Классическая механика и ее связь с техникой.
Уровень развития в 18 веке и ее соотношение с социальными и экономическими условиями жизни общества видны из слов Ф.Энгельса : <…. Науки приняли в 18 веке свою научную форму в следствие этого сомкнулись, с одной стороны, с философией, с другой - с практикой. Результатом их сближения с философией был материализм, эпоха просвещения, французская политическая революция. Результатом их сближения с практикой была английская социальная революция>
В изучаемый период центр тяжести был сосредоточен на механике, ранее других наук сложившейся в самостоятельную область знания. Поэтому наиболее крупные достижения науки были связаны именно с механикой, как в ее прикладном, так и в теоретическом аспектах. Крупнейшие умы 18 и 19 веков обращались к механическим представлениям для объяснения явлений, происходящих не только в механике, но и в природе вообще. Механицизм является одним из определяющих методологических принципов этого периода, почему, собственно, механика и продолжала оставаться наукой, использовавшейся для решения практически задач, в том числе выдвигаемых техникой.
В анализируемый период господства механики возникают новые науки, существовавшие ранее в виде составных частей единой естественной науки. Примером могут служить физика и химия, которые в конце 18 столетия сделали крупный шаг вперед по пути своего становления. Формулируется закон сохранения вещества, складывается кинетическая теория газов, устанавливаются первые законы электричества и магнетизма, открывается ряд неизвестных ранее химических элементов, в том числе газов. Достижения химии, особенно же физик, повлекли за собой постепенный пересмотр абстракций классической механики. Это привело, что очень важно подчеркнуть, к формированию новых областей механики, которые уже не отвечали ее прежним формам, не вполне адекватно отражавшим действительность. Эти новые формы приближались к реальности и позволяли решать прикладные задачи в самых разнообразных сферах. Возникновение этой тенденции относится к первому десятилетию 19 века.
В эпоху возрождения эксперимент был выдвинут как метод изучения явлений природы и техники, и наел своих адептов в лице отдельных выдающихся ученых , например Леонардо да Винчи. В 19 веке столетии опытное изучение природы было провозглашено Френсисом Бэконом как единственно верный путь раскрытия сущности наблюдаемых явлений. Конец 18 века и первая четверть 19в. характеризовались внедрением эксперимента в повседневную жизнь ученых. Опыт стал тем активным средством, с помощью которого механики и в еще большей степени физики и химии проникали в природу изучаемых явлений природы и техники, правда, все еще по линии индивидуального творчества отдельных ученых.
<Из наблюдений, - писал М.В. Ломоносов, - установлять теорию, через теорию исправлять наблюдения – есть лучший из способов всех способов изыскания правды >. Эти слова, верно, отражают действительное положение в науке второй половины 18 и начала 19 веков. Экспериментальны метод позволял ученым строить теорию, которая затем проверялась на опыте, при необходимости исправлялась, после чего выходила в практику. Правда, этот процесс носил еще случайный характер, не следовал каким-то закономерностям и протекал крайне медленно и далеко во всех сферах научного познания.
Во второй половине 18 и первое десятилетие 19в. масштабы разработки физико-математических наук, в том числе и механики, значительно расширились по сравнению с предыдущим периодом. Если остановиться на странах, которые наибольшим образом содействовали прогрессу науки, то здесь первый план, помимо Англии и Франции, выступает Россия, а несколько позднее – Германия и Северная Америка; Италия и Голландия отодвигаются на второе место. Главное заключалось в методологическом своеобразии, в каком развивалась наука, в тех философских корнях, которые являлись в этом отношении не только характерными, но и определяющими.
В изучаемую эпоху во Франции эволюция науки проходила по пути сочетания теоретического исследования с экспериментом, причем преобладала теория. Превалирование разума над опытом, дедукции над индукцией наблюдалось еще со времен Декарта. Отсюда ведет свое начало склонность ученых Франции к теоретическим построениям. Однако философы-материалисты Даламбер, Дидро, Гольбах, Гельвеций и другие направляли развитие науки в сторону решений прикладных задач, по пути удовлетворения запросов общественной практики. Особенно рельефно это проявлялось после буржуазной революции конца 18 века.
В Англии, в противоположность Франции, разработка науки пошла по эмпирическому пути. Начало было положено в 18 столетии Фрэнсисов Бэконом – родоначальником индуктивного метода изучения явлений природы. Промышленная революция в Англии конца 18в. предоставило широкое поприще для эксперимента, и в первую очередь стимулировала развитие знаний, которые непосредственно и наиболее быстро использовались на практике. Отсюда преобладание эмпиризма над теорией при изучении явлений природы и особенно техники. В Северной Америке наблюдался еще больший крен в сторону эмпиризма и практицизма. Россия шла преимущественно по пути сочетания теории с экспериментом. Вступившая на путь прогресса науки Германия занимала в методе развития науки как бы промежуточное положение между Францией и Англией.
Выше уже отмечалось, что механика была наукой, приковавшей умы ученых в рассматриваемый период. На этом этапе она эволюционировала как по своим логическим закономерностям, так и в итоге воздействия внешних факторов. Логика развития вела механику от изучения движения системы точек и абсолютно твердого тела. Здесь не предполагается останавливаться на предпосылках технического характера, поскольку взаимосвязи механики с техникой являются главным предметом исследования и будут освещаться на протяжении всей главы. К тому же стимулы со стороны техники не были в исследуемое время определяющими. Большее значение в прогрессе аналитической механики имели предпосылки, стимулируемые запросами естествознания, которые, правда, в некоторых случаях посредственно восходили к технике, о чем речь так же пойдет в дальнейшем.
Во второй половине 18 и в начале 19в. ученые испытывали все большую неудовлетворенность геометрическим способом изложения решаемых задач, который требовал создания специальных искусственных приемов. А все возраставшее число задач, выдвигаемых как естествознанием и техникой, так и самой механикой, вызывало необходимость в разработке более общего метода. Такой метод и был построен в форме аналитической механики трудами Даламбера, Эйлера и главным образом Лагранжа. Новый характер изложения механики опирался на дифференциальное и интегральное исчисление, интерпретируемое уже не в геометрической символике, как это имело место у Ньютона, а посредством алгебры и аналитической геометрии. Такая форма изложения механики оказалась перспективнее и для рения технических задач. Применение нового метода и стояло в порядке дня в связи с развитие проходившей промышленной революции и с расширением круга инженеров и ученых, привлекаемых к удовлетворению общественной практики.
В своем развитии аналитическая механика сделала первый шаг по пути сближения с техникой. Однако это были лишь самые робкие начинания, поскольку динамика системы материальных точек, а именно применительно к ней в основном и разрабатывалась аналитическая механика, получила применение в технике лишь к концу 18в.
Построение аналитической механики явилось не только закономерностью ее собственного развития. Промышленная революция воздействовала на этот процесс ускоряющим образом, выполняя как бы функцию катализатора и выражая стимулирующее влияние техники на прогресс механики. Создание аналитической механики служило необходимой платформой для проникновения научных знаний по механике в технику. Общественная же практика ставила перед наукой задачи, которые трудно было решать непосредственным использованием законов и методов одной только классической механики. Необходимо было формирование новых дисциплин, основанных на законах механики, но преломленных для решения специфических задач.
Это были технические науки механического цикла, первые шаги, по формированию которых относятся к эпохе возрождения. В рассматриваемое время этот процесс приобретал реальную почву и протекал интенсивнее.
К античности относятся возникновения элементов гидравлики, а так же формирование статики, выполнявшей на раннем этапе своего развития функцию технической науки. В 16 и 17 веках складываются основы таких технических дисциплин, как баллистика, а так же науки о сопротивлении механики, теории машин и т.п. Но до конца 18 и начала 19в. почти все эти науки, во-первых, оставались далекими и от машиностроения, а главное, во-вторых, не имели отношения к созданию и изучению функционирования структуры технологических машин. Таким образом, некоторые из технических наук начали формироваться только в анализируемый период. Связь этих наук с производственной техникой становится несравненно ощутимее, чем раньше.