История науки и техники

История науки и техники

2-е издание, исправленное

Гухман В.Б.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

История науки и техники/ В.Б. Гухман - М.: Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”, 2016

В курсе рассмотрена история развития информатики в ее наиболее существенных аспектах, научно-
технических достижений и социально-философских представлений, связанных с развитием
информатики и информационного общества.
Излагается история развития научно-технических идей, связанных с информационными системами и
технологиями прошлого, настоящего и будущего. Описываются интеграционные и инновационные
процессы в науке и технике, прямое и обратное влияния научно-технического прогресса на
образование и мировоззрение людей в информационном обществе. Вопросы для самостоятельной
работы и возможные темы рефератов, включенные в пособие, нацелены на развитие
самостоятельного мышления и любознательности как непременных условий продуктивной учебы.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2010-2016
(c) Гухман В.Б., 2010-2016

3

Понятия науки и техники. Возникновение науки и основные этапы
её совместного развития с техникой

Введение

История науки и техники - драма идей и людей со многими остросюжетными
перипетиями и действующими лицами. Не все действующие лица этой драмы
известны, а те, кто известны, - такие же слабые и грешные люди, как мы с вами, но что-
то в них было и отличное от нас: мощное творческое начало и трудолюбие,
одержимость в любви к своему делу и вера в своё предназначение, отвага
первооткрывателей и непочтение к авторитетам. Каждый из них был Личностью, кто в
большей, кто в меньшей степени. Без них, без их захватывающих открытий и
изобретений современная цивилизация была бы другой.

Сие не значит, что научно-технический прогресс принёс человечеству только добро.
Нет, конечно! Ведь “когда узнали, что добро - это добро, появилось и зло” (Лао-Цзы).
Информатика - не исключение. Информационные системы и технологии как усилители
умственной деятельности человека освободили его от рутинной работы, тем самым
предоставив больше времени для решения творческих задач, приоритетных для homo
sapiens. Но эти же системы и технологии породили множество проблем, связанных с
негативными последствиями информатизации и компьютеризации современного
общества.

К постоянному соседству добра и зла в ходе научно-технического прогресса следует
отнестись философски, как к неизбежности. Прогресс не остановить, все
предпринимавшиеся попытки оказались тщетными. Паровые и электрические машины,
двигатели внутреннего сгорания и летательные аппараты, химические удобрения и
взрывчатые вещества, атомная энергия и космическая техника, компьютеры и
Интернет - эти и многие другие достижения человеческой мысли и рук властно вошли
в нашу жизнь, принося огромную пользу и в то же время немалый вред. Но вначале все
же была польза, то есть добро! Вред обнаружился позже. По аналогии, принимая
лекарство, прописанное для лечения желудка, пациент не может быть уверен, что не
“посадит” печень. И всё же он принимает лекарство, отгоняя мысли о возможном
побочном вреде.

Наука и техника олицетворяют современную цивилизацию. Их достижения очевидны.
Вопрос только в том, делают ли они людей более счастливыми, если под счастьем
понимать не только, а вернее, не столько обладание полезными материальными
благами, а нечто большее, далёкое от благ цивилизации и присутствующее в душе
каждого человека подчас неосознанно. Полагаем, данный вопрос более значим, чем
вопрос о внедрении научно-технических достижений. Будет ли человек радостно
смеяться или горько плакать - наука и техника не должны оставаться в стороне от
человеческого в человеке, от его души и духа. Одно дело открывать, изобретать,
производить средства, облегчающие, улучшающие жизнь, и совсем другое, если речь
идет о средствах уничтожения жизни. А ведь продукты науки и техники часто имеют
подобное “двойное назначение”. Нравственность ученому и инженеру нужна не менее,
чем высокая профессиональная квалификация. Цивилизация должна не подминать под

4

себя культуру, а служить ей, не покорять природу, а сотрудничать с “божьим
творением”.

Да послужат нам руководством античный принцип врача Гиппократа “не навреди!” и
принцип недеяния китайской религиозной философии (даосизма), призывающий жить
согласно законам природы (в том числе природы человека), не нарушая их и, тем
более, не принося им вреда. И тогда да здравствует научно-технический прогресс! Ведь
наука и техника сами по себе не виноваты: “наука непогрешима, но учёные часто
ошибаются” (А. Франс); “машина должна работать, человек - думать” (А. Блох).
Давайте утешаться тем, что заблуждения и недоработки учёных и изобретателей не
всегда имеют плачевные последствия. Любой человек, в том числе учёный и инженер,
имеет право на ошибку, но морально обязан самокритично признать её и стараться
более не допускать. Самокритичность - достойная черта человеческого характера. В
этом смысле история науки и техники изобилует примерами достойных учёных и
изобретателей. На этих примерах ст?ит учиться современным юношам и девушкам,
желающим приобщиться к благородному и в то же время нелёгкому научно-
техническому творчеству и труду. Надо только, подобно достойным людям, творить и
трудиться не ради личной славы, а ради пользы своему народу и всему человечеству. А
признание и слава сами найдут достойных!

1.1. Цель и задачи курса

Цель: понять смысл и роль науки и техники в жизни человечества, основные этапы их
совместного развития.

Задачи:

1. усвоить общие понятия научно-технического лексикона;
2. изучить основные этапы развития науки и техники по избранной специальности (в

прошлом, настоящем и будущем);

3. изучить наиболее важные аспекты развития интегрального и вненаучного знания;
4. усвоить связь между развитием науки и техники, с одной стороны, и образования,

с другой стороны.

В результате изучения дисциплины “История развития науки и техники” студенты
должны получить представление об этапах становления и развития научно-
технического прогресса, воплотившегося в современных достижениях информатики и
информационных технологий.

1.2. Наука и техника - определения

Наука - познавательная деятельность людей, основной целью которой является истина,
а основным продуктом - знание. Научная деятельность - исследование.

Техника - совокупность орудий труда (инструментов и машин), предназначенных для
повышения эффективности человеческой деятельности. Техническая деятельность -
конструирование.

5

1.3. Наука как рациональная область познания. Картезианство

Современная наука основана на рациональной парадигме, заложенной европейским
учёным сообществом в эпоху Нового времени (ХVI - ХVII вв.). Критерии
рациональной научности (рационального познания в рамках конкретной научной
дисциплины):

существование объективных законов, специфических для данной научной
дисциплины;
специфический объект исследования и специфический понятийный аппарат;
опытная проверяемость (верифицируемость) результатов исследования для
одинаковых условий;
логическая непротиворечивость утверждений (два утверждения, одно из которых
противоположно другому - “A” и “не A”, - не должны быть одновременно
истинными);
систематизированность полученного знания;
обоснованность (доказательность) утверждений;
прогнозный потенциал (способность адекватного предвидения или экстраполяции
частных опытных результатов, полученных в одних условиях, на другие условия
опыта);
возможность формализации (математизации, алгоритмизации) полученного
знания;
новаторство в сочетании со “здоровым” консерватизмом (с одной стороны,
объективная потребность в новом знании, с другой - жёсткая проверка нового
знания во избежание проникновения в науку случайных, необоснованных, ложных
новаций);
самокритичность (право на ошибку и на её признание).

Наиболее последовательно принципы рационализма в науке изложены в трудах Рене
Декарта - выдающегося французского учёного и философа (ХVII в.) - de Cart (на
латинском языке подписывался как Cartesius), поэтому учение Декарта и в целом идею
рационализма часто называют в истории науки картезианством. Метод Декарта
(картезианство), наряду с рационализмом, включает принципы детерминизма
(родоначальник детерминизма - Пьер Лаплас) и скептицизма. Детерминизм означает,
что всё в мире основано на причинно-следственных связях. Скептицизм означает, что
сомнение инициирует любое познание (сомнение как метод познания). Заметим, что
картезианство бесстрастно, чуждо человеческим порывам и эмоциям, иррациональным
интуиции и воображению.

1.4. Техника как область деятельности по производству “продуктов
второй природы”

Продукты техники - инструменты, машины - носят искусственный характер, в отличие
от продуктов природы (неорганических, органических), имеющих естественный
характер. Для отличия одних продуктов от других принято считать естественные
продукты продуктами “первой природы”, а искусственные - продуктами “второй

6

природы”. Искусственные продукты - не только продукты техники; это отчасти и
продукты искусства. И те, и другие создаются человеком и часто называются
артефактами (от arte - искусственно + factus - сделанный = artefactum - лат.).

1.5. Научное открытие и техническое изобретение

Научное открытие - обнаружение закономерностей (законов) природы, которые
существовали раньше, но были неизвестны.

Техническое изобретение - создание того, чего раньше не было (не существовало).

Сходство между открытием и изобретением - в их творческом характере (в обоих
случаях требуется воображение, фантазия, озарение, вдохновение человеческого
разума, базирующегося на экспериментальных данных).

Многие философы и учёные утверждают, что научные открытия - это изобретения
человеческого ума: законы природы придуманы людьми, а природа о них “не знает”,
как не знает математики, используемой людьми для описания этих законов. К таким
противоречиям в науке следует относиться философски - это не единственное
противоречие в учёной среде. Со своей стороны полагаем, что закономерности
свойственны природе вне зависимости от человека, а законы природы, тем более,
облечённые в математическую форму, являются продуктами человеческого разума.

Все умные мысли давно передуманы, а новое - это хорошо забытое старое. У
большинства технических изобретений есть аналоги и даже прототипы - при подаче
заявок на изобретение (патент) требуется описание аналогов и прототипа, чтобы
патентные эксперты могли уверенно установить отличительные признаки
предполагаемого изобретения.

1.6. Этапы становления науки и техники

Поскольку человек, родившись, сразу приступает к познавательной
(исследовательской) деятельности, существует теория, что наука возникла
одновременно с возникновением человечества. Но познавать, исследовать, проявлять
любознательность - ещё не значит заниматься наукой (см., например, критерии
научности, приведённые выше). Скорее, данная теория характеризует этап преднауки.

Гораздо серьёзнее представляется теория о возникновении науки в Древней Греции
(датируется примерно V в. до н. э.). Прикладное (практическое) знание,
существовавшее до древних греков (эллинов) - геометрия, астрономия, медицина и др.
- использовалось в Древнем Египте, Вавилоне и других странах только в практических
целях - для проведения земляных работ, строительства, кораблевождения, мистических
обрядов и т.п. И только эллины занялись теоретическим знанием (изучением
мироздания с целью постижения его законов), математикой, логикой, доказательством
математических теорем и логических суждений. Появилась каста философов -
любителей мудрости, мудрецов, знатоков достигнутого знания (благо, в то время
знания было не так много, как сейчас). Философы пользовались уважением общества.

7

Это была античная эпоха Фалеса, Эпикура, Пифагора, Архимеда, Сократа, Платона,
Аристотеля и др. Появилась первая Академия (Платон), над входом в которую была
надпись: “Не геометр да не войдёт”. Древнеримская культура впитала в себя научное
наследие эллинов.

Следующей была эпоха раннего Средневековья, когда под эгидой христианской
теологии (богословия) в европейской науке на целое тысячелетие возобладала
схоластика - религиозно-идеалистическое учение платоновско-аристотелевского
(метафизического) и византийского толка. Лишь в ХII - ХIV вв., когда была
переосознана роль опыта в познании (возникновение эмпиризма), религиозная
схоластика раннего Средневековья постепенно стала уступать место реальному знанию
в рамках математики, физики, астрономии, химии, медицины. Особенно большой
вклад в развитие науки в эту эпоху внесли на Западе англичанин Роджер Бэкон, на
Востоке - Ибн-Сина (Авиценна), Аль-Фараби, Ибн-Рушд (Аверроэс), О. Хайам1),
Улугбек и др.

Наука в современном понимании как естествознание возникла в ХVI - ХVII вв. (эпоха
Нового времени) усилиями Ф. Бэкона, Г. Галилея, Н. Коперника, И. Кеплера, И.
Ньютона, Р. Декарта, Б. Паскаля, Г.В. Лейбница, Х. Гюйгенса и др. Это была
рациональная наука (см. критерии научности в подразделе 3), такой она, в основном, и
дожила до ХХ в.

Вплоть до ХIХ в. наукой занимались одиночки-любители, а в ХIХ в. университеты
(прежде всего в Германии) стали готовить профессиональных учёных, и наука
переместилась в университеты (В. фон Гумбольдт2), Ю. Либих). Появилась профессия
“учёный”, возникли научные коллективы (сообщества), студенты обрели стимул
заниматься наукой. В результате наука приобрела позитивный социальный статус, что
способствовало её развитию и государственному финансированию.

Таковы основные этапы развития “западной науки”. Не следует забывать, что
параллельно с ней на всех этапах развивалась “восточная наука” - в Китае, Средней
Азии, Индии, Персии, на арабском Востоке.

Возникновение техники нельзя отделять от возникновения науки - они развивались
взаимосвязанно, параллельно-последовательно (то опережая друг друга, то развиваясь
одновременно). Чтобы что-то сделать (сконструировать), надо что-то знать, а чтобы
что-то узнать, например, с помощью какого-то прибора или инструмента, их надо
сделать. Например, микробиология возникла после изобретения микроскопа (А. ван
Левенгук, Голландия), а чтобы сделать микроскоп, надо было знать свойства линз, а
прежде надо было овладеть технологией их изготовления и т.д. Электромагнетизм стал
исследоваться после открытия датчанином Х.К. Эрстедом влияния электрического тока
на магнитную стрелку, но чтобы сделать это научное открытие, предварительно
должен был быть изобретён компас (Китай) и созданы носители электрического тока
(металлические проводники и др.). Многие выдающиеся учёные были одновременно и
выдающимися изобретателями (Архимед, Б. Паскаль, Л. да Винчи, Г.В. Лейбниц, Ш.
Кулон, Н. Тесла, Т.А. Эдисон, П.Л. Капица и др.).

Современная наука без техники бессильна, а техника без науки слепа.

8

1.7. Общие замечания

Науковедение (есть такая область исследований, зародившаяся в 30-х. гг. ХХ в.) и
наукометрия (как раздел науковедения, “пионер” наукометрии отечественный учёный
В.В. Налимов) подсчитали, что в современной науке насчитывается порядка 15 000
научных дисциплин. Да и техника, как известно, не стоит на месте. Поэтому охватить
историю развития всех научных дисциплин и технических изобретений вряд ли
возможно в рамках одной книги. Да в этом, пожалуй, и нет необходимости - ведь
каждого интересует то, что ему ближе. Студентам, для которых больше других
предназначен курс “История развития науки и техники”, ближе информатика,
информационная техника и информационные технологии. Поэтому в следующих темах
основное внимание будет уделено истории развития информатики, информационных
систем и технологий. Естественно, не будут обделены вниманием и вопросы, общие
для всех научно-технических приложений.

Вопросы для самостоятельной работы и самоконтроля

1. Что такое наука и техника? Зачем они понадобились человечеству?
2. В каких отношениях между собой находятся наука и техника? “Открытие” и

“изобретение” - что общего и в чём разница этих понятий?

3. Когда возникла наука? Чем занимались любознательные люди до её

возникновения?

4. Что такое “научное знание”? Чем оно отличается от “ненаучного”?
5. Чем Вам лично представляется наука? Полезна ли она Вам? Приведите доводы в

пользу Вашей точки зрения.

6. Жизнь современного человека в значительной мере зависит от техники. А в

будущем эта зависимость будет расти или уменьшаться? Ваше мнение.

1)   Вопреки расхожему мнению О. Хайам (Хайям) был не только поэтом, но и
выдающимся учёным, прославившимся трактатами по математике и астрономии. 
2)   Не путать с братом А. Гумбольдтом.

9

История развития вычислительной техники, программного
обеспечения, информационных систем и автоматизированных
систем управления

2.1. ВТ в докомпьютерную эпоху.

Счётная техника в истории человечества известна задолго до изобретения
компьютеров. Абак(а) - в Древней Греции, счёты - в Китае, Японии, России,
арифмометры (Б. Паскаль, Г. В. Лейбниц), логарифмическая линейка, калькулятор -
далеко не полный перечень счётных устройств и приспособлений, изобретённых и
использованных в разных странах и на разных континентах.

2.2. Компьютер - история идей и их реализаций.

Общепризнано, что идея универсального счётчика - компьютера - впервые пришла в
голову англичанину Чарльзу Бэббиджу в 20-х гг. ХIХ в. В 30-е гг. ХIХ в. Бэббидж
создал вначале разностную машину для вычисления многочленов (до 6-й степени), а
затем универсальную аналитическую машину, в которой были предусмотрены “склад”
(память), “мельница” (процессор), программное управление (с помощью перфокарт
француза Жаккара1)). Обе машины создавались на механических элементах, что было
крайне сложно даже по современным меркам, не говоря уже об уровне механических
технологий того времени. А электрические и, тем более, электронные технологии в
начале ХIХ в. ещё не существовали. Из-за сложности реализации Бэббидж так и не
смог закончить свою аналитическую машину. Идеи Бэббиджа опередили своё время.
Ими увлеклась Ада Аугуста Лавлейс - графиня, дочь Дж. Г. Байрона. Считается, что
именно она написала первую в мире компьютерную программу (для вычисления чисел
Я. Бернулли на машине Бэббиджа).

В течение ХIХ в. идеи Бэббиджа нашли последователей в Англии и Швеции. Но лишь
примерно через 100 лет были созданы первые компьютеры на электрических элементах
- электромеханических реле (30 - 40 гг. ХХ в.). Пионерами здесь были немцы и
американцы.

В 1943 г. в США появился первый компьютер на электронных элементах -
электронных вакуумных лампах (Дж. Моучли, П. Эккерт).

Расчёты (полезное машинное время) занимали секунды, минуты, а в течение часов и
дней компьютер простаивал, так как много времени занимала подготовка к работе
(набор программ методом коммутации с помощью штекеров, ремонт и др.).

Для повышения эффективности компьютера были привлечены учёные, в частности,
группа под руководством известного математика Дж. фон Неймана. Эта группа в 1945
г. опубликовала доклад, в котором были изложены передовые на то время принципы
построения и работы компьютера.

Эти принципы обусловили развитие ВТ практически в течение всего ХХ в.

10