик Герон Александрийский описал различные храмовые и театральные автоматы в своем сочинении “Театр автоматов”.

В Римской империи были изобретены некоторые сельскохозяйственные и строительные машины. В конце I в. до н. э. римским архитектором и инженером Марком Витрувием Поллионном было написано “Десять книг об архитектуре”, в десятой из которых он писал:

Машина есть сочетание соединенных вместе деревянных частей, обладающее огромными силами для передвижения тяжестей

Какие технические изобретения были сделаны в средние века и эпоху Возрождения в Западной Европе и на Востоке?

Развитие техники в арабоязычных странах обуславливалось необходимостью создания системы орошения, ростом городов, увеличением горнодобывающей деятельности, развитием судоходства, в частности пиратского флота и другими факторами. Так возникает множество различных типов водоподъемных машин, приводимых в движение силой воды или животных.

Уже в IX в. в арабском сочинении “Ключи науки” появились одни из первых упоминаний о простых машинах, о водяных и ветряных мельницах, военных машинах и автоматах. Также получило широкое распространение ткацкое искусство, в результате чего начали преобразовывать поступательную во вращательную энергию при помощи педального механизма, освоенное в конструкции гончарного круга.

Страны Западной Европы получили в наследство от Римской империи отличные дороги и акведуки, водяные мельницы, которые совместно с ветряными мельницами в XII в. повсеместно распространились по территории Европы, различную военную и элементарную строительную технику. На основе чего в XII-XIII в. появились сукноваляльные, железо- и бумагоделательные мельницы. Ориентировочно в XIII в. были изобретены механические часы, которые дали широкое распространение зубчатому колесу.

Самое существенное в конструировании машин заключалось в том, что оно сопровождалось постоянным обменом идеями. Особенно явно это проявилось в распространении военной техники.

Порох появился практически одновременно в последней четверти VII в. в китайском алхимическом сочинении и в “греческом огне” византийцев, причем ранее он имел не военный характер и выполнял скорее зажигательное, а не метательное значение. Параллельно пороховые смеси развивались и в Западной Европе, где так же, как и на Востоке в XIV в. появляется огнестрельное оружие, которое затем попало и на Русь. Обработка орудийных и ружейных стволов стимулировала развитие металлообработки и подъемной техники.

В эпохе Возрождения следует отметить работы одного из самых выдающихся изобретателей - Леонардо да Винчи. Он изобрел несколько типов экскаваторов, продумал организацию земляных работ одновременно на нескольких горизонтах, несколько гидравлических машин и многие другие. Однако, множество его работ так и остались недоступны для техники той эпохи, потому что как отмечает автор, они опередили свое время. Его преемник Агостино Рамелли в своей работе “Различные искусные машины” описал разнообразные типы передачи вращательной энергии, установку для одновременного чтения нескольких книг. Стоит отметить также работы итальянского врача и механика Джероламо Кардано (карданный вал), ставшим одним из основоположников кинематики механизмов.

Несмотря на то, что инженеры того времени уже умели сооружать различные сложные установки, прообразы машин автоматического действия, основным источником энергии все еще являлось водяное колесо. В работе отмечаются крупные установки в Лондоне (XVI в., для снабжения города питьевой водой), в Марли (XVII в., обеспечение фонтанов Версаля водой из Сены) и в Змеиногорском руднике на Алтае (XVIII в., для различных горнодобывающих механизмов).

Особенности развития военной техники

Особенностью военной техники, по сравнению с остальной промышленностью, можно считать её дискретный характер, в противоположность тем же непрерывно действующим мельницам. Также, в отличии от остальных машин, которые постепенно и относительно умеренно развивались на протяжении полутора тысячелетий, военная техника развивалась значительно быстрее, причем создавались новые типы вооружения. Стоит отметить, что практически каждое серьезное открытие в области военной промышленности или военные конфликты, сильно подстегивают к развитию или увеличению мощностей всю остальную промышленность, потому что очевидно, что в первую очередь необходимо обеспечить безопасность территории, а уже затем пропитание и комфорт населения.

Когда возникли и какое распространение получили технологические машины?

Первые технологические машины, целью которых является полная замена человеческой руки для получение конечной продукции, появляются уже в XV в. в текстильной промышленности в виде рогульки для ручной прялки и в XVII в. в виде самопрялок с ножным приводом, что в дальнейшем полностью было машинизировано с изобретением Эдмундом Картрайтом механического ткацкого станка, полностью заменяющую труд прядильщика, в 1785 г., на основе работ его предшественников.

Также стоит отметить и весьма древний по своему происхождению токарный станок, принцип которого долгое время заключался во вращении заготовки, когда сам резец остается в руках у работника. Но полностью исключили работника из процесса при изобретении суппорта параллельно в XVI в. Жаком Бессоном и в XVIII. в. русским механиком Андреем Нартовым.

В дальнейшем подобные машины получили широчайшее распространение при автоматизации производства.

Что собой представляют знаковые события промышленной революции: паровая машина, машиностроение, машиноведение?

Все изобретения, определившие характер промышленного переворота, работали в условиях старой энергетики, водяного колеса и силы животных. Однако данный подход не был удобен в силу ограниченности его применения. Новым универсальным промышленным двигателем стала паровая машина, которая была изобретена на рубеже XVII и XVIII вв. усилиями многих ученых и изобретателей. Первая паровая машина была создана в 1765 году Иванов Ивановичем Ползуновым и доработана Джеймсом Уаттом, который подошел к этому как ученый, начав систематически исследовать свойства водяного пара.

Паровая машина не только удовлетворила потребность в универсальном двигателе, но и дала возможность создать механический транспорт. Первый локомотив для транспортировки угля был построен в 1814 г. Джоджем Стефенсоном, и не прошло и полувека, когда вся Европа покрылась густой сетью железных дорог. Вскоре они появились и в Англии с Россией. Одновременно происходило становление водного и сельскохозяйственного транспорта.

Следующим завершающим моментом промышленной революции было производство машин при помощи самих машин, иначе называемой машиностроение, о которой как о самостоятельной отрасли можно говорить только начиная с XVIII в., когда появились машиностроительные заводы. Проникновение в пищевую, табачную и некоторые другие отрасли промышленности значительно обогатили теоретическое и практическое машиностроение, в этих машинах уже стали проявляться тенденции к автоматизации.

Стала зарождаться наука о машинах - машиноведение, если применить современный термин. Её истоки лежат в сочинение “Театр машин”, содержащем рисунки и чертежи машин и краткие сведения о них. Однако в XVIII в. рассчитывать машины еще не умели, да и не существовало методов расчета, она носила только описательный характер. Машины строились по подобию, образцам, но конечно же, каждый изобретатель вносил что-то свое. Важность науки показала первая мировая война, в которой стало понятно, что при построении машин могут возникать проблемы, которые нужно решать быстро и точно.

Что собой представляет развитие машин с сер. Х1Х в. и становление технических наук?

Становление технических наук в XIX в. исходило из понимания того, что всякая развитая машина (или система машин) состоит из трех составных частей - двигателя, передачи и орудия. С этим были согласны все машиноведы, и на протяжении ста с лишним лет они выделяли в классе машин три подкласса - машины-двигатели, машины-передатчики и машины-орудия.

В течение почти всего прошлого века паровая машина была основным универсальным промышленным и транспортным двигателем. Однако коэффициент полезного действия паровой машины был небольшим, повысить его не удавалось, и поэтому творческая мысль ученых и изобретателей неизбежно должна была устремиться на поиски иных машин- двигателей.

Постепенно четко обозначились три основных направления поисков - первое направление связанно с преобразованием энергии топлива в механическую энергию (двигатель внутреннего сгорания), второе - с развитием использования вращательного движения (водяная, паровая турбины), третье - связано с освоением электрической энергии (генераторы постоянного тока, переменный ток).

Развитие машин шло все убыстряющимися темпами, и механизация проникала во все области хозяйства. Заводы стали переходить к массовому производству, важное значение приобретает стандартизация и нормализация деталей, исключающее личное авторство создателей машин и делающее их собственностью предприятия. Активно стала развиваться авиация, первый взлет на которой произошел в 1898 году на аэроплане Хайрема Максима. Повсеместно стали возникать тепловые и гидравлические энергостанции, развитие самолетостроения стимулировало рост металлургии и металлургического машиностроения.

Что такое научно-техническая революция, по А.Н. Боголюбову?

Научно-техническая революция по Боголюбову характеризуется в основном автоматизацией производства, развитием новых направлений в энергетике (строительство атомных электростанций), выход в космическое пространство, создание новых конструкционных материалов с наперед заданными свойствами, становление генной инженерии, бионики, информатики.

Одним из ключевых моментов этого является появление электронно-вычислительных машин, решившие одну из важнейших задач современной техники, позволившие выполнять машинам также и логические операции. Эти машины уменьшились в размерах, многократно возросла скорость вычислительных операций. ЭВМ способны управлять производственным процессом, экономикой предприятия, решать сложные математические задачи, такие, которые не способен вычислить человек самостоятельно.