Геометрия и Марсельеза

Странное и противоестественное для науки ее «великое противостояние» практике, механике, изобретательству, созданию машин, развитию ремесла, промысла, облегчению труда удивляло и возмущало Монжа. К чему все эти исчисления бесконечно малых, этот могучий аппарат математического анализа, к чему достижения высочайших гениев всех эпох, если труд людей остается по-прежнему на примитивном техническом уровне, если наука не облегчает его в десятки, сотни раз!

Приложить анализ к геометрии, а геометрию — к созданию машин и тем самым к развитию промышленности, производства, к улучшению жизни всех, а прежде всего самых бедствующих — что может быть благороднее и важнее из забот ученого! Все, что сделано в технике гениального, талантливого и просто толкового, все, что способствует тому, что люди практически овладевают природой и заставляют ее служить им, сделано механиками-самоучками. Это они изобрели гончарный круг, прялку, ткацкий и токарный станок, водяную и ветряную мельницу, паровую машину.

Мир машин, творений рук человеческих, машинорудий, машин-двигателей, машин — преобразователей движения, машин-автоматов, заменяющих человека в некоторых его рабочих функциях, пока еще никем не анализировался всерьез, не систематизировался. В нем пора было разобраться. Но как сложна эта задача!

Начинать пришлось опять же почти без предшественников и учителей. Ни один профессор ни в одном учебном заведении еще не читал курса теории машин — ее еще не было. Но в Мезьере элементы этой будущей теории уже намечались. На своих занятиях Монж давал учащимся определенные представления о существовавших тогда машинах, предлагал рассмотреть их схемы, внести возможные усовершенствования. Он постоянно говорил, что машины экономят труд людей, облегчают его.

Со свойственной ему экспансивностью и увлеченностью Монж говорил, что машины освободят человека от изнурительного труда, что развитие страны, расширение производства во всех сферах, а значит, и улучшение условий жизни народа обеспечат наука и машины.

Эти его идеи развивал потом Сен-Симон, который писал, что для достижения счастья общества нет других средств, кроме наук, искусств и ремесел. Ибо, только объединив все средства в единую «промышленную систему», можно будет разумно и с пользой применять их во благо человека. Поэтому и политика как наука об обществе, считал великий социалист-утопист, должна превратиться в науку о производстве, то есть науку, ставящую себе целью установление порядка вещей, наиболее благоприятного всем видам производства.

Источник народного благосостояния, по мысли Сен-Симона, — в организации машин, в централизованном управлении промышленностью в соответствии с научно обоснованным планом. «Все для промышленности, все через промышленность» — вот его кредо, под которым подписался бы и Монж.

Теория механизмов и машин, наука, изучающая их строение, кинематику и динамику, ныне хорошо известна всем инженерам. Но далеко не все знают, что эта стройная система знаний выросла именно из начертательной геометрии Монжа. Это ему, «расчистившему хаос» в способах графических построений и сумевшему подвести под них подлинно научный фундамент, пришла счастливая мысль привести в систему все, что известно о мире машин. Впрочем, знаний и интуиции Монжу хватало и на то, чтобы совместно с Гитоном де Морво, Лавуазье и Бертолле принять участие в работе по «наведению порядка» в мире химических веществ, в разработке современной химической номенклатуры. Довести их дело до подлинного триумфа науки, до открытия периодического закона и предсказания на его основе свойств элементов, еще не известных, выпало много лет спустя на долю гениального русского химика Менделеева.

Многие естествоиспытатели занимались систематизацией и классификацией в мире животных и растений, но не было до Монжа сколько-нибудь сложившейся системы классификации, методов анализа различных машин и механизмов. Разработка начал науки о машинах, без которой не могла бы столь бурно развиваться промышленность, — второй великий вклад Монжа в научно-технический прогресс (после начертательной геометрии). Воздавая должное его гениальной интуиции и творческой фантазии, нельзя не удивиться и колоссальной продуктивности этого универсального ума. К тому же и творил он в бурную революционную эпоху, не раз отвлекавшую его от наук.

Разумеется, элементы теории машин, как и элементы любой другой науки, всегда можно найти в далеком прошлом. И Монж о них знал. Еще Архимеду мы обязаны созданием статики машин, точнее — ее начал. Немалое внимание уделял машинам известный военный инженер и архитектор Витрувий, посвятивший их описанию одну из своих «Десяти книг по архитектуре». Но подъем тяжестей, которым главным образом были озабочены древние, — не единственная цель создания машин и механизмов, Появились ветряные и водяные мельницы, маслобойки, пилы и другие довольно сложные устройства.

Леонардо да Винчи, Агрикола, Кардано, Лейпольд, Эйлер, Гюйгенс и многие другие занимались механикой и машинами весьма серьезно. Особенно большой вклад в изучение и описание машин до Монжа сделал Якоб Лейпольд. Этот богослов, видимо, разочаровавшись в изучении столь тонкого и темного дела, как сотворение мира, занялся предметами материальными, созданными не богом, а человеком, и написал замечательное произведение «Театр машин» в девяти томах. Его капитальный труд мог бы остаться неопубликованным, если бы не материальная помощь Петра I, российского самодержца.

Труд вышел в свет и оказал немалую помощь механикам. В нем Лейпольд детальнейшим образом описал все множество машин, известных в начале XVIII века, и даже сделал первую попытку их как-то систематизировать.

«Машины, — писал он, — бывают простые и сложные. К простым машинам относятся так называемые пять приспособлений; а именно: рычаг, полиспаст или блоки, ворот с колесом и приводом, клин, винт» Сложные машины — те, которые состоят из двух или большего числа однородных или различных простых машин; сюда следует отнести все виды мельниц, фонтаны и т. д.»

Как видим, аналитическая мысль зашла в этом труде не очень далеко. История становления и развития науки о машинах еще раз свидетельствует о том, что все науки, как и люди, переживают период младенчества, юношества, зрелости. Сначала идет сбор и накопление фактов, потом их осмысливание и систематизация. И только после этого появляется зрелая наука со всеми ее атрибутами: предметом, терминологией, классификацией, методами.

Здесь нельзя не вспомнить великого Декарта. В своих «Правилах для руководства ума» он писал: «Уж лучше совсем не помышлять об отыскании каких бы то ни было истин, чем делать это без всякого метода… Под методом же я разумею точные и простые правила, строгое соблюдение которых всегда препятствует принятию ложного за истинное…»

Не только общий подход к научному поиску дал

Декарт, первый из ученых, кому пришла в голову сумасшедшая идея связать число с пространственной формой и создать аналитическую геометрию. Он внес свой вклад и в науку о машинах, быть может, сам того не ведая. В книге «О природе кривых линий» он рассматривает два класса кривых, которые воспроизводятся с помощью механических приспособлений, их он называет инструментами, или машинами (шарнирные механизмы). А здесь уже кроется неплохая подсказка будущему исследователю.

В этом пункте кончаются Лейпольд и Декарт и начинается Монж. Надо было быть именно им, чтобы внести в раздумье о машинах столь высокочтимый Декартом метод.

Сказать, что машины бывают простые и сложные, рассуждал Монж, значит еще ничего не сказать. Их можно разделить на деревянные и железные, легкие и тяжелые, дешевые и дорогие, но и это мало что добавит к познанию мира машин. Нужно выявить главное, самое существенное в машине или ее элементе.

И это главное — не покой, не статика, а движение, точнее — преобразование движений. В этом и заключается идея Монжа, оказавшаяся весьма плодотворной.