Геометрия и "Марсельеза"

Удивительный мир машин

«Невежество — тяжкое бремя», — говорил греческий мыслитель Фалес. «Знание — сила, сила — в знании», — утверждал спустя несколько веков Ф. Бэкон. В чем же именно выражается сила знания и как^ она проявляется в жизни, много лет позже раскрыл Маркс.

«Природа, — писал он, — не строит машин, паровозов, железных дорог… Все это продукты человеческой деятельности; природный материал, превращенный в органы власти человеческой воли над природой, или в органы исполнения этой воли в природе. Все это — созданные человеческой рукой органы человеческого мозга; овеществленная сила знания».

Содействие овеществлению этой силы, развитию промышленности Монж и считал важнейшей задачей ученых. Его заботы о подготовке инженеров, о развитии наук, искусств и ремесел, о разработке теории машин — яркое тому свидетельство.

Как отмечал Дюпен, ученик и сотрудник Монжа по Политехнической школе, «Монж с превосходством гения в строках элементарной программы наметил для описания машин порядок, который оказался простым, ясным и величественным. Это была программа курса, читаемого Ашеттом в Политехнической школе».

В замечательной книге «Теория механизмов и машин в историческом развитии ее идей» Алексей Николаевич Боголюбов, много лет изучавший творчество Монжа и других ученых, резюмирует: «Таким образом, от программы Ашетта 1808 г. ведет свою родословную не только теория механизмов, являющаяся непосредственным правопреемником курса построения машин, но и отпочковавшиеся от него позже курсы машиноведения, деталей машин и пр.»

Чтобы яснее представить вклад Монжа и Ашетта и последующее развитие их идей многими учеными за период, как говорится, от Монжа до наших дней, приведем текст этой программы.

«Программа элементарного курса машин, являющегося частью курса начертательной геометрии Политехнической школы.

О силах, применяемых для движения машин и о способах их определения. Силы, получаемые от животных, от воды, ветра и от сгораемых субстанций.

Об элементарных машинах, о круговом движении, о движении прямолинейном, о движении возвратном (туда и обратно); о формах машин, при помощи которых эти движения комбинируются по два; распределение этих машин на десять серий; объяснение таблицы, в которой все известные машины распределены на десять серий.

Объяснение основных машин, применяемых на строительстве.

Применение теории теней и раскраски к черчению машин».

После столь сжатого изложения теоретической части курса в программе четко определено, что именно должны учащиеся не только усвоить в виде новых знаний, но и сделать своими руками. Это значит, какими умениями и навыками они должны овладеть — требование, столь характерное для педагогической школы Монжа, суть которой можно выразить несколькими словами: цель всякого обучения — подготовка к практической деятельности. Такая постановка дела исключает неизбежное сползание в теоретизирование или уход в сторону от изучаемого предмета.

Какая же работа требовалась от учащихся Политехнической школы?

«Учащиеся должны начертить в туши, с раскраской:

Толкатели, приводимые кулачками.

Винт с треугольной и прямоугольной нарезками.

Цилиндрическое зубчатое или червячное зацепление.

Они должны пояснить эпюры следующих машин:

Коническое зацепление.

Всасывающий и нагнетающий насосы.

Нория прямая и наклонная.

Водоподъемная машина.

Конный привод.

Архимедов винт.

Крыло ветряной мельницы.

Огнедействующая машина.

Машина для забивки свай.

Землечерпалка».

Программа сопровождалась таблицей из десяти рядов, разделенных поперечными линиями. В образованных ими клетка» давались схематические изображения соответствующих элементарных машин.

Так выглядела наука о машинах в курсе Политехнической школы — в первом в мире курсе машин. Но Монж не был бы Монжем, если бы считал сделанное им и Ашеттом наивысшим достижением науки. Честолюбие ему было совсем не свойственно. И потому нетрудно понять, с какой энергией он принялся помогать человеку, которому довелось сказать новое слово в теории машин.

Труднопроизносимое имя этого человека вошло в историю науки. Этого потомка короля Канарских островов, что расположены у северо-западной части Африки, именовали Августином Хосе Педро дель Кармен Доминго де Канделярия де Бетанкур и Молина. Назовем его для простоты рассказа так, как звали его впоследствии на Руси: Августин Августинович Бетанкур. Родился он на Тенерифе, одном из Канарских островов, а могила его находится в Ленинграде, на Смоленском лютеранском кладбище, позади могилы Леонарда Эйлера. Кстати, памятник ему самый высокий на этом кладбище: тщательно отполированная чугунная колонна с вазой наверху. В латинской надписи у основания колонны есть слова: «Прохожий, помолись о его спасении».

Судьба Бетанкура, пожалуй, не менее интересна и драматична, чем судьба Монжа. Одаренный молодой офицер, прекрасный художник-график (ученик и коллега великого Гойи по Мадридской академии художеств), он в 1784 году посетил Париж, где научная жизнь била ключом. Там наряду с Лагранжем, Лапласом и Лавуазье уже преподавал Монж, только что окончательно оставивший Мезьерскую школу. Бетанкур с воодушевлением слушал, какие замечательные идеи развивал перед своими учениками и коллегами геометр Монж относительно машин, их классификации, конструирования… И это в технически отсталой Франции, где паровая машина Уатта появилась совсем недавно. Но идеи были прекрасны. Добрые семена Монж бросал в самое подходящее время и в добрую почву. Вскоре они дали великолепные всходы и во Франции, и в Испании, и в России.

Бетанкур возвратился в Мадрид в 1791 году и возглавил королевский кабинет машин, причем значительно пополнил его моделями (их стало двести семьдесят одна) и чертежами. В том же дворце, где был размещен кабинет машин, он создал Школу инженеров дорог, каналов и мостов, столь необходимую его родине.

Но такова ирония судьбы: в 1808 году другой ученик Монжа, член Института (именно по механике) Наполеон Бонапарт сыграл роковую роль в развитии теории машин, в совершенствовании дорог, мостов и каналов Испании, которую никак не удавалось ему покорить. Его артиллерия разбила вдребезги дворец, где хранилась уникальная коллекция машин и где находились модели последних изобретений самого Бетанкура. Заодно была разрушена и созданная им Школа.

Сам Бетанкур был тем временем в Париже, где часто встречался с Монжем, заботясь о том, чтобы издать написанный им вместе с мексиканцем Ланцем «Курс построения машин». В нем была приведена таблица элементов машин, значительно более полная, чем у Монжа. В пояснительном тексте к таблице рассматривались уже сто тридцать четыре различные формы преобразования движений (во втором издании будет описано сто пятьдесят два механизма).

Монж и Ашетт, заложившие основы науки о машинах и уже внедрившие, как мы говорим сейчас, важнейшие положения этой науки в учебный процесс, отнеслись к авторам нового курса с большим вниманием и, конечно же, не встретили чужеземцев в цггыки. Заботясь только о науке, о деле, а не о личном своем престиже, они старались как можно скорее дать этому новому курсу ход.

Наука ведь не ристалище, не кулачный бой и не предмет личной собственности. Ученый — не жокей на скачках, которому выход соперника даже на «полкорпуса» — уже катастрофа. Наука — система открытая, и сколько бы ни вошло в нее новых идей, она проиграть не может. В этом Монж был абсолютно убежден.

«Когда открытие гения превращается в науку, то каждое открытие, принесенное им в храм знаний, становится здесь общим благом; храм открыт для всех», — справедливо писал Гельвеций.

Психологи различают направленность личную (свои интересы выше остальных), коллективную (интересы коллектива, группы — превыше всего) и деловую (интересы дела всегда выше личных и коллективных, групповых). Монж — яркий представитель последней группы. Способствовать наибольшему расцвету науки и сделать научное знание достижением как можно большего числа людей — главная цель, которую он преследовал в жизни. Больше всего он был. озабочен тем, чтобы молодые политехники были во всеоружии научно-технических знаний и могли конструировать новые машины, более совершенные, чем те, которые он описывал и анализировал.

Продолжатель дела Монжа математик и инженер Морис Лёви, автор четырехтомного труда по графической статистике, с гордостью говорил в 1877 году Николаю Егоровичу Жуковскому, посетившему Париж, о том, как высоко ценят идеи Монжа ученые Франции. Рассказывая, как изучают механику в технических вузах страны, он подчеркивал, что инженер должен хорошо чувствовать пространство, иначе он не сумеет самостоятельно разрабатывать проекты. Углубленное изучение начертательной геометрии лучше, чем что-либо другое, развивает пространственное мышление. На экзамене по этому предмету, говорил он, к студентам предъявляются суровые требования. Иначе нельзя. Людей, не способных к пространственному мышлению, надо исключать. Политехническая школа должна быть от них освобождена.

Так же относимся мы, продолжал Леви, и к другой дисциплине — геометрической теории механизмов. Ее преподаватели должны быть не менее строги — ведь эта наука помогает выработать инженерное мышление, столь необходимое при проектировании новых машин.

Нет нужды говорить, насколько импонировали Жуковскому будущему «отцу русской авиации», такие мысли о подготовке инженеров, о значении практических приложений геометрии Монжа, о путях развития творческих способностей конструкторов будущего. Он был по стилю научного творчества близок к Монжу и чрезвычайно высоко ценил вклад великого геометра в мировую науку и технику. Человек столь же страстный в научных поисках, столь же убежденный, как и Монж» в мощи научного знания, он имел все основания считать себя преемником создателя основ теории машин и вдохновенно говорить впоследствии:

— Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума!

Вернемся, однако, к Бетанкуру, человеку направленности именно деловой, как и Монж. В России Бетанкур побывал дважды. В первый раз он посетил ее в порядке ознакомления в 1807 году, но тут же поспешил в Париж, где его «Курс построения машин» готовился к изданию. Во второй раз этот «гишпанской службы генерал» приехал в Россию через год, после эрфуртской встречи Наполеона с Александром I, на которой Бетанкур был представлен русскому царю. На самодержца российского он произвел самое благоприятное впечатление, потому и был принят на царскую службу и сразу же произведен в генерал-майоры.

Столь решительный поворот в судьбе выдающегося ученого и инженера объясняется теми обстоятельствами, что деваться ему было некуда: в Испании инквизиция уже считала его еретиком, сносящимся с дьяволом с помощью изобретенного им оптического телеграфа, а во Франции отдаться на суд императора Наполеона, все еще пытавшегося покорить Испанию, этому испанцу было опасно.

Россия приняла Бетанкура превосходно. Очень скоро ему дали чин генерал-лейтенанта и министерство путей сообщения. Это был как раз такой министр, который вполне оправдывал свой титул: он объездил в условиях российского бездорожья всю страну, усовершенствовал дороги и порты, реконструировал Тульский оружейный завод, построил множество мостов, машин, зданий, включая и крупнейшее для тех времен однопролетное сооружение — здание московского Манежа.

Главная же заслуга Бетанкура перед нашей страной в том, что он в Петербурге, как ранее в Мадриде, создал Институт корпуса инженеров путей сообщения — передовое по тем временам учебное заведение, где, как указывалось в соответствующем манифесте, «науки будут преподаваемы на российском и французском языках».

Этот институт, ныне ЛИИЖТ, Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта, и есть то высшее техническое учебное заведение, где с наибольшей полнотой и в кратчайший исторический срок были реализованы технические и педагогические идеи Монжа. Западная Европа, исключая Францию, еще судила и рядила, а в России уже преподавался курс начертательной геометрии Монжа и курс теории машин.