Глава 1. История становления и развития техники

1. История техники и основные этапы её развития.

История техники – это раздел философии науки и техники, изучающий раз­витие технических систем и средств труда в системе общественного произ­водства в связи как с формами и при­ёмами труда, так и с объектом (предме­том) труда.

С точки зрения естественных наук история техники изучает этапы овладения челове­ком законами природы, что обеспечи­вает более глубокое и разностороннее использование и применение вещества и энергии природы. С точки зрения социальных наук история техники изучает общественные движущие силы, общественные условия развития техники и роль творцов техники.

К наиболее крупным периодам истории техники отно­сятся: история каменного века и руч­ных орудий, техники машин и механи­зации, техники автоматизированных устройств и производств.

В истории техники по от­раслям выделяют историю машино­строения, металлургии, горного дела, земледелия, транспорта, энергетики, связи, военной техники, радиотехники, электроники и др.

При более мелком подразделении выделяют историю техники опреде­ленного момента или промежутка вре­мени или историю развития конкретно­го класса технических систем. Книги, статьи и архивные материалы по истории техники содержат богатый фактологический материал по техническим решениям, ошибкам про­ектирования, внешним факторам, которые могут быть полезны при создании но­вых аналогичных изделий. Фактологи­ческий материал по истории техники используется при разработке и обосновании гипотез о законах и закономерностях техни­ки, которые в свою очередь представ­ляют собой результаты теоретического осмысления и обобщения истории раз­вития техники. Для инженерного и технического твор­чества наиболее важной частью истории техники является изучение и анализ эволюции техники.

В своём развитии техника претерпевает изменения. Технические системы в ис­торическом времени осуществляют переход от суще­ствующих и применяемых на практике изделий к новым моделям и модифика­циям с малыми изменениями или к но­вым поколениям технических систем, сильно отличающихся от своих пред­шественников. Эти изменения обычно связаны с улучшением каких-либо критериев эффективности или потребительских качеств технических систем и имеют прогрессивный характер. Эволюция техники подчиня­ется ряду законов и закономерностей развития техники, в первую очередь закону прогрессивной эволюции техни­ческих систем. Одна из главных задач истории техники заключается в изуче­нии эволюции техники, то есть в выявлении и описании характерных изменений перехода технических систем от предшествующих моделей или поколений к новым моделям и поколениям. Изучение эволюции техники – одна из главных задач истории техники. Оно даёт ценный материал, необходимый при разработке новых моделей и поко­лений техники и создании новых изо­бретений.

Происхождение, возникновение, процесс образования элементов технической реальности называется техногенезом. Генезис технических наук связан и периодом пратехники, который представляет собой совокупность условий, способствующих становлению орудийного (ручного) способа производственно-хозяйственной деятельности общества, лежащего в основе донаучного этапа технических наук.

Основные этапы развития техники:

Первым этапом развития техники является этап пратехники. Этот этап начинается с эпохи каменного века, когда техника была орудием убийства и обработки (копьё, бумеранг, каменный топор, игла, шило) и эпоха неолитической революции, когда появляется агротехника, транспорт и гидротехнические сооружения, а также простейшие механические приспособления (рычаг, клин, ворот, блок, колесо).

Если человека рассматривать как «животное, делающее орудия», зачатки «пратехники» обусловлены антропогенезом. Генезис и становление технического знания обусловлен зарождающейся и развивающейся предметно-практической деятельностью человека, когда «первочеловек» в процессе антро­погенеза переходил от стадии случайного использования при­родных предметов к постепенному их приспособлению и со­вершенствованию для повышения эффективности своей дея­тельности. При этом прослеживается тенденция всё более активного использования человеком предметов и процессов естественной природы.

Элементы донаучного технического знания обнаружива­ются на самых ранних этапах антропогенеза. Считается, что генезис элементов технического знания связан со становле­нием и развитием первичных форм общества. Практический опыт, накапливаемый обществом в процес­се антропогенеза, и был положен в основу «пранауки».

Огромные достижения в области техники были достигнуты в странах Древнего Востока. Древневосточные «пранаучные» («пратехнические») зна­ния имели прикладной характер. Это было преимуществен­но рецептурно-инструктивное знание. Древние технологии носили магический и сакральный характер, постепенно по­лучающий выражение в знаковых системах. Это была «бо­жественная мудрость», которой владел служитель Бога (царь, жрец или писец).

К наиболее известным пратехническим знаниям можно отнести изобретения Древнего Китая. К древнекитайским техническим изобретениям принадлежат: водяная мельница, машина-насос, поднимающая воду на поверх­ность земли, первый в мире сейсмограф. Китайцы первыми открыли чудесные свойства магнита и изго­товили первый магнитный компас, который использовали в самых будничных делах: по нему ориентировали новые улицы в городах, выравнивали фасады домов и гробниц, входы в которые должны были быть обращены строго на восток. В навигационном деле и астрономических наблюдениях компас стали применять значитель­но позже. Китайцам принадлежит приоритет в применении для лучшего управления лошадью шпор, которые в кавалерийской атаке были просто незаменимы. Почти за 2 тысячи лет до европейцев китайцы освоили техни­ку плавки железа: в захоронениях IV в. до н.э. найдено железное оружие и железная утварь. Более чем за тысячу лет до европейцев китайцы широко использовали тачку.

Древнегреческая «пранаука» («пратехника») уже характеризуется доминантой теоретического (спеку­лятивного) уровня анализа реальности, у неё уже отсутствует прикладная направленность. Более того, практические сфе­ры деятельности не увязывались непосредственно с разви­тием науки. В это время начинает формироваться представле­ние о технике, как искусстве изготовления вещей, но внимание уделялось не столько развитию тех­нического знания, сколько «достоверному знанию». В этот период сравнительно высокого уров­ня развития получила техника (в сфере строительства, ме­таллургий, ремесленного производства, кораблестроения и др.). Соответствующие технические объекты требовали, как очевидно, расчётов; планов, схем и т.п.

Техническое знание античной эпохи опиралось преимущественно на прак­тический опыт, метод проб и ошибок, сложившиеся много­вековые традиции. Но древнегреческие фило­софы и учёные не замыкались в рамках умозритель­ного знания (Пифагор известен своими работами по приложению математики к исследованиям природных закономерностей, Архимед оставил теоретические работы, обо­сновывающие создание технических объектов).

Архимед(287-212 до н.э.) – ве­ликий учёный периода эллинизма, зверски убитый римским сол­датом, к которому он обратился с просьбой: «Не трогай моих чертежей!». Цицерон реставрировал памятник на могиле Архимеда в знак своего преклонения перед ученым и на могильной плите Архимеда велел изобразить сферу, вписанную в цилиндр, как символ его откры­тий; до сих пор его могила является предметом паломничества. Самый гениальный из греческих ученых, Архимед написал много работ: «О сфере и цилиндре», «Об измерении круга», «О квад­ратуре параболы», «О конусах и сфероидах» и др. В работе «О методе» Архимед отметил, что он пользуется ин­дуктивным и интуитивным методами.Архимед заложил основы гидростатики, сформулировал ее знаменитый закон – объём вытолкнутой жидкости равен объёму погруженного тела (по рассказам Витрувия, сиракузский царь Гиерон решил пожерт­вовать храму золотую корону. Но ювелир подменил часть золота се­ребром, смешав его с золотом. Заподозрив ювелира, Гиерон попросил Архимеда провести экспертизу. Размышляя над этой задачей, Архи­мед зашёл как-то в баню и там, погрузившись в ванну, заметил, что количество воды, переливающейся через край, равно количеству воды, вытесненной его телом. Это наблюдение подсказало Архимеду решение задачи о короне, и он, не медля ни секунды выскочил из ванны, и как был нагой, бросился домой, крича во весь голос о сво­ей открытии «Эврика», что от греч. – нашёл, открыл). Архимед открыл законы рычага. Знаменитые слова «Дайте мне точку опоры, и я переверну мир», Архимед произнес во время спуска гигантского судна в море при помощи системы рычагов. Он внёс новшество в графическую арифметику – систе­му выражения сверхбольших чисел. Архимед изобрел: баллистические орудия для защиты Сира­куз, приспособления для перевозки грузов, во время осады Си­ракуз придумал зажигательные стекла, сконструировал плане­тарий, открыл специфический вес (относительно объема). Несмотря на все эти инженерные достижения, Архимед, преж­де всего, был и остается крупным математиком-теоретиком, фи­зиком, арифметиком и геометром. Он разработал методы определе­ния площадей поверхности и объемов различных геометрических фигур и тел, создал формулу исчисления длины окружности, знал принципы дифференциального исчисления, благодаря сво­ему сочинению «начала механики»он стал основоположником теоретической механики.

Античность элементы научно-технического зна­ния получала с Востока, но одновременно эффективно развивала их в рамках своей цивилизации. Именно в условиях античной культуры решались не только сложные технико-технологические за­дачи, но возникли первые элементы научно-технического знания.

В период Средневековья становление и развитие ремес­ленного производства требовало совершенствования техни­ко-технологических форм деятельности (в сфере обработки метала, дерева, в ткачестве и др.), поэтому в этот период закладывались научные и технико-технологические основа­ния грядущей промышленной революции.

К техническим достижениям средневековья относятся:водяная и ветряная мельницы, компас, порох, очки, бумага, механические часы. В водяных мельницах и водяных двигателях,описанных еще Витрувием, в средние века использовались зубчатое зацепление пальцевого типа и коленчатый рычаг. Изготовление ветряных мельниц, появились в Европе в начале XII века, но широко распространились в XV веке, требовало высокой квалификации мастеров в кузнечном деле, знаний гидравлики, аэродинамики. Первые механические часы появились на башне Вестминстерского аббатства в 1288 г. (позже часы стали использовать во Франции, Италии, Германских государствах, Чехии и т.д.). Главной задачей при создании часового механизма было обеспечение точности хода или постоянства скорости вращения зубчатых колес, для чего было необходимо соединить механику, астрономию, математику в решении практической задачи измерения времени. Применять компас (изобретённый в Китае в I-III вв.) европейцы в мореплавании начали с XII века, для чего необходимо было теоретическое описание магнита, которое впервые предложено Пьером де Марикуром (Петр Перегрин). Компас стал первой действующей научной моделью, на основе которой развивалось учение о притяжении, вплоть до теории Ньютона. Порох(открытый также в Китае и использовавшийся уже в VI веке при изготовлении фейерверков и ракет) стал играть в военном деле важную роль с XIV века после изобретения пушки (родоначальницей которой была «огненная труба» византийцев), после чего появились ружья и мушкеты. Эти изобретения открыли большой простор для научных исследований процессов горения, взрыва и вопросов баллистики. Бумага (изобретенная в Китае во II веке) попала в Европу в XII веке через арабов, где её производство началось в Испании сначала из хлопка, затем из тряпья и отходов текстильного производства. Предшественницей книгопечатания было ксилография – гравирование на дереве. По гравюрам на дереве можно было тиражировать печатные тексты. Китайские же мастера изобрели подвижный шрифт в начале XI века. В Европе книгопечатание возникло в 40-х годах XV века (И. Гутенберг). Первая славянская типография была основана в Кракове в 1491 г. Первая русская печатная книга «Апостол» напечатана в 1564 г. в Москве И. Федоровым и П. Метиславцем. Роль книгопечатания в научном прогрессе и распределении знаний трудно переоценить. Очкибыли изобретены в Италии по одним сведениям в 1299 г. Сильвино Армати, по другим – не ранее 1350 г. Существует мнение, что успехи просвещения в эпоху Возрождения были достигнуты во многом благодаря изобретению очков.

В эпоху Возрождения и Нового времени на основе дина­мики Г. Галилея и математической физики И. Ньютона формируются предпосылки создания сравнительно целостной системы естественнонаучного и тех­нико-технологического Знания. На базе взаимосвязи экспериментальных и теоретических раз­работок создаются элементы технознания.

Второй этап развития техники начинается с промышленной революции конца XVIII-начала XIX вв. – создание паровой машины и универсальных прядильных станков, что ознаменовало закат ремесленного производства и переход к промышленной экономике (машинному производству);

Если первое осознание самостоятельной роли техники относится к античности, где было введено и обсуждалось понятие «технэ», то следующее – к Новому времени (формирование представлений об инженерии), но основной этап падает на конец ХIХ – начало ХХ столетия, когда были созданы технические науки и особая рефлексия техники – философия техники.

Любая техника во все исторические периоды была основана на использовании сил природы. Но только в Новое время человек стал рассматривать природу как автономный, практически бесконечный источник природных материалов, сил, энергий, процессов, научился описывать в науке все подобные естественные феномены и ставить их на службу человеку. Хотя сооружения античной техники тоже частично рассчитывались и при их создании иногда использовались научные знания, все же главным был опыт, а творчество техников мыслилось не как создание «новой природы» (о чем писал Ф.Бекон), а всего лишь как искусственная реализация заложенных в мироздании вечных изменений и превращений разных «фюсис» (природ). Всё, что можно было – уже было сотворено, человеческая деятельность только выводила из скрытого состояния те или иные конкретные творения.

В этом смысле техническое творчество и в древнем мире, и в античности, и в средние века было именно хитростью, непонятно почему получавшимся творением вещей и машин (на самом деле творить мог только Бог). В Новое время техническое творчество – сознательный расчёт сил (процессов, энергий) природы, сознательное приспособление их для нужд и деятельности человека. В инженерии техника создается на основе знаний естественных наук и технических знаний. Основные деятельности этого периода – изобретение и инженерное конструирование. Оба эти вида инженерной деятельности предполагают естественнонаучную и техническую рациональность.

В рамках промышленной революции XVIII в. происходит реальное формирование первых наук технического цикла.

Третий этап развития техники связан ссозданием электрических машин и способов его генерации в конце XIX в. (появляется двигатель внутреннего сгорания, что позволило создать новый класс компактных машин, в том числе автомобилей, судов и т.д.);

Четвёртый этап развития техники – это этап становления развитие радиотехники и радиоэлектроники в начале XX в. – создание конвейерного производства;

Пятый этап – этап автоматизации производства в середине XX в. – создание вычислительной техники, выход в космос;

Шестой этап развития техники – этап внедрения био- и нанотехнологий в конце XX – начале XXI вв., которые могут привести к очередной революции во многих областях деятельности человека.

2. Технология и основные этапы её развития.

Технология (от греч. – искусство, мастерство) как совокупность методов обработки и становления материалов.

Первый этап – предтехнология, когда господствовало искусство и человек делал то, что получалось только у него (а с помощью технологии всё то, что доступно только избранным, одаренным, становится доступно всем);

Второй этап – переход от искусства к технологии, которую рассматривали как сумму и нужную последовательность операций, причём схема работает только тогда, когда все операции расставлены в нужном порядке, – этот переход фактически создал современную человеческую цивилизацию;

Третий этап – технологии человека (хотя технология присутствует во всём живом, поскольку всё живое, так или иначе, производит переработку продуктов питания в продукты жизнедеятельности) – это первый опытулучшения свойств первобытных инструментов (палка-копалка, кремневыйнож);

Четвёртый этап – технологии как процесс – начинаются с процесса добычи первобытным человеком огня посредством трения;

Пятый этап – технология как сложный комплекс знаний, ноу-хау, полученных с помощью дорогостоящих исследований;

Шестой этап – технологии как передача информации от человека к человеку, от поколения к поколению.