Формирование естественной науки и инженерии в культуре Нового времени

Замысел новой науки и инженерии, сформировавшийся в эпоху Возрождения, еще нужно было реализовать практически. Первые образцы, такой практической реализации принадлежат, как известно, Галилею и Гюйгенсу. Рассмотрим этот вопрос поподробнее. Галилей показал, что для использования науки в целях описания естественных процессов природы годятся не любые научные объяснения и знания, а лишь такие, которые, с одной стороны, описывают реальное поведение объектов природы, но, с другой — это описание предполагает проецирование на объекты природы научной теории. Другими словами, естественнонаучная теория должна описывать поведение идеальных объектов, но таких, которым соответствуют определенные реальные объекты. Какая же идеализация интересовала Галилея? Та, которая обеспечивала владение природными процессами: хорошо их описывала (т.е. в научной теории) и позволяла ими управлять (предсказывать их характер, создавать необходимые условия, запускать практически). Установка Галилея на посторонние теории и одновременно на инженерные приложения заставляет его проецировать на реальные объекты (падающие тела) характеристики моделей и теоретических отношений, то есть уподоблять реальный объект идеальному. Однако, поскольку они различны, Галилей расщепляет в знании (прототип мысленного эксперимента) реальный объект на две составляющие: одну - точно соответствующую, подобную идеальному объекту, другую - отличающуюся от него (она рассматривается как идеальное поведение, искаженное влиянием разных факторов — среды, трения, взаимодействия тела и наклонной плоскости и т.п.). Затем эта вторая составляющая реального объекта, отличающая его от идеального объекта, элиминируется в эксперименте.

До Галилея научное изучение всегда мыслилось как получение об объекте научных знаний при условии константности, неизменности самого объекта. Никому из исследователей не могла прийти в голову мысль практически изменять реальный объект (в этом случае он мыслился бы как другой объект). Ученые шли в ином направлении, стараясь так усовершенствовать модель и теорию, чтобы они полностью описывали поведение реального объекта. Расщепление реального объекта на две составляющие и убеждение, что теория задает истинную природу объекта, которая может быть проявлена не только в знании, но и в опыте, направляемом знанием, позволяют Галилею мыслить иначе. Он задумывается над вопросом о возможности так изменить сам реальный объект, практически воздействовав на него, чтобы уже не нужно было изменять его модель, поскольку объект станет соответствовать ей. Именно на этом пути Галилей и достиг успеха. Следовательно, в отличие от опытов, которые проводили многие ученые и до Галилея, эксперимент предполагает, с одной стороны, вычленение в реальном объекте идеальной составляющей (при проецировании на реальный объект теории), а с другой — перевод техническим путем реального объекта в идеальное состояние, то есть полностью отображаемое в теории. Интересно, что опытным путем Галилей смог проверить лишь тот случай, где можно было не учитывать действие основных сил сопротивления. В реальной практике подобная ситуация не имела места, она была идеальной, вычисленной теоретически, реализованной техническим путем. Но оказалось, что будущее именно за такими идеальными ситуациями; они открывали новую эпоху в практике человека — эру инженерии, опирающейся на науку.

На творчество Галилея целиком опирается Гюйгенс, но интересует его другая задача — как использовать научные знания при решении технических задач. Фактически Гюйгенс сформировал образец принципиально новой деятельности — инженерной, опирающейся, с одной стороны, на специально построенные научные знания, а с другой - на отношения параметров реального объекта, рассчитанных с помощью этих знаний. Инженерная задача, стоящая перед Гюйгенсом, заключалась в необходимости сконструировать часы с изохронным качанием маятника, то есть подчиняющимся определенному физическому соотношению.

Для инженера всякий объект, относительно которого стоит техническая задача, рассматривается, с одной стороны, как явление природы, подчиняющееся естественным законам, а с другой — как орудие, механизм, машина, сооружение, которые необходимо построить искусственным путем ("как другую природу"). Сочетание в инженерной деятельности "естественной" и "искусственной" ориентации заставляет инженера опираться и на науку, из которой он черпает знания о естественных процессах, и на существующую технику, где он заимствует знания о материалах, конструкциях, их технических свойствах, способах изготовления и т.д. Совмещая эти два рода знаний, инженер находит те "точки" природы и практики, в которых, с одной стороны, удовлетворяются требования, предъявляемые к данному объекту его употреблением, а с другой — совпадают природные процессы и действия изготовителя. Если инженеру удается в такой двухслойной "действительности" выделить непрерывную цепь процессов природы, действующую так, как это необходимо для функционирования создаваемого объекта, а также найти в практике средства для "запуска" и "поддержания" процессов в такой цепи, то он достигает своей цели. Так, Гюйгенс смог показать, что изохронное движение маятника может быть обеспечено конструкцией, представляющей собой развертку циклоиды. Падение маятника, видоизмененное такой конструкцией, вызвало естественный процесс, соответствующий как научным знаниям механики, так и инженерным требованиям к механизму часов.

В своем трактате Гюйгенс перечисляет задачи, которые ему необходимо было решить: пришлось развернуть учение Галилея о падении тел, доказав ряд новых теорем, изучить развертки кривых линий (в результате Гюйгенс создал теорию эволют и эвольвент), провести исследование о центре качания маятника и, наконец, воплотить полученные знания в конкретном механическом устройстве часов. С работ Гюйгенса естественнонаучные знания (механики, оптики и др.) начинают систематически использоваться для создания разнообразных технических устройств. Для этого в естественной науке инженер-ученый выделяет или строит специальную группу теоретических знаний. При этом именно инженерные требования и характеристики создаваемого технического устройства влияют на выбор таких знаний или формулирование новых теоретических положений, которые нужно доказать в теории. Эти же требования и характеристики (в случае исследования Гюйгенса - это было требование построить изохронный маятник, а также технические характеристики создаваемых конструкций) показывают, какие физические процессы и факторы необходимо рассмотреть (падение или подъем тел, свойства циклоиды и ее развертки, падение весомого тела по циклоиде), а какими можно пренебречь (сопротивлением воздуха, трением нити о поверхности). Наконец, исследование теории позволяет перейти к первым образцам инженерного расчета.

Расчет в данном случае, правда, предполагал не только применение уже полученных в теории знаний механики, оптики, гидравлики и так далее, но и, как правило, их предварительное построение теоретическим путем. Расчет - это определение характеристик технического устройства, исходя, с одной стороны, из заданных технических параметров (т.е. таких, которые инженер задавал сам и мог контролировать в существующей технологии) и, с другой - из теоретического описания физического процесса, который нужно было реализовывать техническим путем. Описание физического процесса бралось из теории, затем определенным характеристикам этого процесса придавались значения технических параметров и, наконец, исходя из соотношений, связывающих в теории характеристики физического процесса, определялись те параметры, которые интересовали инженера. В трактате о часах Гюйгенс провел несколько расчетов: длины простого изохронного маятника, способа регулирования хода часов, центров качания объемных тел. Исследование Гюйгенса интересно еще в одном отношении: в его работе приводятся не только описания соответствующих математических кривых и движущихся по этим кривым тел (т.е. идеальные объекты математики или их элементы, например, циклоидально-изогнутые полоски). Такое соединение в одном исследовании описаний двух разных типов объектов (идеальных и технических) позволяет не только аргументировать выбор и построение определенных идеальных объектов, но и понимать все исследование особым образом: это и не чисто научное познание, и не просто техническое конструирование, а именно инженерная деятельность. На ее основе складывается и особая реальность - инженерная.

В рамках этой реальности в XVIII, XIX и начале XX вв. формируются основные виды инженерной деятельности: инженерное изобретательство, конструирование, инженерное проектирование.

ИНЖЕНЕРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Все, что мы до сих пор рассматривали, было предысторией инженерии как "онаученной" техники. Действительная история инженерии начинается с развитием в рамках технической деятельности особой инженерной деятельности. Инженерная деятельность связана с регулярным применением научных знаний для создания искусственных, технических объектов — сооружений, устройств, механизмов, машин и т.д. Однако инженеры не только применяют знания, полученные в науке. Инженеры, осуществляя инженерную деятельность также вырабатывают новые научные и технические знания, оказывающие обратное стимулирующее влияние на развитие науки. Именно это в первую очередь роднит деятельность инженера с деятельностью ученого-экспериментатора и именно это отличает ее от работы техника-ремесленника. На первых этапах своего "научного" развития инженерная деятельность была ориентирована на применение знаний естественных наук, главным образом физики и математики, но с течением времени на стыке науки и техники формируются особые науки - технические. Однако прежде чем перейти к рассмотрению структуры и развития инженерной деятельности и технических наук, остановимся на вопросе о том, чем отличаются инженерный и научный стили мышления.

Дата добавления: 2014-12-23