“HISTORY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY”: SUBJECT-CONCEPTUAL EVOLUTION - FROM CHRONOLOGY OF FACTS TO HISTORICAL AND PHILOSOPHICAL GENERALIES

全文:

«История науки и техники» как любая отрасль нау- ки существует и развивается в двух ипостасях: в каче- стве научно-исследовательской области познания и как учебная дисциплина в вузах (обычно, технических). Особенностью «Истории науки и техники» (ИНиТ) как научной дисциплины «является наличие разноо- бразного фактологического материала, раскрывающе- го законы эволюции научного знания, о научно-техни- ческих решениях в исторической ретроспективе, о роли ученых, изобретателей, первооткрывателей в науч- но-техническом прогрессе». Основной концепцией учебно-образовательного модуля-дисциплины ИНиТ является анализ возникновения и развития науч- но-технических знаний в процессе исторической эволюции человеческого общества, сочетание и взаи- мовлияние социокультурного, производственно-эко- номического и общественно-политического факторов в научно-техническом прогрессе человечества» [Исто- рия науки и техники, 2014: 9]. image В таком контексте «История науки и техники» рас- сматривается как «…институционально оформленная отрасль исторической науки…Она носит междисци- плинарный характер; является комплексной наукой, одновременно гуманитарной, естественной и техниче- ской, …объединяющая достижения отдельных научных направлений; это динамично развивающаяся наука, постоянно пополняющаяся новыми знаниями, концеп- циями и фактами; она является своеобразным отраже- нием междисциплинарного взаимодействия…разных отраслей знаний» [Там же: 11]. Задачи ИНиТ обычно формулируются как: установление закономерностей развития науки и техники в определенные исторические периоды - в разных регионах и странах; поиск и анализ научно-технических фактов, их обобщение и систематизация, выявление законов развития энергетической, машиностроительной, транспортной и др. отраслей промышленного базиса социума; совершенствование собственной научно-исследова- тельской методологии и практики с привлечением средств и методов естественных - физических, хи- мических и биологических - наук, компьютерного моделирования, математико-статистических оценок и т.д. ОБСУЖДЕНИЕ Как верно указано Н.И. Дятчиным: «Важно не толь- ко установить, что, когда, где и кем было сделано, но и ответить на вопросы: почему, зачем и каким образом было разработано то или иное техническое средство» (курсив мой - В.Д.) [Дятчин, 2001: 11]. Концепции исторического взаимодействия науки и техники также являются предметом исследований историков и методологов, работающих в данной обла- сти [Горохов, 2000: 11]. Именно в этом контексте обыч- но выстраивается историческая траектория развития дисциплины - выход за границы узко хронологической фактологии и переход на уровень историко-философ- ских обобщений, новых представлений об эволюции природы и общества. Например, концепция «внутренней эволюции нау- ки» Стивена Тулмина строится на дарвиновской идее «естественного отбора», которая в итоге выводит пред- ставления об эволюции на более высокий уровень - социально-технический, где зоологическая эволюция - лишь частный вариант общего эволюционного закона о саморазвитии любых сложных систем. Историческая эволюционная динамика научно-технической отрасли при таком подходе представляет собой популяционный процесс, реализуемый методом отбора инноваций. Эта идея была затем подхвачена специалистами, работаю- щими в области системотехники [Лисеев, Садовский, 2004], биотехнологии и другими, применившими дан- ный принцип в сфере инженерно-технологических наук [Хорошавин, 2013]. В современном науковедении идея эволюции име- ет фундаментальный и всеобъемлющий характер, во- площаясь в представление о синергетической эволюции, как всеобщем законе Природы как для открытых, так и замкнутых систем различной природы. Сущность синергетического подхода состоит в том, что в нерав- новесных, незамкнутых системах в процессе самоор- ганизации возникает «порядок из хаоса» [Пригожин, Стенгерс, 1986], а в закрытых, замкнутых системах происходит возрастание беспорядка и усиление струк- турной дезорганизации (энтропии). Нобелевский ла- уреат И. Пригожин обосновал физический принцип, что любое качественно новое развитие возможно лишь в открытой системе, обладающей достаточным коли- чеством флуктуаций, способных к разрастанию. Как показывают исследования, данный принцип приме- ним и к социальным системам. Синергетика устанав- ливает закономерности перехода от беспорядка к но- вому уровню организации как принципы эволюции любых природных и общественно-социальных систем. По утверждению Л.А. Грибова: «Факты физики и факты истории логично объясняются с одной и той же точки зрения. Возникновение более совершенной организа- ции, материальной или интеллектуальной, т.е. процесс с понижением энтропии, в принципе возможен только в открытых системах и невозможен в изолированных. Этот урок физики полезно усвоить …государственным деятелям» (курсив мой - В.Д.). Внедряя в свою методологию современные науч- но-философские подходы, ИНиТ демонстрирует общую закономерность любой современной науки - ускоряю- щийся переход на все более общий, историко-фило- софский уровень. Это требует изменений и в образо- вательном процессе, в преподавательском подходе к изложению дисциплины. image Основная проблема при преподавании курса «Исто- рии науки и техники» в вузе - большой объем материала при ограниченности учебного времени. Преподаватель вынужден выбирать такую траекторию изложения, что- бы в контексте определенной методологической кон- цепции показать историческую эволюцию стержневых проблем предмета ИНиТ - ретроспективно, но в русле логики научно-технического прогресса, где причудливо переплетаются случайность и закономерность, произ- водственная необходимость и непредсказуемость твор- ческих находок - изобретений, открытий, прорывов. Об этом делится своим опытом в ряде публика- ций заведующий кафедрой истории науки и техники УрФУ профессор В.В. Запарий [Запарий, Бармин, Доро- шенко, 2015: 4-16; Зайцева, Запарий, Коробейникова, Бусыгина, 2014]. Например, универсальной и постоян- но присутствующей в технике и технологии (да и ци- вилизации в целом) является энергетическая пробле- ма. Актуальность любого учебного курса определяется тем, что его предмет изучения (в данном случае энер- гетика) неотделим как от хронологии возникновения, так и от значимости, важности его и для современного состояния науки, техники. культуры. Так, история воз- никновения технико-технологических проблем в энер- гетике, поиск способов их решения, анализ ошибок и заблуждений - это как профилактика, как прививка против рецидивов «болезни беспамятства», которая присуща всем дилетантам (например, создателям про- ектов «вечных двигателей»). Причем, эти технико-и- сторические знания могут быть как узкоспециально- го, так и обобщенно философского уровня. Последние дают возможность отследить реализацию той или иной идеи в общемировом культурном контексте, например, в рамках биотехносоциальной эволюции технических артефактов, или формирования, так называемых, соци- отехнических наук, функционирующих в триединстве «наука-технология-бизнес». В этом смысле изучение «Истории энергетики» даже важнее для самих энергетиков, чем для профес- сионалов-историков, которые не владеют техниче- скими тонкостями энерготехнологических процессов. Поэтому для специалистов-энергетиков историческая канва изложения - это не только хронология создания энергомашин, но и креативно-инженерная траектория поиска, сопряженная с интуитивной, изобретательской находкой конкретного решения. На научно-техниче- ское открытие накладываются конкретные социальные условия, уровень развития культуры общества, востре- бованность инноваций, готовность индустрии к реали- зации новых идей и т.д. Хотя научно-технический прогресс традиционно увязывают с созданием все более совершенных ору- дий труда и средств производства (такой подход был заложен еще К. Марксом: он указывал, что «вообще, когда процесс труда достиг хотя бы некоторого разви- тия, он нуждается уже в подвергшихся обработке сред- ствах труда... Употребление и создание средств труда, хотя и свойственны в зародышевой форме некоторым видам животных, составляют специфически харак- терную черту человеческого процесса труда… [Маркс, 1960: 190-191), для инженера-энергетика цивилиза- ционно-промышленная эволюция - это прежде всего развитие энергетики, т.е. способов получения и при- менения тех или иных видов энергии. То есть, подлин- но качественный рывок цивилизация получает при переходе ее индустрии и промышленности на новый энергетический уровень. Тогда в основу характеристи- ки этапов цивилизационного развития человечества берется взаимосвязь между техническим уровнем про- мышленности и видом используемой энергией. Поэтому логично рассматривать технико-техноло- гическую эволюцию общества в контексте историко- энергетических этапов, т.е. периодов, в течение ко- торых в промышленном производстве преобладает определенный вид энергии. Причем энергии, исполь- зуемой прежде всего для обеспечения движения испол- нительных механизмов машин и механизмов, средств транспорта и связи, химических производств и т.д. В рамках данного подхода весь период до начала промышленных революций определяется как эра ме- ханической энергии - в разных ее проявлениях: энергия взаимодействия твердых тел, гидравлическая энергия жидкостей, энергия газов и др. Источником этой энер- гии является фундаментальная сила гравитации, возни- кающая вследствие гравитационного взаимодействия материальных объектов - тел, обладающих массой. Проявления этой силы в виде производных сил (силы давления, силы тяжести, силы Архимеда) и является энергетической основой всех механических машин и устройств [Дорошенко, 2018]. Разработанный на дан- ном этапе учеными-механиками набор динамических характеристик механических систем: работа (физиче- ский эквивалент энергии), импульс, мощность становит- ся в дальнейшем методологическим и теоретическим базисом для всех последующих энергетических систем. Так же, как и главные энергетические постулаты: закон сохранения и превращения энергии (ЗСПЭ) в динамических, движущихся системах; принцип наименьшей потенциальной энергии (ПНПЭ) - в равновесных, покоящихся системах. С конца XVIII до середины XIX вв. происходит пе- реход к новой энергетической эпохе - теплоэнерге- тической. В рассматриваемый период основным ви- дом энергетической машины на заводах и фабриках был гидродвигатель - в форме водяного колеса или водяной турбины, который, с одной стороны он уже достиг предела своих технических возможностей, а с другой - выявились все его принципиальные, неу- странимые изъяны, и прежде всего, привязка к источ- нику энергии - реке, озеру и т.д. Как писал Маркс: «… употребление силы воды было связано с различными затруднениями. Нельзя было произвольно увеличить или сделать так, чтобы она появилась там, где ее нет; временами она истощалась и, главное, имела чисто ло- кальный характер» [Маркс, 1960: 388). Промышленности нужен был мобильный двига- тель, способный перемещаться вместе с рабочей ма- шиной. Инженерная мысль начала активно искать ре- шение этого насущного, социально-индустриального запроса. Здесь впервые выявилась необходимая связь image «техника-наука»: инженеры-изобретатели стали опи- раться на достижения физиков, ученых в области тер- модинамики и теплопередачи (Ж.Б. Фурье и С. Карно). Первым изобретателем, осуществившим создание паровой машины, как универсального приводного двигателя для разных механизмов, был русский тепло- техник И.И. Ползунов. В 1763 г. он разработал проект двухцилиндрового парового двигателя непрерывного действия. К сожалению, преждевременная смерть ма- стера негативно сказалась и на судьбе его детища. По- сле пуска машины в 1766 г.- из-за поломок и неумелого обслуживания, уникальный двигатель был списан «за ненадобностью». И лишь через двадцать лет англичанину Д. Уатту удалось создать паровой двигатель ана- логичной конструкции и, запатентовав его, обеспечить себе приоритет и мировую известность. При этом, как отмечал К. Маркс: «…гений Уатта обнаружился в том, что в патенте, который он получил в апреле 1784 г., его паровая машина представлена не как изобретение лишь для особых целей, но как универсальный двига- тель крупной промышленности» [Там же: 386). Промышленная революция, осуществленная на те- плоэнергетическом базисе (тепловых двигателях), вы- звала небывалый прогресс в машиностроении, транс- порте, строительстве и т.д. К тому же использование тепловой энергии по прямому назначению - нагреву - стимулировало развитие химических производств, обе- спечивало бытовые нужды населения, активизировало нефтехимические отрасли. Прогресс в совершенство- вании тепловых двигателей привел в ХХ в. к поистине эпохальным вершинам инженерной мысли - созданию двигателей внутреннего сгорания: поршневых - для автомобилей, судов и т.д. и турбореактивных - для ави- ации, космонавтики. А во второй половине прошлого века теплоэнергетика обрела второе дыхание - в лице атомной энергетики, перспективы которой в будущем вообще безграничны1. Однако самым кардинальным научно-техническим и энерготехнологическим прорывом несомненно яви- лось наступление эры электричества. Электроэнерге- тика полностью преобразила энергохозяйство мира, заняла ведущие позиции во всех сферах промышлен- ности, перевела все предыдущие энерготехнологии в ранг вспомогательных и вторичных, Возникновение и развитие электроэнергетики можно подразделить на два этапа - электростатический и электродинамиче- ский. В этом смысле она следовала алгоритму формиро- вания всех энерготехнологий - «от статики к динамике, от равновесия - к неравновесности». Вплоть до XVIII в. научные открытия и их техниче- ские реализация осуществлялись в области электро- статики. Основной закон ее был установлен Ш. Ку- лоном в 1785 г. и определял силовое взаимодействие между заряженными телами: одноименно заряжен- ные - отталкивались, разноименно - притягивались. При этом математическая форма закона Кулона по- разительно походила на формулу закона гравитации И. Ньютона. Возможно поэтому новая наука часто именовалась «электромеханикой». Но именно куло- новская сила - фундаментальна и является источни- ком, например, многих производных сил, трактуемых как механические: упругости тел - твердых, жидких и газообразных; силы трения - вязкого (жидкостного) image 1 При этом важно подчеркнуть особую роль открытия специфи- ческого вида энергии - внутренней энергии теплового движе- ния частиц. Именно она проявляется в фундаментальной силе межмолекулярного взаимодействия. На практике же фиксиру- ется производная сила - давления. Отметим также своеобра- зие формулировок в теплоэнергетике базовых энергетических постулатов - ЗСПЭ и ПНПЭ. Первый проявляется в форме вто- рого закона термодинамики, второй - в максимуме энтропии в равновесной термодинамической системе. Этой физической аналогией и демонстрацией «единства в своеобразии» иллю- стрируется универсальность действия физических законов, что имеет глубокий философско-мировоззренческий смысл. и сухого (твердотельного); силы поверхностного натя- жения жидкостей. Впрочем, до понимания этого явле- ния было еще далеко. А пока многие открытия совер- шались в рамках электростатической парадигмы. В 1800 г. итальянский физик А. Вольта создал первый химический источник электрического тока - «вольтов столб», что дало толчок к развитию многих электрохи- мических, электрометаллургических и иных техноло- гий. В 1802 г. русский электротехник В. Петров открыл явление электрической дуги и указал на возможности его практической реализации. Он же первым наблюдал электрический разряд в вакууме, люминисценцию, ис- следовал химическое действие тока. В 1807-1809 гг. со- здатель электрохимии англичанин Г. Дэви посредством электролиза получил ряд химических элементов. В качестве источников постоянного электрическо- го тока использовались преимущественно гальвани- ческие элементы и аккумуляторы различных типов. Из-за малой мощности их применение ограничива- лось телеграфом, гальванопластикой, что вскоре пе- рестало удовлетворять запросы быстро растущей про- мышленности. Теперь особенно остро встала проблема создания электродвигателя - машины, преобразующей элек- трическую энергию в механическую. Эта задача была решена лишь после открытия М. Фарадеем в 1831 г. явления электромагнитной индукции (ЭМИ), то есть возникновения магнитного поля при прохождении электрического тока по проводнику. Особенно, когда Б. Якоби и Э.Х. Ленц установили обратимость процес- са ЭМИ - возникновение электрического тока в про- воднике при пересечении им линий магнитного поля. Уже в 1834 г. Б. Якоби изобрел электродвигатель и че- рез четыре года применил его для привода судна, на- званного электроходом (по-видимому, по аналогии и в противовес пароходу, поскольку паровые двигатели к этому времени имели подавляющее превосходство на транспорте, тогда как их электрические оппоненты еще только вставали на ноги). Электричество как новый вид энергии сформиро- вало новую энергетику, а электротехника обеспечила ее неоспоримое лидерство. Создание новой энергети- ческой базы для промышленности, транспорта и соци- ального обустройства в конце XIX в. явилось величай- шим достижением всей мировой научно-технической мысли. Ф. Энгельс, прозорливо предвидя значимость электрической энергии в будущем, писал: «Паровая машина научила нас превращать тепло в механическое движение, но использование электричества откроет нам путь к тому, чтобы превращать все виды энер- гии - теплоту, механическое движение, электричество, магнетизм, свет - одну в другую и обратно и применять их в промышленности» [Маркс, 1960: 374). image Пророчество Энгельса удивительно еще и тем, что, не будучи специалистом в области энергетики, он как философ-диалектик и историк науки, интуитивно предсказал взаимные переходы одного вида энергии в другой, при этом законы динамики, действующие в энергетических системах, оставались неизменными. Позднее это сходство легло в основу метода моделиро- вания энергодинамических процессов, например, электрических систем посредством гидравлических и нао- борот [Дорошеноко, 2017: 13-18). В учебно-методическом плане формирование элек- троэнергетики ознаменовало и появление новых раз- мерных единиц, определяющих энергохарактеристики систем (кулон (Кл), ампер (А), вольт (В), ом (Ом)), и но- вых понятий (сила тока, разность потенциалов, ЭДС, напряжение, электросопротивление). Чрезвычайно важно и поучительно продемонстрировать студентам связь прежних (механических) размерностей с вновь возникшими, например, раскрыть, что термин «сила тока», по сути, рудимент прежних механистических взглядов, поскольку на самом деле никакой силы в дви- жении тока по проводнику нет, а есть расход зарядов, т.е. электрический ток - это количество зарядов, про- шедшее через проводник за единицу времени: I = q/t, Кл/с, где q - величина заряда; t - время прохождения, то есть 1 А = 1 Кл/с, а не известная размерность силы Ньютон. Это наглядный пример того, как новое, не понятое пока до конца явление (знание), ученые пытаются опи- сать посредством старых понятий и представлений. ВЫВОД Вышеизложенное свидетельствует о том, что науч- ное направление исторической науки такое как исто- рия науки и техники, прочно вошло в ряд исторических и науковедческих дисциплин, доказало свою акту- альность и необходимость. За последние десятилетия именно это направление исторической науки стреми- тельно развивается и дает хорошие как научные, так и общественно значимые результаты. Эта тенденция проанализирована в данной статье. Именно поэтому необходимо поддерживать и все- сторонне распространять опыт преподавания кур- са истории науки и техники как в технических, так и в естественно-научных и гуманитарных вузах, спо- собствовать развитию этого направления историче- ской науки.

作者简介

Victor Doroshenko

Ural Federal University

Email: v.a.doroshenko@urfu.ru
Candidate of Technical Sciences; Associate Professor Yekaterinburg, Russian Federation

参考

补充文件