Текст книги "Воспоминания"

Автор книги: Степан Тимошенко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 28 страниц)

Механическая лаборатория путейского института

Еще летом во время лагерных занятий я побывал у профессора Брандта и попросил его устроить меня ассистентом в Механической Лаборатории Института, находившейся под общим заведыванием профессора Белелюбского, известного строителя мостов. Мне нужно было думать о более основательном устройстве, так как в это время я женился и был уже не один. Брандт уладил мое дело и как только я покончил с военной службой начались мои занятия в Механической Лаборатории. Мое жалование было сто рублей в месяц. Я нанял квартиру из 3‑х комнат на Большой Итальянской, поближе к Рождественским курсам, где училась моя жена. Ей оставался еще год до окончания курсов. В одной из комнат поселились мои два брата, которые тогда оба учились в Петербурге. В другой комнате устроились мы с женой. Третья комната была общей, нашей столовой и гостиной. Так как братья платили свою часть за квартиру, то несмотря на малое жалованье, я мог кое‑как сводить концы с концами. Днем мы все отсутствовали, жена на курсах, мы – три брата – по нашим учебным заведениям. Сходились часам к шести вечера, вместе обедали и пили вечерний чай.

Этот год я был очень занят. С утра я являлся в лабораторию. На моей обязанности было испытание цемента. Лаборатория делала эти испытания для всех русских цементных заводов и работы было немало. В это же время в лаборатории шла большая работа по испытанию русских рельсов и я скоро принял участие и в этом исследовании. Мне сначала поручили испытания твердости рельсовой стали при помощи прибора Мартенса, а также испытания ее прочности на растяжение. Благодаря этим работам я хорошо ознакомился с испытательными машинами и мог пользоваться ими без помощи механика. Скоро я увидел, что кроме техники механических испытаний строительных материалов ничего в лаборатории произвести не смогу. Никакой исследовательской научной работы при лаборатории не велось и не было никого, кто интересовался бы научными работами, в области механики материалов. Я чувствовал, что для научной работы необходима более основательная подготовка по математике и механике и старался использовать все возможности, какие представлялись в Институте, для пополнения моего образования.

В это время в Институте были введены дополнительные необязательные курсы по математике для студентов, которые желали бы расширить свои математические знания. Лектором был профессор Станевич и читал он два курса: дифференциальные уравнения в частных производных и высшую алгебру. Я посещал оба эти курса и под конец был чуть ли не единственным слушателем. Эти курсы дали мне немного. В курсе уравнений много времени было отдано уравнениям первого порядка и к уравнениям физики было сделано только введение, состоявшее из теории рядов Фурье. Конечно, эти ряды для инженера очень важны, но лектор не сумел показать их важность на каких‑либо примерах, а занялся чисто теоретическими вопросами о сходимости этих рядов.

В курсе высшей алгебры разбиралась теория уравнений высших степеней, вопрос разделения корней, но практических методов, годных для решения численных уравнений высших степеней, дано не было. Курс был чисто теоретический.

Профессор Бобылев прочел ряд лекций по высшей математике. Я решил посещать и эти лекции, хотя знал, что Бобылев лектор очень плохой. В качестве первой задачи Бобылев взял вопрос о динамическом действии подвижной нагрузки на мосты. Вопрос для инженеров очень важный. Бобылев в своих лекциях использовал незадолго перед тем появившуюся статью Циммермана. Решение Циммермана основано на предположении, что массой балки можно пренебречь по сравнению с движущейся массой. Конечно, таким путем можно получить удовлетворительные результаты только для легких балок малых пролетов. Это я выяснил себе только позже, изучив не только работу Циммермана, но также работы Виллис’а и Стокс’а. Из лекций Бобылева я этого не понял. Второй темой Бобылев выбрал задачу Сен-Венан’а о кручении призматических тел и дополнения к ней, сделанные Стекловым. Опять я ничего не понял и решил запяться изучением задачи Сен-Венан’а по книжке.

Пытался я пополнить свои познания по основным предметам также при помощи занятий в университете в качестве вольнослушателя. Решил проделать практические занятия в университетском физическом институте. После занятий в лаборатории Путейского Института я пешком отправлялся в университет и там занимался опытами часа два. Домой возвращался только вечером, порядочно утомленным. Занятия физикой мало что мне дали. Опыты меня не интересовали, да и не могли интересовать – задачи были детские. Заранее был известен ответ и можно было только усовершенствовать технику, чтобы получить ответ с большей точностью. Когда я проходил электрическую лабораторию, я заметил, что железный цилиндр вставленный в катушку, через которую проходит переменный ток, вибрирует и при некоторых условиях издает сильную ноту. Происходит это оттого, что намагничивание цилиндра сопровождается изменением его длины. Явление было для меня новым и интересным, но руководители не могли мне дать надлежащих объяснений. Сильная нота очевидно получалась, когда электрические импульсы попадали в резонанс с натуральными продольными колебаниями стержня.

Положительной стороной занятий в университете было то, что я познакомился с несколькими молодыми физиками и начат ходить на заседания Физического общества. Математики тоже иногда собирались для докладов. Посещал и эти собрания. Далеко не все понимал на этих докладах. Мне стало ясно, что для продвижения вперед в моей области нужны большие познания в математике, чем те, которые имел я студентом в Путейском Институте. Как получить эти знания? Мои знакомые математики советовали заняться изучением объемистых курсов в разных областях математики, но я чувствовал, что это не то, что мне было нужно. Инженер не может погрузиться в изучение математики для математики. Для него математика только инструмент для решения практических задач. Нужно познакомиться с разными отделами математики только с точки зрения их возможных приложений. Инженер должен знать, что в разных отделах математики рассматривается и как соответствующее учение может быть приложено на практике. Этому математики в своих курсах не учат и при бывшей у нас системе преподавания не могли учить, так как их математический интерес был совершенно оторван от областей приложения математики. Математика двадцатого века была иная, чем в начале девятнадцатого века. Чтобы найти в математике то, что интересно инженеру, нужно заняться не новыми, а старыми книгами.

Первым мне указал на это обстоятельство Алексей Николаевич Крылов. Я слышал несколько его докладов в Физическом обществе и они произвели на меня очень большое впечатление. Это были инженерные проблемы и Крылов показывал, как они могут быть представлены при помощи дифференциальных уравнений. Потом он находил решения этих уравнений и в заключение давал инженерную интерпретацию этих решений. Это все было ново для меня и было то, что я чувствовал мне нужно. Я не родился математиком. Тонкости абстрактной математики меня не увлекали. Но математические приложения в инженерных науках – это было как раз то, что меня занимало и к чему меня влекла моя природа. Доклады А. Н. Крылова показали мне направление, куда я должен идти, к чему должен приложить свои силы. Скоро появилась и практическая возможность начать работу в направлении использования математики в решении инженерных вопросов. Эту возможность мне дал Петербургский Политехникум. Атмосфера этой школы оказала огромное влияние на все мое дальнейшее развитие, на «мою судьбу».

Петербургский политехнический институт

В марте 1903 г. Сергей Иванович Дружинин был назначен профессором сопротивления материалов Петербургского Политехникума. До того он был помощником Белелюбского по заведыванию Механической лабораторией Путейского Института. Он знал мою работу в лаборатории и, очевидно, считал, что я ему могу быть полезным в организации новой механической лаборатории. Я получил предложение занять место лаборанта. Конечно я с радостью согласился.

При выработке учебных планов Политехникума предполагалось внести живую струю в преподавание и теоретических инженерных предметов. По теоретическим предметам предполагалось организовать, параллельно лекциям, практические занятия с малыми группами студентов (25-30 человек) с таким расчетом, чтобы студент мог систематически заниматься этими предметами, а не только сдавать их по частям на репетициях и экзаменах. Такие занятия казались мне весьма полезными и я с нетерпением ждал начала их. Решил, что до конца мая пробуду на службе Путейского Института, а так как занятия Политехникума начинались только 1‑го сентября, то у меня получилось три месяца каникул. Политехникум начал платить жалование с апреля и у меня образовался денежный остаток, с которым можно было попутешествовать.

Решено было поехать в Нальчик на Северном Кавказе и провести там лето. Я чувствовал, что мне нужно отдохнуть. Разнообразные занятия 1902-1903 года меня очень утомили. Поездка оказалась очень неудачной. Уже при сборах в поездку начались у меня какие‑то боли в боку, но я не обращал на это внимание. В Нальчике начал купаться в горной речке и простудился. Доктор определил плеврит. Очень высокая температура. Две недели пролежал. Потом начал ходить, но чувствовал страшную слабость и большую часть времени проводил в кресле на солнце. Недавно американский доктор, сделав Рентгеновский снимок моей грудной клетки, сказал, что в молодости у меня начинался туберкулез, но что я счастливо выздоровел. Очевидно, все это произошло на Кавказе. Только благодаря кавказскому солнцу мне удалось поправиться. Но поправка шла медленно. Я страшно исхудал. Заниматься совсем не мог. Решено было август провести у родителей, которые к тому времени переселились в Киев. Вспоминаю, что и в Киеве слабость еще продолжалась. Работать я не мог. Уходил на целый день в Ботанический сад и там, лежа на траве, перечитывал Достоевского. К сентябрю я все же настолько оправился, что вернувшись в Петербург смог приступить к занятиям. Значительно позже профессор Дружинин говорил мне, что мой вид по возвращении в Петербург в сентябре 1903 г. был таков, что они не надеялись, что я смогу работать – очень уж я исхудал в то время. Но в конце концов все обошлось благополучно. Я постепенно поправлялся и мог уже работать. Начались занятия со студентами. Я должен был заниматься по сопротивлению материалов у профессора Дружинина и по теоретической механике у профессора Мещерского. Мои теоретические познания порядочно выветрились за время военной службы, но я с азартом принялся за дело. По сопротивлению материалов я взялся за изучение курса А. Феппля, который тогда вышел в русском переводе. Книга эта весьма отличалась от тощих литографированных записок, которые мы когда‑то изучали у профессора Ляхницкого. У Феппля был теоретический подход к предмету и это мне очень нравилось. Я должен был вести со студентами упражнения по сопротивлению материалов. Нужно было составлять задачи, которые иллюстрировали бы теоретические лекции Дружинина и в то же время имели бы инженерный характер и могли заинтересовать студентов. Составление таких задач меня очень увлекало и интерес, очевидно, передавался и студентам. Студенты моей группы работали с большим увлечением и я, в свою очередь, не жалел времени и старался сделать предмет совершенно понятным для них. В то же время шла организация лаборатории. Приходили заказанные Дружининым машины, главным образом из Швейцарии, от фирмы Амслер-Лаффон. Эти машины нужно было собирать и устанавливать. Я принимал во всем этом деятельное участие и хорошо изучил устройство всех этих машин и их действие.

Занятия со студентами по теоретической механике требовали большой подготовки. В этом предмете я чувствовал себя слабее. От Бобылевской механики решительно ничего у меня не осталось. В год отбывания воинской повинности я еще раз прочел курс Бобылева и решительно ничего из него не вынес. Много поколений инженеров Путей Сообщения проходило механику по этой книге и оканчивали Институт без всяких познаний в динамике. Статику приходилось изучать позже, когда занимались проектами стропил и мостов.

Вначале мне много помогал в занятиях механикой Александр Петрович Фан дер Флит. Я его знал еще по Путейскому Институту, где он был репетитором по математике, а позже – помощником инспектора. В Политехникуме он заведывал кабинетом механики. Профессор Иван Всеволодович Мещерский, читавший курс механики, был математической школы. О приложениях механики он знал немного, но очень хотел поставить свой предмет в связь с инженерными науками и пытался развить практические занятия в кабинете механики. Студенты должны были проделать ряд опытов с падением тел под действием силы тяжести, с определением моментов инерции по периоду крутильных колебаний, с определением колебаний маятника. Фан дер Флит разрабатывал все подробности этих опытов и составлял нужные для студентов руководства. Я принял участие в этих работах Фан дер Флита и тут впервые познакомился с элементарной динамикой. Подготовка задач по динамике для студентов брала много времени, но была для меня очень полезна.

Мы все преподаватели механики старались подобрать для отдельных глав курса задачи, которые могли бы представлять интерес для будущих инженеров. Из этих задач впоследствии составился сборник, вышедший позже несколькими изданиями. Задачник был переведен на английский язык и я им широко пользовался в Америке при попытках улучшить преподавание динамики в американских школах. Вспоминая через 45 лет занятия по механике в Политехникуме, становится очевидным, что попытки Мещерского и его сотрудников приблизить преподавание механики к требованиям инженеров не пропали даром. В России «задачник» Мещерского сыграл большую роль. Им пользовались во всех технических учебных заведениях. Из сотрудников Мещерского вышли авторы более обширных курсов механики, – Е. Л. Николаи, А. И. Лурье, Л. Г. Лойцянский. Мои курсы, написанные в Америке, были переведены на французский, испанский и португальский языки и нашли широкое распространение во многих странах.

К концу 1903 года я совсем оправился от болезни и уже мог успешно работать. Успеху содействовала и спокойная жизнь. Петербургский Политехникум был построен в Сосновке, вне города, и большинство преподавателей жило при Институте. Мне дали небольшую казенную квартиру, платили жалование достаточное не только для нашей скромной жизни в учебное время, но и для летних поездок заграницу. Я не имел никаких занятий вне Института и все время, свободное от преподавания, (я преподавал не больше 12 часов в неделю) я употреблял на свою научную работу. В этой работе у меня не было руководителей, нужно было самому решать с чего начинать. Желая работать по сопротивлению материалов, я должен был расширить познания в этой области. От элементарного курса сопротивления материалов нужно было перейти к теории упругости. Я решился взяться за наиболее полный курс в этой области, за книгу А. Е. X. Лове.

Первое издание этой книги было чисто теоретического характера. Никаких приложений. Книга, как теперь мне ясно, совершенно не подходящая для начинающих. Книга написана по английски. Я языка не знал. Решил одновременно изучать и английский язык и теорию упругости. Два раза в неделю, князь А. Г. Гагарин, директор Института и знаток английского языка, согласился заниматься английским языком с группой преподавателей. Начали с книги Лове. Занятия продолжились всего несколько месяцев. Языком я не овладел и решил продолжать занятия самостоятельно. Вооружившись словарем Александрова, начал составлять перевод книги Лове. К осени 1904 года перевод первого тома был закончен. Работая по два часа в день, я изучил язык настолько, что мог свободно читать техническую литературу. В то время к большему не стремился. Книга Лове не дала мне основательного знания теории упругости и я в дополнение, по совету В. Л. Кирпичева, прочел книгу Ламэ и некоторые главы из книги Сен-Венана. У Сен-Венана я особенно заинтересовался колебаниями мостов. Но мои математические познания оказались недостаточными. Нужно было вернуться к математике. Прочел книгу Риман’а «Дифференциальные уравнения в частных производных» в издании Хаттендорфа. Кое-что о рядах Фурье я усвоил, занимаясь в лаборатории механики с Анализатором Коради. Кроме того в продолжение осеннего семестра 1904 года я прослушал курс теории упругости, читанный в Политехникуме для студентов кораблестроителей профессором Иваном Григорьевичем Бубновым. Бубнов излагал предмет очень ясно, но черезчур медленно и дальше основ теории упругости, примерно в объеме первой главы книги Грасхофа, не продвинулся. Вот, примерно, и все, что я изучил в 1903-1904 учебном году по теории упругости и по математике, готовясь к самостоятельной работе.

К этому же времени относятся и мои первые встречи с Виктором Львовичем Кирпичевым, который в дальнейшем оказал значительное влияние на мою научную карьеру.

В. Л. Кирпичев пользовался в России большой известностью, как выдающийся профессор сопротивления материалов и впоследствии, как строитель и организатор двух известных инженерных школ: Харьковского Технологического и Киевского Политехнического Институтов. В 1903-1904 году Кирпичев был уже в отставке, не занимал профессорской кафедры, а в качестве нештатного преподавателя читал в Петербургском Политехникуме курс прикладной механики, состоявший из кинематики машин, теории трения, динамики машин и дополнительной главы к курсу сопротивления материалов (неразрезанные балки и формула Эйлера). Студенты очень любили этот курс и аудитория Кирпичева была всегда полна. Главная причина успеха, как мне кажется, была в огромной эрудиции Кирпичева. Он не ограничивался узко своей специальностью и всегда старался установить связь своего предмета – с одной стороны с предметами чисто техническими, такими как детали машин, с другой стороны – с теоретической механикой. У студентов получалась ясная картина тесной связи между этими предметами.

На меня особенное впечатление произвела книга Кирпичева «Лишние неизвестные в строительной механике». Это был курс по статически неопределенным системам в Статике Сооружений. Характер этой книги был по тогдашнему времени совершенно необычный в инженерной литературе.

Кирпичев с самого начала вводит понятия «обобщенных сил» и «обобщенных координат». В самом общем виде он доказывает теорему Кастильяно и теорему о взаимности перемещений. Случаи сосредоточенной силы, распределенной нагрузки, пары сил – все это является у него, как частные примеры обобщенных сил. Благодаря этой общности выводов, вся теория статически неопределимых систем могла быть представлена в весьма сжатой форме и в то же время с большой ясностью. Отдел инфлюэнтных линий был представлен особенно ясно при помощи теоремы взаимности перемещений (Reciprocity Theorem), в общем виде доказанной лордом Рейлей. Кирпичев был под большим влиянием работ Рейлея и в предисловии к своей книге очень рекомендовал инженерам, занимающимся статикой сооружений, читать книгу Рейлея «Теория Звука». Благодаря Кирпичеву методы Рейлея нашли широкое применение в России, а позже и в других странах.

Я встречался с Кирпичевым на вышеупомянутых занятиях по английскому зыку. Кирпичев знал язык теоретически и хотел усовершенствовать свое произношение. Встречался с Кирпичевым также в нашем Механическом Кружке, организованном молодыми преподавателями разных отделов теоретической и прикладной механики. Мы собирались по вечерам, раз в неделю. Доклады состояли в рефератах по новой литературе в области механики, главным образом по литературе немецкой. Кирпичев был бессменным председателем и руководителем научной деятельности кружка. К нему я не раз обращался за советом при выборе книг для изучения. Его советы принесли мне большую пользу и помогли выбрать направление моей дальнейшей деятельности. Я не хотел быть инженером практиком. В то же время оторванная от приложений математика и механика меня не удовлетворяли. Я хотел знать эти науки лишь настолько, посколько они нужны, чтобы продуктивно работать в науках прикладных. В России в то время технические науки развивались главным образом под влиянием немецкой литературы. В области механики и сопротивления материалов были наилучшими учебниками книги А. Феппля и я решил использовать лето 1904 года для поездки в Мюнхен, где в то время Феппль был профессором механики.