|
|
|
|
Как показал Энгельс, превращение человекообразной обезьяны в человека произошло под влиянием труда — первого и основного условия всей человеческой жизни. Процесс возникновения человеческого общества неминуемо связан с трудом и, в частности, с изготовлением орудий труда, обороны, охоты, поэтому механика находится на службе у человека с тех времен, как существует само человечество. Конечно, под механикой эпохи первобытного общества понимают не науку, а лишь изготовление орудий труда. Эти орудия и приспособления достигли высокого развития в эпоху рабовладельческого строя. В частности, остатки древнейших зданий с очевидностью свидетельствуют о том, что при постройке этих зданий применяли многие механические приспособления: рычаги, катки, блоки и другие средства. Так, в Египте в XV в. до н. э. были установлены обелиски — громадные круглые и четырехугольные колонны до 45 м высотой. Эти обелиски были высечены из целого куска мрамора или гранита. Их перевозка и установка представляли бы значительные трудности и теперь, и, конечно, не могли быть произведены только мускульной силой. Еще более древние сооружения Египта, Ассирии, Вавилона, Китая и других стран заставляют предполагать, что в этих странах очень давно применяли катки, рычаги и наклонную плоскость. Но надо признать, что все эти механические приспособления человеку дала не наука, а его практический опыт. И нет оснований предполагать, что уже в те времена были известны общие законы механики. Энгельс говорил, что наука многим больше обязана производству, чем производство науке. Первые сочинения, излагающие накопленные опытом сведения по устройству и применению этих механических орудий или обобщающие этот материал в виде определенных законов, появились значительно позднее. Название «механика» впервые ввел великий философ Аристотель,живший С 384 по 322 г. до н. э. В работах Аристотеля и его школы содержится много ценного для механики. Но вместе с тем в них встречается много неверного. В развитии механики работы Аристотеля сыграли скорее отрицательную, чем положительную роль, потому что через полторы тысячи лет после Аристотеля его учение считалось непогрешимым, а всякое выступление, противоречащее этому учению, считалось ересью и жестоко каралось могущественной в то время христианской церковью. Во времена Аристотеля механика развивалась очень медленно. Это была эпоха рабовладельческого общественного строя, дешевый человеческий труд и низкий уровень техники не создавали необходимых условий для развития механики. В эту эпоху можно отметить лишь один случай очень быстрого, почти скачкообразного развития механики, связанный с именем величайшего механика всех времен и народов — Архимеда (287—212 гг. до н. э.). Этот замечательный человек сделал множество открытий в математике и гидростатике, заложил основу механики как новой науки, включив ее в область точных наук. На протяжении почти двух тысяч лет после Архимеда в развитии механики не произошло ничего существенного. Хозяйство, не только сельское, но в значительной степени и городское, было расчитано лишь на линое потребление. Производительство с целью обмена только еще возникало. Сухопутные дороги были плохи, да и морской транспорт был несовершенным. Грузоподъемность судов была невелика, устойчивость их — плохая. Не было хороших методов ориентировки судна в открытом море. Местная замкнутость, ограниченность потребностей населения и застойность форм производства не могли вызвать быстрого развития науки. Правда, начиная с XII в. во многих городах Европы существовали университеты, но они готовили почти исключительно служителей церкви и юристов. В Париже в 1355 г. было разрешено преподавать геометрию только по праздникам. Основой наук считались книги Аристотеля, из которых было изъято все живое содержание. Постепенное развитие торговли стимулировало появление и развитие машин и поставило перед наукой и техникой, и в особенности перед механикой, целый ряд проблем, таких, как увеличение грузоподъемности судов, улучшение их плавательных свойств, удобные и надежные способы ориентировки в море по Солнцу и звездам, предсказание приливов и отливов, усовершенствование внутренней водной системы и сообщения с морем, строительство каналов и шлюзов. Вместе с развитием торговых сношений к концу средних веков начинается быстрое развитие промышленности. Мощно развивается военная промышленность. Для добычи громадного количества металла возникла необходимость более эффективной эксплуатации шахт и рудников и перед механикой встали следующие задачи: подъем руды с большой глубины и необходимые для этого расчеты воротов, блоков и пр., устройство вентиляционных приспособлений в шахтах, откачка воды из шахт и т. п. Кроме того, артиллерия потребовала от механики разрешения ряда вопросов: изучения прочности орудия при наименьшей его массе, изучения зависимости между скоростью снаряда и сопротивлением воздуха, определение траектории снаряда в пустоте и в воздухе и т. п. Все эти задачи были поставлены перед механикой к концу средневековья и составили тематику работ ученых последующего времени. Начиная с XVI в. после средневекового застоя наступает эпоха грандиозных открытий в теоретической механике и смежных с ней областях: машиноведении, гидравлике, астрономии, математике. Исключительное значение для развития наук имело открытие Николаем Коперником (1473—1543) гелиоцентрической системы мира. «Законодатель неба» Кеплер (1571 —1630) показал, что планеты движутся по эллипсам, и открыл законы для времени обращения и скорости планет. Открытие гелиоцентрической системы мира послужило началом подлинной революции в мировоззрении людей. По выражению Энгельса «отсюда начинает свое летоисчисление освобождение естествознания от теологии». Эти открытия послужили также основой для возникновения небесной механики, для дальнейшего развития теоретической механики. Гениальный мыслитель, экспериментатор, наблюдатель и превосходный практик Галилей (1564—1642) сделал множество открытий. Значение его работ заключается не только в полученных им результатах, но и в том, что в своих исследованиях он применил подлинно научные методы вместо обычных в то время схоластических рассуждений. Христиан Гюйгенс (1629—1695) продолжил работы Галилея. Замечательны работы Гюйгенса по математике, астрономии и физике. В области механики он дал ряд теорем о центробежной силе, по теории удара и полную теорию физического маятника, которую он разработал в процессе изобретения им часов. Недаром Ньютон, ссылаясь на работы Гюйгенса, обычно называл его «величайший Гюйгенс». Исаак Ньютон (1642—1727) по праву считается основателем классической механики. Он создал стройную систему механики, четко сформулировал ее аксиомы, ввел понятие массы и решил целый ряд проблем механики. Замечательно, что большинство открытий Ньютон сделал в течение двух лет, когда он был еще совсем юным. В начале 1665 г. он открыл свой бином, в мае — метод касательных, в ноябре — прямой метод флюксий (дифференциальное исчисление), в январе 1666 г. — теорию цветов, в мае приступил к обратному методу флюксий (интегральное исчисление), в августе открыл закон всемирного тяготения. Быстрое развитие механика получила в XVIII в. В России в это время работал гениальный ученый и первый русский академик Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765). Деятельность М. В. Ломоносова оказала огромное влияние на развитие всей русской науки и, в частности, на развитие механики. Леонард Эйлер (1707—1783), по происхождению швейцарец, в двадцатилетнем возрасте переехал в Россию и стал академиком Санкт-Петербургской академии наук. По вопросам механики, математики, астрономии, теории упругости он написал около 800 научных работ, в которых разработал многие научные проблемы. В области небесной механики много великолепных работ дали два француза — Алексис Клеро (1713—1765) и Жан ле Рои Д'Аламбер (1717—1783), издавший в 1743 г. свой знаменитый «Трактат по динамике». Дальнейшее развитие аналитическая механика получила в трудах Лагранжа (1736—1813), Лапласа (1749—1827), Якоби (1804— 1851), Гамильтона (1805—1865), Герца (1857—1894), Чаплыгина (1869—1942) и др.. Крупнейшим представителем аналитического направления в теоретической механике был академик М. В. Остроградский (1801 — 1861). Ученик М. В. Остроградского И. А. Вышнеградский (1831— 1895) — основоположник теории автоматического регулирования, получившей большое значение в наши дни. В области механики машин и механизмов работал современник Вышнеградского академик П. Л. Чебышев (1821 —1894). В частности, ему принадлежит заслуга постановки и решения целого ряда задач по теории машин и механизмов, имеющих громадное теоретическое и практическое значение. Параллельно с аналитическим методом в механике развивались и геометрические методы, получившие наиболее яркое развитие в работах замечательного французского ученого Пуансо (1777—1859).
Он впервые (1803) изложил статику в таком ас¬екте, в каком ее и теперь излагают во всех высших технических учебных заведениях. Много открытий и геометрических интерпретаций законов механики Пуансо
сделал в кинематике и в динамике. К их числу относится работа Пуансо по изучению геометрическими методами движения тела с одной неподвижной точкой. Эта важная задача механики имеет, как показала
С. В. Ковалевская (1850—1891), однозначное решение только в трех случаях:
Блестящих результатов в самых различных отделах механики добился гениальный ученый Николай Егорович Жуковский (1847—1921) — основоположник авиационных наук: экспериментальной аэродинамики, динамики самолета, расчета самолета на прочность и т. п. Его работы обогатили теоретическую механику и очень многие разделы техники. Движение маятника, теория волчка, экспериментальное определение моментов инерции, вычисление планетных орбит, теория кометных хвостов, теория движения подпочвенных вод, теория дифференциальных уравнений, истечение жидкостей, скольжение ремня на шкивах, качание морских судов на волнах Океана, движение полюсов Земли, упругая ось турбины Лаваля, ветряные мельницы, механизм плоских рассевов, применяемых в мукомольном деле, движение твердого тела, имеющего полости, наполненные жидкостью, гидравлический таран, трение между шипом и подшипником, прочность велосипедного колеса, колебания паровоза на рессорах, строительная механика, динамика автомобиля — все интересовало профессора Жуковского и находило блестящее разрешение в его работах. Колоссальная научная эрудиция, совершенство и виртуозность во владении математическими методами, умение пренебречь несущественным и выделить главное, исключительная быстрота в решении конкретных задач и необычайная отзывчивость к людям, к их интересам сделали Николая Егоровича тем центром, вокруг которого в течение 50 лет группировались русские инженеры. Разрешая различные теоретические вопросы механики, Жуковский являлся в то же время непревзойденным в деле применения теоретической механики к решению самых различных инженерных проблем. Исключительное значение для теоретической механики имеют работы блестящего русского математика А. М. Ляпунова (1857— 1918). Наиболее замечательная его работа — создание теории устойчивости движения — имеет громадное техническое применение и ее развивают многие русские и иностранные ученые. Среди крупнейших механиков дореволюционной России, успешно продолжавших свою научную и педагогическую деятельность после революции, наряду с Н. Е. Жуковским и его учеником С. А. Чаплыгиным, следует назвать проф. И. В. Мещерского (1859—1935) и Героя Социалистического Труда академика А. Н. Крылова (1863-1945). Теоретическая механика продолжает быстро развиваться. Стоящие перед советскими учеными великие задачи: освоение космических пространств, автоматика, телемеханика, машиностроение, грандиозное строительство и др.— стимулируют быстрое развитие механики. Решению многих научных и технических проблем способствует применение ЭВМ. Советские и зарубежные ученые обогащают науку новыми открытиями и ценными достижениями, но их описание выходит за пределы краткого исторического очерка развития теоретической механики. Читателям, интересующимся историей механики, рекомендуются следующие книги:
|
|