Глава IV. Закон появления новой техники.

Если речь идет о развитии техники, то в центре внимания должен оказаться процесс появления новой техники. Вопрос этот традиционно привлекает пристальное внимание различных исследователей, стремящихся понять внутренний «механизм» перехода к принципиально новой технике.

Пожалуй, первым, кто попытался его разрешить именно в форме четко сформулированного закона, был И.Я. Конфедератов. Рассматривая историю энергетических машин, он пришел к выводу о том, что «…признаком возникновения тенденции перехода к новым машинам, вырабатывающим ту же продукцию на основе использования других законов природы» служит «…стабилизация значений кпд машин при резком росте потребления вырабатываемой ими продукции» [8, с. 44-45].

Однако сам И.Я. Конфедератов тут же признал, что этот закон имеет серьезные ограничения. Он, в частности, заметил, что экономика шире техники, поэтому бывают случаи, когда новый технический объект заменяет старый и при условии, что его кпд даже ниже, чем у старого. В качестве примера он привел историю замены водяного колеса, дававшего по существу, даровую энергию (т.е. для него не требовалось топлива, а следовательно, и затрат на его добычу, транспортировку и пр.), имевшего более высокое значение коэффициента полезного действия по сравнению с заменившим его паровым двигателем [14, с. 15]. Такое серьезное исключение ставит этот закон вообще под сомнение.

С нашей точки зрения И.Я. Конфедератов упустил из виду то обстоятельство, что удовлетворение потребностей общества может до известной степени осуществляться за счет развития других составляющих производительных сил при примерно неизменном качественном уровне техники. Кроме того, удовлетворение все возрастающих потребностей, как уже не раз отмечалось, может быть осуществлено за счет развития техники «вширь», а также за счет ее тиражирования.

Ю.С. Мелещенко отмечал, что положение (закон) И.Я. Конфедератова «…близко к истине и полезно…, но здесь не учитывается, что в современных условиях прогресс науки во многих случаях позволяет, не ожидая высшего или лучше сказать – предельного развития данной техники, которое практически не достижимо, вовремя переходить к более рациональным техническим решениям» [60, с. 138].

Ю.С. Мелещенко упустил из вида, что в математике существуют теоремы, доказываемые путем анализа так называемых необходимых и достаточных условий.

Достаточным условием смены старой техники выступает сам факт существования новой техники, превосходящей старую по своим социально-экономическим и (или) тактико-техническим характеристикам. Поскольку это очевидно, И.Я. Конфедератов по аналогии с математикой, рассматривал необходимое условие, пытаясь отыскать тот «сигнал», который свидетельствует о возникновении в развитии технического объекта «кризисной ситуации», когда возможности дальнейшего совершенствования этого объекта исчерпаны и требуется его замена.

Именно это необходимое условие будет рассматриваться в настоящей работе.

Процесс появления новой техники чрезвычайно сложен и вряд ли может быть описан некоторым аналитическим выражением или охвачен конкретной и краткой формулировкой. Попытаемся разобраться в этом вопросе, рассмотрев его, прежде всего, применительно ко всей техники в целом.

***

Еще раз подчеркнем, что связь техники с потребностями общества осуществляется через систему производительных сил (хотя у общества есть и потребности, адресованные технике напрямую). Как показал приведенный выше анализ исторического прошлого, если у общества появлялась новая возрастающая потребность, она обязательно рано или поздно удовлетворялась. Однако успех при этом достигался одним из четырех способов:

1.      Изменением социальных методов и форм организации труда (производства). Например, переход от крепостного труда к труду наемного рабочего, от свободного труда – к рабству.

2.      Переходом к новым технологическим формам организации труда (производства). Например, от индивидуальной к коллективной охоте, от присваивающей к производящей экономике, от цеха к мануфактуре и пр.

3.      С помощью новой техники.

4.      Тиражированием старой техники.

Итак, признаком возникновения тенденции перехода к новым производительным силам выступает такая критическая ситуация, когда потребности общества (существующие или возрастающие) становится все труднее, а в ряде случаев и вообще невозможно удовлетворять на основе старых производительных сил и социально-экономических методов и форм организации труда.

Такая ситуация является «критической» и для техники, которая тоже может достигать при этом своей конечной точки (высшего расцвета) и дальнейшие ее усовершенствования дают ничтожный результат по сравнению с существующими потребностями. Однако эта ситуация, когда все составляющие производительных сил оказываются «выработанными», а изменение старых социально-экономических методов и форм организации труда себя исчерпало (поскольку они сильно зависят от технологических методов и форм организации труда) является лишь далекой предпосылкой к появлению новой техники (так как ограничения на пути развития производительных сил могут быть сняты изменениями и в других их составляющих, а также и в социально-экономической организации труда).

Было бы желательно отыскать признак возникновения «кризисной» ситуации в развитии самой техники, причем не связанный с социальными факторами, существующими вне ее.

Вспомним, что техника имеет три «координаты» своего развития: «вглубь», «вширь» и «тиражирование» и проследим за ее состоянием на каждой из них перед НТР и промышленной революцией в Англии.

Накануне НТР старая, механическая техника, адекватная машинно-фабричному способу производства, достигла своих пределов и с ее помощью становилось все труднее, а в ряде случаев и вообще невозможно, повышать производительность общественного труда.*

Действительно, интенсивный путь ее развития себя почти исчерпал: технические характеристики станков асимптотически приблизились к своему пределу. Например, скорость резания на токарных станках к середине 60-х годов достигла 115 м/мин и с тех пор больше не растет. Предельная скорость вращения шпинделя в токарных станках составляет 2500 об/мин – при обработке стальных деталей. Производительность механических ткацких станков остановилась на уровне 5 метров ткани в час, скорость механических швейных машин составила 5 тыс. стежков в минуту и не только больше не растет, но и оказывается слишком высокой для пошива синтетических изделий из-за разогрева иглы, которая начинает плавить полимеры [24, с. 22].

Первый конвейер был пущен в 1913 году на заводах Форда и позволил увеличить производительность труда сразу в 8 раз. Скорость конвейерных линий достигла 3 метров в минуту и ее дальнейшее повышение приводит к уменьшению эффективности труда за счет брака и снижения качества продукции. На заводах Форда есть участки, где каждое движение рабочего должно быть осуществлено за 0,7 с. [69, с. 269], что является пределом на пути интенсификации труда.

Такие примеры можно продолжать, но все они будут свидетельствовать об исчерпании технических возможностей механической техники, причем эта особенность начала ощущаться еще в конце 30-х годов. Не случайно, в связи с этим, в СССР в 1939 году на XVIII съезде КПСС была поставлена задача об освоении машин, автоматизирующих производство, о создании аппаратуры автоматического и телемеханического управления, развитии автоматизации на электростанциях, в химической и некоторых других отраслях промышленности [47, с. 340,344-347]. Сразу же после войны был построен и в 1950 году начал работать завод-автомат по производству поршней для автомобильных двигателей. Весь процесс изготовления поршней, начиная с их отливки и заканчивая их упаковкой в ящики, был полностью автоматизирован. Человек осуществлял лишь контроль и управление всем заводом. Конечно, автоматизация производственных процессов с помощью механической техники вряд ли могла привести к полному успеху: низкая надежность отдельных узлов приводила к частым остановкам завода. Но сам факт его появления, а также введение в строй в 1954 году аналогичного завода в США, был следствием стихийного понимания конца старой техники.

Развитие механической техники «вширь» по пути создания ее образцов, выполняющих новые функциональные задачи, также подошло к своим пределам. Большая доля ручного труда, существовавшая в промышленности и в сельском хозяйстве накануне НТР, не могла быть заметно уменьшена, поскольку многие его виды могли быть заменены лишь с помощью принципиально новых (автоматических) технических средств, снабженных логическими устройствами.

Тиражирование технических объектов также не повышало производительность труда, поскольку он уже был механизирован настолько, насколько позволяло наличие рабочих рук. Поэтому это тиражирование было ориентировано в значительной степени лишь на компенсацию естественной убыли этих объектов.

Тиражирование техники в 30-е годы в СССР приносило заметный эффект, обусловленный тем, что за станок становились люди, занимавшиеся до этого в сельской местности ручным трудом. Однако по мере механизации сельскохозяйственных работ этот эффект становился все менее заметным: приход из сельской местности в промышленность, скажем, тракториста означал не более как смену им места работы и не приводил к заметному повышению производительности общественного труда (хотя, конечно, разница здесь существовала из-за низкого его уровня в сельском хозяйстве).

Таким образом, предпосылкой НТР стало заметное исчерпание возможностей развития механической техники по всем трем «координатам».

Обратимся теперь к предпосылкам технической революции XVIII в. Старая ремесленная техника в мануфактурный период исчерпала свое развитие «вширь», поскольку ее специализация стала столь глубокой, что практически для каждой операции существовал свой специальный инструмент.

Интенсивный путь ее развития («вглубь») не имел смысла, поскольку орудия труда были близки к своему техническому совершенству.

Тиражирование орудий труда практически не требовалось, поскольку все работающие были ими обеспечены, а рост количества мануфактур, расположение которых было «привязано» гидравлическим колесом к берегам рек в местах крупных населенных пунктов, также оказалось ограниченным.

Иначе говоря, и здесь наблюдалось исчерпание возможностей развития орудий труда по всем трем «координатам».

Вряд ли стоит подробно останавливаться на предпосылках перехода к составным орудиям труда: они очевидны и точно такие же, как и только что выявленные.

Итак, предпосылкой смены старой техники новой может служить ситуация, когда возрастающие потребности в выпуске продукции не могут быть удовлетворены ни качественным совершенствованием, ни созданием технических средств для выполнения новых функциональных задач, ни тиражированием этих средств.

***

Рассмотрим теперь предпосылки для появления отдельных технических средств, предназначенных для решения новых функциональных задач.

Совершенно очевидно, что существование такой функциональной задачи, которая не может быть решена с помощью традиционных технических средств, является достаточно убедительной предпосылкой для появления нового технического средства, предназначенного для ее решения.

Существование ручного труда в промышленности и сельском хозяйстве, неосвоенные пространства и скорости, - все это само по себе оказывается достаточно сильным стимулом для появления совершенно новых технических объектов, которые не заменяют старые, а будут сосуществовать с ними. Их разработка производится безотносительно достоинств и недостатков старых объектов. В этом случае оказывается, что новый станок, машину, прибор и т.п. попросту не с чем сравнивать. Мерилом, критерием их применимости служат лишь их собственные технические, экономические и пр. характеристики, степень их соответствия человеческим потребностям.

Понимание отмеченной предпосылки имеет важное значение, так как в ряде случаев позволяет заранее предсказывать появление технических средств, выполняющих новую функциональную задачу. Например, современные пилотируемые летательные аппараты охватывают довольно широкий диапазон скоростей: самолеты летают со скоростью до нескольких чисел Маха*, космические аппараты двигаются со скоростью не менее первой космической. Однако пока нет аппаратов, летающих со скоростями от нескольких чисел Маха до первой космической. Следовательно, существует предпосылка к появлению летательных аппаратов со скоростями 10-20 М.

Существование подобного рода предпосылок выступает фактически в форме социального заказа на решение новой функциональной задачи.

Заметим, что появление новых технических объектов в этом случае выходит за рамки действия закона о смене старой техники новой, поскольку здесь никакой смены не происходит. Поэтому в целом, правильнее было бы говорить о законе появления новой техники, являющимся общим, охватывающим все случаи развития.

Еще одна предпосылка для появления новых технических объектов связана с ограничениями, возникающими в их тиражировании (в экстенсивном развитии).

После технической революции начинается, как уже не раз отмечалось, процесс этого тиражирования, чтобы обеспечить новой техникой необходимое количество работающих. Но, когда этот процесс подходит к своему логическому пределу, то при неудовлетворенном спросе на продукцию появляется необходимость снять возникающее ограничение.

Примером такой ситуации может служить переход от гидравлической машины к машине паровой.

Гидравлические колеса были достаточно хорошим энергетическим средством, дававшим, как уже отмечалось, даровую энергию и имевшим высокий коэффициент полезного действия. Однако на пути увеличения количества предприятий, работавших с использованием этих колес довольно быстро возникло ограничение. Дело в том, что они должны были располагаться только по берегам рек, к тому же, в достаточно крупных населенных пунктах, располагавших достаточным количеством рабочей силы. Кроме того, экономически выгоднее были такие предприятия (мануфактуры), которые оказывались ближе к источникам сырья, а гидравлические колеса «привязывали» их к берегам рек.

 По мере того, как удобные места оказались освоенными цехами и мануфактурами, дальнейшее расширение производства (а значит и машин, и инструмента) становилось все более затруднительным. Возникала, таким образом, предпосылка для появления техники, которая бы сняла возникшее затруднение. Такой техникой и стала паровая машина. Вот почему она заменила гидравлическую, несмотря на свое низкое (по сравнению с последней) кпд и далеко не даровую энергию (дерево, уголь)*.

Итак, для рассмотренного случая можно сделать такой вывод:

Если на пути увеличения количества выпускаемой продукции, при существующих в этом потребностях, возникает ограничение, обусловленное теми или иными затруднениями в экстенсивном развитии технических объектов (в их тиражировании), то такая ситуация является предпосылкой для появления таких объектов (объекта), основанных на новых научно-технических принципах и призванных снять это ограничение.

Новые объекты (объект) могут в этом случае либо полностью заменить старые, либо заменить их частично в рамках решения не всех, а лишь некоторых функциональных задач, либо, наконец, вообще не заменять, а параллельно сосуществовать с ними, решая новые функциональные задачи.

Теперь обратимся, наконец, к указанному выше И.Я. Конфедератовым закону смены старых технических объектов новыми в ходе их интенсивного развития, который, как становится понятным, оказывается лишь частным случаем закона появления новой техники (технических объектов).

Предположение о том, что стабилизация значения кпд является признаком возникновения тенденции перехода к новым машинам, является несомненно правильным, но лишь при условии, что под «машиной» тут подразумевается «двигатель».

Прежде чем обсуждать указанный закон, необходимо еще раз напомнить о необходимости соблюдать элементарные требования системного анализа и четко фиксировать рассматриваемую систему. При этом не следует подменять анализ одной системы, анализом другой или вообще отдельного ее элемента. При стабилизации кпд, скажем, авиационного двигателя самолет может еще долго развиваться за счет совершенствования других его систем: планера, шасси, радиоэлектроники, вооружения и пр.

Рис. 2. Изменение по дням массы тыквы.

Исследователи обнаружили интересный факт. Оказалось, что существует сходство между характером биологического развития и характером изменения параметров технических средств [58, с. 116]. Так, например, из сравнения графиков, приведенных на рис. 2, 3, нетрудно видеть, что и увеличение веса тыквы, и увеличение эффективности источников света следует S-образным кривым.

Рис. 3. Изменение по годам эффективности источников света: лампы накаливания – нижняя кривая; ртутные (флюоресцентные) лампы – верхняя кривая.

Обратим внимание на изменение рекордов скорости самолетов, представленное на рис.4. Нетрудно видеть, что и здесь наблюдаются эти кривые, составляющие в своей совокупности логистическую кривую, переломы в которой отражают переход к новым принципам в конструкции самолетов.

Рис. 4. Изменение по времени рекордов скорости самолетов.

По аналогичному закону изменялся и удельный импульс жидкостных ракетных двигателей, достигший своего теоретического предела в конце 70-х – начале 80-х гг. (рис. 5).