Ян Шнейберг - История выдающихся открытий и изобретений (электротехника, электроэнергетика, радиоэлектроника)

Успешная творческая деятельность инженера невозможна без знания основных закономерностей развития техники, которые можно убедительно показать на примерах электротехники.

Прежде всего, как уже отмечалось, развитие техники происходит все более убыстренно на основе знаний и опыта, приобретенных предшествующими поколениями.

Далее – качественный уровень техники определяется степенью познания законов природы. Поэтому электрический двигатель или трансформатор, изготовленные на российском или американском заводах, в принципе не отличаются друг от друга. Однако на темпы и направления развития техники заметное влияние оказывают общественно-экономические структуры.

Одной из важнейших закономерностей развития техники является историческая обусловленность важнейших открытий и изобретений, они, как правило, возможны только тогда, когда создаются объективные предпосылки, потребность общества в том или ином техническом объекте с одной стороны, и возможность его создания, определяемая достижениями науки и техники. Именно поэтому, как убедится читатель, в последующих главах будет показано, как крупнейшие открытия и изобретения делались почти одновременно многими изобретателями и учеными в разных странах и независимо друг от друга.

Отсюда следует одна из важнейших закономерностей развития науки и техники – интернациональный характер выдающихся открытий и изобретений.

Если все важнейшие открытия и изобретения вызваны объективной необходимостью, то успешная деятельность выдающейся личности определяется тем, насколько она овладела достижениями современной науки и техники, насколько она умеет видеть ростки нового и правильно оценивать старое. Но для этого, как уже отмечалось, необходимо знать историю важнейших открытий и изобретений. Только на конкретных примерах зарождения, развития и совершенствования каких- либо технических устройств можно познать диалектику научно-технического прогресса.

Можно встретить утверждения молодых инженеров или научных работников о том, нужно ли ему знать историю электротехники, если современную электротехнику он знает достаточно хорошо?

А автору хотелось бы задать встречный вопрос: можно ли представить хорошего музыканта, не знающего истории музыки, или художника (тоже, конечно, хорошего), не знающего истории живописи? Наверное, читатель согласится, что такого музыканта или художника представить трудно. А вот инженера или аспиранта, не знающего истории своей специальности, представить можно. Поверьте – это глубокое заблуждение.

Но важно понимать, что история электротехники есть только часть всеобщей истории цивилизации, которая впитала в себя весь накопленный человечеством опыт. Изучая историю, современный специалист – в какой бы области он не работал – неизбежно возвращается в минувшие столетия, мысленно встречается с выдающимися людьми, жившими ранее. «Мы можем, – как писалось в одной из монографий [Л. 1.3], – приобрести их опыт и мудрость, на что самостоятельно потребовались бы столетия. Время и пространство как бы расширяются».

Творческой личности нужно знать, что хотя большинство открытий и изобретений было обусловлено требованиями развивающегося производства, история науки и техники сохранила имена гениальных ученых и инженеров, которые своими идеями и изобретениями на все века опередили свое время. Достаточно вспомнить гениального Леонардо да Винчи (1452- 1519). Он мечтал, чтобы человек летал подобно птице. Сохранились его рисунки полета птиц, за которыми он мог наблюдать часами (рис. 1.1). И он создал летательный аппарат с машущими крыльями, приводимый в движение ногами и руками человека. Для его времени это было фантастическим изобретением.

Также поразительными были попытки Николы Теслы создать «летающий аппарат, управляемый по радио… на расстоянии тысячи миль» (1900). Управляемые по радио корабли им уже были созданы. Но Тесла мечтал создать «автомат, обладавший каким-либо элементом, аналогичным человеческому мозгу», который бы осуществлял действие, как будто «имел знания, рассудок, суждения и опыт». Он даже демонстрировал свой аппарат в лаборатории, который «…вызвал сенсационные отклики. Но истинное значение этой новой техники было не понято большинством и не оценено громадное значение его основного принципа». Это было поистине фантастическое изобретение, и понадобилось целое столетие, чтобы появились самонастраивающиеся, самообучающиеся быстродействующие интегральные логические микросхемы, электронные автоматы с памятью, микропроцессоры, осуществляющие мгновенную обработку и передачу информации. Уже созданы суперкомпьютеры, способные выполнять до шести триллионов(!) операций в секунду.

Рис. 1.1. Полеты птиц. Рисунок Леонардо да Винчи

История науки и техники сохранила немало гениальных идей, высказанных выдающимися деятелями разных стран, намного опередивших свое время и нереализованных до сих пор.

Например, в 1893 г. Тесла, выступая во Франклиновском институте в Филадельфии заявил, что он рассматривает проект передачи «электрической энергии на любые расстояния вовсе без помощи проводов… мое убеждение… так прочно, что я рассматриваю этот проект… уже не просто как теоретическую возможность, а как серьезную проблему электротехники, которая должна быть решена со дня на день». Но прожив долгую жизнь (Тесла умер в 1943 г.), он сам стал свидетелем несбыточности своей мечты. Да и в наши дни, несмотря на грандиозные успехи науки и техники, передача больших потоков электроэнергии без проводов пока еще не осуществлена. Как будет показано далее, многие отрасли современной электротехники выросли и развились из его работ, но неосуществленные идеи этого гениального ученого и инженера «продолжают волновать исследователей, звать их к новым поискам», – как писал известный электротехник и популяризатор науки Г.И. Бабат. Автор убежден, что молодые ученые и инженеры-электротехники могут стать пионерами в этих «новых поисках», но они должны знать и думать над тем, что предсказывал Тесла.

Хотелось бы высказать замечание о роли книг в процессе овладения знаниями. В современных условиях распространенности компьютеров и Интернета книги стали более доступны. Но на наш взгляд, книги содержат гигантский кладезь знаний, накопленный веками. И хороший специалист должен накапливать и хранить фундаментальные знания в собственной голове. И как говорил английский философ Ф. Бэкон: «Знания – сила. Мы можем столько, сколько знаем»!

Способный ученый иди инженер-новатор отличаются еще и тем, что они умеют увидеть и осуществить то, что не по силам другому. Нередко в литературе можно встретить утверждение о случайном открытии или изобретении. Философы указывают, что случайность – это форма проявления необходимости.

Случайных открытий, как правило, не бывает: совершивший его человек, подготовлен к нему многолетней, упорной творческой деятельностью. Как писал знаменитый французский ученый Б. Паскаль: «Случайные открытия совершают только подготовленные умы».

По поводу изобретения англичанином Дж. Уаттом паровой машины существует несколько легенд. По одной из них идея машины возникла у него, когда он увидел сильно подпрыгивающую крышку кипящего чайника.

В связи с этим много лет назад были написаны несколько строк:

Когда, нахмурив лба морщины,Кипящий чайник увидал Уатт,Прообраз паровой машиныОн разглядел в нем, говорят.Я много лет смотрю на чайник,Я инженер и эрудит,Но никаких необычайныхВо мне он мыслей не родит!

Можно встретить утверждения о «случайном» открытии М. Фарадеем явления электромагнитной индукции, или принципа двухфазного двигателя Н. Теслой, или звонкового реле в радиоприемнике А. С. Попова, или, наконец, создании электрической «свечи» П.Н. Яблочковым. В последующих главах читатель узнает подробно, как были сделаны эти открытия, сколько лет, бессонных ночей и тысяч экспериментов было затрачено выдающимися деятелями науки и техники.

У А.С. Пушкина есть удивительные поэтические строки, посвященные «чудным» открытиям:

О, сколько нам открытий чудныхГотовят просвещенья дух,И опыт, сын ошибок трудных,И гений, парадоксов друг,И случай, бог изобретатель!

Поразительно, насколько всесторонне и образно сумел великий поэт (не «технарь»!) раскрыть процесс творчества! Эти строки были написаны, когда поэту едва исполнилось 29 лет.

Известно, что созданию разнообразных электрических машин, приборов и устройств предшествовали многочисленные теоретические изыскания и эксперименты, осуществленные выдающимися учеными разных стран. Очень полезной и интересной для молодых специалистов является книга видного ученого в области теории информации и радиосистем, а также истории электросвязи академика Международной академии информации М.А. Быховского «Круги памяти». (Серия изданий «История электросвязи и радиотехники». М.: МЦНТУ, 2001. Вып. 1.)