Вклад математиков в Победу в Великой Отечественной войне

Аннотация. В связи с тем, что страна готовится к такой знаменательной дате как 75-летие Победы над фашистской Германией, я стала задумываться: как математика помогла в войне и какой вклад в победу внесли советские ученые-математики? Этот вклад состоит в использовании тех специфических знаний и умений, которыми обладают математики. Война - в первую очередь, соревнование разума, изобретательности и точного расчета. Мы должны знать реальных людей, которые приближали победу и подарили нам будущее.

Ключевые слова: изобретения, разработки ученых во время войны, совершенствование оружия.

 

C первых же дней Великой Отечественной Войны огромное число математиков были мобилизова­ны или ушли на фронт доброволь­цами. Они храбро воевали и честно исполняли свой гражданский долг. При этом страна потеряла огромное число талантливой молодежи, которая могла бы стать гордостью отечественной науки.

Например, добровольцем ушел на фронт и участвовал в боях с фашистскими захватчиками в Крыму, на Украине, в Прибалтике и в Восточной Пруссии выдающийся математик и педагог Алексей Андреевич Ляпунов (1911– 1973). Он храбро воевал и внес много ценного в правила стрельбы. Здесь он ис­пользовал свой опыт математика, ко­торому свойственно искать самые лучшие решения. Его предложения увеличили эффективность стрельбы. За работы в области кибер­нетики, теории множеств и програм­мирования А.А. Ляпунов уже после войны (с 1964 г.) был избран член - корреспонден­том АН СССР [7].

   В частях тяжелой артиллерии на Пулковских высотах отстаивал город Ленинград выдающийся специалист в области теории чисел, теории вероятностей и математической статистики, доктор физико–математических наук, а потом академик АН СССР Юрий Владимирович Линник (1915–1972).

Однако нельзя забывать и о другом вкладе математиков, физиков, химиков, медиков в победу советского народа над сильным и коварным врагом. Все понимали, что не только храбрость армии, число пушек и искусство маршалов определяют успешный исход военных действий: он в немалой степени зависит от качества вооружения, его совершенства. Нужно было в кратчайшие сроки создать технику, превосходящую вражескую по всем параметрам. И эта ответственная и сложная задача легла на плечи советских ученых и конструкторов, проведя незримую линию фронта через научные лаборатории и конструкторские бюро. Там шло напряженное «сражение мыслей», рождающее и воплощающее в металл научно-технические идеи.

Какие же математические задачи для фронта и тыла пришлось решать ученым военного времени?

Летом 41-го немцы начали использовать снаряды, каких не было в арсенале советских войск. Они оставляли на танках глубокие пробоины с оплавленными краями. Бронепрожигающие - окрестили их солдаты. Кумулятивные - поняли военные инженеры. Уже весной 42-го на основе трофейного немецкого снаряда был готов наш ответ фашистам. Однако, чтобы сделать оружие лучше, надо было разобраться, как оно работает. Расшифровать действие кумулятивного снаряда взялся математик Михаил Алексеевич Лаврентьев (1900-1980). Металл ведет себя как жидкость - объяснил кумуляцию Лаврентьев. Первое выступление ученого в Академии артиллерийских наук встретили смехом. Но эксперименты доказали его правоту. Теория Лаврентьева позволила увеличить пробивную силу снаряда, уменьшив при этом его размер. Вместо четырех осколочно-фугасных авиабомб знаменитый штурмовик ИЛ-2 мог взять больше 300 т кумулятивных. Эффективность была так велика, что существование таких снарядов Сталин приказал держать в строгом секрете - до особого случая. [3, с. 213].

В результате решения сложной математической задачи член – корреспондент АН СССР Николай Гурьевич Четаев (1902-1959) определил наиболее выгодную крутизну нарезки стволов орудия. Это обеспечивало максимальную кучность боя и непереворачиваемость снаряда при полете [3, с. 181].

Выдающийся математик Андрей Николаевич Колмогоров (1903-1987), используя свои работы по теории вероятностей, разработал теорию выгодного рассеивания артиллерийских снарядов. Полученные им результаты помогли повысить меткость стрельбы и тем самым усилить действие артиллерии, которую заслуженно называли «богом войны». Также его труды использовались для определения нахождения самолетов, определения местонахождения подводных лодок и для указания путей, позволяющих избежать встречи с подлодками врага. По его учебникам до сих пор учатся ученики старших классов [8].

Героический труд рабочих, инженеров и техников советской промышленности позволил уже летом 1941 года начать оснащение Вооруженных Сил новыми, более совершенными видами боевой техники. В большом количестве войска получали новое оружие – самоходные артиллерийские установки, реактивные минометы, вселяющие в противника дикий ужас. Расчеты по монтажу нового оружия выполнил ученый коллектив под руководством Ивана Гвая. С этим связана такая история: когда И. Гвай пришел в Высшую аттестационную комиссию за дипломом, у него спросили: «А где же Ваша диссертация?» В ответ услышали: «Стреляет на фронте!». Реактивная установка стала официально именоваться «БМ-13», а в народе ее нежно называли «Катюшей» [3, с. 193].

Осенью 1941 года Московский авиационный институт эвакуируют в г. Алма-Ату. С «Алма-Атинском институтом» связана история знаменитого автомата – АКМ, автомата Калашникова. В 1942 году молодой боец Михаил Калашников приехал домой, в отпуск по ранению. И вот за три месяца Калашников смог изготовить автомат собственной конструкции. Консультантом в работе по усовершенствованию автомата был профессор А.И. Казаков. Новый, доработанный образец оружия стрелял превосходно. Калашников в сотрудничестве со специалистами МАИ сделал третий, окончательный образец автомата. Пистолетом-пулеметом старшего сержанта Калашникова заинтересовался известный советский ученый в области баллистики и стрелкового вооружения      А.А. Благонравов. Он высоко оценил талант и труд изобретателя, оригинальность решения целого ряда технических вопросов и сделал все, чтобы направить конструктора-самоучку на учебу.

В 1942 году М.Т. Калашников направляется служить на Центральный научно-исследовательский полигон стрелкового вооружения Главного Артиллерийского управления. На полигоне в 1944 году Калашников разработал опытный образец самозарядного карабина, устройство основных узлов которого послужило базой для создания автомата в 1946 году. Сегодня около 70 миллионов автоматов его конструкции находятся на вооружении в 55 странах мира [3, с. 202].

Большое значение для решения практических задач, в том числе оборонных, имело развитие номографии – одного из разделов математики, изучающей теорию и способы построения одного из видов чертежей – номограмм, которые экономят время для вычислений, упрощают их. Номограммы специального бюро при научно-исследовательском институте математики МГУ под руководством Нила Александровича Глаголева (1888-1945) применялись при обороне городов, использовались для оптимального размещения зенитных батарей вокруг Москвы, в Военно-Морском Флоте.

Задача по борьбе с магнитными минами была поставлена за несколько лет до начала войны в Ленинградском физико-техническом институте. Требовалось «размагнитить» корабли. Это было очень быстро организовано. Труды одного из ведущих ученых математиков Анатолия Петровича Александрова позволили разработать методы размагничивания боевых кораблей. Все боевые корабли подвергались в портах «антимагнитной» обработке. Тем самым были спасены многие тысячи жизней наших военных моряков [3, с. 232].

Видная роль в деле обороны нашей Родины принадлежит выдающемуся математику академику Алексею Николаевичу Крылову (1863-1945), чьи труды по теории непотопляемости и качки корабля были использованы нашими Военно-Морскими силами. А. Н. Крылов создал таблицы непотопляемости, в которых было рассчитано, как повлияет на корабль затопление тех или иных отсеков, какие номера отсеков нужно затопить, чтобы ликвидировать крен, и насколько затопление может улучшить состояние корабля. Эти таблицы дали возможность спасти жизнь многих людей, сберечь большие материальные ценности [3, с. 180].

В апреле 1942 г коллектив математиков под руководством академика Сергея Натановича Бернштейна (1880-1968) разработал и вычислил таблицы для определения местонахождения судна по радиопеленгам. Таблицы ускоряли штурманские расчеты примерно в 10 раз.

В 1943 г были подготовлены штурманские таблицы, которые нашли широкое применение в боевых действиях дальней авиации, значительно повысили точность самолетовождения. Большое значение получили теории двух явлений — штопора и шимми (или флаттера), представлявших в ту пору основную опасность для авиато­ров. Как правило, самолет, попавший в состояние штопора или шимми (особые вибрации самолета, приво­дившие к его разрушению) уже не могли из него выйти. Теорию этих явлений создал Мстислав Всеволодичев Келдыш (1911-1978). Однако он пошел дальше и на основании теории сделал заключе­ния о том, как устранять эти явле­ния. В результате практика полетов получила надежное средство для борьбы с шимми и штопором и за все время войны практически не было в нашей авиации гибели само­летов и летчиков по этим причинам. Переоценить результаты этих исследо­вании невозможно, поскольку они помогли не только сохранить жизнь летчиков и самолеты, но и позволили летать на больших ско­ростях [3, с. 149].

Стрельба с самолета по самолету и по наземным целям также привела к математическим задачам, которые нужно было срочно решить. Ими занимались как специалисты в области артиллерии, так и математики. Проблемы бомбометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель, а также область, которую накроет бомбовой удар. Такие таблицы были составлены еще до начала войны, но для самолетов, обладающих большими скоростями. Во время войны были созданы специальные полки ночных тихоходных бомбардировщиков, но для них не было таблиц бомбометания. На кафедре теории вероятностей МГУ были рассчитаны таблицы бомбометания с малых высот при малых скоростях самолета. Они оказали несомненную помощь нашим летчикам и летчицам.

Факты о роли ученых в создании знаменитой «Дороги жизни» по Ладожскому озеру. 8 сентября 1941 года гитлеровцы захватили у истока Невы город Шлиссельбург, окружив Ленинград с суши. Началась 871-дневная блокада Ленинграда. В условиях блокады единственной возможной транспортной коммуникацией, связывающей Ленинград с тылом, если не считать воздушный путь, была Ладога. В ноябре 1941 года озеро замерзло. Наши воины проложили по льду озера дорогу для автомашин. В Ленинград доставляли продовольствие, медикаменты, боеприпасы, горючее. «Дорогой жизни» назвали люди этот опасный путь, по которому круглосуточно шли сотни автомашин.

И было так: на всём ходу

Машина задняя осела.

Шофёр вскочил, шофёр на льду.

Ну, так и есть, мотор заело.

Ремонт на 5 минут – пустяк.

Поломка эта – не угроза.

Да рук не разомкнуть никак:

Их на руле свело морозом.

Чуть разогнёшь – опять сведёт.

Стоять? А хлеб? Других дождаться?

А хлеб – две тонны? Он спасёт

16 тысяч ленинградцев.

И вот в бензине руки он

Смочил, поджёг их от мотора –

И быстро двинулся ремонт

В пылающих руках шофёра.

Вперёд! Как ноют волдыри,

Примёрзли к варежкам ладони,

Но он доставит хлеб, пригонит –

К хлебопекарне – до зари.

16 тысяч матерей

Пайки получат на заре –

125 блокадных грамм

С огнём и кровью пополам

Но не секрет, что где-то лед не выдерживал. При движении транспорта по льду развивались его волнообразные деформации, и бывало, что машины проваливались под лед. И тут на помощь опять пришли учёные математики и физики. Под руководством Павла Павловича Кобеко они выполнили математические расчеты с использованием теории упругости и решили задачу прочности ледового покрытия. Ученые изучили свойства ледяного покрова, его вязкость, грузоподъемность, условия проломов и установили правила движения автоколонн по льду. Следить за деформациями льда при движении транспорта помогали приборы – автоматы [3, с. 230].

Так родилась, ставшая знаменитой, ледовая трасса, которую именовали Военно-автомобильной дорогой № 101, а в последствие – «дорога жизни»

Имеется еще один аспект работы советских математиков на помощь фронту - это работа по организации производственного процесса, направленная на повышение производительности труда и на улучшение качества продукции. Здесь было огромное число проблем, которые нуждались в математических методах и в усилиях математиков. Возникла проблема, как организовать производственный процесс, чтобы уже при изготовлении поставить заслон для изготовления некачественной продукции? Такие методы были предложены и получили название статистических методов текущего контроля. Время от времени со станка берутся несколько (скажем, пять) только что наготовленных изделий и замеряются параметры их качества. Если все эти параметры находятся в допустимых пределах, то производственный процесс продолжается, если же хотя бы одно изделие выходит за пределы допуска, то подается сигнал о необходимой переналадке станка или о смене режущего инструмента. Какое отклонение параметра от номинала допустимо, чтобы вся партия была изготовлена качественно? Это требует специальных расчетов. После окончания войны выяснилось, что результаты работы советских математиков и инженеров принесли за годы войны стране миллиардную экономию [1, с. 34].

      Вторая мировая война оказалась, прежде всего войной танков, соревнования моторов, огня и брони, и от того, чья конструкторская мысль оказывалась точнее и глубже, зависел исход многих сражений. За годы войны, в нечеловеческих условиях, наблюдался прогресс в теоретической математике. Нам никак нельзя забывать о том, что подвиг народа в Великой Отечественной войне не ограничивается только славными делами фронтовиков, что основы победы ковались и в тылу, где руками рабочих и их разумом, руками и разумом инженеров и ученых создавалась и совершенствовалась военная техника. Нельзя нам забывать и того, что по многим параметрам к концу войны наши танки, самолеты, артиллерийские орудия стали совершеннее тех, которые противопоставлял нам враг.

 

Литература:

1. Гнеденко Б.В. Математика и контроль качества продукции. – М.: Знание, 1978. - 64 с.

2. Корявко В.В. Вклад ученых в дело победы // Викторина. – 2002. - № 2. - С.56-59.

3. Левшин Б.В. Советская наука в годы Великой Отечественной войны / АН СССР. Архив. Отв. ред. Ким М.П. М.: Наука, 1983. 382 с.

4. Миренков А.И. Обеспечение действующей армии вооружением, боевой техников, материальными средствами в 1941-1943 годах // Военно-исторический журнал. – 2002. - № 5.

5. Науменко М.И. Фашисты охотились за «катюшами» капитана Флерова // Военно-исторический журнал. 2001. - № 6.

6. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия, 2002 г., электронный вариант.

7. https://computer-museum.ru/galglory/lypunov2.htm

8. http://www.imyanauki.ru/rus/scientists/1494/index.phtml

9. http://www.famhist.ru/famhist/schelkin/0006952a.htm

10. http://ru.wikipedia.org/wiki

УДК 929

Камалова Л. Ш.

                                         Герой Социалистического Труда

                         Кавалер орденов Ленина и Трудового Красного Знамени

                                          Заслуженный учитель школы БАССР

                                          Отличник образования РБ (Уфа, Россия)