Развитие прикладной механики в московском университете в XIX и первой половине XX в.

Развитие прикладной механики в Московском университете в XIX и первой половине XX века.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение...........................................................3
Глава 1. Прикладная механика в Московском университете до третьей чет верти XIX в.
§1.1. Состояние механики и практической механики до середины XIX в.
Н.Д.Брашман.......................................................15
§ 1.2. Первый курс практической механики. А.С.Ершов................24
§ 1.3. Образование кафедры механики- теоретической и практической в
Московском университете XIX в. Ф.А.Слудский, Ф.Е.Орлов.............32
Глава 2. Развитие практической механики в Московском университете в последней четверти XIX в,- первой четверти XX в.
§ 2.1. Научно-организационный вклад Н.Е.Жуковского в развитие
практической механики..............................................55
§ 2.2. Механика в Московском университете накануне революции 1917 г.
Н.Е.Мерцалов......................................................93
Глава 3. Возникновение кафедры прикладной механики в МГУ им.М.В.Ло.моносова.
§3.1. Перестройка высшей школы в 20-30 тт. XX в....................102
§ 3.2. Выделение кафедры прикладной механики из кафедры теоретической
механики. Предпосылки и организация................................106
§3.3. Яков Наумович Ройтснберг.....................................122
Заключение ........................................................132
Литература ........................................................134
ВВЕДЕНИЕ
В 2005 г. Московскому университету исполнится 250 лет, а в 2003г.- семидесятилетие механико-математического факультета.
Целью диссертационной работы «Развитие прикладной механики в Московском университете в XIX и первой половине XX в.» является сбор и анализ архивных, библиографических, устных данных, относящихся к преподаванию прикладной (практической) механики в Московском университете в XIX в. и к организации кафедры прикладной механики в XX в.; с помощью библиографических, историко-научных и других материалов расширить имеющиеся сведения об ученых Московского университета, преподававших курс прикладной механики. Проследить развитие идей ученых в историко-научном аспекге, касающихся выделения соответствующего направления в механике.
В диссертационной работе были использованы историко-научный, историковедческий методы и естественнонаучный анализ, найденных материачов.
Остановимся кратко на рассмотрении основных работ, относящихся к истории прикладной и теоретической механике в Московском университете, которые были изучены и использованы в диссертационной работе.
Чтобы восстановить непрерывную цепочку событий, способствовавших выделению и становлению направления прикладной механики в Московском университете пришлось провести тщательный поиск архивных материалов в архиве Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова и Центральном историческом архиве г.Москвы (ЦИАМ), где было просмотрено и изучено свыше 200 единиц хранения. При архивном поиске были обнаружены обширные ранее
4
неизвестные материалы: программы учебных курсов, расписания, отчеты, отзывы, личные дела, стенограммы заседаний Совета университета и т.п.
Были использованы общие монографии, такие как «Московский университет»[1] и ряд других :[2]-[4]. Просмотрена и использована периодическая литература обзорного характера со времен XIX в.: Журналы министерства народного просвещения, отчеты о состоянии и действиях Московского университета, публицистические журналы; использовалась и специальная периодическая литература: Математический сборник, ученые записки Московского университета.
Подробно изучен ряд работ по общей и отечественной истории механики, затрагиваю гшгй развитие практической (прикладной) механики в Московском университете: [5]-[15]. Особое внимание уделено статьям [2], [3] по истории механики в Московском университете к его 200-летию. Из литературы биографического характера о Н.Д.Брашмане, А.С.Кршове, Ф.Е Орлове, Ф.А.Слудском, Н.Е.Жуковском особо выделим работы [16]-[19]. Весьма интересным источником информации являются работы
Н.Е.Жуковского, посвященные анализу научной деятельности отдельных ученых в области прикладной механики, а также развитию механики в Московском университете в целом [20]-[22].
Вся выше приведенная литература лишь косвенно затрагивает вопросы преподавания прикладной механики в Московском университете. Работ, специально посвященных проблемам преподавания практической механики в университете, до сих пор не было, поэтому целостная картина преподавания указанною направления механики в Московском университете отсутствует. Даже наиболее часто описываемые в литературе периоды преподавания практической механики такими учеными Московского университета как Н.Д.Брашман, А.С.Ершов,
Ф.Е.Орлов, Ф.А.Слудский, Н.Е.Жуковский и др. освешены далеко не полностью.
Обнаруженные и изученные материалы излагаются в грех главах, соответствующих трем папам развития прикладной механики в
Московском университете. Такая периодизация связана с социально-экономическими изменениями, происходившими в стране и соответственно, реорганизациями высшего образования, вводимыми в университетских уставах.
В представленной работе наиболее полно изложено развитие прикладной механики в Московском университете, а также сведения о научно-педагогической деятельности ученых Московского университета, работавших в рассматриваемом направлении, составленные на основе архивных, библиографических и устных источников. Удаюсь узнать и изложить неизвестные широкой публике сведения о некоторых ученых Московского университета таких как А.С.Ершов, Ф.Е.Орлов,
Н.Е.Жуковский, Н.И.Мерцалов. На основе материалов Архива МГУ им. М.В.Ломоносова , а также ЦИАМ (Центральный исторический Архив г.Москвы) уточнены некоторые факты, относительно которых в различных источниках возникают разногласия. В книгах старых изданий (середина XIX- начало XX вв.) автором были обнаружены труды ученых Московского университета имеющие отношение к изучаемой тематике и которые не упоминались ни в одном издании обзорно-исторического характера. На основе найденных учебных планов и экзаменационных программ удалось восстановить цепочку событий, способствующих развитию прикладной механики в Московском университете, а также образованию соответствующей кафедры на механико-математическом факультете МГУ им. М.В.Ломоносова.
Впервые в одном исследовании собраны все сведения, относящиеся к развитию прикладной (практической) механике в Московском университете. Изучены и проанализированы все материалы по указанному направлению.
Охарактеризуем три этапа развития прикладной механики в Московском университете и соответствующие три главы диссертационной работы.
Первая глава охватывает время, начиная с послевоенного (1812г.) восстановления Московского университета до 1880-х гг. Глава содержит три параграфа.
В §1.1 описывается преподавание механики в курсе «Прикладной математики» в Московском университете с момента его образования до середины XIX века.
Начальный период преподавания механики в университете
завершается приходом к преподаванию профессора Н.Д.Брашмана, заложившего, по словам Н.Е.Жуковского, первые научные основы
преподавания механики в университете. Н.Д.Брашман, получивший
инженерное образование в Венском политехническом институте,
значительное место в курсе прикладной математики отводил вопросам, связанным с действием различных машин, водяных двигателей, баллистике, строительной механике. При этом он использовал сочинения Пуансо, Понселе и других ученых Парижской Политехнической школы. В «Курс теоретической механики»[23] Н.Д.Брашмана входят только отдельные элементы практической механики- в виде приложения механики к различным вопросам практики (теория гурбин, насосов, гидравлических колес). Брашман активно привлекал к научной работе по практической механике своих учеников. Ученый принимал активное участие в организации чтения специального курса практической механики в Московском университете
7
Освещению научно-пелагопшеской деятельности А.С.Ершова. ученика Н.Д.Брашмана (по университету), а также рассмотрению первого в России курса по практической механике посвящен §1.2. А.С.Ершов высказал мысль о разделении механики на практическую и аналитическую. Он рассматривал практическую механику как «науку машин» (механика- от греческого слова рт!хамг|- машина). Изучение программы по практической механике, составленной А.С.Ершовым, позволило составить представление о содержании одноименного курса, который стал основой учебника «Основания кинематики или элементарное учение о движении вообще и о механизме машин в особенности», изданного в 1854г. Это был первый в России учебник практической механики, в котором излагались основные положения кинематики.
Таким образом, к середине XIX в. практическая механика выделилась из курса прикладной математики и стала излагаться в виде самостоятельного курса штатным преподавателем университета.
Отмена крепостного права путем аграрно-крепостной реформы 1861г.- важнейший рубеж в истории России. Этот период характеризуется интенсивным ростом крупной машинной индустрии. §1.3 посвящен исследованию тех преобразований в преподавании практической механики, которые были следствием введения нового устава в 1863г. для российских университетов. Согласно новому' уставу 1863г. впервые на физико-математическом факультете Московского университета вместо кафедр чистой и прикладной математики, существовавших с 1804г., организовались две новые кафедры: чистой математики и механики
(аналитической и практической). Возглавить кафедру имел право только доктор соответствующего цикла наук. Профессор Н.Д.Брашман, преподававший прикладную математику (по сути механику) с 1834г., в 60-е гг. был тяжело болен, и его часто и подолгу замещал А.Ю.Давидов. После
отставки Брашмана в 1864г. чтение лекций по механике сразу же было разделено между преподавателем Ф.А.Слудским и доцентом В.Я.Цингером. Потом уже в 1866г. все чтение перешло к молодому экстраординарному профессору Ф.А.Слудскому ( 1866 г. стая и годом основания в Московском университете кафедры механики). Жуковский в своих воспоминаниях о Слудском пишет: «Он (Слудский- Ю.П.) разъяснил все сомнения высказанные Брашманом»[20, стр.30]. Значительная часть объема «Курса теоретической механики» Слудского отведена под «кинематику». Заметим, что кинематика как специальный раздел механики стала выделяться в середине XIX в. Такой же новинкой в курсе Слудского был специальный раздел «Геометрия масс», стимулированный запросами теории машин и механизмов. Проблемы динамики твердого тела и изучения геометрш! масс возникали также и в геофизике, в небесной механике при учете формы Земли и Луны. Найденные «Замечания Ф.А.Слудского по поводу составленного им курса теоретической механики» позволили нам (§1.3) вполне ярко выделить позиции ученого по отношению к предыдущим курсам механики- академика Остроградского и профессора Н.Д.Брашмана
Следующая часть §1.3 посвящена ученику Московской университетской школы, Ф.Е.Орлову. Если Ф.А.Слудский ..работал преимущественно в области теоретической механики, то Ф.Е.Орлов- в практической механике. Во время заграничной командировки (Швейцария, Германия, Франция) с целью приготовления к занятию кафедры практической механики в Техническом училите, Орлову было предложено преподавать курс практической механики и в Московском университете. Его первая вступительная лекция в 1874г. по данному предмету- «О машинах»- составлена на основе курса Рело по кинематике. Орлов в дальнейшем вел преподавание технического черчения и проектирования
9
элементов машин и кранов, организовал прекрасный кабинет механических моделей, в то время лучший в стране. По читаемым Орловым лекциям по прикладной механике было составлено первое учебное пособие (литография; 1873/74гг.) по этому предмету: «Лекции по прикладной механике». В §1.3 впервые дается анализ этого сочинения.
В диссертации также отмечена весьма примечательная работа Орлова «Экономическое значение машин», которая совершенно не специфична для профессора механики. Широкое внедрение машин в производство и массовое их разрушение рабочими побудило Орлова досконально разобраться в этом вопросе, выявить все положительные и отрицательные стороны их использования.
Во Второй главе диссертации прослежено состояние прикладной механики в Московском университете с последней четверги Х1Хв. до первой четверти XX в.
§2.1. содержит проведенное нами исследование научных работ
Н.Е.Жуковского по различным проблемам прикладной механики.
Все рассматриваемые работы Жуковского разбиты на пять групп: по теории механизмов и машин; по теории регулирования хода машин; по теории движения твердого тела вокруг неподвижной точки и гироскопам; по проблемам железнодорожного транспорта и динамике автомобиля. Кроме того, сделан акцепт на использовании Жуковским метода моделирования и геометрической интерпретации в научных задачах. По этому повод,' автором диссертации выбраны и детально рассмотрены три интересные работы Жуковского: «О значении геометрического
истолкования в теоретической механике»[24], «Связь между вопросами движения материальной точки и о равновесии гибкой нити»(25] и «Аналогия двух затач механики»[26]. В последней рассмотрены задачи о движении физического маятника и о равновесии упругих прутьев.
10
В §2.1 кроме прочего отмечен процесс отделения по инициативе
Н.Е.Жуковского от кабинета практической механики лабораторий по гидро-, аэромеханике и сопротивлению материалов. После Орлова заведование кабинетом практической механики перешло к Жуковскому. Но если при Орлове кабинет практической механики играл важную роль в преподавании этой дисциплины, то при Жуковском кабинет, дополненный аэродинамическими моделями, превратился в центр научных исследований, проводимых не только сотрудниками, но и студентами. Далее приводим сведения о лицах, работавших в кабинете и лабораториях.
В §2.2 рассмотрена научная деятельность в области прикладной механики учеников и последователей Н.Е.Жуковского в Московском университете, будущих известных ученых.
Н.Е.Жуковский значительно повысил уровеш, подготовки будущих преподавателей для университета и других высших учебных заведений, в том числе, для Технического училища и согрудников ЦАГИ. Им были подготовлены кадры для четырех кафедр механики в Московском университете. Среди выпускников магистратуры , по современной терминологии, аспирантуры были С. А.Чаплыгин, Д.Н.Горячев,
Н.Н.Бухгольц, И.В.Станксвич, А.Н.Минаков, Н.И.Мсрцаюв.
Часть §2.2. уделена научной деятельности Николая Ивановича Мерцалова. Мерцалов, выпускник Московского университета, вместе с Жуковским сочетал работу' в Московском высшем техническом училище с преподаванием в университете, которое он начал в 1897г. в рамках курса практической механики. К этому времени Мерцалов стал уже специалистом в области теории механизмов, термодинамики, а позже еще и известным специалистом по динамике твердого тела. Он читал специальные курсы технической термодинамики, теории паровых машин и термических двигателей, преподават начертательную геометрию, детали
11
машин. Мерцалов организовал для желающих самостоятельный курс технического черчения и проектирования детален и кранов.
В конце • §2.2. отмечается, что после Ф.Е.Орлова с 1892г. преподавание практической механики до 1917г. велось только приват-доцентами, профессора практической механики на кафедре не было. Весной 1892г. на физико-математический факультет был принят приват-доцентом по практической механике магистр В.М.Коваленский, который преподавал на факультете до 1923г. В 1893г. был принят приват-доцентом по практической механике П.Д.Преображенскнй, преподававший на факультет до 1911г.
Война 1914-1918гг. внесла осложнения в работу кафедры. В зти годы Жуковский, его ученики и сотрудники Московского университета уделяли большое внимание подготовке военных летчиков, разрабатывая прикладные вопросы авиации и бомбометания с связи с военными потребностями страны. Центр авиационно-научной деятельности Жуковского был перенесен в Московское высшее техническое училище; работа по механике как теоретической так и практической в 1914-1917гг. в университете сузилась: число учащихся по механике заметно уменьшилось.
Глава третья диссертации посвящена непосредственной предыстории возникновения кафедры прикладной механики в Московском университете. Рассматриваемый здесь период 1920- 1940гг. XX в.
§3.1. посвящен описанию состояния Московского университета в указанном периоде. 1920-1930 гг. были годами укрепления в Московском университете нового понимания роли и целей университетской науки. В работе отслежены изменения, происходящие в сфере университетского образования. Этот период напряженных исканий новых форм учебной работы и научной деятельности в университете длился до 1932 г.
После ряда неудач в поиске_ истинного назначения университета, было найдено компромиссное решение ( в соответствии с новым постановлением ЦИК СССР от 19 сентября 1932г. «Об учебных программах и режиме в высшей школе и техникумах»). Теперь задачей университетского образования считалась подготовка специалистов, которые могли бы решать фундаментальные проблемы науки, работать с инженерами в промышленности, подкрепляя теоретическими обоснованиями практические работы инженеров, а также готовить работников высшей школы. С 1 мая 1933г. Московский университет был переведен на факультетскую систему, вместо отделений было организовано 6 факультетов, в том числе и механико- математический (декан- проф. В.В.Голубев), в 1933г. был окончательно утвержден заведующий кафедры теоретической механики (проф.А.И.Некрасов).
В §3.2 диссертации проведен анализ предпосылок выделения кафедры прикладной механики из состава кафедры теоретической механики; рассмотрены учебные планы и программы по преподаванию механики и прикладной механики в 1930-1940 гг.
К концу 30-х гг. в учебной и научной деятельности кафедры теоретической механики все большее место стала занимать прикладная механика. Глубокие научные исследования Б. В.Булгакова по теории гироскопов и теории колебаний, многочисленные работы И.И.Артоболевского по теории механизмов и машин, а также результаты, полученные их учениками, образовали обширные самостоятельные разделы механики, что и стало в конечном счете причиной отделения кафедры прикладной механики от кафедры теоретической механики. Заметим, что вскоре после образования новой кафедры важнейшим ее научным направлением стала теория гироскопов и гироскопических систем, а теория механизмов и машин (в многочисленных втузах страны