Реферат: Развитие техники от простейших орудий труда до космонавтики

--PAGE_BREAK--Ещё один пневмогидравлический прибор – Геронов фонтан. Герон знал, какое применение могут иметь различные источники энергии. Например, он сконструировал небольшую ветряную мельницу, заставлявшую звучать музыкальный орган.
Прошли тысячелетия, и специалист по Античности доктор Дж. Лэнделс из университета в Рединге с помощью специалистов инженерного факультета сделал точную модель двигателя по описанию Герона. Он обнаружил, что модель развивала большую скорость вращения – не менее 1500 оборотов в минуту. Учёный заявил: «Шар Герона, возможно, был самым быстровращающимся предметом того времени». Тем не менее у Лэнделса возникли трудности при подгонке соединений между вращающимся шаром и паровой трубой, что не позволяло сделать приспособление эффективным. Возможно, для Герона это было как бы само собой разумеющимся, или он просто «забыл» описать эту «незначительную» деталь. Свободный шарнир у шара позволял ему быстрее вращаться, но тогда быстро улетучивался пар; тугой шарнир, напротив, означал, что энергия пара расходовалась на преодоление трения. Лэнделс не позволяя себе что-либо прибавлять к известным описаниям посчитал, что эффективность механизма Герона, возможно, была ниже 1%. Это значит, что энергия затрачиваемая на работу машины была значительно больше полезной энергии, и она не нашла бы практического применения. Но «теория» была важнее.
«Машина есть система связанных между собой частей из дерева, обладающая наибольшей мощностью для передвижения тяжестей, – писал конце I в. до н.э. римский архитектор Марк Витрувий Поллион в своём знаменитом трактате «Об архитектуре». – Сам же этот механизм приводится в действие посредством круговых вращений искусным приёмом …».
Первый экземпляр трактата «Об архитектуре» был найден в библиотеке монте-кассинского монастыря; первое его издание появилось в Венеции в 1497 г., т.е. через полторы тысячи лет после того как трактат был написан. Книга X этого трактата посвящена теоретической и прикладной механике, описанию машин и механических приспособлений и их действию. Витрувий рассматривает подъёмные машины, применяемые в строительстве, водоподъёмные машины, водяную мельницу.
По представлениям того времени первый род механизмов – это чисто подъёмный; второй – духовой (давлением воздуха); третий род –  механизмы тяги.
Античные архитекторы обладали значительными познаниями в практической механике. Историк архитектуры Огюст Шуази (XIX век) вычислил допущенное напряжение в камнях храма в Карнаке (Египет): в потолочных плитах оно составляет 4 кг/см2, в архитравах –  5 кг/см2. На допуск таких напряжений не решаются и в наше время.
Инженер А.И. Сидоров в 1925 г. писал: «Многие египетские обелиски опрокинуты и разрушены людской злобой, но ни один из них не опрокинут бурей, и некоторые стоят до сих пор. Следует заметить, что обелиск стоит на своём цоколе совершенно свободно, не будучи прикреплён фундаментальными болтами, которых египтяне не знали, без всякого раствора и т.п. … Я произвёл расчёт некоторых обелисков на опрокидывание сильнейшей бурей и нашёл коэффициент устойчивости от 2,5 до 2, как раз то, что мы допускаем теперь».
 Египетские и греческие колонны строились высотой не более девяти диаметров. Сейчас мы знаем, что за этим пределом начинается опасность продольного изгиба. Древние архитекторы соблюдали это условие. По-видимому, тоже не случайно.
 Теоретические труды Ктесибия до нас не дошли, но сведения о его изобретениях содержатся в сочинениях других авторов – Филон, Витрувия, Афинея, Плиния и Герона. Из этих источников мы узнаём, что Ктесибий был изобретателем двух цилиндрового водяного насоса, снабжённого всасывающими и нагнетательными клапанами; водяного органа, управление которым осуществлялось с помощью сжатого воздуха; водяных часов, отличавшихся от древней клепсидры тем, что в них имелся поплавок, движение которого передавалось фигурке, указывавшей время на специальной шкале, и некоторых других устройств. В военных метательных машинах, изобретённых Ктесибием, использовалась сила сжатого воздуха.
Великий учёный Архимед (III в. до н.э.) был и гениальным механиком. Историки пишут о том, что он был кем-то вроде военного инженера (на самом деле достижения Архимеда в области инженерного дела не сводились к одним лишь военным машинам) при дворе сиракузского царя Гиерона, который, кстати, приходился ему родственником. Подобно Платону, он считал недостойным философа использование науки в практических целях и тем не менее изобрёл несколько исключительно полезных машин. Из них наиболее известен «архимедов винт», который широко применялся для удаления воды из корабельных трюмов и для дренажа полей в Египте после ежегодных паводков. Архимед изобрёл несколько катапульт, благодаря которым длительное время удавалось отражать осаду Сиракуз римским флотом.
В математике Архимед дошёл до изобретения интегрального исчисления, намного опередив своё время. Он проверил и создал теорию пяти механизмов, известных в его время и именуемых «простые механизмы»: рычаг клин, блок, бесконечный винт и лебёдка. Впрочем, бесконечный винт, возможно, он не изобрёл, а усовершенствовал гидравлический винт, который служил египтянам для осушения болот. Сегодня «архимедов винт» используется, например, в обыкновенной мясорубке. Изобретение бесконечного винта привело Архимеда к другому важному изобретению, пережившему тысячелетия, а именно к изобретению болта, сконструированного из винта и гайки.
В своей «Механике» Архимед дал математическое определение центров тяжести простых тел и равновесия системы рычагов.
Есть легенда, что Архимед, фокусируя слабые солнечные лучи с помощью зеркал, сжёг римский флот, осаждавший Сиракузы. Во всяком случае, он оставил книгу «О зажигательных стёклах». От несохранившихся трактатов Архимеда дошёл ряд фрагментов, цитируемых Героном (в «Механике»), Паппом (в «Механической библиотеке») и другими авторами. Герон приводит длинный отрывок из раннего сочинения Архимеда – «Книги опор». Исследователи отмечают, что в нём ещё нет строгости, присущей зрелым трудам великого сиракузца, и содержится ряд ошибок, относящихся к распределению опорных реакций и показывающих, что в период написания этой книги Архимед ещё не знал, что вес тела можно считать сосредоточенным в его центре тяжести.
Последним, возможно, предсмертным трудом Архимеда был трактат «О плавающих телах», заложивший математические основы новой науки – гидростатики. Не исключено, что его написание стимулировано популярной историей с короной царя Гиерона.
Таким образом, средства производства постепенно превращались, по словам К. Маркса «из орудия … в машину» (т.23, с. 382).
В XII в. понятие «инженер» уже бытовало в Западной Европе. Правда, оно ещё обозначало строителя военных машин и фортификаций (т.е. специалиста, которого в эпоху эллинизма называли «механиком»), так как все технические средства по части ведения военных операций и обороны назывались «ingenia». С XV века в Италии инженерами называют также строителей каналов.
Достижения технической мысли в эпоху эллинизма явились основой для дальнейшего развития материально-технической культуры человечества особенно в эпоху Возрождения.
Возрождение в истории культуры стран Западной и Центральной Европы эпоха, переходная от средневековой культуры к культуре нового времени (приблизительные хронологические границ: в Италии – 14÷16 вв., в других странах – конец 15÷16 вв.) [1, ст. «Возрождение»].
В 15 в. благодаря учёным, эмигрировавшим из Византии в Италию, были впервые переведены почти все древнегреческие поэты (в том числе Гомер) и философы (в том числе большинство диалогов Платона). Тексты античных произведений, известных и средневековой Европе, уточнялись, освобождались от средневековых наслоений и ошибок и переосмысливались.
  Но культура Возрождения не была простым возвращением к античной. Она её развивала и интерпретировала по-новому, исходя из новых исторических условий. Не меньшее значение, чем античное влияние, имели в культуре Возрождения связи с национальной традицией. Огромную роль в распространении античного наследия и новых, гуманистических взглядов сыграло изобретение (середина 15 в.) и распространение в странах Европы книгопечатания. В типографиях Флоренции, Венеции (Альд Мануций), Базеля (И. Фробен), Парижа (А. Этьенн), Лиона (Э. Доле), Антверпена (К. Плантен), Нюрнберга и др. печаталась античная и гуманистическая литература.
  Культура Возрождения отразила в себе специфику переходной эпохи. Старое и новое нередко причудливо переплеталось в ней, представляя своеобразный, качественно новый сплав.
Эпоха Возрождения (особенно 16 в. ) отмечена крупными научными сдвигами в области естествознания. Его развитие, непосредственно связанное в этот период с запросами практики (торговля, мореплавание, строительство, военное дело и др.), зарождавшегося капиталистического производства, облегчалось первыми успехами нового, антидогматического мировоззрения. Специфической особенностью науки этой эпохи была тесная связь с искусством; процесс преодоления религиозно-мистических абстракций и догматизма средневековья протекал одновременно и в науке и в искусстве, объединяясь иногда в творчестве одной личности (особенно яркий пример — творчество Леонардо да Винчи — художника, учёного, инженера). Наиболее крупные победы естествознание одержало в области астрономии, географии, анатомии. Великие географические открытия (путешествия Х. Колумба, Васко да Гамы, Ф. Магеллана и др.) практически доказали шарообразность Земли, привели к установлению очертаний большей части суши. Открытия, означавшие революционный переворот в науке, были сделаны в середине 16 в. в области астрономии: с гелиоцентрической системы мира великого польского астронома Н. Коперника.
 Ряд открытий был сделан в математике, в частности в алгебре: найдены способы решения общих уравнений 3-й и 4-й степени ( итальянские математики Дж. Кардано, С. Ферро, Н. Тарталья, Л. Феррари ), разработана современная буквенная символика (французский математик Ф. Виет), введены в употребление десятичные дроби (голландский математик и инженер С. Стевин) и др. Дальнейшее развитие получает механика (Леонардо да Винчи, Стевин и др.).
Изобретательский гений Леонардо был подкреплён обширными техническими знаниями [2]. Он знал практически все разновидности зубчатых зацеплений, кулачковые, гидравлические и винтовые механизмы, передачи с гибкими звеньями …
Он изобрёл несколько типов экскаваторов и придумал организацию земляных работ одновременно на нескольких горизонтах. Он изобрёл несколько гидравлических машин разных конструкций, в том числе тангенциальную турбину, прядильный и волочильный станки, станок для насечки напильников, приспособления для нарезки резьбы, прокатный стан, станок для свивки канатов, крутильный станок и несколько веретен, машину для шлифовки оптических стёкол, камерные шлюзы.
Некоторые из его изобретений настолько опередили своё время, что остались недоступными для техники той эпохи. Например, центробежный насос, гидравлический пресс, огнестрельное нарезное оружие. Он изобрёл также летательный аппарат тяжелее воздуха и пришёл к выводу, что такой аппарат летать без двигателя не может. В своих записных книжках и рукописях (около 7 тыс. листов) Леонардо оставил наброски изобретений, которые не могли быть поняты в его время, в частности, аэроплан, подводная лодка.
Растет объём знаний и в других областях науки [1]. Так, Великие географические открытия дали огромный запас новых фактов не только по географии, но и по геологии, ботанике, зоологии, этнографии; значительно вырос запас знаний по металлургии и минералогии, связанный с развитием  горного  дела ( труды немецкого  учёного  Г. Агриколы,  итальянского  учёного В. Бирингуччо), и т. д.
2. Становление экспериментальной науки и динамика развития техники
Первые успехи в развитии естественных наук, философская мысль подготовили становление экспериментальной науки и материализма 17—18 вв. Переход от ренессансной науки и философии ( с её истолкованием природы как многокачественной, живой и даже одушевлённой) к новому этапу в их развитии — к экспериментально-математическому естествознанию и механистическому материализму — совершился в научной деятельности английского философа Ф. Бэкона, итальянского учёного Г. Галилея.
Таким образом, к XVIII веку были созданы предпосылки качественно новой эпохи в развитии техники, впрочем, как и всего человечества. При производстве предметов материальной культуры люди перешли от сложных орудий труда и машин, приводимых в движение естественными силами природы (водой, ветром, ручной тягой и т.д.), к орудиям труда, действующим при помощи двигателя. Однако и здесь не обошлось без переходных форм. Например, первая изобретенная производственная машина (прядильный станок Джона Уайета в 1735 г.) приводилась в движение с помощью запряжённого осла [2].
Итак, к XVIII веку возникла проблема создания технологических машин, в первую очередь для текстильного производства. Переход к машинной технике требовал создания двигателей, не зависящих от местных источников энергии (воды, ветра).
Первым двигателем, использующим тепловую энергию топлива, была поршневая пароатмосферная машина прерывистого действия, появившаяся в конце XVII – начале XVIII вв.: проекты французского физика Д. Папена и английского механика Т. Севери, усовершенствованные в дальнейшем Т. Ньюкоменом в Англии и М. Тривальдом в Швеции. В 1760 г. хозяин прядильной мануфактуры в Серпейске Калужской губернии Родион Глинков построил 30-веретёную машину для прядения льна с приводом от водяного колеса и мотальную машину, заменившую 10 человек.
Проект универсального парового двигателя был предложен в 1763 г. механиком Колывано-Воскресенских заводов Иваном Ивановичем Ползуновым, который сдвоил в своей машине цилиндры, получив двигатель непрерывного действия.
Вполне развитую форму универсальный тепловой двигатель получил в 1784 г. в паровой машине английского изобретателя механика Джеймса Уатта. В 1785 г. паровая машина впервые была поставлена для привода текстильного предприятия, а к концу века в Англии и Ирландии работало уже более трёхсот машин. В России в 1798-1799 гг. паровые машины были установлены на Александровской мануфактуре в Петербурге и на Гумешевском заводе на Урале.
Во второй половине XIX в. в процессе дальнейшего совершенствования энергетической базы производства были созданы два новых типа теплового двигателя: паровая турбина и двигатель внутреннего сгорания. Параллельно с развитием  тепловых двигателей совершенствовалась конструкция первых гидравлических двигателей, особенно гидротурбин: проекты французского инженера Б. Фурнерона, американского А. Пелтона, австрийского В. Карплана. Создание мощных гидротурбин позволило строить гидроэнергетические агрегаты большой мощности (до 600 МВт) и создавать крупные ГЭС в местностях, где имеются большие реки, водопады.
Важнейшие сдвиги в развитии энергетической базы промышленного производства были связаны с изобретением двигателей электрических. В 1831 г. английский физик М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, а в 1834 русский учёный Якоби создал первый электрический двигатель постоянного тока, пригодный для практических целей. В 1888-1889 гг. инженер М.О. Доливо-Добровольский создал трёхфазную короткозамкнутую асинхронную электрическую машину.
В первом учебнике по механике были учтены только 134 различных механизма, хотя их число на начало XIX в. было около 200, из которых почти половина было изобретено в XVIII в. 
И.И. Артоболевский в своём знаменитом справочнике «Механизмы в современной технике», получившем мировое распространение, учёл на конец третьей четверти XX в. 4746 механизмов.
Таким образом, подчёркивает А.Н. Боголюбов, за 170 лет (с 1800 по 1970 гг.) количество механизмов возросло почти в 24 раза, в то время как с XVII по XIX вв. оно всего лишь удвоилось.
В первой половине XX в. были созданы новые типы практически пригодных двигателей – газовая турбина, реактивный двигатель, ядерная силовая установка.
К сегодняшнему дню техника стремительно развивается. Очень быстро после создания первого двигателя человечество вступило в фазу интенсивного развития автоматического производства, дальнейшего проникновения в закономерности построения и взаимодействия органической и неорганической материи, освоения околоземного пространства, создания искусственного интеллекта.
Ниже приводятся две таблицы [2], которые в некоторой степени отражают динамику развития научно-технических достижений.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Имеются, однако, и печальные факты в истории развития техники. К ним относятся потери некоторых замечательных знаний или произведений рук человеческих. Это происходило когда человек  или  сообщество  людей уничтожали информацию и произведения либо намеренно, либо с целями разрушения и наживы. К наиболее известным примерам утраты знания являются секреты:
Ø Особого способа изготовления булатной стали, отличающейся своеобразной структурой и видом («узором») поверхности, высокой твёрдостью и упругостью [1, ст. «Булат» (от перс. пулад — сталь)]. Узорчатость, связана с особенностями выплавки и кристаллизации. С древнейших времён (упоминается Аристотелем) идёт на изготовление холодного оружия исключительной стойкости и остроты — клинков, мечей, сабель, кинжалов и др. Литой булат, полученный в 40-х годах XIX в. на Златоустовском заводе П. П. Аносовым уступает лучшим старинным восточным образцам.
Ø Приготовления очень прочных и стойких к действию кислот чёрного и красного лаков, которые служили главными цветами в античной вазописи.
Кроме того, утрачены книжная сокровищница сгоревшей Александрийской библиотеки; большая часть «семи чудес света» и т. д.
Имеются примеры и другого характера, отражающие влияние отдельных личностей на уровень развития общества. К ним относится вышеприведённый факт, что одна из величайших цивилизаций древности – цивилизация майя не имела человека, который изобрел бы колесо.
 
3. Причины, побуждающие развитие техники
Завершая краткую историю развития техники с древнейших времён необходимо сказать об основных причинах движущих это развитие. Ведь без общественного заказа часть достижений человеческой мысли либо не была востребованной, либо так и осталась на бумаге. Вот, что по этому поводу пишет известный механик, математик, историк механики Н.Д. Моисеев [3]: «Действительно, рассуждал Моисеев, в развитии математики, механики, химии существуют вычисления, измерения, экспериментальные данные, логические рассуждения, в механико-математических науках – аксиомы, теоремы, их доказательства, т.е. совокупность материала, не зависящего от мировоззрения естествоиспытателя и от социальных запросов общества. В то же время в каждой эпохе при выборе того или иного состава аксиом, того или иного способа трактовки результатов опытов, того или иного контекста теории учёный вынужден (иногда подсознательно) руководствоваться той или иной методологией, которая связана с определённой системой философских знаний. Возникновение того или иного учения, как правило, отвечает насущным запросам производства, экономической жизни общества. Например, почему именно в XVII веке выдающиеся ученые обратились к изысканию точного хронометра или часов. Галилей, Гюйгенс, Гук и другие предлагают фрагменты или окончательные проекты маятниковых часов и хронометров с пружинным балансиром. Вряд ли их побуждало к этому точное выполнение режима дня – завтрака, обеда и ужина или другие подобные заботы. Проблема астрономической ориентации корабля в открытом океане, связанная с чередой Великих географических открытий, – вот, что вдохновляло математиков и механиков на эпохальные изобретения. К этим проектам ими разрабатывалась новейшая инфинитезимальная теория малых колебаний математического и физического маятника или пружинного балансира. В свою очередь, на великие кругосветные путешествия бесстрашных моряков устремляла не столько любознательность, сколько жажда наживы тех торгово-промышленных деятелей, которые финансировали эти недешёвые экспедиции. С фактом первоначального накопления капитала (кратчайший способ ограбления колоний) в XVI – XVII веках согласится любой… Таким образом, реальный фактор и насущные запросы общественного развития вызывали дальнейшие умственные (технические, теоретические и философские) рассуждения, осмысливающие исторические события».
Здесь затронут вопрос внутренних взаимоотношений общества. Человек отдельно, также как и человеческое сообщество являются сложнейшими системами и для их развития в полной мере справедливы основные законы диалектики.
Всё человечество мысленно можно представить в виде планеты, на которой каждый занимает своё положение в соответствии с его жизненными ценностями. При этом кто-то будет на полюсах, кто-то в разных местах экватора, а кто-то между ними. Для одного полюса характерны только духовные ценности: гармония человека с самим собой, обществом, природой; познание мира ради истины и овладение новыми тайнами природы на благо человечества. Для другого полюса характерны только материальные ценности: удовлетворение всех желаний (философия Ницше), достижения в области комфорта и наслаждений, всё остальное интересует только постольку, поскольку оно способствует приобретению предыдущего перечисленного.
Однако, несмотря на полную противоположность полюсов, всё в совокупности представляет собой целостную жизнеспособную систему. Ведь помимо борьбы между этими полюсами за свои взгляды на этот мир существует ещё и их единство. Оно выражается в зависимости друг от друга. В части техники одни способны постичь тайны природы и максимум создать лишь опытные образцы изобретений, но не могут полноценно внедрить их в жизнь; другие отличаются большей активностью и в борьбе за материальные блага (а иногда за выживание ), имея определённую власть, в силу своего менталитета, могут стимулировать деятельность первых, однако сами, как правило, не способны к созданию нового из-за разрозненности знаний, связанной отсутствием системного взгляда. Такой человек, даже будучи от природы талантливым, в совершенстве может освоить какие-либо разделы человеческого знания, однако, не способен воспринимать это знание в совокупности, как систему, что не позволяет ему прогнозировать дальнейшее развитие интересующих его процессов (и в том числе предвидеть отрицательные для него же последствия).
В результате такого взаимодействия развитие техники и вообще материальной культуры идёт не просто быстро, а иногда с ускорением. Т.е. стимулируется развитие в основном материальной культуры.
4. Сопоставление духовной и материальной культур
Сделаем небольшое отступление, так как интересным является факт, что в истории развития человечества были цивилизации (например, майя и ацтеки), которые в ущерб материальной культуре развивали культуру духовную и, конечно, не могли противостоять агрессии хорошо вооружённых европейцев. Описывая в [9] ирокезский род Ф. Энгельс пишет: «И что за чудесная организация этот родовой строй во всей его наивности и простоте! Без солдат, жандармов и полицейских, без дворян, королей, наместников, префектов или судей, без тюрем, без судебных процессов – всё идёт своим установленным порядком. Всякие споры и распри разрешаются сообща теми, кого они касаются, – родом или племенем, или отдельными родами между собой … и в большинстве случаев вековой обычай уже всё урегулировал. Бедных и нуждающихся не может быть – коммунистическое хозяйство и род знают свои обязанности по отношению к престарелым, больным и изувеченным на войне. Все равны и свободны, в том числе и женщины. Рабов ещё не существует, нет, как правило, ещё и порабощения чужих племён. Когда ирокезы около 1651 года победили племя Эри и «Нейтральную нацию», они предложили им вступить полноправными членами в свой союз; только после того как побеждённые отклонили это, они были изгнаны со своей территории. А каких мужчин и женщин порождает такое общество, показывают восторженные отзывы всех белых, соприкасавшихся с неиспорченными индейцами, о чувстве собственного достоинства, прямодушии, силе характера и храбрости этих варваров.
Примеры этой храбрости мы видели совсем недавно в Африке. Кафры-зулусы несколько лет тому назад, как и нубийцы, несколько месяцев тому назад – племена, у которых родовые учреждения ещё не исчезли, – сделали то, на что не способно ни одно европейское войско. Вооруженные только копьями и дротиками, не имея огнестрельного оружия, они под градом пуль заряжающихся с казённой части ружей английской пехоты – по общему признанию первой в мире по боевым действиям в сомкнутом строю – продвигались вперёд на дистанцию штыкового боя, не раз расстраивали ряды этой пехоты и даже опрокидывали её, несмотря на чрезвычайное неравенство в вооружении, несмотря на то что они не отбывают никакой воинской повинности и не имеют понятия о строевой службе. О том, что в состоянии они выдержать и выполнить, свидетельствуют сетования англичан по поводу того, что кафр в сутки проходит больше чем лошадь, и быстрее её. У него мельчайший мускул, крепкий, как сталь, выделяется словно плетёный ремень, – говорит один английский художник».
5.      Теория – основа технического развития «… Важный шаг в изучении природы – это всегда
                                                                         только приближение к истине. Всё, что мы узнаём –
это какое-то приближение… Всё изучается лишь для
      того, чтобы снова стать непонятным или, в лучшем
   случае, потребовать исправления …»
Р. Фейнман Даже краткий обзор истории развития техники показывает поразительный факт лавинообразного развития современных науки и техники в масштабах истории всего человечества.
Если на переход человека от каменных орудий труда к металлу занял около 2-х миллионов лет; усовершенствование колеса от сплошного деревянного до колеса, имеющего ступицу, спицы  и обод заняло около трех тысяч лет, то за последние «каких-то» 150 лет транспорт изменился от лошадей и деревянных кораблей до современного состояния, о чём, кстати, красноречиво пел Леонид Утёсов в песне «Только глянет над Москвою утро вешнее …».
Причинами этого явления является целый комплекс факторов, основные из которых следующие:
1)    к середине XX века сложились теоретические модели, адекватно описывающие основные известные человеку процессы, происходящие в природе;
2)    неразрывно с развитием теории развивался инструментарий исследования природных процессов и к середине XX века достиг высочайшего уровня;
3)    число сообществ (научно-производственные объединения), вооруженных теорией и инструментарием и производящих новые знания и технику в условиях противоборства различных политических систем необычайно возросло. 
Два последних фактора являются производными от первого, так как только знание является началом, отправной точкой для создания нового.
Представляет интерес история развития «адекватного» мысленного взгляда на материальный мир, каковым является история развития и создания теоретических моделей основных природных процессов: взаимодействия тел различной природы (твердых, жидких и газообразных тел, плазмы); а также структуры и внутренних взаимодействий вещества. Эта тема не является предметом данной работы, однако некоторые положения необходимо рассмотреть.
В частности, известны претензии современных «прочнистов» к Микеланджело, который, наблюдая за процессом откалывания частей своих скульптур, сделал предположение о том, что продольные напряжения в сечении балки распределяются так, как показано на рисунке 1, в то время как реально они распределяются так, как показано на рисунке 2. Тем самым он существенно задержал развитие дисциплины «Сопротивление материалов».
<img width=«172» height=«197» src=«dopb163348.zip» v:shapes="_x0000_s1037 _x0000_s1036 _x0000_s1057 _x0000_s1038 _x0000_s1035 _x0000_s1034 _x0000_s1033 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1045 _x0000_s1049 _x0000_s1053 _x0000_s1046 _x0000_s1048 _x0000_s1052 _x0000_s1056"> <img width=«157» height=«194» src=«dopb163349.zip» v:shapes="_x0000_s1032 _x0000_s1031 _x0000_s1030 _x0000_s1029 _x0000_s1028 _x0000_s1026 _x0000_s1027 _x0000_s1039 _x0000_s1040 _x0000_s1043 _x0000_s1047 _x0000_s1051 _x0000_s1044 _x0000_s1055 _x0000_s1050 _x0000_s1054">  

Рисунок 1.                                                 Рисунок 2.
История развития теоретического описания материального мира и процессов, происходящих в нём, неразрывно связана с историей развития техники и не только интересна, но сложна и драматична.
Опираясь на знание, полученное в теории, человек способен создавать то, что не существует в налично данной природной и социальной действительности, но возможно с точки зрения открытых теорией объективных законов [1].
Вообще процесс движения к истине, к познанию человеком мира, своего места в нём и самого себя, наверное, будет длиться пока человек существует. Не случайно древнегреческий философ Сократ говорил: «Я знаю только то, что я ничего не знаю». Тем не менее, факт совершенствования мысленной модели как мира, так и его частей, неоспорим, т.е. мир познаваем и даже может преобразовываться человеком в соответствии с его волей и возможностями, материальной и духовной культурой. Аспект духовной культуры оказался непредсказуемо важным, так как планете и её биосфере реально угрожают антропогенные (вызванные человеческой деятельностью) катастрофы.
Итак, первая теоретическая модель мира, созданная человеком созерцающим, объясняла всё «божественным» происхождением. Однако по мере того как приобретался опыт выживания и совершенствовались мысленные конструкции, что-то удавалось объяснять, пока на самом низком уровне. Например, после создания опытным путем оперения стрел можно было сказать: «Стрела лучше поражает в цель, потому что на другом конце неё есть оперение, а наконечник тяжелее и острее».
В античную эпоху философы высказали мысль о том, что мир весь целиком познать нельзя, но можно по частям. В результате другие философы разделили мир на разные области исследования и назвали эти области науками. Это был важнейший шаг на пути поиска истины, адекватного взгляда на мир. Создавалось бесчисленное множество теорий, достоинства которых наполняли науки жизненной силой. Однако прежде чем произошло появление первой достаточно строгой в современном понимании теории, выполняющейся в заданных определённых рамках и не зависящей от политических систем и т.п.,  прошло более двух тысяч лет. Логически мыслящие люди упражнялись и перебирали огромное число вариантов построения умозрительных конструкций, о чём красноречиво говорит известное ироничное высказывание Декарта: «Нельзя представить себе ничего настолько абсурдного или неправдоподобного, чтобы не быть доказанным тем или иным философом». Однако к строгой в современном понимании теории эти слова, конечно, не имеют отношения.
Но в первую очередь, чем осознанно или неосознанно занялись люди это создание «Теории теорий», т.е. познаваем ли мир вообще; правилами и методами как надо познавать, исследовать объект; логические конструкции;  разработка формального (т.е. независимого от чего бы то ни было) языка математики, которым можно описывать всё. Большинство из этих вопросов рассматривает  «Теория познания».
Теория познания(гносеология, эпистемология) – раздел философии, в котором изучаются проблемы природы познания и его возможностей, отношения знания к реальности, исследуются всеобщие предпосылки познания, выявляются условия его достоверности и истинности. В отличие от психологии, физиологии высшей нервной деятельности и других наук, теория познания как философская дисциплина анализирует не индивидуальные, функционирующие в психике механизмы, позволяющие тому или иному субъекту прийти к определённому познавательному результату, а всеобщие основания, дающие возможность рассматривать этот результат как знание, выражающее реальное, истинное положение вещей … Ставилась задача отыскания абсолютно достоверного знания, которое было бы исходным пунктом и вместе с тем предельным основанием всей остальной совокупности знаний по степени их ценности… Теория познания определяется тем, что её развитие осуществляется на основе … тезиса о единстве диалектики, логики и теории познания [1].
Первым и главным учителем человека в теории познания была и остаётся сама природа, так как при наблюдении за нею пытливый ум обнаруживает  закономерности, которые затем формализует в законы, математические зависимости и реализует в искусственные произведения (художественные, математические, технические и т.д.).
Приведём несколько примеров выявления истины.
«…Замечательно, что колебания и волны независимо от их природы описываются количественно одними и теми же уравнениями!…
О симметрии. Мы уже знаем, что в явлении электромагнитной индукции Максвелл усмотрел порождение вихревого электрического поля переменным магнитным полем. Следующий и уже последний шаг в открытии основных свойств электромагнитного поля был им сделан без какой либо опоры на эксперимент. Точно не известно, какими соображениями руководствовался при этом Максвелл. Это могли быть те же соображения, которые заставили строителей Аничкова моста в Санкт-Петербурге поставить фигуры укрощаемых лошадей по обе стороны дороги; те же соображения, которые не позволяют вам перегружать одну половину комнаты за счёт другой. Это не что иное, как соображения симметрии, но только симметрии не в узком геометрическом смысле, а понимаемой более широко.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Свойства симметрии глубоко заложены в природе, и, по-видимому, именно поэтому симметрия воспринимается нами как необходимая гармония окружающего мира. В электромагнитных явлениях, конечно, речь идёт не о той внешней красоте и изяществе, которая может быть присуща тому, что мы наблюдем непосредственно с помощью органов чувств. Здесь речь может идти о той внутренней стройности, гармоничности и единстве, которую открывает природа перед человеком, стремящемся постичь её изначальные законы. Чувствуя эту гармонию в природе человек, естественно, стремится усмотреть её и там, где факты пока ещё не демонстрируют её с полной наглядностью…» [4].
Одним из удивительных отражений симметрии в природе является изоморфизм (подобие строения и математического описания) звездных и планетных систем к структуре атома. Это явление было обнаружено и показано в работах Ф.А. Гареева [5], и Б.И. Рабиновича [6], когда он исследовал динамику планетного вещества для объяснения сложной структуры колец планеты Сатурн.
Ярким примером поиска закономерности (необходимой для создания полуэмпирической теории обтекания жидкостью и газом острых твердых тел) на основе логического сопоставления различных процессов (это также одно из проявлений симметрии в природе) продемонстрировал В.А. Бужинский [7].
« … Из сделанного обзора следует, что применение существующих теоретических методов для определения сопротивления даже простых пластин и панелей, совершающих колебания в жидкости, и тем более для исследования колебаний жидкости в баках с демпфирующими перегородками сопряжено с практически непреодолимыми трудностями. Все попытки получить асимптотическое решение уравнений Навье-Стокса путём разложения в ряд по числам Рейнольдса и Келегана-Карпентера окончились безрезультатно… Общее теоретическое решение проблемы совершено другим путём было получено после знакомства с небольшой книгой Работнова по линейной механике разрушения… Трещина в упругом теле и пластина в идеальной несжимаемой жидкости имеют не только очевидное внешнее сходство… С математической точки зрения решения этих задач имеют одинаковые особенности в окрестности острых кромок областей. Возникла идея перенесения методов теории механики деформируемого твёрдого тела в область гидродинамики при рассмотрении колебаний пластин в несжимаемой маловязкой жидкости. Эта идея оказалась плодотворной …»
В предисловии к учебнику [8] авторы изложили свои взгляды, по которым можно оценить степень понимания предмета человеком-исследователем: «Степень глубины физического понимания характеризуется умением применять для анализа различных явлений наиболее общие, фундаментальные законы. При анализе конкретных примеров и задач в разных разделах книги показывается, как, например, применение закона сохранения энергии позволяет решить задачу проще, взглянуть на неё с более общих позиций и, что особенно важно, часто даёт возможность, найти ответ на некоторые вопросы, касающиеся тех явлений, для которых нам не известны описывающие их конкретные законы. Для глубокого понимания физики необходимо чёткое осознание степени общности различных физических законов, границ их применимости, их места в общей физической картине мира.
Книга не перегружена формулами. Там, где это возможно и не идёт в ущерб строгости изложения, авторы стремились максимально использовать качественные соображения. По мнению одного из величайших физиков Э. Ферми, «…физическая сущность действительно понимаемого вопроса может быть объяснена без помощи сложных формул». В умении объяснить сущность вопроса «на пальцах» и заключается истинное понимание уравнений, выражающих физические законы».
Несмотря на то, что приведены современные примеры проникновения в тайны природы общий подход, видимо, был всегда один и тот же.
На сегодняшний день, прежде чем некоторую логическую систему умозаключений научное сообщество признает, как строгую теорию, она должна пройти комплексную проверку, как с точки зрения полномасштабного экспериментального подтверждения, так и с точки зрения отсутствия логической противоречивости и согласованности с имеющимся общепризнанным научно-техническим материалом.
5.1. Гипотеза — предшественник теории
Предшественником строгой теории является гипотеза. Необходимость в гипотезе возникает, как правило, в проблемной ситуации, когда обнаруживаются факты, выходящие за пределы возможностей объяснения существующей теорией.
Гипотеза (греч. hypothesis – основание, предположение, от hypó – под, внизу и thésis – положение то, что лежит в основе, – причина или сущность), научное допущение или предположение, истинное значение которого не определено.
 И сама гипотеза не возникает сразу, а проходит определенные стадии формирования. Первоначально это весьма предварительное предположение, догадка, вытекающая из наблюдения новых явлений, но это еще не гипотеза в собственном смысле слова.
 Догадка может носить зыбкий, неустойчивый характер, подвергаться модификациям, переборам различных вариантов допущений.
В результате формируется сама гипотеза как наиболее вероятное предположение. Затем осуществляется проверка сделанных допущений путем наблюдения, эксперимента, что или подтверждает гипотезу, поднимая ее на пьедестал теории или опровергает ее целиком либо частично. Гипотеза может не только подтверждается или опровергается, но и уточняться или исправляться.
В части верификации (подтверждения) гипотезы исключительно важным методом научного исследования в наши дни становится метод моделирования, который предполагает изучение объекта по его модели.
Особенность моделирования заключается в том, что оно осуществляется и на эмпирическом и на теоретическом уровне познания и при переходе одного уровня к другому. Моделирование  имеет своим объективным основанием принцип отражения, подобия, аналогию и относительную самостоятельность формы.
Моделью называется некоторая материальная или мысленная  система,  которая сходна с объектом исследования и способна заменять его в познавательном процессе.
Когда модель имеет с оригиналом одинаковую физическую  природу, то мы имеем дело с физическим моделированием (физическая модель – сходство физических свойств).
Когда явление описывается системой уравнений, то такое моделирование называется математическим. Знаково-логическим моделирование   называется, если некоторые стороны моделируемого объекта мы представляем в виде формальной  системы с помощью знаков, которая затем изучается с целью переноса полученных сведений на  сам моделируемый объект.
Обоснование и доказательство гипотезы, прежде чем она переходит ранг теории, осуществляются путем анализа накопленного знания, сопоставления его с уже известными эмпирическими фактами, с установленными новыми фактами и с теми фактами, которые прогнозируются и могут быть установлены в будущем.
Кроме того, гипотеза часто имеет вспомогательное, но исключительно большое эвристическое значение; она помогает делать открытия. Как правило, построение гипотез – наиболее трудная часть работы теоретической  мысли.
До сих пор не найдено ни одного метода, который сделал бы возможным выдвижение гипотез по определенным правилам – это порождения интуиции ученого, его воображения, а иногда фантазии. Здесь уместно вспомнить ироничное, но не лишённое «рационального зерна», высказывание Нильса Бора: «Теория должна быть достаточно безумной, чтобы быть правильной».
Часто, в том числе и в литературе можно встретить выражение типа теория оказалась неправильной, теория «лопнула» и т.д.
Однако к строгой теории в современном понимании такие высказывания не применимы, потому что в такой теории всегда оговариваются рамки её действия (в допущениях) и в этих рамках основные положения доказываются и экспериментально и логически.
Т.е. теория, к которой аргументировано применено выражение, что она «лопнула» на самом деле является либо надуманной лжетеорией, либо неудачной гипотезой.
Первая действительно строгая теория, описывающая движение механических объектов в известных рамках – «Механика Ньютона», явилась беспрецедентным толчком не только для технического прогресса, но и для дальнейшего совершенствования теорий в других областях знания.
5.2. Теория – высшая форма организации научного знания
Теория (греч. theoría, от theoréo — рассматриваю, исследую ), в широком смысле – комплекс взглядов, представлений, идей, направленных на истолкование и объяснение какого-либо явления; в более узком и специальном смысле – высшая, самая развитая форма организации научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существующих связях определённой области действительности – объекта данной теории [1].
  В современной методологии науки принято выделять следующие основные компоненты теории: 1) исходную эмпирическую основу, которая включает множество зафиксированных в данной области знания фактов, достигнутых в ходе экспериментов и требующих теоретического объяснения; 2) исходную теоретическую основу — множество первичных допущений, постулатов, аксиом, общих законов, в совокупности описывающих идеализированный объект; 3) логику теории – множество допустимых в рамках теории правил логического вывода и доказательства; 4) совокупность выведенных утверждений с их доказательствами, составляющую основной массив теоретического знания [1].
Возвращаясь к тому факту (симметрия, подобие), что многие явления и создания природы, казалось бы, никак не сопоставимые друг с другом (например, орбиты планет и электронов; колебания пружины, волны и электромагнитной волны и т.д. ) имеют некую общую взаимосвязь, необходимо отметить, что многие учёные ставили перед собой цель отыскания универсального закона объединяющего все явления и предметы.
В частности известно, что А. Эйнштейн в последние годы жизни много работал над созданием единой теории поля [2]. Её смысл главным образом заключается в том, чтобы с помощью одного-единственного уравнения описать взаимодействие трёх фундаментальных сил: электромагнитных, гравитационных и ядерных…
Чувствуя единство природы Гёте в одном из своих произведений написал: «Теория сама по себе ни к чему. Она полезна лишь поскольку даёт нам веру в связь явлений». Как один из примеров создания новой техники в следующем разделе более подробно рассмотрен  процесс появления и совершенствования космических ракетных носителей, и в частности остановимся на проблемах устойчивости их движения.
6. Теория движений изделий космической техники
«Человечество не останется вечно на Земле,
                   но в погоне за светом и пространством сначала
  робко проникнет за пределы атмосферы, а затем
завоюет себе всё околосолнечное пространство»
К.Э. Циолковский 6.1. Краткая история развития космонавтики
Многие историки науки и техники считают, что первые предшественники ракеты были «огненные стрелы», изобретенные в Китае. Однако не говорится о том, что их прообразами явились стрелы обыкновенные. И действительно, одними из первых «искусственных» предметов запущенных человеком в воздух были не только камни, но затем копья, а в последствии стрелы. Другое дело, что движущей силой для них являлись на первых порах рука человека и упругая тетива лука.
Далее с изобретением в Китае в IX веке пороха появилась мысль об управляемом взрыве, а точнее горении (также как в последствии об управляемой ядерной цепной реакции), и появились т.н. стрелы Хо-Цзян – «огненные стрелы».
Российский историк В. Сокольский описывает, что они представляли собой обычную стрелу, к древку которой прикреплялась бамбуковая или бумажная трубка. Трубка наполнялась порохом или аналогичным составом, который поджигался при помощи фитиля [2].
Твёрдотопливные пороховые ракеты появились в Китае в 10 в. н. э. На протяжении сотен лет такие ракеты применялись сначала на Востоке, а затем в Европе как фейерверочные, сигнальные, боевые.  
Немецкий историк ракетной техники Вилли Лей считал, что начало применения ракетной техники в Китае относится к <metricconverter productid=«1232 г» w:st=«on»>1232 г. – времени обороны Пекина от монголов.
О превращении зажигательных стрел в простейшие ракеты свидетельствуют рисунки, на которых стрелы выпускают сразу по 15-20 штук из корзин, официально названных историками многозарядными пусковыми установками.
Известно о попытке китайца Ван Ху в <metricconverter productid=«1500 г» w:st=«on»>1500 г. подняться в воздух с помощью ракет. Все 47 фейерверочных ракет, размещённых под сиденьем летательного аппарата, подожженные одновременно 47 слугами, взорвались одновременно. Изобретатель погиб.
Устройство фейерверочных ракет дошло до нас в описаниях Конрада Хасса, Леонгардта Фронспергера, а Иоганн Шмидлап приводит рисунок многоступенчатой фейерверочной ракеты, использовавшейся не для скорости и дальности полёта, а для достижения большего эффекта. Таким образом, принцип многоступенчатости в ракетной технике известен, по крайней мере, с XVI века.
В начале XIX века в результате массированной ракетной атаки (около 25000 зажигательных ракет) сгорела большая часть Копенгагена, применение зажигательных ракет решило исход боя под Лейпцигом и в Гданьске. Максимальная дальность ракет Конгрева к этому времени достигала <metricconverter productid=«2700 м» w:st=«on»>2700 м, заряд содержал <metricconverter productid=«3,2 кг» w:st=«on»>3,2 кг взрывчатого вещества. Его ракетами оснащались армии Дании, Франции, Испании, Швеции [2].
В 1903 К. Э. Циолковский в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» впервые в мире выдвинул основные положения теории жидкостных ракетных двигателей и предложил основные элементы устройства РД на жидком топливе.
Немецкий учёный Герман Оберт (1894 – 1989) развил эти идеи. Он является создателем теории космического полёта, автором первого в мире проекта многоступенчатой космической ракеты, конструктором первого в Европе успешно работавшего жидкостного ракетного двигателя. Будучи гимназистом, он вывел уравнение движения ракеты и разработал первую схему реактивного летательного аппарата на несколько человек. В 1917 году он представил в Министерство вооружений Германии проект одноступенчатой ракеты дальнего действия, которая не только внешним видом, но и конструкцией походила на современные баллистические ракеты.
В головной части 25-метровой ракеты должен был размещаться заряд взрывчатого вещества массой 10 т, в качестве топлива предполагалось использовать этиловый спирт и жидкий кислород. К <metricconverter productid=«1923 г» w:st=«on»>1923 г., окончив Клаузенбургский университет, он получил диплом профессора физики и математики и разработал полную теорию космического полёта, предложил два проекта двухступенчатой ракеты для достижения космических скоростей и лунной ракеты, способной совершить перелёт на другое небесное тело[2].
За десять лет до Оберта проект лунной ракеты предложил французский теоретик космонавтики Робер Энсо-Пельтри, но полагал, что для космических перелётов должно использоваться атомное топливо, т.е. относил начало практического освоения космоса в туманные перспективы.
 Первый в мире запуск ракеты на жидком топливе (жидкий кислород и газолин) произошёл в <metricconverter productid=«1926 г» w:st=«on»>1926 г. Автором проекта был американский учёный, один из пионеров ракетной техники Р. Годдард (1882-1945).
Первые советские жидкостные ракетные двигатели – ОРМ, ОРМ-1, ОРМ-2 были спроектированы В. П. Глушко и под его руководством созданы в 1930—31 в Газодинамической лаборатории (ГДЛ). Впервые электротермический РД был создан и испытан Глушко в ГДЛ в 1929÷1933 [1].
Первые реактивные ракеты «Фау-1» (конструкции В. фон Брауна) были выпущены немецким вермахтом летом <metricconverter productid=«1944 г» w:st=«on»>1944 г. по целям в Англии, они несли заряд взрывчатого вещества со скоростью <metricconverter productid=«650 км/ч» w:st=«on»>650 км/ч.
Следующая модель, «Фау-2» (14 т), была первой настоящей ракетой. Она летела со скоростью <metricconverter productid=«6000 км/ч» w:st=«on»>6000 км/ч; 3 октября <metricconverter productid=«1942 г» w:st=«on»>1942 г. впервые в истории техники была преодолена скорость звука. Осенью <metricconverter productid=«1944 г» w:st=«on»>1944 г. немцы успели выпустить по югу Англии 1100 ракет «Фау-2», пока военные силы союзнических держав не захватили пусковые установки в Голландии.
Основоположником практической космонавтики является С. П. Королев. К 1957 под его руководством был создан ракетно-космический комплекс, позволивший запустить первый искусственный спутник Земли, а затем был осуществлен вывод на околоземные орбиты ряда автоматически управляемых космических аппаратов; к 1961 был отработан и запущен космический корабль «Восток», на котором совершил первый полёт Ю. А. Гагарин.
 Начало космической эры – 4 октября 1957, дата запуска в СССР первого искусственного спутника Земли. Вторая важнейшая дата космической эры – 12 апреля 1961 – день первого космического полета Ю. А. Гагарина, начало эпохи непосредственного проникновения человека в космос.
    продолжение
--PAGE_BREAK--