Реферат: Развитие техники от простейших орудий труда до космонавтики

В математике Архимед дошёл до изобретения интегрального исчисления, намного опередив своё время. Он проверил и создал теорию пяти механизмов, известных в его время и именуемых «простые механизмы»: рычаг клин, блок, бесконечный винт и лебёдка. Впрочем, бесконечный винт, возможно, он не изобрёл, а усовершенствовал гидравлический винт, который служил египтянам для осушения болот. Сегодня «архимедов винт» используется, например, в обыкновенной мясорубке. Изобретение бесконечного винта привело Архимеда к другому важному изобретению, пережившему тысячелетия, а именно к изобретению болта, сконструированного из винта и гайки.

В своей «Механике» Архимед дал математическое определение центров тяжести простых тел и равновесия системы рычагов.

Есть легенда, что Архимед, фокусируя слабые солнечные лучи с помощью зеркал, сжёг римский флот, осаждавший Сиракузы. Во всяком случае, он оставил книгу «О зажигательных стёклах». От несохранившихся трактатов Архимеда дошёл ряд фрагментов, цитируемых Героном (в «Механике»), Паппом (в «Механической библиотеке») и другими авторами. Герон приводит длинный отрывок из раннего сочинения Архимеда – «Книги опор». Исследователи отмечают, что в нём ещё нет строгости, присущей зрелым трудам великого сиракузца, и содержится ряд ошибок, относящихся к распределению опорных реакций и показывающих, что в период написания этой книги Архимед ещё не знал, что вес тела можно считать сосредоточенным в его центре тяжести.

Последним, возможно, предсмертным трудом Архимеда был трактат «О плавающих телах», заложивший математические основы новой науки – гидростатики. Не исключено, что его написание стимулировано популярной историей с короной царя Гиерона.

Таким образом, средства производства постепенно превращались, по словам К. Маркса «из орудия … в машину» (т.23, с. 382).

В XII в. понятие «инженер» уже бытовало в Западной Европе. Правда, оно ещё обозначало строителя военных машин и фортификаций (т.е. специалиста, которого в эпоху эллинизма называли «механиком»), так как все технические средства по части ведения военных операций и обороны назывались «ingenia». С XV века в Италии инженерами называют также строителей каналов.

Достижения технической мысли в эпоху эллинизма явились основой для дальнейшего развития материально-технической культуры человечества особенно в эпоху Возрождения.

Возрождение в истории культуры стран Западной и Центральной Европы эпоха, переходная от средневековой культуры к культуре нового времени (приблизительные хронологические границ: в Италии – 14÷16 вв., в других странах – конец 15÷16 вв.) [1, ст. «Возрождение»].

В 15 в. благодаря учёным, эмигрировавшим из Византии в Италию, были впервые переведены почти все древнегреческие поэты (в том числе Гомер) и философы (в том числе большинство диалогов Платона). Тексты античных произведений, известных и средневековой Европе, уточнялись, освобождались от средневековых наслоений и ошибок и переосмысливались.

  Но культура Возрождения не была простым возвращением к античной. Она её развивала и интерпретировала по-новому, исходя из новых исторических условий. Не меньшее значение, чем античное влияние, имели в культуре Возрождения связи с национальной традицией. Огромную роль в распространении античного наследия и новых, гуманистических взглядов сыграло изобретение (середина 15 в.) и распространение в странах Европы книгопечатания. В типографиях Флоренции, Венеции (Альд Мануций), Базеля (И. Фробен), Парижа (А. Этьенн), Лиона (Э. Доле), Антверпена (К. Плантен), Нюрнберга и др. печаталась античная и гуманистическая литература.

  Культура Возрождения отразила в себе специфику переходной эпохи. Старое и новое нередко причудливо переплеталось в ней, представляя своеобразный, качественно новый сплав.

Эпоха Возрождения (особенно 16 в. ) отмечена крупными научными сдвигами в области естествознания. Его развитие, непосредственно связанное в этот период с запросами практики (торговля, мореплавание, строительство, военное дело и др.), зарождавшегося капиталистического производства, облегчалось первыми успехами нового, антидогматического мировоззрения. Специфической особенностью науки этой эпохи была тесная связь с искусством; процесс преодоления религиозно-мистических абстракций и догматизма средневековья протекал одновременно и в науке и в искусстве, объединяясь иногда в творчестве одной личности (особенно яркий пример — творчество Леонардо да Винчи — художника, учёного, инженера). Наиболее крупные победы естествознание одержало в области астрономии, географии, анатомии. Великие географические открытия (путешествия Х. Колумба, Васко да Гамы, Ф. Магеллана и др.) практически доказали шарообразность Земли, привели к установлению очертаний большей части суши. Открытия, означавшие революционный переворот в науке, были сделаны в середине 16 в. в области астрономии: с гелиоцентрической системы мира великого польского астронома Н. Коперника.

 Ряд открытий был сделан в математике, в частности в алгебре: найдены способы решения общих уравнений 3-й и 4-й степени ( итальянские математики Дж. Кардано, С. Ферро, Н. Тарталья, Л. Феррари ), разработана современная буквенная символика (французский математик Ф. Виет), введены в употребление десятичные дроби (голландский математик и инженер С. Стевин) и др. Дальнейшее развитие получает механика (Леонардо да Винчи, Стевин и др.).

Изобретательский гений Леонардо был подкреплён обширными техническими знаниями [2]. Он знал практически все разновидности зубчатых зацеплений, кулачковые, гидравлические и винтовые механизмы, передачи с гибкими звеньями …

Он изобрёл несколько типов экскаваторов и придумал организацию земляных работ одновременно на нескольких горизонтах. Он изобрёл несколько гидравлических машин разных конструкций, в том числе тангенциальную турбину, прядильный и волочильный станки, станок для насечки напильников, приспособления для нарезки резьбы, прокатный стан, станок для свивки канатов, крутильный станок и несколько веретен, машину для шлифовки оптических стёкол, камерные шлюзы.

Некоторые из его изобретений настолько опередили своё время, что остались недоступными для техники той эпохи. Например, центробежный насос, гидравлический пресс, огнестрельное нарезное оружие. Он изобрёл также летательный аппарат тяжелее воздуха и пришёл к выводу, что такой аппарат летать без двигателя не может. В своих записных книжках и рукописях (около 7 тыс. листов) Леонардо оставил наброски изобретений, которые не могли быть поняты в его время, в частности, аэроплан, подводная лодка.

Растет объём знаний и в других областях науки [1]. Так, Великие географические открытия дали огромный запас новых фактов не только по географии, но и по геологии, ботанике, зоологии, этнографии; значительно вырос запас знаний по металлургии и минералогии, связанный с развитием  горного  дела ( труды немецкого  учёного  Г. Агриколы,  итальянского  учёного В. Бирингуччо), и т. д.

2. Становление экспериментальной науки и динамика развития техники

Первые успехи в развитии естественных наук, философская мысль подготовили становление экспериментальной науки и материализма 17—18 вв. Переход от ренессансной науки и философии ( с её истолкованием природы как многокачественной, живой и даже одушевлённой) к новому этапу в их развитии — к экспериментально-математическому естествознанию и механистическому материализму — совершился в научной деятельности английского философа Ф. Бэкона, итальянского учёного Г. Галилея.

Таким образом, к XVIII веку были созданы предпосылки качественно новой эпохи в развитии техники, впрочем, как и всего человечества. При производстве предметов материальной культуры люди перешли от сложных орудий труда и машин, приводимых в движение естественными силами природы (водой, ветром, ручной тягой и т.д.), к орудиям труда, действующим при помощи двигателя. Однако и здесь не обошлось без переходных форм. Например, первая изобретенная производственная машина (прядильный станок Джона Уайета в 1735 г.) приводилась в движение с помощью запряжённого осла [2].

Итак, к XVIII веку возникла проблема создания технологических машин, в первую очередь для текстильного производства. Переход к машинной технике требовал создания двигателей, не зависящих от местных источников энергии (воды, ветра).

Первым двигателем, использующим тепловую энергию топлива, была поршневая пароатмосферная машина прерывистого действия, появившаяся в конце XVII – начале XVIII вв.: проекты французского физика Д. Папена и английского механика Т. Севери, усовершенствованные в дальнейшем Т. Ньюкоменом в Англии и М. Тривальдом в Швеции. В 1760 г. хозяин прядильной мануфактуры в Серпейске Калужской губернии Родион Глинков построил 30-веретёную машину для прядения льна с приводом от водяного колеса и мотальную машину, заменившую 10 человек.

Проект универсального парового двигателя был предложен в 1763 г. механиком Колывано-Воскресенских заводов Иваном Ивановичем Ползуновым, который сдвоил в своей машине цилиндры, получив двигатель непрерывного действия.

Вполне развитую форму универсальный тепловой двигатель получил в 1784 г. в паровой машине английского изобретателя механика Джеймса Уатта. В 1785 г. паровая машина впервые была поставлена для привода текстильного предприятия, а к концу века в Англии и Ирландии работало уже более трёхсот машин. В России в 1798-1799 гг. паровые машины были установлены на Александровской мануфактуре в Петербурге и на Гумешевском заводе на Урале.

Во второй половине XIX в. в процессе дальнейшего совершенствования энергетической базы производства были созданы два новых типа теплового двигателя: паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания. Параллельно с развитием  тепловых двигателей совершенствовалась конструкция первых гидравлических двигателей, особенно гидротурбин: проекты французского инженера Б. Фурнерона, американского А. Пелтона, австрийского В. Карплана. Создание мощных гидротурбин позволило строить гидроэнергетические агрегаты большой мощности (до 600 МВт) и создавать крупные ГЭС в местностях, где имеются большие реки, водопады.

Важнейшие сдвиги в развитии энергетической базы промышленного производства были связаны с изобретением двигателей электрических. В 1831 г. английский физик М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, а в 1834 русский учёный Якоби создал первый электрический двигатель постоянного тока, пригодный для практических целей. В 1888-1889 гг. инженер М.О. Доливо-Добровольский создал трёхфазную короткозамкнутую асинхронную электрическую машину.

В первом учебнике по механике были учтены только 134 различных механизма, хотя их число на начало XIX в. было около 200, из которых почти половина было изобретено в XVIII в. 

И.И. Артоболевский в своём знаменитом справочнике «Механизмы в современной технике», получившем мировое распространение, учёл на конец третьей четверти XX в. 4746 механизмов.

Таким образом, подчёркивает А.Н. Боголюбов, за 170 лет (с 1800 по 1970 гг.) количество механизмов возросло почти в 24 раза, в то время как с XVII по XIX вв. оно всего лишь удвоилось.

В первой половине XX в. были созданы новые типы практически пригодных двигателей – газовая турбина, реактивный двигатель, ядерная силовая установка.

К сегодняшнему дню техника стремительно развивается. Очень быстро после создания первого двигателя человечество вступило в фазу интенсивного развития автоматического производства, дальнейшего проникновения в закономерности построения и взаимодействия органической и неорганической материи, освоения околоземного пространства, создания искусственного интеллекта.

Ниже приводятся две таблицы [2], которые в некоторой степени отражают динамику развития научно-технических достижений.

Открытие	Воплощение в жизнь, годы	Количество лет
Фотография Телефон Радио Телевидение Радар Атомная бомба Транзистор Мазер	1727-1839 1820-1876 1867-1902 1922-1934 1925-1940 1936-1945 1948-1953 1956-1961	112 56 35 12 15 6 5 5

Удалось предвидеть	Не удалось предвидеть
Автомобили Летательные аппараты Паровые двигатели Подводные лодки Космические корабли Телефоны Роботы Лучи смерти Искусственную жизнь	Рентгеновские лучи Ядерную энергию Электронику Звукозапись Квантовую механику Теорию относительности Сверхпроводники Спектральный анализ Геологические часы

Имеются, однако, и печальные факты в истории развития техники. К ним относятся потери некоторых замечательных знаний или произведений рук человеческих. Это происходило когда человек  или  сообщество  людей уничтожали информацию и произведения либо намеренно, либо с целями разрушения и наживы. К наиболее известным примерам утраты знания являются секреты:

Ø Особого способа изготовления булатной стали, отличающейся своеобразной структурой и видом («узором») поверхности, высокой твёрдостью и упругостью [1, ст. «Булат» (от перс. пулад — сталь)]. Узорчатость, связана с особенностями выплавки и кристаллизации. С древнейших времён (упоминается Аристотелем) идёт на изготовление холодного оружия исключительной стойкости и остроты — клинков, мечей, сабель, кинжалов и др. Литой булат, полученный в 40-х годах XIX в. на Златоустовском заводе П. П. Аносовым уступает лучшим старинным восточным образцам.

Ø Приготовления очень прочных и стойких к действию кислот чёрного и красного лаков, которые служили главными цветами в античной вазописи.

Кроме того, утрачены книжная сокровищница сгоревшей Александрийской библиотеки; большая часть «семи чудес света» и т. д.

Имеются примеры и другого характера, отражающие влияние отдельных личностей на уровень развития общества. К ним относится вышеприведённый факт, что одна из величайших цивилизаций древности – цивилизация майя не имела человека, который изобрел бы колесо.

 

3. Причины, побуждающие развитие техники

Завершая краткую историю развития техники с древнейших времён необходимо сказать об основных причинах движущих это развитие. Ведь без общественного заказа часть достижений человеческой мысли либо не была востребованной, либо так и осталась на бумаге. Вот, что по этому поводу пишет известный механик, математик, историк механики Н.Д. Моисеев [3]: «Действительно, рассуждал Моисеев, в развитии математики, механики, химии существуют вычисления, измерения, экспериментальные данные, логические рассуждения, в механико-математических науках – аксиомы, теоремы, их доказательства, т.е. совокупность материала, не зависящего от мировоззрения естествоиспытателя и от социальных запросов общества. В то же время в каждой эпохе при выборе того или иного состава аксиом, того или иного способа трактовки результатов опытов, того или иного контекста теории учёный вынужден (иногда подсознательно) руководствоваться той или иной методологией, которая связана с определённой системой философских знаний. Возникновение того или иного учения, как правило, отвечает насущным запросам производства, экономической жизни общества. Например, почему именно в XVII веке выдающиеся ученые обратились к изысканию точного хронометра или часов. Галилей, Гюйгенс, Гук и другие предлагают фрагменты или окончательные проекты маятниковых часов и хронометров с пружинным балансиром. Вряд ли их побуждало к этому точное выполнение режима дня – завтрака, обеда и ужина или другие подобные заботы. Проблема астрономической ориентации корабля в открытом океане, связанная с чередой Великих географических открытий, – вот, что вдохновляло математиков и механиков на эпохальные изобретения. К этим проектам ими разрабатывалась новейшая инфинитезимальная теория малых колебаний математического и физического маятника или пружинного балансира. В свою очередь, на великие кругосветные путешествия бесстрашных моряков устремляла не столько любознательность, сколько жажда наживы тех торгово-промышленных деятелей, которые финансировали эти недешёвые экспедиции. С фактом первоначального накопления капитала (кратчайший способ ограбления колоний) в XVI – XVII веках согласится любой... Таким образом, реальный фактор и насущные запросы общественного развития вызывали дальнейшие умственные (технические, теоретические и философские) рассуждения, осмысливающие исторические события».

Здесь затронут вопрос внутренних взаимоотношений общества. Человек отдельно, также как и человеческое сообщество являются сложнейшими системами и для их развития в полной мере справедливы основные законы диалектики.

Всё человечество мысленно можно представить в виде планеты, на которой каждый занимает своё положение в соответствии с его жизненными ценностями. При этом кто-то будет на полюсах, кто-то в разных местах экватора, а кто-то между ними. Для одного полюса характерны только духовные ценности: гармония человека с самим собой, обществом, природой; познание мира ради истины и овладение новыми тайнами природы на благо человечества. Для другого полюса характерны только материальные ценности: удовлетворение всех желаний (философия Ницше), достижения в области комфорта и наслаждений, всё остальное интересует только постольку, поскольку оно способствует приобретению предыдущего перечисленного.

Однако, несмотря на полную противоположность полюсов, всё в совокупности представляет собой целостную жизнеспособную систему. Ведь помимо борьбы между этими полюсами за свои взгляды на этот мир существует ещё и их единство. Оно выражается в зависимости друг от друга. В части техники одни способны постичь тайны природы и максимум создать лишь опытные образцы изобретений, но не могут полноценно внедрить их в жизнь; другие отличаются большей активностью и в борьбе за материальные блага (а иногда за выживание ), имея определённую власть, в силу своего менталитета, могут стимулировать деятельность первых, однако сами, как правило, не способны к созданию нового из-за разрозненности знаний, связанной отсутствием системного взгляда. Такой человек, даже будучи от природы талантливым, в совершенстве может освоить какие-либо разделы человеческого знания, однако, не способен воспринимать это знание в совокупности, как систему, что не позволяет ему прогнозировать дальнейшее развитие интересующих его процессов (и в том числе предвидеть отрицательные для него же последствия).

В результате такого взаимодействия развитие техники и вообще материальной культуры идёт не просто быстро, а иногда с ускорением. Т.е. стимулируется развитие в основном материальной культуры.

4. Сопоставление духовной и материальной культур

Сделаем небольшое отступление, так как интересным является факт, что в истории развития человечества были цивилизации (например, майя и ацтеки), которые в ущерб материальной культуре развивали культуру духовную и, конечно, не могли противостоять агрессии хорошо вооружённых европейцев. Описывая в [9] ирокезский род Ф. Энгельс пишет: «И что за чудесная организация этот родовой строй во всей его наивности и простоте! Без солдат, жандармов и полицейских, без дворян, королей, наместников, префектов или судей, без тюрем, без судебных процессов – всё идёт своим установленным порядком. Всякие споры и распри разрешаются сообща теми, кого они касаются, – родом или племенем, или отдельными родами между собой … и в большинстве случаев вековой обычай уже всё урегулировал. Бедных и нуждающихся не может быть – коммунистическое хозяйство и род знают свои обязанности по отношению к престарелым, больным и изувеченным на войне. Все равны и свободны, в том числе и женщины. Рабов ещё не существует, нет, как правило, ещё и порабощения чужих племён. Когда ирокезы около 1651 года победили племя Эри и «Нейтральную нацию», они предложили им вступить полноправными членами в свой союз; только после того как побеждённые отклонили это, они были изгнаны со своей территории. А каких мужчин и женщин порождает такое общество, показывают восторженные отзывы всех белых, соприкасавшихся с неиспорченными индейцами, о чувстве собственного достоинства, прямодушии, силе характера и храбрости этих варваров.

Страницы: 1, 2, 3, 4