Творения рук человеческих (Естественная история машин)

Введение

Мы живем в окружении машин и так привыкли к ним, что не можем представить себе, как обойтись без этих многочисленных помощников, облегчающих наш труд, нашу жизнь. Далеко не всегда мы отдаем себе отчет о том, сколько самых разнообразных машин существует рядом с нами. Только немногие из них находятся перед нашими глазами, а сколько есть машин, о существовании которых мы и не предполагаем.

Что известно нам о машинах, с помощью которых были вытканы ткани, выпечен хлеб, упакованы консервы, напечатаны книги и журналы! А эти машины непосредственно связаны с другими—теми, благодаря которым они сами появились на свет. Каждый год, каждый день инженеры-конструкторы работают над созданием новых машин, совершенствуют и реконструируют старые. Иногда мы узнаем об этом, читая газеты и журналы или же слушая радио- и телепередачи. «Царство» машин растет, и нам иногда становится не по себе, когда мы обнаруживаем, что тихие и спокойные доселе улицы оказываются буквально запруженными бесконечным потоком автомашин.

Со времени своего появления машины облегчали труд человека и заменяли силу домашних животных. Уже на нашей памяти человек начал обучать машины сложнейшим логическим операциям, но старшее поколение еще помнит такие города и такие села, где машина была редкостью. Возьмем, например, жизнь украинского села в 20-х годах нашего века. В то время жители села пользовались лишь ветряной мельницей, плугом, сеялкой и веялкой, ткацким станком, гончарным кругом. Изредка летом в село привозили молотилку и локомобиль, и все мальчишки (среди которых был и автор книги) мчались смотреть на «машину». Учитель природоведения или физики приводил своих учеников на выгон, где была установлена «машина», и объяснял принцип работы лэкомобиля. Все это было очень интересно.

Паровоз с вагонами можно было увидеть на ближайшей железнодорожной станции; в уездном городе работали паровая машина и маслобойка. Изредка по дороге тарахтел автомобиль. О тракторах в селе тогда и не слыхали.

Наиболее известным механизмом были часы, висевшие в школе. У двоих xoз^eв побогаче имелись настенные часы с гирями и раскрашенным циферблатом. Время по тем и другим былэ можно узнавать лишь приблизительно, поскольку цыи они по-разному. Кроме того, у врача были карманные часы, на них можно было смотреть, как они отсчитывают время, но открыть их, чтобы посмотреть, как они работают, никто и не отважился бы: часы могли остановиться. Что тогда с ними делать? Ведь часовщика в селе не было!

Вспомним, как же родились те машины и те механизмы, о которых только что шла речь. В жизни мы встречаемся с растениями и животными, небом и звездами, песком и камнями, наконец, с искусственными сооружениями, созданными гением человека. Живую природу изучают биологические науки, неживую — науки о земле. Какое же место занимает среди них наука или, скорее, науки о машинах?

Если бегло взглянуть на историю создания машин, то можно обнаружить, что т задачи с течением времени менялись. Первые машины служили для замены физической силы человека. Естественно, они менялись, совершенствовались, создавались заново, но на протяжении приблизительно двух тысяч лет машины другой более важной задачи и не имели.

Но вот в начале XVIII в. появляются машины, которые заменяют не только физическую силу человека, но и его мастерство, его умение. Это не означало, что они вытеснили первую группу машин: простейшие механизмы продолжали совершенствоваться, причем под влиянием и с помощью машин второго типа все убыстряющимися темпами, но машины нового типа стали ведущими в развитии производства.

Так было приблизительно до второй трети XX в., когда появились машины, выполняющие некоторые логические операции, ранее доступные только человеку. И опять-таки на фоне их развития машины первого и второго типов получают как бы новый импульс: они изменяются по размерам и качественно, как бы стараясь <приноровиться» к машинам нового поколения. Появляются и такие машины, которые объединяют в себе физическую мощь, высокое умение и способность к выбору наилучшего пути решения тех или иных практических задач.

И сразу же возникает вопрос: что обеспечило столь быстрое развитие машиностроения? Ведь привычные объекты неживой природы в течение довольно длительного времени остаются неизменными или медленно изменяются под влиянием внешних сил естественного происхождения (а иногда и под влиянием деятельности человека). Растительные и животные организмы эволюционируют на протяжении весьма длительного времени, и лишь иногда человеку удается изменить их природу. Наоборот, машины развиваются чрезвычайно быстро. Сам человек развивался, вероятно, не менее двух миллионов лет, а вся история машин укладывается только в два с половиною тысячелетия.

Если углубиться в историю создания машин, то можно обнаружить еще одно обстоятельство, немаловажное для ее понимания. По словам Фридриха Энгельса, именно развитие руки как прообраза всех орудий труда стало важнейшим событием в процессе становления человека. По-видимому, многократно и у разных народов возникала мысль о том, что для некоторых операций, будь то строительство, будь то охота или военные действия, силы человека недостаточно. Поэтому люди начинают использовать силу домашних животных или же силу ветра и воды. Характерный пример—изобретение мельницы, побудительной причиной которого послужило то, что измельчение зерна с помощью терок было чрезвычайно трудоемким процессом. В качестве второго примера можно привести изобретение лука и пращи, тех новых орудий труда или простейших машин, которые увеличили возможности человека, бросающего дротик или камень.

Эти два примера показывают, что механическая сущность орудий и машин как бы имеет еще и биологический характер: орудия труда являются усовершенствованными органами движения человека. Подобное «сродство» между машинами и живыми организмами, особенно с человеком, было заметно или, точнее, почувствовано давно, почти одновременно с изобретением машин.

Утверждают, что письменному тексту «Илиады» Гомера две с половиной тысячи лет, т. е. ровно столько, сколько, вероятно, и машинам. Так вот в тексте поэмы есть упоминание о том, как бог кузнечного дела Гефест пытался сгладить свою хромоту с помощью механических приспособлений.

Мечта о возможности воссоздания человеческого тела повторяется и после Гомера. Так, в десятой книге «Метаморфоз» Овидий Пересказывает старинную легенду о скульпторе Пигмалионе, который изваял статую прекрасной девушка и влюбился в нее: по его просьбе богиня любви Афродита вдохнула в нее жизнь.

Известно, что друг знаменитого философа Платона философ-пифагореец и военачальник Архит Тарентский сделал ряд открытий в естествознании и механике. Ему, например, приписывается устройство механического голубя, который мог летать. Все это соответствовало тому понятию о машине, которое было свойственно мыслителям античного времени, а затем и средневековья. Предполагалось, что машина составлена из частей (деревянных), которые обладают свойством движения. Так, средневековые алхимики мечтали о создании гомункулюса — «человечка», который мог достигать и огромных размеров, подобно средневековому пражскому Голему.

Определенные черты сходства между организмами и машинами видел и великий математик Рене Декарт. В первой половине XVII в. он высказал дерзкую для своего времени мысль о том, что животные — это машины. По его мнению, автоматы или машины можно создать с помощью костей, мускулов, нервов, артерий, вен и всех других частей, которые находятся в теле каждого животного. Были сделаны и попытки применить законы механики к пояснению некоторых жизненных явлений. Современник Декарта выдающийся английский врач и физиолог Уильям Гарвей пытался определить течение крови по сосудам в соответствии с законами механики того времени. Он сравнивал сердце с гидравлической машиной.

Научное направление, которое возникло в XVI— XVII вв. на стыке физиологии и механики, получило название ятромеханики. Так, врач и математик Джованни Борелли, будучи профессором Мессинского университета, написал трактат «О движении животных» (изданный посмертно в последней четверти XVII в). В нем он описал строение, форму, действие и силу мышц человека и животных и изложил учение о их движениях. По его мнению, физиологические явления можно объяснить с помощью механических аналогий. Идеи ятромеханики не остались в стороне от развития науки, и можно проследить три основных направления, имеющих своим источником ятромеханические рассуждения.

Первое из них было представлено некоторыми работами русских академиков Леонарда Эйлера и Даниила Бернулли, применивших законы механики и методы математики к исследованию некоторых физиологических явлений. В сущности, от этих работ, выполненных в середине XVIII в., ведет свое начало биомеханика, которая, в частности, занимается механикой человеческого тела и которая внесла заметный вклад в создание роботов и манипуляторов.

Второе направление нашло свое отражение в философии. Виднейшим его представителем был французский врач и философ Жюльен Офре де Ламетри. Также в середине XVIII в. он издал в Лейдене трактат «Человек-машина», за который ему едва не пришлось поплатиться жизнью. По утверждению Ламетри, человеческое тело похоже на часовой механизм огромных размеров, устроенный так, что «если остановится колесо, при помощи которого в нем отмечаются секунды, то колесо, обозначающее минуты, будет продолжать вращаться и идти как ни в чем не бывало». Поэтому и засорения нескольких сосудов недостаточно для того, чтобы прекратилось биение сердца, которое является рабочей частью человеческой машины. Конечно, никто теперь не сомневается, что знаменитый философ во многом ошибался. Но зато он был одним из первых, кто пытался понять характер физической природы живых существ.

Жак де Вокансон, французский механик, член Королевской академии наук, был виднейшим представителем третьего направления в поиске соответствий между машинами и живыми существами. Это направление можно было бы назвать экспериментальным: если автоматы механиков XVII в. и не воссоздавали движений живых существ, то во всяком случае они их моделировали.

Нельзя отрицать того, что ятромеханики и их последователи XVIII в. предложили и рациональную идею. Если ни животные, ни человек все же не были машинами, то при построении машин имелись в виду какие-либо их функции. Более того, можно утверждать, что каждая из машин выполняет какие-либо функции живых существ. Непрерывное совершенствование группы машин, созданных в период научно-технической революции, свидетельствует о том, что и само развитие машин в определенной степени моделирует развитие живых существ. А следовательно, и некоторые биологические законы могут оказать помощь в понимании истории создания машин, а также в искусстве построения их новых конструкций.

Еще Леонардо да Винчи считал, что машины и механизмы — это в некотором роде «продолжение» органов человека. Теперь мы видим, что создаются и такие органы, которые отсутствуют у человека, но свойственны некоторым живым существам. Поэтому вполне оправданным может быть описание машины, ее структуры и принципов работы в терминах биологии.

Интересно, что развитие концепции Декарта — «животное-машина» в виде концепции «человек-машина» — продолжалось и в XVIII в. Но в том же веке, а затем в середине XIX в. неоднократно высказывалась несколько противоположная точка зрения: сама машина включалась в органический мир, и ей как бы приписывали действия, свойственные живому организму.

Этот последний взгляд на машину как на объект, в определенной степени имеющий качества живой природы, непрерывно обогащается: все больше и больше говорят о машинах автономного действия, и не только с точки зрения исполняемой ими работы. О машинах нового поколения говорят как о саморазвивающихся объектах, которые затем, возможно, смогут воспроизводить себе подобных.

Поэтому в настоящей работе мы попробуем показать машины как искусственные органы человека, иначе говоря, применить к их исследованию некоторые биологические концепции. Нам бы хотелось раскрыть хотя бы в общих чертах процесс их развития и выявить некоторые аспекты, сближающие искусственные произведения человеческого гения с объектами, созданными на протяжении многих миллионов лет гением природы.