Контрольная работа для заочной магистратуры
По всем практическим занятиям (в соответствии с содержанием контрольных вопросов) представить письменный отчет. Полученный материал оформить, как контрольную работу.
Практическое занятие №1
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИКИ
В ДРЕВНЕМ МИРЕ
Вопросы
1. Исторический процесс развития технологии и техники, как база для совершенствования современных машин и аппаратов.
2. Возникновение и развитие технологии и технических средств в первобытно-общинном строе.
3. Развитие технологии и технических средств в условиях рабовладельческого строя.
4. Развитие технических средств в эпоху эллинизма.
5. Заключение.
1 Исторический процесс развития технологии и техники, как база для совершенствования современных машин и аппаратов
Чередование эволюционного и революционного подходов к констру-ированию машин, аппаратов и биореакторов является законом развития техники, который существует объективно с тех пор, когда орудия труда и техника впервые возникли на нашей планете. Этот закон подтвержден всем процессом развития техники вплоть до наших дней. Однако при этом в разные периоды развития человечества доля эволюционного и революционного подхода была разной. Это обусловлено многими факторами, но основные причины преобладания эволюционного или революционного развития техники кроются в основном в сменяющихся общественно- экономических формациях - строях (первобытно-общинный, рабовладельческий, феодальный, капиталистический и социалистический), которые друг от друга отличались и отличаются характером производственных отношений.
Для выявления закономерностей развития технических средств выполним ретроспективный анализ их развития от зарождения орудий труда до современных машин, аппаратов и биореакторов, работающих в составе поточных линий.
2 Возникновение и развитие технологии и технических средств в первобытно-общинном строе
Искусственные материальные средства удовлетворения потребностей человека в древнем мире явились результатом его предметно-трудовой деятельности, в процессе которой складывались и знания о природе, и способы использования этих знаний для создания технических средств общества.
При этом история технической деятельности, технического знания и история людей неотделимы друг от друга и имеют единую точку отсчета, отстоящую от настоящего времени примерно на 40 тыс. лет, когда появился способный к целесообразной деятельности и познанию, т. е. обладающий сознанием и речью человек.
Верхнюю границу раннего периода истории технических средств связывают с установленным по археологическим находкам качественным скачком в развитии техники, обеспечившим переход общества от присвоения готовых продуктов природы к производящим формам хозяйства. Произошло это между VI11 и V тысячелетиями до нашей эры, когда наступил мезолит - переходный период истории человечества между палеолитом и неолитом.
Уже в эпоху палеолита технические средства, по остаткам которых судят об уровне раннего технического знания, представляли собой не разрозненные орудия случайной формы и универсального назначения (как это было в доисторический период), а целостные, сложные по составу комплексы разнообразных специализированных предметов хозяйственного инвентаря и средств их производства. Они в совокупности отражают все основные виды предметно-трудовой деятельности человеческих сообществ в данных природных и социально-экономических условиях обитания и жизни, свидетельствуют о ранних формах кооперации труда. Так, в комплексе каменных орудий, найденных на одной из стоянок Питерсбургской культуры (Южная Африка, примерно 40 ООО лет назад), обнаружены каменные отщепы четырех типов, боковые и концевые скребки пяти типов, сфероиды, чешуйчатые орудия, чопперы, "наковальни" и др.
От нижнего палеолита к неолиту состав комплексов инвентаря постепенно усложнялся: в них появлялось все больше орудий нового типа и назначения. Если орудия нижнего палеолита трех типов обеспечивали выполнение примерно 10 технологических операций (олдувайская культура), то орудия верхнего палеолита - уже 30—35 операций, включая шлифовку и полировку.
Трасологическими исследованиями рабочих поверхностей каменных орудий палеолита доказан целенаправленный поиск первобытным человеком не только более эффективных форм и размеров орудий, но и лучших рабочих позиций и технологических приемов их производства и применения. Археологические находки указывают также на становление в палеолите знаний о сырье и материалах, выразившееся в целесообразной деятельности по поиску, первичной и последующей окончательной обработке природного сырья.
Ударники (ручные рубила) были, по-видимому, первыми морфологически определяемыми каменными орудиями, т. е. искусственными техническими средствами жизнедеятельности, которым придавалась заранее заданная специфическая форма (рис. 1.1). Создание таких орудий свидетельствует о накоплении людьми большого опыта предметно-практической деятельности и знаний о природных свойствах минералов. Уже в раннем палеолите происходит закрепление навыков конструирования, изготовления и применения технических средств, что предполагает осмысление зависимости технологических возможностей орудия от его строения и материала, а в конечном счете — от природных свойств применяемого и обрабатываемого сырья.
По мере развития технологии и техники расширялся набор используемых в качестве сырья горных пород, включавший в верхнем палеолите сланцы, кальциты, охры, железняки и др. В нижнем палеолите было распространено производство большого числа однотипных орудий - не только одного назначения, но и одинаковой формы, массы, размеров. Естественно, были "стандартизованы" и способы изготовления таких орудий. В верхнем палеолите отмечено производство одинаковых по форме резцов массой 1,5-2 кг и 20-30 г. По-видимому, уже в палеолите люди испытали впервые "сырьевой кризис" - острую нехватку наиболее ценного сырья, что сказалось на способах его добычи, на подборе материалов и на технике их обработки.
К концу палеолита существенно возрастает коэффициент использования материалов, уменьшается количество отходов при изготовлении орудий. Для этого усложняются процессы изготовления заготовок, вводятся составные орудия, в которых каменный материал используется только для рабочей части, рукояти же и держаки выполняются из дерева, рога, кости. Экономия материала достигается также за счет "ремонта" орудий - их подправки по мере износа рабочей части. Нужда в материалах была столь велика, что на рубеже верхнего палеолита и неолита возникают первые горные разработки.
Специалисты относят к верхнему палеолиту появление лодок - одно- деревок, лыж и саней, в которых были использованы преимущества жидкостного трения. Достаточно широко использовался в технических целях огонь. Обжиг концов кольев, стрел для придания им твердости, нагревание горных пород для их разрушения в развитом палеолите установлены достоверно. Видимо, в эпоху палеолита люди умели подвергать химической обработке (дублению) кожу. Таким образом, уже в это время люди обладали достаточно разнообразными знаниями о природных веществах, процессах и явлениях, используемых в технической деятельности, о сырье
и материалах, приемах, навыках и методах их технологической обработки, наконец, о технических средствах, т. е. о целесообразно произведенных в процессе труда искусственных материальных средствах человеческого существования и деятельности с заранее заданными функциональными свойствами. Принципиально важным моментом в истории раннего технического знания выступает появление первых составных орудий, свидетельствующее о формировании новой функции технического знания - функции конструирования.
На нижней и верхней границах палеолита имелись два этапа относительно ускоренного развития технических средств. Первый - между 60-м и 40-м тысячелетиями и второй — на рубеже 6-го и 5-го тысячелетий до н. э. Можно предположить, что первый этап связан с появлением существа, отличающегося от приматов вертикальным положением туловища, передвижением на двух конечностях, приспособленными для технической деятельности передними конечностями, большим объемом мозга и способностью целесообразно изготавливать и применять искусственные материальные средства удовлетворения собственных насущных потребностей, т. е. человека. Второй этап, оцениваемый специалистами как "неолитическая революция", отражает другой скачок в развитии технических средств и деятельности, произошедший при переходе человеческого общества из палеолита-мезолита в неолит-энеолит. Период эволюционного развития между двумя этими этапами, своеобразными "техническими революциями", занимает, по мнению специалистов, не менее 20 и не более 50 тыс. лет - отрезок времени, несомненно, немалый, но все же существенно меньший, чем предшествующий ему период развития шелльско-ашельской традиции, занявшей около миллиона лет. Систематическая смена периодов эволюции периодами революций, т. е. относительно быстрых изменений технических средств, характерна, как мы это увидим, и для всей последующей истории технического знания, включая его зрелую форму — технические науки.
Общей особенностью истории раннего технического знания является его развитие от простого к сложному - своеобразная плата за улучшение функциональных возможностей техники. Проигрывая в простоте трудовых действий, усложняя технологию, полнее отражая в техническом знании более глубокие свойства природы, закрепляя в сознании разнообразную информацию об искусственных материальных средствах и причинно-следственных связях, человек выигрывал в эффективности и производительности общественного труда. Этот внутренний механизм роста сложности технических средств и знаний о них действует затем на протяжении всей последующей истории развития.
С неолитической революцией в технике техническое знание вступает в новый период развития. Для перехода к производящим формам хозяйства - земледелию и скотоводству (и соответствующим им техническим средствам), становления классового общества потребовалось несколько тысячелетий, протекавших со значительными региональными особенностями.
Археологические материалы, относящиеся к долине Нила, свидетель-ствуют, что здесь более грубые орудия палеолита уступили место специали- зированным палеолитическим орудиям к середине VI тысячелетия до н. э. (рис. 1.2). Для неолита характерно широкое применение керамики - первого материала, полученного с помощью химической технологии - обжига глиняных изделий при температуре около 500 °С, необходимого для удаления химически связанной в глине воды. Открытие керамики имело особенно большое значение для становления культуры в Шумере и других цивилизациях Двуречья, где из глины изготавливали не только таблички для письма, но и серпы, гвозди и даже молоты. Открытие керамики имело принципиальное значение для возникновения металлургии.
Развитие технологических процессов обработки материалов привело к повышению эффективности рабочих орудий, росту производительности труда даже без освоения принципиально новых технических средств. Так, полировка рабочих поверхностей каменных орудий резко улучшила возможности деревообработки: были освоены технологические процессы изготовления деревянных деталей точных профилей - с гнездами, пазами, проушинами и т. п. Появились сложные столярные и строительные конструкции из дерева, стали применяться более эффективные способы соединения каменных и деревянных деталей составных орудий, что привело к развитию конструирования. Применение шлифованных топоров способствовало расширению посевных площадей за счет вырубки лесов.
В эпоху неолита значительно увеличился специализированный набор технических средств всех основных видов практической деятельности. Были выработаны более рациональные формы рабочих частей орудий труда, рационализированы приемы работы. От плетения волокон человек перешел к начальным формам ткачества. Появились технологические процессы, объединяющие конструирование, изготовление и применение технических средств.
В Древнем Египте начало широкого производства и применения меди относится к IV тысячелетию до н. э. Появление медных орудий привело к резкому развитию производительных сил общества, значительно повысило производительность труда почти во всех областях предметно-практической деятельности. Особенно заметно это сказалось на технике деревообработки, где более гладкая поверхность медных топоров и меньший угол их заточки произвели настоящий переворот. Понятно, что производство и номенклатура медных орудий непрерывно и быстро нарастали. Открытие эффекта упрочения поверхностей медных орудий методом холодной ковки позволило повысить их твердость. После изобретения металлических щипцов была освоена и горячая ковка, еще более улучшившая качество орудий.
Бронзовые орудия получили распространение в Египте только с XVIII династии, хотя отдельные бронзовые предметы принадлежали еще Древнему царству (рис. 1.3). Большая текучесть и твердость бронзы, низкая температура ее плавления не привели к быстрому вытеснению ею меди из- за недостатка в Египте олова. Примерно так же распространялось в Египте и железо: повсеместное применение его относится только к X—III вв. до н. э.
Принципиально важным для истории технического знания было открытие колеса - конструкции, не имеющей аналога в живой природе. Археологи полагают, что колесо использовалось в Египте со Среднего царства. Правда, природные условия Египта не способствовали развитию колесного транспорта. Что же касается прообраза колеса — катков, то они, как и рычаги, использовались при перемещении тяжестей с еще более древних времен. С XII в. до н. э. известны египетские четырех- и шестиколесные повозки для перевозки тяжестей. В XIV в. до н. э. был изобретен шадуф — водоподъемное устройство для полива земель.
Среди возникших в этот период новых элементов в структуре технических знаний и деятельности отметим появление зачатков сведений об организации производственного цикла и управлении им, выделение функции обучения, развитие знаний о конструировании, строительстве технических сооружений и, особенно, довольно широкое внедрение в техническую деятельность количественных методов, математических расчетов. Подчеркнем, что, несмотря на развитие математики как аппарата формализации, технические знания, как и прежде, сохраняли свой описательный и рецептурный характер. Показательно в этом отношении содержание дошедших до нашего времени документов - папируса Ринда (Британский музей) и московского математического папируса (Музей изобразительных искусств им. А. С. Пушкина). Оба папируса, переписанные в свое время с более древних документов, содержат в общей сложности решения 105 математических задач. Среди них встречаются довольно сложные (например, с использованием геометрической прогрессии). Но в текстах нет и намека на общие способы решений и их доказательства. Приведены лишь схемы решений или даны словесные рецепты решения конкретных, как правило, имеющих практическое значение технических задач.
Несмотря на сложную структуру предметно-практической деятельности, развивавшейся в тесной взаимосвязи с деятельностью духовной, технические знания Древнего Египта, по-видимому, так и остались ориентированными на накопление опыта, его описание и закрепление в виде предписаний. Далее они не продвинулись ни в Египте, ни в Шумере, ни в Вавилоне. Представляется, что основной причиной этого был характер духовной культуры, в которой только и могли быть наработаны навыки обобщения и объяснения, определены потребности в доказательствах спорных положений и утверждений. В этих великих восточных цивилизациях господствовала жесткая регламентация всех форм духовной деятельности со стороны бюрократической (и, прежде всего, религиозной) системы рабовладельческой деспотии. В этих условиях не было, казалось, никакой потребности в развитии умения доказывать или обосновывать оригинальную точку зрения. Единственно правильная - официальная - точка зрения на социальное устройство, права и обязанности членов общества не требовала обоснования. Ответственность за объяснение причин всего сущего взяла на себя религия. Иные точки зрения не поощрялись. Не только стиль мышления, но и самый язык древневосточных рабовладельческих государств был мало приспособлен к рассуждениям, теоретизации. Знания даже и в систематизированном виде (а попытки такой систематизации были предприняты и в Древнем Египте, и в Шумере) по своему характеру про-должали оставаться описательными и рецептурными.
Значительно дальше по этому пути было суждено пройти древнегре-ческой цивилизации, воспринявшей и творчески переосмыслившей эмпирические знания древности.
Таким образом, в период первобытно-общинного строя в основном преобладало эволюционное развитие технических средств, которое через длительные отрезки времени прерывалось техническими революциями, такими, например, как изобретение колеса или появление металлических орудий труда.