Книги для учителя

Очерки истории науки и техники 1870-1917

Борьба передовых и реакционных идей в естествознании. Естественные и точные науки рассматриваемого периода подвергались радикальной перестройке. Научные открытия подрывали основы прежних традиционных представлений. Против новых идей в естествознании выступили сторонники идеалистических и фидеистских ' воззрений. К ним относились неокантианцы, отрицавшие возможность подлинного научного познания реального мира. Примером могут служить высказывания немецкого физиолога 3. Г. Дюбуа-Реймона, который в 1872 г. доказывал на Лейпцигском съезде естествоиспытателей и врачей, что по поводу таких «мировых загадок», как материя, сила или сознание, естествоиспытатели должны раз и навсегда заявить: «Ignorabimus», т. е. «Мы никогда не узнаем».

К 70-м гг. относится и возникновение философского учения, известного под названием «эмпириокритицизма» или — по имени одного из его авторов Э. Маха (вторым был Р. Авенариус) — «махизма». Это субъективно-идеалистическое учение объявляло понятия и теории, принятые в естественных науках, лишенными объективного значения, чисто условными, созданными лишь для систематизации и удобства обозрения данных чувственного (эмпирического) восприятия. «Эмпириокритики» утверждали, что никакой объективной истины не существует и нельзя даже ставить вопрос о существовании чего-либо за пределами чувственных ощущений субъекта. В частности, они считали незакономерным вопрос об объективности материи.

Другие представители идеалистических течений в науке пытались истолковать новые научные открытия в желательном им духе. Из того, что некоторые свойства материи, которые ранее рассматривались как абсолютные и неизменные, в свете новых открытий оказались присущими только определенным состояниям материи, они сделали вывод, что следует отказаться от самого понятия материи. Неокантианец Г. Коген в 1896 г. заявил, например, что новая теория электромагнитных явлений «посредством превращения материи в силу» привела «к победе идеализма».

Особенно усилились подобные попытки после того, как была открыта радиоактивность и экспериментально доказана зависимость массы электрона от скорости его движения, а А. Эйнштейн выступил со своей теорией относительности, гласившей, в частности, что масса тела должна возрастать при увеличении его скорости.

Крупнейшие ученые — сторонники стихийно-материалистических и стихийно-диалектических взглядов (например, Г. Лоренц, Л. Больцман, М. Планк на Западе, А. Г. Столетов и К- А. Тимирязев в России) — выступали против подобных идеологических течений. Тимирязев называл их «неообскурантизмом». Однако выступления прогрессивных естествоиспытателей не привели к философскому опровержению этих ложных концепций в целом.

Великую историческую задачу разоблачения реакционных нападок на передовую науку и философского истолкования новых научных открытий выполнил В. И. Ленин. В своем труде «Материализм и эмпириокритицизм», опубликованном в 1909 г., Ленин ответил на кардинальные философские, вопросы, возникшие в ходе развития естествознания. Вместе с тем, опираясь на достижения физики и других наук, Ленин поднял учение диалектического материализма на более высокую ступень. Раскрыв философское понятие материи, Ленин показал, что материя есть объективная реальность, которая дана человеку в его ощущениях, существуя независимо от них. Вместе с тем Ленин решительно выступил и против упрощенных, механистических воззрений на материю:

«Материя исчезает,— это значит исчезает тот предел, до которого мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже; исчезают такие свойства материи, которые казались раньше абсолютными, неизменными, первоначальными (непроницаемость, инерция, масса и т. п.) и которые теперь обнаруживаются как относительные, присущие только некоторым состояниям материи. Ибо единственное «свойство» материи, с признанием которого связан философский материализм, есть свойство быть объективной реальностью, существовать вне нашего сознания» '.

Основной итог начавшегося тогда переворота в естествознании Ленин видел в доказательстве неисчерпаемости материи: «Диалектический материализм настаивает на временном, относительном, приблизительном характере всех этих вех познания природы прогрессирующей наукой человека. Электрон так же неисчерпаем, как и атом, природа бесконечна...» '.

Все последующее развитие естественных и точных наук вновь и вновь подтверждало эти ленинские слова.

Рассматривая фундаментальные проблемы науки, Ленин убедительно доказал, что идеализм и фидеизм несовместимы с прогрессом естествознания: «Естествознание бессознательно принимает, что его учение отражает объективную реальность, и только такая философия примирима с естествознанием!»2. Преодолевая ограниченность механицизма, естествознание неуклонно движется к более высокой и последовательной форме материализма — к диалектическому материализму.

Организация научных исследований! В последней трети XIX — начале XX в. в тесной связи с развитием техники естествознание совершало громадный качественный скачок: появились новые средства выполнения экспериментальных исследований, возникали и решались новые сложнейшие теоретические проблемы, происходила последовательная дифференциация отдельных областей научных знаний на все более узкие, специальные отрасли и одновременно — интеграция, при которой обособленно развивавшиеся науки связывались между собой пограничными дисциплинами (физическая химия — на границе физики и химии, биохимия — на стыке химии и биологии, астрофизика, геохимия и т.д.).

В этот период подавляющая доля технических изобретений и усовершенствований уже контролируется и направляется научно-исследовательскими институтами (НИИ), конструкторскими бюро (КБ) и другими организациями.

Деятельность ученых все более приобретает коллективные черты. Проблемы, встававшие перед наукой и производством, требовали комплексного решения, осуществляемого усилиями многих специалистов с высокой степенью разделения труда между ними. Но это не исключало и многих важных научных открытий и технических изобретений, сделанных индивидуально.

Деятельность академий наук. Традиционной формой организации научных исследований были национальные академии наук. Однако их значение и доля в проведении исследований в различных странах были неодинаковы.

Так, вклад Национальной академии наук {National Academy of Sciences — NAS), учрежденной в США в 1863 г., в разработку общегосударственных проблем был незначительным. Между 1863 и 1913 гг. военное министерство обращалось к Академии всего шесть раз: по проверке чистоты виски, сохранения краски на армейских ранцах, гальванизирующего действия соединений железа и цинка, метеорологическим наукам и их применению, по исследованиям Йеллоустона (Национального парка США).

Существовавшее в Англии с 1645 г. Лондонское Королевское общество ' долго представляло собой кастовую организацию, не связанную с учебными заведениями и оторванную от практических потребностей страны. В конце XIX — начале XX в. Королевское общество реформируется. Усиливается кооперация общества с другими научными учреждениями и университетами. Со дня основания Международной ассоциации академий в 1900 г. Королевское общество представляло в ней Англию.

Во Франции академические учреждения были перестроены в первой половине XIX в. Объединяющей организацией стал Институт Франции (L'Institut de France), который подразделялся на 5 академий. Основные исследования в области естествознания проводились в Парижской академии наук, состоявшей из отделения Физико-математических, Химических и естественных наук.

В Германии существовало несколько академий в отдельных землях, которые под гегемонией Пруссии вошли в 1871 г. в состав империи. Для проведения исследований в области естественных наук академии создавали специальные лаборатории. Этот процесс усилился после завершения в Германии промышленного переворота.

В академических лабораториях и институтах работали многие выдающиеся ученые, проложившие принципиально новые пути в естественных и точных науках.

Шведская академия наук активно участвовала в организации различных экспедиций. С конца XIX в. там начали создаваться собственные исследовательские учреждения. В 1877 г. при академии была огранизована исследовательская станция зоологии моря.

В Японии в 1879 г. была образована Токийская академия наук, которая в 1906 г. влилась в состав Императорской академии, состоявшей из отделения литературы и общественных наук и отделения естественных прикладных наук. Главным в ее деятельности было оказание помощи и поддержки научным исследованиям, присуждение премий, а также публикация результатов оригинальных исследований.

Петербургская академия наук ', официально называемая Императорской Санкт-Петербургской академией2, определялась как «первое ученое общество в Российской империи». Формально в ее обязанности входило «расширять пределы всякого рода полезных человечеству знаний, совершенствуя и обогащая оные новыми открытиями», «приспособлять полезные теории и следствия опытов и ученых наблюдений к практическому употреблению». Однако эти принципы осуществлялись непоследовательно.

Как раз в тот период, когда в пореформенной России началось быстрое развитие, говоря словами Устава академии, «фабрик, мануфактур, ремесл и художеств», в ней победила консервативная группа во главе с секретарем К- С. Веселовским, стремившаяся уйти в «чистую науку». В проекте нового Устава академии (1865) были опущены требования о приложении научных достижений к практике и о том, что она должна заботиться о распространении просвещения. При публичном обсуждении этого проекта Устава он подвергся резкой критике со стороны прогрессивных ученых. В 1866 г. вопрос об изменении Устава был снят.

Правительственная реакция 70—80-х гг. укрепила позиции консервативной части академиков. В 1880 г., к негодованию передовой общественности, академия отказала в избрании Д. И. Менделееву. Несмотря на эти теневые стороны в своей деятельности академия продолжала оставаться авторитетным научным центром России, объединяющим многих выдающихся ученых.

Наряду с организацией ряда новых академических учреждений к Петербургской академии наук были присоединены некоторые научные организации других ведомств: в 1886 г. в ее ведение была передана Главная физическая обсерватория (с 1899 г.— Николаевская), в 1883 г.— Физическая обсерватория в Тифлисе, а в 1884 г.— Екатерининская и Иркутская магнито-метеорологические обсерватории. Пулковская   обсерватория 3   благодаря   деятельности   в   ней Б. Я- Струве и О. В. Струве, Ф. А. Бредихина, О. А. Баклунд, А. А. Белопольского, А. А. Иванова, Н. Н. Павлова и других ученых продолжала занимать одно из первых мест среди наиболее известных обсерваторий мира.

К 1917 г. в состав академии входило пять лабораторий: Физическая, Химическая, Лаборатория по анатомии и физиологии растений, Особая зоологическая и Физиологическая лаборатории, пять музеев, две обсерватории, биологическая станция в Севастополе и т. д. При академии действовало также около 20 различных комиссий: Постоянная центральная сейсмическая (1900), Русское отделение Международного союза для исследования Солнца (1904), Комиссия по исследованию верхних слоев атмосферы (1907) и др.

Но в целом развитие сети научных учреждений академии отставало от запросов практики.

На рубеже XIX—XX вв. в Петербургской академии наук появилась оппозиция правительству, потребовавшая свободы печати, отмены предварительной цензуры и т. д. Передовые ученые боролись за превращение Академии наук из замкнутого «ученого сословия» в национальный научный центр.

Произошло значительное обновление личного состава академии. В 1890—1917 гг. в нее было избрано 68 новых академиков.

В начале 1915 г. в Академии наук был поднят вопрос о необходимости широкого изучения естественных ресурсов России для военных нужд. Была создана Постоянная комиссия по изучению естественных производительных сил России (КЕПС). В нее вошли крупнейшие петроградские и московские ученые.

В том же году Академия наук создала Полярную комиссию — специальный научный центр по изучению арктических районов.

После Февральской революции 1917 г. президентом Российской академии наук был избран выдающийся геолог А. П. Карпинский (1847—1936), а вице-президентом И. П. Бородин (1847—1930) — организатор и глава (с 1916 г.) Русского ботанического общества.

Исследовательская работа в других организациях. Наряду с академическими учреждениями все большее значение в деле развития науки приобретали кафедры и лаборатории высших учебных заведений. Особенно это относится к прикладным наукам.

Происходит дальнейшее развитие высшего технического образования. Наиболее успешным оно было в Германии: высшие технические учебные заведения (втузы) открылись в Аахене (1870), Дрездене (1875), Мюнхене (1877), Берлине и Ганновере (1879), Киле (1880), Страсбурге (1885), Геттингене (1888), Гейдельбер-ге (1892), Галле (1894), а вскоре и в Вюрцбурге, Бонне, Карлсруэ, Данциге ', Бреслау 2.

В Великобритании в последней трети XIX в. возникают университеты в Ирландии и Уэльсе, а в 80-х гг.— в Бирмингеме, Ливерпуле, Дареме, Лидсе, Шеффилде и Бристоле.

В США на базе колледжей стали возникать крупные университеты, сделавшиеся постепенно важными центрами фундаментальной науки: в 1876 г. был основан Университет Джонса Гопкинса (по имени основателя — американского банкира, предпринимателя и филантропа), в 1892 г.— Арморский технологический колледж. В университетах открываются инженерные факультеты.

В 1915 г. были созданы Национальный консультативный комитет по аэронавтике и Военно-морской комитет во главе с Т. А. Эдисоном. Оба комитета руководили комплексами лабораторий и научно-исследовательских институтов.

Во Франции с 1880 по 1890 г. было открыто 15 новых инженерных школ, а в 1900—1919 гг.— 26 инженерных вузов.

В 1877 и 1891 гг. в Швеции открылись два новых университета — в Стокгольме и Гетеборге.

Бурными темпами развивалась высшая техническая школа Японии. В 1871 г. был создан Технологический колледж, преобразованный в 1877 г. в Технологический институт. В том же году открылся Токийский университет. Государственные университеты были основаны в Киото (1897), Кюсю (1910), Тохоку (1911) и Хоккайдо (1919).

В России в эти годы открывается Московское высшее техническое училище (1868), Томский университет (1888), Технологический институт в Харькове (1885) и др.

Университеты и высшие технические учебные заведения не только готовили инженерные кадры, но все более превращались в научные центры, в которых вели исследования преподаватели, аспиранты и студенты. Центр научной работы переместился из академических учреждений в высшую школу. На базе университетов развиваются исследовательские лаборатории и институты в основном по естественным и точным наукам.

Так, в Англии при Кембриджском университете в 1869 г. была создана Кавендишская ' физическая лаборатория. При Оксфордском университете с 1872 г. начала действовать Кларедонская лаборатория, первым руководителем которой был Максвелл. В США были созданы исследовательские центры при Университете Джонса Гопкинса, Чикагском университете, Университете Кларка и др.

В тот же период подобные лаборатории, центры и институты появились в Германии, Франции и Скандинавии.

В России при Московском университете были созданы в 1868 г.— Геологический кабинет, в 1872 г.— Агрономический институт, в 1892 г.— Географический музей, в 1903 г.— Физический институт, а в 1913 г. Кабинет эмбриологии и гистологии; при Петербургском университете — Физический институт, в Технологическом институте — Химическая лаборатория, лаборатория по химической технологии минеральных веществ, электрохимическая, механическая, инженерная, металлографическая и металлургическая лаборатории.

В Московском высшем техническом училище работали лаборатории химической технологии минеральных веществ (1897), красильных веществ (1899), паровых котлов (1901), механическая (1903), гидравлическая (1904), двигателей внутреннего сгорания (1907), строительная (1908), аэродинамическая (1910), холодильная (1914). В 1915 г. были основаны лаборатории органической химии, металлургическая, технологии питательных веществ, технологии органических веществ и грузоподъемных машин, а в 1917 г.— лаборатории паровых турбин, неорганической химии и качественного анализа. При училище действовали Физический институт, Институт механической технологии волокнистых веществ (1901) и ряд других учреждений.

В физической лаборатории Московского университета работал П. Н. Лебедев, в лаборатории органической и аналитической химии — Н. Д. Зелинский, в аэродинамической лаборатории МВТУ — Н. Е. Жуковский, в химической лаборатории Петербургского университета работали Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров, Н. А. Меншуткин и другие ученые.

Все вузовские лаборатории и институты входили в структуру высшего учебного заведения, финансировались из его бюджета и работали по его тематике. Руководители таких лабораторий и институтов обычно заведовали кафедрами. Для проведения исследований в лаборатории и институты в качестве ассистентов привлекались молодые специалисты и студенты.

Начала складываться система государственных научно-исследовательских институтов и учреждений. Поощрительные мероприятия государства способствовали наращиванию научного потенциала и сосредоточению ученых на решении наиболее актуальных вопросов науки и техники.

Названа по имени ее основателя — ректора университета Г. Кавендиша.

В 1891 г. в Берлине открылся Институт инфекционных заболеваний Роберта Коха; в 1894 г.— Общество электрохимии, преобразованное в 1899 г. в Бунзеновское ' общество; в 1899 г.— Институт экспериментальной терапии Пауля Эрлиха. В 1900 г. в Гамбурге был основан Институт морских и тропических болезней, в 1914 г.— Институт мировой экономики и экономики морского транспорта в Киле.

В 1911 г. было образовано «Общество кайзера Вильгельма» — организация, стремившаяся координировать и регулировать научные исследования в государственных интересах. При содействии этого общества за период с 1911 по 1914 г. в Германии было открыто 37 НИИ, проводивших как фундаментальные, так и прикладные исследования.

Первый государственный НИИ технического профиля в Англии возник в 1900 г. (в ответ на основание германского Имперского физико-технического центра).

Во Франции в 1887 г. был создан Пастеровский институт. Лаборатория П. Кюри после его смерти была преобразована в 1910 г. в Радиевый институт. В том же году в Сен-Сире был открыт Аэротехнический институт. В 1901 г. возникла «Касса научных исследований», связывающая между собой исследователей различных институтов.

В Италии в 1875 г. был основан Морской гидрографический институт в Генуе и Сельскохозяйственный энтомологический институт во Флоренции, а в 1896 г.— Миланский институт сывороток.

В Японии до первой мировой войны были созданы 72 научно-исследовательских учреждения, преимущественно при министерствах.

Созданная в 1847 г. Американская ассоциация за прогресс науки ' стала теперь координировать деятельность научных учреждений; США. В 1900 г. возникла Ассоциация американских университетов.;

При некоторых министерствах имелись федеральные лаборатории: при Министерстве торговли в 1901 и 1903 гг. были созданы Национальное бюро стандартов и Бюро цензов, занимавшиеся сугубо прикладными проблемами. При Министерстве сельского хозяйства также была создана лаборатория, занимающаяся не столько исследованиями, сколько экспертизой и распространением; передового опыта.

В Скандинавских странах были организованы государственные институты по сельскому и лесному хозяйству, здравоохранению, бактериологии, метеорологии и гидрологии, защите растений, ветеринарии и др.

В России в связи со значительным ускорением развития крупной промышленности и транспорта влияние науки на производство заметно возросло. В 1882 г. был основан Геологический комитет, занимавшийся собиранием коллекций и изданием карт. В 1893 г. по проекту Д. И. Менделеева была создана Главная палата мер и весов с девятью лабораториями. В 1902 г. было основано первое в России научно-исследовательское учреждение в области радиотехники. В том же году был образован Русский электротехнический комитет международной электротехнической комиссии.

В различных странах появлялись и частнопромышленные лаборатории и институты.

Первая в США промышленная лаборатория была основана в 1872 г. Т. А. Эдисоном. Лаборатория была своеобразной фабрикой по производству изобретений, где работали профессионалы-изобретатели. В 1886 г. в Бостоне была создана исследовательская химическая фирма «Артур Д. Литтл». В 1893 г. свою лабораторию открыла фотографическая фирма «Истмэн Кодак», в 1895 г.— резиновая фирма «Б. Ф. Гудрич», в 1900 г.— «Дженерал электрик ком-пани».

В последующие годы лаборатории основали компании «Дюпон» (1902), «Амёрикэн телефон энд телеграф» (АТТ) (1907), Меллонов-ский институт промышленного исследования (1915)..

В Японии в 1917 г. акционерные общества «Токио дэнки», «Мицубиси» и некоторые другие компании создали свои НИИ.

В России первые частные научно-технические учреждения были созданы в годы промышленного подъема в 1910—1913 гг.: Петрографический институт «Литогеа» братьев Аршиновых, «Поверхность и недра» П. П. Пальчинского, Физико-техническая лаборатория А. Феоктистова.

Исследовательские лаборатории были образованы на заводе «Карболит» в Орехово-Зуеве (1914), на Обуховском и Путиловском заводах.

Следует, наконец, отметить создание общих международных научных ассоциаций типа «Международной ассоциации академий» (1900) или отраслевых («Международный союз химиков», 1911).

Приборостроение. Проведение исследований в области естественных и технических наук предполагало наличие и дальнейшее совершенствование специальных приборов, аппаратов и инструментов. Особенно это сказалось в период революционных открытий в различных областях естественных наук. Развитие приборостроения способствовало дальнейшей дифференциации и специализации наук, появлению новых отраслей на стыке наук или в результате применения теорий и принципов одних дисциплин в смежных областях.

Требования науки и техники к увеличению точности измерений начали реализовываться с созданием во второй половине XIX в. контактных микрометров. В конце XIX в. П. Штюкрат сконструировал весы, позволявшие проводить измерения с точностью до 0,0001 мг. На них можно было взвешивать воздух. В то же время начали применять хроноскоп Гиппа для измерения промежутков времени с точностью до 0,001 секунды.

Успехи электротехники также были связаны с созданием новых измерительных и контролирующих устройств. Большую роль в разработке электротехнических приборов сыграл английский физик У. Томсон  (лорд Кельвин)   (1824—1907). Он изобрел сифонметчик, игравший роль приемника при кабельном телеграфировании, квадрантный и абсолютный электрометр — прибор для разложения периодических функций в ряд синусоидальных функций, внес усовершенствования в такие приборы, как глубиномер, компас, гальванометр и др. В общей сложности У. Томсоном было получено более 70 патентов и основана приборостроительная фирма.

В 1898 г. английский физик и химик, член Лондонского Королевского общества Дж. Дьюар (1842—1923) изобрел сосуд с двойными стенками, между которыми был создан вакуум для сохранения газов, приведенных в жидкое состояние (сосуд получил его имя ').

К концу XIX в. больших успехов достигло оптическое приборостроение. В 1899 г. П. Н. Лебедев (1866—1912) разработал прибор для изучения светового давления. Исследования русского ученого позволили установить, что свет обладает не только энергией, но и массой.

В 1870 г. К. Фирордт в Германии создал спектрофотометр для измерения спектров поглощения и количественного анализа, а в 1877 г. П. Глен и К. Г. Хюфнер сконструировали фотометр, в котором интенсивность света регулировалась с помощью поляризатора.

Важной проблемой физики конца XIX в. было определение скорости света.

В 80—90-х гг. американские ученые А. Э. Майклсон (1852— 1931) и Э. У. Морли (1838—1923) с помощью интерференционной установки (интерферометр был изобретен Майклсоном) экспериментально доказали, что скорость светового сигнала не зависит от скорости движения его источника. Этот вывод сыграл исключительно важную роль в разработке теории относительности.

После открытия в 1887 г. Г. Герцем явления внешнего фотоэффекта в 1888 г. А. Г. Столетов в России создал первый в мире газонаполненный фотоэлемент, основанный на явлении внешнего фотоэлектрического эффекта.

В 1897 г. англичанин Дж. Дж. Томсон (1856—1940) сконструировал электронно-лучевую трубку, с помощью которой он исследовал отклонение катодных лучей в магнитном и электрическом полях и установил, что они представляют собой поток электронов. В 1907 г. Томсон разработал масс-спектрометр для определения и точного измерения массы ионизированных атомов или молекул газов посредством разделения ионов с различным отношением масс к заряду при прохождении ионизированных частиц в электромагнитном поле. Масс-спектрометры (после усовершенствования их в 1919 г. Ф. Астоном) стали широко применяться в химическом анализе для определения относительного содержания в веществе различных компонентов.

Новейшие достижения естествознания успешно использовались в приборостроении.

После того как в 1895 г. немецкий физик В. К- Рентген (1845— 1923) открыл лучи, в дальнейшем получившие его имя, он создал тип рентгеновской трубки с вогнутым катодом и платиновым антикатодом, которая нашла широкое применение в медицине, химии, физике, металлургии и т. д.

В 1899 г. знаменитый- английский' физик Э. Резерфорд (1871 — 1937), закладывая основы современного учения о радиоактивности и строении атома, создал ряд приборов, помогающих успешному осуществлению его экспериментов.

В 1908 г. Резерфорд совместно с немецким физиком X. Гейгером (1882—1945) изобрел прибор для регистрации отдельных заряженных частиц (газоразрядный счетчик), позже усовершенствованный Гейгером и Мюллером. В 1918 г. Резерфорд создал первую установку для искусственного расщепления атомов азота, которые он «бомбардировал» а-частицами (т. е. ядрами атомов гелия). В результате такого эксперимента Резерфорду удалось впервые наблюдать превращение одного элемента в другой.

Строительство крупных надводных бронированных кораблей и подводных лодок сделало невозможным использование для навигации старых магнитных компасов. Необходим был новый прибор.

Во второй половине XIX в. стали вестись поиски путей создания гироскопических приборов для нужд флота. Этим занимались ученые Ж- Сир, Ж. Труве, Ф. Жильбер и Э. Дюбуа — во Франции, М. Гопкинс — в США, У. Томсон (лорд Кельвин) — в Англии, В. Сименс — в Германии.

Зародившаяся гироскопическая техника дала искусственный корабельный горизонт (Флернс, 1886) и гироскоп Л. Обри для выравнивания курса торпед (90-е гг. XIX в.).

Однако к концу XIX в. гирокомпас создан не был, хотя все необходимые конструктивные решения найдены.

Причина этого крылась в неясности основных вопросов механики гирокомпаса, что не позволяло правильно выбрать параметры. Теоретическую часть работы по его созданию выполнил немецкий ученый М. Шулер в 1909 г.

Оригинальную конструкцию гирокомпаса предложил американский инженер Э. Сперрй (1860—1930). В 1913 г. немецкий физиолог и географ Г. Акшюнц-Кёмпфе (1872—1931) испытал на море трех-гироскопический компас, показавший хорошие результаты.

Гироскопические приборы стали устраивать для ликвидации бортовой качки кораблей. Первый такой успокоитель предложил в 1904 г. немецкий инженер О. Шликк (1840—1913).

Дальнейшее усовершенствование гироскопического успокоителя в 1911 г. связано с именем Э. Сперрй.

Немецкий изобретатель А. Бем изобрел в 1913 г. эхолот — навигационный прибор для определения глубины морского дна путем измерения времени, необходимого звуку, чтобы дойти до дна и, отразившись от него, вернуться на судно.

Успехи метрологии. В результате создания, развития и совершенствования всякого рода измерительных приборов и аппаратов к концу XIX в. обозначилась настоятельная необходимость в разработке общих основ измерений, что привело к созданию метрологии—специальной науки о единицах, средствах и методах измерений.

Во многих странах устанавливаются единые меры и единицы измерения, создаются предпосылки к установлению международных метрологических отношений.

Так, в Германии установлению единых мер и единиц измерений способствовала созданная в 1868 г. Комиссия стандартов (в настоящее время — Государственный институт мер и весов в ФРГ).

В России в 1893 г. по проекту Д, И. Менделеева была создана Главная палата мер и весов ', на которую было возложено хранение эталонов принятых в России мер и весов, изготовление копий с них, проверка доставленных в палату копий с эталонов мер и весов и измерительных приборов, составление сравнительных таблиц русских и иностранных мер, решение метрологических вопросов. В состав палаты входили электрическая, магнитная, химическая, оптическая лаборатории, высоких температур, водомерная, газомерная, таксометрическая и др. В Главной палате мер и весов под руководством Д. И. Менделеева были обновлены русские эталоны мер и весов. Благодаря деятельности этой палаты уже в конце XIX — начале XX в. в России метрическая система мер стала шире применяться в научных исследованиях и технических работах.

В начале XX в. специальные метрологические учреждения были основаны в Англии (Национальная физическая лаборатория, 1900) и США (Национальное бюро стандартов, 1901).

Дальнейшее развитие приборостроения дает толчок к появлению новых отраслей производства (точное машиностроение, оптическое приборостроение)  и наук  (инструментоведение,  металлография).

Значительно возросло количество и разнообразие точных приборов, многие из которых приобрели современные очертания.

Вычислительная техника. Создать простой, дешевый и достаточно быстродействующий вычислительный аппарат пытались на протяжении всего XIX в. многие ученые. В Швеции в 1866 г. появился счетный прибор Арцберга, русский математик В. Я- Буняковский в 1867 г. создал самосчеты, в Германии в 1878 г. Лейнер сконструировал свой стержень для сложения, а в 1885 г. инженер Патетйн во Франции предложил свой прибор для сложения.

Около 1876 г. русский математик П. Л. Чебышев (1821 —1894) создал суммирующий аппарат с непрерывной передачей десятков. В 1881 г. он же сконструировал к нему приставку для умножения и деления. Принцип непрерывной передачи десятков широко использовался в различных счетчиках (спидометр Н. Теслы) и вычисли-' тельных машинах («Мергенд» в США, «Дирент» в Швейцарии и др.).

В 1873 г. русский инженер В. Т. Однер построил арифмометр, в котором использовал зубчатую передачу с переменным числом зубцов. Начиная с 90-х гг. «Однер-машины» стали создаваться во многих странах мира («Брунович», «Триумфатор» и др.).

225

В 1885 г. американский инженер У. С. Барроуз запатентовал, а в 1890 г. сконструировал суммирующую «листинговую машину».

Это был впоследствии весьма популярный конторский записывающий калькулятор, в котором рычажный набор чисел, существовавший до этого во всех вычислительных машинах, впервые был заменен на клавишный. Машина Барроуза нашла спрос на рынке и начала применяться для коммерческих расчетов.

В 80-х гг. американский инженер и предприниматель Герман Холлерит сконструировал вычислительную машину («Табулятор»), автоматизировавшую процесс обработки данных, используя в качестве носителей информации перфокарты. Вычислительные машины Г. Холлерита оказали большую помощь в обработке информации о переписи населения США в 1890 г. Вначале перфокарты вставлялись в машину вручную: один человек пропускал до 1000 карточек в час. Позднейшее усовершенствование машины позволило Холлериту автоматизировать этот процесс и увеличить производительность машины.

В основе «Табулятора» Холлерита лежало соединение принци

пов механического счета с возможностью некоторого автоматиче

ского сопоставления и анализа данных. В 1896 г. Г. Холлерит ос

новал фирму по выпуску вычислительной техники и перфокарт. В

1924 г. она была преобразована в фирму IBM («International

Business Maschines»). Вычислительные машины Холлерита широко

использовались не только в США, но и в Австрии, Канаде и дру

гих странах. В 1897 г. они применялись для обработки результатов

переписи населения в России. «Табуляторы» Холлерита в начале

XX в. с успехом работали на больших предприятиях и в статисти

ческих управлениях США и Европы.

Дальнейшее совершенствование счетных клавишных машин связано с именами американских инженеров Е. Фельта и Р. Таррана, которые в 1896 г. создали калькулятор, производивший четыре арифметических действия, а при последующем усовершенствовании обеспечивал отпечатки всех производимых операций.

В 1904 г. в России А. Н. Крылов предложил конструкцию машины для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений. В 1912 г. такая машина была построена.

В 1907 г. американскому инженеру Дж. Пауэрсу удалось сконструировать автоматический карточный перфоратор. Разработкой счетно-аналитических машин занимались Лангфорд и Дж. Буль.

Следует сказать, что вплоть до конца XIX в. все вычислительные машины были механическими. В конце XIX в. в вычислительных машинах стали использовать электрический привод, причем он был приспособлен и для старых типов машин. Опытный вычислитель, вооруженный такой техникой, мог за рабочий день выполнить не более 1500—2000 арифметических операций. С этого момента начался электромеханический период в развитии вычислительной техники, который продолжался до 40-х гг. XX в., когда появились ЭВМ.