В действительности, когда цивилизация подошла к применению металлов
(что случилось, возможно, между вторым и первым тысячелетиями до нашей эры),
это не произвело скачкообразных изменений в большинстве применяемых конструкций:
металлы использовались редко из-за высокой стоимости и трудности обработки.
Использование металлов произвело революцию в изготовлении режущего инструмента,
оружия и отчасти средств защиты в бою, однако большинство силовых конструкций
продолжали делать из камня, дерева, кожи, веревок и тканей.
Применение разнородных материалов, которые нуждались в различных приемах
обработки, требовало от мастеров, делавших мельницы и корабли, кареты и
парусную оснастку, великой искусности, хотя, конечно, об очень многих вещах,
имевших отношение к их ремеслу, они и не подозревали, совершая ошибки,
вполне естественные для людей, не имеющих представления о каких-либо расчетах.
Появление пара и машинной индустрии в целом привело к упадку мастерства
и свело все многообразие материалов, характерных для "передовой" технологии
того времени, к ограниченному числу стандартных твердых веществ, таких,
как сталь и бетон.
В первых двигателях давление было немногим выше давления крови в наших
сосудах. Но такие материалы, как кожа, не могут выдерживать горячий пар,
поэтому нечего было и помышлять о паровом двигателе из мягких камер, мембран
и гибких труб. Чтобы система воспроизводила движения, которые с легкостью
и, вероятно, с гораздо меньшими усилиями выполняют животные (сравните поршни
с кузнечными мехами!), инженер был вынужден применить металлы и механические
сочленения. Здесь необходимы были колеса, пружины, соединительные стержни
и скользящие в цилиндрах поршни. Хотя все эти довольно неуклюжие средства
поначалу были навязаны инженеру используемым материалом, со временем он
стал смотреть на них как на единственно правильный и заслуживающий уважения
путь. Утвердившись в своей привычке к металлическим балкам и зубчатым колесам,
инженер отстранился от многого другого. Более того, такое отношение к материалам
захватило и широкую публику. Недавно во время коктейля миловидная супруга
одного американского ученого сказала мне: "Вы серьезно говорите, что в
порядке вещей строить самолеты из дерева? Из бревен? Я вам не верю, вы
надо мной смеетесь".
В какой мере такая точка зрения объективно оправдана и в какой степени
она основана на предрассудках и необоснованных пристрастиях - вот один
из вопросов, которые мы обсудим в этой книге. Нам нужно достичь сбалансированного
взгляда на предмет. Традиционное развитие инженерных конструкций, сделанных
из 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 не
стоит забывать, что, например, надувные шины изменили лицо наземного транспорта,
явившись, быть может, более важным изобретением, чем двигатель внутреннего
сгорания. И тем не менее мы нечасто рассказываем студентам о шинах, а в
обучении будущих инженеров всегда присутствует тенденция прятать подальше
все, что имеет отношение к гибким конструкциям. Посмотрев же на все это
другими глазами, нельзя не попытаться частично переориентировать традиционную
технику 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 вопросами
прочности 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 электрических
и электронных устройств очень часто бывают вызваны механическими повреждениями.
Конструкции могут рушиться и рушатся в действительности, и это порой
имеет важные, а иногда и драматичные последствия. Однако не меньшее значение
имеют жесткость конструкции и перемещения ее элементов еще до разрушения
в технике. Плохо, если шатается дом, пол или стол, но никуда не годится
оптическое устройство, скажем, микроскоп или фотокамера, если его прекрасные
по качеству, линзы неточно и нежестко фиксированы. К сожалению, дефекты
такого рода встречаются сплошь и рядом.
