Текст книги "Механика от античности до наших дней"

Автор книги: Ашот Григорьян

сообщить о нарушении

Текущая страница: 28 (всего у книги 32 страниц)

Для определения таких пунктирных режимов В.Ф. Кротов в 1961 г. в своих работах «Об оптимальном режиме горизонтального полета самолета» и «Простейший функционал на совокупности разрывных функций» разработал методику отыскания разрывных решений вариационных задач. Приближенное решение вариационных задач дано в работе А.А. Космодемьянского «Некоторые вариационные задачи теоретической ракетодинамики». Ряд существенных результатов по динамике движения самолета с реактивным двигателем, полученных Б.И. Рабиновичем, вошел в его монографию «Вариационные режимы полета крылатых летательных аппаратов» (1962).

За последние два десятилетия в связи с развитием ракетной техники, а особенно после 1957 г. – года запуска первого искусственного спутника Земли, – механика тела переменной массы значительно расширила свою тематику. Развиваются методы решения вариационных задач динамики ракет и самолетов в неклассической постановке. Л.С. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Р.В. Гамкрелидзе, Е.Ф. Мищенко по этому вопросу издали ценную монографию «Математическая теория оптимальных процессов» (1962). Уже упомянутый В.Ф. Кротов, изучая достаточные условия сильного экстремума, разработал новые методы решения вариационных задач и в 1963 г. опубликовал интересную работу «Метод решения вариационных задач на основе достаточных условий абсолютного минимума».

Интересные результаты при решении новых задач ракетодинамики получены Д.Е. Охоцимским, Т.М. Энеевым, В.А. Егоровым и др. Больших успехов советские ученые добились в развитии теории и практики ракетного дела. Здесь прежде всего следует назвать имя выдающегося советского ученого С.П. Королева. С.П. Королев был главным конструктором ракетно-космических систем, на которых были осуществлены запуски искусственных спутников Земли, доставлен советский вымпел на Луну, совершен облет и фотографирование обратной стороны Луны, невидимой с Земли. Под его руководством были созданы корабли-спутники, на которых была отработана аппаратура для полета человека в космос и возвращение космического аппарата на Землю, а также пилотируемые космические корабли «Восток» и «Восход», на которых человек впервые в истории совершил полет в космос и осуществил выход в космическое пространство.

Оценивая роль С.П. Королева в зарождении и становлении советской ракетной техники, президент Академии наук СССР академик М.В. Келдыш сказал, что с именем С.П. Королева «навсегда будет связано одно из величайших завоеваний науки и техники всех времен – открытие эры освоения человечеством космического пространства», что академик Королев «принадлежит к числу тех замечательных ученых нашей страны, которые внесли неоценимый вклад в развитие мировой науки и культуры».

Большой вклад в развитие отечественной космонавтики внес М.В. Келдыш. Начиная с 1947 г. он принимал активное участие в исследованиях по теории движения ракет и космических кораблей. Под его руководством велись работы по изучению динамики полета межконтинентальных баллистических ракет. М.В. Келдышу принадлежит постановка задач о влиянии на эволюцию орбит гравитационного поля геоида и точного численного определения траекторий первых искусственных спутников Земли и «лунников». С именем М.В. Келдыша неразрывно связаны блестящие достижения советской космической науки и техники. В их числе полеты автоматических станций к Луне и вокруг Луны, спутники Луны, полеты к планетам Солнечной системы, первый космический полет человека pi дальнейшие полеты пилотируемых кораблей, полет и возвращение с лунным грунтом станции «Луна-16», полет аппарата «Луна-17», доставившего на поверхность Луны первую автоматическую станцию «Луноход-1».

В послевоенный период в связи с решением проблемы исследования космического пространства и создания средств межпланетных сообщений появились новые разделы науки – космическая аэродинамика и магнитная гидродинамика, в развитие которых советские ученые внесли крупный вклад.

Многочисленные работы советских ученых в области механики создали серьезную научную базу для успехов авиационной техники, а также производства ракет дальнего действия.

Здесь следует отметить таких талантливых конструкторов, как А.Н. Туполев, С.В. Ильюшин, А.И. Микоян, А.С. Яковлев, С.А. Лавочкин, О.К. Антонов, А.А. Микулин, В.Я. Климов, П.О. Сухой, В.М. Петляков и др.

* * *

Советская механика начинала свой путь как наука, применяющая преимущественно математические методы и пользующаяся небольшим числом испытанных схем (абсолютно твердое тело, идеальная жидкость – несжимаемая или сжимаемая, упругое тело, подчиняющееся закону Гука, и пр.). Сейчас она охватывает все жизненно важные современные проблемы: все более весомой становится ее доля в развитии мировой науки.

Труд советских механиков вложен и в расчет траекторий космических кораблей, и в приборы, управляющие их движением, и в те многообразные устройства и конструкции, без которых немыслимо существование нашего общества и его дальнейшее развитие. Строительство и транспорт издавна связаны с механикой, а теперь на нее опирается и технология всевозможных производственных процессов, в том числе химическая. Механику использует медицина при диагностике болезней и создании искусственных органов, основательнее опираются на механику и все больше ставят перед ней новых проблем науки о Земле. Все шире использует советская механика эксперимент со всеми возможностями, которые представляет современная техника, все больше обогащается она новыми теоретическими схемами, позволяющими путем расчета предсказывать ход различных процессов и управлять ими.

Перед механикой постоянно возникают новые задачи, и в ней есть немало старых, еще недостаточно исследованных и важных вопросов. Мощное развитие советской механики является убедительным доказательством жизнеспособности классической механики, плодотворности ее связей с современной физикой и техникой.

ВКЛАД СОВЕТСКИХ УЧЕНЫХ В РАЗВИТИЕ ИСТОРИИ МЕХАНИКИ

История механики сравнительно поздно стала самостоятельной дисциплиной. Отчасти это объясняется промежуточным положением механики на стыке математики, физики и технических наук. Историю механики чаще всего рассматривают как раздел истории физики. Примером могут служить многотомные сочинения Розенбергера (по истории физики) и Даннемана (по истории естествознания в целом); в трудах Рюльмана развитие механики исследуется как развитие технической дисциплины.

Вместе с тем такие ученые, как Даламбер, Эйлер, Лагранж, Гамильтон, Якоби, Остроградский, входят в историю науки прежде всего как математики, потому что их труды изучают и о них пишут прежде всего математики. В известной мере это относится даже к Ньютону.

Лишь к концу XIX – началу XX в. история собственно механики становится самостоятельным предметом исследования, что объясняется ростом интереса к проблемам обоснования механики, развитием историко-критического анализа ее принципов. Именно эти вопросы стали предметом исследования, послужили стимулом для авторов наиболее известных произведений того периода по истории механики – Дюринга, Маха, Дюгема. Именно поэтому философские установки этих авторов наложили на их работы особо явственный отпечаток. И если у Маха и Дюгема, выдающихся физиков и знатоков истории своей науки, можно найти много интересного при разборе трудов классиков механики, то у Дюринга в сущности все сводится к поверхностному анализу нарочито подобранного материала с целью обосновать предвзятые установки автора.

В нашей стране в досоветский период историей механики почти не занимались, хотя интерес к ней, несомненно, был, что доказывают переводы книг Дюринга и Маха. Кроме них можно отметить некоторые обзоры и юбилейные статьи, например обзор Д.К. Бобылева о развитии гидродинамики, статью Н.Е. Жуковского об Остроградском и фундаментальный труд А.Н. Крылова – перевод с комментариями «Математических начал натуральной философии» Ньютона. Интерес Жуковского и Крылова к истории механики не был преходящим, но они не занимались ею систематически. Да и вообще среди ученых дореволюционного времени нельзя назвать ни одного человека, для которого история механики была бы постоянным предметом занятий. И это не удивительно – представителей механики как науки было в то время немного, к тому же они в значительной мере были заняты инженерной деятельностью.

После Октябрьской революции положение изменилось. Существенное влияние оказал поворот к методологическим вопросам, который произошел в процессе овладения советской интеллигенцией идеологией марксизма-ленинизма. Изучение, осмысливание и переосмысливание истории науки было составной частью этого процесса. Сначала только немногие ученые полностью посвятили себя истории науки, но постепенно «вкус» к ней прививался, и число историков науки все увеличивалось.

Советские историки механики немного нашли в трудах своих предшественников. Механика древности и средневековья была изучена недостаточно, и изучалась она преимущественно как история идей, без учета общественных условий и в отрыве от истории техники. В значительной мере это относится и к работам по механике нового времени: почти не было работ по истории отечественной механики; отсутствовал анализ тех течений и тенденций в развитии механики, которые подготавливали пересмотр ее основ в начале XX в. Конечно, и сейчас нельзя считать все эти проблемы исчерпанными, но уже выполнена большая работа, и вклад наших ученых в историю механики значительно превышает сделанное в этой области за последние 50 лет историками науки любой другой страны.

Советские историки механики много поработали над изданием и переизданием трудов классиков науки, определявших развитие той или иной области механики. Такие книги обычно являются итогом большой историко-научной работы по изучению эпохи, отраженной в комментариях и примечаниях, в выводах и заключительных статьях.

На высоком научном уровне подготовлены весьма трудоемкие издания трудов Архимеда (1962, перевод, вступительная статья и комментарии И.Н. Веселовского), где впервые с такой полнотой использованы арабские тексты (в переводе Б.А. Розенфельда), и естественнонаучных произведений Леонардо да Винчи (статьи и комментарии В.П. Зубова). Такой же оценки заслуживает издание трудов Коперника (1965, перевод И.Н. Веселовского, статья А.А. Михайлова), значение которых для развития механики оценено, пожалуй, еще не в полной мере.

Основные работы Галилея по механике были изданы в 30-е годы (статьи и примечания А.Н. Долгова), а затем переизданы в 1964 г. (под редакцией А.Ю. Ишлинского) в виде двухтомника его избранных трудов с расширенными и обновленными примечаниями и комментариями (статьи Б.Г. Кузнецова и др., примечания Ю.Г. Переля, И.Б. Погребысского, Е.Н. Ракчеева). Собрание сочинений А.Н. Крылова при переиздании обогатилось его переводом «Начал» Ньютона и «Новой теории движения Луны» Эйлера (частичный перевод). Впервые на русском языке появились мемуары по механике Гюйгенса и Иоганна Бернулли, «Гидродинамика» Даниила Бернулли и «Теория фигуры Земли» Клеро, «Механика» Даламбера и «Аналитическая механика» Лагранжа, исследования Эйлера по механике точки и по баллистике, «Механика» Кирхгофа и «Механика» Герца, основные работы по механике М.В. Остроградского (впервые они были опубликованы автором на французском языке).

В подготовке этих изданий, выпущенных в 30—50-е годы, принимали участие в качестве редакторов и комментаторов К.К. Баумгарт, А.Т. Григорьян, Г.Н. Дубошин, B. П. Егоршин, Н.И. Идельсон, Л.Г. Лойцянский, C. И. Лурье, А.И. Некрасов, Б.Н. Окунев, И.Б. Погребысский, Л.С. Полак и др.

Переизданы едва ли не все значительные работы, относящиеся к истории отечественной механики. Кроме упомянутых работ Эйлера и Остроградского – это собрания трудов С.В. Ковалевской, А.М. Ляпунова, И.С. Громека, И.Г. Бубнова, Ф.С. Ясинского, И.В. Мещерского, К.Э. Циолковского, А.Н. Крылова, Н.Е. Жуковского, С.А. Чаплыгина. Опубликованы материалы по исследованиям П.Л. Чебышева в области кинематики механизмов, переиздан основной труд Л.В. Ассура. Редакторами и комментаторами этих книг были И.И. Артоболевский, В.П. Ветчинкин, В.В. Голубев, А.А. Космодемьянский, П.Я. Кочина, Н.И. Левитский, В.И. Смирнов, Л.Н. Сретенский, С.А. Христианович, Н.Г. Четаев, Ю.А. Шиманский.

Хорошей традицией советских историков науки стала публикация сочинений выдающихся современных ученых. Каждое такое издание, способствуя разработке актуальных проблем, много дает и для истории науки. Таковы собрания трудов А.А. Андронова, Н.М. Беляева, В.П. Ветчинкина, В.Г. Власова, В. 3. Власова, Б.Г. Галеркина, В.В. Голубева, Д.Н. Горячкина, А.Н. Дынника, Н.М. Крылова, Л.С. Лейбензона, Л.И. Мандельштама, А.И. Некрасова, Е.Л. Николаи, Н.Н. Павловского, П.Ф. Папковича, А.А. Фридмана, Н.Г. Четаева, Б.Н. Юрьева.

Значительную ценность имеют тематические сборники по отдельным проблемам. Классические работы по основам гидростатики были собраны и прокомментированы А.Н. Долговым. В обширный сборник работ по вариационным принципам механики и физики, подготовленный Л.С. Полаком, включена большая и содержательная статья составителя об истории этих принципов. Более узкий по теме сборник классических работ по гидродинамической теории смазки сыграл заметную роль в развитии этого теоретически и практически важного раздела динамики вязкой жидкости; сборник подготовлен Л.С. Лейбензоном, включившим в него свою статью с оригинальной трактовкой ряда вопросов. Труды ученых XIX в., заложивших основы теории автоматического регулирования, собраны и прокомментированы в томе, изданном А.А. Андроновым и И.П. Вознесенским. Во многих отношениях образцовым является их историко-научное исследование, включенное в это издание. На основе тщательного и глубокого анализа научного и технического материала авторам удалось объяснить причины известного разрыва между теорией и практикой автоматического регулирования в начальный период его развития.

Число трудов по истории механики в древние и средние века сравнительно невелико, но среди них есть значительные работы. Много занимался историей античной и средневековой механики В.П. Зубов. Эрудиция, тщательный анализ первоисточников и широта подхода помогли ему плодотворно использовать обширный материал по истории философии и истории техники. Большое значение имела (и имеет) его критика историко-научных концепций Дюгема («Концепции Дюгема в свете новейших исследований по истории естествознания». – Труды совещания по истории естествознания 24—26 декабря 1946 г. М.—Л., 1948). Особо следует выделить статьи Зубова, изданные под общим названием «У истоков механики» (в написанной в соавторстве с А.Т. Григорьяном книге «Очерки развития основных понятий механики», 1961), и работы о физических идеях древности, средневековья и Ренессанса, напечатанные в сборнике «Очерки развития основных физических идей» (1959).

Если В.П. Зубов шел от науки древности к науке Нового времени, то В.Ф. Котов шел по тому же пути в противоположном направлении. Руководящей идеей в его содержательной работе о механике Герца является противопоставление в истории классической механики XVII—XIX вв. кинетического и динамического направлений (или подходов).

Доказательство наличия этих подходов (в соответствующих видоизменениях) в античной науке – основная цель работы Котова и Григорьяна «О некоторых вопросах античной механики» («Историко-математическое исследование», вып. 10, 1957).

Рассмотрение истории механики в связи с эволюцией физических понятий и представлений, с учетом «мировоззренческих» проблем характерно и для работ Б.Г. Кузнецова. В его книгах анализ понятий и тенденций античной науки используется для выявления характерных черт механики нового времени – классической механики XVII—XIX вв. (см., например, «Принцип относительности в античной и квантовой физике», 1959).

Велика доля исследований, посвященных эпохе формирования классической механики – XVII в. Как и в только что упомянутых работах, здесь тоже было стремление рассматривать историю механики в связи с эволюцией физики и естествознания в целом и с учетом экономических и социальных условий. Это относится к работам по истории механики, а также к тем, в которых вопросы этой истории затрагиваются попутно. Укажем, например, книгу Б.М. Гессена «Социально-экономические корни механики Ньютона» (1933), отличающуюся новизной трактовки и привлечением обширного материала, который до того оставался вне поля зрения историков науки; книгу С.И. Вавилова о Ньютону (1943, изд. 2, 1948), по-новому освещающую многое в научной методологии Ньютона; монографию Б.Г. Кузнецова о Галилее (1964), две монографии о Гюйгенсе – И.Н. Веселовского (1959), У.И. Франкфурта и А.М. Френка (1962).

В ряде монографий и статей Б.Г. Кузнецов исследовал формирование и развитие основных принципов классической механики, и прежде всего принципа относительности, начиная с XVII и до XX в. («Принципы классической физики», 1958; «Развитие физических идей от Галилея до Эйнштейна», 1963, и др.). Вариационные принципы механики и физики обсуждаются в обширной, охватывающей тот же период монографии Л.С. Полака «Вариационные принципы механики, их развитие и применение в физике» (1960). Все эти работы объединяет стремление выявить в истории науки сквозные линии развития, связывающие ее воедино, несмотря на все изломы я скачки исторического процесса.

История механики XVIII в. представлена прежде всего трудами об Эйлере и Лагранже. Об их научном творчестве писали А.Н. Крылов, Н.И. Идельсон (о Лагранже), Я.С. Фрейман («Петербургский принцип»), Л.Н. Сретенский (работы Эйлера по механике твердого тела), Е.Л. Николаи (работы Эйлера по продольному изгибу) и др. Изучалась также деятельность Д. Бернулли ( К.К. Баумгарт, А.И. Некрасов, Т.И. Райков), Клеро ( Н.И. Идельсон), Даламбера ( В.П. Егоршин), связанные с механикой труды Ломоносова ( В.Ф. Котов). Несколько работ посвящено малоизвестным или забытым отечественным ученым-механикам XVIII в. Но здесь следует отметить, что огромное наследие Эйлера в области механики и, добавим, физики еще не исследовано с достаточной полнотой, хотя новый и весьма ценный материал стал доступен благодаря Г.К. Михайлову, изучившему и частично опубликовавшему (1965) научные дневники («Записные книжки») и рукописи ряда работ Эйлера по механике.

Среди работ по механике XIX и XX в. преобладающее место занимают исследования по истории отечественной механики.

Во введении к своим статьям «У истоков механики» В.П. Зубов, характеризуя общие установки советских историков науки, писал: «В наше время никто уже не думает, что история науки – это простой каталог открытий, расположенный в хронологическом порядке. После вопроса, когда и кто сделал то или иное открытие, неизбежно и настоятельно встает гораздо более сложный и более важный вопрос – каким образом, в каких условиях было сделано (и может быть сделано) то или иное открытие, в какой связи оно стоит с общим ходом развития науки всей истории человечества, а соответственно – что именно тормозило и задерживало возможность этого открытия, появления той или иной идеи, теории. При такой постановке вопроса приобретает самостоятельное значение исследование исторических корней научных понятий уже не в порядке изучения чего-то отжившего и давно заброшенного, каких-то «преданий старины глубокой», а как уяснение логических и исторических этапов закономерного генезиса, позволяющих полнее и глубже понять структуру и прогресс научной мысли».

Однако из-за совершенно недостаточной изученности истории отечественной механики здесь прежде всего надо было бы ответить на многие вопросы – «когда» и «кто». Поэтому не удивительно, что у нас появилось немало работ описательного, «фактологического» характера. Ведь без них нельзя было бы дать то последовательное изложение развития отечественной механики, которое мы имеем в главах по истории механики в «Истории естествознания в России», написанных А.А. Космодемьянским, А.Т. Григорьяном и Л.С. Полаком, в «Очерках по истории теоретической механики в России» ( А.А. Космодемьянский, 1948) и в «Очерках истории механики в России» ( А.Т. Григорьян, 1961).

Кроме того, появилось немало исследований о деятельности видных представителей отечественной науки, в которых ставятся важные принципиальные вопросы истории механики. Это работы Я.Л. Геронимуса («Очерки о работах корифеев русской механики», 1952), В.В. Голубева и Л.С. Лейбензона о Жуковском (соотношение теории и эксперимента), ряд монографий и статей об Остроградском, Лобачевском, Ковалевской, Ляпунове, Крылове и др.

Много ценного для истории механики советского периода содержат юбилейные сборники: «Механика в СССР за XV лет», «Механика в СССР за тридцать лет», «Механика в СССР за пятьдесят лет», «Строительная механика в СССР (1917—1957 гг.)». Эти сборники в известной мере восполняют явный пробел в исследованиях развития отдельных областей механики в нашей стране за последние 50 лет. Следует также выделить статьи И.И. Артоболевского о развитии кинематики механизмов, а из монографий – книгу Н.М. Меркуловой «Развитие газовой динамики в СССР» (1966). Отдельную группу составляют работы о развитии механики в советских республиках и в ряде высших учебных заведений; наиболее полно и систематически рассмотрена история механики в Московском университете ( В.В. Голубев, И.А. Тюлина). Развитие исследований по математике и механике в Академии наук СССР рассматривается в «Истории Академии наук» (т. I и II; главы, написанные А.П. Мандрыкой, В.И. Смирновым, А.П. Юшкевичем).

Работ о зарубежной механике XIX и XX вв. значительно меньше. Больше всего внимания привлекли такие фигуры, как Гамильтон, Гельмгольц, Герц. Об этом свидетельствует книга Л.С. Полака « В.Р. Гамильтон и принцип стационарного действия» (1936), его же статья «Уильям Роуэн Гамильтон» (1956), книга А.В. Лебединского, У.И. Франкфурта, А.М. Френка «Гельмгольц» (1966), книга А.Т. Григорьяна и А.Н. Вяльцева «Генрих Герц» (1968), статья А.Т. Григорьяна и Л.С. Полака «Основные идеи механики Г. Герца» (1958) и др. Основные тенденции развития механики в XIX в. являются темой монографии И.Б. Погребысского «От Лагранжа к Эйнштейну» (1966).

Можно выделить в особую рубрику исследования по истории отдельных проблем или областей науки. Здесь мы имеем фундаментальную, хотя во многом спорную, монографию Н.Д. Моисеева «Очерки развития теории устойчивости» (1949), указанную выше книгу Л.С. Полака о вариационных принципах, «Историю механики машин» А.Н. Боголюбова (1964), а также работы Б.Н. Фрадлина по истории неголономной механики, И.Б. Погребысского о механике систем с неудерживающими связями, Н.С. Аржаникова о развитии аэродинамики и др.

За последние годы советские ученые провели большую работу по созданию марксистской истории механики, дающей полную картину развития этой науки в связи с изменением общественных условий и в ее многообразных связях с техникой. В 1971 г. вышла в свет книга «История механики с древнейших времен до конца XVIII века» – коллективный труд под редакцией А.Т. Григорьяна и И.Б. Погребысского. Монография охватывает историю одной из важнейших естествоведческих наук от ее зарождения и в течение двух тысячелетий, основанную на результатах историко-научных исследований последних десятилетий:

В 1972 г. опубликована вторая книга: «История механики с конца XVIII века до середины XX века». В этой монографии дана история основных направлений механики за последние полтора столетия, показано развитие механики как теоретической науки в различных общественных условиях, в связи с развитием других наук, запросами практики и техническими приложениями. Изложение основано на оригинальных работах отечественных и иностранных авторов и на исследованиях по истории механики, изданных в СССР и за рубежом до конца 60-х годов нашего века. Книга разбита на главы, которые соответствуют основным направлениям механики; отдельная глава посвящена взаимосвязи механики и физики.

Теоретическим результатом является периодизация в развитии некоторых направлений механики, выявление роли научных школ, особенностей развития механики в отдельных странах.

В современной литературе «История механики» представляет первую книгу, в которой история механики изложена с достаточной широтой и полнотой, даны историко-научные обобщения, а период исследования доведен почти до наших дней.

В заключение следует отметить, что в конце 1973 г. вышла в свет большая монография «Развитие механики гироскопических и инерциальных систем». В подготовке этой монографии приняли участие ведущие гироскописты СССР, иностранные ученые из США и ФРГ. Книга имеет девять разделов. Первый раздел посвящен обзору развития гироскопических и инерциальных систем, остальные восемь – истории, современному состоянию и перспективам развития основных направлений в гироскопии, в теории гироскопических и навигационных систем, причем в отдельном разделе рассматриваются в историческом плане вопросы теории, такие, как особенности составления уравнений гироскопических систем, аналитические и приближенные методы их решения, нелинейные задачи и т. д. Существенное внимание уделено принципам, определяющим функционирование современных гироскопических и навигационных приборов и методам их проектирования и исследования.