Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Хотя венецианцы по праву гордились достижениями своей инженерной мысли, самый известный инженер того времени, Леонардо да Винчи, жил во Флоренции. Он родился в 1452 году и стал самой разносторонней фигурой эпохи Возрождения. Он был художник, скульптор, философ, ученый, практикующий военный и гражданский инженер. Свою мать, крестьянку, он знал только в младенчестве. Отец, обеспеченный флорентийский нотариус, дал ему имя и начальное образование в области искусства под руководством Андреа Верроккьо. Очень скоро ученик превзошел своего учителя. Леонардо был левшой и писал справа налево. Более того, он продемонстрировал феномен зеркального письма, который сегодня считается препятствием для интеллектуального развития детей-левшей. Но на Леонардо он не оказывал отрицательного воздействия, скорее даже помогал ему. Наброски на полях его трудов показывают, что его рука творила все, что он хочет, в то время как мозг работал над чем-то другим.

Леонардо да Винчи ни по рождению, ни по воспитанию и способностям не был обычным человеком. Великий флорентиец прославился еще при жизни. Он много лет служил герцогу Миланскому в качестве военного и гражданского инженера. После участия в работах по отводу реки Арно занял лидирующее место среди инженеров. Когда Франциск I вторгся в Италию, он взял Леонардо с собой во Францию в качестве советника. Но гений эпохи Возрождения заслужил славу скорее не как практикующий инженер, а как пророк инженерного будущего. Кроме пулеметов, пушек, заряжающихся с казенной части, танков, подводной лодки и летающей машины, Леонардо сделал наброски токарных станков, насосов, кранов, домкратов, водяных колес, шлюза, подъемных мостов, тачки, водолазного шлема с воздушным шлангом и многого другого. Все его приборы были разнообразными и изобретательными. Его идеи записаны на более чем 5000 листов чертежей и заметок. Но они были разбросаны по европейским частным коллекциям, к которым не имели доступа практикующие инженеры. К тому же они не публиковались еще несколько веков после его смерти. Только сравнительно недавно стали предприниматься попытки собрать их и опубликовать. Но далеко не все они найдены, и, к сожалению, многие наверняка уничтожены.

Другие великие умы эпохи занимались научными исследованиями, несмотря на предостережения церковных властей. Представляется странным, что у христиан возникали проблемы с христианской церковью, когда они опровергали идеи великого язычника Аристотеля. Но так было. Процесс Галилео Галилея (1564–1642) перед семью кардиналами в 1633 году сегодня показался бы абсурдным, не стань он трагической демонстрацией того, что может случиться в любое время в результате конфликта между тем, что человек узнает от других, и тем, что видит сам. Так же он доказал способность могущественного нетерпимого невежества подавлять факты. Галилей доказал ошибочность утверждения Аристотеля о том, что скорость падающего предмета зависит от его веса и что есть два типа движения – «естественное» и «насильственное». Производя наблюдения, Галилей сделал обоснованный вывод, что есть только один тип движения. Силы, вызвавшие это движение, могут быть разными, но не само движение. Тем не менее часто повторяемая история о его экспериментах – наблюдениях за падением предметов разного веса с вершины Пизанской башни – сегодня считается безосновательной.

Научное исследование движения привело Галилея к выводу, что Аристотель также ошибался в отношении движения Земли, а поляк Николай Коперник был прав. В 1543 году Коперник писал, что Земля вращается вокруг Солнца. Но здесь он вступал в противоречие со Священным Писанием относительно физических взаимоотношений небес и земли. Кардиналы объявили гипотезу Коперника «абсурдной, философски ложной и противоречащей вере». Мы не станем говорить о муках, испытанных великим ученым, обвиненным в подрыве основ религии, которую он исповедовал. Галилей публично отказался от своего утверждения относительно движения Земли, хотя после этого сказал, будто самому себе: «И все-таки она вертится». Лучше мы положимся на суждение Леонардо да Винчи о том, что «любой, кто ведет дискуссию, обращаясь к власти, не использует свой интеллект, а использует свою память», и приведем следующую его цитату: «Тот, кто критикует высшую определенность математики, питает беспорядок и никогда не сможет усмирить противоречия сложных наук, что ведет к вечному шарлатанству». Можно сказать со всей определенностью: несмотря на гонения и кровопролитие, в XVI и XVII веках возникали и выражались новые идеи, появлялись новые приспособления, и это, так или иначе, изменило устои общества.

Как и рождение греческой науки, подъем современной науки в XVII веке оказал всеобъемлющее влияние на инженерию. Великие научные открытия, которые начали совершаться в XVII веке, были основаны на греческой науке. Между тем в современной науке появился новый ингредиент, экспериментирование, который отличал ее от греческой науки, где практически не было экспериментов, за исключением разве что биологии. Собственно экспериментальная наука началась с работ Роберта Гроссетеста в XIII веке, но в XVI и XVII веках ученые начали эмпирические эксперименты, которые инженеры и ремесленники уже использовали.

Многие ученые того периода посещали инженеров и учились у них. Галилей начал свой «Диалог о двух главных системах мира» следующими словами: «Постоянная деятельность, которую вы, венецианцы, демонстрируете в своем арсенале, предлагает старательному уму обширное поле для исследований. В первую очередь речь идет о той части работ, которая включает механики, потому что именно в этой области новые типы инструментов и машин постоянно создаются множеством мастеров, среди которых найдутся те, кто, отчасти на основе собственных наблюдений, стали настоящими экспертами». Ученые не только переняли экспериментаторское отношение у инженеров и техников, но также стали использовать продукты инженерной мысли, такие как насосы и весы, так же как телескопы и микроскопы. В XVII веке инженеры стали использовать некоторые знания ученых, но только в XIX веке они получили возможность систематически применять науку для ускорения достижений в отдельных областях. Инженерия помогла стимулировать подъем современной науки в XVII веке и, в свою очередь, изменилась благодаря рождению прикладной науки в XIX веке.

Многие концепции, жизненно важные для современного инженерного искусства, зародились очень давно, еще задолго до Леонардо да Винчи. Автор XIII века Иордан Неморарий в труде De ratione ponderis исследовал вес предмета, помещенного на наклонную плоскость. Его идеи развил фламандец Симон Стевин (1548–1620) в 1586 году, выдвинув гипотезу «параллелограмма или треугольника сил». Тем самым он продемонстрировал, что три силы в равновесии в данной точке могут быть представлены и по величине, и по направлению сторонам треугольника. Стевин, бывший уже старым человеком, когда паломники «Мейфлауэра» еще жили в Лейдене, назвал свой треугольник «чудом, и все же не чудом». С его помощью он установил некоторые принципы в статике, или равновесии твердых тел, которые инженеры должны применять, если заранее знают, что их конструкции экономичны, будут стоять вертикально и в равновесии.