28. История техники и технического знания (анализ на основе трудов А.Н. Боголюбова)

Кр инф об авторе произведения

Алексей Николаевич Боголюбов (1911-2004) - “советский механик и историк науки, чл.-корр. АН УССР (с 1969). Окончил Харьковский университет (1936). В 1962-1963 работал в Институте математики АН УССР, в 1963-1974 - в Секторе истории естествознания и техники Института истории АН УССР, с 1974 работает в Институте математики АН УССР. С 1958 также преподает в Киевском инженерно-строительном институте (с 1971 профессор). Основные исследования относятся к истории механики, отечественной математики, машиностроения, а также к теории ускорений высших порядков. Медаль им. А. Койре Международной академии истории наук (1971), эта медаль присуждается за выдающиеся заслуги в области истории науки.

Творчество А. Н. Боголюбова в области истории науки и техники разнопланово: оно посвящено и отдельным гениальным личностям, и целым направлениям и этапам в развитии механики и математики, а также философскому анализу основных этапов в развитии науки и техники современного типа. В своих трудах он исследовал процессы становления и развития техники в различные исторические эпохи, а также роль технического знания в формировании общественных отношений.

Одной из ключевых идей, выдвинутых Боголюбовым, является концепция технической революции. Он считал, что развитие техники не просто накапливается постепенными инновациями, а идет порывистыми скачками - революциями, которые меняют общество в целом. Примерами таких революций могут служить изобретение печатного пресса, паровой машины, электричества и многих других достижений техники.

Боголюбов также обращал внимание на важность технического знания в истории развития человечества. Он утверждал, что техника и техническое знание играют важную роль в формировании экономических, социальных и политических отношений в обществе. Без них невозможно представить себе современную индустриализированную цивилизацию. Историко-научная концепция развития механики машин в мировом контексте, предложенная А.Н. Боголюбовым, состояла в том, что как историю науки в целом, так и историю механики машин, в частности, необходимо исследовать в неразрывной связи с общей историей, историей культуры, развитием экономики.

В 1962-1974 гг. А.Н. Боголюбов работал в Секторе истории естествознания и техники Института истории АН УССР. Этот период его деятельности стал важным этапом роста как педагога-руководителя, неутомимого организатора науки. Фактически в этот период начала формироваться научная школа А.Н. Боголюбова в области истории точных наук.

Алексей Николаевич считал, что для результативной научной и педагогической работы в области истории науки очень важно знать не только современное состояние математики, механики, техники, но и тенденции их развития и, в соответствии с этими, намечающимися тенденциями формулировал историко-научные проблемы.

Перу Алексея Николаевича принадлежит около 400 научных работ. Среди них 25 монографий, в том числе “История механики машин” (1964) [6], “Теория механизмов и машин в историческом развитии её идей” (1976) [7], библиография “Развитие проблем механики машин” (1967) [8], которые представляют собой плодотворные исследования по истории машин и механизмов.

В своих историко-научных исследованиях, Алексей Николаевич уделял большое внимание биографиям учёных, так как по его меткому замечанию “науку делают люди, которые живут в обществе”.

Он написал более 14 научных биографий выдающихся учёных и техников различных эпох и национальностей. Алексей Николаевич большое внимание уделял и социальной истории науки, показывая, что механика, да и вообще человеческая деятельность являются феноменами социальными.

В труде “Творения рук человеческих: Естественная история машин” А. Н. Боголюбов рассматривает закономерности в развитии машин, а также техники и технологии в целом, используя методологию эволюционизма.

Основные концепции, изложенные в его “Теории механизмов и машин в историческом развитии её идей

Боголюбов подчёркивает, что в развитии познания законов в античной механике техника с её проблемами и запросами играла значительную роль. Древние механики для передвижения грузов вдоль горизонтальной плоскости или вертикального направления использовали силу тяжести или животных. Для облегчения труда были выработаны такие простейшие механические приспособления, как полозья, катки, колеса и наклонная плоскость. Столь же древнее происхождение имеет такая “простая машина” как рычаг.

Разбирая генезис науки о машинах, Алексей Николаевич показывает, как понятие машины менялось во времени: смысл этого термина зависел от эпохи. В эллинистическом периоде впервые появляются гидравлические двигатели: водяные мельницы. Сила тяжести использовалась в качестве движущей силы для передвижения или поднятия грузов (например, противовесов).

Созданием статики “простых машин” мы обязаны Архимеду, которому приписывается также изобретение бесконечного и крепежного винтов, зубчатых колес, а также различных военных машин и приспособлений (например, катапульт, выбрасывающих с большой точностью тяжелые камни, железных механических лап, выдвигавшихся из ниш стен, захватывающих и опрокидывающих вражеские корабли).

Позднее в эллинистическую эпоху александрийский механик Герон написал несколько трудов по прикладной механике, в которой рассматриваются грузоподъемные, водоподъемные и военные машины его времени, например, домкрат и эолипил (первобытная турбина). Практическая механика ранней Римской империи нашла свое отражение в энциклопедическом труде Витрувия “Десять книг об архитектуре”. С XIII в. начинают появляться трактаты о машинах, в которых содержатся описания некоторых из них. К рубежу XV и XVI вв. относится творчество великого итальянского художника, ученого и инженера Леонардо да Винчи. Количественное и качественное развитие машин повлекло за собой появление руководств по машиноведению, в которых иногда, кроме описания машин, появляются заметки о применении отдельных механизмов. Миланский врач, инженер и математик Дж. Кардано формулирует общие правила передачи движения в механизмах мельниц и часов. В XVII - начале XVIIIв. “технологические мельницы” (дробилки) получают значительное развитие в Нидерландах. В 1724 г. в Саксонии началось издание многотомного энциклопедического сочинения Я. Лейпольда “Театр машин”, в качестве учебного руководства им пользовались даже в начале XIX в.

В трудах описывается становление механики машин, возникновение кинематики и новых направлений в механике машин в конце XVII - начале XIX вв.

Мануфактурная промышленность явилась предшественницей и базой машинного производства. Машина в отличие от “простой машины” имеет три органа - исполнительный механизм, заменяющий функции рук человека, целесообразно перерабатывающий продукт труда; двигатель и передаточный механизм. Такие машины эпизодически появлялись в период господства мануфактурной промышленности.

Разумеется, что развитие истории машин и механизмов тесно связано с возникновением в XVIII веке машинного производства и развитием его в XIX веке. Если к XVI - XVII вв. было создано множество образцов различных машин, то к XVIII в. становится необходимым строить математизированную теорию действия машин, поэтому проблемы построения машин входят в круг интересов Лондонского королевского общества, Французской, Российской и иных академий. Возникновение механики машин в конце XVIII в. связано с работами Л. Эйлера, Л. Карно, Г. Монжа.

В своих книгах А.Н. Боголюбов излагает исторические фрагменты, связанные с возникновением и работой этих и других научных учреждений, повлиявших на развитие исследований, которые впоследствии, уже в XVIII веке вызвали к жизни появление механики машин.

Рассматривая, например, основные динамические проблемы учения о машинах так, как они сформировались в XVIII в. и в двух первых десятилетиях XIX в., А. Н. Боголюбов выделяет три из них, наиболее важных: теория движителей, учение о движении машины и проблема регулирования хода машины. В XVIII в. изучались величина и законы механического взаимодействия тел, которые можно было получить от источников энергии того времени (силы человека и животных, силы ветра, воды, водяного пара). За эталон принималась сила человека; лишь к концу века появляется новая единица измерения - лошадиная сила.

Учение о движении машины, основы которого заложил Л. Эйлер, развивалось в конце XVIII - начале XIX вв. в трудах Л. Карно, А. Гениво, Ж. Кристиана.

Механика переходила на современный уровень, опираясь на математический аппарат дифференциальных уравнений, а также на вариационные методы. В это время завершилась более точная формулировка и математическая трактовка основных понятий и основных законов статики, и динамики. Различные задачи о равновесии и движении сложных механизмов, гидростатики и гидродинамики, механики упругих и деформируемых систем решались в этот период единообразными методами. Во второй половине девятнадцатого века возникает ряд специальных механических дисциплин, например, гидромеханика, теория упругости, теория устойчивости, в том числе, и теория механизмов и машин. Кроме университетов появляются высшие политехнические школы и училища более узкого профиля.

Становление машиностроения в конце XVIII - первых десятилетиях XIX вв. как завершающего этапа промышленного переворота нуждалось в научно-инженерном подходе к созданию машин. “Если кинематика механизмов, впервые оформившаяся в науку в “Опыте построения машин” Х. Ланца и А. Бетанкура, и смогла некоторое время развиваться “без математики”, то рост скорости машин заставил обратить внимание на вычисление размеров некоторых важнейших частей машины, в первую очередь маховика, для обеспечения безопасной и длительной работы машин…Этап становления науки как отдельного научного направления, возникшего на основе применения законов динамики к изучению машин, завершается трудами Ж. Понселе и Г. Кориолиса “

Связывая бурное развитие динамики в начале первой четверти XX века с потребностями машиностроения, А.Н. Боголюбов отмечает, что с появлением новых машин и новых технологических методов возникла необходимость в качественно новых, более точных методах расчёта машин. “Поэтому встал вопрос о науке, занимающейся технологическими машинами, которая и возникла в начале XX в.

Большое внимание А.Н. Боголюбов уделяет русской школе механики машин и в обобщающем труде “История механики в России”.

К концу второго десятилетия XX в. теория машин и механизмов обладала уже значительным заделом - результатом совместных трудов учёных многих стран и народов.

Исследование А.Н. Боголюбовым прежде всего развития взаимоотношений техники и математики убедительно показало, что следует говорить о широком развитии теоретических исследований не только в естественных, но и в технических науках. Проведенные А.Н. Боголюбовым исследования истории возникновения и развития конкретных технических наук на примере теории механизмов и машин явились образцом для анализа других технических наук. Большое количество простых машин и механизмов; подъемники, мельницы, камнедробилки, ткацкие и токарные станки, паровые машины. Теорема об изменении кинетической энергии и механической работы, “золотое правило механики”, законы трения, понятие о передаточном отношении, основы геометрической теории циклоидального и эвольвентного зацепления

Дальнейшие теоретические разработки: кинематическая геометрия механизмов; кинетостатика; расчет маховика; классификация механизмов по функции преобразования движения.

Вторая половина ХХ века - начало ХХ века - Фундаментальное развитие ТММ.

Разработаны: основы структурной теории, теории регулирования машин, теории гидродинамической смазки, аналитической теории зацепления, графоаналитической динамики; структурная классификация и структурный анализ, метод планов скоростей и ускорений, правило проворачиваемости механизмов.

С начала ХХ века до настоящего времени Интенсивное развитие всех направлений ТММ. Работы в области структуры и кинематики механизмов, геометрии зубчатых передач, динамики машин и механизмов.

Первые машины служили для замены физической силы человека. Естественно, они менялись, совершенствовались, создавались заново, но на протяжении приблизительно двух тысяч лет машины другой более важной задачи и не имели. Но вот в начале ХVIII в. появляются машины, которые заменяют не только физическую силу человека, но и его мастерство, его умение. Это не означало, что они вытеснили первую группу машин: простейшие механизмы продолжали совершенствоваться, причем под влиянием и с помощью машин второго типа все убыстряющимися темпами, но машины нового типа стали ведущими в развитии производства. Так было приблизительно до второй трети ХХ в., когда появились машины, выполняющие некоторые логические операции, ранее доступные только человеку.

О машинах нового поколения говорят как о саморазвивающихся объектах, которые затем, возможно, смогут воспроизводить себе подобных”.

4.основные этапы эволюции машин:

1. от времени изобретения первых механизмов до конца первой трети XVIII в. - машина заменяет физическую силу человека, ее составляют двигатель, передача, рабочий орган;
2. с середины XVIII в. до середины XX в. - машина заменяет физическую силу человека и его умение, в ее состав начинают входить элементы регулирования и управления;
3. с середины XX в. до настоящего времени - машина заменяет физическую силу человека, его умение и некоторые его физиологические и психические функции, в ее структуру входят элементы регулирования, управления, искусственного интеллекта.

Алексей Николаевич уделяет большое внимание и социальной истории науки. Он часто излагает не только “историю идей”, но и “историю людей”, в историческом контексте показывая, что механика, да и вообще человеческая деятельность являются феноменами социальными

Труды А.Н. Боголюбова позволяют нам глубже понять историю техники и технического знания, их взаимосвязь с обществом и их роль в формировании современного мира.