Соционавтика. Салахутдинов. Основы теории развития техники. Глава 3

II. Деструктивный синхронный ряд.

При запуске в определенный год аппаратов различной серии, отличающихся друг от друга конструкцией и (или) особенностями выполняемой задачи и пр., возникает синхронный ряд, который условно назовем «деструктивным». Его примером может служить ряд, образованный совершенно разными спутниками связи «Реле-2» и «Синком-3».

III. Смешанный синхронный ряд.

Его примером может служить ряд связных ИСЗ, образовавшийся в 1960 году, когда были запущены два одинаковых спутника «Эхо» и отличный от них ИСЗ «Курьер-1В» - отличающимся деструктивным его членом.

Обратимся к генетическому ряду связных ИСЗ. Здесь также может наблюдаться достаточно «пестрая» картина. Действительно подобные члены могут присутствовать в разных точках этого ряда. Так, например, спутники «Реле» входят в этот ряд дважды: в 1962 году («Реле-1») и в 1964 году («Реле-2»). Следовательно, в одном генетическом ряду стоят аппараты, представляющие собой как некоторое развитие предшествующих моделей, так и подобные им. Кроме того, в одном генетическом ряду оказываются аппараты, создаваемые параллельно для решения одной и той же задачи, но имеющие разную конструкцию (например, «Тельстар-1» – «Синком-3»).

Оставим в синхронном ряду всего один подобный член, появившийся хронологически первым и опустим все остальные.

В результате синхронно-генетический ряд условно упрощается. Для связных ИСЗ он примет такой вид:

«Скор» – «Курьер-1В» - «Эхо» - «Реле» – «Тельстар-1»– «Синком» - «Интелсат».

Полученный ряд – деструктивный, в нем нет подобных аппаратов. Попытаемся каким-то образом сгруппировать члены, связанные и не связанные между собой процессом развития. Так, например, аппараты «Скор» и «Курьер-1В» были активными связными спутниками, т.е. это были спутники-ретрансляторы радиосигналов, которые принимались с Земли, усиливались и вновь направлялись на Землю. Спутник «Эхо» был пассивным ретранслятором. Он представлял из себя надувной баллон, отражавший посланные с Земли сигналы. Процесс развития шел от «Скора» к «Курьеру-1В», в то время, как «Эхо» находился в стороне от этого развития и не имел своего логического предшественника. «Курьер» через ряд спутников привел, в конечном итоге, к «Интелсату». В результате этого анализа появляется возможность выделить собственно генетический ряд, все члены которого связаны между собой процессом развития. Этот ряд примет такой вид:

«Скор» – «Курьер-1В» - «Тельстар-1» – «Реле» – «Синком» - «Интелсат».

Заметим, что ИСЗ «Реле», ранее находившийся в синхронном ряду вместе с «Тельстаром-1» перешел в генетический ряд. Это объясняется не только и не столько выбранным при составлении первоначального синхронно-генетического ряда масштабом времени (1 год), сколько логикой развития. Несмотря на то, что разница во времени запусков этих спутников исчисляется всего месяцами (что было незамечено при выбранном масштабе времени), тем не менее, логика их разработки была такова, что «Реле» стал развитием «Тельстара-1». Эта ситуация наглядно показывает, что составление синхронно-генетических рядов возможно лишь в результате тщательного историко-технического анализа.

Возникает естественный вопрос о месте спутника «Эхо» в процессе развития. Ответ на него прост – этот ИСЗ составляет свой генетический ряд, состоящий из одного члена (если «Эхо-2» имеет отличия от «Эхо-1», то – из двух членов).

Итак, достаточно сложный синхронно-генетический ряд спутников связи после проведенного анализа существенно упрощается и состоит теперь из двух генетических рядов, причем все члены каждого из них связаны между собой логикой развития.

Обратим внимание, что, вычленяя процесс развития, мы фактически спроецировали объективную реальность в некоторую удобную для исследования, но достаточно абстрактную схему (модель). В частности, из всего подобного синхронного ряда остается лишь один член, смешанный синхронный ряд превращается в деструктивный, в генетическом ряду появляются члены из других генетических рядов, меняются места некоторых членов в синхронно-генетическом ряду (переход из синхронного в генетический и пр.). Подобного рода преобразования не только вполне уместны, но и попросту неизбежно необходимы. Развитие в чистом виде существует лишь в мышлении исследователя.

Процессы, протекающие в технике, сложны и неоднозначны и включают в себя, как уже отмечалось, не только развитие, но и изменение, и покой (застой).

Вычленить из реальной картины процесс (прогрессивного) развития довольно сложная исследовательская задача, решением которой занимаются историки техники. Анализ обширного историко-технического материала показывает, что в процессе развития переход от предшествующего технического объекта к последующему имеет ряд особенностей.

Простейший случай характеризуется линейным характером развития, когда последующий член генетического ряда формируется на основе предшествующего члена этого же ряда (развитие «вглубь»):

а₁₁ ® а₁₂ [21].

Имеются и более сложные ситуации. Обратим внимание вновь на первоначальную схему синхронно-генетических рядов ИСЗ. Спутник «Авангард-1» был, как это следует из схемы, сначала научным, а затем продолжил свое развитие как метеорологический аппарат. Здесь уже имеет место взаимодействие двух генетических рядов:

Если бы «Авангард-1» получил свое развитие одновременно и как научный спутник, то схема была бы иной (расходящийся генетический ряд, развитие «вширь»):

Следует добавить, что вполне возможна и ситуация, при которой генетический ряд технических средств образуется из двух параллельно существовавших рядов (сходящийся генетический ряд):

Примером может служить появление космических самолетов, ставших своего рода синтезом авиационной и ракетно-космической техники.

Иногда происходит интенсивный обмен членами двух генетических рядов:

a₁₁ ® a₂₂ ® a₁₃ ® a₂₄ …

a₂₁ ® a₁₂ ® a₂₃ ® a₁₄ …

Примеры ситуации подобного рода можно легко увидеть в процессе обмена космической технологии с «земными» отраслями промышленности.

В истории техники известные ситуации, когда одно и то же техническое решение последовательно используется для многих различных задач. Например, крыло изменяемой геометрии до конца 1910-х гг. использовалось для обеспечения устойчивости и управляемости самолетов, в период 1920-х гг. – начало 1950-х гг. – для улучшения обеспечения многорежимности полета.

Отсюда и особенность соответствующих генетических рядов:

Здесь один и тот же член а₁₁ последовательно входит во все ряды.

Вполне возможна ситуация, когда существовавший некогда генетический ряд вновь начинает воспроизводиться на том же или на более высоком уровне. Например, получившие в средние века распространение мельницы фактически были повторением забытых мельниц, существовавших примерно пятнадцать веков ранее в рабовладельческих государствах:

Приведенные способы формирования генетических рядов, по-видимому, не исчерпывают всех возможных ситуаций, но, несомненно, охватывают наиболее часто встречающиеся на практике.

Итак, существует объект «a», который в свете новых потребностей имеет какой-либо недостаток. В результате творческой активности Человека создается новые объект – «b», который лишен этого недостатка и в результате заменяет старый объект (при развитии «вглубь»). При этом объект «b» отрицает объект «а» в соответствии с законом отрицания отрицания. Он сохраняет то позитивное, что имеется у старого объекта и несет новое, отрицающее недостатки своего предшественника.

Иллюстрацией связи старого технического объекта с новым в системе «недостаток-нововведение» может послужить такой фрагмент из истории жидкостных ракетных двигателей.


Рис. 1. Эволюция ЖРД
а - ОРМ-52	б – ОРМ-65	в – РДА-1-150.

В 1933 году под руководством В.П. Глушко был изготовлен двигатель ОРМ-52, работавший на азотной кислоте и керосине и предназначавшийся для морской торпеды-глиссера. Он имел цилиндрическую камеру сгорания и обычное сопло. Топливо в камеру подавалось с помощью шести центробежных форсунок, наклоненных под углом 65° к оси камеры по направлению к ее головке. Камера сгорания была неохлаждаемой, сопло охлаждалось азотной кислотой, протекавшей по оребренному охлаждающему тракту. Тяга двигателя составляла 300 кгс при давлении в камере 20-25 кг/см²; время непрерывной работы не превышало 40 с. Для торпеды-глиссера он был вполне пригодным. Однако в 1936 году перед В.П. Глушко была поставлена задача создать двигатель для пилотируемого ракетоплана.

В свете новых потребностей на существовавшем ЖРД появились серьезные недостатки. Нижняя часть неохлаждаемой камеры в процессе работы разогревалась до желтого свечения и начинала прогорать, время непрерывной работы было мало и его нужно было увеличить хотя бы до двух минут, если уж не удавалось охладить двигатель так, чтобы количество тепла, поступающего в его стенку от продуктов сгорания, воспринималось при допустимой температуре топливом-хладоагентом.

Для устранения этого недостатка В.П. Глушко, во-первых, снабдил всю камеру винтовым охлаждающим трактом, по которому подавалась азотная кислота перед ее поступлением в камеру сгорания. При этом, разумеется, форсунки пришлось перенести с цилиндрической части камеры на ее полусферическую головку. Конструктор полагал, что, омывая изнутри струями топлива головку, удастся предохранить ее от прогорания в течение более длительного времени. Предпосылка для такого предположения была очевидной – если камера ЖРД ОРМ-52 работала при таком охлаждении 30-40 с., то головка ОРМ-65, с существенно меньшей площадью поверхности, должна была, по-видимому, охлаждаться лучше. Двигатель получился экономичным, но, как показали огневые испытания, его головка за две минуты работы разогревалась до 300-400°С, что было крайне нежелательно для пилотируемого аппарата.

Кроме того, внутреннее охлаждение головки не позволяло в дальнейшем увеличивать тягу двигателя ни путем увеличения размеров его камеры, ни с помощью повышения давления в ней. И в том, и в другом случае головка начинала прогорать быстрее, т.е. сокращалось время непрерывной работы двигателя. В.П. Глушко пытался выйти из этого положения путем введения внешнего охлаждения головки топливом, но по ряду причин двигатели с таким охлаждением огневым испытаниям не подвергались. Дальнейшие работы по развитию ЖРД ОРМ-65 проводились без участия В.П. Глушко под руководством Л.С. Душкина. Для того чтобы охладить головку, Л.С. Душкин установил на ней большое число форсунок, расположив их нормально к ее поверхности. Топливо, попадая в камеру, испарялось и образовывало, в результате, своего рода «паровую подушку» у поверхности головки, предохраняя ее от прогорания. Кроме того, научные исследования (внешний фактор), проведенные советскими специалистами, показали, что при охлаждении двигателей с малой тягой расхода одного компонента топлива не хватает, чтобы обеспечить общий теплосъем с поверхности камеры. Другими словами, в этом случае не удается обеспечить всегда желаемое стационарное охлаждение двигателя, при котором количество тепла, поступающее в стенку камеры, равно количеству тепла, отводимого от нее хладагентом. Результаты исследований показали также, что небольшие ЖРД целесообразно охлаждать с помощью обоих компонентов топлива. Л.С. Душкин воспользовался этой информацией и предусмотрел охлаждение камеры сгорания азотной кислотой, а сопла – керосином. В результате, двигатель РДА-1-150 имел стационарное охлаждение, что давало возможность в дальнейшем увеличивать тягу путем увеличения размеров камеры. Открывался путь к созданию больших ЖРД, предназначенных для основных двигательных установок самолетов (см. подробнее в [101]).

Этот фрагмент убедительно показывает как система «недостаток-нововведение» связывает единой логикой развития технические объекты, создаваемые даже разными конструкторами. Оказывается, что связь старого и нового объекта носит закономерный (необходимый) характер, а нововведение, отрицая «недостаток», соседствует со старыми и уже проверенными конструкторскими решениями.

Обратим внимание, что именно на границе недостатка и нововведения концентрируются все факторы развития.

На этой особенности можно было бы и не останавливаться столь подробно, если бы не одно обстоятельство, имеющее важное методологическое значение для историков техники.

Еще в 30-е годы XX в. в практике историко-технических исследований проявились два крайних подхода. Сторонники одного из них изучали лишь субстанциальные аспекты развития техники, даже не затрагивая того социума, в котором оно протекало. Другие, наоборот, основное внимание уделяли изучению окружающей среды техники, т.е. системе социальных, экономических, политических и пр. условий, воздействующих на ее развитие.

Любопытно, что в теоретико-методологическом плане эту проблему поднял Н.И. Бухарин еще в 1936 году в предисловии к работе [13]. Он писал: «… с одной стороны, ни в коем случае нельзя топить историю техники в море социологических, историко-философских, историко-экономических или общеисторических положений: это было бы уничтожением специфичности этой науки, исчезновением ее особого объекта, специфического предмета научного познания. С другой стороны, было бы вредным «десоциологизировать» историю техники, превращая ее в чисто техническую дисциплину, ибо тогда нельзя было бы понять важнейшие факты истории техники (хотя бы – если говорить о наиболее значительных проблемах – периоды упадка и особого подъема, их смену во времени и пространстве)…» [13, c.VII].

Строго говоря, методический подход к каждому историко-техническому исследованию коррелируется с поставленными целями и задачами, которые могут в зависимости от своего конкретного выражения с необходимостью приводить и к одному, и ко второму типу работ. Именно такая картина и наблюдается в настоящее время во всем мире. Например, работы [62; 101] своим предметом, целями и задачами прямо и откровенно были сориентированы на изучение лишь чисто технических аспектов, когда авторы рассматривают технические объекты как изначально данные, оставляя за рамками анализа ответы на все вопросы, связанные с влиянием на их конструкцию их окружающей среды.

Наоборот, в работах [97, 133] почти ничего не говориться о конструкции технических объектов – их авторы решали иные задачи, связанные, например, с изучением ориентации процесса развития космонавтики, с влиянием социальных условий на это развитие и пр.

Другое дело, что, наряду с этими двумя крайними подходами, должен найти свое место и третий – тот, о котором и рассуждал Н.И. Бухарин. Его, как мы теперь видим, чрезмерно категорическое утверждение о нецелесообразности этих крайних подходов еще не является «подсказкой» тому, как практически реализовать предлагавшийся им третий подход. Фиксация того, как будет плохо, а также и декларация о том, как будет хорошо, еще не дают в руки исследователя соответствующий «инструментарий», направляя который на изучаемый объект, он получил бы желаемый результат.

Поэтому не случайно, мы не знаем пока ни одной историко-технической работы, в которой в полной мере присутствовал бы гармоничный анализ имманентной связи внутренних и внешних факторов в процессе развития техники.

Наши предшествующие рассуждения по логике этого развития, по-видимому, дают такой «инструментарий».

Сравнивая между собой старый и новый объекты, исследователь без труда выявит отличающее их нововведение, а также установит и ориентацию последнего на некоторую цель. Далее можно перейти к поиску ответа на вопрос: «Почему имело место это нововведение?». Он ведет поиск в два противоположные яруса окружающей среды: «верхний» – социально-экономические, политические, демографические, стратегические, производственные и прочие условия, в результате изменения которых была сформирована новая потребность, ради удовлетворения которой и появилось это нововведение; и «нижний»: открытия естественных и технических наук, новые изобретения и технический опыт, появление новых технологий и другие достижения, обусловившие в своей совокупности возможность нововведения.

Результатом подобного исследования оказывается историческое описание, в котором появление нововведений в технических объектах объясняется изменениями в их окружающей среде, т.е. и в социуме, и в смежных отраслях техники, и в науке, и в производстве.

При таком подходе оказывается уже более невозможным ограничиться анализом развития лишь технической субстанции так же, как и описанием лишь внешних (хотя, может быть, и чрезвычайно эффектных) событий, поскольку противный случай оставит исследование без ответа либо на вопрос «почему?», либо – без описания сущности нововведений.

В данном случае логика историко-технического познания оказалась в тесной зависимости от логики развития техники и, изучая глубже последнюю, мы получили возможность лучше понять первую, а, значит, и выявить новый исследовательский подход.

Итак, закончив анализ особенностей формирования представления о процессе развития, мы попытаемся сделать следующий шаг в понимании его логики и сконцентрируем свое внимание на некоторых его законах и закономерностях, которые в своей совокупности составляют внутренний «механизм» развития техники.

2. Законы соответствия и ограничения нововведений.

Техника, развиваясь под влиянием потребностей общественной практики, вообще, и производства, в частности, сообразуясь с возможностями, существующими в обществе и допускающими это развитие, вместе с тем, сопротивляется этим и потребностям, и возможностям, если они пытаются нарушить ее внутреннюю логику путем вывода ее за рамки действия, скажем, ее субстанциальных законов.

Ниже мы рассмотрим два закона, ограничивающие это развитие как во времени, так и в пространстве, хотя, строго говоря, ни тот, ни другой не являются законами развития – они относятся либо к законам строения, либо к законам проектирования технических объектов.

Начнем с закона соответствия:

Любая техническая система должна находиться в некотором соответствии как с элементами ее составляющими, так и с внешними системами, являющимися либо смежными с ней, либо включающими ее в качестве своего элемента (т.е. с окружающей средой), причем оптимальность выступает лучшей формой этого соответствия.

Этот закон носит фундаментальный характер и объединяет ряд частных законов, связанных со строением технических объектов [1].

1. Закон полноты частей технических систем:

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является наличие и минимальная работоспособность основных частей системы.

2. Закон управления.

Чтобы техническая система была управляемой, необходимо, чтобы хотя бы одна ее часть была управляемой.

Следствие: чтобы часть технической системы была управляемой, необходимо обеспечить энергетическую проводимость между этой частью и органами управления.

3. Закон «энергетической проводимости»системы.

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является сквозной проход энергии по всем частям системы.

4. Закон согласования ритмики частей системы.

Необходимым условием принципиальной жизнеспособности технической системы является согласование ритмики (частоты колебаний, периодичности) всех частей системы.

Любая попытка нарушить закон соответствия обречена на неудачу. Если не будет обеспечено соответствие между собой элементов технической системы, то она окажется неработоспособной, а при несоответствии ее внешним условиям она станет ненужной обществу. В истории техники примеров подобного рода сколько угодно. Так, например, в начале 40-х г.г. в СССР был создан самолет МИГ-3, который существенно превосходил немецкий «Мессершмитт» не только по скорости и высоте полета, но и по вооружению, имея пять огневых точек против трех у «Мессершмитта». Таким образом, сравнение технических характеристик этих самолетов свидетельствовало о неоспоримом превосходстве МИГ-3. Однако опыт боевого применения последнего наглядно показал на необходимость учета внешних условий при сравнении самолетов. Дело в том, что бомбардировщики того времени не имели столь высокого потолка полета. Для борьбы с бомбардировщиками противника, для сопровождения своих бомбардировщиков советские летчики вынуждены были вести бой на малой высоте, где более тяжелый МИГ проигрывал в маневре и имел малую продолжительность полета по сравнению с «Мессершмиттом» [130, c.263].

Еще пример. Известный советский ученый, один из пионеров космонавтики Ф.А. Цандер в начале 30-х гг. решил создать двигатель ОР-2, предназначенный для планера. Однако для того времени это была не решаемая задача. Она не соответствовала техническим возможностям общества. Поэтому двигатель не получился. В результате огневых испытаний, он попросту взрывался.

Не удалась Ф.А. Цандеру и ракета «ГИРД-X», которая по его замыслу должна была работать на металлическом горючем. Последователи ученого перевели ее на жидкое топливо, поскольку наука еще не была готова (и до сих пор остается не готовой) к решению этой задачи.

Другой выдающийся ученый Р.Л. Бартини в 30-е гг. нередко разрабатывал проекты самолетов, намного опережающие технологические возможности производства, что неизменно приводило к неудачам. Такие примеры можно продолжать до бесконечности.

5. Важнейшим аспектом соответствия может служить известный стоимостной закон.

Предположим, что стоимость произведенной продукции на старом станке за время его ресурса составляет 100 усл.ед., а на новом, за счет большей его производительности и ресурса – 150 усл.ед. Очевидно, что новый станок целесообразно применять только в том случае, когда стоимость его разработки и производства (т.е. затраты живого и овеществленного труда) будут меньше, полученной с его помощью экономии, т.е. меньше 50 усл.ед. Следовательно, экономической границей применимости новой машины является такая ситуация:

где с_н, с_ст- стоимость продукции, произведенной за время ресурсов новой и старой машины; с_м– стоимость самой машины.

Если поставить знак тождества между стоимостью и суммой живого и овеществленного труда, затраченного на ее создание, то этот закон можно представить в такой форме:

Превышение суммы живого и овеществленного труда по производству продукции за ресурс работы старой и новой машин, сэкономленного за счет использования новой машины, над трудом, затраченным на ее создание, является необходимым условием ее практического применения.

При этом стоимость создаваемой с помощью новой машины продукции не должна быть выше рыночной.

Второй закон, также не относящийся к процессу развития и касающийся лишь обозначения некоторых объективных границ проектирования технических объектов, целесообразно назвать «законом ограничения нововведений».

Суть его предельно проста, хотя многие конструкторы допускали здесь свои ошибки.

Количество нововведений на любом техническом объекте всегда ограничено.

Если это количество превышает некоторый разумный (возможный) уровень, технический объект не будет создан.

Что произойдет, если при проектировании не ограничивать процесс нововведений? Ответ здесь очевиден. В связи с тем, что живой труд (наука, изобретательство и пр.) постоянно опережает труд овеществленный и довольно быстро развивается, новое техническое средство никогда не будет создано. Его проекты будут бесконечно устаревать, в них будут вносится все новые и новые изменения, старые решения будут уступать место новым, последние еще более новым и т.д. В результате соответствующие потребности общества так и будут оставаться неудовлетворенными. Поэтому при проектировании всегда приходиться ограничивать число нововведений.

От начала и до первого полета на Луну работы по программе «Аполлон» велись 9 лет, проектирование и разработка «Спейс Шаттла» заняла 10 лет. За столь большие промежутки времени научно-техническая мысль не стояла на месте – появлялись и новые идеи, и новые изобретения. И если бы все они применялись на «Аполлоне» и кораблях «Спейс Шаттл», то работы по их реализации велись бы бесконечно. После того, как разработка проекта «Аполлона» была в основном закончена, было принято решение о строгом запрещении вносить в конструкцию и оборудование какие-либо даже весьма перспективные усовершенствования. Исключения составляли лишь те новации, которые явным образом повышали безопасность полета. Эти новации появлялись, в основном, как результат получения информации при испытаниях систем «Аполлона», а также при испытаниях и полетах в рамках других космических программ.

Действие закона ограничения нововведений приводит по существу к ситуации, когда готовый технический объект морально устаревает на фоне потенциальных возможностей науки и технологии. Например, после первых полетов по программе «Спейс Шаттл» в США появились проекты более совершенного аппарата этого типа. Исследователи показали, в частности, что применение некоторых достижений может заметно улучшить его технические характеристики.

3. Закономерность оптимальности путей развития технических систем.

Из теории вариационных задач известно, что оптимальным является наилучшее решение, удовлетворяющее одновременно двум или нескольким условиям. Для случая историко-технических исследований это положение требует дополнительного пояснения. В самом деле, если развитие техники есть переход от хорошего решения к лучшему, а затем к более лучшему и т.д., то сразу возникает вопрос о том, что же такое наилучшее решение и можно ли о нем говорить при историко-техническом анализе. Для конструктора таким решением является то, которое он применяет в данный момент, а следовательно все предшествующие решения для него уже неоптимальны. Историк в этой ситуации должен считать наилучшим то решение, которое было таковым среди известных в рассматриваемый исторический момент времени.

Любая неоптимальность в той или иной степени приводит к экономическим издержкам, иногда к авариям и катастрофам. Поэтому неоптимальность служит для специалистов своего рода «сигналом» к началу поиска оптимального решения, к созданию технического средства, максимально удовлетворяющего потребностям общества. Но что происходит, если исследователи продолжают не замечать неоптимальности развития? В этом случае будут накапливаться недостатки, укрепляться негативные тенденции, общество все больше будет терпеть экономические убытки, ослаблять свою безопасность и пр. Например, при ориентации развития техники на повышение производительности общественного труда (как это и было в прошлые годы)оптимальным был бы путь, на котором принимались бы соответствующие меры по охране окружающей среды. В этом случае эта ориентация больше совпадала бы со стремлением к повышению уровня и качества жизни людей. Однако этого в полной мере не делалось, процесс развития по этому параметру имел неоптимальный характер и, в результате, человечество оказалось на грани экологической катастрофы. Поэтому сейчас нет другого выхода кроме возвращения техники на оптимальный путь развития. Примерно то же можно отметить и о чрезмерном накоплении ядерного оружия (вообще о гонке вооружений) и средств его доставки, запасы которых превысили разумные пределы и представляют большую угрозу для всего человечества.

Еще пример. Развитие пилотируемой космонавтики началось в условиях, когда было неясно, каково должно быть распределение функций между космонавтом и автоматом (известная проблема: человек – машина). В результате разных начальных условий, на которых мы здесь для краткости останавливаться не будем, в СССР и в США сложились диаметрально противоположные подходы к решению этой проблемы. В СССР, где грузоподъемность ракет была существенно больше, был принят подход, при котором космонавту отводилась роль пассажира в космическом корабле, не только не способного вмешиваться в работу последнего, но и, даже, имеющего запреты на это. В США, где ракеты-носители были маломощны и не позволяли задублировать все системы космического корабля, большие функциональные нагрузки были возложены на астронавтов. Отсюда, кстати, и разный подход в подборе кандидатов на космический полет: в СССР это были молодые неопытные, малообразованные летчики, в США в космонавты отбирались лица с одним – тремя высшими образованиями, прошедшими испытания войной в Корее, Второй Мировой войной или войной во Вьетнаме.

Однако опыт показал, что и тот и другой подходы оказались неоптимальны. Астронавт был не в состоянии во многих случаях компенсировать неполадки систем и, кроме того, и сам оказывался источником ошибок. Например, астронавт М.С. Карпентер допустил ряд неточностей при спуске с орбиты и оказался далеко от расчетного места приводнения.

С другой стороны, и автомат время от времени давал сбои и требовал вмешательства человека. Например, ручной спуск с орбиты космонавтов А.А. Леонова и П.И. Беляева на космическом корабле «Восход-2» был вынужденным из-за отказа автоматической системы спуска и, во многом, - аварийным, поскольку система ручного управления, хотя и существовала, но не была подстроена под удобную работу космонавтов (она рассматривалась конструкторами как нечто второстепенное).

Космический корабль «Союз-15»с космонавтами Г.В. Сарафановым и Л.С. Деминым не состыковался с космическим кораблем «Союз-16» в автоматическом режиме. Однако поправить положение с помощью ручного управления не представлялось возможным, поскольку инструкция запрещала это делать космонавтам.

Наоборот, активное вмешательство экипажа во главе с В.А. Джанибековым позволило спасти космическую станцию «Салют-6», потерявшую ориентацию и прекратившую, в результате, активную работу.

В ходе развития космической техники специалисты обеих стран пришли к одинаковому решению (оптимальному) этой проблемы, когда космический корабль управляется как автоматически, так и вручную. Однако по мере развития техники соотношение «человек – машина» неизбежно будет изменяться (например, из-за появления роботов с искусственным интеллектом), и, важно, чтобы оно было, по крайней мере, близким к оптимальному.

Из сказанного нетрудно видеть, что существует достаточно четкий «механизм», заставляющий возвращать технику на оптимальный путь развития. Закономерность оптимальности развития может быть сформулирована таким образом:

Развитие техники стремиться к оптимальному в рамках многих внутренних и внешних условий пути развития, отклонение от которого приводит к появлению технической или социально-экономической проблемы, что само по себе оказывается достаточно сильным стимулом для начала работ по ее разрешению и возвращению, в конечном итоге, техники на оптимальный путь развития.

Заметим, что оптимальность есть наилучший способ соответствия между собой элементов системы и последней с окружающей средой.

4. Закономерность изменения энтропии в процессе развития технических систем.

Для техники оказывается удобным судить о степени утилизации явлений природы с помощью энтропийного анализа. Энтропия – понятие термодинамики, введенное для тепловых процессов, но его можно легко применить и для оценки других параметров, например, надежности машин, или степени извлечения металлов из руд. При этом оказывается, что самые различные параметры могут быть представлены в сопоставимой размерности, что позволяет их сравнивать между собой, судить об общих закономерностях их изменения и пр.

Поскольку в реальных тепловых процессах всегда существуют потери тепла, а энтропия как раз и характеризует степень рассеивания тепла, то ее величина в этих процессах всегда возрастает. При этом речь тут идет, конечно, о замкнутых термодинамических системах, для которых только и пригоден второй закон термодинамики. У таких систем нет компенсации энергии (массы) в процессе термодинамического (иного) цикла.

По другому обстоит дело, если рассматривается процесс развития технических объектов. В этом случае последующее техническое средство, являясь более совершенным, рассеивает бесполезно меньшее количество тепла, более полно утилизирует соответствующее явление природы, лежащее в основе работы этого средства. Поэтому его энтропия будет меньше, чем у средства предшествующего. Другими словами, в процессе развития технических объектов, основанных на одном и том же определяющем явлении природы и представляющих собой в своей совокупности открытую систему, их энтропия уменьшается (причем энтропия не только с точки зрения тепловых процессов, а в широком смысле).

Это уменьшение, разумеется, не может продолжаться до бесконечности. Кривая, характеризующая изменение энтропии, начинает асимптотически приближаться к некоторому своему пределу, становится все труднее, а в ряде случаев и вообще невозможно продолжать и дальше совершенствовать техническое средство. Такая ситуация является кризисной и указывает проектировщикам на необходимость разработки принципиально нового технического средства, основанного на ином, более мощном явлении природы. Когда такое средство появляется, возникает обычно следующая ситуация. Энтропия, как правило, резко возрастает и становится даже больше, чем на старом средстве. Однако в связи с тем, что новое средство основано на более мощном явлении природы, оказывается, что абсолютная его величина, утилизируемая с полезными целями, тоже больше и новое средство оказывается более эффективным.

Итак, осознает это проектировщик или нет, его работы по своей целевой направленности следуют закономерности уменьшения энтропии технических средств в процессе их развития со скачкообразным увеличением ее при переходе к использованию нового явления природы. Другими словами, изменение энтропии объектов в ходе их исторического развития имеет пилообразный характер.

При этом, так же, как и в предыдущем случае, имеется «механизм», «заставляющий» исследователей развивать технические объекты в соответствии с этой закономерностью. В случае замедления процесса развития «по энтропийной кривой», качество вновь создаваемых технических средств становится относительно низким. Они начинают уступать в конкурентной борьбе как на внутреннем, так и на внешнем рынке, их эксплуатация становится сравнительно дорогой по сравнению с другими подобными средствами, эффективность их оказывается низкой. Все эти причины приводят в конечном итоге к экономическим потерям, к невозможности решать задачи обороны (для военной техники) и пр., что оказывается внутренним побуждающим стимулом для проведения соответствующих проектных работ (изменения их организации, если это необходимо), направленных на решение возникших проблем.

Этот закон, сформулированный для случая развития «вглубь» отдельных технических направлений, целесообразно распространить и на всю технику в целом.

Техника развивается так, что она утилизирует все больше энергии и вещества природы. За счет совершенствования отдельных ее элементов степень бесполезного рассеивания так же, как и в предыдущем случае, уменьшается пилообразно, со скачками при переходе к принципиально новым явлениям природы (энергетике).

Поскольку техника и природа выступают своими противоположностями, то можно сделать и другие выводы.

Техника развивается таким образом, что энергия и вещество природы все меньше рассеиваются бесполезно для человека, т.е. энтропия и здесь уменьшается, причем по-прежнему «пилообразно».

Отличие от предыдущего случая тут состоит в ином выборе термодинамической системы: если выше ею была Техника, то здесь речь идет о поведении природы по отношению к человеку. Вместе с тем, сама природа (т.е. иная система) под воздействием техники теряет все больше вещества и энергии, а, значит, ее, природы, энтропия возрастает.

Следует отметить, что многие авторы считают, что в природе существуют и неэнтропийные процессы. Однако на этом вопросе мы здесь останавливаться не будем, поскольку он возникает при переносе положений второго закона термодинамики с термодинамических процессов технических средств, для которых он получен, на иные, не технические объекты. Кроме того, при его решении встречается весьма большое количество некорректностей, связанных с неточным выбором рассматриваемой термодинамической системы, из-за пренебрежения скрытыми эффектами компенсации тепла и пр.

5. Внутренний «механизм» развития техники.

Существование рассмотренного выше внешнего «механизма» развития техники должно как-то проецироваться в его внутренний «механизм». Другими словами, некоторые внешние по отношению к технике факторы должны становиться ее внутренними обстоятельствами, причем такими, которые «заставляют» ее и подчиняться, и сопротивляться этому развитию.

Примем за начало рассуждений момент прихода нового технического объекта в сферу потребления. Прежде всего, здесь вступает в действие закон соответствия, причем та его часть, которая фиксирует соответствие этого объекта его окружающей среде. Только здесь в результате его практического использования окончательно выясняется степень соответствия его потребительных свойств потребностям общества. Может оказаться, что изменения, произошедшие в других отраслях техники или в обществе за время разработки и испытаний этого объекта, элиминировали потребности, для удовлетворения которых он был создан. Тогда он окажется ненужным обществу. Таких примеров предостаточно: перестали удовлетворять общество и ракеты СС-20 (в результате договоренностей с Америкой), и ракетные самолеты, чьи задачи стали выполнять появившиеся реактивные самолеты и ракеты «земля – воздух», «воздух – воздух», и управляемые самолеты – снаряды «Буря», созданные в СССР, а также американские «Навахо», «Снарк», «Регюлис».

Возможно, что и потребности не изменились, но созданный объект изначально их не удовлетворял (комбайн «Дон», сверхмощные тракторы и т.д.)

Наконец, в результате достижений науки могут появиться новые возможности, реализация которых делает ненужным только что созданный объект.

Если сфера потребления «принимает» новые машину, станок и пр., то они изменяют ее внутреннее состояние так, что к сфере производства начинают предъявляться новые потребности, среди которых имеются и более высокого уровня, предъявляемые собственно к технике. Возможна и вторая линия – от науки к технике и производству, основанная на прогностических способностях науки, когда технический объект создается в результате научных достижений в предположении, что он будет удовлетворять будущим потребностям человека, «разбудят», «возбудят» их.

В этом случае, прежде всего, начинает «работать» та часть закона соответствия, которая фиксирует отношение технической системы к ее элементам, т.е. создается новый технический объект. Для этого, однако, требуется «отвоевать» у природы новые ее возможности, т.е. уменьшить степень бесполезного рассеивания ее потенциала или, другими словами, продвинуться вперед по энтропийной кривой в соответствии с законом изменения энергии.

Это продвижение, однако, подчиняется двум взаимосвязанным законам. Во-первых, оно осуществляется в рамках большого количества внешних и внутренних условий, которым технический объект должен соответствовать лучше всего оптимальным образом (т.е. в соответствии с законом оптимальности), а во-вторых, оно не может быть безграничным в результате воздействия закона ограничения нововведений, который, вообще говоря, есть свидетельство и отражение внутренней логики развития техники, поскольку он сопротивляется внешним воздействиям, пытающимся ее нарушить.

Появившееся, таким образом, новое техническое средство вновь «приходит» в сферу потребления, где вновь начинает работать «внешняя» часть закона соответствия и цикл далее повторяется.

Можно сказать, что закономерность оптимальности выполняет роль своеобразного рулевого, «направляющего» развитие таким образом, чтобы оно шло по наиболее целесообразному среди теоретически возможных путей, наилучшим образом соответствуя многочисленным внешним и внутренним условиям, в рамках которых создаются и используются технические средства.

Если по каким-либо причинам развитие выходит на неоптимальный путь, то, как отмечалось, начинают накапливаться технические недостатки (проблемы), трудности, негативные тенденции, выражающиеся в экономической неэффективности, в авариях и катастрофах. Эти последствия рано или поздно заставляют разработчиков (общество и пр.) вернуть технику на оптимальный путь развития.

Закономерность ограничения нововведений «обеспечивает» постепенность овладения силами природы, определяет как бы ступени в совершенствовании технических средств. Уменьшение количества нововведений (точнее: ограничение качественного уровня технического средства) приводит к противоречию с закономерностью изменения энтропии, их повышение вызывает противоречие с закономерностью оптимальности развития (сроки, ассигнования возрастают), с закономерностью ограничения нововведений.

Все эти закономерности «цементируются» законом соответствия, достаточно четко ограничивающим степень свободы их проявления: развитие не может происходить за рамками соответствия системы ее элементам и окружающей среде.

* Э – Эксплорер

Глава III. Внутренний «механизм» развития техники.

1. Синхронно-генетические ряды технических объектов.

I. Подобный синхронный ряд.

II. Деструктивный синхронный ряд.

III. Смешанный синхронный ряд.

3. Закономерность оптимальности путей развития технических систем.

4. Закономерность изменения энтропии в процессе развития технических систем.

5. Внутренний «механизм» развития техники.