Состояние научно-технического знания

Рациональная механика александрийской школы, обобщившая опыт технической деятельности древности и заложившая научные основы статики и гидростатики, стала вершиной раннего научно-технического знания. От античной механики в трудах Архимеда до выхода в свет фундаментального труда Ньютона, которым под научно-техническое знание было подведено естественно-научное теоретическое основание, прошло 12 столетий.

Этот немалый даже по историческим меркам период вовсе не был "петлей времени", прихотливым витком на пути научно-технического прогресса, завершившимся возвратом к исходному логическому пункту. Даже в годы раннего средневековья, когда на европейском континенте царили всеобщий упадок ремесла и торговли, полная безграмотность масс, а ростки раннего научно-технического знания, казалось, были навсегда погребены под развалинами римского государства, эллинистическая ученость была не только во многом сохранена, но и в известной мере развита. Помимо попыток спасения античных рукописей, предпринимавшихся в Европе такими людьми, как Флавий Кассиодор Сенатор, основавший в 340 г. в своем имении монастырь Вивариум, где он собрал богатейшую в Европе библиотеку античных рукописей и организовал их переписку, эллинистические традиции научного мышления были продолжены в странах Востока.

На роль преемника античной культуры претендует, прежде всего, Константинополь, ставший столицей Римской империи в 330г. Вплоть до захвата столицы Восточной Римской империи турками (в 1453г.) византийские императоры пытаются поддерживать величие "Второго Рима". В централизованной империи, управлявшейся огромным бюрократическим аппаратом, где свободомыслие жестоко подавлялось подчиненной императору церковью, развитие духовной культуры и научной деятельности было сильно стеснено. Тем не менее, в Византии на протяжении тысячелетия если не разгорался, то, по крайней мере, и не угасал полностью огонь античной учености. В Византии были достигнуты и новые успехи в области строительной техники, довольно заметное развитие получило ремесло. Византия стала одним из посредников в передаче античного раннего научно-технического знания в Европу.

Изгнанные из Афин Юстинианом ученые нашли приют в Персии, при дворе Хосрова I Ануширвана. Древнегреческая натурфилософия и раннее научно-техническое знание обрели на Востоке благодатную почву - унаследованные от прошлого богатые традиции технической деятельности, уходящее корнями в далекое прошлое уважение к знанию. В Персии, вплоть до завоевания ее арабами, большой размах получила работа по переводу античных рукописей на персидский язык. Это стимулировало развитие культуры и в центре и на окраинах империи, создало предпосылки для последующего расцвета научной деятельности в арабоязычных странах Востока и Европы.

Начиная примерно с VII в., ближневосточные и эллинистические традиции научного мышления были продолжены в странах мусульманского - арабоязычного Востока, в быстро набиравшей силу своеобразной культуре эпохи халифата. Достижения эллинистических ученых и механиков были положены в основу дальнейшего развития медицины, астрономии, математики. Переводившиеся с древнегреческого на персидский и арабский языки рукописи Евклида, Архимеда и других стали затем источником для перевода на латинский язык. Многие труды античных механиков сохранились до нашего времени только на арабском языке. В средние века труды арабских ученых и переводы античных авторов попали в Европу через посредство испанского (кордовского) халифата, через Сицилию и Византию.

Значительную роль в распространении в Европе восходящих к античности рукописей и достижений арабских, византийских и персидских ученых и механиков сыграли крестовые походы.

В Византии и арабоязычных странах Востока практически не прерывалась античная ремесленная традиция, очень рано получившая столь характерную для средневековья цеховую организацию. Естественным способом увеличения производительности ремесленного труда в этих условиях стало его разделение и кооперация. Однако большая часть отдельных операций по-прежнему выполнялась посредством примитивной техники.

Узость технической базы, скудность накопленного опыта технической деятельности и технических знаний, ограниченные технологии и консервативная политика развитой организации цехового производства в XIV - XV вв. вступали в противоречие с необходимостью резкого увеличения выпуска товаров, которые пользовались большим спросом. Быстро росла потребность в тканях и материи.

Растущее сельское хозяйство выдвигало новые технические задачи в области ирригации. Растущие центры ремесленного производства - города - требовали решения проблем водоснабжения.

Обострились проблемы развития технических средств мореплавания - от увеличения мореходности и грузоподъемности судов до создания новых методов определения места корабля на море.

В области технических средств решение всех этих задач так или иначе сводилось к расширению применения машин и созданию новых механизмов и приборов, в области организации технической деятельности - к замене цехов мануфактурой.

Мануфактурный метод важен тем, что в это время под воздействием запросов практики были заложены научные и технические предпосылки промышленной революции XVIII в.

Материальной основой для перехода к машинной индустрии были часы и мельницы. На примере мельницы было создано учение о трении, о двигательной силе и передаточных механизмах. Почти все крупные математики, начиная с середины XVII столетия, поскольку они занимаются практической механикой и подводят под нее теоретическую основу, «исходят из простой водяной мельницы для помола зерна». Особое значение имело применение одного водяного двигателя для приведения в движение сразу нескольких машин. Такие приводы требовали создания сложных передаточных механизмов.

В часовых механизмах XVI - XVII вв. использовались уже весьма сложные кинематические схемы, не только устройства измерения времени, но и весьма своеобразные "планетарии", демонстрировавшие движения планет, Луны и Солнца, картины звездного неба в разное время суток. Это требовало достаточно сложного расчета кинематики. Например, часы, сделанные Джанелло Туррисно содержали 1800 зубчатых колес. Часовые механизмы очень долго оставались вершиной техники, ее наиболее сложным разделом, двигавшим вперед и технологию обработки металлов, и техническое творчество механиков. Изготовление часов, особенно маятниковых (с XVI в.), помимо всего прочего привело к резкому повышению требования к точности измерений в среде массового производства, способствовало накоплению знаний о трении, постановке проблемы теоретического обоснования работы маятника и т.д.

К концу XV - началу XVI в. относится деятельность великого художника и ученого Леонардо да Винчи (1452 - 1519) оставившего после себя многочисленные проекты разнообразных технических конструкций, гидротехнических сооружений, чертежи технических устройств, заметки по технике, оптике и другому, свидетельствующие о высоком уровне технических знаний того времени. По видимому, многие из технических идей Леонардо так и не были реализованы. Более того, некоторые из них остались неизвестными современникам. Но его деятельность оказала значительное влияние на развитие технических знаний в эпоху Возрождения.

Огромное значение для развития, сохранения и распространения технических и научно-технических знаний имело изобретение книгопечатания. В XV - XVI в. издаются книги, представляющие своего рода технические справочники - описания всех известных автору или показавшихся ему любопытными машин и механизмов. Благодаря книгопечатанию до нашего времени дошли сведения о десятках талантливых инженеров, работавших в XV - XVII вв. в Италии, Нидерландах, Франции, Германии и Англии и накопивших большой опыт практического решения разнообразных задач в области строительства водопроводов, мостов, зданий и др.

В этот период работают такие выдающиеся инженеры, как Георгий Агрикола (1508 - 1557), Ванноччо Бирингуччо (1480 - 1539), Джероламо Кардано (1501 - 1576), и др.

Труды механиков XV - XVII в. свидетельствуют, что уже в то время они не довольствовались рецептами Витрувия, и в поисках объяснения причин естественных свойств и явлений, обнаруживаемых в процессе создания и применения новых технологических средств, обращались к трудам Архимеда и других античных механиков. Значение теории для решения практических задач техники хорошо понимал Никколо Тарталья (1499-1557). Он часто выполнял заказы практиков на математические расчеты и поэтому был прекрасно осведомлен о реальных научно-технических проблемах современности. Выполняя один из таких заказов, он решил в общем виде практическую задачу о максимальной дальности стрельбы и тем самым закончил основы баллистики. Использовав метод Архимеда, он определил удельные веса многих веществ, разработал способ подъема затонувших судов.

Обстановка экономического подъема, расцвета торговли, роста “спроса” на научное решение практических задач способствовала формированию не только высоконаучных теорий, но и живо интересовавшихся реальными делами специалистов. Таким был и первый учитель Галилео Галилея (1564 - 1642) - математик и изобретатель Остенко Ричи, оказавший большое влияние на интерес Галилея к техническим задачам. Первая самостоятельная работа Галилея была посвящена определению удельного веса с помощью изобретенных им гидростатических весов. В доме Галилея была устроена механическая мастерская, по существу техническая лаборатория, где кроме самого Галилея трудились его помощники, а также литейщик, токари и столяры. Здесь были проверены изобретенные Галилеем приборы (тот же телескоп, случайные инструменты для сторонних заказчиков), здесь же ставились опыты, требовавшие применения технических средств. В силу своего авторитета и ясно высказанной точки зрения Галилей, более чем кто бы то ни было до него, повлиял на становление экспериментального метода в физике и научно-техническом познании, показал роль научного познания в решении практических задач. Создание Галилеем начал динамики означало выход теоретического мышления на более высокий уровень абстракции. Большое значение имели его работы в области теории трения и сопротивления материалов. Но как ни велики были достижения Галилея, он и в последнем своем труде, предпринятом для систематизации результатов, полученных в механике, не выстроил их в систему, равную или подобную по упорядоченности и логической завершенности геометрии Евклида или статике Архимеда.

Галилей умер на руках своих последних учеников - Вивиони и Торричелли - 8 января 1642 г. В этот день закончились четыре века универсальной руководящей культуры Италии. Духовная культура, а вместе с ней и научно-технический прогресс, задушенные в Италии католической реакцией, продолжили свое продвижение вперед в иных, более подходящих условиях, сложившихся к тому времени в других странах Европы, и, в первую очередь, в Англии, Франции, Нидерландах.

Честь завершения дела, начатого Архимедом, - построения общей теоретической системы механики, объединившей естествознание и научно - техническое знание, принадлежит Исааку Ньютону (1643 - 1727). Расширив до пределов универсальные и теоретические абстрактные представления о телах и силах, воздействующих на эти тела, Ньютон совершил следующий после Архимеда и Галилея шаг в идеализации предмета механики. Первое издание его фундаментального труда “ Математические начала натуральной философии ” вышло в 1686 г.

Начала свой триумфальный путь теоретическая механика, заложившая основы, фундамент множества других естественнонаучных и технических дисциплин. Этот процесс происходит на протяжении всего XVIII в., захватывает XIX в. и завершается построением той теоретической системы физики, с которой мы имеем дело и сегодня, обращаясь к так называемым точным наукам.

Методологическим принципом научно - технического творчества Ньютона, как и Галилея, было органичное сочетание экспериментальной и теоретической деятельности. Он никогда не предпринимал опытов вслепую, вне связи с какой - либо теоретической концепцией, которую они призваны были либо подтвердить, либо опровергнуть. Ньютон рассматривал техническую практику как безбрежное море экспериментального опыта. К практике обращался он и тогда, когда искал подтверждение своим теоретическим выводам.

Начиная с XI - XII вв., в Европе создаются университеты. Препятствием развитию технического образования в университетах стало то, что господствовавшая система образования вплоть до XVII в. находилась под доминирующим влиянием церкви.

Но, начиная с ХVI в., развитие экономики требовало подготовки специалистов, способных решать технические задачи. Это заставляло государство брать под свое покровительство научные общества, способствовать их развитию, превращению в формально организованные институты научной деятельности. По этой же причине государство, в конце концов, взяло на себя функцию обеспечения научно-технического образования.

В XVI в. во Франции создаются королевские студенческие государственные военные академии для подготовки офицерских кадров. В 1600 г. королевским эдиктом во Франции университеты передаются в ведение государственных органов власти.

В XVII - XVIII вв. в Европе создается уже ряд специализированных инженерных школ и других учебных заведений с преподаванием научно - технических дисциплин. Эти первые успехи в организации сети учебных заведений технического профиля оказали существенное влияние на формирование научно - технических кадров, обеспечивающих развитие машинного производства в XIX в.