1. Первые технические науки как прикладное естествознание

Первая — образуется новое прикладное исследовательское направление и формируются новые частные теоретические схемы.

Вторая — развертываются обобщенные теоретические схемы и математизированная теория.

При этом из базовой естественной науки сначала транслируется исходная частная теоретическая схема, из смежной технической науки — структурная теоретическая схема (или она разрабатывается заново), а из математической теории — функциональная схема.

На первой фазе осуществляется переработка заимствованных из базовой естественно-научной теории схем экспериментальных ситуаций в структурные схемы конкретных технических устройств, совер-шенствование и модификация их конструкции. Объект исследования и проектирования рассматривается в этом случае лишь как разновид-ность объекта исследования базовой естественно-научной теории.

Например, после проведенных Генрихом Герцем (1857-1894) экспериментов с изобретенной им антенной-вибратором он на практике доказал существование электромагнитных волн, подтвердив теоретические положения уравнений Максвелла.

После этого можно было перейти к их сознательному использованию в практических технических устройствах. Однако разработанная Герцем в ходе экспериментов аппаратура была еще недостаточно совершенна.

Поэтому после публикации результатов Герца развернулись исследования, целью которых было усовершенствование экспериментального оборудования и разработка новых схем экспериментально-изме-рительных ситуаций, позволяющих найти более простые и надежные способы получения и регистрации электромагнитных волн. Эти ра-боты фактически еще не выходили за пределы экспериментальной деятельности в естественной науке, но вели одновременно к техни-ческому использованию электродинамики.

Вторая фаза связана с построением технической теории. Чаще всего эта схема транслируется из смежных областей или из базовой естественно-научной теории. Однако если в базовой естественно-научной теории нет соответствующего раздела, то он строится заново, что является специальной задачей. В технической теории вводятся однородные абстрактные объекты, состоящие из типовых и иерархически организованных идеальных элементов и связей между ними (прави-ла сборки и разборки этих элементов), которые обязательно ставятся в соответствие конструктивным элементам реальных технических систем, т. е. вводится процедура анализа и синтеза теоретических схем. Если к этому моменту конкретная область инженерной деятельности уже сложилась, то возможна ее перестройка под теоретическую модель (подведение конструктивных элементов под идеальные элементы абстрактных объектов). На этом этапе производятся попытки спроецировать обобщенную теоретическую схему на класс гипотетических технических систем, что приводит к необходимости создания математизированной теории.

Например, развитие статистической радиолокации заключалось как раз в разработке такой обобщенной теоретической схемы. Потребность в создании теории радиолокации, которая устанавливала бы основные закономерности и критерии качества любых радиолокационных станций, привела к развитию вероятностного подхода в решении ее задач, к разработке на ее основе новых методов обработки и синтеза сигналов. Задача выделения сигнала в шумах является статистической и может быть решена только методами теории вероятностей. Прием сигналов стал рассматриваться как статистическая задача сначала в радиолокации, а затем и в радиотехнике. Таким образом, в теоретической радиолокации сформировались два слоя взаимно скоррелированных теоретических схем, отражающих соответственно электроди-намические процессы и их статистические модели (функциональные схемы).

Взаимодействие теоретической науки и технической мысли блестяще представлено деятельностью ученых-естественников Нового времени.

Образцы такого рода деятельности продемонстрировали многие ученые-естествоиспытатели, совершенствуя конструкцию экспериментальной техники, разрабатывая и проводя новые эксперименты.

Например, Христиан Гюйгенс, нидерландский механик, физик и математик, создатель волновой теории света, придумал конструкцию часов, которая осуществляла движение центра тяжести маятника по циклоиде — так, чтобы время его качания не зависело от величины размаха.

И. Ньютон изобрел телескоп совершенно новой конструкции. «Но на пути создания отражательного телескопа возникли трудности технического порядка... Ньютон придумал способ полировки металлической поверхности, занялся поисками подходящих сплавов для зеркала и добился успеха».

А. Эйнштейн всю свою жизнь уделял большое внимание конструк-торско-изобретательскому творчеству. Его можно считать одним из изобретателей магнитодинамического насоса для перекачки жидких металлов, холодильных машин, гигроскопических компасов, автома-тической фотокамеры, электрометров, слухового аппарата и т. п. «На счету у Эйнштейна было около двадцати оригинальных патентов, в которых нашла свое отражение его способность умело комбинировать известные методы или физические эффекты для разрешения конкретных задач, выдвигаемых запросами промышленности или повседневной жизни, проявились остроумие и изящество — эти неотъемлемые составляющие недюжинного изобретательского таланта».

Однако для многих инженеров-практиков изобретательство было не побочной, а основной или даже единственной деятельностью.