Жанр: Наука
У истоков дизайна
...материале к построению действующей модели и новой ее проверке в действии.
Моделирование было необходимым элементом его научной и технической деятельности;
можно сказать, что без моделирования Леонардо не мыслил никакой технической
конструкции или научного опыта. В его рукописях имеются сведения о построении,
например, модели глаза для изучения преломления света; в рукописи "О полете птиц"
изображен прибор для определения центра тяжести птицы, которому Леонардо придавал
весьма большое значение и без которого, по его словам, летательный аппарат имел бы
мало цены. Тут же описывается особая модель для изучения роли хвоста птицы в полете и
при посадке. Построение моделей не только помогало проверять теоретические
предположения, но и позволяло широко применять любимый им метод аналогий.
Рис. 1.4. Самопрялка на три нити Леонардо да Винчи
Принцип моделирования был присущ не только творчеству Леонардо. У Альберти мы
находим обращенную к мастерам настоятельную рекомендацию проверять на модели
качество будущей постройки; при этом он подчеркивает, что речь идет о творческой
модели, но не о ремесленной поделке, цель которой - удивить дотошной обработкой
поверхностей и деталей.
Леонардо да Винчи создал подлинно научный метод изучения природы, и этот метод, в
котором слиты непосредственная наблюдательность художника, точный расчет ученого и
мастерство практика, нашел полное воплощение в его техническом творчестве и
отразился на формах машин.
Леонардо да Винчи умер в должности королевского инженера при дворе Франциска I. По
свидетельству некоторых источников, непосредственным преемником Леонардо в этой
должности был Жак Бессон (умер в 1569 г.). Несомненно, что в его лице мы видим
продолжателя научного метода Леонардо и выразителя стиля Возрождения в технике. В
основе болыпинства его инженерных решений лежит дальнейшее изучение издавна
известных конструктивных элементов. Он особенно любит применять тяжелый
якореобразный маятник и "нюрнбергские ножницы", которые встречаются у него в
шлифовальной машине, лесопильном механизме, некоторых подъемниках. В
изображениях машин Бессон старается подчеркнуть их кинематику, форма для него
существует как воплощение целесообразности.
С середины XVI в. идеология эпохи Возрождения претерпевает значительные изменения.
Религиозные войны, обострение социальных противоречий - все это, казалось,
происходило вопреки разуму, заставляло сомневаться в человеческих силах и разрушало
цельность мировоззрения, свойственную эпохе Возрождения.
Изменяется и социальное положение художника. Массовый регулярный спрос на работу
начинает постепенно иссякать, исчезает уверенность в заработке. Выполняя заказы власть
имущих, художник отрывается от цеховых традиций, его деятельность приобретает
аристократический, придворный характер, в его творчестве усиливаются тенденции
индивидуализма.
Для эстетики второй половины XVI в. характерна идея противопоставления замысла
произведения его художественному воплощению. Возникают понятия художественного
своеобразия, необычайности замысла, артистичности исполнения. Теперь отрицается
связь художественного творчества с научными методами, с математическими
измерениями; хотя от изучения натуры не отказываются, но подчеркивается роль
фантазии и свободы творчества, что опять-таки противостоит эстетике раннего
Возрождения.
Зарождение и развитие капиталистических отношений, возникновение буржуазноиндивидуалистических
тенденций в идеологии неизбежно вело к обособлению искусства
как особой деятельности, направленной на создание чисто духовных, лишенных
материальной "полезности" ценностей. За техникой оставалось производство предметов
для удовлетворения практических нужд. В XVI в. такая тенденция только наметилась, но
продолжала развиваться. Разделение, а затем и противопоставление полезного
прекрасному со временем перешло во все сферы воссоздания предметного мира. С
наступлением эпохи машинного производства (начало XVIII в.) резко обособляются
"чистое" искусство, ремесло, еще связанное с прикладным искусством, и техника. К
этому времени греческое "технэ" и латинское "арс", в прошлом слова-синонимы, теперь
обозначают различные понятия: "технэ" - техника, "арс" - искусство. Искусство стало
считаться родом деятельности, возвышающейся над повседневной жизнью и управляемой
"божественным" вдохновением, тогда как техническая деятельность, инженерное дело
расцениваются как нечто приземленное, обыденное, утилитарное.
На раннем этапе, т.е. в середине XVI в., внутренний разрыв между красотой и функцией в
первую очередь проявился в архитектуре и выразился прежде всего в увлечении ее
"изобразительными" качествами, в произвольной масштабности. В сооружениях того
времени ощутимо противоречие между тем, что существует в действительности, и тем,
что кажется, между практическими функциями архитектурных элементов и их
стилистическим назначением.
К концу XVI в. в архитектуре, искусстве и технике стиль эпохи высокого Возрождения
уступает место стилю барокко.
В архитектурных сооружениях стиля барокко значительно усложняются конструкции,
господствуют арочные решения, увеличиваются размеры пролетов. Применяются те же
колонны и пилястры, но число их удваивается, утраивается, карнизы над ними
расчленяются; их части выдвигаются одна над другой; чтобы достичь резкой
контрастности теней и чисто живописного эффекта, широко используются изогнутые
линии. Плоскости теряют свою целостность и искусственно дробятся, конструкции
утрачивают внутреннюю логику. Стенные росписи приобретают самостоятельное
значение, а применяющаяся в них воздушная и линейная перспектива еще более
способствует разрушению конструктивного начала. Впечатление делается самоцелью, для
его усиления употребляются чисто декоративные детали, например извивающиеся
колонки, ничего на себе не несущие. Принадлежностью стиля становится повышенное
внимание к вопросам формы, которая со временем делается все более эффектной и
пышной. Постепенно эстетическое все больше отделяется от полезного, приобретает
автономность, наконец начинает маскировать функцию. Впоследствии развитие этой
тенденции привело к возникновению чисто декоративных стилей.
Хотя со второй половины XVI в. машина начинает вытесняться из сферы эстетического, а
инженерное искусство постепенно становится особым "техническим" родом
деятельности, тем не менее машина продолжает испытывать на себе стилистические
влияния своего времени, которые особым образом преломляются в ее форме.
Одна из важнейших стилевых примет барочной формы - повышенное внимание к
движению, детали, материалу. Барокко вносит в машинные формы богатую
орнаментацию, закругленные линии; в одной и той же машине грубые деревянные
конструкции сочетаются с тщательной отделкой и гибким рисунком металлических
деталей.
Рис. 1.5. Ножная прялка в стиле барокко
Ярко выраженный пример стиля барокко в технике представляют собой машины
Агостино Рамелли (1530...1590). Рамелли родился в Мазанцане и большую часть жизни
провел на службе у маркиза Мариньяно, полководца короля Карла V. Некоторые факты
биографии Рамелли дают возможность предполагать, что его патрон Мариньяно
технические познания приобрел у Леонардо да Винчи, а затем передал их своему ученику.
Подобно другим инженерам своего времени, Рамелли не специализировался в какой-либо
определенной области техники. Он конструировал военные метательные машины, лил
пушки, строил мукомольные мельницы, камнерезные пилы, поворотные краны для
строительных работ и т.п. Но наибольшее значение среди его работ имеют разнообразные
насосы. Биографы Рамелли единодушно отмечали сложность его машин, что бросается в
глаза даже при беглом просмотре его рисунков.
В 1588 г. он издает книгу "Различные и искусные машины", которая содержит около 200
гравюр машин и объяснений к ним.
Рамелли не только конструировал сам, но и собирал, изучал и систематизировал
технический опыт своего времени; интересно, что среди 200 гравюр только три машины
можно назвать новыми, остальные представляют собой ряд систематизированных
кинематических идей школы Леонардо. Но если в ряде случаев Рамелли и не был автором
идей, то он был тем, кто воплотил эти идеи в материальную форму. Основным
принципом формообразования у него остается изучение конструктивных элементов, их
свойств и применения. Глубокое их знание приводит к новым и новым сочетаниям, а от
них - к новым машинам, которые становятся все сложнее. Он создает новые формы
ступальных колес, усовершенствует верхнебойные и подливные колеса, устанавливая их
на брусьях, которые можно регулировать винтами по уровню воды, впервые дает
изображение мельницы, где приводом служит подвешенный груз.
Рамелли, как и Леонардо да Винчи, уделял большое внимание форме своих конструкций.
Но его машины отличаются от творений Леонардо да Винчи в той степени, в какой
эстетика раннего барокко отходит от основных положений эстетики эпохи Возрождения.
Если машины Леонардо - это поиск ученого, воплощенный в спокойной и
уравновешенной форме, то формы и линии машин Рамелли полны внутреннего движения,
стремительны и разнообразны. Если у Леонардо полное слияние формы и содержания,
эстетического и функционального, и красота формы его машин заложена в самой их
конструкции, в соразмерности частей, простоте и чистоте линий, то у Рамелли форма
приобретает некоторую автономность: она как бы выступает в роли броского и нарядного
убора машины, с помощью которого автор хочет привлечь к ней внимание. Правда,
Рамелли далек от того, чтобы прятать или маскировать функциональное назначение
машины, ее рабочее предназначение, как это произойдет позже. Украшая свои машины
орнаментом и скульптурой, Рамелли старается этим выразить внутреннюю силу и
внутреннее движение конструкции.
В машинах Рамелли проявляется присущая барокко метафоричность. На облицовке
наземной части его насоса - фантастические тела тритонов, витки морских раковин,
характерные изогнутые формы вала и плеча рычага, напоминающие мощную руку гиганта,
волнообразные капители и подножия опор. Все это создает символическую картину
водной стихии, усмиренной, но полной внутренней силы и движения. А подчеркнуто
простая и изящная, увенчанная амфорой черепичная крыша воплощает в себе образ
светлой и прозрачной живительной влаги.
Каждая машина Рамелли - это новый сложный образ. Насос он заключает в
толстостенную крепостную башню с мощной эстакадой, победно и грозно смотрящую
узкими бойницами, из которой нет выхода покоренной стихии. В подъемном кране
сочетает статическую тяжесть архитектурного образа с мощным движением катапульты.
Рамелли не был теоретиком, он писал для механиков-практиков и любителей техники.
Его книга много раз переиздавалась и пользовалась широкой известностью, чему немало
способствовали великолепные гравюры. Возникает предположение, что он сознательно
приукрашивал изображаемые им машины. Очевидно, так и было, по только отчасти. На
одной из гравюр изображена простая по форме мукомольная мельница. Все ее детали
имеют изящно очерченную закругленную форму, столь характерную для работ Рамелли.
Такой рисунок не обязателен для ворота, быть может, он несколько сложен, но возник он
скорее всего не от желания приукрасить машину, а потому, что такая форма соответствует
круговому движению, как бы подчеркивает его, а когда машина находится в работе,
создает определенный рабочий ритм.
Основной рабочий принцип цилиндрической мельницы Рамелли - вращательное
движение цилиндра. Рамелли старается выразить это внутреннее движение в форме.
Очертания каждой детали - самого цилиндра, рукоятей, даже головок болтов -
подчеркивают это круговое движение, но цилиндр спрятан внутри кубического футляра и
не виден. Однако сильные металлические лапы мельницы, ненавязчивые декоративные
детали дают возможность как бы почувствовать вращающийся цилиндр. Здесь все говорит
о том, что Рамелли сознательно подчинял формы своих машин характеру их внутренней
работы, он, безусловно, старался создать символический образ машины, а художественное
чувство позволяло Рамелли, как никому другому, одухотворить и индивидуализировать
инженерные конструкции.
Рис. 1.6. Цилиндрическая мельница Рамелли
Современником Рамелли был Джуанело Турриано (1500...1585), часовщик и механик
короля Карла V. Он родился, как и Рамелли, в окрестности Милана, в Кремоне, и
несомненно был под влиянием идей школы Леонардо да Винчи. Основная его крупная
работа - водоподъемная машина для снабжения водой города Толедо. О ее форме мы
имеем возможность судить по дошедшим до нашего времени натурным зарисовкам. Эта
машина была построена в середине XVI в., работала около 80 лет и приобрела широкую
известность. Она оригинальна по замыслу и обладает индивидуальной формой.
До нас дошло описание этой машины, сделанное летописцем Амброзио Моралесом,
современником Турриано и свидетелем ее постройки. Он сразу же обратил внимание на
ее конструктивное сходство с подъемной машиной Роберта Вальтурия, в основу которой
был положен механизм, известный под названием "нюрнбергских ножниц" и в
построении которого "самое существенное состоит в искусстве соединить несколько
перекрещивающихся балок посредине и на концах". Заслугой Турриано он считает
остроумное применение этого механизма, с помощью которого тот заставил
последовательно двигаться латунные трубы с сосудами на концах таким образом, что вода
переливается из трубы, расположенной ниже, в трубу, находящуюся над ней.
У Турриано "формотворческий размах" значительно уже, беднее, чем у Рамелли. Его
машина конструктивна в целом и разностильна в деталях. Угловатый рисунок ковшей не
сочетается с закругленным и орнаментированным рисунком подножий и упоров; в целом
конструкция выглядит несколько дробно и нелогично.
Итак, к концу XVI в. уже имелись предпосылки для того, чтобы искусство и техника
разделились и обособились каждая в своей специфической сфере. Отныне у машины свой
путь развития, какой - мы узнаем из следующей главы.
Глава II. О машинах, науке и ремесле (XVII в. - первая треть XVIII в.)
Оглавление
У истоков дизайна
Элла ЦЫГАНКОВА
треть XVIII в.)
XVII век - расцвет мануфактурного производства, которое, как известно, значительно
больше нуждалось в машинах, чем феодальное.
Вот как описывает крупнейшую в Европе железную мануфактуру под Ньюкаслом А. Юнг
в книге "Шесть месяцев по северу Англии", изданной в 1769 г. Для ускорения
производственных операций употребляются медный вал, чтобы гнуть железные полосы в
обручи, ножницы для разрезания полос железа, вращающиеся краны, чтобы передвигать
якорь, молот, который поднимается при помощи зубчатого колеса. Все машины полезны,
просты по своей конструкции, и все приводятся в движение водой. Однако остальная
работа производится вручную: "...восемь дюжих парней колотили молотками по одному
якорю, что, очевидно, могло быть выполнено молотом или молотами, приводимыми в
движение водой, на большой наковальне". Характерная картина. Это и есть свойственное
мануфактуре "спорадическое", по выражению Маркса, применение машин [3]. Присущее
мануфактуре разделение труда вызвало к жизни дифференциацию рабочих инструментов;
они принимают форму, сообразную требованиям того конкретного функционального
процесса, для которого они предназначены.
Начавшийся еще в эпоху Возрождения процесс бурного развития естествознания имел
самое непосредственное отношение к технике. Величайшее открытие в области
астрономии - гелиоцентрическая система мира Коперника - была по достоинству
оценена и поддержана Джордано Бруно. В XVII в. гелиоцентрическая система получила
подтверждение и признание в трудах Иоганна Кеплера и Галилео Галилея. Галилею
принадлежит также ряд открытий в области динамики и механики упругого тела.
Эванджелиста Торричелли открыл существование атмосферного давления, Блез Паскаль
продолжил его труды и открыл закон о передаче давления в жидкостях и газах. Физик и
инженер Отто фон Герике поставил ряд опытов с атмосферным давлением и построил
первый воздушный насос. Почти одновременно с получением теоретических результатов
были предприняты и первые попытки заставить вновь открытые природные силы служить
человеку. На рубеже XVII и XVIII столетий Исаак Ньютон сформулировал основные
законы механики и обосновал классическую механику, построенную на законе
всемирного тяготения.
Революция в науке была также интеллектуальной революцией; ее результат - путь,
проделанный человеческим сознанием от "философии опыта" Бэкона до
космогонических гипотез Декарта и Лейбница, нарушивших представления о раз и
навсегда данной, неизменяемой природе. Согласно мировоззрению Ренессанса, Земля
представлялась неподвижным центром Вселенной. Коперник, Бруно, Галилей расшатали
эту стройную систему и показали обманчивость кажущейся неподвижности. Переворот в
мировоззрении в сочетании с обилием новых научных данных отразился, своеобразно
преломляясь, в барочных формах произведений искусства, литературы, материальнопредметной
среды.
Такая, казалось бы, далекая от техники область, как рационалистическая философия,
основоположником которой был Рене Декарт, также серьезно влияла на техническое
формообразование. Рационалистичность метода философов этого направления
заключалась в самом подходе к изучению явлений. Основой концепции было
предположение, что, если к изучению данных опыта приложить правильные методы
рассуждения, можно прийти к установлению истины чисто умозрительным путем.
Философы-рационалисты Декарт, Локк, Ламетри и другие признавали мир состоящим из
материи, частицы которой обладают протяженностью и находятся в движении,
подчиненном механическим законам. Они верили, что законы механики суть
универсальные законы мироздания, и распространяли их на живую природу. Большой
резонанс в науке получило открытие врача Гарвея, обнаружившего у человека и животных
кровообращение; оно легко объяснялось с точки зрения законов механики. Декарт,
основываясь на этом сходстве, сделал вывод, что животное есть не что иное, как машина,
в отличие от человека, наделенного душой. Теория Декарта животного-машины вполне
соответствовала представлениям физиологов XVII в., которые уподобили живой организм
механической системе. Последователи этой идеи, так называемые ятромеханики, были
убеждены в том, что все процессы в организме происходят согласно механическим
законам, а жизнь поддерживается особым теплом. В XVIII в. Ламетри, продолживший эту
мысль, выдвинул концепцию человека-машины.
Механистическая система мировоззрения способствовала увеличению попыток
постройки автоматов, многие из которых были весьма остроумны. Иногда механики
преследовали сакраментальную идею создания искусственной жизни, нечто сродни
поискам философского камня у алхимиков. Но, в отличие от последних, механики были
далеки от мистических представлений. Подобные аналогии уже встречались в истории:
достаточно вспомнить искания Леонардо да Винчи. Леонардо искал принципы действия
двигательного механизма животного, чтобы потом на их основе построить машину;
теперь же аналогия доводится до невиданной законченности, цель ее - создать
автоматическое животное, искусственно наделенное жизнью.
Автоматы были известны еще в Древней Греции, например летающий голубь Архита
Тарентского, относящийся к V...IV вв. до н.э., и в средние века: трон императора Феофила
с движущимися фигурами львов, грифонов и птиц был построен в IX в. Львом
Математиком. Теперь их число быстро увеличивается, а технической предпосылкой
служит значительный рост мастерства в изготовлении часовых механизмов
(характеризовавшихся впоследствии К. Марксом как наиболее выдающиеся технические
достижения мануфактурного периода). В XVIII столетии прославились знаменитые
механики Ж. Вокансон, отец и сын Дрозы, Мальярде и другие, создавшие немало
механических животных и людей, сыгравших выдающуюся роль в развитии техники.
Вместе с тем рационалистическая философия с ее механистическими представлениями и
перенесением законов механики на живую природу возродила в технике обратный
процесс - процесс перенесения двигательных принципов и форм с живых организмов на
технические объекты. Исходным было следующее положение: природой созданы в
животном мире совершеннейшие механизмы, воплощенные в таких же совершенных
формах. Птице дан прекрасный летательный аппарат в виде крыльев, рыбу природа
снабдила плавательным аппаратом - хвостом и плавниками. Стоит только искусственно
построить такие же органы и снабдить ими человека или сделать машины, копирующие
живые существа, - и человек станет с их помощью летать и плавать. Заманчивость и
кажущаяся легкость проблемы, а также успех, выпавший на долю автоматов, привели к
появлению ряда проектов машин, основанных на заимствованиях формы животных.
Особенно ярко это заимствование проявляется в проектах летательных машин. Казалось,
что достаточно воспроизвести механизм движения птичьих крыльев - и летательный
аппарат будет создан. Но уровень науки и техники был таков, что идею эту нельзя было
осуществить, ибо основывалась она на чисто внешнем, поверхностном наблюдении,
ограниченном восприятием внешней формы и очень далеком от расчета соотношений
между весом птицы и подъемной силой ее крыльев и от создания адекватного двигателя.
Несмотря на неудачи, постигавшие изобретателей на этом пути, идея не умерла и находит
своих приверженцев вплоть до наших дней.
Итак, на формы машин влияли все перечисленные факторы: особенности мануфактурного
производства, научная революция, рационалистическая философия и культура барокко, а
также изменения, происходившие в самой технике. В XVII в. техника уже - вне искусства
и развивается автономно. Интенсивно развивающееся мануфактурное производство
нуждается в совершенствовании технической базы, поэтому машинный парк продолжает
расти, оживляется изобретательство. Для всей эпохи характерен тип изобретателяуниверсала.
Например, Соммерсет (1601...1670) изобретает плавучую крепость, тормоз,
водяные часы и т.д.; Папен (1647...1714) - воздушный насос, "водолазное судно",
подъемную машину, сосуд для варки под большим давлением; Реомюр (1683...1767)
изобретает термометр и вместе с тем вводит некоторые усовершенствования в
красильную и сахароделательную промышленность, Интерес к машинам приобретает
серьезный и стабильный характер: их разработкой занимаются и отдельные ученые и
целые научные корпорации. Так, Французская академия наук начинает рассматривать и
публиковать изобретения. В первой четверти XVII в. английское правительство, а позже
правительства других стран вводят патенты и привилегии на изобретения.
Изменилось и социальное лицо техника-изобретателя. Если раньше это был придворный
художник, исполнявший также различные технические задания, то в XVII...XVIII вв. - это
талантливый ремесленник-самоучка, а иногда ученый. Их технические находки и
изобретения служили дальнейшим толчком к развитию точных наук: "...Очень важную
роль, - говорил об этом К. Маркс, - сыграло спорадическое применение машин в XVII
столетии, так как оно дало великим математикам того времени практические опорные
пункты и стимулы для создания современной механики" [3].
Однако, хотя машин становилось все больше, хотя их конструкции усложнялись, а иногда
появлялись новые остроумно устроенные механизмы, они все еще не изучались и не
исследовались в нашем современном понимании. В собраниях гравюр по-прежнему
описывались одни и те же машины, поскольку они подчас несколько раз изобретались
заново.
Зато теперь при разработке машин изобретатели стараются применять познания из
области математики и механики, и мир техники начинает постепенно приобретать новые
черты. Очень медленно, но неотступно изобретательство переходит на научную почву. В
этом смысле симптоматична история изобретения паровой машины Паленом.
Дени Папен юношей был ассистентом у Гюйгенса, с 1688 г. стал профессором
математики в Марбургском университете. Открытия и опыты Торричелли натолкнули
Папена на мысль использовать энергию атмосферного давления для совершения полезной
работы. При этом он опирался на весь предшествовавший опыт в области гидравлики и
изучения воздушного давления. Папен проделал множество экспериментов, чтобы найти
способ создания разреженного пространства. Идея использовать для атмосферного
двигателя форму полого цилиндра с движущимся в нем поршнем пришла к нему не сразу,
хотя сама по себе не являлась чем-то новым.
Система цилиндр - поршень была известна с древнейших времен. Древнегреческие
ученые Ктезибий и Герон применяли деревянный цилиндр с кожаным поршнем для
нагнетания воды или воздуха. После изобретения клапана он превращается в насос,
который впоследствии был описан Героном. Опыты Э. Торричелли, связанные с
изучением безвоздушного пространства, породили идею всасывающего воздушного
насоса. Такой насос и был построен немецким инженером Герике, использовавшим в
качестве прототипа нагнетательный воздушный насос Ктезибия. Позже одна из его
конструкций была детально разработана английским ученым Робертом Бойлём. Она-то и
легла в основу изобретенной Папеном атмосферно-паровой машины. Издавна известный
цилиндр с поршнем выполнял работу насоса на протяжении многих веков, но нигде не
определял форму машины в целом, поскольку был одним из узлов установки, хотя и
заключал в себе принцип ее действия.
Перед Папеном стояла задача заставить поршень совершать работу силой не воды, а
атмосферного давления, законы которого тогда только начинали изучаться. Поэтому все
его внимание сосредоточивается на цилиндре и на поисках возможностей для поднятия
поршня.
Много лет Папен искал способ создания периодического вакуума в сосуде, необходимого
для выполнения механической работы. Еще в 1687 г. он пытался создать вакуум за счет
атмосферного давления, для чего применял вспомогательный вакуумный насос с
приводом от водяного колеса. Эта попытка не увенчалась успехо
...Закладка в соц.сетях
