сосудах. Но такие материалы, как кожа, не могут выдерживать горячий пар,поэтому нечего было и помышлять о паровом двигателе из мягких камер, мембрани гибких труб. Чтобы система воспроизводила движения, которые с легкостьюи, вероятно, с гораздо меньшими усилиями выполняют животные (сравните поршнис кузнечными мехами!), инженер был вынужден применить металлы и механическиесочленения. Здесь необходимы были колеса, пружины, соединительные стержнии скользящие в цилиндрах поршни. Хотя все эти довольно неуклюжие средствапоначалу были навязаны инженеру используемым материалом, со временем онстал смотреть на них как на единственно правильный и заслуживающий уваженияпуть. Утвердившись в своей привычке к металлическим балкам и зубчатым колесам,инженер отстранился от многого другого. Более того, такое отношение к материаламзахватило и широкую публику. Недавно во время коктейля миловидная супругаодного американского ученого сказала мне: "Вы серьезно говорите, что впорядке вещей строить самолеты из дерева? Из бревен? Я вам не верю, вынадо мной смеетесь".
В какой мере такая точка зрения объективно оправдана и в какой степениона основана на предрассудках и необоснованных пристрастиях - вот одиниз вопросов, которые мы обсудим в этой книге. Нам нужно достичь сбалансированноговзгляда на предмет. Традиционное развитие инженерных конструкций, сделанныхиз кирпича, камня, бетона, а также из стали и алюминия, было весьма успешным;и, конечно же, мы должны относиться серьезно и к самим этим конструкциям,и к тому, чему они должны научить нас в более широком плане. Однако нестоит забывать, что, например, надувные шины изменили лицо наземного транспорта,явившись, быть может, более важным изобретением, чем двигатель внутреннегосгорания. И тем не менее мы нечасто рассказываем студентам о шинах, а вобучении будущих инженеров всегда присутствует тенденция прятать подальшевсе, что имеет отношение к гибким конструкциям. Посмотрев же на все этодругими глазами, нельзя не попытаться частично переориентировать традиционнуютехнику на модели, в какой-то мере навеянные живой природой.
Как бы ни смотреть на проблему в целом, нам никуда не уйти от того факта,что каждая область техники в большей или меньшей степени связана с вопросамипрочности и жесткости, и мы должны считать каждый раз, что нам повезло,когда наши ошибки в этих вопросах стоили лишь денег и волнений, а не жизни.Специалистам-электротехникам не грех напомнить, что отказы в работе электрическихи электронных устройств очень часто бывают вызваны механическими повреждениями.
Конструкции могут рушиться и рушатся в действительности, и это поройимеет важные, а иногда и драматичные последствия. Однако не меньшее значениеимеют жесткость конструкции и перемещения ее элементов еще до разрушенияв технике. Плохо, если шатается дом, пол или стол, но никуда не годитсяоптическое устройство, скажем, микроскоп или фотокамера, если его прекрасныепо качеству, линзы неточно и нежестко фиксированы. К сожалению, дефектытакого рода встречаются сплошь и рядом.
Конструкции и эстетика
В сегодняшнем мире, нравится нам это или нет, мы привязаны к той илииной форме современной техники и обязаны стремиться к тому, чтобы эта техникаработала надежно и эффективно, а это немыслимо без грамотного расчета конструкций.Но человек жив не одной только надежностью и эффективностью, и надо взглянутьправде в глаза: слишком часто окружающие нас предметы не могут не наводитьтоску. Дело, пожалуй, не столько в том, что встречаются вещи, которые можноназвать уродливыми, сколько в преобладании серости и однообразия. Слишкомредко современные изделия веселят душу, так что при взгляде на них чувствуешьсебя лучше и счастливей.
На этом фоне даже самые скромные и простые предметы XVIII в. в большинствесвоем кажутся нам если не прекрасными, то привлекательными. И в этом отношениижизнь людей XVIII в. представляется нам счастливее современной. Ведь недаромтак ценятся сегодня старинные дома и вещи. Более творческое и уверенноев себе общество не чувствовало бы такой ностальгии по жилью и домашнейутвари своих прадедов.
Хотя такая книга, как эта, - не совсем подходящее место для обсуждениясложных и, возможно, противоречивых теорий прикладного искусства, мы неможем полностью обойти этот вопрос. Как мы уже говорили, почти каждый предметявляется того или иного рода конструкцией, и хотя большинство из этих конструкцийи не предназначалось специально для оказания эмоционального или эстетическоговоздействия, очень важно осознать, что все, в чем выражает себя человек,не может быть эмоционально нейтральным. Это справедливо независимо от того,является ли средством выражения устное или письменное слово, живопись илитехническое изделие. Сознаем мы это или нет, но каждый отдельный предмет,изготовление которого мы продумываем и осуществляем, оказывает на нас некотороесубъективное воздействие, положительное или отрицательное, не только очевиднойрациональностью своего назначения.
Здесь, как мне кажется, мы подошли к еще одному аспекту инженерии. Убольшинства инженеров отсутствует какая-либо эстетическая подготовка, ав учебных заведениях зачастую имеется тенденция презирать подобные вещикак пустые и незначительные. Во всяком случае в перенасыщенных учебныхпрограммах им уделяется крайне мало времени. Наряду с этим совершенно ясно,что современные зодчие не желают отрывать время от своих крайне важныхдля общества дел для того, чтобы задумываться о столь незначительных моментах,как прочность возводимых ими зданий. Не желают они также тратить многовремени и на эстетику, которой их клиенты, возможно, не очень интересуются.А будущих проектировщиков мебели, как ни странно, не учат тому, как вычислить,насколько прогнется под грузом книг обычная книжная полка. Так что неудивительно,что большинство из них, по-видимому, даже не сознают, что объекты их творчестваотносятся к конструкциям.
Теория упругости, или почему вещи все же ломаются
Или думаете ли, что те восемнадцать человек,на которых упала башня Силоамская и побила их,виновнее были всех, живущих в Иерусалиме?
Очень многие, особенно это относится к англичанам, не любят теории и,как правило, не очень-то жалуют теоретиков. Тем более если речь идет опрочности и упругости. Находится удивительно много людей, которые без специальныхзнаний не рискнули бы подступиться, например, к химии или медицине, носовершенно спокойно берутся за изготовление конструкций, от которых можетзависеть человеческая жизнь. Да, мосты или самолеты нам, пожалуй, не позубам, говорят они, но что может быть тривиальнее конструирования обиходныхвещей.
Мы отнюдь не хотим сказать, что конструирование обычного навеса - дело,требующее нескольких лет учебы, но в то же время было бы несправедливоутверждать, что здесь нет ловушек для неосторожных и все так просто, какможет показаться с первого взгляда. Только уж слишком часто приглашаютинженеров "поработать" вместе с адвокатами над конструктивными "достижениями"практиков.
Тем не менее в некоторых областях конструирования люди практики векамидействовали по своему собственному разумению. Глядя на кафедральный собор,спрашиваешь себя, что впечатляет в большей степени - мастерство тех, ктоего строил, или их вера в успех. Эти сооружения не только имеют гигантскуювысоту и размеры, но зачастую им удается преодолеть тяжесть и уныние материала,из которого они построены, и устремиться к высотам искусства и поэзии.
Может показаться, что средневековые каменщики знали, как строить церкви исоборы, а потому это им так блестяще удавалось. Но если бы можно было спроситьтакого Мастера, как все это делалось и почему вообще сооружение не рухнуло, он,я думаю, ответил бы нечто вроде: "На все воля божья, не иначе как господьвложил в нас секреты нашего ремесла". Естественно, мы любуемся сохранившимисяпостройками средневековых каменщиков, но успех сопутствовал им отнюдь невсегда. Многим дерзким замыслам не суждено было осуществиться: постройкирушились и в процессе строительства, и вскоре после его окончания. Однако этикатастрофы обычно считались наказанием свыше, а отнюдь не следствиемтехнического невежества. Именно такой смысл имеет и библейское упоминание оСилоамской башне[1].
Строители, плотники и корабелы старых времен работали на совесть и,по-видимому, даже не задумывались над тем, почему конструкция способнавыдерживать нагрузку. Во всяком случае, средневековые зодчие, как убедительнопоказал профессор Жан Хейман, не обдумывали и не проектировали свои сооруженияв нынешнем смысле этих слов. Хотя некоторые достижения средневекового мастерствавесьма впечатляющи, его "правила" и "таинства" в своей интелектуальнойоснове близки к поваренной книге. Тогдашние строители считали своей задачейсоздание чего-то, похожего на сделанное ранее.
Как мы увидим в гл. 8, каменная кладка находится в более или менее исключительномположении, и не случайно иногда только опыт и традиционные пропорции позволяютбезопасно и целесообразно воздвигать каменные сооружения любых размеров- от небольших церквушек до громадных соборов. Для иного рода конструкцийэто совершенно неприемлемо и далеко не безопасно. Именно этим определяетсятот факт, что здания строят все больших размеров, а, например, размер кораблей,по сути дела, уже долгое время не меняется. Пока не существовало научногометода оценки безопасности конструкций, вероятность беды при создании новыхили существенно видоизмененных сооружений была весьма велика.
Итак, поколение за поколением люди проходили мимо рационального решениявопросов прочности. Однако, если вы привыкаете устраняться от каких-топроблем, сознавая в душе их важность, печальные психологические последствияэтого не замедлят сказаться. Произошло то, чего и следовало ожидать. Весьпредмет целиком стал благодатной почвой для дикости и предрассудков. Когда