Механика от античности до наших дней
Шрифт:
Возможности научного общения в предреволюционную эпоху были ограничены. Всероссийских съездов или специализированных конференций по механике не было, их заменяли секции Всероссийских съездов естествоиспытателей и врачей, проводившиеся один раз в несколько лет [34] . Не было ни одного журнала собственно по механике, и научные работы по вопросам механики могли увидеть свет только в журнале «Математический сборник» и в нерегулярно выходивших «Трудах», «Записках» немногочисленных научных обществ и высших учебных заведений.
34
Можно еще указать всероссийские воздухоплавательные съезды 1911, 1912 и 1914 г./ в которых принимали участие Н. Е. Жуковский, С. А. Чаплыгин и др.
Чтобы
ПЕРЕСТРОЙКА СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ КАДРОВ И ФОРМ НАУЧНОЙ РАБОТЫ
Для механики, как и для всей советской науки, первостепенное значение имела та кардинальная перестройка системы образования и организации научных исследований, которая была непосредственным следствием победы Великой Октябрьской социалистической революции и утверждения нового социалистического общественного строя. Впервые в истории образование всех ступеней стало доступным для народных масс. Уже в начале 20-х годов значительное большинство студентов были детьми рабочих и крестьян. Они принесли в стены старых вузов энтузиазм молодых строителей нового общества, сознание ответственности перед народом, стремление к практическому применению теоретических методов.
Изучение марксистской диалектики и вся воспитательная работа партийных и комсомольских организаций формировали специалиста нового типа. Не могло быть места игнорированию идеологических вопросов, нельзя было остаться в стороне от борьбы с буржуазной идеологией, необходимо было осознать смысл и значение огромных задач, стоящих перед страной.
Развитие науки приобретало особое значение: построение социалистического общества немыслимо без самого широкого использования достижений науки, освоение этих достижений должно было ускорить технический прогресс Советской страны, утверждение новой идеологии должно было основываться на критическом освоении и дальнейшем развитии научного наследия прошлого. Наука впервые в истории стала приобретать общенародный характер, на ее развитие ускоряющим образом начало действовать общегосударственное планирование, становившееся все более важным фактором научного прогресса.
Все эти процессы находили свое выражение и в ходе развития советской механики. Как упоминалось выше, уже в 1918 г. был создан Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) в Москве. Дореволюционная Россия не знала научных учреждений такого типа. Впервые в стране был создан исследовательский институт с большим коллективом сотрудников, в котором велись как экспериментальные, так и теоретические работы, который должен был решать как чисто научные, так и технические проблемы в обширной отрасли знаний. Успех этой новой формы организации научной работы был несомненен. Благодаря сочетанию усилий специалистов различного профиля, что обеспечивалось высоким качеством научного руководства, благодаря тому, что систематически расширялся коллектив и укреплялась материальная база, ЦАГИ неизменно давал важные для науки и практики результаты и воспитывал новые кадры ученых. Уже к концу 20-х годов ЦАГИ занимал передовые позиции в мировой науке, а к 1968 г. число выпусков его трудов составило около тысячи — они охватывали не только все актуальные проблемы теоретической и прикладной гидро- и аэромеханики, но и многие вопросы теории упругости, сопротивления материалов и других разделов механики. Формы организации работы ЦАГИ и во многом сходного с ним Физико-технического института, открытого в Петрограде, служили образцом при создании многих советских научно-исследовательских учреждений. Конечно, ограниченность материальных средств и немногочисленность кадров в первые годы после Октябрьской революции не давали возможности сразу начать широкое развертывание сети научно-исследовательских учреждений. В высших учебных заведениях перестройка учебных планов и увеличение объема лабораторных и вообще практических занятий, введение производственной практики требовали больших усилий профессорско-преподавательского состава. Привлечение молодежи к научной работе во все более широких размерах стало осуществляться через семинары при кафедрах — форма работы, мало распространенная в дореволюционное время, затем через аспирантуру (причем число аспирантов сразу превысило число тех, кого оставляли до 1917 г. «для приготовления к профессорскому званию»). На кафедрах преобладали индивидуальные формы работы, к тому же должно было пройти несколько лет, чтобы молодежь
Дореволюционная Академия наук объединяла небольшое число ученых и располагала очень скромными средствами. Сразу организовать коллективную исследовательскую работу в области механики в Академии наук не было возможности. Здесь тоже надо было потратить несколько лет для воспитания новых кадров. При Академии наук была создана аспирантура, постепенно учреждались научные комиссии, в том числе по механике; в 30-е годы приток новых сил уже позволил организовать в системе Академии наук Институт механики. До середины 30-х годов ЦАГИ оставался единственным научным учреждением большого масштаба в области механики, но постепенно в Академии наук СССР, на кафедрах механики в крупных вузах, в академиях наук союзных республик формировались научные коллективы в области механики, их количество и средняя численность неизменно росли. Благодаря национальной политике советского государства эти коллективы возникали не только в старых научных центрах, но и в новых, на периферии. Один из примеров — Тбилисская школа механиков и математиков, возглавляемая Н.И. Мусхелишвили.
Примерно к 20-летию Октябрьской революции советская механика была внушительным образом представлена во всех достаточно многочисленных областях этой науки. Советские механики работали над наиболее злободневными и фундаментальными проблемами (вне их внимания оставались, пожалуй, только вопросы аксиоматизации механики, имевшие чисто теоретический интерес). Это показывает следующая краткая характеристика основных направлений развития механики.
АНАЛИТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СИСТЕМ ТОЧЕК И ТВЕРДЫХ ТЕЛ В ДОВОЕННЫЙ ПЕРИОД
Более интенсивно, чем где бы то ни было за рубежом, в Советском Союзе развивались вариационные методы, велась работа по построению аналитической механики в новых переменных (групповых, неголономных). В этих исследованиях сказывалось влияние геометрических традиций, идущих от Лобачевского. Они складывались в новое своеобразное направление, возникшее первоначально в Казани, затем в Москве (школа Н.Г. Четаева).
Остановимся сначала на некоторых направлениях исследований в области неголономной механики.
На основе разработанной дифференциальной геометрии неголономных многообразий можно получить уравнения движения механической системы. Эти уравнения были выведены советским ученым В.В. Вагнером в локальных координатах. Следующим этапом было решение двух вопросов: о допустимых траекториях неголономной механической системы и о методах интеграции ее уравнений движения. Ответ на первый вопрос таков: всегда существует такая траектория в неголономном многообразии, которая соединяет любые две его точки. В порядке ответа на второй вопрос было показано, что всегда возможен такой выбор локальных координат, который принципиально упрощает интеграцию уравнений движения. Например, в случае инерциального движения система локальных координат может быть выбрана так, что все первые интегралы задачи получаются из условия постоянства компонентов скорости в этой системе.
Эти результаты не остались без применения к традиционным задачам механики. В.В. Вагнер успешно исследовал такими методами задачу С.А. Чаплыгина о плоском неголономном движении, изучал свойства фазового пространства в эйлеровом случае движения твердого тела вокруг неподвижной точки, рассмотрел и новые задачи неголономной механики. В.В. Добронравов подробно рассмотрел вопрос о применении неголономных координат и последовательно провел все построение аналитической механики в этих координатах. Ряд основных результатов прежней теории остался в силе, некоторые из них оказались верными только с известными ограничениями. Такие ограничения выделяют классы механических систем, имеющие определенный интерес.
К рассматриваемому направлению относятся многочисленные работы, в которых либо исследуются возможности обобщения результатов и методов голономной механики на неголономные системы, либо методы неголономной механики применяются для углубленного исследования голономных систем. Значительное внимание было уделено анализу понятия виртуального перемещения и вопросу об условиях перестановочности операций виртуального и действительного перемещений.
В значительной мере смыкаются с неголономной механикой важные исследования Н.Г. Четаева (1902—1959), связанные с применением и обобщением вариационного принципа Гаусса.