Техника и технические науки, принципы классификации

Введение

Развитие человечества неразрывно, и в первую очередь, связано с развитием техники. Земная человеческая цивилизация по существу является технической. Отсюда значимостьение техники и технических наук.

Техника является продуктом человеческого ума и не встречается в природе, она становится для человека своего рода искусственной природой. Может при этом создаться впечатление, что человек в ней создаёт свои законы. Но это абсолютно неверно, искусственная природа подчиняется тем же объективным закономерностям, что и естественная. Но закономерности искусственной природы нужно сначала выявить, чтобы затем установить их взаимосвязь с естественными законами, формируя на этой основе единую картину мира. Специфика технических наук заключается в том, что они выявляют законы искусственной природы, анализируя процессы создания и функционирования техники.

Технические науки в настоящее время развиваются количественно и содержательно настолько быстро, что общий, методологический анализ не успевает за ними. Многообразие и сложность технических наук требуют комплексного подхода в их методологии. Необходимы классификация, четкое определение положения в общей системе наук, предмета, структуры, содержания, методов. В настоящей работе рассмотрена актуальная проблема классификации технических наук, имеющая не только чисто теоретическое, но и практическое, в том числе экономическое, значение.

Техническое знание

Иногда можно встретить [1] определение технических наук, как наук, изучающих создание и функционирование техники. Такое определение тавтологично, кроме того, термин «техника», как и многие слова русского языка, неоднозначен. Так, в словаре Ожегова находим следующие определения. «Техника. 1. Круг наук, связанных с изучением и созданием средств производства, орудий труда. 2. Совокупность средств труда, знаний и деятельности, служащих для создания материальных ценностей. 3. Совокупность приемов, применяемых в каком-нибудь деле, мастерстве. 4. Машины, механические орудия, устройства.» [2]

Философский словарь определяет технику как систему «искусственных органов деятельности общества, развивающаяся посредством исторического процесса опредмечивания в природном материале трудовых функций, навыков, опыта и знаний, путем познания и использования сил и закономерностей природы» [3].

техника – совокупность средств человеческой деятельности, созданных для осуществления процессов производства и обслуживания непроизводственных потребностей общества

В политехническом словаре читаем: техника – совокупность средств человеческой деятельности, созданных для осуществления процессов производства и обслуживания непроизводственных потребностей общества [4].

Следовательно, необходимо определиться с содержанием термина «техника» как объекта технических наук. Отнесем к технике всё, что первоначально отсутствовало в природе и появилось только благодаря человеку и предназначено для расширения его естественных возможностей. Сюда относится, в частности, всё перечисленное в п. 4 словаря Ожегова. Конечно, перечень Ожегова необходимо расширить, добавив электрические, электронные, оптические и другие современные устройства.

Таким образом, главное отличие технического объекта от объекта естествен¬ных наук заключается в том, что технический объект не существует в природе. Этот объект обычно сконструирован, создан, изготовлен человеком, т. е. имеет искусственное происхождение. Кроме того, технические науки обязаны рассматривать и пока еще не существующие объекты, которые еще только предстоит создать.

Выделим следующие группы техники (технические объекты):

  • инструменты (например, топор),
  • механизмы (рычаг),
  • машины (двигатель),
  • приборы (амперметр),
  • устройства (генератор),
  • комплексы (завод).

Инструменты являются прямым продолжением главного рабочего органа человека – руки. Механизмы заменяют один вид движения на другой (например, поступательное во вращательное). Машины предназначены для превращения видов энергии (например, механической в электрическую). С помощью приборов производятся измерения, с их появлением связано возникновение «точных» наук, в том числе технических. Устройства выполняют, как правило, несколько функций из перечисленных (автомобиль), или функции, не входящие в перечисленные (компьютер). Комплексы – совокупность технических средств одного или различного назначения.

Российский автопром – история развития, наши дни, перспективы

Естественно, предложенная классификация, как и любая другая, обладает своими плюсам и минусами – в природе идеальных систем не существует.

Можно сказать, что история развития техники идет параллельно развитию человеческой цивилизации. Человекообразное существо в глубокой древности стало превращаться в человека тогда, когда природный камень в его руках стал использоваться как орудие – для добычи пищи и для защиты от врага. Началом же техники как сферы человеческой деятельности можно считать событие, когда человек (еще не совсем человек), ударяя один камень о другой, сумел природному камню придать форму, более удобную для решения каких-то своих задач, т. е. сделал камень инструментом – одним из важнейших технических средств. Инструмент является как бы продолжением руки человека, расширяя ее возможности: дотянуться до удаленного объекта, усилить мышечное напряжение, избежать непосредственного контакта с опасным предметом и т. д. С этого события фактически начинается технический эмпирический опыт. Следующий шаг – изготовление технических средств, выполняющих функции, не реализуемые рукой человека. Эти средства нужно сначала придумать, сконструировать. Для более эффективного создания новой техники уже появилась необходимость в разработке технической науки.

Технические науки в системе наук

Многовековая история технического творчества позволила накопить огромный опыт конструирования и создания технических объектов. Этот опыт в настоящее время является объектом исследования, по отношению к которому применимы все логико-методологические процедуры: сравнения, обобщения, анализа и синтеза. Такое исследование имеет практически значимую задачу: выявить идеальные (или близкие к идеальным) образцы технических решений, уменьшить возможные ошибки конструирования. Результаты исследований в этом направлении являются, кроме того, источниками новых технических идей и подходов.

Технические науки в системе наук

Техника XXI века настолько разнообразна, что вопросами ее создания, функционирования и развития занимается обширная группа технических наук, в связи с чем возникла необходимость их систематизации и классификации.

Общепринятой терминологии в области классификации наук нет не только в России, но и во всем мире. Официальная номенклатура специальностей научных работников в России содержит 9 отраслей науки. Статистический инструментарий для организации федерального статистического наблюдения за занятостью населения и деятельностью, осуществляемой в сфере образования, науки и инноваций выделяет только шесть областей. В перечень отраслей науки, по которым присуждается ученая степень в Российской Федерации, входят уже 22 наименования. Технические науки входят во все три перечня.

Что такое искусственный интеллект?

В основу классификации технических наук могут быть положены разные принципы. Рассмотрим для примера следующую формулировку, взятую из учебника: «Технические науки представляют собой специфическую сферу научно-технических знаний, формирующуюся в ходе исследования и проектирования инженерных объектов, в которых и с использованием которых осуществляется целесообразное преобразование вещества, энергии, информации» [5].

Казалось бы, здесь предлагается классификация (деление) наук на три группы. Однако, вещество – форма материи, реально существующая. Энергия – свойство разных форм материи и физическая величина. Информация, как и физические величины – продукт деятельности человеческого мозга, используемый человеком для описания реально существующих объектов и реально происходящих явлений. Любая техническая наука, занимаясь реальными объектами, оперирует величинами и имеет дело с информацией.

Одно из ключевых понятий физики и техники – энергия. В физике есть закон сохранения энергии, техника занимается производством и использованием энергии. Но энергия – не материальный, т. е. реально существующий объект, а его характеристика, которую можно выразить числом. Чисел же в природе нет, они придуманы человеком. Говорят, например, что генератор вырабатывает электрическую энергию, но энергию нельзя вырабатывать – это противоречит фундаментальному закону сохранения и превращения энергии.

Одно из ключевых понятий физики и техники – энергия.

Более аккуратное выражение: в генераторе происходит превращение механической энергии в электрическую. На самом деле в генераторе реальное движение (вращение ротора) вызывает другое реальное движение – электронов в металлических проводниках (электрический ток). Одно реальное явление выступает причиной другого столь же реального движения. В качестве характеристики обоих явлений физики и инженеры выбрали энергию. Такой выбор оказался удачным как с научных, так и с практических позиций, что и обусловило широкое, но не всегда правильное применение этого термина.

Преобразование вещества – реальный процесс, естественный или искусственный. Исходные и конечные вещества можно и удобно характеризовать величиной энергии. Химики синтезируют новые вещества, вместе с физиками они изучают свойства этих веществ (в том числе энергетические характеристики), инженеры используют вещества (материалы) для получения новых технических продуктов. И те, и другие и третьи обмениваются информацией о веществах, чтобы облегчить работу, или с иными целями.

Информацию о формах материи и их преобразованиях (процессах, явлениях) человек получает либо через свои органы чувств, либо с помощью специальных изобретенных им приборов. Информация отображается обычно в знаковой, символьной форме, чаще всего числовой. Знаки (а, следовательно, информация) должны быть на чем-то изображены, на каких-то материальных объектах – носителях информации. Хотя и говорят об обмене информацией, о хранении информации, на самом деле любая обработка информации заключается в действиях с материальными носителями.

Классификацию каких-либо объектов принято проводить на какой-то единой основе. В приведенном примере с триадой «вещество, энергия, информация» такой единой основы, как видно, нет.

Иногда технические науки отождествляют с прикладным естествознанием, полагая, что целью «чистой» науки (естествознания) является познание законов природы, а прикладные науки используют достижения естественных наук для практических целей. Конечно, естественные и технические науки взаимосвязаны. Из естественных наук в технические перешли основные понятия (в том числе понятие научности) и исходные теоретические положения. Имея это в виду, разумно в основу первоначальной классификации технических наук положить основные формы материи: пространство и время, вещество и поле.

Пространственные формы материи изучает геометрия, связь между пространством и временем – физика, точнее механика, предметом которой являются изменение положения тел в пространстве (механическое движение) и изменение формы тел (деформация). Один из выдающихся российских математиков А. Д. Александров писал: «Геометрия возникла из практики как практическая опытная наука о пространственных формах и отношениях реальных тел. Она явилась, можно сказать, первой главой физики, за которой следовала как вторая глава механика – если геометрия трактует взаимное расположение тел, то механика – его изменение» [6]. Таким образом, геометрию и механику следует считать единой группой фундаментальных наук. Изучением этих вопросов по отношению к технике занимается первая группа технических наук, обозначим ее как «геометрия + механика».

Все технические продукты изготавливаются из материалов, т. е. из вещества. Строение и свойства вещества изучают естественные науки физика и химия. Соответствующая группа технических наук – материаловедение.

Строение и свойства вещества изучают естественные науки физика и химия

Одно из главных свойств материальных объектов – взаимодействие. Взаимодействие осуществляется через форму материи, называемую полями (физическими полями). Главное фундаментальное взаимодействие, обусловливающее существование вещества, а также взаимодействие объектов на расстоянии – электромагнитное. Этим занимается большая группа технических наук под общим названием электротехника.

Методы машинного обучения для бизнеса

Таким образом, исходя из фундаментальных форм материи получаем три группы технических наук: механика, материаловедение и электротехника, обозначим их соответственно Ф-1, Ф-2 и Ф-3.

Второй способ определения групп технических наук – по отношению к объектам техники:

  • изучающие сами технические объекты, их устройство и функционирование;
  • изучающие способы изобретения, проектирования, конструирования технических объектов;
  • изучающие способы получения (изготовления) технических объектов.

Назовем эти три группы соответственно (достаточно условно): машиноведение (группа О-1), проектирование (группа О-2) и технология (группа О-3).

Третий способ классификации – разделение по сферам применения технических объектов: энергетика, транспорт, строительство и т. д. (группа П)

В отличие от первого – фундаментального – оба последних способа можно назвать практикоориентированными.

В табл. 1 приведена номенклатура специальностей научных работников, по которым присуждается ученая степень, содержащая 27 наименований групп технических специальностей, которым, судя по заголовку раздела 05.00.00 фактически должны были бы соответствовать самостоятельные технические науки. Интересно, что в новом, пока еще не принятом окончательно варианте номенклатуры строка 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ отсутствует.

Третья группа из двух цифр в табл. 1 обозначает наименование научной специальности. Их количество в разных группах сильно различается. Например, группа 05.01.00 содержит только одно наименование, тогда как в следующей группе 05.02.00 их уже 23.

Таблица 1. Номенклатура специальностей научных работников, по которым присуждается ученая степень по техническим наукам (2017 г.) [9].

Шифр Наименование групп научных специальностей, наименование научной специальности
05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
05.01.00 Инженерная геометрия и компьютерная графика
05.02.00 Машиностроение и машиноведение
05.04.00 Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение
05.05.00 Транспортное, горное и строительное машиностроение
05.07.00 Авиационная и ракетно-космическая техника
05.08.00 Кораблестроение
05.09.00 Электротехника
05.11.00 Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.12.00 Радиотехника и связь
05.13.00 Информатика, вычислительная техника и управление
05.14.00 Энергетика
05.16.00 Металлургия и материаловедение
05.17.00 Химическая технология
05.18.00 Технология продовольственных продуктов
 05.19.00 Технология материалов и изделий текстильной и легкой промышленности
05.20.00 Процессы и машины агроинженерных систем
05.21.00 Технология, машины и оборудование лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева
05.22.00 Транспорт
05.23.00 Строительство и архитектура
05.26.00 Безопасность деятельности человека
05.27.00 Электроника

Нетрудно видеть, что перечень специальностей составлен исходя из разных принципов классификации. Большинство групп специальностей определены по третьему обозначенному выше принципу разделения, т. е. по сферам применения. Явное исключение из этого подхода – 05.01.00 «Инженерная геометрия и компьютерная графика». Разделы 05.17 – 05.19 05.21 названы на основе классификации по второму принципу – по отношению к объектам.

Можно указать еще и другие несоответствия логике названия в приведенной номенклатуре. В названии отрасли «Машиностроение и машиноведение» первое относится к группе, обозначенной выше как О-3, а второе – к О-1. В то же время энергетика и энергетическое машиностроение, транспорт и транспортное машиностроение разнесены в разные строки. Еще больше вопросов возникает при анализе наименований научных специальностей внутри групп (третья пара цифр в шифре табл. 1).

Таким образом, существующая классификация технических наук и их разделов далеко не совершенна и требует тщательного анализа и совершенствования.

УДК 168.53

Тема: «Техника и технические науки, принципы классификации»

Theme: Engineering and technical sciences

Авторы:
Ивлев Виктор Иванович, к. ф.-м. н.
Профессор кафедры «Физика твердого тела»
ФГБОУ «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева», г. Саранск, ул. Большевистская, 68
ivlevvi2010@mail.ru, 8 909 326 7912

Сырцова Анастасия Олеговна
Магистрант кафедры «Системы обработки информации и управления»
ФБГОУ «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана», г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1
syrtsova@inbox.ru, 8 916 113 9743

Autors:
Ivlev, Viktor Ivanovich, k. f.-m. n.
Associate Professor «Solid State Physics»
ivlevvi2010@mail.ru, 8 909 326 7912
Mordovia State University N.P. Ogareva

Syrtsova, Anastasija Olegovna
Magistrant «Information processing and control systems»
syrtsova@inbox.ru, 8 916 113 9743
Moscow State Technical University named after N.E. Bauman

Аннотация: В работе рассмотрена проблема классификации технических наук, имеющая не только чисто теоретическое, но и практическое, в том числе экономическое значение. В частности, классификация облегчает выбор направлений решения новых, выдвигаемых жизнью задач. К технике в статье отнесено всё, что первоначально отсутствовало в природе и появилось только благодаря человеку и предназначено для расширения его естественных возможностей: инструменты, механизмы, машины, устройства, комплексы. На основе анализа основных форм существования материи предложено выделение трех групп технических наук: геометрия-механика, материаловедение, электротехника. По отношению к объектам техники выделены машиноведение, проектирование, технология.

Ключевые слова: техника, наука, технология, классификация.

Abstact: This article considers the problem of classification of technical Sciences, that has not only purely theoretical but also practical, including economic value. In particular, classification facilitates the choice of directions for solving new, life-challenging tasks. Technique includes all that was originally absent in nature and only appeared because of man and is designed to expand his natural capabilities: instruments, mechanisms, machines, devices, systems. Based on the analysis of the main forms of existence of matter proposed the differentiation of three groups of technical Sciences: geometry-mechanics, material science, electrical engineering. In relation to the items of equipment dedicated engineering, drafting, technology.

Keywords: Technique, science, technology, classification.

Список использованной литературы

  1. Колоскова А.В., Лебедев С.А. Технические науки, особенности их структуры и методов. // Гуманитарный вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2017, № 5, с. 1-10.
  2. Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка: 80000 слов и фразеологических выражений / Российская АН.; Российский фонд культуры; – 2-е изд., испр. и доп. – М.: АЗЪ, 1994. – 928 с. (С. 785).
  3.  Философский энциклопедический словарь / Редкол.: С.С. Аверинцев, Э.А. Араб-Оглы, Л.Ф. Ильичев и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1989. 815 с.
  4. Политехнический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1989.
  5. История и философия науки : учебное пособие / Е.Ю. Бельская [и др.] ; под ред. проф. Ю.В. Крянева, проф. Л.Е. Моториной. — 2-е изд., перераб. и доп. М. : Альфа-М : ИНФРА-М, 2011. — – 416 с.
  6. Александров А. Д. Геометрия для 10–11 классов: Учеб. Пособие для учащихсz шк. и классов с углуб. изуч. математики / А. Д. Александров, А. Л. Вернер, В. И. Рыжик. 3-е изд., перераб. М. Просвещение, 1992/ 464 c.

49 0

Комментарии

Отправить ответ

wpDiscuz