Сочетание большого числа объективных и конкретно-исторических факторов породило в Европе на рубеже XVIII—XIX вв. научно-технический прогресс. Первым значительным практическим результатом развития новой науки стала паровая машина Дж. Уатта. Во второй половине XIX в. на научной основе впервые возникла уже целая отрасль — электротехническая промышленность, а в современную эпоху вряд ли можно назвать какой-либо вид техники, который не был бы плодом научных знаний. За более чем 200 лет «точечные» контакты науки и техники превратились в их нерасторжимое единство [1].
В течение этого длительного исторического периода развитие науки и техники не было равномерным. В его рамках происходили крупные качественные сдвиги, позволяющие говорить о первой промышленной революции, о промышленной революции конца XIX — начала XX в., о современной научно-технической революции. Научная революция XVII в. сменилась длительным периодом ее относительно спокойного развития в XVIII в., гигантским ускорением в XIX в., особенно в его второй половине, завершившимся революцией в естествознании начала XX в. А в текущем столетии скачкообразное развитие науки стало нормой.
Качественные сдвиги в развитии науки и техники определяют этапы научно-технического прогресса; их анализ необходим для выяснения исторического происхождения современной научно-технической революции. Вместе с тем качественные сдвиги, скачкообразное развитие — лишь одна, хотя и наиболее динамичная, сторона научно-технического прогресса. Другая его сторона — непрерывное накопление достижений науки и техники, которые в процессе исторического развития не только замещают, но и дополняют друг друга, что ведет к сосуществованию и совместному функционированию научных знаний и технических идей с разным «годом рождения». Выделение этих двух аспектов позволяет подойти к решению задачи, которую К. Маркс назвал технологическим сравнением различных эпох производства [2].
Первая промышленная революция была историческим рубежом между абсолютным господством эмпирической техники, т. е. основанной лишь на практическом опыте, и технике научной, материализовавшей в себе теоретическое познание природы. Если раньше знания не развивались в качестве отделенной от труда самостоятельной силы, не выходили за пределы медленно и понемногу расширяемого собирания ремесленных рецептов, то начиная с первой промышленной революции развитие науки все больше становится условием технического прогресса, а технический прогресс в свою очередь — материальной основой научного познания.
В рамках научно-технического прогресса наука и техника, будучи разными сферами общественного труда, всегда сохраняли свою относительную самостоятельность; научное познание направлено на раскрытие законов развития природы и общества, а техника занимает промежуточное положение между наукой и практическими потребностями человека. Поэтому содержание науки и логика ее развития диктуются в первую очередь объектом познания, а техника призвана объединить в себе два начала — научное и практическое. Это значит также, что ориентация науки на нужды практики происходит одновременно и в меру соединения науки и техники; только в единстве с техникой наука перестает быть лишь социокультурным явлением, становится практической, превращается в непосредственную производительную силу.
В истории нового времени наблюдалась значительная асинхронность в развитии науки и техники. До первой промышленной революции связь между ними была почти односторонней — наука, используя накопленный практический опыт, создавала основы естественно-научных знаний, а техническое развитие происходило на эмпирической основе. В этот период шло первоначальное накопление опытных научных данных — как непосредственно из практики, так и с помощью впервые созданных научных приборов — оптических, механических, измерительных.
Первым достижением науки, означавшим переворот в технике производства, была паровая машина, которую ее современники не случайно называли «философской», т.е. научной. Паровая машина Дж. Уатта не только использовала опыт предшественников (Т. Севери и Т. Ньюкомена), но и была плодом научной мысли — развития пневматики, приведшей в XVII в. к пониманию физической природы пустоты, и теории теплоемкости, созданной Дж. Блэком, научным наставником Дж. Уатта в университете г. Глазго. Это было первое техническое достижение в истории человечества, которое не могло быть получено эмпирически.
Однако в массе своей технические достижения первой промышленной революции были результатом эмпирических усилий, а не материализацией научных теорий. Хотя успехи механики XVII в. сыграли, как отмечал К. Маркс, значительную роль в создании первых машин, все же эти машины были в основном делом рук малообразованных практиков — великих в своем деле, но почти не имевших контактов с наукой [2, с.86]. Так были изобретены, например, челнок-самолет (Дж. Кей, 1733 г. ), прядильные машины (Дж. Харгривс, Р. Ар-крайт — Т. Хайс, 1768 г.), механический ткацкий станок (Э. Карт-райт, 1785 г.), токарный станок (Г. Модели, 1797 г.), а также создано производство каменноугольного кокса, стали и т. д. В этот период практическая отдача науки была меньше, чем ее обогащение техническим опытом.
Техника, а также соответствующие ей знания эмпирического происхождения продолжали существовать, а в ряде отраслей — господствовать еще длительное время; в некоторых сферах общественного труда эмпирические техника и знания сохраняются и в современную эпоху. Взаимосвязанное развитие практической науки и «научной» техники ведет к постепенному, но еще далеко не завершенному вытеснению чистой эмпирики.
Для превращения науки в абсолютное условие технического развития необходим ряд предпосылок, связанных с достигнутым уровнем производства, с конкретным состоянием науки и техники. Производство должно столкнуться с такими проблемами, которые оказываются неразрешимыми методами частных улучшений, опирающихся лишь на практический опыт, а наука должна накопить такую сумму знаний и эмпирических данных, когда решение возникших проблем развития производства становится теоретически возможным. Что касается техники, то в этом «треугольнике» она должна объединить в себе производственную необходимость и научную возможность с практической готовностью. Последняя означает в первую очередь технологическую готовность, т. е. необходимость обеспечить определенное качество исходного сырья и материалов, условия энергообеспечения, технические параметры (точность, надежность) изготовления конечной продукции. Если эти предпосылки не существуют одновременно, то техническое развитие становится невозможным или осуществляется эмпирическим путем, не приводящим к качественным сдвигам. Имея в виду названные предпосылки и необходимость их сочетания, попытаемся объяснить резко возросшую динамичность науки в период после первой промышленной революции, особенно во второй половине XIX в., которая привела к превращению научно-технического прогресса в массовое явление.
Если возникновение первых машин было связано в основном с изменившимися социально-экономическими условиями, о которых речь шла выше, то дальнейшее развитие машин довольно быстро натолкнулось на труднопреодолимые препятствия — отсутствие массового производства металла, способного выдерживать большие механические нагрузки, невозможность увеличивать мощность машин и сделать их независимыми от естественных источников энергии. Именно в конце XVIII — начале XIX в., как указывал К. Маркс, впервые возникают такие практические проблемы, которые могут быть разрешены лишь научным путем. В предшествующий период единственным примером такой ситуации было, как уже отмечалось, изобретение навигационных средств, вызванное потребностями мореплавания в эпоху великих географических открытий [2, c. 64].
Здесь нет необходимости подробно анализировать историю возникновения производственных проблем и их решения на научно-технической основе; этому посвящены многочисленные труды по истории первой промышленной революции. Остановимся лишь на взаимосвязи развития машин, металлургии и энергетики в этот период, с тем чтобы выявить логику перехода техники на научную основу.
Непосредственной целью производства первых текстильных машин (сначала прядильных, а потом ткацких) было удовлетворение растущего внутреннего спроса. На основе ручной техники это было невозможно, а машинная техника вызвала гигантский скачок производства. Ручное производство сукна и хлопчатобумажных тканей увеличивалось в Англии до начала 80-х годов XVIII в. примерно на 2 % в год, а с 1781 по 1802 г. производство хлопчатобумажных тканей росло на 25 % в год, их экспорт увеличился в 22 раза. В первых машинах все, кроме пружин, было деревянным. Такой была, например, прядильная машина Р. Аркрайта, что является еще одним свидетельством ремесленного, эмпирического происхождения первых машин, нисколько не соответствовавших требованиям научной механики. Все это, естественно, противоречило тем длительным механическим нагрузкам, которые они должны были выдерживать. Энергетические возможности человека уже не соответствовали требованиям этих машин, а естественные источники энергии (в основном водяные мельницы) были ограничены и строго локализованы; так, двигательной силой машины Р. Аркрайта была вода, что очевидно из самого ее названия water-frame («водяной станок»). Последнее обстоятельство входило также в противоречие с требованием капиталистического производства — с подчинением труда капиталу — из-за «размазанности» такого машинного производства по территории [3].
Производство металлических станков и создание паровой двигательной установки были реакцией на те требования, которые выдвинуло возникновение машинного производства. Это вызвало развитие металлургии, металлообработки и, наконец, машиностроения, с одной стороны, и энергетики — с другой. Что касается энергетики, то, не возвращаясь более к паровой машине Уатта, отметим ее роль в образовании спроса на каменный уголь, который вместе с потребностями черной металлургии и в силу ограниченности лесных ресурсов привел к возникновению каменноугольной промышленнности. Если же говорить о практической причине, вызвавшей появление паровой машины, то ею были не изобретение прядильных и ткацких станков, а нужды горной промышленности, строительства шахт, требовавшие откачки воды с довольно значительной глубины.
Производство машин породило потребность в большом количестве дешевого металла. Это вызвало в свою очередь замену древесного угля каменноугольным коксом. Производство кокса, полученное эмпирически и ставшее массовым уже к 1780 г., открыло эру дешевого чугуна. Из чугуна делались цилиндры паровых машин, колеса, строились первые цельнометаллические мосты и водопроводы. Однако рабочие детали машин и инструменты производиться из чугуна не могли из-за его хрупкости; здесь использовалось железо. Его производство также усовершенствовалось и подешевело в результате использования каменноугольного кокса; однако железо обладало другим недостатком — оно было ковким, но слишком мягким. Для производства движущихся частей машин и рабочих инструментов больше всего подходила сталь, сочетающая пластичность и прочность.
Сталь была известна издавна; она производилась с незапамятных времени в Китае и Индии. В Европе производство стали было переоткрыто в XVIII в., но оно оставалось слишком дорогим для массового использования. В необходимых масштабах проблема была полуэмпирически решена Г.Бессемером (1856 г.), а на научной основе — С. Дж. Томасом (1878 г.). Сталь стала получаться в результате продувки воздуха через расплавленный чугун (бессемеровский процесс) и введения основной футеровки для поглощения вредных примесей фосфора (томасовский процесс). В итоге производство машин получило в необходимых масштабах свой материал. Однако для кардинального решения проблемы, возникшей еще в конце XVIII в., понадобилось почти 100 лет [4].
Столь длинный путь от возникновения практической проблемы до ее решения объяснялся, с одной стороны, отсутствием достаточных научных предпосылок, а с другой — невозможностью получения необходимых для производства результатов чисто эмпирическим путем. Известно, что металлургические процессы в основе своей — термохимические, а чугун, сталь и железо отличаются друг от друга содержанием углерода. Очевидно, что решение этой задачи требовало соответствующего уровня развития химии, которая в конце XVIII в. была в зачаточном состоянии. Понадобились длительная эволюция научной химии, открытие основных химических элементов и химических реакций с их участием, в том числе с участием кислорода, определение количественных соотношений этих реакций, чтобы сложилось понимание химической природы металлургических процессов и чтобы эти процессы были перестроены на научной основе.
Приведенный пример показывает также, что возможности эмпирического совершенствования техники очень значительны; в черной металлургии они почти 100 лет после начала первой промышленной революции позволяли, хотя и не слишком быстро, решать назревавшие практические проблемы. Такие возможности не исчерпаны в ряде отраслей и по сегодняшний день.
Иной вариант взаимодействия науки, техники и производства сложился в развитии электроэнергетики. Известно, что открытие электрической энергии произошло на столетие раньше начала ее широкого использования.
Напомним, что первые догадки о существовании особой энергии — «магнетизма» — относятся к XVII в. В 1753 г. Б. Франклин впервые поставил изучение электричества на практическую основу — создал громоотвод. В 1780 г. Л. Гальвани открыл животное электричество, а в 1797 г. А. Вольта создал первую батарею электрического тока. Электромагнит был изобретен в 1823 г. Эффект электромагнитной индукции был открыт М. Фарадеем в 1831 г., а электромагнитная теория света — вполне законченная и современная теория — была создана Дж. Максвеллом в конце 50-х — начале 60-х годов. Однако история практического использования электроэнергии начинается лишь с 1876 г., когда была создана П. Н. Яблочковым «электрическая свеча». Первая электростанция, состоявшая из всех необходимых элементов (первичного двигателя, генератора, линии передачи и приемных устройств), была создана Т. Эдисоном в 1881 г. [5].
Столетний разрыв между открытием и практическим использованием электрической энергии объясняется длительным и эффективным господством паровой машины, ориентацией всей технологии и организации производства на ее использование. Это в свою очередь сдерживало развитие науки в области электроэнергетики, отдаляло время использования ее достижений. Лишь кризис паровой техники сделал использование электрической энергии практически необходимым, что и привело в конце XIX в. к новой технической революции в промышленности — ее электрификации. На этом вопросе, имеющем принципиальное значение для анализа этапов научно-технического прогресса, мы кратко остановимся ниже. Здесь же только отметим, что одни лишь научные достижения, сколь бы велики они ни были, неспособны породить соответствующую технику, если еще не назрела практическая, производственная потребность. Судьба открытий М. Фарадея и Дж. Максвелла оказалась, в конце концов, счастливой; совсем иначе было со многими теориями и изобретениями, появившимися на свет не вовремя [6].
Таким образом, переход технической практики на научную основу делал свои первые шаги. Там же, где техника уже базируется на научных знаниях, закономерно проявляется смена технических форм по мере углубления научного познания. Дополняющей стороной этой закономерности является существование и развитие техники, обязанной своим происхождением преимущественно практическому опыту. Там, где наука еще не вступила в «свои права», еще не обеспечивает всю гамму общественных потребностей, где прогресс порождается и будет порождаться повседневной практикой, здравым смыслом и интуицией, там эмпирические знания, опыт и техника, созданная на их основе, остаются незаменимыми. Технический прогресс на основе науки продолжает тем самым сосуществовать с эмпирическим развитием техники.
Литература
- Гайденко П.П. Эволюция понятия науки (XVII-XVIIIвв.). -М.: Наука, 1987.
- Маркс К. и Энгельс Ф. Соч., т. 23.
- Симоненко О.От технологии к технософии. Прогресс: между верой и разочарованием.// portal-slovo.ru > impressionism/36327.php.
- Козлов Б.И. Возникновение и развитие технических наук. - Л.: Наука, 1988.
- Лилли С. Люди, машины и история. -М.: Прогресс, 1970.
- Традиции и революции в истории науки. - М.: Наука, 1991.