Техника: от древности до наших дней
Введение
В наше время человек с самого рождения человек попадает в мир техники. Нас окружают различные машины, приборы, механизмы. К этому мы уже так привыкли, что не замечаем, что техника всегда рядом с нами и в любой момент готова к нашим услугам. Многие выдающиеся достижения техники, которые теперь воспринимаются как обыденный факт повседневной жизни, не так давно представлялись настоящим чудом. Полеты в космос, телевидение, радио, автомобили и другие современные достижения науки и техники перестали нас удивлять.
Однако нельзя забывать, что эти достижения возникли не сразу, а стали возможны благодаря творчеству и созидательной деятельности многих поколений людей. В разные исторические времена человек постепенно познавал закон природы, делал различные изобретения, боролся за новые технические идеи. Роль техники не сводится только к тому, чтобы обслуживать людей в быту. Люди могут жить, если они питаются, одеваются, имеют жилища. Материальные блага, которыми мы пользуемся, необходимо производить. Но создавать требуемые вещи возможно лишь при помощи определенных орудий труда, используя при этом предметы и силы природы. Производство может осуществляться только в результате труда человека, одновременно и труд является непременным условием существования самого человека. Труд является вечным естественным условием жизни людей. Для того чтобы процесс труда мог совершаться, необходимы предметы труда, средства труда, которые древние люди поначалу брали у природы или использовали переработанные ранее вещества как сырой материал и полуфабрикаты, чтобы создать необходимые материальные блага.
Орудия труда совершенствовались тысячелетиями. В начальный период развития техники орудием труда был грубо обработанный камень, потом ручное рубило. Затем появились огонь, лук; люди стали обрабатывать почву; появилось колесо, железо, паровая машина, электричество, космический корабль. В этот перечень можно включить множество изобретений и открытий человеческой творческой мысли. Окружающий нас современный мир, стал неузнаваем – очень многое люди изменили за тысячи лет с помощью орудий труда. Они сумели покорить природу и заставить служить ее на помощь человечеству.
Стремителен темп нашей жизни, и порой некогда задуматься над тем, что все, что нас окружает, любая мелочь облегчающая нашу повседневную жизнь, должен был кто-то создать, изобрести, приспособить для пользования. Имена создателей художественных или музыкальных произведений известны многим, но изобретателей в области техники, к сожалению, знают немногие, часто имена творцов технических усовершенствований остаются неизвестны. Мы настолько привыкли пользоваться результатами их труда, требующего больших усилий, порой самопожертвования, что воспринимаем технический прогресс как само собой разумеющееся, не интересуясь историей создания отдельных изобретений, без которых мы уже не представляем свою жизнь.
Однако очень сложно понимать окружающий нас мир машин, двигателей, приборов, самолетов, автомобилей и т. д., если мы не остановимся и не оглянемся на прошлое, которое подарило нам те предметы и вещи, которые нам служат. Данный справочник энциклопедического характера поможет многим быстро и легко ориентироваться в вопросах технических изобретений и открытий (история изобретений, выдающиеся открытия, авторы изобретений).
Наименее исследована, как это ни удивительно, история техники ХХ столетия. Большинство фундаментальных многотомных трудов по истории техники охватывают период до 1900 года. Историки, специалисты в области техники пока не решаются твердо и однозначно назвать изобретение или открытие, которое можно считать эпохальным, а также определить самого гениального изобретателя. Часто имена изобретателей в области техники остаются неизвестными, с каждым годом увеличивается количество ученых-специалистов и объем отдельных научных дисциплин, существенным образом влияющих на технический прогресс. Поэтому обзор изобретений за последние десятилетия невозможно осуществить без анализа технических дисциплин в области науки.
Данная книга не претендует на охват информации с исчерпывающей полнотой. Ее цель – представить читателям основные сведения о выдающихся технических изобретениях и их создателях. Книга не предназначена специалистам определенной области техники или технической дисциплины, поскольку такой специалист детально знает историю развития своей отрасли знания. Нередко многим читателям, в том числе и научным работникам, нужно ориентироваться в хронологии развития техники в целом, а не только в одной области.
В справочник включено множество фактов о знаменательных событиях в истории техники. Каждое событие освещается в сжатой форме, буквально несколькими строками, что позволяет вместить больший объем информации. В книге приведены самые основные сведения: указываются, по возможности, фамилия изобретателя, его национальность, даты жизни. В справочнике отражены также некоторые события современности (дополнительно включено примерно 100 позиций). Но когда речь идет об изобретениях ХХ века, то обычно удается представить обзор лишь важнейших открытий и изобретений. Поэтому в последнем разделе книги представлена информация по таким областям техники, которые вызывают наибольший интерес у всех слоев читателей, что, конечно, не означает, что в остальных областях техники не наблюдается прогресса.
Некоторые изобретения и открытия порой невозможно точно датировать, поэтому в справочнике помещены сведения датируемые отрезком времени в пределах тысячелетия, столетия, полувека и т. п. Подобную информацию можно найти в начале соответствующего периода, например, сведения об изобретениях периода V в. до н. э. были включены до информации, датируемой 499–400 г. до н. э. Описания изобретений, появившихся в XVI веке, будут помещены до сведений об открытиях 1500–1599 гг.
В приложении книги даны два указателя: алфавитный указатель фамилий изобретателей, включенных в книгу, и предметный указатель. Книгу-справочник можно использовать разных случаях, например, когда читателю необходимо отыскать интересующие его факты, даты, события.
Хронологическое расположение материала в книге позволяет составить представление не только об отдельных изобретениях, но и о развитии техники в целом, о фактах, обусловивших технический прогресс. В ней легко ориентироваться, если необходимо собрать сведения о техническом прогрессе за определенный период, определенную историческую эпоху.
В случае проявления интереса к определенной проблеме – двигатель, автомобиль, каким-либо изобретениям, не зная, при этом, точной даты этого события, следует обратиться к предметному указателю, где рядом с любым термином-определением имеется ссылка на соответствующую страницу книги. Если интерес проявляется к определенной области техники, то предметный указатель, например, двигатель, может быстро сориентировать, так как в ряде случаев в нем содержится детализация понятия (например, двигатель, дороги и т. д.). В именном указателе можно легко получить фактографическую информацию об изобретениях и виднейших ученых-техниках. Главная задача книги – дать целостный обзор великого исторического технического опыта человечества.
Книга содержит много сведений по истории техники и может быть использована как справочное издание при подготовке необходимых материалов.
ЧТО ТАКОЕ ТЕХНИКА
Слово «техника» имеет несколько значений. Например, оно может быть истолковано как мастерство, умение, сноровка, то есть система определенных навыков, выработанных для любого использования. В более узком смысле техникой называются средства, с помощью которых человек оказывает воздействие на природу, то есть это изготовление предметов, искусственное воспроизводство процессов и явлений.
Техника представляет собой совокупность устройств и приемов, применяемых человеком в производственной и непроизводственной деятельности для облегчения и ускорения трудовых процессов. Техника – это машины, станки, приборы, инструменты и т. д. Инструменты – это орудия труда. С их созданием начался подъем человека по историческим ступеням развития. Все окружающие нас предметы сделаны с применением тех или иных инструментов. Инструменты стоят у истоков цивилизации, им принадлежит огромнейшая роль в ее развитии.
Техника – это здания и сооружения, дороги и каналы, средства общественного транспорта; это непроизводственное оборудование и инструменты, коммунальное оборудование, холодильники, кухонные и стиральные машины, пылесосы; средства транспорта и связи личного пользования и многое другое.
Техника – это специфическая деятельность, техническая деятельность, посредством которой человек выходит за пределы ограничений, налагаемых его собственной природой.
Техника – не только продукт, но и процесс его изготовления. Техника – это также система технических знаний, включающих в себя не только научные, но и различные конструктивные, технологические и другие подобные знания и эвристические приемы, выработанные в ходе технической практики.
В наше время техника тесно связана с наукой. Но в одних областях техники высокий уровень с самого начала был совершенно немыслим без соответствующей теоретической базы, другие же первоначально основывались больше на практически испытанных, унаследованных правилах, на опыте, чем на научных знаниях. В этих случаях техника ближе к ремесленным традициям, чем к научному творчеству. Слово «техника» близко к греческому «техне», которое обычно переводится как искусство, мастерство, сноровка и является производным от индоевропейского корня tekhn, означающего «плотницкое искусство» или «строительство». В античной литературе слово техне использовалось для обозначения делания, мастерства, ремесла различного рода. В работах древнегреческих философов техне рассматривалось как не только как деятельность особого рода, но и как вид знания.
Через некоторое время это слово перешло во французский язык, в котором в период технической активности в течение XVII века появился термин technique, перешедший в начале XVIII века в немецкий язык как Technik. Родственным слову «техника» считается слово «инженер». Техническая и инженерная деятельность различается как в плане кооперации деятельностей, разделения труда, так и в историческом плане. Современная техническая деятельность по отношению к инженерной несет на себе исполнительскую функцию, направленную непосредственно на реализацию в производственной практике инженерных идей, проектов и планов. В историческом плане инженерная деятельность выделилась на определенном этапе развития общества из технической деятельности, которая присуща обществу на самых ранних его стадиях и связана с изготовлением орудий. В древности не было сознательной ориентации техников на науку вплоть до эпохи Возрождения, хотя внутренние предпосылки уже складывались. Древний ремесленник относился к своим орудиям иначе, чем современный инженер, техник или рабочий. К своим орудиям он относился как к одухотворенным, содействующим, наделенным активностью и волей помощникам. Тем более, что он получал их, как правило, готовыми, от предшествующих поколений. Материал, с которым он работал, так же не был пассивным, и чтобы он слушался его, необходимы были, кроме профессиональных умений, особые ритуальные действия и заклинания. Свободный ремесленник был заинтересован в высоком качестве производимой им продукции. В античности ремесленное производство – это прежде всего художественное производство, в котором, однако, использовались и научные знания, помогающие сделать вещь не только красивой, но и более удобной и практичной.
Так, например, для хорошего изготовителя доспехов, важным было не только максимальная защита с минимальными помехами и ограничениями движению воина, но и подгонка доспехов к каждому заказчику, так как покупая прочные, разукрашенные и позолоченные доспехи, однако если они соответственно не подогнаны, владелец их приобретает позолоченные и разукрашенные неприятности. Ремесленник должен был уметь не только обрабатывать сырой материал, но и изготовить свой инструмент. В эпоху Возрождения большинство мастеров владело техникой графических изображений. Чертеж необходим был в основном для проверки идей в натуре, для уточнения отдельных деталей и только иногда для того, чтобы что-либо обсудить.
В средневековье, чтобы стать мастером, необходимо было пройти сложное испытание: сдать «теоретический» экзамен и изготовить образцовое произведение, которое в то время называли шедевром (от франц. – «главный труд»). В уставах цехов каменщиков (например, в Страсбурге) предусматривались строжайшие запреты на разглашение секретов строительства. Под страхом исключения из цеха запрещалось записывать уроки мастеров и тем более публиковать какие бы то ни было записи по строительному делу. За нежелание подчиняться уставу могли осудить на смерть.
В XVIII веке механик хорошо знал арифметику, умел измерять, работал с уровнем и иногда имел достаточно глубокие познания в практической математике. Он мог составит чертеж, построить здание, плотины, провести канал, соорудить мост. Все это умел делать практик-механик в Западной Европе. На Руси такой мастер на все руки назывался розмыслом.
Лишь с появлением техники стала развиваться теория материалов и сооружений. Эпоха техники занимает ничтожную долю в истории человеческого общества. Ученые рассчитали, что если весь период, начиная с появления жизни на Земле (примерно 100 миллионов лет) до наших дней, принять за сутки, то история человечества займет лишь 2 минуты, в том числе цивилизация (6000 лет) – 5 с. Вся же история техники составить лишь 1/30 долю секунды. Таково время существования бурной техники от ее истоков до космических кораблей в земных сутках, однако в это мгновение уместились высшие достижения человеческого гения, величайшие открытия законов природы, создание и развитие многих наук, механики, техники.
К понятию «техника» относится и технология – совокупность наиболее наиболее эффективных приемов, методов, способов пользования оборудования и других технических средств для обработки сырья, материалов и изделий и получения полуфабрикатов и готовой продукции. «Техника» – одно из самых емких, самых богатых терминов этой книги. То, как создавалась, развивалась и совершенствовалась техника от самой примитивной (молот, лопата, лом и т. д.) до самой сложной, современной отражает развитие человеческих знаний и опыта, науки и культуры, производительных сил общества. Чем сложнее техника, тем больше расходов требуется на ее создание и совершенствование.
По мере усложнения техники расходы неуклонно увеличиваются, достаточно для примера сравнить расходы на создание лопаты и современного экскаватора. Однако эти затраты полностью окупают себя, так как чем сложнее и совершеннее техника тем меньше затраты человеческого труда на производство продукции, тем легче этот труд. Можно сравнить затраты труда землекопа и машиниста экскаватора, который одним движением рычага выбирает несколько кубометров земли.
Техника освобождает человека от выполнения работ, требующих большой затраты физической силы, или большого навыка, или монотонного труда, а также работ, протекающих во вредной для человека среде или небезопасных в других отношениях. Современная техника освобождает людей и от части умственного труда, например, по сбору и обработке информации по управлению различными трудовыми процессами и т. д. Постоянное совершенствование техники, научно-технический прогресс способствует повышению производительности труда, что в свою очередь приводит к росту общественного производства и материального благосостояния людей. Универсальной и общепринятой классификации техники в настоящее время еще нет.
Обычно технику классифицируют по отраслям экономики: техника промышленности, сельского хозяйства, транспорта; по отдельным видам производства: авиационная техника, металлургическая техника и т. д. Иногда технику подразделяют, исходя из ее естественно-научных основ – ядерная техника, вычислительная техника и т. д. Одни и те же отдельные технические средства, элементы техники, сложные технические системы можно использовать для разных целей и в различных сферах деятельности. Например, электрические двигатели, телевизоры, средства освещения применяются в производстве, быту, научных исследованиях. Однако имеются и такие технические средства которые предназначены только для определенных целей, например, доменная печь – для получения чугуна, угольный комбайны – для добычи угля в шахте.
Техника имеет различные формы, которые ей придают люди в зависимости от необходимости решения возникающих задач реальной жизни. Она может иметь форму инструментов – сверло, топор и др.; машин – токарный станок, турбина, генератор и т. д.; приборов – часы, амперметр и др. Из этих и других простых элементов техники создаются технические системы. Так, из множества простых элементов техники построены атомные электростанции, системы коммуникаций, машиностроительные заводы, транспортные магистрали, то есть вся та искусственная техническая среда, которая нас окружает.
Раскрыть место техники, понять тенденции ее развития, ее роль и значение в истории общества, можно лишь при условии рассмотрения существующих взаимосвязей, которые исторически складываются и изменяются между человеком и техникой. Орудия труда – инструменты или машины, которые не находятся в процессе труда становятся бесполезными, так как только труд человека способен превратить их в различные средства производства материальных благ или другой своей деятельности.
Однако люди трудятся не изолированно, а в системе определенного производства, в процессе которого они вступают в производственные отношения, которые зависят от характера и уровня производительных сил, в свою очередь воздействуют на развитие производительных сил, ускоряя или замедляя его. Прежде всего к производственным силам необходимо отнести людей, обладающих соответствующими навыками, знаниями и умением трудиться. От них зависит уровень производительности труда. Определяющим фактором производительных сил являются орудия труда. Они являются важнейшим и революционным элементом производительных сил. К производительным силам труда относятся такие факторы, как примененная к производству наука, используемые в производстве силы природы, формы и методы организации производства.
В разные исторические периоды роль и значение отдельных факторов, влияющих на производительность труда, были неодинаковы. Во взаимосвязи этих факторов важна роль и место техники, совокупность созданных технических средств, используемых видов энергии, технологии, технологических способов производства, которые имеются на данной стадии общественно-экономической формации и которые характеризуют техническую сторону производства. В определенные исторические периоды происходят технические революции, которые совершаются в период перехода от одной формы производства к другой. Они связаны с качественно новым уровнем производительных сил процессов труда.
Сущность технической революции заключается в появлении и внедрении изобретений, вызывающих переворот, коренные изменения в средствах труда, видах энергии, технологии производства и в общий материальных условиях производственного производственного процесса. Однако, чтобы новая форма производства полностью укрепилась, необходимо полное развитие производственных отношений. Это связано с производственной революцией – историческим процессом, при котором на основе достижений технической революции окончательно устанавливается новый способ производства, с соответствующей ему материально-технической базой, характерным для него разделением труда, новым местом производителей в производстве, с новыми общественными отношениями и новой общественной структурой общества. Одной из особенностей производственной революции является переход на новый технологический способ производства.
На ранних этапах своей производительной деятельности человек, создавая и используя орудия труда, как бы удлинял органы своего тела. В дальнейшем накопление опыта и знаний позволило найти средства для передачи механизмам многих непосредственных функций, что значительно повысило эффективность производства и подняло производительность труда.
Создавая технику, люди используют предметы, процессы, законы и силы природы. Вода, ветер, пар, электричество нашли свое применение в производстве благодаря познанию природы, созданию технических средств на основе знаний о природе. На ранних стадиях развития человеческого общества, когда первобытные люди изготовляли свои первые орудия труда, они, наблюдая окружающий их мир, могли только опытным путем использовать природные явления и процессы. Но по мере развития общества, накопления знаний, а также в результате практических потребностей производства примерно со второй половины XV века началось научное, систематическое, всестороннее исследование природы.
Приручая животных и используя их в качестве тягловой силы, люди заменяли свои энергетические функции. Научившись пользоваться силами природы – водой и ветром – они еще в большей степени увеличили свои энергетические возможности. Однако все это не освобождало людей от выполнения других функций в процессе труда, мало механизировало их труд. Только в конце XVIII – начале XIX в. изобретение и применение рабочих машин сначала в текстильном производстве, а затем и в других отраслях промышленности позволило передать техническим средствам технологические функции человека, которые он ранее выполнял вручную. Рабочие машины замещали не какое-то орудие, а человеческую руку, она стала стала свободной. В этом проявилось действие всеобщего закона развития производительных сил, суть которого заключается в замене ручного труда машинным. Техника является необходимым средством поднятия материального благосостояния людей, ее применение облегчает труд, поднимает эффективность производства.
Через человека техника, наука, используемые силы природы, формы и методы организации производства связаны с производственными отношениями. Техника может принадлежать человеку, который сам ее применяет в процессе труда. Она может принадлежать другому человеку, который использует свое положение владельца техникой для эксплуатации другого человека.
В Англии в конце XVIII века, а затем в других странах, началась организация крупного машинно-фабричного производства, которая потребовала систематического применения к производству данных науки. При таком производстве возникает необходимость при создании любого производственного процесса, машин, системы машин, применения достижений химии и других естественных наук. Правда, первые рабочие машины, паровые двигатели и другие технические средства были изобретены еще на основе импирического опыта и на основе ограниченных научных знаний. Только через некоторое время наука смогла объяснить процессы и законы, лежащие в основе этих средств труда. Так, например, было с изобретением паровой машины и разработкой основ термодинамики. Как и природные силы, наука может стать непосредственной производительной силой только тогда, когда ее результаты применены к производству.
Техника связана с деятельностью людей, которые ее создают и применяют.
Потребности практики и производства вызвали необходимость выделения из естественных наук обширной области знания – технических наук, представляющих собой комплекс наук, изучающих законы создания и функционирования искусственных систем, используемых в качестве материальных средств целесообразной деятельности людей, а также изучающих в практических целях явления, процессы и законы природы.
Технические науки, так же, как и естественные науки, требуют для своих исследований не только значительных капитальных вложений, но и мощной экспериментальной базы. Исходя из потребностей производства, опираясь на законы природы, ученые, инженеры, изобретатели предлагают новые технические средства, предназначенные для решений противоречий и удовлетворения производства. Развитие техники, внедрение технических средств, использование новой техники зависит от конкретных исторических и социально-экономических условий, экономических законов и от деятельности тех, кто является непосредственными производителями материальных благ.