книги / Современная научно-техническая революция. Историческое исследование

чдо современные высоколегированные Стали обладают все­ го лишь V10 теоретической прочности. Это объясняется не­ совершенством кристаллической структуры, наличием ря­ да дефектов. Между тем уже удалось получить такие ме­ таллические нити (получившие название «усов»), проч­ ность которых близка к теоретической. Выращивание без­ дефектных кристаллов («усов») состоит в выделении чи­ стого металла из соли. «Усы» получают из железа, герма­ ния, золота, олова, кадмия, окислов. «Усы» обнаружили потрясающую прочность. Медь выдержала нагрузку в 600 кг на 1 мм2 вместо привычных 18 кз, а железо—1400 кг вместо 20—30 (легированная сталь выдерживает 180 кг). Но беда в том, что длина «усов» не превышает несколь­ ких миллиметров. Теперь выяснилось, что и из крошечных нитевидных кристаллов можно получить многое. Из сверх­ прочных «усов» делают подвесы для чувствительных при­ боров, а по мере дальнейшей миниатюризации техники область применения бездефектных кристаллов расширяет­ ся. Основное направление улучшения свойств металлов — глубокая их очистка. Когда говорят о чистоте металлов, то под этим теперь понимают не только высокую хими­ ческую чистоту (минимальное содержание примесей в ос­ новном веществе), но и большую физическую (отсутст­ вие дефектов в кристаллической решетке). Получение ме­ таллов в чистейшем виде с идеальной кристаллической ре­ шеткой позволяет значительно сократить расход материа­ ла, уменьшить вес машин, сооружений, конструкций, что открывает новые технические возможности и ведет к боль­ шей экономии.

Атомная энергетика, ракетная техника и радиоэлектро­ ника предъявляют требования к получению особо чистых металлов. В результате были созданы такие способы очи­ стки металлов, которые позволяют в настоящее время из­ мерять чистоту, например, цинка порядка 99,99999 %, свинца — 99, 9999 %. Большая чистота получена и у таких металлов, как титан, цирконий, тантал, ниобий, которые нашли широкое распространение в последнее время. Вы­ сокая степень очистки металлов позволяет совершенно ме­ нять их свойства. Так, долгое время хром считался твер­ дым хрупким веществом. Он почти не поддавался обра­ ботке давлением и поэтому применялся только для электро­ литических покрытий или как добавка к стали. Однако в результате высокой очистки (порядка 99,999%) хром

2 1 1

Даже при комнатной температуре становится таким пла­ стичным, как мягкая железная проволока. Огромную роль играет в атомной энергетике чистота ядерного горючего. В ядерных реакторах применяется металлический уран очень высокой чистоты, особенно по примесям элементов, обладающих большим сечением захвата тепловых нейтро­ нов. Уран изготовляется металлокерамическим методом в виде блоков, заключенных в защитную оболочку из алю­ миния или циркония.

Необычайно высокие требования к чистоте и совершен­ ству вещества предъявляет радиоэлектроника, базирующа­ яся теперь на применении полупроводников. Выпрямите­ ли, усилители, преобразователи энергии световой (в част­ ности, солнечной) в электрическую, тепловой в электри­ ческую, разнообразные датчики успешно работают только при использовании свойств полупроводниковых кристал­ лов. Применение полупроводниковых кристаллов позволило повысить надежность, сократить потребление энергии, а главное —в тысячи раз уменьшить объем электронных приборов. Развитие электронной техники потребовало соз­ дания способов выращивания монокристаллов с заданны­ ми свойствами. Создание таких веществ стало возможным благодаря изучению тончайших структур материи, что по­ зволяет лучше использовать свойства вещества. Физика твердого тела и химия — именно те области науки, кото­ рые призваны решить сложные задачи создания новых материалов с заранее заданными свойствами.

Большие перспективы имеют работы, направленные на расширение сферы применения стекла, керамики и огне­ упоров , цементов и бетонов, получение из них материалов с такими свойствами, которые необходимы в производст­ ве и строительстве. Использование достижений химии ,фи­ зики и технологии позволило придавать этим материалам свойства (прежде всего по жаростойкости, химостойкости и износостойкости), превосходящие свойства полимерных органических материалов и металлов. Применяемые сей­ час методы термической и химической обработки поверх­ ности стекла для его упрочнения не дают возможности по­ лучать необходимые свойства этого материала по всему объему. Стремясь решить эту проблему, ученые создали новый стеклокристаллический материал, получивший у нас название ситалла, который является одним из наиболее перспективных конструкционных и строительных неорга-

212

пическм материалов с разнообразными областями приме­ нения. Видимо, можно будет создавать ситаллы с таким комплексом свойств, какого нет ни у металлов, ни у поли­ меров, ни у стекла, ни у керамики.

Недавно в нашей стране созданы силиконы (кремнийорганические полимеры) — новые вещества, находящиеся на грани органической и неорганической природы. Эти ве­ щества обладают достаточной эластичностью, большой ме­ ханической прочностью и высокой теплостойкостью. Они уже используются в новейших электрических машинах, авиации, машиностроении, химической промышленности и др. Широко используются в технике и промышленности металлокерамические материалы, изготовляемые методом порошковой металлургии. Одна из замечательных особен­ ностей порошковой металлургии —возможность изготов­ лять материалы практически любой структуры и химиче­ ского состава, обеспечивающих получение определенных физико-механических свойств, чего невозможно добиться другими методами.

Часто для защиты металлов от окисления и коррозии применяют так называемые комбинированные или скон­ струированные материалы. К таким материалам относятся плакированные материалы, когда на основной металл на­ носится тем или иным способом слой другого. Например, на лист стали осаждается тонкая пленка алюминия. Меха­ нические свойства такого материала полностью совпадают со свойствами исходной стали. Зато поверхностная пленка (иногда толщиной всего в несколько микрон) приводит к тому, что лист ведет себя по отношению к агрессивным средам так, словно он сделан из алюминия.

В высокотемпературной технике, например в реактив­ ной авиации, ракетной и ядерной технике, часто применя­ ются комбинированные материалы, в которых тугоплавкий или жаропрочный сплав покрыт слоем огнеупорной кера­ мики. В качестве такого слоя служат материалы на основе тугоплавких соединений, обладающих температурами плавления до 4000° (бориды, карбиды, нитриды, силици­ ды) . Нередко покрытием служат керметы — материалы из высокоогнеупорных окислов и порошков металлов. Первый ядерный реактор, который был показан на Женевской кон­ ференции по мирному использованию атомной энергии в 1955 г., имел в своих тепловыделяющих элементах кермет.

2 1 3

В комбинированных материалах удается объединить самые разнообразные по свойствам составляющие: метал­ лы и органические соединения, стекло и пластмассу и т. л. Тонкая пленка полимера, нанесенная на стальную полосу или ленту, рождает новый матерная — металлопласт, объе­ диняющий достоинства и металла и пластмассы. Другим примером композиции типа металл — металл может слу­ жить материал, в котором волокна вольфрама равномерно распределены в меди. Вольфрам облагораживает медь своей прочностью, а пластическая медь компенсирует хрупкость вольфрама.

Таким образом, предметы труда в большинстве состоят из материалов, которые человек берет не в готовом виде у природы, а создает в результате своего труда, перерабаты­ вая и изменяя вещества природы, являющиеся исходным сырьем. Этот процесс по мере осуществления современной научно-технпческой революции будет расширяться и уг­ лубляться.

Изучение Вселенной

Стремительное развитие космонавтики оказывает сильное и непосредственное воздействие на все стороны деятель­ ности людей. Оно стало стимулом для научных исследова­ ний, для развития новых направлений в науке и новых областях применения техники. Использование результатов исследований космического пространства в практической деятельности человечества ведет в конечном счете к ускорснию научно-технического прогресса, оказывает стиму­ лирующее действие на развитие промышленности 27. Поз­ нание, изучение и использование бесконечно разнообраз­ ных физических условий, состояний и форм движения материи в Неисчерпаемом космическом пространстве ока­ зывают революционизирующее и катализирующее влия­ ние на сам характер развития современной науки и тех­ ники. Результаты осуществления широкого научного на­ ступления на тайны космоса дают совершенно новые представления о природе и физических свойствах Вселен­ ной, заставляют пересматривать ранее существовавшие

27 «Успехи СССР в исследовании космического пространства». М.,

1968.

2 1 4

понятия, помогают открывать новые явления, о существо­ вании которых можно было только предполагать.

Непосредственный вывод в космическое пространство научной аппаратуры, осуществленный в СССР 4 октября 1957 г., позволил перейти от наблюдательных методов изу­ чения Вселенной к экспериментальным методам, что зна­ чительно ускорило развитие науки и техники 28. На осно­ вании достижений науки (механики, физики, химии, математики, радиоэлектроники и др.) стало возможным создание принципиально новых технических средств, объединенных под общим названием космической техники. Освоение космического пространства было продиктовано научной и практической необходимостью изучения и по­ знания свойств Вселенной. Многие технические и эконо­ мические задачи, стоящие перед человечеством на Земле, рано или поздно будут решены благодаря освоению космоса29.

Проблемы решения важнейших практических задач и нужд человечества вызывают настоятельную необходи­ мость освоения космоса. Организация постоянной службы прогнозирования погоды при помощи использования ме­ теорологических спутников Земли имеет первостепенное практическое значение для удовлетворения повседневных запросов всего человечества и решения задач управления погодой и сбора метеорологической информации.

Получение непрерывной серии синоптических карт и другие метеорологические исследования эксперименталь­ ного и теоретического характера, требующие применения искусственных спутников Земли и других космических аппаратов, зондирующих космическое пространство, в ко­ нечном счете приведут к подлинной революции органи­ зации службы управления и прогнозирования погоды. Проблемы глобальной, охватывающей весь земной шар, навигационной системы и возможности получения ценных практических материалов в результате проведения широ­ ких геодезических съемок стало возможным решать на основе использования искусственных спутников Земли. Космические навигационные системы в будущем станут

28Е. К. Ф е д о р о в . Всемирно-историческая победа советской нау­ ки,— «Коммунист», 1959, № 14.

29М. К е л д ы ш . Начало космической эры.— «Вестник АН СССР»,

1961, № 6, стр. 16-18.

общим универсальным средством для всех видов земного пкосмического транспорта Эффективная привязка друг к другу различных геодезических сетей на Земле и геодези­ ческая съемка наиболее труднодоступных объектов тре­ буют применения специальных космических навигацион­ ных систем.

Путем точного определения возмущений орбит нави­ гационных или других спутников, имеющих достаточно большой срок существования на орбите, решаются основ­ ные геофизические задачи — точное определение размеров и формы Земли (удалось установить, что диаметр нашей'' планеты у экватора больше рем у полюсов на 170 м), изу­ чение ее внутреннего строения (характеристики вековых ; изменений геомагнитного поля привели к доказательству существования у Земли жидкого проводящего ядра). Это вносит существенный вклад в познание природы магнит­ ного и электростатического полей Земли.

Наибольший практический интерес в экономическом отношении представляет перспектива развития средств связи при помощи использования связных спутников Зем­ ли создающих возможность увеличения дальности радио­ связи примерно в 10 тыс. раз при расширении полосы ча­

стот до 2000 мгц. Всемирная сверхдальняя связь, возмож­ ности дальней радиосвязи и межконтинентальное и широгополосиое телевидение приобретают в космических мас­ штабах совершенно новые возможности, приводя к бур­ ному развитию техники новых космических средств, соз­ даваемых радиоэлектронной промышленностью. В этом отношении большой интерес представляют спутники связи «Молния 1% запускаемые с 23 апреля 1965 г. и осущест­ вляющие сверхдальние передачи программ телевидения, дальнюю двустороннюю многоканальную радиотелефон­ ную,фототелеграфную и телеграфную связь с высоким к п д и большим уровнем излучаемой мощности. Спут­ ники связи вб удущёи новой системе связгааймут весьма важное мест<? так как такие системы весьма перспектив­

ны ш® амически выгодны для связи с отдаленными рай­ онами страны и передачи программ телевидения на даль­

ние расстояния.

Практические нужды освоения космоса непосредствен­ но человеком требуют не только исследования физических условий в космическом пространстве, но и решения цело­ го ряда физиологических проблем, в том числе и создания

т

будущей внутренней среды обитаний человека йрй совер­ шении длительных орбитальных полетов вокруг Земли, межпланетных и межзвездных путешествий.

Познание и изучение воздействия всех факторов кос­ мического пространства на человека и на космическую технику вызовут такие научные открытия и технические изобретения, которые приведут к коренным изменениям существующей на Земле техники. Бесспорно и то, что на­ учные исследования и разработки, связанные с созданием новых космических систем и аппаратов, новой космиче­ ской техники, найдут самое широкое применение в буду­ щем комплексно-автоматизированном производстве.

Значение космических исследований заключается в том, что они ускоряют прогресс развития науки, который, с одной стороны, вызывает дифференциацию и специализа­ цию наук, а с другой — приводит к усилению взаимосвязи между различными областями науки, появлению новых отраслей знания. Характерным примером ускорения тем­ пов развития науки можно назвать астрофизику. Если раньше при рассмотрении различных астрофизических процессов говорили о взрывах на звездах, при которых выделялась энергия порядка 1035 эрг, то теперь стало ясно, что в ядрах галактик происходят взрывы, при которых вы­ деляется энергия порядка до 1060 эрг. Эта энергия эквива­ лентна массе десятков тысяч таких звезд, как Солнце. Не так давно астрофизика рассматривала эти процессы глав­ ным образом в статике; в настоящее время благодаря воз­ можности перенесения инструментов исследования непо­ средственно в среду космического пространства стало воз­ можным рассмотрение этих процессов в динамике.

Революционизирующий характер влияния освоения космоса создает прочный фундамент для развития науки, гигантски расширяя ее горизонты, позволяя ей двигаться вперед более быстрыми темпами. Теперь прогресс науки во многом зависит от результатов освоения космоса. В свою очередь бурное развитие различных областей есте­ ственных наук оказывает значительное влияние на ско­ рость и темпы исследования и освоения космоса. Быстро­ та накопления новых научных данных и фактов, сами ускоренные темпы проблемных теоретических исследова­ ний позволяют после каждого законченного цикла косми­ ческих исследований проводить дальнейшее освоение кос­ моса уже на новом, более высоком уровне при все увели­

2 1 7

чивающемся объеме научных знаний, углублении их со­ держания.

Освоение космоса дает науке огромное количество са­ мой разнообразной научной информации. Чрезвычайно высокими темпами происходит расширение знаний о та­ ких явлениях и процессах природы, о которых ранее трудно было подозревать, находясь на Земле (различные новые виды излучения Солнца, потоки микрометеоритов ве­ щества, радиационные пояса и многое другое).

Сильное влияние освоения космического пространства на характер развития многих отраслей науки можно про­ следить на примере астрономии. За многие века своего существования астрономия расширила горизонты позна­ ния окружающего мира. Изучая физические процессы, происходящие в необъятных просторах Вселенной, астро­ номия сталкивается с явлениями, в основе которых лежат глубокие свойства и закономерности превращения веще­ ства, причем такими сложными, что суть последних можно постигнуть только методами современной теоретической физики, радиофизики и электроники. Благодаря освоению космоса астрономия из науки чисто наблюдательной пре­ вратилась в науку экспериментальную, что привело к бур­ ному развитию астрономии как вглубь (речь идет о том диапазоне физических условий, которые пока еще невоз­ можно воспроизвести на Земле,— давления, плотности, температуры), так и вширь (изучение далеких областей Вселенной, раскрытие тайн происхождения и эволюции тел солнечной системы и звездных систем). Под влиянием космических исследований идет стремительный процесс дифференциации астрономии как науки.

Применение результатов космических исследований в земной практике значительно ускоряет темпы развития производства. Накопление количественных и качествен­ ных научных и технических достижений в области освое­ ния космического пространства заставляет усиливать связь науки с техникой, что приводит к непрерывному обогаще­ нию как науки, так и техники. Техника начинает все бо­ лее широко использовать на практике космические по своей природе процессы и явления. В результате растет производительность труда, создаются новые перспектив­ ные отрасли промышленности.

Освоение космического пространства вызывает разви­ тие не только новых видов космической техники, связая-

2 1 8

ной с изучением и освоением космоса, как, например, ра­ кетостроение, квантовая электроника, техника, сверхниз­ ких температур, но и других самых разнообразных отрас­ лей техники (автоматика, телемеханика, связь, транспорт, радиотехника и др.) -

Лишь через технику результаты освоения космоса ста­ новятся непосредственной силой созидания, играют рево­ люционизирующую роль в развитии народного хозяйства. Нужды освоения космоса вызывают острую потребность в создании принципиально новых приборов и инструмен­ тов для непосредственного изучения и освоения космоса, выдвигают специфические требования надежности, долго­ вечности, экономичности, требуют малых весов и габари­ тов. Новые типы приборов и инструментов позволяют про­ водить космические исследования уже на более высоком уровне, на более высокой основе, обеспечивая получение весьма точных и надежных результатов, создают благо­ приятные условия для дальнейшего повышения темпов развития освоения космоса. В результате космических исследований, которые являются своеобразным ускорите­ лем, происходят определенные качественные сдвиги в нау­ ке, технике, производстве, связанные с современной науч­ но-технической революцией.

Таким образом, в многообразии отраслей науки и тех­ ники возможно выделить основные направления, опреде­ ляющие характер современной научно-технической рево­ люции. Именно широкое использование электричества, применение атомной энергии в мирных целях, радиоэлек­ троника, получение искусственных материалов с заранее заданными свойствами, изучение Вселенной воздействуют на все сферы деятельности человека, революционизируют современное производство, являются ускорителями научнотехнического прогресса.

оМЕСТО СОВРЕМЕННОЙ

,НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ В ИСТОРИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ

История показывает, что в своем развитии производитель­ ные силы на определенном историческом этапе пережи­ вают коренные изменения, связанные с технической ре­ волюцией, которая перерастает в производственную. Ины­ ми словами, производительные силы претерпевают такие изменения, которые свидетельствуют о неизбежности пе­ рехода к новому способу производства. Если техническая революция знаменует собой коренной переворот в техни­ ческих средствах, то производственная революция затра­ гивает и коренным образом изменяет самих производите­ лей, изменяет их место в производстве и характер самого труда. Здесь и проявляется известное положение марксиз­ ма, согласно которому орудия труда являются самым под­ вижным революционным элементом производительных сил. Это находит подтверждение в том простом факте, что сна­ чала происходит техническая революция, которая затем перерастает в производственную революцию.

Анализ исторического процесса убедительно доказы­ вает, что в период перехода от одного технологического способа производства к другому всегда во всех формациях происходила повторяемость определенных явлений, что -позволяет говорить об определенной закономерности. Именно повторяемость свидетельствует о закономерном характере развития. «Особое значение имеет доказательст­ во повторяемости явлений в истории, в развитии общест­ ва. Доказав их повторяемость, наука тем самым доказы­ вает существование определенных законов общественного развития, которым подчинены общественные явления и вся жизнь общества»1. Закономерность изменения укладов техники, технологических способов производства и места

1Б.М. К ед р о в . О повторяемости в процессе развития. М., 1961.

стр. 26.

220