История техники

   С точки зрения развития техники основным достижением средних веков стало  использование лошади. Средние века были эпохой, когда лошадь стала  первым помощником человека; жизнь  европейского крестьянина стала  немыслимой без лошади. Изобретение  стремени привело к широкому распространению  верховой езды. Появление хомута позволило  использовать лошадь на пашне  - ведь раньше пахали на быках. Запряженные лошадьми телеги и кареты стали главным средством транспорта. Из других достижений нужно отметить распространение водяных и ветряных мельниц – хотя мельницы появились еще в древнем Риме, их широкое применение относится именно к средним векам.  

   1.3 Начало Нового времени  

   Первооткрывателем пороха был китайский алхимик  и медик Сунь Сымяо, живший в VII веке; он писал в одном из трактатов, что нагревание смеси из селитры, серы и древесного угля приводит к  сильному взрыву. В битвах с монголами  китайцы использовали пороховые  бомбы, которые бросали во врага  из баллист – однако это спасло их от поражения. Из Китая порох попал  на Ближний Восток; здесь  неизвестные арабские мастера создали первую пушку - “модфу”. Поначалу модфа представляла собой выдолбленный деревянный ствол, куда засыпали порох, закатывали камень и производили выстрел. В XII веке стали делать железные модфы, стрелявшие свинцовыми ядрышками - “орехами”. Затем появились большие бомбарды весом в несколько тонн с многопудовыми каменными ядрами - эти орудия предназначались для разрушения крепостных стен. В XIII веке арабы применили бомбарды при осаде испанских городов,  а затем, в XIV столетии, с новым оружием познакомилась вся Европа.

   Как отмечалось выше, порох был изобретен  в Китае. Другим великим китайским  изобретением было книгопечатание, появившееся  в Китае в XI веке. Поначалу для  печати использовались вырезанные из дерева доски, затем деревянные литеры, потом – чугунные литеры, изобретателем  которых считается кузнец Би Шен. В Европе книгопечатание, по-видимому, было открыто независимо, его создателем был ремесленник Иоанн Гутенберг  из Страсбурга. В 1440 году Гутенберг  изготовил свой первый печатный станок, а в 1455 году напечатал первую книгу  – конечно, это была самая популярная книга тех времен,  Библия.   
 
 
 

   1.4 Рождение современной науки  

   Возрождение коснулось и астрономии, в 1543 году учившийся в Италии польский священник  Николай Коперник издал книгу, в  которой он воскресил идею Аристарха  Самосского о том, что Земля вращается  вокруг Солнца. Однако, как и в  древние времена, эта теория не согласовывалась  с наблюдениями астрономов, в частности  с наблюдениями датского астронома  Тихо Браге, создавшего обширные и точные астрономические таблицы. В 1609 году Иоганн Кеплер, астроном и астролог при дворе германского императора, проанализировал таблицы Тихо Браге  и путем кропотливых вычислений показал, что Земля вращается  вокруг Солнца – но не по кругу, а  по эллипсу. Таким образом, ученые Нового времени впервые превзошли ученых Древнего мира.

   Экспериментальное подтверждение теории Кеплера было дано великим итальянским ученым Галилео Галилеем. С давних времен основным возражением против гелиоцентрической  теории было то, что Луна вращается  вокруг Земли – по аналогии считали, что и другие небесные тела должны вращаться вокруг Земли. В 1609 году Галилей  одним из первых создал подзорную  трубу и с ее помощь сделал много  сенсационных для того времени открытий. Он обнаружил много новых звезд  и открыл четыре спутника, вращающиеся  вокруг Юпитера, -  теперь стало ясно, что Луна – это не планета, а спутник, подобный спутникам Юпитера, а планеты, в отличие от спутников, вращаются вокруг Солнца. Галилей энергично выступил в поддержку учения Коперника и был привлечен к суду инквизиции; он был вынужден, стоя на коленях, публично  отречься от своих заблуждений. Галилею тогда было уже 70 лет, и он провел остаток жизни под домашним арестом – но продолжал работать и ставить опыты. Он установил, что Аристотель был не прав, утверждая, что тяжелые тела падают быстрее легких, что пушечное ядро летит по параболе и что время колебания маятника не зависит от амплитуды. Галилей открыл закон инерции, закон равноускоренного движения и установил принцип сложения (суперпозиции) движений. Эти открытия стали началом современной механики.  

   1.5 Технические достижения  конца XIX – начала XX века.  

   В конце XIX столетия наступила «Эпоха электричества». Если первые машины создавались  мастерами-самоучками, то теперь наука  властно вмешалась в жизнь  людей – внедрение электродвигателей  было следствием достижений науки. «Эпоха электричества» началась с изобретения  динамомашины;  генератора постоянного тока, его создал бельгийский инженер Зиновий Грамм в 1870 году. Вследствие принципа обратимости машина Грамма могла работать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя; она могла быть  легко переделана в генератор переменного тока. В 1880-х годах работавший в Америке на фирме «Вестингауз электрик» югослав Никола Тесла создал двухфазный электродвигатель переменного тока. Одновременно работавший в Германии на фирме АЭГ русский электротехник Михаил Доливо-Добровольский создал эффективный трехфазный электродвигатель. Теперь задача использования электроэнергии упиралась в проблему передачи тока на расстояние. В 1891 году состоялось открытие Всемирной выставки во Франкфурте. По заказу организаторов этой выставки Доливо-Добровольский создал первую ЛЭП высокого напряжения и трансформатор к ней; заказ предусматривал столь сжатые сроки, что не проводилось никаких испытаний; система была включена - и сразу заработала. После этой выставки Доливо-Добровольский стал ведущим электротехником того времени, а фирма АЭГ стала крупнейшим производителем электротехники. С этого времени заводы и фабрики стали переходить от паровых машин к электродвигателям, появились крупные электростанции и линии электропередач.

   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.

   Однако  получаемый из древесных опилок светильный газ был дорогим топливом, более  перспективными были работы над двигателем, работавшими на бензине. Бензиновый двигатель потребовал создания карбюратора, устройства для распыления топлива  в цилиндре. Первый работоспособный  бензиновый двигатель был создан в 1883 году немецким инженером Юлиусом  Даймлером. Этот двигатель открыл эру  автомобилей; уже в 1886 году Даймлер  поставил свой двигатель на четырехколесный  экипаж. Эта машина была продемонстрирована на выставке в Париже, где  лицензию на ее производство купили французские фабриканты Рене Панар и Этьен Левассор. Панар и Левассор использовали только двигатель Даймлера; они создали свой автомобиль, оснастив его системой сцепления, коробкой передач и резиновыми шинами. Это был первый настоящий автомобиль; в 1894 году он выиграл первые автомобильные гонки Париж-Руан. В следующем году Левассор на своем автомобиле выиграл гонку Париж-Бордо. «Это было безумие! – сказал победитель. -  Я мчался со скоростью 30 километров в час!» Однако Даймлер сам решил заняться производством автомобилей; в 1890 году он создал компанию «Даймлер моторен», и десять лет спустя эта компания выпустила первый автомобиль марки «Мерседес». «Мерседес» стал классическим автомобилем начала XX века; он имел четырехцилиндровый двигатель мощностью 35 л. с. и развивал скорость 70 км/час. Эта красивая и надежная машина имела невероятный успех, она положила начало массовому производству автомобилей.

   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.

   Появление двигателя внутреннего сгорания сыграло большую роль в зарождении авиации. Поначалу думали, что достаточно поставить двигатель на крылатый аппарат - и он поднимется в воздух. В 1894 году знаменитый изобретатель пулемета Максим построил огромный самолет с  размахом крыльев в 32 метра и весом 3,5 тонны – эта машина разбилась  при первой попытке подняться  в воздух. Оказалось, что основной проблемой воздухоплавания является устойчивость полета. Эта задача решалось долгими экспериментами с моделями и планерами. Еще в 1870-х годах  француз Пено создал несколько маленьких  моделей, приводимых в действие резиновым  моторчиком; результатом его экспериментов  был вывод о важной роли хвостового оперения. В 1890-х годах немец Отто Лилиенталь совершил около 2 тысяч полетов  на сконструированном им  планере. Он управлял планером, балансируя своим  телом, и мог находиться в воздухе до 30 секунд, пролетая за это время 100 метров. Опыты Лилиенталя закончились трагически, он не смог справиться с порывом ветра и разбился, упав с высоты 15 метров. Работу над созданием планеров продолжили американцы братья Райт, владельцы велосипедной мастерской в городе Дейтоне. Братья Райт ввели вертикальный руль, поперечные рули-элероны и измерили подъемную силу крыльев с помощью продувания в изобретенной ими аэродинамической трубе. Построенный братьями Райт планер был хорошо управляемым и мог держаться в воздухе около минуты. В 1903 году братья Райт поставили на планер небольшой бензиновый двигатель, который они изготовили сами, в своей мастерской. 14 декабря 1903 года Вильбур Райт совершил первый моторный полет, пролетев 32 метра; 17 декабря дальность полета достигла 260 метров. Это были первые полеты в мире, до братьев Райт еще не один аэроплан не мог подняться в воздух. Постепенно увеличивая мощность мотора, братья Райт учились летать на своем аэроплане; в октябре 1905 года самолет продержался в воздухе 38 минут, пролетев по кругу 39 километров. Однако достижения братьев Райт остались незамеченными, и их обращенные к  правительству просьбы о помощи остались без ответа. В том же 1905 году братья Райт были вынуждены из-за недостатка средств прекратить свои полеты. В 1907 году Райты посетили Францию, где общественность с большим интересом относилась к полетам первых авиаторов – правда, дальность полетов французских авиаторов измерялась лишь сотнями метров, и их аэропланы не имели элеронов. Рассказы и фотографии братьев Райт произвели во Франции такую сенсацию,  что ее эхо докатилось до Америки и правительство немедленно предоставило Райтам заказ на 100 тысяч долларов. В 1908 году новый аэроплан Райтов совершил полет продолжительностью в 2,5 часа. Заказы на аэропланы посыпались со всех сторон, в Нью-Йорке была основана самолетостроительная компания «Райт» с капиталом 1 млн. долларов. Однако уже в 1909 году произошло несколько катастроф на «райтах», и наступило разочарование. Дело в том, что самолеты  братьев Райт не имели хвостового оперения, и поэтому часто «клевали носом». Французские авиаторы знали о необходимости хвостового оперения из опытов Пено; вскоре они позаимствовали у братьев Райт элероны и превзошли своих американских собратьев.  В 1909 году Луи Блерио совершил перелет через Ла-Манш. В этом же году Анри Фарман создал первую массовую модель аэроплана, знаменитый «Фарман-3». Этот самолет стал основной учебной машиной того времени и первым аропланом, который стал выпускаться серийно.  

   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.

   В конце XIX в. впервые создаются вещества, именуемые теперь пластмассами.  
 

2. Роль  техники  в развитии общества.

   Те  или иные общественные отношения  оказывают влияние не только на характер непосредственного взаимодействия техники и обслуживающего ее рабочего, но в гораздо более высокой  степени еще и на характер социальных результатов технического прогресса  в самом широком плане. Если при  рассмотрении противоречий в процессе непосредственного взаимодействия обоих элементов системы «человек — техника» мы исходим прежде всего  из технологического способа производства, то при рассмотрении социального  воздействия технического прогресса  в самом широком плане следует  исходить прежде всего из общественного  способа производства. Здесь на первый план выступает не трудовая, не технологическая  функция средств труда, а их социально-экономическая  функция. Здесь средства труда рассматриваются  не как орудия рабочего, а как  орудия господствующего класса, в  собственности которого они находятся.