Лекція 11. Розвиток інженерної діяльності в ХVІ-ХVІІ ст.ст.

Для правильного розуміння стану інженерної справи розглянемо спочатку соціально-економічні умови розвитку суспільства в ХVІ-ХVІІ ст.ст. В цей час спостерігається швидке зростання мануфактурного виробництва та торгівлі. Одночасно послаблювалися об’єднання міських ремісників – цехи, гостріше відчуваються невідповідності патріархального помісного землеволодіння. Все вказувало, що всередині феодального суспільного ладу швидко розвиваються капіталістичні відносини, а власне феодальний лад стає перешкодою для економічного та соціального розвитку суспільства. Це свідчить, що розвинулась криза феодального устрою, у багатьох країнах Європи наближалися буржуазні революції. Ця криза носила не лише економічний характер, це була й політична та духовна криза. Феодально-монархічний устрій з його становими привілеями, загальною зневагою до людської особистості, що висушив сам себе схоластикою та церковною монополією в духовній, ідеологічній царині, перешкоджав не лише розвитку економіки, а й духовному розвитку людини.

Перші буржуазні революції (Нідерланди – 60-70-ті рр. ХVІ ст.; Англія – 40-80-ті рр. ХVІІ ст.; деякі інші європейські країни – ХVІІ ст.), у яких брали участь не лише буржуа, а також й інші класи та соціальні групи та які тому часто набували форми буржуазно-демократичних революцій (наприклад, Велика Французька революція 1789-1794 рр., що розпочалась 14 липня 1789 р. штурмом Бастилії), хоча й не завжди призводили до знищення феодально-монархічного устрою, проте завжди сприяли капіталістичному розвитку).

Капіталізм є устроєм прогресивнішим за феодалізм. Для того, щоб вдало боротися з конкурентами, капіталіст життєво зацікавлений у зниженні вартості продукції та підвищенні її якості. Це дає зростання прибутку – найголовнішого, у чому він зацікавлений. Тому власник засобів виробництва прагне підвищити технічний рівень технологічного обладнання, його економічність, застосовувати новіші машини, тобто використовувати важливі важелі для зростання продуктивності праці з усіма наслідками. Ті підприємства, що вдало впровадили все це, розквітали, а прибутки їх власників зростали. Хазяї малоефективних підприємств розорювалися. Йшов, так би мовити, процес природного відбору серед підприємців-капіталістів.

Розвиток капіталізму стимулював технічний прогрес та науку. Це тягло за собою різке зростання промислового виробництва.

Ручна праця досягла досконалості, а цехова регламентація стримувала обсяг вироблення товарів. Тоді торговці для збільшення прибутків почали втручатися в процес виробництва та диктувати свої умови. Поступово вони повністю поставили майстрів у залежність, що зрештою призвело до створення мануфактурного виробництва.

Мануфактура – виробництво, що будується на розподіленні праці при збереженні її ручного характеру.

Власник мануфактури, зазвичай – колишній торговець, закуповував сировину крупним оптом, що було дешевше. Головні переваги мануфактури над попередніми майстернями – відсутність обмежень на кількість випуску продукції та значне підвищення продуктивності праці кожного робітника за рахунок спрощення трудових операцій.

Мануфактура була ведучою формою капіталістичного виробництва в перший період розвитку капіталізму – з ХVІ ст. та аж до промислової революції, що відбувалася в Англії у другій половині ХVІІІ ст., а в інших європейських країнах – у ХІХ ст.

Вперше мануфактури виникають в Італії ще у ХІV ст. В цій країні раніше за інші склалися умови, що сприяли зародженню капіталізму в промисловості. В кінці ХV ст. та на початку ХVІ ст. мануфактури почали створюватися в Німеччині, Англії, Нідерландах, Франції. В ХVІ- ХVІІІ ст.ст. суконні, шовкові, зброярські, склоробні та інші мануфактури розповсюджувалися по всіх європейських країнах.

Ціла низка виробничих процесів потребувала великої кількості людей та суттєвих витрат енергії, що зумовлювало необхідність створення машин.

Використання машин, поки ще часткове та спорадичне, зробило водяне колесо головним промисловим двигуном в епоху мануфактури. Водяне колесо в свою чергу викликало великі зрушення в техніці. Особливо помітними вони були в гірничій справі та металургії. В гірничій справі колесо стимулювало та забезпечило широке використання водопідйомних, вантажопідйомних та вентиляційних машин. В металургії – механізацію кування за допомогою хвостового молота та інтенсивного дуття, що дозволяла збільшити висота, а разом і об’єм металургійних печей та температуру плавлення. З появою доменної печі чавун перетворився на основний продукт, з якого у кричному горні почали виготовляти ковке залізо.

Як і раніше, на технічний прогрес помітно впливав розвиток військової справи. Розповсюдження вогнепальної зброї в європейських арміях відіграло роль каталізатора у процесі становлення інженерної професії:

1. Збільшилось видобування металів.

2. Покращилась їх обробка.

3. Винайдення нарізної зброї та калібрів призвело до певної уніфікації виробництва, що дозволяло відійти від принципів промисловості ремісничого типу. Виникають перші зброярні заводи.

4. В артилерії виникають технічна та стройова частини, тобто продовжується розподіл праці в одній сфері діяльності.

5. Поява вогнепальної зброї викликає вибух фортифікаційних ідей; їх втілення потребує удосконалень у будівельній справі, а також прискорює прогрес транспортних засобів.

ХVІІ ст. є зламним в професії інженера. Спостерігається постійне зростання суспільної потреби в інженерах. Перестає задовольняти якість їх підготовки, що не базується на систематичній фундаментальній освіті. В масовій свідомості формується поняття “інженерна справа”, що є сукупністю знань та умінь з різних галузей техніки: у військовій справі – перш за все в артилерії, фортифікації та саперних роботах; в цивільних галузях – в будівництві (причому тепер цивільна інженерна справа все частіше відділена від архітектури, яку пов’язують з будівництвом виключно жилих та адміністративних будівель), ремеслах, що потребують серйозної виучки та високої кваліфікації, суднобудуванні та інших.

Широкий розмах фортечного будівництва стимулював створення особливого корпусу військових інженерів для робіт, які до того часу почасти виконувалися невійськовими спеціалістами, а почасти – стройовими офіцерами, що керувалися власним досвідом або прикладами відомих облог. Вони не складали особливого корпусу, і коли зникала необхідність у подібних роботах, поверталися до того підрозділу армії, де числилися. Лише у 1602 р. відомий міністр Генріха ІV Сюллі об’єднав кілька таких офіцерів та почав розширювати коло їх обов’язків. За інженерами було закріплено функції закладання нових та зміцнення старих фортифікаційних споруд, ведення облогових робіт і тому подібне.

Першим актом інституціалізації професії вважають виділення в армії артилерії та фортифікації як особливих родів військ у Франції: перший – у 1671 р., а другий – у 1677 р. Обидва ці акти були здійснені міністром Лувуа. Відтоді у французькій армії діяли чисто артилерійські частини – бомбардирні роти.

Інженери ХVІІ ст. стали не лише чисельною, але й престижною групою військових спеціалістів. Ім. Було притаманне почуття своєї вибраності, що ґрунтувалася на знанні технічних таємниць та тонкощів, недосяжних для розуміння іншими офіцерами. Цей погляд на інженерів як на обранців, людей, що володіють особливим талантом та знаннями, підкріплювався ще й керівною стратегічною парадигмою того часу, що визнавала головною метою військового походу взяття якій-небудь важливої фортеці чи укріпленої позиції.

Військові питання привертали до себе й увагу теоретиків. Італійський вчений Н. Тарталья створив трактати “Нова наука” (1537 р.) та “Проблеми та різні винаходи” (1546 р.). Він вивчав траєкторію руху снарядів, доказував, що траєкторія їх руху криволінійна та найбільша дальність польоту досягається при нахилі ствола гармати під кутом 45^о до небокраю.

Одним з найбільш видатних інженерів ХVІІ ст. вважається Себастьян Вобан. Він керував перебудовою біля 300 старих фортець та будівництвом 33 нових, також він провів 53 облоги. Він розробив план та частково здійснив будівництво розкішного акведуку в Монтеноні, перекинувши води річки Евр до Версалю. Хоча Волан більш відомий як інженер-будівельник, йому належать два помітних винаходи в сфері атаки фортець: рикошетний вогонь та паралелі. Такий творчій діапазон інженера свідчить про тісний зв’язок, що існував між мистецтвом фортифікації та артилерією. Класична праця Вобана має назву “Справжній спосіб укріплення міст”.

 

ХVІ та ХVІІ століття мають особливе значення в історії науки. Це був час народження сучасної науки, біля колиски якої серед багатьох стояли два великих вчених – Галілео Галілей та Ісаак Ньютон. “Перехід від аристотелева способу мислення до галілеєва поклав найважливіший кутній камінь в обґрунтування науки. Прорив було зроблено, лінія подальшого розвитку була ясна”. Це був період накопичення природничих та інших знань, період розвитку різних наукових товариств сучасного типу. Першою європейською Академією наук у ХVІІ ст. стало Лондонське королівське товариство.

 

1543 рік – базове відкриття століття. Вийшов трактат каноніка з Ельблонга, Миколи Коперніка “Про обертання небесних сфер”, виданий посмертно. Він містить виклад геліоцентричної системи світу, що відображала істинну картину світобудови та призвела до революційних перетворень у світогляді та природознавстві.

1584 р. Джордано Бруно в діалозі “Про безкінечність, Всесвіт та світи” розвинув ці ідеї, дійшовши думки про безкінечність Всесвіту, множинність населених світів та планетних систем, подібних до Сонячної. Було постульовано можливість відкриття нових планет в нашій системі, висунуто ідею обертання Сонця та зірок навколо власної вісі, висловлено думку о єдності законів природи в цих макровсесвітних масштабах. Джордано Бруно був спалений в 1600 році на римській Пьяцца дель Фьорре саме за ідею про множинність населених світів.

В кінці ХVІ ст. розпочав роботу й Іоганн Кеплер, творець сучасної астрономії. 1596 року вийшов його трактат “Таємниці Всесвіту”, де вперше було сформульовано 3 закони Кеплера.

 

Не зважаючи на безперервні війни, Італія зберігає традиції та напрацювання епохи Відродження та тримає першість в Європі за кількістю університетів. В Італії працює величезна кількість вчених.

Джироламо Кардано (про карданний вал вже неодноразова згадували). Трактати “О тонкощах” (1550) та “О різноманітності речей” містили повний виклад стану природничих та фізичних наук свого часу. В останній трактат включено доказ неможливості існування вічного двигуна.

1577 – робота Г. Убальді дель Монте – введення закону скісного важеля, відкриття принципу можливих переміщень, введення понять моменту в сучасному сенсі, формулювання умов рівноваги важеля у вигляді рівності моменту сил.

Дж. Бенедетті встановив, що в порожнечі тіла падають з однаковою швидкістю (і де лише порожнечу знайшов?), довів гідростатичний парадокс про однаковий тиск рідини на дно посудини незалежно від форми посудини.

1586 – трактат С. Стевіна “Початки статики”, є по суті сумуванням усіх відомих автору напрацювань давньої та середньовічної науки. Викладається принцип неможливості вічного руху, подано оригінальний доказ умов рівноваги тіла на уклінній площині, відкрити закон складення сил (паралелограм сил) та закон розкладу сили на дві складові, що перпендикулярні одна одній; сформульовано для окремого випадку принцип можливих переміщень.

Ф. Мавролік – трактат по оптиці. Писав все життя (1521-1554), видано 1611, явно посмертно. Розглянуто прямолінійне розповсюдження світла, явище райдуги. Вперше виділив сім кольорів райдуги, а не три, як вважалося доти. Розпочав досліджувати переломлення світла в призмах: під час проходження пластинки з пласко-паралельними гранями світлові промені не змінюють напрямок розповсюдження, а лише зміщуються паралельно самім собі. Пояснив дефекти зору та дію окулярів, довів, що випуклі лінзи є збираючими, а ввігнуті – розсіюючими.

1558 – трактат Дж. Порта “Магія та...”, доволі швидко перевиданий у 1589 р. Оптика та низка спостережень: отримання прямих зображень за допомогою ввігнутих дзеркал, ідея проекційного ліхтаря (застосування камери-обскури для виконання та проектування малюнків), власна теорія зору, якесь незрозуміле поєднання світла з магнетизмом.

Застосування лінз для збільшення видимих розмірів предметів займало багатьох вчених. Це згодом призвело до винаходу телескопа та мікроскопа. Перший з них було створено Галілеєм.

 

Галілео Галілей народився 15 лютого 1569 р. в Пізі. Його батько Вінченцо був музикантом, а родина аристократична, проте не багата. У 1574 р. вони переїхали до Флоренції, де Галілео був зарахований послушником до чернечого ордену та вчився у монастирі. Головне, що він дізнався за цей час і що далі стало йому у нагоді, – це твори грецьких та латинських авторів.

За наказом батька Галілей покидає монастир, посилаючись на буцімто важку очну хворобу, та у 1581 р. вступає до Пізанського університету вивчати медицину. Однак до медицини Галілей значного інтересу не виявив, проте захопився математикою, фізикою та астрономією. В цьому головну роль відіграв друг батька Галілея Остіліо Річчі, за чиєю порадою Галілей читав праці Евкліда та Аристотеля. Чим ближче він знайомився з роботами Аристотеля, в першу чергу з “Механікою” та “Фізикою”, тим більше сумнівів в нього з’являлося.

Тим часом наукові інтереси Галілея остаточно сформувались і він цілком присвятив себе заняттям математикою, геометрією, механікою та фізикою, покинув університет та переселився до Флоренції. Вже в 1583 р. Галілей відкрив закон ізохронності коливань маятника, а в 1587 р. – закон вільного падіння h=gt²/2.

Ім’я Галілея стало відомо серед італійських математиків після того, як він продовжив роботи Архімеда та написав твори, де навів спосіб визначення складу сплавів металів на основі використання гідростатичних терезів та дав методи обчислення центру ваги тіл різної форми.

З 1589 р. Галілей зайняв кафедру математики університету Пізи. У рукописах зберігся його діалог “Про рух”, написаний у Пізі та спрямований проти Аристотеля – при тому, що викладати математику та астрономію він мусив згідно з теорією Аристотеля, що заперечувала добовий оберт Землі включно (в трактаті він виступає проти цієї теорії).

З 1592 р. Галілей займає відповідно кафедру в університеті Падуї, де йому доведеться пропрацювати 18 років, що вважається дослідниками часом найвищого розквіту його діяльності. У ці роки виникли його статичні дослідження про машини, де він виходить з загального принципу рівноваги, визріли його головні роботи з динаміки – про закони вільного падіння тіл, про падіння за похилою траєкторією, про рух тіла, кинутого під кутом до горизонту, про ізохронізм коливань маятника. Саме у Падуї Галілей остаточно став послідовником Коперніка та зацікавився питаннями тяжіння Землі та небесною механікою взагалі. Але надруковано за ці 18 років Галілеєм було лише одну працю – опис так званого пропорційного циркуля, який дозволяв швидко виконувати розрахунки для геометричних побудов.

В 1609 р. на основі інформації з Голландії про нововинайдену оптичну трубу Галілей будує власний, свій перший оптичний телескоп з мізерним трикратним збільшенням. Але до кінця того ж року він будує свій знаменитий 32-кратний телескоп, за допомогою якого Галілео без перебільшення перевернув історію фізики та астрономії. Ідеальні сфери Аристотеля, довершеність небесних тіл були знищені як ідеї. Поверхня Місяця виявилась покритою горами та поритою кратерами, у Юпітера знайшлось чотири супутника, Чумацький шлях розпався на окремі зірки. Свої спостереження Галілео публікує у спеціальному творі “Зоряний вісник” (1610-1611). Резонанс був шалений, але саме тоді розпочалась і кампанія звинувачення астронома: йому закидалося, що все побачене ним – лише оптичний обман. Пролунала й фраза, що те, що протирічить Аристотелю, існувати не може.

До речі, в англійських архівах вже у ХХ ст. було знайдено проект та патент на телескоп, що винайдено на п’ятдесят років раніше, однак Адміралтейство патент викупило та забуло про нього, навіть імені винахідника не збереглося.

Астрономічні відкриття стали поворотним моментом кар’єри Галілея. Серед науковців виріс його авторитет, він зміг звільнитися від викладацької діяльності – на запрошення Великого герцога Тоскани Козимо ІІ Медичі він перебирається до Флоренції (1611 р.) на синекуру “філософа та першого математика університету”. Того ж року він їздить у Рим, де зустрічає дуже прихильний прийом; у наступні роки публікує антиаристотелевський трактат “Роздуми про тіла, що знаходяться у воді та ті, що плавають у ній” (1612), лист до абата Кастелі із захистом теорії Коперніка. Останній і став приводом до доносу до інквізиції. У 1616 році конгрегація (релігійна організація, що складається як з духовних, так і світських осіб, у католицизмі знаходиться під орудою того чи іншого чернечого ордену) єзуїтів за участю домініканців визнала копернікове вчення єретичним, трактат великого поляка “Про оберт небесних сфер” було занесено до індексу заборонених книг. Ім’я Галілея прямо не згадувалося, але йому довелося їздити у Рим виправдовуватись та відмовитись від публічного захисту забороненої теорії.

В 1623 р. на папський престол під ім’ям Урбана VІІІ вступив особистий друг Галілея кардинал Мафео Барберіні. Для Галілея спочатку це було зняття інтердикту. Вже 1630 р. він приїздить у Рим з першими редакціями двох своїх ключових трактатів – “Діалогу” (“Діалог про дві системи світу – птоломеєву та копернікову”) та “Бесіди” (“Бесіди та математичні докази, що стосуються двох галузей науки, яка відноситься до механіки та руху”). Радість вченого виявилась передчасною. “Діалог” після довгих війн з цензурою надрукували 1632 р. у Флоренції, але вже через кілька місяців заборонили. 1633 р. Галілея було викликано у Рим, примушено публічно зректися та фактично відправлено під домашній арешт, якій скінчився лише разом з його життям. “Бесіди”, щоправда, вийшли друком теж ще за життя автора – 1638 р. у протестантській Голландії.

Галілей вважав – і в цьому був найважливіший чинник його досягнень, – що початковою точкою пізнання природи є спостереження, дослід. Закони природи, що встановлюють зв’язок між послідовними подіями, як необхідний результат та етап наукової роботи, – це був головний його доробок. Наука, що остаточно пов’язала теорію з експериментом, ледь не вперше постала саме в механічних та астрономічних працях Галілео.

Основа світосприйняття Галілея – визнання об’єктивного існування світу, його безкінечності та вічності матерії. В усіх процесах, що мають місце в природі, нічого не може бути знищено, воно лише змінюється. Все у природі підкоряється єдиній механічній причинності, небесні світила як подібні до Землі підкоряються єдиним законам механіки, а отже, справжня мета науки – це відшукання причин явищ (теорія, сформульована у вищезгаданих “Діалогах”).

Галілей критикував ремісничу точку зору на технічну діяльність, що не брала до уваги наукові знання у своїй роботі. “Будуючи машини, механіки часто помиляються, – писав він, – намагаючись застосувати їх до багатьох дій, які неможливі за своєю природою. Техніка обманює природу, не беручи до уваги основу її устрою, і обманює сама себе”. Подібна орієнтація на інженерну практику, поєднану з математичними знаннями, була продемонстрована самим автором на конкретному прикладі, яким йому довелось займатися. Це було теоретичне дослідження траєкторії руху снарядів. Складаючи траєкторію польоту гарматного снаряду – криволінійний рух з давно вже відомими у геометрії кривими (наприклад, спіраль Архімеда) – Галілей не без Архімедова ж впливу приходить до думки: розкласти рух снаряду на рівномірний та природно прискорений (вільне падіння).

Можливо, саме ця робота стимулювала намагання Галілея побудувати єдину теорію всіх трьох видів руху (криволінійного, рівномірного та вільного падіння). Приступивши до побудови теорії вільного падіння, він виявив, що сконструйовані ним моделі не можуть повністю пояснити емпіричні знання про рух вільного падіння. Результатом стали його чисельні експерименти, які він проводив у Флоренції публічно та на які збігалися юрби народу – подивитися, як Галілей скидає з балкону різні предмети. А все ж зв’язної теорії створити йому не вдалось.

Хоча – як сказати. Як писав один з найвидатніших математиків ХХ ст.: “особливо важливою була робота Галілея над створенням основних принципів механіки. Якщо основні закони руху і не сформульовані Галілеєм з тою чіткістю, з якою це зробив Ньютон, все ж таки закон інерції та закон складення руху були блискавично застосовані ним для вирішення практичних задач. Історія статики починається з Архімеда; історію динаміки відкриває Галілей”. (С. І. Вавілов)

 

Багато з наступних вчених використовували методи Галілея у своїй роботі. Одним з них був видатний нідерландський математик, механік, фізик Христиан Гюйгенс (1629-1695). Він народився в Гаазі, в родині письменника та політичного діяча, освіту отримав в університетах міст Лейдена та Бреди.

Гюйгенсові була властива дуже важлива риса наукової творчості: зв’язок найскладніших питань теорії та практики. Наприклад, розробка нової хвильової теорії світла та вдосконалення конструкції телескопу, носі астрономічні спостереження та винайденні годинника з маятником (до речі, це намагався зробити й Галілей), що давали можливість вимірювати час з дуже високою точністю, яка була потрібна для астрономії.

Разом із Гуком Гюйгенс встановив зручні постійні точки для термометра – точку розтавання льоду та точку кипіння води. Це стало важливим кроком у виготовленні найпростіших термометрів.

Робота Гюйгенса по вдосконаленню об’єктивів астрономічних труб, в основному для збільшення їх світлосили, дозволила йому зробити важливі астрономічні спостереження. Гюйгенс відкрив один з найбільших супутників планет Сонячної системи – супутник Сатурна, що отримав назву Титан та мав, як тепер відомо, метанову оболонку. Він також, користуючись телескопом, що мав втричі більший ступінь збільшення, ніж телескоп Галілея, відкрив тонке кільце навколо Сатурну. Крім того, Гюйгенс встановив та дав опис туманності у сузір’ї Оріону та смуг на поверхні Юпітеру та Марсу.

Роботи Гюйгенса з математики та астрономії зробили його ім’я широко відомим. Гюйгенс відвідав Лондон, познайомився з багатьма англійськими вченими та в 1663 році його було обрано першим іноземним членом Лондонського королівського товариства.

За запрошенням французьких вчених Гюйгенс 1668 р. приїхав до Парижу та залишався там близько 16 років, був обраний членом Французької академії наук. В ці роки займався він головним чином маятниковими годинниками та в цілому питаннями фізики та математики руху маятнику.

В 1681 р. Гюйгенс повернувся в Голландію. Головною причиною цього повернення були труднощі, що їх зазнали протестанти у Франції. Це могло торкнутися й Гюйгенса. Вірогідно, найбільш крупною справою, що він зробив після повернення до Голландії, було створення хвильової теорії світла, викладеної в книзі “Трактат о світлі”, надрукованій 1690 р.

Остання робота Гюйгенса “Космотеорос”, яку було надруковано вже після його смерті, містить припущення, що у Всесвіті є багато заселених світів.

Інженерна задача, що стояла перед Гюйгенсом в паризькій період його діяльності, полягала у необхідності сконструювати годинник з ізохронним коливанням маятника, тобто такий, що підкорюється певному фізичному співвідношенню (час падіння такого маятника від будь-якої точки шляху до найнижчої його точки не повинен залежати від висоти падіння). Аналізуючи рух тіла, яке вдовольняло б подібному співвідношенню, Гюйгенс дійшов висновку, що маятник буде рухатися ізохронно, якщо буде падати по циклоїді, зорієнтованій верхівкою донизу. До цього висновку його привели спеціальні дослідження з теорії механіки. Однак Гюйгенс не зупинився на теорії, бо пам’ятав про свою конкретну мету. Дальше він відкрив, що розверсткою циклоїди також є циклоїда, тому він підвісив маятник на мотузці та розташував по обидва боки вигнуті смуги таким чином, “щоб при коливанні мотузка з обоз боків прилягала до кривих поверхонь. Тоді маятник дійсно описував циклоїду”.

Таким чином, виходячи з технічної вимоги, пред’явленої до функціонування маятника, та знань механіки, Гюйгенс визначив конструкцію, яка може задовольнити ці вимоги. При вирішенні цієї технічної задачі, він відмовився від традиційного методу спроб та помилок, що є типовим для ремісничої діяльності, та звернувся до науки. Гюйгенс звів дію окремих частин механізму годинника до природних процесів та закономірностей, теоретично їх описав, дослідив отримані знання та визначив конструктивні характеристики нового механізму. Іншими словами, він спирався на встановлені Галілеєм відносини між науковим знанням та реальним інженерних об’єктом, але не призводив реальний об’єкт у відповідність до ідеального, а навпаки, використав експериментально отриману відповідність ідеального та реального об’єктів в технічних цілях. Тобто Гюйгенс слідом за Галілеєм цілеспрямовано застосував наукові знання на практиці, що й складає основу інженерного мислення та діяльності. Фактично Гюйгенс сформулював нову інженерну діяльність, що спирається, з одного боку, на спеціально побудовані наукові знання, а з іншого – на параметри реального об’єкту, що розраховані за допомогою цих знань.

 

З практичного боку починав свій підхід до техніки винахідник мікроскопа – голландець Антоні ван Левенгук (1632-1723), що був не професійним вченим, а торговцем з міста Делфт. Левенгук не користувався складними оптичними знаряддями, адже не вмів їх робити, проте досяг помітних результатів у шліфовці крихітних лінз. Деякі з цих приладів дозволяли отримати збільшення у 300 разів. Левенгуку доводилося спрямовувати додаткове освітлення на об’єкт, що розглядається, а це було доволі важким технічним завданням. Досі невідомо, як саме він це робив. Окрім мікрофлори, що він виявив у краплинах дощової води, води з озер та криниць, Левенгук досліджував будову клітин рослин та частин комах, спостерігав та замальовував сперматозоїди, бактерії, зародки та мускульну тканину, вперше дав опис еритроцитів – червоних кров’яних тілець. Свої спостереження від описав у листах, які надсилав до Лондонського Королівського товариства, членом якого був з 1680 року. Там винахід талановитого голландця ретельно вивчив та вдосконалив Роберт Гук.

Роберт Гук (18 липня 1635 – 3 березня 1703) – англійський природознавець, член Лондонського королівського товариства. В 1653 році вступив до Оксфордського університету, де згодом став асистентом Р. Бойля. З 1665 р. – професор Лондонського коледжу, в у 1677-82 – секретар Лондонського королівського товариства. Різнобічний вчений та винахідник, Гук у своїх працях торкався багатьох розділів природознавства. В 1659 р. він побудував перший повітряний насос. Гук вдосконалив барометр, дзеркальний телескоп, застосував зорову трубу для вимірювання кутів, сконструював прилад для виміру сили вітру, машину для розподілення кола, оптичний телеграф та багато інших приладів. Велике значення мав відкритий Гуком у 1660 р. закон пропорційності між силою, що прикладена до пружного тіла, та його деформацією – так званий закон Гука. Також він винайшов круговий маятник, що зробило можливим створення точних годинників та хронометрів.

Гук багато займався теорією планетних рухів. В трактаті “Досвід доведення обертання Землі” (1674) він висловив ідею, що всі небесні тіла тяжіють одне до одного, та подав загальне картину руху планет, що в багатьох рисах визначала наперед небесну механіку І. Ньютона. В 1679 р. Гук висловив думку, що у разі, якщо сила притягання зворотно пропорційна квадрату відстані, то планета повинна рухатися по еліпсу. У поглядах на природу світла Гук дотримувався хвильової теорії та піддавав сумніву корпускулярну теорію.

Вдосконалення, що вніс Гук до мікроскопу Левенгука, дали можливість вперше використати цей прилад для точних наукових досліджень. Гук за допомогою свого прогресивного мікроскопа провів низку спостережень будови рослин та виклав їх в трактаті “Мікрографія”, де навів чіткий малюнок, на якому вперше показав клітинну будову короку, а також описав клітини бузини, моркви, кропу та ін. Саме Гук вперше ввів до наукового обігу нове поняття “клітина”.

Ці роботи Гука поклали початок широким мікроскопічним дослідженням. Застосування складних мікроскопів стримувалося хроматичною та сферичною абераціями. Додаткова технічна складність виникла через необхідність точного наведення на різкість. Цю проблему доволі швидко вирішив італійський інженер та шліфувальник Джузеппе Кампані (1635-1717). Він вперше застосував сполучення гвинта та черв’ячної передачі; цей принцип покладено в основу роботу сучасних мікроскопів.

 

Одним з найвидатніших вчених за всю історію людства був Ісаак Ньютон (164301727), що залишив величезний науковий спадок у різноманітних галузях науки. Його роботи з оптики, астрономії, математики є найважливішими етапами у розвитку відповідних наук. Але головним, що прославило ім’я Ньютона та назавжди внесло його до історії наука, було створення основ механіки, відкриття закону всесвітнього тяжіння та розробка на його базі теорії руху небесних тіл.

Надзвичайно важливим було визначення поняття сили, запропоноване Ньютоном. У своїй праці “Математичні початки натуральної філософії”, що є вершиною його творчості, Ньютон дав класичне визначення сили.

Ньютон сформулював три основні закони механіки, які стали її фундаментом. Ці закони носять назву законів Ньютона та вивчаються на самому початку курсу фізики.

Ще одним видатним відкриттям Ньютона є закон всесвітнього тяжіння – один з універсальних законів природи. Цей закон – основа створення небесної механіки. Визнання справедливості закону всесвітнього тяжіння та його наслідків – небесної механіки – стало загальним особливо після відкриття астрономами у 1845 р. планети Нептун, саме існування якої, її орбіта та низка характеристик були передбачені розрахунками.

Зараз закон всесвітнього тяжіння слугує основою для розрахунків польотів штучних супутників та кораблів у космосі.

Ім’я Ньютона входить також до переліку вчених, що особливо багато зробили для розвитку оптики. Сучасна наука вважає природу світла подвійною, корпускулярно-хвильовою, приписує світлу властивості як струменя часток, так і хвиль. В часи Ньютона точка зору на природу світло ще тільки почала формуватися, з цього приводу точилися дискусії. Відносно природи світла Ньютон дотримувався корпускулярної концепції, але одночасно не виключав й можливості того, що світло може мати деякі хвильові властивості, оскільки розповсюджується він, як тоді вважали, у світовому ефірі – гіпотетичній матерії, що заповнює весь простір.

Ньютон зробив дуже важливий крок для розуміння факту, що був відомий задовго до нього, – так званої дисперсії світла, тобто розкладу звичайного “білого” світла на кольори з утворенням сонячного спектру від червоного до фіолетового при проходженні проміню, наприклад, крізь скляну призму.

Ньютон вперше спостерігав явище інтерференції світла (темні та світлі смуги, що виникають на екрані за певних умов). У 1675 р. він описав явище, що засновано на інтерференції і тепер має назву кілець Ньютона. Він досліджував також дифракцію світла, що тепер розглядають як відхилення електромагнітних, світлових хвиль від прямолінійного розповсюдження, наприклад, при проходженні крізь вузькі отвори чи поблизу гострих країв непрозорих тіл. Дифракція світла – один з вагомих аргументів на користь хвильової природи світла.

Для успішної роботи, яку Ньютон проводив в області фізики, йому був необхідний більш досконалий математичний апарат, ніж той, що був наявний у його час. Для цього Ньютон створив диференціальне обчислення, а німецький математик Лейбніц незалежно від нього придумав інтегральне обчислення; ці два нововведення заклали основи вищої математики, що мають велику кількість застосувань.

Про життя видатного вченого відомо доволі багато. Народився Ісаак Ньютон 4 січня 1643 р., через рік після смерті Галілея, в деревні Вулсторк, що в 75 км від Кембриджу, в родині дрібного фермера. Його батько помер ще до народження сина.

1661 р. закінчивши школу, Ньютон вступив до Кембріджського університету в Трініті-коледж та закінчив його у 1665 р. На прохання відомого математика професора Барроу Ньютона було зараховано на Люкасовську фізико-математичну кафедру Кембріджського університету, де від працював до 1701 р., хоча читати лекції припинив раніше, у 1696 р.

самим продуктивним періодом життя Ньютона були 60-80-ті роки. Саме за цей час він розробив основи диференціального обчислення, провів досліди розкладення світла, виконав важливі астрономічні дослідження, створив основи механіки, відкрив закон всесвітнього тяжіння.

1668 р. Ньютон власноруч побудував дзеркальний телескоп, а в 1671 р. – другий телескоп того ж типу, але більших розмірів та більш досконалий. Цікаво, що Ньютон, як до нього Галілей, став відомим саме завдяки астрономічним дослідженням за допомогою телескопа, створеного ним особисто.

У 1687 р. Ньютон опублікував свою капітальну працю “Математичні початки натуральної філософії” (або коротко “Початки”). Вона складалася з трьох книг, що містять визначення та закони класичної механіки. В першій та другій книгах розглянуто рух тіл під впливом сили: в першій – у середовищі, що не створює спротиву руху (у вакуумі), у другій – у середовищі, що створює спротив. В третій книзі розглядається система мір.

“Початки” одразу ж стали називати біблією нової науки, не стільки для шанобливого поклоніння джерелу догми (хоча певна небезпека такого підходу теж існувала, особливу в Англії), скільки як джерело подальшого розширення запропонованих у них методів.

У 1695 р. Ньютона було призначено наглядачем Монетного двору, а з 1699 р. – його директором. На думку багатьох, Ньютону дуже пощастило з цією посадою, та свої обов’язки він виконував дуже сумлінно. Наступні роки Ньютон прожив у передмісті Лондона – Кенсингтоні.

У 1672 р. Ньютона обрали членом Лондонського королівського товариства, з 1703 р. він став його президентом і обіймав цю посаду до кінця своїх днів. У 1699 р. його обрали також іноземним членом Паризької академії наук. За заслуги перед наукою у 1705 р. Ньютону було пожалувано дворянство.

Помер Ньютон 31 березня 1727 р. у віці 84 років, похований у національному пантеоні – Вестмінстерському абатстві.

Створена Ньютоном теорія тяжіння та його внесок в астрономію відзначають останній етап у перетворенні Аристотелевої картини світу, що було розпочато Коперніком. Уявлення про сфери, керовані божественними силами, Ньютон успішно замінив на уявлення про механізм, що засновано на дії простого природного закону, який не потребує постійного застосування сили та вимагає божественного втручання лише для свого створення та початку руху. Сам Ньютон не був остаточно переконаний в цьому та залишив лазівку для божого втручання, для того щоб зберегти стабільність цієї системи. Фактично бог, як і його помазаники на землі, перетворився на конституційного монарха, що царює, але не править. Зі свого вчені зобов’язались не порушувати меж сфери дії релігії, тобто не втручатися у людське життя з його надіями та обов’язками. Цей компроміс підтримали прогресивні представники духівництва й він залишався при силі до тих пір, поки не був у ХІХ ст. спростований Дарвіном.

Отже, до ХVІІ ст. – зламного в історії професії – інженери підійшли як достатньо розвинена група, неоднорідна за функціональним змістом праці та галузевою структурою. Спеціальних інститутів, що регламентували діяльність її членів, було дуже мало. Лише в армії з’явилися перші школи, що давали професійну військово-технічну освіту, та спеціальні книги, які акумулювали накопичені знання. Проте ми вже можемо говорити про наявність професії “інженер”, адже заняття, що ґрунтувалися на застосуванні технічних знань, давали регулярний прибуток та була для помітного кола осіб головним способом добування засобів існування. Однак до ХVІІІ ст. повних ознак професії ще не було: технічної освіти, контролю компетенції, стандартних типів кар’єри, професійних норм поведінки та ін. У докапіталістичному суспільстві професія знаходилась на неінституціональній стадії.