Развитие науки и техники. Научно-техническое творчество

     Активно начинает исследоваться природа света; активно изучается оптика, появляется теория, что свет – это поток частиц, в этой области активно работали Ньютон, исследуя оптические явления. Он пришёл к выводу, что свет имеет волновую природу и что каждый цвет – это поток свет различной длины волны. Голландский учёный Гюйгенс развил волновую теорию света математически.

     Развитие  оптики привело к появлению микроскопа. Точная дата его появления неизвестна. Первым, кто создал микроскоп, создающий  увеличение в 300 раз был Антон  Ван Левенгук (1632–1723), был открыт мир бесконечно малого. С помощью нового устройства были исследованы насекомые, открыты бактерии, была доказана теория Гарвея, получившая полное подтверждение.

     В 1644 году итальянский учёный Торричелли открыл атмосферное давление и создал барометр, это была трубка, заполненная ртутью. В результате опытов было замечено, что пространство над столбиком ртути было настоящей пустотой. Таким образом было отвергнуто предположение, что пустоты быть не может. А позже Паскаль подтвердил эту теорию, поднявшись с барометром на гору и запечатлив изменение давления. Открытие пустоты сыграет огромную роль в будущем, послужив созданию парового двигателя.

     Несмотря  на общий прогресс науки, главным  успехом XVII столетия было открытие всемирного тяготения Исааком Ньютоном (1642–1727). Главный его труд «Математические начала натуральной философии» был опубликован в 1687 г., в котором он обосновал и изложил свою теорию. В своём труде «Начала», которых Н. обобщил результаты, полученные его предшественниками (Г. Галилей, И. Кеплер, Р. Декарт, Х. Гюйгенс, Дж. Борелли, Гук, Э. Галлей и др.), и свои собственные исследования и впервые создал единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Ньютон нашёл объяснение открытиям Коперника и Галилея, сделал то что пытались сделать до него – объяснить физически движение планет вокруг Солнца и что удерживает их на орбитах.

     Таким образом открытия Ньютона служат венцом научной. Выдвинутые им законы являются величайшими открытиями в области физики и естествознания, двигавшими науку ещё более 200 лет. В конце XVII века завершилась научная революция, были достигнуты успехи в физике, математике, биологии. Развитие химии ещё не началось, но для этого возникали все предпосылки. И что самое важное, наука сформировалась как институт; была разрушена старая средневековая картина мира и сформирована новая.

     Наука в первой половине XVIII века.

     Это период относительного затишья в  науке. Это время освоения того научного прогресса, что был в XVII столетии. Появилась новая философия, перед которой стояла задача доказать существование альтернативы классическо-религиозной картины мира. Была утверждена Ньютоновская модель мира.

     В эту эпоху начинается распространение  науки далеко за пределы Англии, Франции и Голландии. По образу французской и английской академий были созданы академии наук в Германских странах и Австрии. Были созданы свои академии в Швеции и России (1724). Создание мощной научной базы в России было суждено Михаилу Ломоносову (1711–1765).

     Наука нашла своё место. Не смотря на относительное  затишье продолжала развиваться, появляется интерес к электричеству, однако эта область продолжает восприниматься нечто второстепенное.

     Развитие  науки XVI–XVIII вв. сыграло огромную роль в истории человечества. Новая экспериментальная наука позволила взглянуть на мир другими глазами. Наука превратилась в институт, стала всеобъемлюще влиять на все сферы экономики и общества. Её развитие тесно переплетено с развитием техники, которая в эту эпоху достигла новых высот своего развития.

     Развитие  техники.

     Техника XVI–XVIII вв. до Промышленной революции

     Техника в период XVI–XVII вв. прошла гигантский этап своего развития. В эту эпоху начинает господствовать новая форма производства, зародившаяся ещё в XIV–XVI вв. в Италии – мануфактура. Мануфактура – (от лат. manus – рука и factura – изготовление), капиталистическое предприятие, основанное на разделении труда и ручной ремесленной технике.

     Впервые мануфактуры возникают в Италии еще в XIV в. В этой стране раньше всего сложились условия, способствовавшие зарождению капитализма в промышленности. В конце XV и начале XVI в. мануфактуры стали создаваться в Германии, Англии, Нидерландах, Франции. В XVI–XVIII вв. суконные, шелковые, оружейные, стекольные и др. мануфактуры распространились во всех европейских странах.

     Ещё с эпохи средневековья было унаследовано большое количество технических  средств, которые использовались и  в XVI веке. Наряду с ручными орудиями все более широко применялись мускульные приводы, а также устройства, использующие силу животных (особенно лошадей), силу ветра (с IX–X вв.) и силу воды. В XIII–XIV вв. возникает чугунолитейное производство. В XV в. появляются доменные печи, дающие чугун для дальнейшего передела на железо. Все это были зачатки новых технических средств, характерных в дальнейшем для мануфактурной эпохи.

     Прогрессивной чертой мануфактурного периода был  резкий рост изобретательства по сравнению  со средневековьем. Количество проектов и опытов росло от столетия к столетию.

     Среди изобретателей встречались представители  самых различных слоев населения. Однако главную роль в создании новых  изобретений играли работники производства: гидротехники, ткачи, кузнецы, часовых  дел мастера, горные мастера, строители  военных сооружений.

     Во  всех областях усложняющегося материального  производства и военного дела –  в судостроении, сооружении зданий, артиллерии, фортификации возникает  потребность в более точных расчетах, в теоретическом осмыслении, в  обобщении технического опыта. Происходит все большее сближение техники с наукой. Едва ли не все выдающиеся ученые того времени, работавшие в области естественных и точных наук, – Г. Галилей, X. Гюйгенс, И. Ньютон, Г. Лейбниц,– успешно занимались изобретательством.

     Двигатели. Использование силы воды. С эпохи средневековья было унаследовано использование устройств, использующих силу ветра и воды – водяные и ветряные мельницы. Поскольку устройства, использующие силу ветра и воды, раньше всего стали применяться в мукомольном деле, слово «мельница» во всех европейских языках приобрело потом более широкое значение. Так стали называться разнообразные установки с ветряными или водяными двигателями (иногда и с мускульными или конными приводами), а также и предприятия, где применялось такое оборудование.

     Водяные двигатели получили в мануфактурный  период распространение во всех отраслях производства – при переработке  сельскохозяйственных продуктов (в  мукомольном деле, на крупорушках, маслобойках  и т. д.), в текстильной промышленности (на шелкокрутильнях, сукновалках), а также на лесопилках, при производстве бумаги, пороха и т. д.

     Особенно  важное значение водяные двигатели  приобрели в горном деле и металлургии, где их использовали для откачки  воды из шахт, для промывки руд и  их дробления, для приведения в движение воздуходувных мехов, обслуживающих доменные печи и различные горны, для обслуживания молотов и сверлильных машин и т. д.

     Горное  дело и металлургия. Производство чугуна, железа и стали.

     В этот период гидравлические двигатели  наибольшее применение получили в горной промышленности, где они использовались для привода подъемных, водоотливных, вентиляционных установок, дробильных и транспортных механизмов.

     Развитие  производительных сил настоятельно требовало увеличения добычи железной руды, каменного угля и других полезных ископаемых. Расширение торговых связей в мануфактурный период увеличивало спрос на драгоценные металлы – золото и серебро, добыча которых в связи с этим значительно возросла.

     Если  в период ремесленного производства преобладало получение железа непосредственно из железной руды сыродутным способом, то для мануфактурной ступени характерно расчленение металлургического производства на выплавку чугуна (доменный процесс), чугунолитейное дело (отливку готовых изделий из чугуна), передел чугуна на железо и дальнейшую обработку железа. При этом в ряде местностей сохранялся и старый сыродутный способ получения железа. В XV–XVIII вв. во всех европейских странах наблюдается рост размеров доменных печей и использование более разнообразных, чем прежде, сортов железных руд.

     Руда  перед плавкой подвергалась обработке, именуемой «обогащением». Она сортировалась, дробилась и промывалась для  удаления пустой породы.

     На  железоделательных заводах (или  в соответствующих цехах металлургических предприятий, объединявших выплавку чугуна и выделку железа) в одном или последовательно в двух кричных горнах чугун переделывался на железо. Получаемая при этом крица – губчатый ком раскаленного железа, пропитанный шлаками, – извлекалась из горна и подвергалась обжиму под вододействующим и ручными молотами.

     Металлообработка. Токарное дело. Усовершенствование токарных станков с ручным и ножным приводами для вытачивания сложных фигурных изделий, нарезки винтов и т. д. начиная с XVI в. происходит все быстрее.

     На  протяжении XVII в. токарный станок подвергался дальнейшим усовершенствованиям во Франции, Германии, Голландии и других странах.

     Текстильное производство. Большой интерес представляет развитие техники текстильного производства, где по сравнению с ремесленным периодом было сделано немало нововведений. Это относится прежде всего к шелковой промышленности. Еще в XIV в. в итальянском шелковом производстве стали распространяться «крутильные мельницы», первоначально с ручным приводом.

     В труде итальянского конструктора Витторио Цонка (начало XVII в.) описываются уже довольно сложные шелкокрутильные вододействующие установки. В начале XVIII в. подобные же машины были освоены в Англии, затем во Франции.

     В XV в. появилась самопрялка (с ручным приводом). Она позволила осуществлять одновременно крутку и намотку нити. [7, С. 97]

     Крупнейшим  изобретением в текстильном производстве явился вязальный станок, сконструированный  в 1589 г. английским студентом В. Ли. Эта  сложная машина, состоящая из сотни  спиц, позволила приступить к производству чулок машинной вязки. Изобретатель, однако, не смог организовать чулочное производство у себя на родине и вынужден был переселиться во Францию, где в начале XVII в. он вместе со своим братом построил первые чулочные мастерские. После этого машинная вязка чулок распространилась и в других странах: в Англии, Голландии, Австрии, Саксонии.

     В течение XVI и XVII вв. произошли значительные изменения в технике красильного дела. Уже в середине XVI в. в Европе начали применять индиго. В 1630 г. был изобретен способ окраски тканей в ярко-красный цвет.

     Появление паровых двигателей. Примерно с последней трети XVII в. в странах с наиболее развитым мануфактурным производством зарождаются элементы новой машинной техники, которым предстоит получить полное развитие в период промышленного переворота. Это относится прежде всего к освоению силы пара.

     В разработке проектов первых паровых  машин в конце XVII в. видную роль сыграл Дени Папен. Как показывают новые исследования, идея такой машины могла быть исходно подана Папену ученым X. Гюйгенсом.

     В 1673 г. Гюйгенс представил в Парижскую  академию наук проект порохового двигателя  в форме цилиндра с поршнем. Порох, взрываясь под поршнем, должен был  толкать его вверх. Предполагалось, что после остывания пороховых  газов обратное движение поршня будет происходить под действием атмосферного давления. Эксперименты с моделью двигателя проводились два года, но не дали существенных результатов. Проект Гюйгенса интересен в том отношении, что он предвосхищал идею двигателя внутреннего сгорания.

     В 1698 г. Севери построил первую практически  применимую паровую машину своеобразной конструкции. Изобретатель назвал ее «друг  горняка». По мысли изобретателя, машина эта должна была применяться для  множества целей: для осушения болот, для откачивания воды из рудников, для снабжения городов и домов водой, для тушения пожаров, для приведения в действие мельничных колес.

     В машине Севери котел был отделен  от рабочего сосуда, но работа пара (перегонявшего  воду из сосуда вверх по трубе непосредственным давлением на ее поверхность) и его конденсация происходили в одном и том же сосуде. Ни цилиндра, ни поршня в машине не было. В 1715 г. машина Севери была усовершенствована французским физиком Ж.Т. Дезагюльё.