sent

 

История науки и техники

 

Методист ШРМК

 

М.Н. Литвиненко

 

Эволюция орудий труда происходила почти параллельно эволюции человека разумного. Почти, потому что история развития человечества насчитывает 4,5 млн. лет, а развитие технологии изготовления орудий труда всего 3 млн. лет. По данным археологии первые орудия труда были природного происхождения – камень, кость, дерево и др.

 

Около 1 млн. лет назад в эпоху палеолита человек начал целенаправленно изготавливать простейшие универсальные орудия – ручные рубила из речной гальки. Их совершенствование привело к созданию бифасов – двухсторонне обработанных камней. Чуть позже, но тоже в эпоху палеолита (30-40 тыс. лет назад) появились и более сложные – составные орудия труда – копья и топоры, то есть, изделия, принципиально отличающиеся от существующих в природе.

 

В мезолите (около 10 тыс. лет назад) началось изготовление составных орудий труда – в рукояти в качестве лезвий ставились плоские каменные изделия небольшого размера из особо прочных камней- обсидиана, халцедона и др. – получались ножи, пилы и скребки, стрелы принципиально нового типа. Для их изготовления человеку требовались знания – о свойствах разных пород камня, месте их залегания, способах обработки и крепления в рукоятях. По археологическим данным фиксируется преемственность технологии изготовления таких орудий, а также древние «мастерские». Можно предполагать, что уже существовала система накопления и передачи знаний – а это означает зарождение основ науки. Создавался инструмент-посредник – отбойники, сверла с использованием песка, шлифовальные материалы, применялась термическая обработка орудий труда, например, выпрямление стрел, когда ветка для выпрямления протягивалась через два нагретых камня.

 

Своеобразной технической революцией считается период неолита (около 6 тыс. лет назад) - человек перешел от исключительно присваивающего типа хозяйства к комплексному, содержащему элементы производящего. Он начал заниматься земледелием и скотоводством, что повлекло за собой разделение труда. Изменились и орудия труда – их стали делать из «вязких» пород камней (нефрит, шифер, сланец) методом шлифовки, сверления и пиления. Топором, насаженным на древко можно было рубить деревья, а его разновидностью – теслом – выдалбливать лодку-однодеревку. Изобретаются новые искусственные материалы – керамика и текстиль (ткани и циновки плетеные из шерсти и волокон растений). Таким образом, человек отвечал на вызовы природы – приспосабливаясь к среде обитания, выживал и развивал свою техногенную «вторую природу».

 

В период Первобытности человек сделал и ряд других открытий, не утративших своего значения и сейчас. Например, овладение различными способами получения огня – трение и ударная технология. В ходе механизации этого процесса были изобретены вращательные механизмы, аналогичные современной дрели, коловорота. Совершенствовалось строительство – от природных укрытий (грот, пещера) человек перешёл к созданию сложных конструкций хижин, землянок, срубов.

 

Таким образом, Первобытность – это период длительной, но ориентированной на технический прогресс человеческой деятельности. Многие изобретения и технологии Первобытности используются и сейчас. А практический опыт развился в зачатки научных знаний. Первобытность – это фундамент современной цивилизации.

 

Период Древних цивилизаций – это бронзовый и ранний железный века в исторической периодизации. В это время (6-2 тыс. лет назад) происходит вытеснение камня металлами. Особенностями этого времени становятся – возникновение городов, каменных построек; ирригационное земледелие (создание каналов и систем водозадержания); сложная транспортная техника (от колеса до гигантских морских судов) и т.п. Выделяются ремесленники и появляются первые ученые – естественного и технического направления науки. Сформировавшийся в то время рабовладельческий уклад во многом сдерживал развитие техники, но и в этих условиях научно-технические достижения Древних цивилизаций впечатляют. 6 тысяч лет назад в производстве начинается использование меди, а затем – более прочный и легкоплавкой бронзы. Разрабатываются литейные технологии и процесс ковки металла. Железо появляется около 4 тыс. лет назад, причём оно получается не методом плавления (температура костра или горна не достигала 1530*), а методом прямого восстановления – получалась крица – полуфабрикат для кузнечного уплотнения. Главным потребителем металлических изделий становится армия. Воины получают бронзовые и железные мечи, окованные щиты и колёса боевых колесниц. Но изготовляют из металлов и мирные орудия – мотыги, сошники, серпы, плотницкие инструменты и др. В военном деле начинают применять сложные метательные машины – баллисты, катапульты, создаются гигантские осадные башни – гелеполы. Военный флот получает быстроходные галеры, но они были малоустойчивы на морской волне. Поэтому торговый флот использует широкопалубные суда. Парус имеет вспомогательное значение. Первые суда египтян изготовлялись из плетёного папируса. Мореходы древней Финикии изобрели килевые суда, с использованием набора – шпангоутов, стрингеров и т.п. В строительстве применяются различные подъёмные устройства и механизмы – рычаги, блоки, катки, наклонные плоскости и др. Трение при перетаскивании каменных блоков для египетских пирамид снижается за счёт увлажнения водой грунта. Каменные блоки стен скрепляются не только глиняным и известковым раствором, но и металлическими скобками (анкерами). В Древнем Риме был изобретен аналог современного цемента, поэтому стало возможным делать сложнейшие арки и сводчатые конструкции, например, Пантеон (храм всех богов) перекрывался беспролётным куполом диаметром 43 метра. Крупнейшим фортификационным сооружением Древности стала Великая Китайская стена, которую сооружали вручную 2 млн. чел. Для нужд сельского хозяйства были прорыты многокилометровые каналы, сооружались водохранилища, а воду на более высокий уровень поднимали с помощью черпательных установок – шадуфов. Таким образом, техника начинает проникать практически во все сферы производства.

 

В Древний период зарождаются точные и технические науки. Уже в Междуречье (Шумер, Вавилон) ученые жрецы знали арифметические действия, геометрические формулы, прекрасно разбирались в астрономии. Большое развитие математика приобрела в древней Индии, которую называли – страна мудрецов (оттуда к нам пришли «арабские» цифры). Древний Китай обогатил мировую цивилизацию изобретением водяных мельниц, фарфора, жидкого чугуна и других научно-технических новшеств. Расцвет технических и точных наук достиг апогея в царстве Птолемеев – Александрии Египетской в 3 – 2 в до н.э. Здесь работал в огромной библиотеке выходец из Сицилии Архимед (ему принадлежит открытие «закона плавучести», исследование рычага, винтовой насос и др.). Герон Александрийский дал систематическое изложение основных достижений античности в механике и математике. Он также изобрел конструкции храмовых и театральных автоматов и спидометр. Массу технических изобретений и приборов (например, водяные часы -клепсидру) создал Ктесибий. Филон Византийский изобрел первый реактивный прибор – сегнерово колесо. В Александрии был построен гигантский маяк, высотой 130 метров (архитектор Сострат). Ещё одним чудом света считался Колосс Родосский – статуя из листовой меди, высотой 35 метров (скульптор и литейщик Харет). Таким образом в период Древности появляются профессиональные ученые, техники, ремесленники, которые обогащают мировую цивилизацию результатами своего труда. Нередко их изобретения и открытия опережали время, даже предавались забвению на века и тысячелетия. Но технический прогресс остановить было невозможно.

 

Раннее Средневековье (V- Х вв.) называют «темными веками, поскольку отмечался резкий хозяйственный упадок в Западной Европе. Происходил возврат от античного индустриального общества к традиционному типу общества, основанному на приоритете аграрного сектора, низком уровне техники натуральном хозяйстве. Своеобразными научно-техническими лидерами выдвинулись страны Востока – Китай, Византия, Арабский халифат. Но, начиная с Х-ХП вв. в Западной Европе начинается рост городов, ремесленники, объединенные в цеха, начинают переходить от производства товаров «на заказ» к работе на рынок, развиваются товарно-денежные отношения, что приводит даже к отмене в ХIV в. в ряде стран крепостной системы. В это время начинают зарождаться элементы капиталистической экономики – рынок рождает спрос и предложение. Ускорителем этого процесса стали Великие географические открытия, которые привели к «революции цен», - обилие заморского золота привело к подорожанию товаров и выгодности их производства. Эта ситуация стимулировала изобретение новых механизмов (часы, мельницы, доменная печь, печатный станок, порох и др.) и создание эффективных производственных структур (мануфактура). Рыночная экономика, производство ставят задачи перед учеными того времени, которые, однако, ещё не разрабатывали новые технические конструкции, а лишь рационализировали уже созданные машины и механизмы, объясняли принципы их действия. Энциклопедические труды по механике создали в ХVI в. Леонардо да Винчи, Георг Бауэр (Агрикола), Жан Бессон и др. Католическая церковь хоть и осуждала (а иногда и сжигала) отдельных ученых, но тоже стремилась к прогрессу. Монах Герберт (будущий Римский папа Сильвестр П) в Х в. изобрел первые механические часы с гирей (приводом). В 1582 г. Папа Григорий ХШ утвердил новый календарь, которым мы сейчас пользуемся.

 

Важнейшее значение для развития экономики Средневековья имело совершенствование двигателей – вместо мускульной силы человека и животного начинают использовать водяные и ветряные двигатели. Их энергия использовалась через сложные системы передаточных устройств. Произошёл рывок в металлургии – появились доменные печи, в которых уже можно было плавить металл (необходимая температура достигалась с помощью мехов), в результате чего получался чугун, качественное железо.

 

Главными потребителями возросшего количества железа и меди, по-прежнему, были военные – рыцари заковывали в латы не только себя, но и лошадей (в Х в. стали применяться подковы для лошадей).

 

В развитии строительных технологий Средневековья большое значение имел переход от романского к готическому архитектурному стилю. Первый был основан на использовании громоздких строительных конструкций – толстые стены, приземистые арки, небольшие окна-бойницы. Готический стиль – это совершенствование конструкций стен и сводов за счет использования своеобразных каркасов – контрофорсы, аркбутаны, нервюры и др., что облегчало сооружения, позволяло строить их в высоту на десятки метров (высота башен собора Парижской Богоматери – 72 м).

 

Средневековье – это и важный шаг в развитии информационных технологий. Из Китая через арабов в ХП в. в Европу пришла технология производства бумаги, вместо дорогого пергамента (кожи). Из «Поднебесной» пришло и книгопечатание. Ещё в YI в. в Китае изобрели ксилографию – гравюру на дереве. В ХI в. Би Шэн изобрел глиняные литеры. В 1445 г. немец Иоганн Гутенберг изобрел собственный печатный станок, который позволил тиражировать не только религиозную литературу, но и научно-технические сочинения.

 

Таким образом, Средневековье – это время некоторого отката от достижений науки и техники Античности, накопление сил, и новый качественный скачок в развитии европейской индустриальной цивилизации, которая стимулировала общемировой научно-технический прогресс.

 

Новое время (XVII-XVIII вв.) – это период зарождения рационалистических знаний и экспериментальной науки. Наука, теоретические знания в области техники начинают постепенно опережать производство, разрабатывая принципиально новые конструкции, материалы, методы функционирования сложных производственных систем. Производство, призванное обеспечивать рынок товарами во всё возрастающем количестве, становится более восприимчивым к научно-техническим разработкам. На смену ученым одиночкам, которые силой личного мышления и интуиции пытались решать универсальные задачи периода Возрождения, приходят мощные исследовательские коллективы, вооруженные и научным оборудованием, и эффективными методами познания природы и технических процессов. Итальянец Г.Галилей (1564-1642 гг.) занимался не только астрономией, но и написал «Трактат о науке механике», где установил законы инерции, движения тел по наклонной плоскости, заложил основы сопромата. Он также лично изготовил приборы для научных исследований – микроскоп, телескоп и др. Англичанин И.Ньютон (1643-1723 гг.) разработал законы классической механики, дифференциальное и интегральное исчисление, занимался теорией света, оптикой и астрономией. Эти два величайших учёных Нового времени были не одиночки. Их современниками были – М.В.Ломоносов – российский учёный-энциклопедист, Б.Франклин – президент США и один из первых исследователей электричества, Б.Паскаль – французский монах, исследователь законов гидравлики, создатель суммирующей машины, повлиявшей на создание электронно-вычислительной техники ХХ века. В этот период началось создание национальных Академий наук, разрабатывается патентное законодательство, то есть интеллектуальная собственность повышается в цене и значении.

 

Производство также переживает ряд революционных преобразований. Совершенствуются двигательные установки – сначала пика достигают водяные двигатели. Под Парижем в середине ХVП в. были установлены 14 нижнебойных колеса диаметром 12 м., обеспечивавшие водой фонтаны королевского парка Версаль. В России сто лет спустя механик-самоучка К.Фролов на основе энергии трех водяных колес создал фактически первый в мире завод-автомат – в едином комплексе работали рудодробильные установки, кузницы, лесопилки и т.п. Но энергия воды имеет ряд ограничений. Поиск универсального двигателя приводит к изобретению различных конструкций парового двигателя – в России - это И.Ползунов, в Англии – Т.Нькомен, Г.Бейтон и др. Но оптимальную конструкцию паровой машины непрерывного действия создал в 1784 г. Д.Уатт. Именно она обеспечила начало промышленного переворота во всём мире. В металлургии впереди всей планеты также были англичане, ведь их страна называлась – «мастерская мира». Отец и сын Дерби в начале ХVШ в. начали впервые применять в доменном производстве каменный уголь, затем – кокс. В металлообработке славились российские мастера. А.Нартов (токарь-наставник Петра 1) разработал несколько конструкций токарно-копировальных станков, сверлильные и фрезерные станки. Естественно, что многие научно-технические новинки применялись в первую очередь в военном деле. В тот период произошло четкое разделение огнестрельного оружия на стрелковое (ручное) и артиллерийское. Мушкеты в ХVI-ХVП вв. модернизировались – вместо фитильного утвердился кремнево-искровой замок. Делались попытки создания нарезного оружия (Германия, ХVI в.). Артиллерия делится на пушки (настильный огонь), мортиры (навесной огонь) и гаубицы (смешанный тип). А.Нартов разработал многоствольную артиллерийскую установку из 44 мортир. На флоте произошло значительное вытеснение гребных (весельных) судов парусными со сложнейшей оснасткой. Быстроходные трехмачтовые фрегаты ХVШ в. могли двигаться даже против ветра, и имели около 60 пушек. Значительный вклад в разработку машин-инструментов (в отличии от машин-двигателей) вносило текстильное производство. Именно в этой отрасли создавались многочисленные конструкции ткацких и прядильных станков, механизмы которых использовались потом в конструкциях машин других отраслей хозяйства и военного дела.

 

Новейшее время (с ХIХ века) считается веком классики, научно-технического триумфа человечества. За 100 лет было сделано около 9 тысяч изобретений и открытий, - это больше, чем за всю предшествующую историю человечества. Наука впервые вышла на лидирующее положение в отношениях с производством. Главные технические изобретения основывались на предварительных достижениях фундаментальных и технических наук. ХIХ век называют также веком пара, поскольку основными двигателями были паровые – стационарные и мобильные (на транспорте). В1807 г. американец Р.Фултон построил первый пароход, в 1825 г. англичанин Д. Стефенсон изобрел наиболее перспективную конструкцию паровоза. Это привело не только ко всемирному рывку в развитии средств транспорта, но имело далеко идущие последствия. Мощный стимул развития получили металлургия и машиностроение, росли обороты торговли, - формировался всемирный рынок труда и производства. Революционные технологии были внедрены в металлургии – это конверторный способ преобразования чугуна в железо (англ. Г.Бессемер) и отражательная (воздухонагревательная печь) Э. и П.Мартена (Франция, 1864г.) В 1870-е годы немец В.Сименс изобрел электродуговую печь, но её начали использовать в основном для производства открытого в 1825 г. нового металла – алюминия. В машиностроении и металлообработке внедрялась система стандартов (С.Норт, Д.Уитворт), совершенствовались токарные, сверлильные, фрезерные станки с использованием резцов из особо прочной стали (сплав с использованием вольфрама, кобальта др.). Мощные прокатные станы и блюминги прокатывали рельсы и огромные стальные плиты. В Германии концерн Крупа начал производство гигантских пушек (вес ствола 60 т, калибр 35,5 мм, 1876г.). Новым видом энергии, освоенном в ХIХ в. на основе выдающихся научных разработок стало электричество. В начале века его производили в небольших количествах химическим путем (Вольтов столб), затем, на основе исследований Д.Максвелла и У.Фарадея, изобретаются генераторы постоянного тока (З.Грамм, 1869 г.) и переменного (Н.Тесла, 1889-90 гг.). Электричество начинает использоваться в промышленности, для освещения (лампы А.Лодыгина, П.Яблочкова, Т.Эдисона и др.), в связи, на транспорте (в 1880г. Ф.Пироцкий создал первый трамвай). В 80-егг. российские изобретатели Н.Бернардос и Н.Славянов создали оборудование для электросварки.

 

Другим перспективным источником энергии в ХIХ веке стали двигатели внутреннего сгорания (ДВС) (немец Н.Отто, 1976 г.). Спустя 10 лет К.Бенц и Г.Даймлер изобрели первые автомобили с ДВС, а в конце века были созданы первые автомобильные монополии – А.Пежо, Г.Форда, Ф.Мерседеса и ФИАТ. В ХIХ в. неоднократно делались попытки создать воздухоплавательное средство с возможностью управляемого полёта, в отличии от шара Монгольфье. В 1852 г. француз А.Жиффар совершил первый полёт на дирижабле с паровым двигателем. В 1884 г. по утверждению некоторых источников, поднялся в воздух самолёт А.Можайского. Однако реальное развитие авиации начинается с создания немцем О.Лилиенталем в 1891 г. безмоторного планера и полета американцев У. и О. Райт на самолёте с ДВС в 1903 г. В строительстве также начинается бум новых технологий. Англичанин Д. Аспдин (1824 г.) изобрёл технологию производства цемента. В 50- е гг. начинается возведение зданий по промышленной технологии – с использованием железобетона, стекла и металлических конструкций, изготовленных предварительно на заводах. В Лондоне в связи с проведением первой всемирной промышленной выставки в 1851 г. был построен «хрустальный дворец» - длиной 510 м. Во Франции в 1889 г. была построена 300-метровая Эйфелева башня. Но самое главное соревнование строителей началось в США. Л.Салливен предложил каркасную конструкцию зданий, которая стала применяться для строительства небоскребов.

 

Однако ХIХ в. – это не только прогресс мирного использования достижений науки и техники. Это период начала настоящей гонки вооружений на основе новейших технологий. С одной стороны, - благодаря успехам, например, химии шло создание взрывчатых веществ - бездымный порох (Д.Менделеев), динамит (А.Нобиле); с другой, - разработка стрелкового вооружения и иных конструкций с огромным разрушительным потенциалом. В США С.Кольт в 1836 г. изобрёл многозарядный револьвер с вращающимся барабаном, а в 1883 г. Х.Максим создал первый станковый пулемет. Достойным ответом пушкам Крупа стали российские разработки П.Обухова, Н.Маиевского и других. Таким образом, ХIХ в. показал насколько безграничны научно-технические возможности человека, вооруженного знаниями. Ярко проявили себя в своеобразном соревновании ученые и конструкторы различных стран. Но значительное количество изобретений использовалось преимущественно в военной сфере.

 

ХХ век – это время перехода ведущих стран из стадии индустриального в постиндустриальное (информационное) общество, согласно идей Белла и Тоффлера. Главный критерий этого – наука реально становится главной производительной силой общества. Только совместный труд ученых и инженеров может обеспечить развитие общества в рамках научно-технической революции (НТР). В современном обществе происходит структурная перестройка производства – замедляется развитие прежде ведущих отраслей (металлургия, угледобывающая и др.) и резко вырываются вперед наукоёмкие производства –химикотехнические, электротехнические, авиастроение, набирают темп нанотехнологии и т.п.

 

На рубеже ХIХ-ХХ вв. произошла революция в естествознании: была отвергнута прежняя механико-материалистическая концепция Вселенной, пересмотрены многие, прежде бесспорные, законы естествознания – неделимость атома (Д.Томсон), сохранения энергии (радиоактивность) (М.Склодовская-Кюри и П.Кюри), постоянства массы и времени (теория относительности А.Эйнштейна) и др. На основе новейших открытий возникли многие современные производственные технологии – атомная энергетика, квантовая механика, генная инженерия, ракетостроение и т.п. Важнейшее значение имело овладение атомной энергией, получаемой в результате деления атомов тяжелых металлов (уран, плутоний). Вначале её применяли только в военных целях (американская бомбардировка Японии, август 1945 г.). Затем наступило время «мирного атома» - в СССР в 1954 г. была построена первая в мире АЭС, в 1957 г. – построен атомный ледокол «Ленин». Большой прогресс ожидается от возможности овладения термоядерной энергией, результат слияния легких ядер в более тяжелые, аналог «энергетической установки» Солнца. ССР в 1954г. испытал водородную бомбу А,Сахаров, но в дальнейшем подобные военные проекты попали под международный запрет из-за их чрезмерной разрушительности.

 

Огромные перспективы связаны и с созданием ракет. 4 октября 1957 г. СССР осуществил запуск первого искусственного спутника Земли. 12 апреля 1961 г. был произведен первый в мире пилотируемый полёт Ю.Гагарина. Американцы на время отстали. Но 21 июля 1969 г. они первыми оказались на Луне (конструктор В.Ф.Браун, астронавт Н.Армстронг). В 1981 г. США начали эксплуатацию космических кораблей многоразового использования. В дальнейшем ученые ведущих стран объединили усилия в осуществлении дорогостоящих и сложнейших космических проектов, в т.ч. – создание МКС. Сейчас без спутников невозможно функционирование систем связи, телевидения, навигации, поиск полезных ископаемых, предсказание погоды и т.п. На борту космических аппаратов получают сверхчистые материалы для электронной техники и нанотехнологий. Ни одно научное исследование или высокотехнологичное производство невозможно без использования электронно-вычислительной техники – компьютеров. В ХХ веке ученые осуществили прорыв в производстве вычислительной техники – от электромеханических конструкций первого поколения до ЭВМ на микрокристаллах IY-Y поколений. Это позволило обеспечить персональными компьютерами индивидуальных пользователей – автоматическое управление бытовой техникой, творческие и исследовательские работы на дому. В ХХ венке стало возможным создание техники любой сложности. После изобретения первого самолёта братьями Райт (полёт длился 59 секунд) мировая авиация совершила гигантский скачок вперёд, и в этом большая заслуга отечественных авиастроителей. В 1914 г. И.Сикорский построил крупнейший в мире 4-моторный бомбардировщик «Илья Муромец». В 30-е годы в США он создал первый вертолёт. В 30-е годы советские самолёты АНТ-20 установили рекорды продолжительности полёта (В.Чкалов, М.Громов и др.) Первый реактивный самолет МЕ-262 был построен в 1944 г. в Германии. Англо-французский сверхзвуковой пассажирский самолёт «Конкорд» длительное время эксплуатировался на трансатлантических трассах.

 

Итак, мы познакомились с долгим и непростым процессом превращения каменного топора в смертельное оружие массового поражения и колеса в сверхзвуковые самолеты. Вся эволюция техники и технологий определялась эволюцией человеческого сознания. Человек стремился и продолжает стремиться к сытой и комфортной жизни, а также к познанию неведомого.

 

Можете ли Вы назвать к каким техническим новинкам пришло человечество в XXI веке?

 

А можете ли Вы предположить по какому пути пойдет человечество дальше?

 


 

Список использованной литературы:

 

  1. Елинек Ян Большой иллюстрированный атлас первобытного человека. Прага, 1983.

  2. История науки и техники. Курс лекций под ред. В.В.Запария, С.А.Нефедова. Екб., 2003.

  3. История науки и техники. Курс лекций под ред. В.В.Запария. Екб., 2005.

 


 

© Шурышкарский районный музейный комплекс
Яндекс.Метрика