Технические науки и инженерное сообщество

Изучение структуры теоретических технических знаний и специфики  исследовательской деятельности в этой области необходимо, в частности, для того, чтобы преодолеть и развеять бытующую  по  культурно-исторической инерции недооценку научного статуса и уровня фундаментальности исследований в  технических науках. Так, известный физик Ч.П.Сноу в работе "Две культуры", изданной на русском языке в 1973 г., отмечает:  "У тех, кто работает в чистой науке,  сложилось совершенно превратное мнение об инженерах и техниках. Им кажется, что все, связанное с практическим использованием науки, совершенно неинтересно. Они не в состоянии представить себе,  что многие инженерные задачи по четкости и строгости не уступают тем, над которыми работают они сами, а решение этих задач часто настолько изящно, что может удовлетворить самого взыскательного ученого".

Корни такого представления кроются в том, что новая техника,  технические достижения в современных условиях воспринимаются как вторичные,  идущие вслед за достижениями естественных наук. Модель взаимодействия между наукой и техникой в таком случае сводится к приложению новых научных  результатов  в технике, с одной стороны, и к стимулированию науки техникой в их получении - с другой. В такой модели техническим наукам  в лучшем случае отводится роль  малоинтересного придатка  естественным наукам, лишенного самостоятельного статуса и лишь приспосабливающего  научные знания к решению инженерных задач.

Кроме того, эта модель не раскрывает сложные взаимодействия естественнонаучных, технических и математических знаний, имеющие место в их историческом развитии.

Использование науки в качестве производительной силы - социально-экономическое явление. Однако при этом научное сообщество и инженерное сообщество не перестают быть различными сообществами, каждое со своими целями и системами ценностей.

Они взаимодействуют лишь постольку, поскольку это плодотворно для решения их собственных задач:  наука  порождает  науку,  а техника - технику.  Это положение маскируется тем, что становление деятельности инженерного сообщества на научную основу (в конце Х1Х - начале ХХ в.), выразившееся в формировании технических наук и соответственно системы высшего технического образования, каналов и форм научной коммуникации,  придало ему структурное сходство с научным сообществом.

В этой  связи показательны некоторые черты взаимодействия физического, математического и электротехнического сообществ в процессе становления теоретической электротехники.

Электротехника возникла на базе ряда фундаментальных открытий физики.  Ее история, по словам физика и философа Б.Рассела,  - это история  превращения  чисто  научного комплекса  опытов  в промышленность крупного масштаба.  Причем если в ХIX в.связь  опытов  Г.Эрстеда,  А.М.Ампера,  М.Фарадея, Дж.Генри,  П. Барлоу,  Э.Х.Ленца  и  других  ученых с изобретательской деятельностью в электротехнике была явной и непосредственной с первых ее шагов,  то значение для электротехники теоретических исследований физиков -  Г.Ома,  Г.Кирхгофа, Дж.К.Максвелла,  Э.Х.Ленца, Г.Гельмгольца и др. – раскрывалась постепенно по мере становления ее на научную основу.

Тесная связь физического и электротехнического сообщества в Х1Х в.  проистекало естественным  образом  из  значительного совпадения  круга  исследуемых явлений.  На 1-ом Всероссийском электротехническом съезде в 1900 г.  отмечалось: "Электричество...  представляет предмет изучения первостепенной важности и для техников,  и для ученых.  Если техники нуждаются в  трудах ученых для наилучшего применения электричества к достижению практических целей, то и ученые находят высокий интерес в изучении  явлений,  достижимых  только в практических применениях техники с ее громадными материальными средствами.  Таким образом на поприще электротехники устанавливается сама собою особенно близкая связь между представителями науки и техники.  Те и другие идут рука об руку, помогая друг другу".

Действительно, можно назвать целый ряд  исследователей, которые  будучи  по образованию и официальному статусу учеными-физиками, внесли заметный вклад в развитие электротехники, являлись активными членами электротехнических комиссий, обществ, съездов и т.п.  Это и выдающийся  английский физик В.Томсон, и французские академики М. Депре и Ж. Маскар, известные русские физики Э.Х. Ленц, Б.С.Якоби и А.Г.Столетов, итальянский физик Г. Феррарис и многие другие.  В то же время вплоть до 1880-х гг. электротехнические работы печатались в чисто научных журналах,  в трудах академий и научных обществ, докладывались на их заседаниях и т.п. Деятелей в области электрофизики и проблем применения электричества в Х1Х в.  называли обобщенным термином "электрик".

Однако к концу ХIХ в. наметилось, а затем и организационно закрепилось, размежевание физического и научного  электротехнического сообществ.  Причины этого очевидны: физиков интересовала природа электрических и магнитных явлений,  их усилия направились  на  поиски  носителя элементарного электрического заряда - электрона,  в то время как электротехника были заняты исследованием специфических процессов в электротехнических устройствах, созданием их теории и методов расчета.

В конце 1870-начале 1880-х гг. появилась быстро затем расширившаяся сеть специализированных электротехнических  журналов  в  обществ,  к началу XIX в. в основных чертах оформилась система высших электротехнических учебных заведений,  наконец, возникли  исследовательские промышленные лаборатории при крупных электротехнических фирмах. При обсуждении проекта создания первой такой лаборатории  (1901г., американская компания "General Electric") аргументация технического директора компании  была такова:"Представляется целесообразным учредить лабораторию, посвященную исключительно оригинальным научным исследованиям. Есть надежда, что таким путем можно открыть много в высшей степени выгодных направлений электропромышленности".

С созданием отраслевых исследовательских организаций связь электротехнического и физического сообществ актуально реализуется в прикладных исследованиях, ориентированных на стратегические задачи электротехники и электроэнергетики и опирающихся на достижения широкого спектра естественных и технических наук.

Взаимодействие электротехнического сообщества с математическим налаживалось постепенно и как бы в обратной  последовательности по сравнению с физическим. Связь между ними начала устанавливаться в 20-х гг. нашего века и  неуклонно  укреплялась.

Тот или иной математический аппарат привлекался к решению электротехнических   задач  первоначально  отдельными  членами электротехнического сообщества, имеющими достаточную математическую  подготовку.  Здесь  прежде всего следует назвать имена Ч.П. Штейнмеца,  выдающегося американского электроинженера  немецкого  происхождения,  и О. Хевисайда,  английского ученого и инженера-телеграфиста, как он сам себя рекомендовал. Развитый  первым к началу ХХ в.  метод комплексных величин в теории переменных токов был "внедрен" в широкие  круги  электротехнического сообщества в 20-х гг.  ХХ в. Ч. Штейнмец, А. Кеннели и М. Пупин вынуждены были вести на страницах  журнала  IEE Transaction широкую общеобразовательную  компанию,  стремясь убедить электриков в  необходимости  повышать  свою  математическую подготовку для того, чтобы создавать более совершенную, сложную технику.  Они писали,  что в конце Х1Х в. "мало кто из электриков  умел пользоваться разложением в ряд Фурье. Еще не был понят весь сложный физический смысл  индуктивности  (шли споры  по поводу термина "реактивность"),  еще предстояла длительная борьба за использование алгебры комплексных переменных,  еще не сложили оружия сторонники полезных, но громоздких векторных диаграмм".

О. Хевисайд при исследовании в конце ХIХ в. переходных явлений в телеграфных линиях связи разработал и применил  операционное исчисление,  явившееся эффективным аппаратом математического исследования многих прикладных вопросов, особенно тех, которые  связаны  с решением линейных дифференциальных уравнений. Однако, этот метод не был им строго обоснован с математической  точки зрения. Необоснованность приемов решения дифференциальных уравнений методом Хевисайда делала рискованным его использование,  так, как были  непонятны  его математическая сущность,  границы применимости и легко было впасть в ошибку  при получении  и  интерпретации решений.  В то же время простота и эффективность этого метода при исследовании переходных явлений в электрических цепях были разительным очевидным фактом.

Метод Хевисайда в 1920-х гг.  стал предметом  специальных математических исследований и его строгое обоснование в трудах Д. Карсона, Т. Бромвича, К.Вагнера, П.Леви положило начало операционному исчислению как области математики. Д. Карсон писал в предисловии к своей книге "Электрические нестационарные  явления  и операционное исчисление",  вышедшей в 1926 г.,  что она "явится для математика полезным введением в развитие и  анализ операционного  исчисления  с  особыми  приложениями  к  теории электрических цепей. Инженеру она, наоборот, должна дать методы  для математического решения сложных задач этой теории".

Методы топологии, использующие математический аппарат тензорного и матричного анализа, а также дифференциальная геометрия  многомерных пространств были привлечены в теорию электрических машин в 1930-х гг. Г.Кроном. На их основе Крон создал обобщенную  теорию  электрических  машин  и  разработал  метод расчета сложных систем, названный им  "методом  диакоптики".

Его  работы были восприняты электротехническим сообществом неоднозначно,  так как развиваемый в них подход представлялся  в то время многим неоправданно усложненным и абстрактным. Идеи, заложенные в трудах Крона, смогли быть реализованы в полном объеме лишь в 1960-х гг. с появлением электронных вычислительных машин. Было обнаружено,  что значение результатов Крона выходит за пределы теории электрических машин и электротехники. Разработанные им методы матричного и тензорного анализа оказались  эффективным средством инженерных исследований  и расчетов в целом ряде современных научно-технических дисциплин (теория автоматического регулирования, теория и расчет энергетических систем, сложных электрических цепей и др.).

Итак, связи  между  математическим и электротехническим сообществами налаживаются при формировании фундаментальных теоретических схем электротехники. Задачи,  решаемые внутри последнего,  придают первому импульс к развитию новых  или  по крайней мере не разрабатываемых направлений исследований. Так, история операционного исчисления с точки зрения занявшихся  им в  20-х гг.ХХ в. математиков восходит не к О. Хевисаайду,  а к работам математиков от 1837 г. и 1867 г., не замеченным и  не развивавшимся внутри математического сообщества.

Итак, теоретические технические  знания, в частности, электротехнические, являются сложным образованием, объединяющим в своей структуре фрагменты физических,  математических, инженерных знаний. Деятельность электротехнического сообщества,  направленная на их развитие,  велась и ведется в условиях тесного взаимодействия с физическим и математическим сообществами. Разрабатываемые в теоретических электротехнических исследованиях способы описания изучаемой действительности, содержательные представления, математические методы постановки и решения  задач являются результатом развития науки как единого целого и ее существенным компонентом.


 


© Все права защищены http://www.portal-slovo.ru

 
 
 
Rambler's Top100

Веб-студия Православные.Ру