Гуманитарные технологии Аналитический портал • ISSN 2310-1792

Владислав Чешев. Техническое знание. Глава III. Структура и становление технического знания

§ 1. Предписания и описания в техническом знании

Представление о первых формах технического (практического) знания можно получить путём мысленной реконструкции процесса сохранения и передачи деятельного опыта. В обществе на первых ступенях его развития ещё нет институциональной системы сбора и накопления технического знания. Технические знания оформились и отделились от непосредственного действия только на зрелой стадии развития техносферы. Первоначально же передавались практические навыки, умение, наборы движений и приёмов, необходимых для достижения цели деятельности. Деятельная сторона, она же может быть названа в этом контексте технологической стороной, являла себя как ядро приобретаемого практического опыта. Поскольку же деятельность осуществлялась предметами и над предметами, то представление об этих предметах и их своеобразных свойствах также входило в деятельностный опыт, который и представал как соединение его предметной и деятельной компонентов. Закрепление же определённых способов действия (технологий) с необходимым этому действию набором основных и вспомогательных устройств и инструментов, предстает как первые формы технического знания, то есть знания специализированного, отражающего и закрепляющего вполне определённый конкретный деятельностный опыт, связанный с достижением конкретных деятельностных целей.

В таком техническом знании находит отображение как объектная, так и субъектная сторона практики, то есть как предметная структура действия, так и её операциональная сторона, соотносимая с целью деятельности. Этим объясняется присутствие в техническом знании описаний объектов деятельности и предписаний, раскрывающих в совокупности особенности тех или иных форм практической деятельности. Как уже указывалось, зарубежные авторы нередко рассматривают предписания (технологические рецепты) как главную составляющую технического знания, связывая с ними его специфику. Техническое знание в таком случае обозначают термином know-how, то есть «знание как», в то время как описание объектов деятельности относится ими к задачам прикладной науки и представлено «знанием что» — know-what (например, Дж. К. Фейблмен). Мы постараемся показать в последующем, что систематическое описание объектов деятельности является компетенцией особым образом структурированного технического знания. Несомненно также и то, что разного рода рецепты-предписания являются органической частью знаний, обращённых к практике. Анализ рецептурного знания и его функционирования в структуре практического знания тем более необходим, что предписания, обращённые непосредственно к действиям субъекта, играют особую роль в генезисе человеческого знания в силу уже указного обстоятельства (они задают ядро практического действия).

На особенности рецептурного знания обращает внимание И. Жарви. Вслед за Г. Райфом он различает два смысла термина «знать». Можно знать, что есть некоторая вещь, и можно знать, как сделать нечто 167. Можно знать, например, как вязать рифовый узел, как ездить на велосипеде, как управлять автомобилем. Если знание такого рода выразить вербально, то получим инструкцию, перечисляющую последовательность действий: поставить в нейтральное положение рычаг переключения скорости, включить зажигание, включить стартер и так далее.

Знания такого рода имеют ту особенность, что они направлены непосредственно на обучение тем или иным действиям, сливаются с ними и «угасают» в этих действиях. После того, как программа действий освоена, необходимость экспликации практического знания в форме высказываний отпадает. Мы говорим, что некто знает, как вязать узлы, набивать такелаж, брасопить реи или управлять автомобилем, если он практически осуществляет нужные действия в соответствующей ситуации. Проверка знаний такого человека есть проверка его умения осуществлять эти действия. При этом нет необходимости требовать от него перечисления пунктов инструкции, в которой указаны эти приёмы. Характерно, что человек, умевший ранее выполнять некоторые действия, но утративший навыки после длительного перерыва, может объяснить свою неудачу словами «знал, но забыл», в то время как сохраняющиеся навыки свидетельствуют, что знания «при нем».

Рецептурное знание может появляться различным образом. В одних случаях — оно результат долгого эмпирического поиска правильных действий, в других — основывается на теоретическом или опытном знании об объектах. Например, рецепты народной медицины, предписывающие те или иные действия по уходу за больным, были, как правило, продуктом многовекового опыта врачевания. В то же время большинство современных предписаний медицины основывается на изучении биологических процессов, совершающихся в организме субъекта при заболевании. Аналогичным образом инструкция, задающая правильную последовательность включений и выключений какого-либо агрегата (автомобиля, металлорежущего станка и тому подобного), основывается на точном знании его внутреннего и внешнего функционирования. Однако особенности предписаний как формы знания могут исследоваться независимо от способа их получения.

Прямая направленность предписаний на действия субъекта предстает как их наиболее характерная черта. С формальной стороны это находит своё выражение в том, что предписания строятся как нормативные высказывания, к которым, как считает Г. Саймон, необходим особый логический подход 168. С содержательной стороны предписание является своеобразным отображением предметных действий, при рассмотрении которых необходимо принять во внимание следующее важное обстоятельство. Движения естественных органов человека, осуществляемые в актах деятельности, всегда отнесены к некоторой предметной структуре. Вне связи с объектами деятельности они вообще теряют всякий смысл и значение. Поэтому в предписаниях к деятельности в той или иной форме находят отражение взаимосвязи и взаимодействия предметов, складывающиеся в актах деятельности. В контексте нашего анализа практического знания — это наиболее важная содержательная характеристика предписаний, требующая к себе особого внимания.

Предписания к деятельности трудно классифицировать по каким-либо структурным признакам. Однако можно указать на некоторые различия содержательного характера, обусловленные тем, что в предписаниях в разной степени могут находить отображения действия естественных органов человека (ног, рук, корпуса и тому подобного) и взаимодействия предметов, над которыми осуществляются действия. Хотя изменяющееся соотношение между указанными содержательными компонентами не даёт основания для проведения строгих разграничительных линий, можно тем не менее выявить различные виды предписаний, образующих как бы крайние точки в их изменяющемся содержании.

Один из содержательных вариантов предписаний обнаруживает себя в том, что в таких предписаниях основное внимание уделяется характеру движений естественных органов человека. Несомненно, что при этом частично отображаются также взаимосвязи и взаимодействия предметов, вовлечённых в деятельностный процесс. Но главная задача рассматриваемых предписаний состоит в том, чтобы раскрыть, посредством каких трудовых приёмов осуществляется деятельность и достигается требуемый результат. Предписания, делающие акцент на трудовые приёмы, наиболее употребительны при обучении профессиональным навыкам, при овладении человеком теми или иными видами деятельности. Характерные примеры таких предписаний можно обнаружить в современных пособиях и руководствах. В частности, операции ухода за токарным станком, состоящие в прочистке и смазке резьбы патрона и шпинделя токарного станка, описаны следующим образом: «Положить патрон на деревянный щиток, взять специальный крючок правой рукой за ручку, а левой — за стержень. Ввести загнутый конец крючка в виток резьбы и медленным вращательным движением крючка по часовой стрелке сделать несколько проходов» 169. Аналогично в отношении шпинделя: «Взять в обе руки тонкий и длинный кусок обтирочного материала, слегка смоченного в керосине, обернуть его на резьбе шпинделя и возвратно-поступательным движением рук (вперёд — назад) прочистить резьбу. Слегка смазать резьбу машинным маслом» 170.

Другим содержательным вариантом предписаний, в некоторых своих аспектах противоположным рассмотренным выше, являются технологические рецепты. В них чаще всего отсутствует указание на характер трудовых приёмов. Технологические рецепты перечисляют акты воздействия на предметы и характер происходящих с ними изменений. В рецептах такого рода раскрывается главная составляющая производственного процесса — упорядоченная совокупность технологических взаимодействий, ведущая к получению требуемого продукта.

Каждое отдельное взаимодействие реализуется посредством той или иной технологической операции, и технологический рецепт даёт в конечном счёте перечисление операций, которые должны быть осуществлены. Предписания такого типа легко обнаружить в заявках, подаваемых на «способы». Иллюстрацией может служить «способ изготовления ме-таллокерамическнх изделий, включающий прессование порошковых заготовок и их спекание в оболочке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности геометрической формы изделий, поверхность опрессованных заготовок покрывают разделительным слоем и затем наносят оболочку из порошкообразного материала» 171.

Таким образом, предписания к деятельности могут акцентировать внимание на разных аспектах деятельностного процесса. Наиболее существенными среди них оказываются трудовые приёмы и типы технологического воздействия, осуществляемые в производственном процессе. При этом технологические предписания далеко не всегда вскрывают все особенности процедуры, обеспечивающей преобразование предмета в акте деятельности. Они могут ограничиваться указанием на используемый тип технологического воздействия и получаемый при этом результат.

Яркие примеры технического знания, базирующегося на предписаниях, даёт трактат Витрувия «Десять книг об архитектуре». В одних случаях предписания в зримой форме рисуют трудовые процессы, давая ясное представление о действиях субъекта, в других — они выступают в форме рецепта, перечисляющего воздействия, оказываемые на предмет и испытываемые им преобразования. К описанию трудового процесса ближе всего стоят предписания к рубке леса, даваемые Витрувием: «Лес надо рубить с начала осени и до тех пор, пока не начнёт дуть Фавоний… При рубке же его сначала надо подрубать ствол до середины его сердцевины и оставлять стоять, чтобы, вытекая через неё по каплям, иссяк его сок. Тогда вся заключающаяся в деревьях бесполезная жидкость, вытекая через заболонь, не допустит загнить в нём слизи и испортиться качеству дерева … они смогут иметь в постройках крупные достоинства в смысле долговечности» 172. Перечисление действий как совокупности актов преобразования среды, достигаемого при их реализации, дано в указаниях по строительству фундаментов на болотистой почве: «Если же нельзя дорыться до материка и земля на месте будет до самой глубины наносной или болотистой, то надо это место выкопать, опорожнить и забить ольховыми, или масличными, или дубовыми сваями и вбить их машинами как можно теснее, а промежутки между ними завалить углем, после чего, выложить как можно более основательный фундамент» 173.

Наконец, предписание, близкое к перечислению технологических операций, можно видеть в рецепте получения лазури: «Растирают песок с селитряным цветом настолько тонко, что он превращается как бы в муку; её посыпают опилками кипрской меди, содранными грубыми напильниками, для получения теста, которое затем скатывают руками в катышки и лепят их для сушки; после того, как они высохнут, их складывают в глиняный горшок, а горшки ставят в печь; когда же медь и песок, нагревшись от сильного огня, сплотятся, то, взаимно друг в друга испаряясь, они утрачивают природные свойства и, потеряв свои качества под действием силы огня, достигают лазоревого цвета» 174.

Предписания к деятельности могут быть весьма разнообразными, превращаясь иногда в описание производственного процесса с перечислением трудовых приёмов, технологических взаимодействий и так далее. Однако, как уже указывалось, практическое знание не ограничивается ни перечислением трудовых приёмов, ни технологической рецептурой.

Предписания могут усваиваться и осуществляться лишь постольку, поскольку они отнесены к соответствующей предметной структуре. Процесс построения предметной структуры деятельности также может быть описан через ряд предписаний, как и любой производственный процесс. Однако сама организация производственного процесса, организация предметного содержания деятельности, требует знания о том, что представляет собой объектная структура деятельности (или какой она должна быть). Поэтому знания о действиях всегда дополняются знаниями об объектах деятельности, о той предметной ситуации, в которой совершаются действия. Иначе говоря, предписания дополняются описаниями объектов. Это значит, что специфика технического знания выражается не только в существовании предписаний, она представлена также через особенности отражения объектов деятельности, через системные свойства «знания что».

В начальной стадии развития предметной деятельности знания об объектах деятельности могли опираться на чувственно-наглядные представления. Усвоение навыков деятельности сопровождалось знакомством с используемыми орудиями, сохранявшимися от одного до другого акта деятельности. При этом применение орудий и, в ещё большей степени, процедуры их изготовления основывались на выявлении тех свойств, от которых зависит эффективное действие применяемых средств труда. В случае простых орудий такими свойствами оказывались особенности формы и материала. В более сложных составных орудиях значительную роль играли уже не только свойства отдельных элементов, но и порядок и способ их соединения. Особенности формы, материала, порядок и способ сочленения зависели всякий раз от целевого назначения предмета, от его функционирования в актах практической деятельности. Можно утверждать в этой связи, что описание объектных структур деятельности с первых шагов формирования предметной активности направлено на выявление следующих сторон объектов деятельности. С одной стороны, выявляются морфологические особенности и морфологические связи элементов, с другой — происходит фиксация функциональных особенностей и функциональных связей как в отношении к отдельным элементам, так и в отношении к объектной структуре практики в целом.

Важно отметить, что морфологические и функциональные свойства и связи выявляются в их взаимной корреляции. Существенные морфологические свойства фиксируются по их влиянию на характер функционирования предмета. Всякая попытка изменить условия, в которых используется орудие труда, или поиск его новых применений ведут к открытию морфологических особенностей предметов, от которых зависит успех дела. Аналогичная ситуация складывается в отношении морфологических (конструктивных) связей предметов. В сложных предметных структурах деятельности (в частности, при использовании составных орудий) складываются способы конструктивного сочленения элементов, которые подчинены задаче эффективного выполнения объектом заданной функции. Поэтому техническое знание, направленное на анализ и описание объектных структур деятельности, с первых шагов своего возникновения вскрывает корреляцию функциональных и морфологических свойств и связей элементов структуры. В содержании технического знания структурно-морфологическое и функциональное описания могут до известной степени обособляться. Но ни одно из них не имеет ценности само по себе, если оно не поставлено в связь с другим. Взаимная обусловленность строения и функционирования объектов деятельности и объектной структуры в целом представляет собой ту взаимосвязь, на фиксацию и объяснение которой направлено техническое знание об объектах.

Направленность технического знания на связь строения и действия объекта легко прослеживается как в современных образцах технического знания, так и в технической литературе прошлого. В описательном техническом знании те или иные морфологические особенности обосновываются обычно функциональным назначением объекта, а особенности его функционирования объясняются, в свою очередь, особенностями строения. Иллюстрацией этого положения могут быть принятые в современной технической литературе формулы изобретений, касающиеся устройств. Поскольку такие формулы акцентируют внимание на элементах новизны и полезности объекта, то в центре внимания формулы изобретения оказывается связь изменений в строении с изменениями в характере функционирования. Например: «Лесокультурный плуг, включающий грядиль с закреплённым над ним лемехом и отвалом с крылом, черенковым и поддерживающим ножами, отличающийся тем, что с целью обеспечения полного подрезания пластов без отодвигания их от бровки борозды, плотного прилегания пластов к необработанной почве без пустот между ними и исключения завалов пласта в борозду, поддерживающий нож установлен между лемехом и крылом отвала в плоскости, близкой к горизонтальной, на высоте, равной глубине вспашки» 175. В формуле этого изобретения указывается на структурную особенность предлагаемого устройства (поддерживающий нож установлен между лемехом и крылом отпала в плоскости, близкой к горизонтальной, на высоте, равной глубине вспашки), и связанные с ней функциональные особенности (обеспечение полного подрезания пластов без отодвигания их от бровки борозды, плотного прилегания пластов к необработанной почве без пустот между ними и исключение завалов пласта в борозду).

Описания объектов и предписания к деятельности как составляющие технического знания дополняют друг друга. Структура деятельности находят отражение и в том, и в другом виде знаний. Однако в рецептурных предписаниях отражается прежде всего процессуальная сторона деятельностных актов, то есть те изменения и преобразования, которые совершаются с объектами деятельности. Здесь фиксирована временная и пространственная последовательность операций, определяемая конечной целью производственного процесса, который всегда несёт в себе черты искусственного, отражающего намерения субъекта и его воздействие на внешнюю среду. В противоположность этому в описаниях объектных структур деятельности вскрываются свойства, связи и взаимодействия предметов, которые могут быть представлены как часть естественного процесса. Ввиду указанных особенностей описания и предписания различным образом участвуют в процедурах теоретической схематизации практики, различным образом соединяются с научной картиной мира и функционированием культуры в целом.

Интересной и мало исследованной в рамках методологии науки проблемой является вопрос о соотношении предписаний с онтологическими представлениями, функционирующими в научном знании, в научной картине мира или вообще в культуре общества, в её мировоззренческой картине мира. Определённый подход к этой проблеме даёт постановка вопроса об истинности или ложности деятельностных предписаний и технологических рецептов. Зарубежные авторы (X. Сколимовски, И. Жарви, М. Бунге) подчёркивают различие критериев истинности и эффективности. Эффективные технологические операции не находятся в однозначной связи с истинным знанием, то есть знанием, раскрывающем природу вещей. Поэтому практические действия могут получать разнообразные истолкования, а рецептурные предписания могут соединяться как с научной, так и ненаучной онтологией. Например, технологические операции над предметами, дополняемые заклинаниями, пришептываниями, ритуальными действиями и другими магическими эскорциумамн, будут не менее эффективны и в отсутствие последних.

Независимость эффективных технологических предписаний от онтологических моделей, присоединяемых к ним мышлением человека, объясняется следующими причинами. Технологическая рецептура указывает прежде всего на изменения, происходящие под влиянием внешних насильственных воздействий. Цикл изменений, претерпевае-мых предметами при осуществлении производственного процесса, не требует непременного осознания его как проявления природной необходимости. В последовательности технологических операций прежде всего находит выражение способность субъекта «принуждать» предметы к изменениям. Однако такие действия создают основу для возникновения представлений об особой внутренней жизни этих предметов или природы в целом. Возникновение представлений такого рода является неизбежным уже по той причине, что совокупность действий, осуществляемая человеком, отнесена к некоторому предметному содержанию. В ходе развития деятельности противодействие и сопротивление внешней среды так или иначе должны были осознаваться, а его действия — получать причинное объяснение. Поэтому в мышлении субъекта предпринимаемые им действия неизбежно должны были принимать двойное значение. С одной стороны, они имели буквальное значение действий, направленных на преобразование предметов в конкретном акте деятельности, с другой — приобретали символическое значение действий, совершаемых по отношению к природе, богам, мифическим существам и так далее. Эти две сопряжённые стороны деятельностных акций, направляемых рецептурой, хорошо показаны В. Л. Рабиновичем на материале средневековой алхимии: «Если первый план алхимических рецептов — действие, то второй его план — священнодействие, обнаруживаемое в общем историческом контексте средневекового мышления» 176.

Соединение двух указанных аспектов рецептурной деятельности происходит в сознании субъекта различным образом. Конкретный исполнитель рецептурного предписания не обязательно должен связывать с осуществляемыми действиями второй символический план, то есть онтологические модели природы, божеств, сил магии и тому подобное. Как уже отмечалось Аристотель не далёк от истины, когда указывает, что ремесленники подобны неодушевлённым предметам, с той лишь разницей, что «неодушевлённы, предметы в каждом таком случае действуют в силу своей природы, а ремесленники — по привычке». Действительно, задача ремесленника осуществить определённые технологические операции, которые с необходимостью ведут к намеченному результату, хотя в истории человеческой культуры рецептурные действия обычно в той или иной форме соединяются с теми или иными онтологическими представлениями.

Технологическая рецептура не содержит в себе достаточных оснований для решения вопроса о том какова внутренняя природа вещей. Объяснения, дававшиеся фактам изменения состояния предметов, носили апостериорный характер и онтологические представления, присоединявшиеся к предписаниям, чаще всего не имели предсказательной ценности и не оказывали сколько-нибудь значительного влияния на техническую сторону производственного процесса. Выбор онтологических конструкций, сопровождающих технологическую рецептуру, определялся скорее культурноисторическими факторами, нежели технологическими. Подтверждение этому может дать уже упоминавшийся трактат Витрувия, а также опыт алхимии и многие «Натуральные магии» конца Средневековья. Поскольку же рецептурное знание более всего характерно для ремесленного производства, то рассмотрение взаимоотношения технологических предписаний и картины мира затрагивает вопрос о взаимном влиянии ремесленного производства и процессов формирования и функционирования мировоззренческой картины мира в соответствующей культуре.

Одним из принципиальных положений сочинения Витрувия, наполненного множеством предписаний, является идея связи практического действия с устройством природы. Этот тезис проводится Витрувием весьма последовательно фактически во всех разделах книги. Уже в начале сочинения Витрувий обращает внимание на то, что «наука архитектора основывается на многих отраслях знания и на разнообразных сведениях, при помощи которых можно судить обо всём, выполняемом посредством других искусств», а также что «архитектор должен быть человеком грамотным, умелым рисовальщиком, изучить геометрию, всесторонне знать историю, внимательно слушать философов, быть знакомым с музыкой, иметь точное понятие о медицине, знать решения юристов и обладать сведениями в астрономии и в небесных делах» 177.

Полезность научных познаний Витрувий демонстрирует в различных разделах своей книги. Познания в медицине используются арихтек-тором при решении вопроса о выборе местности для постройки города. Местность эта должна быть здоровой и в этой связи Витрувий указывает на действие различных климатических факторов на здоровье человека в духе принятых в Античности представлений о влиянии различных физических начал (влаги, сухости, тепла и так далее) на человеческий организм. «Медицинская теория», излагаемая Витрувием, даёт определённые ориентиры при оценке пригодности местности для жилья. Но нельзя не отметить, что она не гарантирует однозначных правил для выбора местности, а позволяет объяснить как удачный, так и неудачный выбор после того, как он сделан. Характерно, что правило определения здоровой местности по печени животного, приводимое Витрувием, было хорошим практическим инструментом решения задачи задолго до появления рассматриваемых Витрувием сведений в области медицины 178.

В некоторых случаях Витрувий прибегает к образным аналогиям для обоснования предписаний. Рецепт по заготовке леса он объясняет тем, что весной лес подобен беременной женщине, все силы которой обращены на выращивание плода. Жизненные соки дерева направлены в это время в листву и лишь осенью после созревания плодов дерево приобретает крепость и тогда приходит пора его рубить 179. Однако объяснения, основанные на таких аналогиях, не являются главными в книге Витрувия. Гораздо чаще он видит свою задачу в том, чтобы объяснить свойства объектов через природные начала (чему способствуют знания физиков и философов), а действия архитектора представить как подражание природе. В главе о строительных материалах Витрувий указывает на сочетание природных начал, от которых зависит качество материала: «Переходя к подходящим для сооружения зданий материалам, (я) буду рассуждать о них так, чтобы читателям было не темно, а совершенно ясно, каким образом они порождаются природой и образуются из определённого сочетания смещения основных начал. Ибо нет ни вещей, которые могли бы образоваться и стать доступными восприятию, не состоя из соединения основных начал; и природа вещей не может быть открыта и правильно истолкована наставлениями физиков иначе, как путём точнейшего разъяснения во всех подробностях причин, определяющих, как и почему эти вещи таковы» 180.

В пропорциях, применяемых при строительстве храмов, Витру-вий видит подражание природе, в частности, подражание гармоническим соответствиям в строении человеческого тела. Он указывает также, что при строительстве театров архитекторы идут «по стопам природы» и располагают ступени театра на основании исследования восходящего голоса, а также с помощью математической каноники и теории музыки 181. Наконец, в разделе о машинах Витрувий подчёркивает, что «всякий же механизм порождается природой и вырабатывается путём познания и изучения мирового вращения … когда наши предки убедились в этом, они заимствовали образцы из природных вещей и, подражая им, руководимые божественными явлениями, создали свои полезные для жизни изобретения. И вот, для большего удобства, они одно изготавливали машинами и их вращением, другое — орудиями, и, таким образом, то, в пользе и применимости чего они убедились изучением, искусством и навыком, они позаботились постепенно усовершенствовать наукой» 182.

Соединение научных представлений с практическими наставлениями не было главной задачей трактата Витрувия. Оно явилось следствием того стиля мышления и той культуры, в рамках которой создавалась эта книга. Рационализм, который можно рассматривать как научный рационализма того времени, — одна из характерных черт сознания эпохи Витрувия, точнее, — сознания той социальной группы, к которой он принадлежал. Поэтому в рецептах, касающихся преобразования исходных веществ, Витрувий не прибегает ни к каким символическим аллегориям. В упоминавшемся выше рецепте получения лазури процесс превращения веществ получает объяснение вполне в духе опытной науки, когда Витрувий указывает, что медь и песок взаимно испаряются друг в друга под воздействием силы огня.

Книга Витрувия, как и другие исторические источники, вскрывающие особенности античного мышления, ясно указывает на взаимное проникновение научных и практических знаний античной эпохи. Это обстоятельство само по себе не отрицает положения об умозрительном характере античной науки. Умозрительность науки древних обнаруживает себя в характере онтологических моделей, которыми она пользуется. Основные абстракции античной науки не были результатом непосредственной схематизации взаимоотношений и взаимосвязей предметов, возникающих в производственной деятельности или естественнонаучном эксперименте. Поэтому они не операциональны, то есть не могут быть сопоставлены с комплексом процедур, позволяющих на экспериментальном уровне зафиксировать те или иные природные начала и сделать их объектом орудийного воздействия. Ни вода, ни огонь, земля или воздух, которые, согласно Витрувию, в тех или иных пропорциях, пребывают в веществах, не могут быть выделены посредством предметных операций, как нельзя найти их конкретное соотношение в том или ином материале. С помощью этих конструктов можно дать только качественное апостериорное объяснение, внешним образом присоединяемое к свойствам строительных материалов, обнаруженных в практической деятельности. Точно так же внешним образом присоединяются научные представления и к разного рода предписаниям в строительном деле, ремесленном производстве и тому подобное.

Взаимодействие умозрительных конструкций античной науки с практическими предписаниями не было вызвано производственной необходимостью. Оно предстает скорее как социально-культурное явление, как следствие образа мышления античного субъекта. Архитектор-практик вполне мог усвоить все необходимые ему производственные знания без того научного фонда, которым окружает эти знания Витрувий. Тем более не были обязательны научные знания для античного ремесленника, который, как утверждает Аристотель, мог действовать по привычке, подобно неодушевлённому предмету. Однако опыт производственной деятельности определённым образом вписывался в культуру эпохи, в её общественную жизнь и эта сторона дела отражена в трактате Витрувия. В этой связи возникает вопрос о влиянии практического опыта на культуру, именно: участвовал ли производственный (ремесленный) опыт Античности в формировании научной картины мира или же онтологические конструкции Античности возникли вообще независимо от него и лишь затем присоединились к рецептурным предписаниям?

Факты производственной деятельности не могут не влиять на формирование мировоззрения общества, в частности, на принимаемую в нём картину мира. Но это влияние может быть либо прямым, либо опосредованным и иметь больший или меньший вес в системе всех социально-культурных факторов, воздействующие на выработку мировоззрения. В античном обществе, как нам представляется, производственный опыт активно участвовал в становлении философской картины мира. Мировоззренческое осмысление этого опыта осуществлялось теми интеллектуальными и социальными слоями общества, которые принимали активное и непосредственное участие в формировании картины мира. Об этом свидетельствует тот факт, что фигура ремесленника присутствует как в художественной литературе, так и в философских сочинениях Древней Греции. Гомер в своих поэмах хорошо описал труд ремесленников, имеющих в лице Гефеста своего богапокровителя. К занятиям и опыту ремесленников часто обращаются Платон и Аристотель хотя бы для того, чтобы сопоставить знания ремесленников и знание истины.

Для философских учений о природе имеют существенное значение не конкретные технологические рецепты, а та совокупность зримых преобразований предметов, которая совершалась в производственном процессе, иначе говоря, сама возможность и масштаб деятельного взаимодействия человека и природы, роль этого взаимодействия в реальных событиях общественной жизни. Возможность воздействовать на природные предметы, характер этих воздействий и достигаемые результаты составляли совокупность фактов, принимавшихся во внимание на уровне теоретических и мировоззренческих рассуждений. На возможность «теоретического» обсуждения производственного опыта указывает Витрувий, разделявший теорию и практику, то есть рассуждения о возможных практических действиях и конкретное практическое умение выполнять эти действия: «Каждое отдельное искусство состоит из двух частей: практики и теории. Одна из них, именно выполнение на практике, присуща знатокам, другая, то есть теория, является достоянием всякого образованного человека» 183. Согласно Витрувию, «практика есть постепенное и обдуманное применение опыта для выполнения руками человека работ из любого материала но данному чертежу. Теория же заключается в возможности показать и обосновать исполнение в соответствии с требованиями искусства и целесообразности» 184.

Не исключено, что производственный опыт дал одно из оснований для появления идеи первоначала, хотя в историкофилософских исследованиях такое предположение не подвергается серьёзному обсуждению. Один из источников появления этой абстракции не без оснований ищут в античной мифологии, в которой существовало представление о древних (первых) богах или первых стихиях. С другой стороны, концепция первоначала могла быть заимствована из воззрений, существовавших в Египте и на Востоке, либо, как полагал Аристотель в отношении влаги Фалеса, она возникла из наблюдения, ибо «пища всех существ влажная» и «само тепло возникает из влаги и ей живёт (а то, из чего все возникает, — это и есть начало всего)» 185. В конце концов, сама логика становления рационального умозрения требовала введения некоего объединяющего начала для понимания мира. Но, тем не менее, концепция первоначала может быть сопоставлена также с фактами производственной деятельности и производственного опыта. Основным свойством античного первоначала была его превращаемость в другие телесные субстанции. Идея же перехода одних веществ в другие могла быть почерпнута из производственного опыта, в частности, из металлургических процессов, широко применявшихся в античную эпоху. Производство металла основывается на соединении, по крайней мере, трёх природных стихий: земли (руды), воздуха (дутье) и огня. В ходе взаимодействия эти стихии исчезают, образуя новый материал. Процесс превращения веществ принимает зримую форму, что может быть отображено в принимаемых обществом представлениях о природе. Достаточно соединить в мышлении идею превращаемости вещей с идеей древнего исходного вещества, чтобы получить концепцию первоначала.

Косвенное подтверждение влияния производственного опыта на античное мышление можно видеть и в других аспектах принимавшейся греками картины мира. Превращаемость, изменяемость предметов природы, наблюдаемая в античном производстве, предстает как результат внешних принудительных действий, изменяющих естественное состояние предметов. Это обстоятельство само по себе инициирует поиск причинных объяснений, в частности, предпринимавшиеся в античной натурфилософии поиски причин, вызывающих изменение первоначала: «Ведь как бы то ни было, не сам же субстрат вызывает собственную перемену; я разумею что, например, не дерево и не медь — причина изменения самих себя, и не дерево делает ложе, и не медь — изваяние, а нечто другое есть причина изменения» 186. В конечном счёте и весь мир, космос греки были склонны рассматривать как нечто сотворенное по определённому замыслу, как продукт целенаправленных действий. Эта точка зрения находит своё выражение в платоновском «Тимее».

К концепции первоначала в рамках античной философии и античного мышления присоединяются элементы мифологических представлений, что само по себе не отрицает роли производственного опыта в возникновение основной идеи. Ремесленный опыт и технологическая рецептура и в последующем оказывали влияние на мышление своей эпохи. Но это воздействие никогда не было однозначным, и в различные времена рецептурные действия осознавались по-разному. Витрувий стремится к научному рассмотрению производственного опыта. Средневековая алхимия во всяком рецептурном действии видела, как отмечает В. Л. Рабинович, сакрально-мистическое действие, обращённое к таинственным и демоническим силам. В Древнем Египте осмысление практическое опыта, вероятнее всего, приспосабливалось к доминирующей религиозной мифологии и так далее.

Если рецептурные предписания могут осваиваться в рамках как научного, так и мифологического стиля мышления, то несколько иначе обстоит дело с представлениями, возникающими в процессе схематизации конкретных предметных структур практики, в особенности, когда ставится вопрос о количественных пропорциях, характеризующих те или иные устройства. В этих случаях задача исследования взаимоотношений морфологических и функциональных особенностей ведёт к конструированию системы абстрактных объектов. В результате отношения величин, фиксированные на определённой предметной структуре, отображаются в форме взаимоотношений свойств абстрактных объектов. Эта абстрактная действительность представляет особую реальность, самостоятельный научный предмет, «отрывающийся» от конкретных предметных структур и изображающий закон природы или форму его проявления. Конструируемые при этом онтологические модели могут на первых порах не затрагивать картину мира и не зависеть от неё. Но в дальнейшем они оказывают на неё существенное влияние. Конкретным примером является здесь творчество Архимеда.

Законы статики были выявлены на основе производственной практики. Прежде чем удалось найти правило равновесия рычага, существовало много различных механизмов, действие которых было практическим использованием этого правила. Но если сопоставить описание технических устройств того времени и формулировку теорем статики, то окажется, что они существенно отличаются друг от друга. Техническое знание давало представление о различных вариантах конструкции безмена (рычажных весов), ворота, подъёмных машин и прочего, причём основное внимание направлялось на морфологические особенности и связи элементов конструкции. Теорема статики, открытая Архимедом, указывала на условия равновесия сил, причём формулировка теоремы не связана непосредственно с конструкцией какого-либо устройства. Тем не менее она выявила принцип действия простых механических устройств, те естественные механические соотношения, которые возникают в соответствующих технических структурах.

Открытию теорем статики способствовал анализ функционирования подъёмных механических устройств древности, точнее сказать, схематизация принципа действия подобных устройств. Общий путь схематизации предметных структур практики такого рода описан в методологической литературе 187. Морфологические элементы в таком случае мысленно замещаются абстрактными объектами. Последним приписываются некоторые свойства, присущие морфологическим элементам. Это те свойства, посредством которых тот или иной предметный элемент или узел непосредственно принимает участие в изучаемом процессе. Введение количественных характеристик для выделенного набора свойств позволяет перенести вопрос об исследовании взаимодействия с качественного и наглядного уровня на уровень теоретической схемы, в рамках которой представлены соотношения этих существенных для процесса элементов и их свойств. На этом пути задача из разряда практической переходит в теоретическую. Соотношение выделенных абстрактных характеристик предстает как некая объективность, точнее, как природная закономерность.

Конструированию абстрактно-теоретических схем способствует использованию абстракций, с помощью которых действие элемента, его функциональные характеристики отделяются от морфологии. Они начинают рассматриваться не как конкретные свойства тех или иных морфологических элементов, необходимые для реализации соответствующего процесса, а как их естественные природные характеристики. Абстракцией подобного типа при формировании античной статики явилось представление о тяжести как свойстве тел. Это, собственно, первая фаза становления понятии силы, основанная на её отождествлении с тяжестью груза и действием, производимым предметами, как, например, давлением на опору, натяжением каната и прочее.

Тяжесть — действительно естественная характеристика тел. Важно только подчеркнуть, что это свойство фиксируется субъектом операционально, через формы предметной практики. Оно обнаруживает себя посредством функционирования тел в рамках предметных структур, создаваемых субъектом. Представление о силе как о действии, производимом тяжестью, позволяет также действие рук человека, натягивающих канат или вращающих ворот и тому подобное, отождествить с действием силы тяжести, тем более что функционально они действительно тождественны. Тогда становится возможной постановка Архимедом вопроса: при каких условиях уравновешиваются разные тяжести, точнее, при каких условиях меньшая тяжесть уравновесит большую? К постановке такой задачи ведёт, с одной стороны, рассмотрение функционирования простых технические устройств в виде рычага, ворота, полиспаста и так далее, которые предназначены для получения выигрыша в силе, с другой стороны, к постановке задачи об условиях равновесия тяжестей подводила античная строительная техника. Здесь одна из важных проблем состояла в выяснении распределения веса балки на опорах (какую часть веса воспринимает та или иная колонна).

Постановка и решение Архимедом задачи о равновесии сил обеспечивается, таким образом, введением некоторых абстракций. В рассматриваемом случае первое наиболее важной понятие это абстракция силы, понимаемой как тяжесть или давление тяжёлого тела на опору. Сила величина векторная, то есть имеющая направление действия, что также учитывается античными механиками. Правда, у них сила действует чаще всего вертикально, как и должна действовать тяжесть, но во внимание принимаются и такие варианты, когда она действует в произвольном направлении через натяжение каната. Кроме того, Архимед должен был ввести понятие точки приложения силы, точки равновесия и плеча силы. В приложениях правила равновесия рычага, развитых Архимедом, важное значение имело также понятие центра тяжести как точки приложения силы, соответствующей весу тела.

Для нас в конечном счёте важно то обстоятельство, что все основные абстракции, необходимые для рассмотрения условий равновесия плоского рычага, как и сама постановка задачи, введены в процессе схематизация действия простых подъёмных машин на основе выделения связи функциональных и морфологических характеристик 188. Причём при переходе к абстрактно-теоретическим моделям характеристики функционирования тех или иных технических элементов теряют непосредственную связь с морфологией, перестают быть характеристиками действия конкретных элементов в конкретных структурах. Наоборот, они приобретают статус естественных природных характеристик.

Закон равновесия сил, установленный Архимедом для плоского рычага, был поставлен впоследствии в связь с научной картиной мира Аристотелем, который пытался объяснить действие рычага с помощью круговых движений, указывая на различие скоростей тел, находящихся на концах большого и малого радиуса. Это объяснение прочно вошло в физическую картину мира, соединяя действие искусственных сооружений с природными закономерностями. Не удивительно, что Витру-вий в главе о машинах прибегает к общепринятому обоснованию действия рычага. Он отмечает, что действие подъёмных машин порождается двумя началами, одно из которых — круговое движение, другое — движение по прямой. Уяснить связь этих двух начал довольно трудно, но Витрувий объясняет все рассматриваемые и варианты проявления закона рычага в различных конструкциях и ситуациях сложным движением тел по отношению к центру: «Подобно тому, как меньшие колеса движутся тяжелее и труднее, так и шесты и ярма в частях, где у них промежуток между центром и концом меньше, тяжелее давят на плечо, а там, где расстояние от того же центра длиннее, облегчает тяжесть и тащащих и несущих, а раз все это получает движение от одного и того же центра по прямой и по кругу, то и телеги, повозки, барабаны, колеса, водяные винты-улитки, скорпионы, баллисты, точила и прочие машины производят сложные действия в отношении к центру по прямой и по кругу» 189.

Рассмотрение соотношения предписаний и описаний в структуре технического знания указывает на сложность и социальную опосредованность процедур становления практического знания. Как описания, так и предписания участвуют в культурноисторическом процессе «ассимиляции» практической деятельности, но играют в нём различную роль. Значение рецептурных предписаний заключается по большей части в том, что они отображают превращения предметов, возникающие при воздействии на них в производственном процессе. Фиксируя эту сторону производственного опыта, предписания могут участвовать даже в построении картины мира, но не гарантируют её научного характера. Апостериорное объяснение фактов изменения и превращения тел может выполняться как в духе умозрительной или опытной науки, так и в духе мистифицированного священнодействия. Иная ситуация складывается при схематизации строения и действия конкретных предметных структур, в ходе которой отображаются взаимоотношения и взаимодействия предметов, возникающие в актах практической деятельности. В таких процедурах схематизации практики могут вырабатываться теоретические схемы опытной науки, вступающие во взаимодействие с картиной мира. Разрастание предметных структур, их усложнение и увеличение их роли в производственном процессе рано или поздно должно было создать необходимые предпосылки для возникновения экспериментальной науки с её картиной мира, стилем мышления и экспериментальными средствами исследования.

§ 2. Становление технических наук

Становление технических наук обусловлено многими факторами 190. Первым наиболее важным фактором стала социально-культурная и мировоззренческая установка на технический прогресс, сложившаяся в европейском обществе Нового времени. Реализация этой устремлённости к овладению природой в интересах человека повлекла целый ряд процессов в названной сфере, то есть в деле познания природы и практического использования её потенций. В частности, предпосылкой и необходимым условием становления научного технического знания стало развитие естественных наук, которое изначально шло в органической связи с практикой. Другим фактором, стимулировавшим их развитие, явилось становление инженерной деятельности и инженерного проектирования, которые потребовали описания технических объектов на основе естественнонаучных теорий. Инженерное сообщество стало активно вырабатывать научный взгляд на техническую среду. Наконец, становлению технических наук способствовала интенсивная изобретательская деятельность. Все технические объекты искусственны в рассмотренном ранее смысле, то есть они созданы человеком из материала природы и на основе её закономерностей. Это значит, что они должны быть изобретены, прежде чем стать предметом научного описания 191.

В силу названных обстоятельств представление, что технические науки возникли путём отделения «отпочкования» от естественных наук кажется нам упрощённым. Рассмотрение фактов истории науки и техники, принимающее во внимание процессы развития технического знания, позволяет вскрыть новые существенные аспекты в появлении как естественных, так и технических наук 192.

Как показывает пример с творчеством Архимеда становление опытной науки связано непосредственно с практикой построения предметных структур деятельности. Технические знания, накапливаемые в процессе проектирования, производства и использования предметных структур практики, создавали основу для введения новых теоретических конструктов, непосредственно соотносимых с практическими операциями. На этом пути возникла новая онтология, не стоявшая в непосредственной связи с христианским учением о сотворении мира и вступавшая в противоречие с аристотелевским учением, канонизированным в средние века.

Возникновение новой науки было вплетено в контекст общественной жизни эпохи Возрождения и обусловлено социальными причинами. Однако новые объяснительные модели в меньшей степени зависели от общепринятых представлений о внешней реальности, нежели в античную эпоху поскольку абстракции, вводимые наукой Нового Времени, создавались для решения практических задач. Мировоззренческая сторона становления науки отразилась главным образом в разработке понятия «природа» как объекта, в котором действуют естественные причины, и в утверждении права на исследование природных связей без оглядки на священное писание. Практический опыт способствовал как формированию и утверждению понятия «природа», так и конструированию первых теоретических моделей опытного естествознания. В. С. Стёпин отмечает, что «в период становления науки системы идеальных объектов, представляющие в познании устойчивые свойства и связи объектов действительности, формировались путём схематизации взаимодействий, реально осуществляемых в производстве данной исторической эпохи» 193.

В ходе становления естественных и технических наук социально-культурные и гносеологические аспекты этого процесса тесно переплетаются друг с другом. Основное внимание мы уделим рассмотрению гносеологических особенностей воздействия практики на формирование естественных наук и последовавшему за этим становлению теоретических форм технического знания.

Ядро и основание научной теории образуют абстрактно-теоретические схемы, изображающие объект исследования. Высказывания теории, как и её математический аппарат, отнесены непосредственно к теоретическим (идеальным) объектам. При появлении новых естественнонаучных представлений технические знания сыграли ключевую роль благодаря тому, что производили «первичную» схематизацию объектных структур и создавали необходимые предпосылки для выстраивания теоретических схем. Но эту функцию техническое знание начало выполнять тогда, когда в техническую практику начала проникать математика. С её проникновением начинается систематическая количественная оценка морфологических и функциональных характеристик объекта, и на уровне количественных отношений ставится вопрос об их пропорциях, об их соотношениях. Одна из первых ситуаций такого типа имела место в античной науке при открытии теоремы равновесия плоского рычага. Но если в античной науке постановка проблемы на языке количественных характеристик, описывающих конкретную практическую структуру, является исключением, то в период возникновения экспериментальной науки проблемы указанного типа возникают во многих отраслях практики. Этим объясняется, в частности, тот факт, что становление экспериментальной науки, началось с попыток применения математики к практическим искусствам. Ещё в XIV веке в Италии появляется ряд работ, значение которых «прежде всего обнаруживается в попытках систематического применения математики к различным проблемам техники» 194.

Актуализация практических проблем в конце Средневековья и в эпоху Возрождения обусловлена социальными причинами. Возросшие масштабы строительства и нарождающееся промышленное производство выдвинули задачу оптимизации технических средств, а также задачу поиска и создания технико-технологических структур, предназначенных для новых производств или для модернизации старых. В этот период идея практического использования законов природы теряет ту абстрактно-умозрительную форму, которую она имела у Витрувия. В сознание практиков и людей, близких к практике, все в большей степени начинает проникать мысль, что природа и её силы обнаруживают себя в структурах практического действия, и что этот материал в большей степени пригоден для познания природы, нежели сочинения Аристотеля. Эта мысль находит своё выражение в установке на опытное изучение природы. Такой способ постановки задачи, как и его реализация, стали возможны не только благодаря изменившемуся объёму практических знаний, но и благодаря эволюции содержания этих знаний. Постановка вопроса о количественной взаимообусловленности характеристик предметных структур ведёт, с одной стороны, к необходимости построения конкретных теоретических моделей, объясняющих исследуемые связи, с другой — она создаёт основу для конструирования системы абстрактных объектов, снятых со структур практического действия. В ходе такого конструирования становится совершенно очевидным, что корреляция функциональных и морфологических характеристик искусственного объекта опосредована естественными (природными) процессами, совершающимися в предметной структуре практики. Эти процессы стали самостоятельным объектом теоретического и экспериментального изучения на основе чего сложились приёмы теоретической реконструкции названных процессов.

На практике конструирование теоретических схем, «снимаемых» с практических структур, является достаточно сложной многоступенчатой процедурой. Применительно к объектам техносферы начальной стадией этого процесса была постановка вопроса о взаимной обусловленности функциональных и конструктивных характеристик подобных структур. Примером конструирования теоретической схемы на названной основе может служить рассмотрение Л. Б. Альберти вопроса о прочности арки. Арочные и сводчатые сооружения нашли в своё время широкое распространение в архитектуре, и выявление факторов, от которых зависит прочность сооружения, было крайне актуальным. Анализ, проводимый Альберти, тем и ценен, что он выявляет морфологические (конструктивные) особенности строительной конструкции, от которых зависит её прочность. Альберти указывает, что «арка состоит из сочетания многих клиньев» и что «полная арка самая крепкая из всех, что само собой явствует, а также обнаруживается путём рассуждения и доказательства. Ведь я не вижу, как она могла бы сама собой распасться, разве только один клин вытолкнет другой, но они от этой беды настолько далеки, что скорее укрепляются поддержкой другого» 195. Далее Альберти, ссылаясь на Варрона, говорит о том, что «в арочных сооружениях правая сторона не больше держится левой, чем левая правой» и что условия работы центрального клина в спинке арки аналогичны условиям работы всех боковых клиньев, выполняющих эту задачу «благодаря равновесию тяжестей». Практически Альберти описывает схему распределения реакций в строительной конструкции и из этой схемы делает вывод, что в полных арках усилия на поверхностях клиньев компенсируют друг друга и по этой причине затяжки не нужны.

Не задаваясь вопросом, насколько самостоятельны наблюдения Л. Б. Альберти, следует отметить, что, описывая строительное сооружение, он ставит задачу о распределении и равновесии сил в этом сооружении, указывая, что в полной арке, составленной из клиньев, силы уравновешиваются. Так производится фактическое выделение объекта научного исследования, именно выделен особый случай равновесия тяжестей в некоторой структуре, и одновременно указаны специфические морфологические особенности, благодаря которым достигается равновесие. Остаётся перейти к схематическому изображению объекта и к изображению распределения сил.

Логика этого анализа ведёт от фиксации условия равновесия сил внутри арки к рассмотрению действия клина, которое, в свою очередь, сводится к условию равновесия сил на наклонной плоскости. Не удивительно поэтому, что основной задачей стала в то время проблема наклонной плоскости. Решение проблемы дало ответ на те практические вопросы, которые порождались производством и обсуждались и уточнялись людьми, подобными Альберти. Тот факт, что множество практических ситуаций свелось к одной задаче, подчёркивает обобщённый характер теоретической схемы, позволяющей свести решение практических задач к выявлению взаимоотношений свойств ограниченного числа абстрактных объектов.

Процесс схематизации объектных структур практики требовал на первых порах повышенного внимания к производственному опыту как источнику знаний о природе. Поэтому в сочинениях о природе, написанных в эпоху Возрождения, значительное место уделяется фактам, почерпнутым из разных сфер практической деятельности. Систематический сбор и обработка таких фактов составили в определённый период одну из важных функций нарождающейся опытной науки. Характерно в этой связи замечание анонимного биографа о деятельности Альберти: «У кузнецов, архитекторов, корабельщиков, даже у сапожников, он разузнавал, нет ли у них каких-нибудь особых секретов, применяющихся исключительно в данном мастерстве, и тотчас же делился этим с любопытными согражданами. Он делал вид, что многого не знает, чтобы использовать чужие навыки и опытность. Поэтому он был неутомимым исследователем всего того, в чём проявлялось природное дарование и искусство» 196.

Осознание роли практики в период становления экспериментальной науки отражение в последующем в постановке задачах, которые должны были решать создаваемых в Европе научные организации. В частности, в уставе Лондонского Королевского общества указывалось на необходимость «исследовать все системы, теории, принципы, гипотезы, истории и эксперименты вещей естественных, математических, изобретённых, описанных или использованных любым значительным автором, древним или современным» 197. Эту же тенденцию отмечал К. Маркс и для более позднего периода развития науки, указывая, что «в XVIII столетии многие учёные усердно взялись за обстоятельное изучение ремесел, мануфактур и фабрик. Некоторые из них сделали эту область предметом своего специального исследования» 198.

Теоретические знания опытной науки обеспечили радикальную перестройку технического знания. Естествознание давало описание процессов, особые формы которых создавались морфологическим строением и проявляли себя через функционирование артефактов. Соответственно этому технические объекты получают трёхстороннее описание через представление об естественных (природных), морфологических (конструктивных) и функциональных характеристиках объектов практической деятельности. По этой причине исследование естественных процессов стало играть решающее значение для решения задачи оптимизации предметно-деятельных структур. Естественнонаучное исследование, возникшее на основе практических проблем, органически соединилось с практическими задачами и складывающимися формам практического знания.

Соединение практических проблем и накопленного практического опыта с естественнонаучными теориями имеет гносеологические особенности, принципиально важные для понимания процесса становления технических наук. Теоретические конструкции экспериментальной науки невозможно присоединить к словесным качественным описаниям технических объектов. Для создания технической теории потребовалось конструирование абстрактно-теоретических схем, снятых с самих технических объектов и отражающих особенности строения и функционирования последних. Наложение на подобные схемы соотношений абстрактных конструктов естественнонаучной теории открывало путь для использования теоретических знаний естественных наук для определения структурных и функциональных параметров технического объекта. Поэтому становление технической теории обусловлено как появлением теоретических моделей естественных наук, так и идеализацией (выстраиванием теоретических схем) строения и функционирования объектов практической деятельности.

Формирование естественных наук и технических теорий совершалось, как правило, в тесной их взаимосвязи. Зачатки теоретических схем «технического» и «естественнонаучного» знания взаимодействовали в процессе развития, способствуя созреванию как естественнонаучной, так и технической теории. Характерным примером такого взаимодействия явилось изобретение паровой машины и последовавшее на этой основе становление теоретической и технической термодинамики.

Изобретение паровой машины не могло опираться на теоретическую термодинамику. Её не было к моменту изобретения паровой машины, и сама идея перехода тепловой энергии в механическую сложилась гораздо позже на основе изучения работы парового двигателя. Тем не менее изобретение паровой машины основывалось на экспериментальных открытиях естествознания, к которым было привлечено внимание не только учёных, но и всех, кто интересовался достижениями науки и её применением к задачам практики. Одним из этих явлений оказалось атмосферное давление, действующее на стенки сосуда, из которого выкачан воздух. Другим явлением, привлёкшим внимание, была конденсация пара при охлаждении. На соединении этих физических процессов основывалось действие пароатмосферной машины, то есть такой машины, рабочее пространство которой (цилиндр с поршнем) периодически наполнялось паром при атмосферном давлении, а затем в цилиндре создавался вакуум посредством охлаждения и конденсации пара.

Одна из первых паровых машин (паровой насос Севери) не имела поршня и представляла собой металлическую колбу, в которую всасывалась вода при охлаждении пара и создании разреженного пространства. Справедливости ради следует отметить, что Севери использовал и избыточное давление пара для выталкивания воды. Но устройство Севери являлось крайне специализированным. Это был водяной насос, использование которого для других целей было возможно только в комбинации с соответствующими установками. Основная конструктивная форма паровой машины основана на использовании цилиндра с поршнем в качестве рабочего пространства парового двигателя. Все последующие изобретения и усовершенствования связаны с разработкой этого варианта конструктивного исполнения паровой машины. На этом пути возник технический объект, принципиальная новизна которого предопределилась прежде всего физическим процессом, который в нём осуществлялся.

Научное исследование работы паровой машины столкнулось с ситуацией, подобной той, которая имела место при изучении механических устройств древности и Средневековья. Техническое применение явления перехода тепловой энергии в механическую уже найдено, освоены конструктивно-морфологические структуры, в которых совершается этот процесс. Но при этом ещё предстояло открыть, что переход тепла в механическую работу есть естественный процесс, подчиняющийся определённым законам. На первом этапе использования рассматриваемого изобретения техники и естествоиспытатели видели в паровой машине устройство, в котором механическая сила получается за счёт атмосферного давления, в то время как пар играет роль вспомогательного средства, при помощи которого создаётся низкое давление в рабочем пространстве устройства. Прежде чем могла быть построена научная теория технических устройств подобного рода, необходимо было осознать, что действие парового двигателя — только одна из форм перехода тепловой энергии в механическую, что случилось только в середине XIX века.

Основные идеи и основные понятия термодинамики были подготовлены успехами в разработке и применении паровой машины. Практическое освоение парового двигателя привело к регистрации величин, характеризующих морфологические, функциональные и естественнонаучные особенности объекта. Эти наблюдения и измерения послужили исходным материалом для поиска эмпирических закономерностей строения и действия парового двигателя. Использование таких закономерностей для расчёта размеров частей машины и ожидаемого от неё эффекта закладывало основу для частных теоретических схем, предшествующих появлению фундаментальной объяснительной модели.

Первая проектировочная задача, решавшаяся создателями паровой машины, состояла в определении её основных размеров (размеров цилиндра и хода поршня) и рабочих характеристик (усилие на штоке поршня или, иначе, давление на поршень цилиндра). Знание названных величин позволяло рассчитать величину работы, которую могла совершать машина. А. А. Радциг приводит эмпирическое правило определения величины давления, производимого на поршень пароат-мосферной машины, которым пользовались первые её проектировщики: «Диаметр поршня надо возвести и квадрат, перед первой цифрой с конца полученного числа поставить запятую и справа приписать ноль. Тогда цифры до запятой дают давление в центнерах (по 120 английских фунтов), а после запятой — добавку в английских фунтах» 199. Это в общем-то неточное правило было найдено скорее всего эмпирически, поскольку точное знание давления можно получить путём измерения вакуума в цилиндре, который тоже был непостоянным. Но среднее значение вакуума неявно учитывалось в указанном способе расчёта давления на поршень машины. Величина давления определяет механическое усилие, развиваемое машиной, а знание количества ходов поршня в единицу времени позволяет определить мощности машины.

Мощность, как одна из основных функциональных характеристик, была введена Дж. Уаттом. Употребление этого показателя обусловлено тем, что паровая машина, как указывает И. Я. Конфедератов, все более отходит от своего узкоспециального назначения — служить источником механической энергии при откачке воды в шахтах. Пока машина использовалась только в такой ограниченной функции, определялась высота столба воды, который мог быть поднят машиной в сочетании с насосом. Развитие машины в сторону придания ей универсального применения требовало введения других показателей её работы: «Вместо учёта усилия на штоке возникла потребность учитывать работу машины на единицу сжигаемого угля. Это был известный шаг вперёд, так как в расчёт принимались не только размеры машины, по и число ходов в минуту, длина хода поршня, влияние вакуума и другие факторы» 200. Так постепенно формируются необходимые понятия и способы расчёта универсального параметра машины, её производительности.

Значительный вклад в развитие теории и практики паровых машин был сделан английским изобретателем Дж. Уаттом 201. Уатт занялся паровой машиной, когда ему пришлось чинить демонстрационную модель парового двигателя Ньюкомена — Коули. Попытка улучшить работу модели привела к её серьёзной переделке, и Уатт внёс изменения почти во все основные элементы устройства, в том числе произвел усовершенствования чисто механического характера. Но механические усовершенствования не являлись здесь решающими. Главную роль сыграло изменение термодинамических свойств машины, обеспечившее экономическую эффективность, необходимую для разностороннего применения поршневой паровой машины. И. Я. Конфедератов отмечает, что деятельность Уатта протекала в тот период, когда «задача об универсальном двигателе в принципе была разрешена, причём многими методами» 202. Необходимо было выбрать лучший из них и «лучшим оказался двигатель Уатта». Действительно, ещё ранее были разработаны различные кинематические варианты преобразования механического движения, получаемого от паровой машины Ньюкомена — Коули. Но превращению её в действительно работоспособный универсальный двигатель мешало несовершенство в главном, в том, как осуществлялось преобразование тепловой энергии в механическое движение.

В ходе ремонта лабораторного образца Уатт обнаружил, что причина плохого действия скрывается не в механических неисправностях, а в чём-то другом, касающемся самого принципа работы. Не имея научных средств оценки совокупности обстоятельств, снижавших эффективность машины, Уатт видел их проявление в том, что «котел не давал нужного количества пара, хотя на вид он был достаточно велик для этой цели» 203. Тогда Уатт обратил внимание на факторы, от которых зависит расход пара. Исследование названного обстоятельства привело его на путь радикального улучшения парового двигателя. Разумеется, чтобы пройти этот путь, необходимо было обладать энергией, настойчивостью и талантом инженера, а также знаниями и талантом исследователя. Но эти качества могли принести успех только при правильной постановке задачи. В условиях, когда не было термодинамической теории действия паровых установок, а вопрос об эффективности стоял очень остро, едва ли можно придумать более удачный путь исследования проблемы, вставшей перед Уаттом, и выяснить причины, определяющие расход пара в машине.

В поисках ответа на свой вопрос Уатт обратился к явлениям, сопровождающим работу машины. Ретроспективно можно сказать, что лаборант университета Глазго, каковыми был в те время Уатт, начинает анализировать изменение состояний рабочего тела. Он обнаруживает большой расход пара за счёт его начальной конденсации при впуске в цилиндр. Тогда Уатт приходит к мысли, что необходимо снизить теплообмен между цилиндром и внешней средой. Но здесь он сталкивается с противоречием, состоявшим в том, что цилиндр машины должен всегда быть горячим, а осуществление конденсации пара внутри цилиндра ведёт к его охлаждению. Требование держать цилиндр горячим было найдено в процессе исследования, а необходимость охлаждать цилиндр навязывалась сложившимися ранее конструктивными формами реализации термодинамического процесса. Устранение противоречия было достигнуто введением конденсатора, то есть при конденсации пар выводился из цилиндра в дополнительный объём (конденсатор), ставший дополнительным конструктивным элементом. Это было главное усовершенствование, вносившее в конструкцию машины недостающее звено. Уатт придал тем самым паровой машине те конструктивные формы, которые «навязываются» термодинамическим процессом и одновременно как бы обнажают, делают зримым те особенности, которыми указанный процесс сопровождается.

В свете достижений Дж. Уатта становится понятным появление теоретической модели термодинамического процесса, которой пользовался С. Карно. Изучая тепловые машины, С. Карно поставил задачу «рассмотреть принцип получения движения из тепла во всей его полноте» 204. Переход тепловой энергии в механическую С. Карно представлял как результат падения теплорода с высокого уровня (температура нагревателя) на более низкий уровень (температура холодильника) по аналогии с падением воды в гидротехнических сооружениях. Карно даёт также теоретическое обоснование найденному Дж. Уаттом практическому правилу «держать цилиндр горячим». Это правило обусловлено тем, что «в телах, употребляемых для развития движущей силы тепла, не должно быть ни одного изменения температуры, происходящего не от изменения объёма» 205.

Применение конденсатора позволило сделать ряд существенных улучшений конструктивного и функционального плана, в частности, использовать один и тот же цилиндр для рабочего хода при прямом и обратном движении поршня, создавая вакуум то по одну, то по другую сторону поршня. В пароатмосферных машинах Ньюкомена— Коули осуществление такого варианта было связано с большими техническими трудностями, нежели в машине Уатта. Уатт использовал также расширение пара, ведя отсечку при наполнении цилиндра на ¼, что снизило расход пара и повысило экономичность машины. Не имея намерения рассматривать все улучшения, которые ввёл Уатт (о них можно прочесть в обстоятельной работе И. Я. Конфедератова), мы обращаем внимание лишь на то, что главная сторона преобразований Уатта касается термодинамических характеристик машины. Уатту удалось повысить коэффициент полезного действия парового двигателя, как указывает И. Я. Конфедератов, сразу в 2,8 раза. Это был революционный скачок в развитии паровой машины.

Уатт способствовал развитию термодинамики не только конструктивным усовершенствованием паровой машины. Им сделан вклад в изучение удельного объёма пара, в исследование скрытой теплоты, выделяемой при конденсации пара, и в исследовании зависимости температуры и давления пара в ходе его расширения в цилиндре машины и ряда других процессов, сопровождающих работу парового двигателя. На этой основе Уатт ввёл эмпирические расчётные соотношения, крайне необходимые для проектирования машин, изготовление которых принимает массовый характер. А. А. Радциг указывает, что «для правильного назначения размеров в частях своих машин Уатт выработал ряд практических формул, пригодных, конечно, только для соотношений, принятых в уаттовских машинах» 206. Например, количество воды (в кубических футах), испаряемой в котлах, для машин Уатта определялось по правилу: «Умножить квадрат диаметра цилиндра на путь, проходимый поршнем в минуту в футах, и разделить полученное произведение на 228 000» 207.

Эмпирические закономерности для паровых машин устанавливались в это время только для конструкций определённого типа. Переход к другой конструкции с другими морфологическими особенностями требовал поиска новых расчётных соотношений. Такое положение сохранялось до выявления основных законов термодинамики: «Вся теория паровых машин, созданная до 1850 года, носит чисто конкретный характер, связанный с определёнными эмпирическими законами, принятыми для паров» 208. Технической теории парового двигателя не было до тех пор, пока отсутствовала обобщённая идеальная модель (абстрактная схема) технического устройства и естественнонаучная теория, объясняющая и описывающая процесс перехода тепловой энергии в механическую в рамках такой модели. Соотношения, применявшиеся практиками, носили характер единичных эмпирических связей, приложимых к единичному явлению, и техническая теория напоминала больше свод правил построения паровой машины, причём эти правила были не всегда верны. Однако объяснения, сопровождавшие использование отдельных расчётных соотношений, способствовали вызреванию технической и естественнонаучной теории.

Открытие основных положений термодинамики позволило решить вопрос о том, что представляют собой отдельные взаимосвязи, установленные ранее эмпирически. Они оказались выводимыми из ряда общих принципов, устанавливаемых техническими науками, вскрывающими связь параметров физического процесса с морфологическими и функциональными характеристиками структуры. Чтобы найти указанные связи, необходимо ввести обобщённые морфологические параметры исследуемого объекта. Поэтому формирование технической теории потребовало конструирование теоретических схем, с помощью которых обеспечивается обобщение строения и действия тепловых устройств. Например, теория тепловых машин, будь то паровые машины или двигатели внутреннего сгорания, оперирует такой характеристикой, как объем парового цилиндра, либо объём камеры сгорания. В последующем случае вводится также и коэффициент сжатия, который является, по существу, конструктивно-морфологической характеристикой двигателя внутреннего сгорания.

Построение технической теории на основе схематизации технического объекта ведёт к следующему. Во-первых, теория перестаёт быть совокупностью расчётных соотношений, применяемых только к конкретной конструкции. Наоборот, она выступает основанием вывода расчётных соотношений для многих частных вариантов, поскольку теория устанавливает закономерные связи для идеальной обобщённой модели или для идеального класса объектов, к которому принадлежат устройства, основанных на одном и том же принципе действия. Во-вторых, в рамках технической теории морфологические характеристики объекта получают обоснование за счёт связи с характеристиками естественного процесса, совершающегося в устройстве. Конструктивные характеристики должны иметь вполне определённые значения, иначе процесс не будет совершаться нужным образом и в соответствующих масштабах.

Становление термодинамики и теории парового двигателя органически связано также с поиском общих принципов связи физических характеристик природного процесса с функциональнотехническими показателями объекта. Одной из основных задач технической теории было определение максимальной работы, которую можно получить при расширении пара, поскольку этим показателем определялась мощность машины. Для этого требовалось связать параметры рабочего тела с конструктивными характеристиками двигателя. А. А. Радциг указывает, что эмпирические правила подобного рода существовали ещё до выявления всех закономерностей работы парового двигателя: «Для практических расчетов он (Тредгольд. — Прим. авт.) даёт правила, основанные на опытных коэффициентах для различных категорий машин. Так, например, для определения мощности машин без конденсации даётся такое правило: нужно умножить разность 6/10 избыточного давления в котле над атмосферным и 0,4 атмосферного давления на квадрат диаметра цилиндра (оба давления выражаются в кГ/см 2) и на скорость поршня в м/мин. Произведение даёт среднюю (эффективную) работу паровой машины в кГ/м в минуту; для получения мощности паровой машины в лошадиных силах нужно разделить это произведение на число 4500» 209. Эмпирический поиск расчётных соотношений такого рода прекратился тогда, когда были найдены законы перехода тепла в механическую энергию. Техническая термодинамика позволила связать параметры пара с обобщёнными морфологическими показателями объекта.

В процессе развития теорий технических устройств теоретический вывод основных соотношений не отменяет необходимость экспериментальных исследований технического объекта, преследующих те же цели, что и техническая теория в целом. Необходимость экспериментов обусловлена тем, что теоретическое описание никогда не может быть полным. Техническая теория создаёт концептуальную базу для экспериментального исследования, так как она даёт теоретическую модель и основные связи параметров технического объекта. Относительно паровых машин А. А. Радциг отмечает, что «точное изучение свойств паров и нахождение формул для работы пара, основанных на законах термодинамики, позволили поставить рациональное опытное изучение паровых машин» 210. В результате «термодинамическая и экспериментальная теория дали в совокупности богатейший материал для оценки конструкции паровых машин с точки зрения их экономичности» 211.

Таким образом, становление технической теории требует обобщённого описания структуры и обобщённого описания процесса, что и позволяет найти основные связи между морфологическими, функциональными и процессными (естественными) характеристиками объекта. Эти связи могут рассматриваться в качестве своеобразных технических закономерностей, выражающих принципы строения и функционирования того или иного объекта. Тем самым рассмотрение искусственных объектов оказывается поставленным на научную основу. Во всяком случае становится ясно, что если техническое действие объекта основано на том или ином явлении, то организация объекта, его морфологическое строение должны удовлетворять условиям осуществления соответствующего явления. Закономерности строения, при которых указанные условия выполняются, могут быть определены уже не только для одной частной конструкции, но и для целого класса устройств того или иного типа. Например, можно говорить об общих законах строения тепловых машин, причём некоторые общие принципы могут быть сформулированы одновременно для поршневых машин, паровых и газовых турбин и для реактивного двигателя. Искусственные объекты теряют при этом характер единичного явления, приспособленного для решения частной задачи. Они выступают как формы природного процесса, что собственно и позволяет увидеть закономерные связи в строении искусственного.

В целом история и логика развития технического знания показывают, что в период своего становления технические науки опирались не только на теоретические построения экспериментального естествознания. Поэтому они не возникают сразу же вслед за появлением той или иной естественной науки. Должна сложиться некая типовая конструкция и теоретические средства, реконструирующие такую модель на абстрактном уровне, с которой соединяются идеализации естественной науки (Б. И. Кудрин называет это описанием на уровне вида). При этом процесс становления технических наук был связан и с социальными обстоятельствами, выражавшимися в характере и темпах технического прогресса.

Потребность в научно-теоретическом техническим знании не проявляла себя до тех пор, пока изобретатели в решении задач могли опираться на опыт и интуицию. Но когда производство машинной техники приобрело массовый характер, задача поиска эффективных конструкций стала особенно актуальной. В этот период деятельность проектирования технических средств уклоняется от привычного поиска путём проб и ошибок и по необходимости обращается к научному знанию, позволяющему находить оптимальные конструктивные структуры для соответствующих объектов. Как указывал К. Маркс, в машинном производстве «впервые возникают такие практические проблемы, которые могут быть разрешены лишь научным путём. Только теперь опыт и наблюдения — и настоятельные потребности самого процесса производства — впервые достигли такого масштаба, который допускает и делает необходимым применение науки» 212. В свою очередь, теоретические построения естественных наук позволяют перестроить прикладное знание, которое «впитывает» в себя научные принципы и само становится научным по содержанию и структуре.

§ 3. Абстрактные схемы технической теории

Для решения вопроса об особенностях теории в технических науках следует указыва на общие характеристики теории с тем, чтобы найти признаки, по которым можно было бы сопоставить теоретическое описание инженерно-технического объекта с теориями других наук. Этими признаками могут быть структурные характеристики теории. Но при рассмотрении структуры научной теории возможны различные подходы. Один из путей анализа теоретического знания, интенсивно развивавшийся неопозитивизмом, может быть назван формально-логическим. В рамках этого подхода теория предстает как совокупность высказываний, объединяемых правилами вывода. Результатом методологического анализа теории оказывается в таком случае фиксация логических связей и отношений между высказываниями. Не удивительно, что на этом пути в структуре теории выделяются только те составляющие, которые «вписываются» в рамки формального анализа, в частности, неопределяемые термины, определения, аксиомы, правила вывода, теоремы.

Формально-логический подход является плодотворным направлением исследования научной теории, но его возможности ограничены 213. Эта ограниченность обнаруживается двояко. Во-первых, формальный подход опирается на упрощённые представления о структуре теории, которая рассматривается лишь как совокупность высказываний. Во-вторых, формально-логический подход имеет дело с готовым знанием и мало пригоден для анализа его развития. В качестве средства преодоления ограниченности формального подхода может быть использован так называемый содержательный анализ структуры научной теории, элементы которого можно встретить в различных исследованиях. На пути содержательного анализа обнаруживаются те структурные элементы, которые не принимаются во внимание формально-логическим подходом.

Содержательный анализ позволяет выделить такую составляющую теории, как идеальный объект (или идеальная модель). На фундаментальное значение этого структурного элемента в своё время обращал внимание И. В. Кузнецов, разлагавший структуру физической теории на основание теории (в которое входит наряду с другими компонентами идеализированный объект), ядро теории и её интерпретацию 214. Большое значение идеальным (теоретическим) объектам в структуре теории придают также и другие исследователи, подчёркивающие, что высказывания теории относятся непосредственно к «миру теоретических объектов» и что для понимания существа теории крайне важно выделение мира теоретических и мира эмпирических объектов: «В настоящее время в области методологии науки стало признанным, что теоретическое знание имеет дело не с эмпирически данными объектами, а с объектами абстрактными, идеализированными, и, соответственно, только к ним относятся утверждения теории» 215.

Для нас особый интерес представляет анализ структуры теории, проделанный В. С. Стёпиным. В структуре научной теории В. С. Стёпин выделяет теоретические схемы, рассматривая их как фундаментальный компонент теоретических знаний. Теоретические схемы строятся как связи и отношения абстрактных объектов, репрезентирующие свойства и связи предметов, складывающиеся в реальных практических взаимодействиях. Эти схемы могут создаваться на различных уровнях общности: эмпирические схемы, частные и фундаментальные теоретические схемы. К этим схемам отнесён понятий аппарат, посредством которого свойства абстрактных объектов представлены как физические величины, а также математический аппарат, описывающий отношения «между признаками абстрактных объектов теоретической схемы» 216. Кроме того, в структуру теории включаются процедуры отображения объектов, составляющих теоретическую схему, на эмпирический материал и отображение указанных объектов на картину мира, которая не входит в теорию непосредственно, но является важным фактором интерпретации теории 217.

Поиск особенностей теории в технических науках требует сопоставления основных структурных компонентов технической теории с такими же составляющими других теорий опытных наук, ведущего к содержательному сравнению технических и нетехнических теорий. Не исключено, что технические теории обладают некоторыми формальными особенностями, хотя само по себе это предположение мало вероятно. Представление теории в виде совокупности высказываний едва ли позволит обнаружить в технической теории новые логические связи в отличие от теорий естественнонаучных. Об этом свидетельствует исследование, проделанное Г. Румпфом 218. Здесь гораздо более существенные различия в содержании высказываний, но именно эту сторону дела формальный анализ оставляет без внимания. Поэтому, оставаясь на позиции содержательного анализа, в рамках которого выполнено все наше исследование, мы обратимся к такой существенной стороне технической теории, как её теоретические схемы.

Схематизация отношений и связей объектов практической деятельности начинается на уровне эмпирического технического знания. Изначально, как уже указывалось, здесь формировались два вида описаний, именно, морфологическое (конструктивное) описание и описание действия (функционирования). В морфологическом (конструктивном) описании фиксировался набор предметных элементов, форма и соответствующие свойства этих элементов, а также конструктивные (морфологические) связи, которые могут быть названы связями строения. Поскольку же наличие той или иной практически применяемой структуры оправдано её внешней функцией, то техническое знание всегда включало в себя рассмотрение действия отдельных элементов и производимого ими совокупного действия. На этом пути выделялись связи действия (или функциональные связи), и морфологическое описание дополнялось функциональным. Оба описания, взятые вместе, составляли содержание технического знания. Для изготовления и использования технического объекта связь строения и действия оказывается самой существенной стороной, и фиксация её в техническом знании всецело определяла особенности последнего.

Для всякой конкретной конструкции связь строение и действия приобретает причинно обусловленный характер, то есть приобретает характер закономерной связи. Техническое знание эмпирического, то есть описательного в нашем случае уровня не вскрывает названную закономерность. Оно фиксирует, что для некой структуры имеют место определённые взаимодействия её элементов и соответствующее совокупное действие, но не даёт ответа на вопрос, почему конструкция объекта должны быть такой, какими причинами это обусловлено. Точнее, морфология получала объяснение через функцию: конструкция такова потому, что связь и действие её элементов обеспечивают заданный результат. Однако объяснения такого рода оказываются малоэффективными даже в случаях, когда необходимо объяснить прочность арки, тем более конструкцию паровой машины, либо конструкцию и действие электротехнического устройства. В таких ситуациях требуется найти организующее начало, определяющее и морфологические, и функциональные особенности объекта. Этим организующим принципом является естественный (природный) процесс, совершающийся в объекте. Такой процесс может быть абстрагирован от морфологии и описан сам по себе как естественное природное явление. В научном техническом знании предстояло синтезировать теоретические достижения естественных наук с морфологическим и функциональным описанием объектных структур практики. Возникает вопрос, как возможен этот синтез.

Аабстрактно-теоретические представления естественных наук должны быть соединены с морфологическими схемами, отображающими особенности строения объекта. Но такое присоединение не может быть непосредственным. Необходим промежуточный элемент, в качестве которого выступает описание действия (функционирования) соответствующей структуры. Например, в термодинамике переход тепла в механическую энергию раскрывается через изменение трёх основных параметров рабочего тела: объёма, давления, температуры.

Изображение этого процесса в диаграммах «давление — объем», «давление — температура» или «температура — объем» само по себе ничего не говорит о конструкции паровой машины. Связать одно с другим можно через связи конструктивных элементов, взаимодействие которых обеспечивает соответствующие изменения параметров рабочего тела. Так, начальные характеристики пара давление и температура — обеспечиваются нагревом воды в котлах-парогенераторах. Изменение объёма пара определяется размерами цилиндра и степенью его наполнения, наконец, коэффициент полезного действия и величина механической работы зависят от температуры холодильника, то есть от температуры конденсации либо от температуры среды, в которую выпускается пар. Все основные морфологические узлы машины выполняют определённое функциональное назначение, а их функциональная связь в рамках целого задаётся термодинамическим процессом и задачей механического преобразования движения, получаемого от расширения пара.

В конечном счёте выясняется, что для построения технической теории используются в общем случае теоретические схемы трёх типов: естественнонаучные, структурно-морфологические и функциональные (структурно-функциональные) схемы технического объекта 219. В технической теории происходит соединение указанных онтологических моделей, но функции этих моделей неодинаковы. Теоретические схемы естественных наук не являются базовыми для выстраивания технической теории. Они являются средством, позволяющим установить соответствие между структурными и функциональными характеристиками исследуемых объектов. Поэтому опорное значение в технической теории имеют структурные и функциональные схемы, причём «нижний» слой, к которому привязывается в конечном счёте аппарат технической теории и основанные на нём инженерные расчёты, представлен структурно-морфологическими моделями.

В ходе становления научного технического знания процедуры обобщения и идеализации морфологических свойств и связей осуществлялись одновременно с выявлением связей действия и свойств элементов, которые, в свою очередь, создавали предпосылки для образования естественнонаучных понятий. В структуре же развитой технической теории функциональные схемы по-прежнему играют, как показывают рассмотренные выше примеры, связующую роль, создавая условия для переноса на морфологические элементы и их связи характеристик природного процесса, выделяемых естествознанием. В. Г. Горохов анализируя движение в различных слоях онтологических схем технической теории, отмечает, что «одной и той же структурной схеме соответствует для разных режимов функционирования инженерного объекта несколько «поточных» и функциональных схем» 220. Хорошей иллюстрацией этого положения, даваемой В. Г. Гороховым, являются режимы работы катушки индуктивности. Изменяя характер естественного процесса, в котором участвует этот объект, мы можем вскрывать различные функциональные характеристики и применять разные теоретические схемы для анализа режима работы, не изменяя его структурных характеристик. При постоянном токе катушка представляет собой резистор, при переменном токе низкой частоты к активному сопротивлению присоединяется индуктивное, а при высокой частоте электрического тока — ёмкостное сопротивление.

Естественнонаучные, функциональные и морфологические схемы технических наук представляют исследуемые объекты не только с разных точек зрения, но одновременно и на разных уровнях анализа. Соотношения между указанными типами моделей не являются линейными (от структуры и функционирования к естественному процессу, и наоборот). Рассматриваемые идеализации представляют собой как бы стороны треугольника, в котором переходы от одного типа схемы к другому может иногда осуществляться непосредственно, без обращения к третьему типу. По этой причине в ходе установления соответствия между физическими (природными) и морфологическими, физическими и функциональными, функциональными и морфологическими характеристиками объекта на основе исходных могут выстраиваться новые теоретические схемы, создаваемые специально для выявления указанных зависимостей. В результате теоретические схемы технических наук оказываются весьма разнообразными. В структуре развитой технической теории наряду с тремя основными теоретическими моделями (морфологическими, функциональными, естественнонаучными) могут выстраиваться по меньшец мере ещё три типа вспомогательных абстрактных конструкций, обеспечивающих процесс переноса параметров одних «основных» схем на другие. При решении отдельных частных теоретических вопросов любая из этих схем может стать основанием для развёртывания математического аппарата, причём анализ некоторых «вторичных» схем становится возможным на основе математических моделей, а не естественнонаучных представлений.

Примеры, подтверждающие высказанные положения, могут быть найдены в различных сферах технического знания. В частности, при рассмотрении физических процессов в электрических машинах и для расчёта их конструктивных элементов названных устройств важно связать параметры физического процесса с конструктивными особенностями объекта. Эта связь прослеживается при составлении уравнений магнитной цепи, причём основная физическая характеристика (величина магнитного потока) изначально связывается с конструктивным параметром — полюсным делением: «Под основным магнитным потоком машины постоянного тока понимают поток в зазоре Фо н а площади, соответствующей одному полюсному делению τ при холостом ходе машины» 221.

В частности, при расчете магнитного потока и магнитодвижущей силы исходят из закона магнитной цепи в его общей формулировке, увязывая затем конкретные физические величины с конструктивными особенностями магнитной цепи и замещая реальную физическую картину поля приведённой картиной, облегчающей вывод уравнений и расчёт соответствующих величин 222. Для этой цели используются схематические изображения конструкции, отображающие основные морфологические особенности объекта, физическая картина распределения поля, выстраиваемая на основе физических представлений о магнитных полях, а также математические уравнения, описывающие эти поля. Эти средства позволяют решить основную задачу расчёта магнитной цепи: определить конструктивные характеристики, обеспечивающие физический процесс, или, наоборот, по имеющимся конструктивным характеристикам определить особенности физического процесса.

Онтологические модели, представляющие собой схематизацию морфологической структуры, служат основанием для определения конкретных функциональных и физических связей, что и даёт возможность использовать физические представления для анализа подобных объектов. Характерно, что построение схематического изображения структуры само по себе связано с процедурами абстрагирования, в ходе которых выявляются связи и отношения элементов, существенные с точки зрения решаемой задачи. В результате совершается процесс, который можно было бы назвать обобщением и идеализацией структуры объекта.

Процедуры выстраивания некой «обобщённой конструкции» обнаруживает себя в частности при конструировании кинематических схем, используемых для описания работы механических устройств. Как указывает В. Л. Зиновьев, «каждый, даже простой реально выполненный механизм обладает разнообразными свойствами… В зависимости от характера задачи, которую мы ставим перед собой, иногда можно не принимать во внимание некоторые даже отчётливо выраженные свойства механизма. Например, при кинематическом анализе механизмов, когда мы определяем скорости и ускорения точек тел, образующих механизм, можно не интересоваться их конструктивными формами… Поэтому при кинематическом анализе механизмов вместо представления механизма в виде соединённых между собой тел с реально выполненными формами можно изображать его в более простом виде. Например, шатун двигателя … имеет довольно сложную форму и состоит из нескольких неподвижно соединённых деталей. При кинематическом анализе механизма, в состав которого он входит, его можно показать в виде отрезка прямой линии» 223.

Замещение реальных конструктивных частей схематическими изображениями в виде отрезков прямых позволяет построить кинематическую схему механизма, в которой отражены не столько морфологические особенности конструктивных элементов, сколько их взаимоотношения и функциональные связи, обеспечивающие соответствующее движение частей и механизма в целом. Кинематическая схема механизма может служить основанием для силового расчёта механизма, в частности, для построения векторной диаграммы сил, действующих на тот или иной элемент, узел и тому подобного. Векторная диаграмма позволяет, в свою очередь, определять усилия, не обращаясь более к конкретным морфологическим особенностям изображения объекта. В конечном счёте использование различных схем замещения служит основанием для различных абстрактных построений, составляющих теоретическую часть технических наук, и утверждение В. А. Зиновьева о том, что «теория механизмов и машин изучает абстрактные образы реальных механических систем» 224, является вполне обоснованным.

В процессе соединения структурно-морфологических схем с абстрактно-теоретическими схемами естествознания может осуществляться эквивалентное замещение одних связей другими, что ведёт к построению «схем замещения», упрощающих анализ взаимосвязи характеристик реального объекта. Например, в электротехнике при теоретическом описании работы трансформатора осуществляется своеобразная процедура приведения вторичной обмотки трансформатора к первичной. Процедура заключается в уравнивании числа витков первичной и вторичной обмотки и в приписывании вторичному контуру трансформатора фиктивных (приведённых) значений ЭДС (электродвижущей силы), индуктивного, активного и полного сопротивления вторичной обмотки. Ценность процедуры приведения состоит в том, что для приведённого трансформатора можно воспользоваться Тобразной схемой замещения, элементы которой связаны между собой только электрически, в то время как в реальном трансформаторе обмотки связаны электромагнитным полем. К Т-образной схеме замещения могут быть применены правила расчёта электрических цепей, что упрощает анализ физических процессов в трансформаторе, расчёт параметров обмоток трансформатора, входного и выходного напряжения и тому подобное. 225.

Приведённый пример свидетельствует о том, что теоретическая работа в рамках построения теории инженерного объекта приобретает самостоятельный характер. Она не привязана однозначно к теоретическим приёмам естественных наук и позволяет выстраивать теоретические конструкции, связанные сугубо с исследованием и расчётом характеристик проектируемых объектов. Схема замещения трансформатора, служащая основанием для его теоретического анализа, теряет сходство не только со схематическими изображениями конструкции. Реальные физические связи между основными конструктивными элементами трансформатора также носят иной характер, нежели в схеме замещения. Тем не менее схема замещения не теряет связи со структурно-морфологическими характеристиками объекта и физической сутью совершающегося в нём процесса. В параметрах её элементов находят отражение характеристики и связи конкретных реальных элементов структуры объекта. Вне этой содержательной интерпретации использование схем замещения теряет смысл.

Набор абстрактных средств, используемых при теоретическом описании инженерных объектов, определяется всякий раз конкретными задачами, и в некоторых случаях из названного набора могут выпадать теоретические модели естественных процессов. Их место занимают математические модели. Например, в технологии машиностроения важным показателем изготавливаемого оборудования является точность перемещений его конструктивных элементов. При анализе конструктивных решений, обеспечивающих максимизацию указанного параметра, используются особые теоретические схемы, не имеющие прямой связи с какими-либо естественнонаучными моделями. В частности, в технологии машиностроения используется теория размерных цепей, позволяющая оценивать качество проектируемого металлообрабатывающего станка 226. В тех же случаях (а они преобладают в технических науках), когда технические особенности объекта получают обоснование через анализ физического процесса, морфологические и функциональные схемы сами по себе не обеспечивают задач теоретического анализа, если к ним не присоединено представление о естественном процессе и естественнонаучном законе. Однако без функциональных и морфологических изображений объекта теория технического объекта в принципе не может быть построена. Поскольку этим обстоятельством определяются содержательные особенности технического знания, то можно говорить о морфологических и функциональных схемах как о собственных онтологических моделях технических наук.

Синтез функционально-морфологических изображений технических объектов и абстрактно-теоретических схем естествознания имеет свои особенности. Теоретическая схема естественной науки как бы растворяется в структурных изображениях технической теории, утрачивая своё самостоятельное значение. Прикрепляясь к функциональным и морфологическим элементам структуры, она перестаёт быть независимой единицей теоретического построения. Зато отдельные морфологические звенья становятся носителями не только технических функций, но и носителями тех физических величин, которыми оперировала естественнонаучная теория. При этом значения физических величин тесно увязываются с сугубо морфологическими показателями элементов: размерами, формой, объёмом, числом витков, свойствами материала и тому подобное. Эта сторона дела уже подчёркивалась при анализе описания магнитной цепи электрической машины. Весьма характерным примером проявления подобной в инженерном знания является процедура расчёта заклепочных швов. При заданной конфигурации шва и заданном расположении заклепок определяется усилие, приходящееся на заклепку. Дальнейший расчёт сводится к определению напряжений в различных сечениях заклепки, которые при заданном усилии зависят от размеров заклепки (площади сечения). В соответствии с критической величиной напряжения, допустимого для материала заклепки, подбираются её геометрические размеры 227.

Соединение теоретических схем естествознания со структурными изображениями объекта позволяет использовать уравнения, связывающие соответствующие физические величины, для определения морфологических характеристик элементов и взаимосвязей названных параметров. И здесь мы вновь приходим к тому пункту, о котором шла речь несколько ранее. После соединения структурных технических изображений с абстрактно-теоретическими моделями естествознания на морфологию накладывается два типа требований. Одни идут от реализуемого естественного процесса и состоят в необходимости обеспечить такие связи физических величин, которые были заданы в онтологической модели естественной науки. Другие требования идут от желаемых показателей технического функционирования и состоят в обеспечении заданного результата за счёт определённых функциональных показателей.

Эти требования не являются независимыми друг от друга. Связь физических величин относится непосредственно к физическому процессу. Однако основные физические показатели определяют количественные пределы для функциональных свойств объекта (мощность, число оборотов, чувствительность и тому подобное). В свою очередь, особенности технического функционирования отражаются на структуре объекта, на его конструктивных элементах. В одних случаях техническое функционирование накладывает ограничения на морфологию непосредственно (например, на габариты устройства, на чистоту поверхности и форму деталей и тому подобное), а в других — опосредованно, через характеристики физического процесса. В конечном счёте оба типа требований замыкаются на морфологии, определяя все её конкретные особенности. В итоге можно утверждать, что структурно-морфологические изображения, используемые техническим знанием, являются для него основными, базовыми онтологическими построениями.

При рассмотрении онтологических моделей технических теорий необходимо принимать во внимание следующие обстоятельства. Инженерия может пользоваться как чисто морфологическими изображениями (чертеж, рисунок, монтажная схема и прочее), так и структурно-функциональными (кинематическая схема, принципиальная схема, блок-схема и тому подобное). Рисунок и чертеж дают точное представление о конструктивных элементах объекта и конструктивных связях. Функциональные схемы абстрагируются от конкретных морфологических характеристик объектов. Элементы функциональных схем представлены своими функциональными характеристиками и функциональными связями (связями взаимодействия). При этом функциональное расчленение структуры не тождественно её расчленению на конструктивные детали, и каждый функциональный элемент может представлять группу элементов или даже целое устройство, реализующее заданную функцию. Характерным примером являются функциональные блок-схемы, применяемые в теории автоматического регулирования.

В конечном счёте теории технических наук строятся на основе различных идеализаций, и абстрактно-теоретические схемы, лежащие в их основании, весьма разнообразны. Можно тем не менее указать на морфологические и функциональные схемы как основные идеализации, с которыми соотносятся теоретические схемы естественных наук. В процессе синтеза указанных схем возникают различные теоретические модели, в которых находят отображение связи морфологических, функциональных и естественнонаучных (природных) величин. Не всегда теоретическая схема репрезентирует связь всех указанных величин. В тех случаях, когда необходимо вскрыть взаимную корреляцию морфологических величин, можно ограничиться морфологическими моделями, идеализирующими и обобщающими свойства и связи конструктивных элементов.

Примером теории подобного рода упоминавшаяся ранее теория размерных цепей. Выявление взаимообусловленности функциональных характеристик, решение задачи оптимального распределения функций между элементами системы и тому подобное опираются на функциональные схемы. Если же вскрываются связи морфологических и естественнонаучных характеристик, либо связи между функциональными и физическими величинами и так далее, то на основе исходных идеализаций строятся теоретические схемы, репрезен-тирующие исследуемые взаимосвязи (например, схема замещения трансформатора). Что же касается математического слоя теории, то он представлен совокупностью уравнений, описывающих на количественном уровне связи различных характеристик технического объекта. В результате оказывается возможным рассчитывать все основные характеристики технических объектов в зависимости от исходных значений ряда параметров, определяемых в процессе составления технического задания.

§ 4. Структура описания технического объекта

Анализ теоретических схем технических наук «классического типа» позволяет утверждать, что описание технического объекта развёртывается в технической науке в рамках категорий «структура», «функция» и «процесс», где под процессом имеется в виду естественный (природный) процесс, совершающийся в искусственной структуре. Соответственно этим категориям выделяются три группы показателей, три группы различных по своему характеру величин, соотнесённых с соответствующими абстрактными схемами, с помощью которых вскрываются указанные стороны в содержании технического объекта. Выделение конкретных функциональных и морфологических показателей определяется всякий раз особенностями строения объекта и особенностями его использования. Что же касается выделения естественных характеристик объекта, то оно опирается на привлечение естественнонаучных представлений и или математических моделей.

Для указанных нами групп величин характерны не только связи между группами, но и связи показателей внутри группы. По этой причине нужно обратиться к особенностям каждого из трёх описаний, названных нами: естественнонаучного (ЕНО), функционально-технического (ТО) и структурно-морфологического (МО) (см. схему 1).

Схема 1.

В массиве научно-технического знания специфические понятия и обозначающие их термины легко обнаружить при обращении к средствам функционально-технического и морфологического описания. На разнообразие признаков, фиксированных в этом случае средствами технического языка, указывает стандартная терминология, рекомендуемая к употреблению в разных отраслях техники. В большинстве случаев эта терминология указывает на некоторые типичные признаки инженерных объектов, предстающие в качестве основных, определяющих при формировании значения технического термина. В частности, в набор морфологических признаков входят свойства материалов и элементов конструкции, которым даётся по возможности точное определение, включающее количественные характеристики. Например, значение термина «жаростойкость» определяется следующим образом: «Жаростойкость — способность металла сопротивляться коррозионному воздействию газов при высоких температурах» 228. В других случаях признаком, образующим значение термина, может быть условие возникновения явления: «Контактная коррозия — электрохимическая коррозия при электрическом контакте металлов, имеющих разные потенциалы» 229.

Термины, используемые в одном из трёх типов описания, могут быть определены через особенности принципа действия устройства, способ использования объекта, способ получения объекта и тому подобное. Однако наиболее широкое употребление имеют функциональные и морфологические признаки объектов. Нередко значением термина является фиксация конкретной конструктивной особенности того или иного объекта: «Телескопический вал — вал, состоящий из звеньев, допускающих их осевое перемещение относительно друг друга» 230 или: «Шевронные зубчатые колеса — зубчатые колеса, у которых зубчатый венец образуется из систем косых зубьев противоположного направления (хода»)» 231. Выделение функционального признака можно обнаружить в следующих определениях: «Вал — стержень, вращающийся в опорах и предназначенный передавать крутящий момент» 232, или «Фазное реле — реле, предназначенное для получения заданного интервала времени между моментом получения импульса и моментом срабатывания реле» 233. В ряде случаев происходит соединение морфологических и функциональных признаков: «Рубильник — электрический одноступенчатый аппарат, с клиновым контактом и ручным приводом, предназначенный для коммутации электрических цепей» 234.

Примеры употребляемой практически терминологии указывают на разнообразие тех признаков, которыми пользуется техническая практика. Признаки такого рода не могут включаться в содержание естественнонаучного знания, которое решает задачи, существенно отличающиеся от задач технического описания объекта. Напротив, техническое знание не только пользуется характеристиками, подобными рассмотренным, но вводит для них количественные значения с тем, чтобы вскрыть их взаимосвязь применительно к тому или иному типу объектов.

Одна из групп технических величин, используемых в процессе анализа технических объектов, связана с описанием функционирования технических средств и технологических процессов. Осуществление объектом той или иной функции достигается посредством определённого действия, оказываемого им на другие объекты и другими объектами на него. Эти взаимные действия могут быть оценены посредством ряда величин. Каждая такая величина может иметь определённую размерность и физический смысл. Это, например, сила, скорость, напряжение, ток и другие величины. Последнее означает, что техническое действие может выражаться и измеряться такими же физическими величинами, какими описываются естественные процессы.

В других случаях параметры, выделенные при описании технического функционирования, могут иметь ярко выраженный специфический характер и представляют собой такие величины, которыми естествознание не пользуется. Например, быстродействие системы регулирования или быстродействие вычислительной машины, чувствительность прибора или такие характеристики радиотехнического устройства как избирательность, устойчивость к помехам, полоса пропускания или, например, такой часто используемый технический параметр как коэффициент полезного действия. Если эти параметры имеют размерность, то они чаще всего представляют собой комбинацию физических величин: произведение, частное, сумма и прочее двух или нескольких физических величин. Если же названные величины размерности не имеют (например, коэффициент полезного действия), то они выступают как отношение двух величин одинаковой размерности и, таким образом, тоже приобретают определённый физический смысл.

Общим признаком, объединяющим всю совокупность указанных величин и отличающим их как целостный набор параметров от величин, фигурирующих в естественнонаучном описании, является то, что они выделены при описании технического устройства как искусственного средства, являющегося элементом техносферы. И здесь важно обратить внимание на следующее существенное обстоятельство. Описание функционирования объекта в совокупной предметной практике не может ограничиваться указанным нами комплексом технико-технологических показателей, имеющих физическую размерность. Технические объекты разносторонне связаны с социальным окружением, с культурной средой, в которой осуществляется их использование. Инженерное проектирование, в ходе которого определяется весь набор технических характеристик объекта, принимает во внимание целый ряд социально-экономических следствий использования проектируемого объекта и последствия «погружения» его в социально-культурную среду. Иначе говоря, с техническими показателями проекта должны быть связаны экономические показатели его реализации, эстетические, психологические, воздействие на биосферу, вообще социальные и биологические (экологические) последствия его осуществления. Поэтому функционально-техническое описание в широком смысле должно быть также и социально-техническим описанием. При этом далеко не все социально-экономические показатели напрямую соотносятся с его конструктивными характеристиками и его природным содержанием. Непосредственную связь с названными социально-экономическими, экологическими и социально-культурными показателями имеют технико-технологические характеристики функционирования, которые опосредуют соотношение разного рода социальных параметров морфологическим и процессно-физическим содержанием.

Например, экономическая эффективность использования того или иного технического сооружения во многом зависит от его функционально-технических характеристик. В процессе анализа производства прибавочной стоимости К. Маркс указывает на экономическую роль средств труда, заключающуюся в том, что они переносят свою стоимость на стоимость производимого товара 235. Машины изнашиваются и мера их износа в единицу времени определяет меру увеличения стоимости продукта за счёт прошлого труда, овеществлённого в машинах. Чем большее количество продукта, превращаемого в товар, будет производиться в единицу времени на определённом техническом оборудовании, тем больше удельный вес в образовании стоимости будет иметь живой труд, тем больше будет прибавочная стоимость и тем эффективнее в экономическом отношении производство. Поскольку же производство продукта есть некоторый технологический процесс, то экономическая эффективность при определённых условиях может быть сведена к технологической эффективности.

В настоящее время, например, мощность единичного агрегата электростанции стала почти экономическим показателем, хотя это сугубо технический параметр объекта. Так случилось потому, что практикой доказана экономическая эффективность укрупнения энергетических блоков. При существующей технологии и конструкциях по такому показателю, как мощность агрегата генератора, можно ориентировочно определить затраты на его изготовление и установку, а также стоимость киловатт-часа будущей производимой им электроэнергии.

Конечно, не всегда те или иные социально-экономические характеристики объекта можно прямо связать с количественными оценками технологической функции. Так, например, при строительстве автострады необходимо иметь в виду многостороннюю оценку её функционирования. Роль этого сооружения нельзя оценить только грузопотоком, весом машин, прочностью покрытия и так далее. Не все социальные следствия осуществления такого проекта можно в полной мере предугадать, потому что оно явится фактором, не только обеспечивающим перевозку грузов, но влияющим через ряд различных социальных взаимодействий на все стороны жизни территориального комплекса (связь с новыми местами работы и обусловленный ей приток или отток рабочей силы и прочее). Кроме того, автострада окажет воздействие на биосферу, что может отразиться на жизни людей этого района как в широком социальном смысле, так и в экономическом, в частности.

Но каким бы ни был комплекс характеристик социального функционирования в целом, он прямо или косвенно должен быть связан со структурными и технико-технологическими показателями. Технические объекты включаются в социальную среду прежде всего своим техническим функционированием. Поэтому при проектировании весь комплекс социальных требований к объекту должен, в конечном счёте, сводиться к ограничениям, накладываемым на его размеры, вес, шумность, производительность, характер выбросов и прочие характеристики строения и действия технического объекта. Задание технико-технологических характеристик функционирования и есть конечная цель, достигаемая учётом экономических и социальных факторов, обусловленных осуществлением технического проекта. В этой связи целесообразно разделить все показатели функционирования технических объектов на две группы. Одну из них составят техникотехнологические показатели функционирования, отражающие его включённость в преобразовательный процесс. Вторая будет представлена всеми остальными социально-экономическими показателями. Первая группа будет основной в том смысле, что к значениям её характеристик сводится, в конечном счёте, вся совокупность социальных требований.

Принимая во внимание эти соображения, можно следующим образом представить описание технического функционирования. Оно есть набор величин (на схеме он обозначен через Т1 … Тm) и совокупность уравнений, связывающих названные величины. Взаимосвязи технических величин выступают как технические характеристики объекта. По внешней форме функционально-техническое описание оказывается аналогичным естественнонаучному. В естественнонаучном описании выделяется набор физических величин и связи между ними, и техническое описание представляет собой ряд технических величин и взаимосвязей между ними.

Принципиальное различие между тем и другим заключается в следующем. Если естественнонаучное описание раскрывает содержание природного процесса безотносительно к практическими задачам и возможностям, то техническое описание особым образом отражает его функционирование. Набор технических величин и их взаимосвязей определяется целевым назначением объекта. При изменении способа его функционирования будут изменяться технические величины, описывающие функционирование, и взаимосвязи между ними. Вторая группа характеристик, которая входит в техническую теорию, есть совокупность морфологических (конструктивных) параметров. Техническое знание всегда включает в себя описание морфологического строения своих объектов. Оно выполняется как средствами технической терминологии, так и правило, специфические элементы и их морфологические связи. Но словесное описание не является тем материалом, который непосредственно используется теорией. В теории объект получает специальное идеализированное изображение и его морфологические элементы должны быть введены точными количественными морфологическими характеристиками. К ним относится довольно многочисленный комплекс свойств, часто специфичный для того или иного объекта. В качестве общих и часто встречающихся характеристик можно назвать геометрическую форму и все её пространственные характеристики, чистоту поверхности, величину зазора между деталями, число витков, число заклепок и прочее. К этим же морфологическим параметрам необходимо, на наш взгляд, относить и физические свойства материалов, из которых изготовлены элементы конструкции: магнитная проницаемость, электропроводность, диэлектрическая постоянная, прочность на разрыв, хрупкость, коэффициент преломления и прочее.

Представляет интерес принцип, по которому выделяются существенные конструктивно-морфологические характеристики элементов. Назначение элементов или их комплексов — выполнять ту или иную функцию в структуре целого. Например, статор машины постоянного тока должен создавать магнитное поле. Иначе говоря, его функция состоит в «генерировании» определённого физического параметра, определённой составляющей естественного процесса. Взятая в таком общем виде функция ведёт лишь к отбору комплекса элементов, способных в совокупности создать магнитное поле благодаря своей форме и свойствам материала. Но эта функция имеет свои твёрдо очерченные количественные характеристики, в частности, напряжённость магнитного поля и величину потока.

Существование точных количественных границ физической величины ведёт к выявлению морфологических характеристик, от которых она зависит. В данном случае это — магнитная проницаемость материала, размеры и форма магнитопровода, величина зазора, число витков в обмотке статора (при заданном токе) и прочее. Таким образом, при проектировании конструктивно-морфологические параметры отбираются через те физические величины, которые зависят от них непосредственно. Следует отметить, что морфологические характеристики не имеют какой-то своей внутренней взаимосвязи. Их пропорции предопределены параметрами естественного процесса и морфологические величины группируются вокруг подобных параметров. Например, численное значение потока определяется всеми указанными нами факторами. Изменяя один из них, мы изменяем поток, либо же должны изменить ряд других морфологических характеристик с тем, чтобы поток был постоянным. Физическая величина, как можно заметить, неоднозначно задаёт морфологические пропорции, поскольку возможны разные комбинации морфологических величин, обеспечивающие нужный физический параметр. На комбинацию морфологических характеристик накладывается ряд других требований, вытекающих из технической функции устройства в целом и его элементов, в частности. Они и позволяют окончательно задать структуру объекта.

Третьей группой характеристик, используемых технической теорией, являются физические (естественнонаучные) величины, используемые для описания естественных процессов, совершающихся в технических объектах. Введение таких величин позволяет наложить естественнонаучное описание на абстрактную модель инженерного объекта. Этот процесс, как уже отмечалось, отталкивается от идеальной модели природного процесса, построенной в естествознании, и от идеальной структурной модели технического объекта. Структура искусственного объекта определяет ограничения, наложенные на внутренний процесс, и придает конкретную форму как самому процессу, так и его описанию. В конечном счёте мы получим описание процесса или, что бывает чаще, описание нескольких процессов, объединяемых одним структурным построением.

В ходе естественнонаучное описания выявляется ряд физических (естественных) величин и связей между ними. Совокупность естественных характеристик обозначим как множество, элементами которого являются величины Е1 … Еn. Тогда математическое описание естественного содержания объекта будет представлено множеством n-уравнений, связывающих естественно-физические величины. Важно подчеркнуть, что эти уравнения характеризуют непосредственно процесс, а не структуру. Особенности структурной организации включены в них опосредованно и неоднозначно. Структурная организация задала особенности процесса, но к такой форме его протекания могут привести разные структуры.

Теоретические построения технических наук находят своё практическое применение в процедурах проектирования, использующих расчётные методики и расчётные соотношения, в фундаменте которых лежат теоретических модели технического знания. Это обстоятельство накладывает свои условия на построение математического аппарата теории. Взаимосвязи трёх выделенных групп величин, используемые в расчётных процедурах, могут быть записаны с помощью уравнений, включающих как величины каких-либо двух групп, так и величины из всех трёх групп характеристик. Основанием для записи уравнений могут быть законы той или иной сферы естественнонаучного знания, эмпирические зависимости или математические модели, которые оказываются особенно эффективными при исследовании функционирования какоголибо технического объекта. Соотнося морфологические параметры объекта с характеристиками протекающего в нём процесса, получим первую форму связи, которая объединяет морфологические параметры и параметры естественного процесса, который задан во всех деталях морфологическим строением, в то время как общие формы зависимости физических величин от свойств материала устанавливаются обычно в рамках естествознания. При описании технического объекта они принимают конкретную форму. Например, величина магнитного потока, создаваемого в электрической машине постоянного тока, определяется уравнением Ф = μHS. Величина S уточняется через размеры магнитопровода, H — через конструктивные размеры обмотки и величину тока в ней, μ, — представляет магнитную проницаемость материала магнитопровода.

Математически связь естественных и морфологических величин может быть представлена группой уравнений:

VS (E, К) = 0, где s = 1 … t.

Эти уравнения позволяют выразить все физические величины, используемые при описании объекта, через его конструктивные параметры.

Подобным образом устанавливается взаимосвязь естественных и функционально-технических величин. В этом случае необходимо получить уравнения, в которые входили бы как физические, так и технические величины, фигурирующие в двух названных формах описания объекта. Поскольку естественные величины обозначены буквой Е, а технические — T, то соответствующие уравнения запишутся как Ψν (T, Е) = 0; ν = 1 … К. Указанные взаимосвязи могут быть выведены путём включения технических величин в уравнения, описывающие естественные процессы.

Принципиальная возможность такого включения обусловлена тем, что технические величины обладают физическим смыслом и размерностью и могут быть при определённых условиях отождествлены с величинами, выделенными при естественнонаучном описании. Если техническая величина по своей размерности соответствует одному из физических параметров, применяемых в естественнонаучном описании, то она включается в уравнения непосредственно. Может иметь место совпадение размерности той или иной физической и технической величины; это значит, что одна и та же величина фигурирует в обоих типах описания, но в различных взаимоотношениях с другими величинами; в одном случае она используется для описания процессов, в другом — для описания функционирования. Если же технический параметр есть комбинация физических величин, то он включается в уравнения через одну из них после соответствующих преобразований.

Существование взаимосвязи технических и естественных величии можно представить себе следующим образом. Технический объект при его естественнонаучном описании предстает как совокупность «физических цепей», пересекающихся и связанных друг с другом. Такое «пересечение» задаётся структурой и функционированием объекта. Каждая цепь характеризуется совокупностью показателей, связанных закономерной связью (например, магнитная и электрическая цепи машин). При техническом описании могут быть выделены величины, относящиеся к различным цепям и выступающие (порознь или во взаимосвязи) как технические параметры, поскольку их выделение осуществлено в связи с описанием функционирования объекта, а не описания физического процесса. Взаимосвязь таких величин оказывается опосредованной, осуществляющейся чаще всего через несколько взаимодействующих физических цепей. Поэтому она далеко не всегда может быть выражена аналитически, и на практике часто пользуются графиками, полученными экспериментально.

Рассмотренные взаимосвязи величин в техническом описании не является законами природы в строгом смысле этого слова. Они возникают только в устройствах данного типа как пересечение целого ряда физических законов и в этом качестве представляют собой техническую характеристику объекта, то есть выражают связь признаков, обусловленных его целевым назначением. При этом отдельные технические величины или их составляющие войдут в «физические» уравнения тех или иных цепей и их взаимосвязей, если конкретизировать описание процессов до соответствующего уровня. Так появляются уравнения, в которые входят величины обоих типов (Е и Т). Эти уравнения выражают взаимосвязь естественных и технических параметров и позволяют выявить физическую природу соответствующих технических характеристик.

Примером, иллюстрирующим высказанные соображения, можуг служить некоторые уравнения, описывающие электромашинный генератор как технический объект. При физическом анализе процессов, совершающихся в нём, можно выделить две цепи:

  1. Магнитную, которая описывается уравнениями:

    Ф = BS; В = μH.

  2. Электрическую, описываемую уравнением:

    Взаимосвязь цепей выражается законом электромагнитной индукции Е = dФ/dt.

При техническом описании объекта выделяется ряд физических величин, выступающих как технические параметры и относящихся к различным цепям, например, ток возбуждения Iв, напряжение на щетках U, ток якоря (он же ток нагрузки) Iя. Для нашего объекта оказывается чрезвычайно важно установить зависимость Iв от Iя при постоянном напряжении на щетках U = Const. Так выделяется регулировочная характеристика Iя = f (Iв) при U = Const. Здесь Iя и Iв — величины, относящиеся к различным цепям. Их взаимосвязь, выступающая как техническая характеристика, имеет место лишь в устройствах данного типа. Она опосредована рядом промежуточных звеньев и, как правило, полное аналитическое выражение этой связи не составляется ввиду наличия нелинейных цепей. Поэтому используется либо приближённое аналитическое выражение, либо снятая экспериментально и построенная графически зависимость. Эти же величины Iя и Iв войдут в физическое описание магнитной и электрической цепи машины. Тем самым вскрывается зависимость их как технических параметров от других физических величин, фигурирующих в физическом описании объекта.

Процедуры получения уравнений, связывающих величины Е и Т, нельзя тем не менее рассматривать как прямое продолжение естественнонаучного исследования. Естествознание имеет целью найти закон природы. В нашем же случае вскрывается физическая природа функционирования объекта. Постановка задачи и результат исследования определены целесообразным использованием устройства и описанием его с технической стороны. Полученные в результате такого исследования взаимосвязи Е и Т (на схеме они представлены как Ψν (E, Т) = 0, где ν = 1… к) выступают как одна из основных зависимостей в научно-техническом описании устройства или технологического процесса.

Таким образом, в структуре описания технического объекта мы получили две группы уравнений: Ψ (E, T) = 0 и VS (E, К) = 0. Располагая ими, мы можем получить ещё одну группу уравнений, связывающих технические характеристики объекта как целого с параметрами элементов структуры. В некоторых случаях эти уравнения выводятся с помощью математической подстановки, в результате которой исключаются естественные величины. Математическую запись последней группы уравнений можно по аналогии представить как Ut (T, К) = 0, где t = 1… q. В конечном счёте в структуре описания технического устройства оказываются три группы величин и три группы взаимосвязей между ними. Как уже указывалось в предыдущем параграфе, поиск этих взаимосвязей сопровождается конструированием соответствующих теоретических схем. Существование трёх групп взаимосвязей не означает, что математическая запись уравнений технической теории должна связывать всегда только две группы величин. В общем случае в математические уравнения теории могут входить величины сразу из всех трёх групп. Несомненным для нас является лишь то, что их взаимосвязь может быть «разложена» на три типа уравнений. Математически эта процедура осуществляется, когда какой-то группе величин приписываются постоянные значения, либо одни величины выражаются через другие путём подстановки. Тогда любое уравнение, записанное в общем виде, может быть преобразовано последовательно в любое из трёх уравнений, связывающих величины двух соответствующих групп.

Рассмотрение научно-технического описания объекта показывает, что исходным пунктом для его получения является выделение «естественных», «технических» и «морфологических» (конструктивных) величин. В ряде случаев получение указанного описания может быть представлено как математическое преобразование формы записи физических уравнений, в результате которого в уравнения войдут технические параметры и величины, которыми характеризуются те или иные свойства элементов конструкции. Цель, которая преследуется при этом, — дать причинное объяснение техническому функционированию устройства, его техническим характеристикам. Одновременно даётся обоснование свойств элементов конструкции, которые определяются до изготовления устройства из расчёта воспроизвести ту или иную физическую величину.

Рассмотренная структура описания распространяется на все виды технических объектов: простые орудия труда, машины, технологические процессы и прочее. Каждый из них будет обладать индивидуальной структурой и своеобразными техническими характеристиками. Но это обстоятельство не изменяет сути дела, так как при анализе технического знания были приняты во внимание всеобщие и универсальные параметры технических объектов, вытекающие из его предназначения быть средством целесообразной деятельности, построенным на естественной основе. Всякий предмет или процесс, включаемый в предметную структуру деятельности, особым образом функционирует в предметной практике человека. На этой основе при его описании выявляются указанные нами группы параметров и их взаимосвязи, что позволяет найти, как свойства искусственного зависят от свойств естественного процесса и морфологического строения, будь то машина, технологический процесс или система машин.

Теоретическое описание инженерных объектов может производиться на разных уровнях обобщения, которым соответствуют степени общности структурных и функциональных схем, а также и уровни описания природных (физических, химических, биологических) процессов. Однако организация технического знания не может быть во всём тождественна организации естественнонаучного знания, в которой В. С. Стёпин выделяет эмпирические, частные и фундаментальные теоретические схемы. В структурной организации технического знании нет полной аналогии со структурой естественнонаучной теории, хотя определённые черты общности, несомненно, имеются.

Различие между выстраиванием теоретического знания в естественных и технических науках обнаруживается в том, что в технических науках отсутствуют абстрактные схемы эмпирического уровня. Причина такого положения в том, что построение технической теории осуществляется для объекта, который уже изобретен, сконструирован, спроектирован и тому подобное 236. Схематизация ведётся в отношении объекта, структура которого уже задана, и сама схематизация осуществляется как идеализация элементов и связей известной структуры безотносительно к тому, из каких элементов она складывается. Идеализируемая структура может быть представлена вещественными конструктивными элементами или связным набором операций. Абстрактные объекты как продукты идеализации сохраняют признаки структурных элементов соответствующих предметных систем (объектных структур) и одновременно представляют собой идеализированные морфологические единицы. Как идеальные объекты они подчас обладают свойствами, не присущими реальным объектам. В теории механизмов и машин типичными идеализациями являются звено, кинематическая пара, кинематическая цепь, имеющие идеальные геометрические формы и движущиеся без трения 237. Подобным образом идеализируются морфологические элементы при рассмотрении объектов электротехники, технической термодинамики и тому подобного.

На идеализированную схему структуры объекта накладываются абстрактные схемы естествознания или математики. Поэтому преобладающей тенденцией выстраивания теории в технических науках является «движение сверху», в ходе которого осуществляется тот трёхсторонний синтез, о котором шла речь выше. Этим не исключаются эмпирические экспериментальные исследования, осуществляемые в ходе опытно-конструкторской разработки или в процессе эксплуатации. Однако получаемые при этом данные играют иную роль, нежели фактуальные данные опытной науки. В техническом исследования данные такого рода соотносятся с морфологическим, функциональным или природным описанием и ассимилируется ими, но они не ведут к выстраиванию новой абстрактной схемы эмпирического уровня как это может иметь место в естественнонаучном исследовании.

Аналогия между техническими и естественными науками, возникающая при движении «сверху», проявляется в следующем. Развитая научная теория включает в себя три слоя описаний, соответствующих названным выше уровням. Аналогичным образом в развитой отрасли технического знания можно выделить три уровня описания технических объектов, представленные тремя типами технических дисциплин: фундаментальные, частные и конкретные технические науки 238.

К фундаментальным техническим наукам можно отнести те разделы технического знания, в которых даны теоретические основания для рассмотрения сущности процессов, протекающих в объектах определённого класса. Естественнонаучные теории в таких дисциплинах адаптируются к структурным схемам объектов определённого типа. Сами структуры имеют в подобных случаях максимальный уровень обобщения, что позволяет одновременно дать оценку функциональных возможностей объектов определённого типа и задать их основные структурно-морфологические элементы. Примером науки подобного типа могут служить техническая термодинамика, теоретические основы электротехники, техническая механика и тому подобное.

Содержание фундаментальной технической дисциплины можно рассмотреть на примере технической термодинамики. Названная дисциплина опирается на первое и второе начала, сформулированные в теоретический термодинамике. Однако соотношения технической термодинамики наложены на схематические изображения технических объектов, структурные изображения которых имеют достаточно общий характер и соответствуют тому уровню рассмотрения объекта, который в технике принято называть «принципом действия». На этом уровне исследуется определённый вид технических объектов и теоретические описание приобретает характер фиксации особенностей вида, а не отдельного типа или даже экземпляра 239.

При описании процессов на уровне принципа действия определяется теоретический аппарат, используемый для решения подобной задачи. Абстрактные объекты естественнонаучной теории совмещаются с абстрактной структурной схемой объекта и вырабатывается соответствующий язык описания полученного «гибрида». В частности, в термодинамике одной из основных является абстракция рабочего тела, используемая как в теоретической, так и в технической термодинамике. Задание свойств и состояний указанного объекта ведёт к использованию ряда общих понятий, которыми характеризуется состояние любой термодинамической системы безотносительно к её физической природе, то есть независимо от вещественного субстрата рабочего тела. К таковым можно отнести представления о равновесии термодинамического тела, об изолированной и взаимодействующей системах, о формах взаимодействия термодинамического тела и среды (обмен теплом и механической энергией), о внутренней энергии и параметрах состояния системы и тому подобное.

В реальных тепловых машинах термодинамическое тело представляет собой вещество, наделённое конкретной совокупностью свойств. Поэтому целый ряд понятий, введённых при рассмотрении абстрактных объектов термодинамики, требует уточнения и конкретизации. В частности, в тепловых установках термодинамическим телом являются газы либо водяной пар. Поэтому техническая термодинамика с необходимостью должна рассматривать основные термодинамические свойства паров и газов. Вначале для их исследования используется представление об идеальных газах. Полученные соотношения конкретизируются для реальных газов и паров.

На основе рассмотренных теоретических построений техническая термодинамика обращается к анализу рабочих циклов разнообразных тепловых установок: поршневых паровых машин, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, газовых и паровых турбин, холодильников и тому подобное. На этой ступени построения фундаментальной технической дисциплины вводятся представления об основных морфологических единицах строения рассматриваемых объектов и их связях. Объект исследования задаётся посредством схематического, обобщённого изображения строения того или иного устройства, причём морфологические единицы входят в схему своими основными параметрами, от которых непосредственно зависит способ осуществления термодинамического процесса. Сам процесс исследуется в том виде, который определён принципом действия устройства. При этом не рассматривается множество конкретных факторов, усложняющих картину процесса в реальной установке, в том числе многие особенности строения. Тогда и сам термодинамический процесс может быть описан с помощью особой идеальной модели, то есть как изотермический или адиабатический процесс расширения рабочего тела. Поскольку параметры рабочего процесса могут быть поставлены в однозначное соответствие с морфологическими характеристиками объекта (объем рабочего пространства, коэффициент сжатия, сечение сопла и тому подобное), то на основе соотношений, получаемых в фундаментальной технической дисциплине, вычисляются основные функциональные п морфологические параметры объекта.

Вслед за фундаментальными науками теоретическое изучение технических объектов получает развитие в специализированных частных науках. Если в технической термодинамике рассматриваются принципиальные основы тепловых машин, то в частных теориях изучается весь комплекс процессов, протекающих в указанных объектах и влияющих на их технические показатели. В последнем случае анализируется ряд взаимосвязанных явлений и процессов, в которых принимают участие различные структурные элементы.

Структура устройства, хотя она и изображается посредством идеализированных морфологических элементов, задаётся на уровне частной теории достаточно полным и исчерпывающим образом 240. Функционирование объекта прослеживается во всех его частных деталях. Так, если на уровне фундаментальной науки анализ работы идеальной паровой машины ограничивается рассмотрением изотермического расширения рабочего тела при впуске пара и при движении поршня в цилиндре машины, то на уровне специальной теории возникает задача исследования всех последовательных этапов действия машины: впуск пара, расширение, выпуск, теплообменные процессы, совершающиеся между рабочим телом и средой через поверхность цилиндра, наконец, вопросы механической прочности, кинематики, устойчивости работы, плавности регулирования и тому подобное.

Можно утверждать, что на уровне частных технических дисциплин происходит формирование полипредметных комплексов, поскольку в этих дисциплинах рассматриваются такие явления и процессы, которые не анализируются «монопредметной» фундаментальной дисциплиной, ограничивающейся схематическими структурными изображениями объекта. Даже основной процесс начинает в специальной науке исследоваться по частям, так как он разлагается на ряд последовательных ступеней, требующих привлечения новых средств и моделей для их описания. Например, для двигателей внутреннего сгорания необходим раздельный анализ процессов впуска, сжатия, сгорания и выпуска рабочей смеси, составляющих в совокупности замкнутый термодинамический процесс (цикл). Кроме того, эксплуатация реальных двигателей ставит множество новых вопросов: изучение различных видов топлива и их свойств, процесса смесеобразования и воспламенения смеси, различных камер сгорания, происходящих в них процессов и их влияние на работу двигателя, исследование процессов регулирования двигателя и прочее. Здесь нередко приходится иметь дело с приближёнными эмпирическими оценками совершающихся процессов, точная теория которых ещё не разработана. В ситуациях подобного рода инженерное проектирование не может ждать, когда сложится соответствующая ветвь естественной или общей технической дисциплины. Оно пользуется теориями, которые М. Бунге называет грубыми и простыми, полагая, что «тщательность и точность исследовании в прикладной науке и в практике ниже, чем в чистом исследовании, так что грубая и простая теория обеспечивает быструю оценку порядка величин, которая часто может быть удовлетворительной для практики» 241.

Наконец, конкретное теоретическое описание объекта строиться при условиях, когда структура объекта определена во всех деталях и полностью заданы морфологические единицы строения, их свойств и связи. В этом случае связь морфологических, функциональных и про-цессных характеристик получает своё завершение. Указанные величины вводятся для всех единиц строения и можно получить расчётные соотношения, позволяющие по заданным функциональным параметрам рассчитать желаемые физические величины, характеризующие процесс и параметры конструктивных элементов. Конкретные технические описания строятся для конкретных конструктивных вариантов того или иного объекта. Они допускают варьирование количественных характеристик элементов и некоторых связей, но без сколько-нибудь существенного изменения конструкции, тем более условий осуществления процесса в исследуемой предметной структуре. Такие технические дисциплины практически всегда являются полипредметными комплексами, поскольку направлены на исследование всех сторон изучаемого объекта, всех его функциональных и морфологических особенностей.

Различные уровни организации технического знания свидетельствуют о достаточно сложном его строении, предполагающем определённые правила перехода от одного уровня описания объекта к другому. Движение от одного слоя структурных изображений к другому не может быть ни чистой индукцией, ни чистой логической дедукцией одних схем из других. Здесь всегда совершается конструктивная работа в соответствии с которой схемы нижнего уровня подчинены верхнему уровню как конкретизация последнего. В наиболее общем виде все типы связей представлены на уровне фундаментальной технической теории, а конкретные варианты их реализации — на уровне специальной теории. Таким же образом соподчинены конкретные и специальные технические теории. Так, фундаментальные вопросы теории асинхронных двигателей рассматриваются на модели структуры, составленной из замкнутого электрического контура (ротора), помещённого во вращающееся магнитное поле (поле статора). При описании этой структуры выясняются принципиальные особенности взаимодействия полей статора и ротора, влияние полей рассеяния, зависимость числа оборотов ротора от частоты питающего статор тока и механической нагрузки на валу ротора и тому подобное. Однако могут существовать разные способы получения вращающегося магнитного поля: посредством трехфазного электрического тока, за счёт дополнительной фазосдви-гающей обмотки при однофазном питании двигателя, за счёт расщепления полюса, часть которого охвачена короткозамкнутым кольцом и так далее. Учёт указанных особенностей строения ведёт к специальным техническим теориям, рассматривающим, например, трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором типа «беличья клетка» или другие типы асинхронных двигателей 242. Иначе говоря, уровень структурно-морфологического расчленения объекта предопределяет уровень используемой технической теории.

Если сопоставить различные уровни естественнонаучного и технического знания, то обнаружится следующее. Во всякой технической дисциплине, излагающей теоретические основания соответствующей технической науки, имеется раздел, в котором вводятся основные естественнонаучные понятия и схематические структурные изображения. При этом фундаментальные понятия естественных наук не могут применяться непосредственно для анализа технических объектов. Как правило, здесь используются теоретические средства описания частных теоретических схем естествознания. Эти средства оказываются, в свою очередь, инструментом рассмотрения технических объектов на уровне фундаментальной технической дисциплины. Поэтому естественнонаучным основанием общей технической теории является обычно частная теоретическая схема естествознания, и уровень фундаментальной технической науки соответствует уровню частнотеоретическо-го построения естественной науки.

Наличие развитой технической науки создаёт предпосылки для самостоятельной теоретической деятельности учёноготехника. Г. Румпф замечает, в частности, что хотя технические науки связаны с внедрением, учёный-техник не обязательно сам должен применять свою науку, и что есть примеры выдающихся учёных в сфере техники, которые ограничивались решением научных проблем 243.

Теоретическое описание объекта в технических науках предполагает, что морфологическая структура объекта либо задана, либо выстраивается по мере развёртывания описания. Поскольку из теории естественных процессов нельзя непосредственно дедуцировать все особенности строения объектов, то конструктивно-проектировочная (изобретательская и так далее) работа либо предшествует построению теории, либо идёт рядом с ней. В этой связи рассмотренные уровни описания технических объектов могут рассматриваться как косвенное отражение различных этапов проектирования и расчёта технических объектов. Конечным результатом теоретического описание объектов является получение расчётных соотношений, необходимых для проектирования инженерных устройств и сооружений. Движение от общего принципа к конкретным формам его исполнения обеспечивается переходом от одного уровня проектирования и конструирования к другому и использованием соответствующих расчётных соотношений. Так как для создания научно-технического описания необходима естественнонаучная или математическая модель процессов, совершающихся в технических системах, то теоретическое исследование технических объектов предполагает наличие соответствующей отрасли естествознания. В тех случаях, когда нет необходимых средств такого рода, задача исследования процессов передаётся в сферу естествознания. Если решение этой задачи задерживается или оказывается невозможным, то техника ограничивается различными приближёнными теориями, позволяющими определить структурные характеристики объекта при заданных требованиях. Ф. Рапп особо указывает, что «техническая практика располагает своими собственными, не зависящими непосредственно от естественных наук теориями» 244.

Действительно, в ряде случаев техническая практика выстраивает теоретические описания, не использующими непосредственно аппарат естественнонаучных теорий. Примером может служить теория кинематических цепей и принципов их синтеза при рассмотрении деталей машин и технологии изготовления машин. В частности, технология машиностроения располагает целым рядом понятий и теоретических построений, изображающих машину как объект производства (изготовления). Задачи, возникающие в исследованиях такого типа, отличаются от задач естествознания. Решение задач такого рода ведёт к появлению теоретического знания, основанного на введении тех или иных теоретических конструктов. В частности, можно указать на такие понятия, как «производственный процесс», «технологический процесс», «операция», «проход», «установка». Каждое из указанных понятий возникает на основе выделения определённого обобщающего признака, позволяющего сконструировать соответствующий абстрактный объект. Так, например, технологический процесс определяется как часть производственного процесса, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства (материала, заготовки, детали, машины) 245.

Одним из характерных понятий, вводимых при рассмотрении машины как объекта производства, является понятие детали: «Под деталью следует понимать кусок необходимого количества выбранного материала, ограниченного рядом поверхностей или их сочетаний, расположенных одни относительно других (выбранных за базы), исходя из служебного назначения детали в машине и наиболее экономичной технологии» 246. Технология машиностроения как научно-техническая дисциплина указывается на ряд признаков, характеризующих машину как объект изготовления. Среди них наиболее важное значение имеют качество машины и её технико-экономические показатели. Так как качество является основной характеристикой, которую необходимо обеспечить в процессе изготовления машины, то создаётся теоретическое построение, раскрывающее такие характеристики машины и такие связи, от которых зависит это качество. Решающую роль играет здесь теория размерных цепей.

Теоретические построения подобного типа могут опираться на выявление пространственного соотношения частей машины, принципов их соединения, характеристик составленных из них размерных цепей. В других случаях исследуются пространственно-временные соотношения циклов, операций, рабочих процессов и тому подобное. Математический аппарат этих теорий может быть различным: от простых арифметических действий до использования вероятностно-статистических методов, дифференциальных уравнений и так далее. Несомненным является однако то, что знание такого рода носит теоретический характер. Признаком, указывающим на существование теоретического уровня знания, является наличие теоретических схем, представляющих собой корреляции абстрактных объектов, вводимых соответствующими понятиями.

Многосторонность описания технического объекта порождает одну из особенностей технического знания, которая может быть названа «полипредметностью». Причинами, обусловливающими указанное свойство технических дисциплин, является полифункциональность их объектов, множественность связей и взаимоотношений объектов с той средой, в которой происходит их применение, а также множественность «естественных» процессов, совершающихся в техническом объекте. Например, функция электродвигателя — обеспечить превращение электрической энергии в механическую. Раздел электротехники, трактующий явления электромагнитной индукции, является основной теоретической дисциплиной, необходимой для построения теории электрических машин. Однако к указанному устройству предъявляется ряд других требований, обусловленных его связями с внешней средой, а также рядом сопутствующих процессов, протекающих в указанном устройстве.

Прежде всего необходим механический расчёт, поскольку «выходным параметром» двигателя является отдаваемая им механическая энергия. Конструкция двигателя по своей прочности должна соответствовать условиям, при которых отдаётся энергия (мощность, число оборотов, момент на валу). Кроме того, к механической конструкции двигателя предъявляются различные требования в зависимости от типа нагрузки (постоянная, переменная, импульсная и так далее), условий эксплуатации, характера среды (химически активная, горячие цеха, запыленность и прочее). Наряду с этим необходим расчёт теплового режима, поскольку прохождение тока и перемагничивание железа вызывают нагревание конструктивных элементов двигателя. В результате к структуре объекта предъявляется ряд разносторонних требовании. Теоретическое обоснование их осуществимости ведёт к рассмотренному нами соединению абстрактно-теоретических построений соответствующей отрасли естествознания с изображением структуры объекта. К одному и тому же объекту прилагаются абстракции электродинамики, механики, термодинамики и прочее. Так формируется полипредметный комплекс, представляющий собой всестороннее теоретическое описание некоторого объекта.

Теоретическое техническое знание дополняется весьма значительными по своему объёму эмпирическими сведениями, опытом практиков и так далее. Эта составляющая всегда присутствовала в техническом знании и, видимо, будет сохраняться и впредь. Причина такого положения в том, что далеко не все технические задачи могут быть решены на основе научного знания. Нередко возникают задачи, для решения которых нет научного аппарата ни в естественнонаучном, ни в техническом знании. Тогда начинают играть важную роль аналогий, заимствование технических и естественнонаучных моделей из других областей знания, подчас весьма далёких от разрабатываемой отрасли практики, а также начинается эмпирический поиск решения. Этот поиск не является слепым перебором вариантов, так как в нём участвуют знания и опыт проектировщиков. В конце концов задача решается, а теоретические основы се решения разрабатываются позже, когда, с одной стороны, задачи такого типа принимают массовый характер и с другой — научное знание обогащается новыми данными, полученными в процессе деятельности практиками.

В целом техническое знание представляет собой довольно сложный комплекс, в котором можно выделить различные составляющие. С одной стороны, это предписания к деятельности, выступающие часто в форме технологических рецептов, с другой — знания об объектах деятельности, о технологических процессах и так далее. В этом знании можно выделить эмпирический и теоретический уровни, хотя эмпирический уровень в техническом знании представлен по преимуществу практическим опытом инженеров и техников, и по своим свойствам он отличается от фактуального знания естественных наук. Кроме того, теоретическое знание в технических науках может выстраиваться на различных ступенях обобщения строения объекта, что позволяет различать фундаментальные, частные и конкретные технические дисциплины. Внутри таких дисциплин может происходить объединение различных подходов к описанию объекта, образующих в конечном счёте поли-предметный комплекс. Кроме того, возможно формирование комплекса технических дисциплин, обслуживающих ту или иную отрасль техники или производства. При этом техническое знание не ограничивается техническими науками, но постоянно дополняется эмпирическим опытом практиков.

Приме­чания: Список примечаний представлен на отдельной странице, в конце издания.
Содержание
Новые произведения
Популярные произведения