нефедов история науки и техники

С. А. Нефедов Лекции по истории науки и техники

Уральский государственный технический университет

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ 3

РОЛЬ НАУКИ И ТЕХНИКИ В ИСТОРИИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА 9

НЕОЛИТИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ 13

ОСВОЕНИЕ СКОТОВОДСТВА 17

СТАНОВЛЕНИЕ ДРЕВНИХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ 21

НАУКА И ТЕХНИКА В АНТИЧНОМ МИРЕ 27

НАУКА И ТЕХНИКА В СРЕДНИЕ ВЕКА 33

НАЧАЛО НОВОГО ВРЕМЕНИ 38

РОЖДЕНИЕ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ 43

ТЕХНИКА МАНУФАКТУРНОЙ ЭПОХИ 46

ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ 48

НАУКА В ПЕРИОД ПРОМЫШЛЕННОГО ПЕРЕВОРОТА 54

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОСТИЖЕНИЯ КОНЦА XIX – НАЧАЛА XX ВЕКА 57

Методические подходы

Особенность современных теоретических построений – практически полная автономность истории науки и истории техники. Теоретическое осмысление истории техники сейчас только начинается и отстает от аналогичных процессов в истории науки на 30 лет. Какие-либо серьезные наработки в анализе истории науки и техники как связанного процесса практически отсутствует.

В связи с тем, что история науки и техники как учебная дисциплина находится в стадии становления, важно четко и ясно представлять, что знания в данной области позволяют выявить законы и закономерности развития науки и техники в целом. Изучение истории науки и техники позволяет выявить приемы научного познания и научного творческого мышления. Осмысляя данный курс, ученый, специалист переживает всю историю развития науки и техники, формирует свое научное миропонимание, воспитываясь и обучаясь на опыте прошлого.

Цели истории науки и техники: а) обеспечить постоянное повышение качества общекультурного и научно-технического потенциала общества; б) создавать и поддерживать историко-научную и историко-техническую среду как органическую часть всех современных социальных институтов: образования, науки, экономики, и др.; в) служить основной для интеграции естественнонаучной, технической и гуманитарной форм единого по своей природе знания; г) постоянно вводить в научный и культурный оборот новое фактическое и концептуальное историко-научное и историко-техническое знание; д) создавать фактологическую и концептуальную основу для разработки вероятностных моделей различного уровня научно-технического и социального развития общества; с) служить естественным основанием для создания новой концепции нового знания.

Задачи истории науки и техники: а) поиск, систематизация, анализ и обобщение историко-научных и историко-технических фактов; б) расширение источниковой базы для исследований; в) выявление и обоснование законов и закономерностей научно-технического развития; г) анализ роли и значения науки и техники в культурно-историческом развитии; д) совершенствование методологического обеспечения исследовательской практики (уточнение понятийного аппарата, углубление анализа текстов и вещных источников, создание и критика концептуальных моделей описание и объяснение историко-научного и историко-технического знания, расширение практики использования экспериментальной проверки и математического описания исторического знания); е) исследование особенностей развития науки и техники в отдельные периоды, в отдельных регионах и странах; ж) рассмотрение вопросов приоритета различных новшеств.

История науки и техники как наука собирает информацию о событиях и творцах истории науки и техники, изучает материальные памятники истории науки и техники; процессы получения, обоснования научного и технического знания в различных культурно-исторических условиях; исследует структуру и содержание научно-технического знания.

Источниковая база истории науки и техники имеет свои особенности. Ими является: а) массивность информационных фондов и их стремительный рост; б) высокий уровень дублирования; г) многоаспектность интерпретации; д) многообразие тем информации; е) низкий уровень формализации источников по истории науки и техники.

Следует различать понятие факт и источник

Факт– это действительное, невымышленное событие, явление, твердо установленное знание, данные опыта, служащие для какого-либо заключения, вывода, проверки предложения.

Исторический источник – это документ, представленный на различных носителях информации, или вещественный предмет, посредством которого осуществляется процесс изучения истории человеческого общества.

Памятник истории науки и техники –это объект, составляющий часть культурного достояния страны, народа, человечества. Памятники классифицируются: вещественные памятники; письменные памятники; изобразительные памятники; фонопамятники; памятные места.

Источники традиционно классифицируются:

по группам и видам: а) этнографические; б) устные; в) лингвистические; г) фотокиноматериалы; д) вещественные; е) письменные и др.

по месту хранения: а) архивные; б) музейные; в) библиотечные и др.

по степени формализации: а) полностью, б) частично формализованные; в) не поддающиеся формализации.

по времени возникновения: а) древность; б) античность; в) средневековье; г) новое время; д) новейшее время.

Многообразие целей и задач истории науки и техники, широта ее исследований, предопределяют большой выбор применяемых методов. Главное требование к исследованиям – научность (объективность).

Методология представляет собой учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Историк науки и техники в своей работе опирается на общие методологические принципы, среди которых выделяются всеобщие, общенаучные и частнонаучные.Общенаучныекак правило применяются на двух уровнях:эмпирическом и теоретическом.

Эмпирический уровеньнаучного познания характеризуется непосредственным исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. Его функциональными частями являются: накопление информации, проведение разносторонних экспериментов, первичная систематизация, установление эмпирических закономерностей.Теоретический уровеньнаучного познания характеризуется работой по обобщению и раскрытию связей, закономерностей, законов, присущих изучаемым явлениям, объектам. Составными частями этого процесса являются выдвижение гипотез, построение теорий развития, вскрытие закономерностей и законов развития.

К общенаучным методам эмпирического познания относятся научное наблюдение и эксперимент. Где под первым понимается чувственное отражение предметов и явлений внешнего мира, характеризующихся целенаправленностью и активностью. Второе – целенаправленное контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и анализа свойств и связей объекта. В ходе проведения эксперимента его неотъемлемой частью являются измерения – процесс определения количественных и качественных значений тех или иных свойств изучаемого объекта, явления с помощью специальных устройств, приборов.

К общенаучным методам теоретического познания относится: абстрагирование— мысленное отвлечение от каких либо менее значимых свойств, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением, формированием одной или нескольких существенных сторон, свойств, признаков; идеализация– мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследования, возможное упрощение или даже наделение объекта несуществующими в чистом виде признаками;формализация– использование специальной символики, описывающей явления, объект его поведение, которое позволяет отвлечься от изучения реальных объектов и условий;индукция и дедукция– два метода теоретического познания.Индукциякак метод основывается на формально-логическом умозаключении, которое приводит к получению вывода на базе частных посылок. На принципах общего индукционного подхода были сформулированы частные: метод единственного сходства, метод единственного различия, соединительный метод сходства и различия, метод сопутствующих изменений, метод остатков.Дедукциязаключается в получении частных выводов на основании знания общих положений.

Существует ряд общенаучных методов, применяемых как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне. Это методы анализа, синтеза, аналогии и моделирования. Под анализом понимается мысленное или реальное разделение объекта на составные части с целью их отдельного изучения. Синтез – мысленное или реальное соединение отдельных составных частей и изучение их на уровне объекта. Они совместно используются на различных этапах исследования. Аналогия как метод строится на переносе с одного объекта на другой свойств, явлений, в основе которых лежит подобие, сходства признаков или отношений у различных в целом объектов. Моделирование можно рассматривать как метод изучения реального объекта по его модели, имеющей однозначное соответствие свойств оригиналу. Логичным является стремление научного познания к системному подходу, к системной методологии.

При историко-техническом исследования используют и частнонаучные методы научного познания: историко-генетический, сравнительный, типологический, структурный, структурно-функциониальный, статистический, методы физического и математического моделирования, количественные и математические, методы естественнонаучных, гуманитарных и технических дисциплин.

В последнее время особое внимание уделяется системному подходу. Это направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение целостности объекта, выявление многообразных типов связей в нем и сведение их в единую теоретическую картину. Системный подход реализуется посредством сравнительного анализа (протекания процессов), логического (развития ситуации) и исторического (существования проблем).

Любое исследование начинается с поиска источников, отбора и критического анализа источников. Критический анализ источников проводится в целях выявления подлинности источника, достоверности информации, содержащейся в источнике, обоснования использования источника и содержащейся в нем информации в исследовании.

При проведении историко-научных и историко-технических исследований весьма часто встают задачи реконструкции событий, фактов, материальных носителей и др. При этом существует определенная последовательность решения задач: а) постановка четкой задачи реконструкции, б) поиск и первичный отбор источников, в) систематизация источников, г) выявление достоверности источника и содержащейся в нем информации, д) выдвижение гипотезы, е) корректировка и конкретизация задачи.

При этом преследуются следующие задачи: а) восстановление источника, его идентификация; б) моделирование источника (натуральное, масштабное, полное, частичное), в) символическое, в том числе математическое, моделирование источника, г) логическое конструирование вероятностных моделей исследуемого факта, д) аргументированное обоснование предложенной модели, е) создание научной теории, методов, ж) создание приборов, машин, механизмов, з) постановка научного эксперимента, и) предложение и реализацию технологии, к) натурное моделирование, л) хронологическое структурирование, м) установление причинно-следственных связей.

При проведении научной, исследовательской деятельности ученый сталкивается с этическими проблемами. Этиканауки– дисциплина, изучающая нравственные основы научной деятельности. Она включает две сферы: профессиональную и социальную ответственность ученого. Ученый должен руководствоваться рядом положений: универсализм, всеобщность, не заинтересованность и организованный скептицизм.

Универсализм– ориентация не на субъективные, личные, групповые, национальные и др. интересы, а на поиск объективного знания

Всеобщность– результаты и достижения ученого являются достоянием всего общества: ученый не вправе рассматривать их как личную собственность

Незаинтересованность– стремление получить знания путем бескорыстного любопытства и при этом не руководствоваться личной выгодой,

Организованныйскептицизм– критическое отношение ученого к своим и чужим результатам.

Для понимания сущности истории науки и техники необходимо четко представлять себе основные понятия. Такие как история, наука и техника.

История(от греческого – расспрашиваю, исследую, рассказ о прошедшем) имеет множество значений: процесс развития чего-либо; комплекс исторических наук, изучающих прошлое человечества во всей его конкретности и многообразии; наука о развитии какой-либо области природы или знания; действительность в ее развитии и движении; прошлое, сохраняющееся в памяти человечества; рассказ, повествование.

Наука: сфера человеческой деятельности, функцией которой является разработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности. Это система знаний о закономерностях развития природы, общества и мышления, отдельная отрасль таких знаний, процесс их получения. То, что получает, дает опыт, урок.

Цели науки: описание процессов действительности, выявление существенных свойств и отношений действительности; систематизация процессов действительности, распределение описанного по классам, подклассам, разделам; объяснение процессов действительности и изложение сущности изучаемых явлений, процессов, объектов; предсказание процессов действительности, построение прогностических моделей процессов развития.

Техника(от греческого – искусная, искусство, мастерство, профессия, уловка, способ) – это совокупность средств человеческой деятельности, созданные для осуществления процессов производства и обслуживания непроизводственных потребностей общества; машины, механизмы, приборы, устройства, орудия той или иной отрасли производства; совокупность навыков и приемов в каком-либо виде деятельности, мастерства (строительная техника, музыкальная).

В технике материализованы знания и производственный опыт, накопленный человечеством в процессе развития общественного производства. Структура техники определяется его отраслевой принадлежностью.

История науки и техники– это самостоятельная, институционно оформленная отрасль исторической науки, дисциплинарное оформление которой происходит в настоящее время. Она характеризуется следующими положениями: носит междисциплинарный характер, является комплексной наукой, одновременно гуманитарной, естественной и технической. Это интегративная наука, объединяющая на новом уровне достижения отдельных научных направлений, не являющихся прямой суммой знаний. Динамично изменяющееся наука, постоянно пополняющаяся новыми знаниями, концепциями и фактами. Она является своеобразным специфическим единым языком междисциплинарного взаимодействия и общения специалистов разных отраслей знания.

История науки и техники имеет свою историографию, которая изучает: а) проблемы генезиса и последующего развития истории естествознания и техники, их отраслей и подотраслей в связи с потребностями науки и техники; б) анализ исторических условий, внешних и внутренних факторов, закономерностей этого процесса; в) взаимодействие истории естествознания и техники с другими отраслями науки, включая гражданскую историю, историю философии, науковедение и др.; г) формирование и смена историко-научных и историко-технических концепций, школ, направлений; д) анализ методов и конкретных методик историко-научных и историко-технических разработок; е) эволюция структуры и изменение функций истории естествознания и техники как научных дисциплин.

Историки науки и техники изучают исторические процессы научного познания и технического творчества.

История науки и техники имеет свою структуру и инфраструктуру, как совокупность основных организационно оформленных структурных единиц, это: исследовательские институты, факультеты и кафедры, общества и фонды, национальные и международные сообщества, музеи и специальные экспозиции, журналы и газеты, компьютерные базы данных, аудиовизуальные материалы, энциклопедии и монографии.

Поскольку предметом рассмотрения курса является мировое развитие науки и техники, то оправданным можно считать использование общей исторической периодизации

История науки и техники изучает не только и не столько идеи, а материальное производство. Обычно выделяются четыре главные сферы материального производства: добывающую промышленность, земледелие, обрабатывающая промышленность и транспорт.

Совокупность различных отраслей техники на определенном этапе исторического развития принято называть укладом техники. Технический уклад конкретного исторического периода определяется и ограничивается прежде всего той ступенью технического развития, к которой он относится. Технический уклад конкретного исторического периода определяется и ограничивается прежде всего тойступенью технического развития, к которой он относится. Эти ступени соответствуют трем основным ступеням производства –ремесленной, мануфактурной и машинной.

Источник

История науки и техники

ОГЛАВЛЕНИЕ

Тема 9. Техника мануфактурной эпохи

Фундаментальное открытие шведов, легкая артиллерия, вызвало новую волну нашествий. 1630 году шведская армия во главе с королем Густавом Адольфом высадилась в Германии, а год спустя в битве при Брейтенфельде шведские гаубицы расстреляли армию императора Фердинанда II. Шведы стали хозяевами Центральной Европы, за двадцать лет войны было сожжено 20 тысяч городов и деревень и погибло 2/3 населения Германии. Затем шведская армия обрушилась на Польшу – это был страшный «потоп», когда были разграблены почти все польские города и погибла половина поляков. В 1700 году шведский король Карл XII разгромил под Нарвой русскую армию; шведы могли бы овладеть Москвой, но шведский король двинулся в Польшу – он считал, что победа от него не уйдет, что русские все равно ничего не смогут сделать. Карл полагал, что у русских нет хорошей железной руды, они закупали почти все качественное железо в Швеции. Однако король ошибся; незадолго до это на Урале были найдены богатейшие рудные залежи и как раз перед началом войны царь Петр приказал заложить большой завод в Каменске. Были приглашены иностранные мастера, завод строили в большой спешке; осенью 1701 года была пущена первая домна, в 1702 году завод дал 180 пушек, а в 1703 году – почти 600 пушек – вчетверо больше, чем было потеряно под Нарвой. Когда Карл XII в 1708 году вторгся в Россию, его встретила мощная артиллерия; в сражении под Полтавой большая часть атакующей шведской пехоты не смогла добежать до русских шеренг – она была истреблена огнем русских пушек.

Европейские страны – прежде всего Англия и Франция – старались избавиться от голландского посредничества и завести свой океанский флот. Однако Голландия не желала расставаться со своей торговой монополией; вторая половина XVII века вошла в историю как эпоха морских войн; в конечном счете Голландия потерпела поражение и новым властелином морей стала Англия. Англичане одержали победу благодаря своим достижениям в кораблестроении; в 1637 году корабельный мастер Финеас Петт построил первый трехпалубный линейный корабль «Ройял Соверен». Это был самый большой корабль тех времен, он имел водоизмещение 1700 тонн и 126 пушек. К концу столетия Англия имела больше ста линейных кораблей. Петр I, в 1697 году приехавший в Голландию учиться корабельному ремеслу, был разочарован тем, что голландские мастера работают по интуиции, не пользуясь чертежами, он поехал в Англию и там окончил свое обучение. Английский флот господствовал на морях, Англия сменила Голландию и захватила в свои руки посредническую торговлю. Голландские купцы переселялись со своими капиталами в Лондон, принимали английские имена и становились английскими купцами. Англия стала процветающей торговой державой – и гарантом этого процветания был линейный корабль, изобретение Финеаса Петта.

Тема 9. Промышленная революция

Первые машины создавались механиками-самоучками, они изготавливались из дерева и не требовали инженерных расчетов. Техника развивалась независимо от науки. После того как сопротивление противников машин стало ослабевать, новые машины стали появляться одна за другой. В 1774-1779 годах Самуэл Кромптон сконструировал прядильную мюль-машину, выпускавшую более качественную ткань, чем машина Аркрайта. В 1784 году Эдмунд Картрайт создал ткацкий станок, который увеличил производительность ткачей в 40 раз.

Промышленная революция была сложным процессом, происходившим одновременно в различных отраслях промышленности. В горной промышленности одной из основных производственных проблем была откачка воды из шахт. В 1698 году англичанин Севери создал машину, использовавшую для этой цели силу пара; в 1712 Томас Ньюкомен усовершенствовал эту машину, снабдив ее цилиндром и поршнем. В машине Ньюкомена находившийся в цилиндре пар конденсировался впрыскиванием воды, в цилиндре создавалось разряжение, и поршень втягивался внутрь цилиндра под воздействием атмосферного давления. К 1770 годам в Англии работало уже около 200 машин Ньюкомена, однако они имели неравномерный ход, часто ломались и использовались только на шахтах. В разных странах делались попытки усовершенствовать эти машины; в частности, России механик И.И. Ползунов построил двухцилиндровую машину аналогичного устройства. В 1763 году к работе по усовершенствованию машины Ньюкомена приступил Джеймс Уатт. В то время Уатт был лаборантом университета в Глазго и ему поручили отремонтировать сломавшуюся модель машины Ньюкомена. Разобравшись в недостатках модели, Уатт создал машину, принципиально отличавшуюся от нее; во-первых, поршень в машине Уатта двигало не атмосферное давление, а пар, впускавшийся из парового котла; во-вторых, после завершения хода поршня отработанный пар выводился в специальный конденсатор. В 1769 году Уатт взял патент на свою машину, но специалисты утверждали, что идея Уатта не может быть практически реализована: при тогдашней технике невозможно было обточить математически правильный паровой цилиндр. Уатту повезло, что как раз в это время была создана совершенная машина, предназначенная для высверливания стволов пушек. Уатту удалось привлечь к делу крупного фабриканта Мэтью Болтона, который ради этой идеи поставил на карту все свое состояние. В 1775 году на заводе Болтона в Бирмингеме было налажено производство паровых машин; однако только через десять лет это производство стало давать ощутимую прибыль. В 1784 году Уатт запатентовал паровую машину двойного действия, в котором пар поочередно толкал поршень с двух сторон; в этой машине был применен центробежный регулятор, автоматически поддерживавший заданное число оборотов.

В первых двигателях Уатта давление в цилиндре лишь немного превышало атмосферное. В 1804 году инженер А. Вулф запатентовал машину, работающую при давлении 3-4 атмосферы, повысив к.п.д. более чем в 3 раза. Массовое производство паровых машин было невозможно без точных токарных станков; решающий шаг в этом направлении был сделан механиком Генри Модсли, который создал самоходный суппорт. С этого времени стало возможным изготовление деталей с допуском в доли миллиметра – это было начало современного машиностроения. Возникновение машин вызвало потребность в металле. Раньше чугун плавили на древесном угле, а лесов в Англии почти не осталось. В 1785 году Генри Корт изобрел способ производства чугуна на каменном угле. Добыча угля стала одной из основных отраслей промышленности.

Одновременно со строительством пароходов делались попытки создания паровой повозки. На многих рудниках существовали рельсовые пути, по которым лошади тащили вагонетки с рудой. В 1803 году механик Ричард Тревитик построил первый паровоз, заменивший лошадей на одной из рельсовых дорог в Уэльсе – однако Тревитику не удалось получить поддержку предпринимателей. Пытаясь привлечь внимание к своему изобретению, Тревитик устроил аттракцион с использованием паровоза, но в конце концов, разорился и умер в нищете. Судьба была более благосклонна к Джорджу Стефенсону, механику-самоучке, получившему заказ на постройку локомотива для одной из шахт близ Ньюкасла. В 1815 году Стефенсон построил свой первый паровоз, а затем руководил строительством железной дороги длиной более 50 км. Главной идеей Стефенсона было выравнивание пути с помощью создания насыпей и прорезки выемок, таким образом достигалась высокая скорость движения. В 1830 году Стефенсон завершил строительство первой большой железной дороги между городами Манчестер и Ливерпуль; для этой дороги он сконструировал паровоз «Ракета», на котором впервые применил трубчатый паровой котел. «Ракета» везла вагон с пассажирами со скоростью 60 км/час; выгоды от дороги были таковы, что Стефенсону сразу же предложили руководить строительством дороги через всю Англию от Манчестера до Лондона. Позже Стефенсон строил железные дороги в Бельгии и в Испании. В 1832 году была пущена первая железная дорога во Франции, немного позже – в Германии и США; локомотивы для этих дорог изготовлялись на заводе Стефенсона в Англии.

Появление станков, паровых машин, паровозов и пароходов коренным образом изменило жизнь людей. Появление фабрик, выпускающих огромное количество дешевых тканей, разорило ремесленников, которые работали на дому или на мануфактурах. В 1811 году в Ноттингеме вспыхнуло восстание ремесленников, которые ломали машины на фабриках – их называли «луддитами». Восстание было подавлено. Разоренные ремесленники были вынуждены уезжать в Америку или идти работать на фабрики. Труд рабочего на фабрике был менее квалифицированным, чем труд ремесленника, фабриканты часто нанимали женщин и детей, за 12-15 часов работы платили гроши. Было много безработных и нищих, после голодных бунтов 1795 года им стали платить пособия, которых хватало на две булки хлеба в день. Население стекалось к фабрикам, и фабричные поселки вскоре превращались в огромные город; в 1844 году в Лондоне было 2,5 млн. жителей, причем рабочие жили в перенаселенных домах, где в одной комнатке, часто без камина, теснилось по несколько семей. Рабочие составляли большую часть населения Англии; это было новое индустриальное общество, не похожее на Англию XVIII века.

Основной отраслью английской промышленности в первой половине XIX века было производство хлопчатобумажных тканей. Новые машины позволяли получать 300 и более процентов прибыли в год и выпускать дешевые ткани, которые продавались по всему миру. Это был колоссальный промышленный бум, производство тканей увеличилось в десятки раз. Однако для новых фабрик требовалось сырье – хлопок; поначалу хлопок был дорог из-за того, что его очистка производилась вручную. В 1806 году американец Эли Уитни создал хлопкоочистительную машину; после этого в южных штатах наступила “эра хлопка”, здесь создавались огромные хлопковые плантации, на которых работали рабы-негры. Таким образом расцвет американского рабства оказался непосредственно связан с промышленной революцией.

В 1870-х годах в развитии мировой экономики наступил знаменательный перелом, этот перелом был связан с колоссальным расширением мирового рынка. В предыдущий период масштабное строительство железных дорог привело к включению в мировую торговлю обширных континентальных областей; появление пароходов намного удешевило перевозки по морю. На рынки огромным потоком хлынула американская и русская пшеница – цены на пшеницу упали в полтора, в два раза. Эти события традиционно называют «мировым аграрным кризисом». Они привели к разорению многих помещиков в Европе – но вместе с тем обеспечили дешевым хлебом миллионы рабочих. С этого времени наметилась промышленная специализация Европы: многие европейские государства теперь жили за счет обмена своих промышленных товаров на продовольствие. Рост населения больше не сдерживался размером пахотных земель; бедствия и кризисы, порождаемые перенаселением, ушли в прошлое. На смену прежним законам истории пришли законы нового индустриального общества.

Одновременно произошла еще одна революция в военном деле, вызванная появлением стальных пушек. Чугун был слишком хрупок и чугунные пушки часто разрывались при выстреле; стальные пушки позволяли использовать значительно более мощный заряд. В 1850-х годах английский изобретатель и предприниматель Генри Бессемер изобрел бессемеровский конвертер, а в 60-х годах французский инженер Эмиль Мартен создал мартеновскую печь. После этого было налажено промышленное производство стали и производство стальных пушек. В России первые стальные пушки были изготовлены на златоустовском заводе под руководством П. М. Обухова; затем было организовано производство на заводе Обухова в Петербурге. Наибольших успехов в производстве артиллерийских орудий достиг немецкий промышленник Альфред Крупп, в 60-х годах Крупп наладил массовое производство казнозарядных нарезных орудий. Винтовки Дрейзе и пушки Круппа обеспечили победы Пруссии в войнах с Австрией и Францией – могущественная Германская империя была обязана своим рождением этому новому оружию.

Тема 10. Наука в период промышленного переворота.

Изобретатели машин, произведших промышленную революцию, не были учеными, это были мастера-самоучки. Некоторые из них были неграмотны; к примеру, Стефенсон научился читать в 18 лет. В период промышленного переворота наука и техника развивались независимо друг от друга. В особенности это касалось математики, в это время появился векторный анализ, французский математик О. Коши создал теорию функций комплексного переменного, а англичанин У. Гамильтон и немец Г. Грасман создали векторную алгебру. В работах Лапласа, Лежандра и Пуассона была разработана теория вероятностей. Основные достижения физики были связаны с исследованием электричества и магнетизма. На рубеже XVIII-XX веков итальянский физик Вольта создал гальваническую батарею; такого рода батареи долгое время были единственным источником электрического тока и необходимым элементом всех опытов. В 1820 году датский физик Г. Эрстед обнаружил, что электрический ток воздействует на магнитную стрелку, затем француз А. Ампер установил, что вокруг проводника появляется магнитное поле и между двумя проводниками возникают силы притяжения или отталкивания. В 1831 году Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Это явление состоит в том, что если замкнутый проводник при своем перемещении пересекает магнитные силовые линии, то в нем возбуждается электрический ток. В 1833 году работавший в России немецкий ученый Эмилий Ленц создал общую теорию электромагнитной индукции. В 1841 году Джоуль исследовал эффект выделения теплоты при прохождении электрического тока. В 1865 году выдающийся английский ученый Джеймс Максвелл создал теорию электромагнитного поля.

Теория электромагнетизма стала первой областью, где научные разработки стали непосредственно внедряться в технику. В 1832 году русский подданный барон П. В. Шиллинг продемонстрировал первый образец электрического телеграфа. В приборе Шиллинга импульсы электрического тока вызывали отклонение стрелки, соответствующее определенной букве. В 1837 году американец Морзе создал усовершенствованный телеграф, в котором передаваемые сообщения отмечались на бумажной ленте с помощью специальной азбуки. Однако потребовалось шесть лет прежде чем американское правительство оценило это изобретение и выделило деньги на постройку первой телеграфной линии между Вашингтоном и Балтимором. После этого телеграф стал стремительно развиваться, в 1850 году телеграфный кабель соединил Лондон и Париж, а в 1858 году был проложен кабель через Атлантический океан.

В конце XVIII века родилась новая наука, химия. Прежде алхимики считали что все вещества состоят из четырех элементов огня, воздуха, воды и земли. В 1789 году Антуан Лавуазье экспериментально доказал закон сохранения вещества. Затем Джон Дальтон предложил атомистическую теорию строения вещества; он утверждал, что атомы различных веществ обладают различным весом и что химические соединения образуются сочетанием атомов в определенных численных соотношениях. В 1809 году был открыт закон кратных объемов при химическом взаимодействии газов. Это явление было объяснено Дальтоном и Гей-Люссаком как свидетельство того, что в равных объемах газа содержится одинаковое количество молекул. Позднее Авогадро выдвинул гипотезу, что в определенном объеме (скажем, кубометре) любого газа содержится одинаковое количество молекул; эта гипотеза была экспериментально подтверждена в 40-х годах французским химиком Ш. Жераром. В 1852 году английский химик Э. Фрэнкленд ввел понятие валентности, то есть числового выражения свойств атомов различных элементов вступать в химические соединения друг с другом. В 1869 году Д. И. Менделеев создал периодическую систему элементов.

Химическая промышленность в первой половине XIX века производила в основном серную кислоту, соду и хлор. В 1785 году Клод Бертолле предложил отбеливать ткани хлорной известью. В 1842 году русский химик Николай Зинин синтезировал первый искусственный краситель, анилин. В 50-х годах немецкий химик А. Гофман и его ученик У. Перкин получили два других анилиновых красителя, розанелин и мовеин. В результате этих работ стало возможным создание анилинокрасочной промышленности, получившей быстрое развитие в Германии. Другой важной отраслью химической промышленности было производство взрывчатых веществ. В 1845 году швейцарец Щенбейн изобрел пироксилин, а итальянец Сабреро – нитроглицерин. В 1862 году швед Альфред Нобель наладил промышленное производство нитроглицерина, а затем перешел к производству динамита.

В 1840-х годах немецкий химик Юстус Либих обосновал принципы применения минеральных удобрений в сельском хозяйстве. С этого времени началось производство суперфосфатных и калиевых удобрений, Германия стала центром европейской химической промышленности.

Одним из достижений экспериментальной химии было создание фотографии. В XVIII веке был распространен аттракцион с использованием камеры-обскуры. Это был ящик с небольшим отверстием в которое вставлялось увеличительное стекло; на противоположной стенке можно было видеть изображение находящихся перед камерой предметов. В 1820-х годах французский художник Жозеф Ньепс попытался зафиксировать это изображение. Покрыв слоем горной смолы медную пластинку, он вставлял ее в камеру; потом пластинку подвергали действию различных химикалий, чтобы проявить изображение. Все дело было в подборе фотонесущего слоя, проявителя и закрепителя. Потребовались долгие годы экспериментов, которые после смерти Ньепса продолжал его помощник Луи Дагер. К 1839 году Дагеру удалось получить изображение на пластинках, покрытых иодистым серебром после проявления их парами ртути; таким образом появилась дагерротипия. Французское правительство оценило это изобретение и назначило Дагеру пожизненную пенсию в 6 тысяч франков.

Тема 11. Технические достижения конца XIX – начала XX века.

Большим достижением электротехники было создание электрических ламп. За решение этой задачи в 1879 году взялся американский изобретатель Томас Эдисон; его сотрудники проделали свыше 6 тысяч опытов, опробуя для нити накаливания различные материалы, лучшим материалом оказались волокна бамбука, и первые лампочки Эдисона были «бамбуковыми». Лишь спустя двадцать лет по предложению русского инженера Лодыгина нить накаливания стали изготовлять из вольфрама.

Электростанции требовали двигателей очень большой мощности; эта проблема была решена созданием паровых турбин. В 1889 году швед Густав Лаваль получил патент на турбину, в которой скорость истекания пара достигала 770 м/сек. Одновременно англичанин Чарлз Парсонс создал многоступенчатую турбину; турбина Парсонса стала использоваться не только на электростанциях, но и как двигатель быстроходных судов, крейсеров и океанских лайнеров. Появились также гидроэлектростанции, на которых использовались гидротурбины, созданные в 30-х годах французским инженером Бенуа Фурнероном. Американец Пелтон в 1884 году запатентовал струйную турбину, работавшую под большим давлением. Гидротурбины имели очень высокий к.п.д., порядка 80%, и получаемая на гидростанциях энергия была очень дешевой.

Одновременно с работами по созданию сверхмощных двигателей шла работа над малыми передвижными двигателями. Поначалу это были газовые двигатели, работавшие на светильном газе; они предназначались для мелких предприятий и ремесленных мастерских. Газовый двигатель был двигателем внутреннего сгорания, то есть сгорание топлива осуществлялось непосредственно в цилиндре и продукты сгорания толкали поршень. Работа при высоких температурах в цилиндре требовала системы охлаждения и смазки; эти проблемы были решены бельгийским инженером Этьеном Ленуаром, который и создал в 1860 году первый газовый двигатель.

К. п. д. двигателя Даймлера составлял около 20%, к. п. д. паровых машин не превосходил 13%. Между тем согласно теории тепловых двигателей, разработанной французским физиком Карно, к. п. д. идеального двигателя мог достигать 80%. Идея идеального двигателя волновала умы многих изобретателей, в начале 90-х годов ее попытался воплотить в жизнь молодой немецкий инженер Рудольф Дизель. Идея Дизеля состояла в сжатии воздуха в цилиндре до давления порядка 90 атмосфер, при этом температура достигала 900 градусов; затем в цилиндр впрыскивалось топливо; в этом случае цикл работы двигателя получался близким к идеальному «циклу Карно». Дизелю не удалось полностью реализовать свою идею, из-за технических трудностей он был вынужден понизить давление в цилиндре до 35 атмосфер. Тем не менее, первый двигатель Дизеля, появившийся в 1895 году, произвел сенсацию – его к. п. д. составлял 36%, вдвое больше, чем у бензиновых двигателей. Многие фирмы стремились купить лицензию на производство двигателей, и уже в 1898 году Дизель стал миллионером. Однако производство двигателей требовало высокой технологической культуры, и Дизелю многие годы пришлось ездить по разным странам, налаживая производство своих двигателей.

Двигатель внутреннего сгорания использовался не только в автомобилях. В 1901 году американские инженеры Харт и Парр создали первый трактор, в 1912 году фирма «Холт» освоила выпуск гусеничных тракторов, и к 1920 году на американских фермах работало уже 200 тысяч тракторов. Трактор взял на себя не только полевые работы, его двигатель использовался для приведения в действие молотилок, косилок, мельниц и других сельскохозяйственных машин. С созданием трактора началась массовая механизация сельского хозяйства.

В конце XIX века продолжалась работа над созданием новых средств связи, на смену телеграфу пришли телефон и радиосвязь. Первые опыты по передаче речи на расстояние проводились английским изобретателем Рейсом в 60-х годах. В 70-х годах этими опытами заинтересовался Александер Белл, шотландец, эмигрировавший в Америку и преподававший сначала в школе для глухонемых детей, а потом в Бостонском университете. Один знакомый врач предложил Беллу воспользоваться для экспериментов человеческим ухом и принес ему ухо от трупа. Белл скопировал барабанную перепонку, и, поместив металлическую мембрану рядом с электромагнитом, добился удовлетворительной передачи речи на небольшие расстояния. В 1876 году Белл взял патент на телефон и в том же году продал более 800 экземпляров. В следующем году Дейвиз Юз изобрел микрофон, а Эдисон применил трансформатор для передачи звука на большие расстояния. В 1877 году была построена первая телефонная станция, Белл создал фирму по производству телефонов, и через 10 лет в США было уже 100 тысяч телефонных аппаратов.

При работе над телефоном у Эдисона возникла мысль записать колебания микрофонной мембраны. Он снабдил мембрану иглой, которая записывала колебания на цилиндре, покрытом фольгой. Так появился фонограф. В 1887 году американец Эмиль Берлинер заменил цилиндр круглой пластинкой и создал граммофон. Граммофонные диски можно было легко копировать, и вскоре появилось множество фирм, занимавшихся звукозаписью.

Новый шаг в развитии связи был сделан с изобретением радиотелеграфа. Научной основой радиосвязи была созданная Максвеллом теория электоромагнитных волн. В 1886 году Генрих Герц экспериментально подтвердил существование этих волн с помощью прибора, называемого вибратором. В 1891 году французский физик Бранли обнаружил, что металлические опилки, помещенные в стеклянную трубку, меняют сопротивление под действием электромагнитных волн. Этот прибор получил название когерера. В 1894 году английский физик Лодж использовал когерер, чтобы регистрировать прохождение волн, а в следующем году русский инженер Александр Попов приделал к когереру антенну и приспособил его для принятия сигналов, испускаемых вибратором Герца. В марте 1896 года Попов продемонстрировал свой аппарат на заседании Российского физико-химического общества и произвел передачу сигналов на расстояние 250 метров. Одновременно с Поповым свою радиотелеграфную установку создал молодой итальянец Гульельмо Маркони; он первым сумел запатентовать это изобретение; а в следующем году организовал акционерное общество для его использования. В 1898 году Маркони включил в свой приемник джиггер – прибор для усиления антенных токов, это позволило увеличить дальность передачи до 85 миль и осуществить передачу через Ла-Манш. В 1900 году Маркони заменил когерер магнитным детектором и осуществил радиосвязь через Атлантический океан: президент Рузвельт и король Эдуард VIII обменялись по радио приветственными телеграммами. В октябре 1907 года фирма Маркони открыла для широкой публики первую радиотелеграфную станцию.

Одним из замечательных достижений этого времени было создание кинематографа. Появление кино было прямо связано с усовершенствованием изобретенной Дагером фотографии. Англичанин Мэддокс в 1871 году разработал сухобромжелатиновый процесс, который позволил сократить выдержку до 1/200 секунды. В 1877 году поляк Лев Варнеке изобрел роликовый фотоаппарат с бромсеребряной бумажной лентой. В 1888 году немецкий фотограф Аншюц создал моментальный шторный затвор. После этого появилась возможность делать моментальные снимки, и вся проблема свелась к созданию скачкового механизма, чтобы производить снимки через промежутки в долю секунды. Этот механизм и первый киноаппарат были созданы братьями Люмьерами в 1895 году. В декабре этого года был открыт первый кинотеатр на бульваре Капуцинов в Париже. В 1896 году Люмьеры объехали все европейские столицы, демонстрируя свой первый кинофильм; эти гастроли имели колоссальный успех.

В конце XIX в. впервые создаются вещества, именуемые те­перь пластмассами. В 1873 г. Дж. Хайеттом (США) был запа­тентован целлулоид — первое из таких веществ, вошедшее в широкий обиход. Перед Первой мировой войной были изобрете­ны бакелит и другие пластмассы, носящие общее название фенопластов. Производство искусственного волокна началось после того, как в 1884 г. французский инженер Г. Шардонё раз­работал метод получения нитрошелка; впоследствии научи­лись производить искусственный шелк из вискозы. В 1899 г. русский ученый И. Л. Кондаков положил начало получению синтетического каучука.

Последние десятилетия XIX в. были временем технических сдвигов в строи­тельном деле. Строительство высотных зданий, или, как их стали называть, «небоскребов», началось в Чикаго в 80-х гг. XIX века. Первым зданием нового типа считается 10-этажный дом чикагской стра­ховой компании, построенный в 1883 г. архитектором У. Дженни, который применил стальные перекры­тия. Усиление стен стальным каркасом, на который начали опирать балки междуэтажных перекрытий, позволило увеличить высоту зда­ний вдвое. Самым высоким зданием тех времен был нью-йоркский 58-этаж­ный небоскреб высотою в 228 метров, построенный в 1913 году. Но высочайшим сооружением была Эйфелева башня, своеобразный памятник «века стали». Воздвиг­нутая французским инженером Гюставом Эйфелем на Марсо­вом поле в Париже в связи со Всемирной выставкой 1889 года, эта ажурная башня имела 300 метров высоты.

Наряду с металлическими конструкциями широкое применение получили в это время конструкции из железобетона. Человеком, открывшим железобетон, считается французский садовник Жозеф Монье. Еще в 1849 году он изготовил кадки для плодовых деревьев с кар­касом из железной проволоки. Продолжая свои опыты, он в 60-х году запатентовал несколько способов изготовления труб, резервуаров и плит из бетона с железной арматурой. Наиболее важным был его патент на железобетонные сводчатые перекрытия (1877 г.).

Конец XIX века был временем бурного роста мировой железнодорож­ной сети. С 1875 по 1917 год протяженность железных дорог выросла в 4 раза и достигла 1,2 млн. километров. Знаменитыми стройками того времени были магистраль Берлин-Багдад и Великий Сибирский путь; протяженность Сибирского пути к 1916 г. составила 7,4 тысяч километров. На новых железных дорогах укладывали стальные рельсы, они пересекали величайшие реки мира, и на этих реках возводились гигантские стальные мосты. Начало «эре стальных мостов», как выражались современники, положили арочный мост инженера Дж. Идса через реку Миссисипи (1874) и висячий Бруклинский мост архитектора Рёблинга в Нью-Йорке (1883). Центральный пролет Бруклинского моста имел в длину около полукилометра. На новых дорогах работали мощные локомотивы системы компаунд с многократным расширением и высоким перегревом пара. В 90-х годах в США и Германии появились первые электровозы и электрифицированные железные дороги.

Строительство железных дорог потребовало многократного увеличения производства стали. В 1870-1900 годах выплавка стали возросла в 17 раз. В 1878 году английским инженером С. Дж. Томасом был введен томасовский способ передела чугуна на сталь; этот способ позволил использовать фосфористые железные руды Лотарингии и обеспечил рудой металлургическую промышленность Германии. В 1892 году французский химик А. Муассан создал дуговую электрическую печь. В 1888 году американский инженер Ч. М. Холл разработал электролитический способ производства алюминия, открыв дорогу широкому использованию алюминия в промышленности.

Новые технические возможности привели к совершенствованию военной техники. В 1887 году американец Хайрем Максим создал первый пулемет. Знаменитый пулемет Максима производил 400 выстрелов в минуту и по огневой мощи был равнозначен роте солдат. Появились скорострельные трехдюймовые орудия и тяжелые 12-дюймовые пушки со снарядами весом 200-300 кг.

Источник