Механика — ядро всей экономики

В течение пяти дней кроме  пленарной сессии велась работа еще в трех секциях: «Общая и прикладная механика», «Механика жидкости и газа», «Механика деформируемого твердого тела». В общей сложности было сделано 1 440 докладов. С пленарным докладом «Выдающиеся механики Санкт-Петербурга» выступил ректор СПбПУ ¬академик РАН ¬Андрей Рудской. Он отметил, что в этом году съезд посвящен грядущему 300-летию Российской академии наук, созданной в нашем городе. Выдержки из доклада мы публикуем в нашей газете. 
Знаменитый математик, гидромеханик и основоположник современной физической космологии, автор исторически первой нестационарной модели Вселенной, профессор Ленинградского политехнического института Александр Фридман говорил: «Механика — это поэзия». Хотел бы еще добавить, что механика — это основа нашего бытия. 
Один из создателей Санкт-Петербургского политехнического университета — Дмитрий Менделеев — большое внимание уделял аэродинамике. В связи с возникновением в конце XIX в. в России воздухоплавания он опубликовал книгу, в которой провел метрологический анализ существующих к тому времени результатов измерений сопротивления тел в водяных и воздушных потоках. Таким образом, великий химик предвосхитил многие современные взгляды в области физической гидромеханики и, в частности, правильно описал механизм возникновения сопротивления из-за шероховатости поверхности тела. 
Меньше чем через год мы будем отмечать 300-летие со дня основания Российской академии наук, основу которой по просьбе Петра Великого разработал и заложил знаменитый математик и механик Готфрид Вильгельм Лейбниц, первый президент прусской Академии наук. Лейбниц при создании Академии наук в России имел в виду не простое собрание ученых, а учреждение с большим кругом практической деятельности и большими полномочиями. 
Благодаря созданной в 1724 г. Российской академии наук мы можем отдать должное двум знаменитым механикам — Леонарду Эйлеру и Михаилу Васильевичу Ломоносову. 
На заре развития дифференциального и интегрального исчислений Эйлер первым оценил величайшее могущество нового математического метода для задач теоретической механики. Теория обыкновенных дифференциальных уравнений — вполне адекватный аппарат для познания сущности большого класса механических движений. Именно поэтому Эйлеру в своих работах удалось раздвинуть границы механики до пределов, о которых в те годы ученые даже и не мечтали. Достоинства аналитического метода изложения Эйлер подтвердил рядом крупнейших оригинальных научных открытий: разработкой теории несвободного движения точки, созданием теории движения твердого тела, созданием основных методов изучения гидромеханики идеальной жидкости.
Многие научные результаты Эйлера вошли в современные курсы теоретической механики. Эйлер написал более 750 научных работ. Архив его работ хранится в библиотеке РАН и требует еще самого тщательного изучения. 
Большое влияние на развитие теоретической механики в России оказал и гениальный русский ученый, поэт, философ и инженер Михаил Ломоносов. Для теоретической механики имеет принципиальное значение открытый Ломоносовым фундаментальный закон природы — закон сохранения вещества. Первая формулировка этого закона была дана Ломоносовым в письме к Леонарду Эйлеру от 5 июля 1748 г. Известные в современной аэромеханике и гидромеханике уравнения непрерывности (или сплошности) представляют не что иное, как закон Ломоносова для механических движений жидкости или газа.
Особое место в истории механики нашей страны занимают и два выдающихся ученых XVIII в., действительные члены Императорской академии наук Андрей Нартов и Иван Кулибин. Нартов — изобретатель токарно-винторезного станка с механизированным суппортом и набором сменных зубчатых колес. 
Кулибин руководил изготовлением станков, астрономических, физических и навигационных приборов и инструментов, он разработчик нескольких проектов 298-метрового одноарочного моста через Неву с деревянными решетчатыми фермами. В 1773–1775 гг. Кулибин вместе с оптиком Беляевым сконструировал первый ахроматический микроскоп по проекту Эйлера-Фусса. В 1791 г. Кулибин изготовил «самобеглую» повозку, в которой применил маховое колесо, коробку скоростей, подшипники качения.  
Необходимо отметить когда-то несправедливо вычеркнутого из русской истории выдающегося инженера и механика Августина де Бетанкура, создателя и первого директора Института Корпуса инженеров путей сообщения. Под его руководством велось строительство Исаакиевского собора и реконструкция Дворцовой площади. Он рассчитал все параметры при строительстве арки Генерального штаба. В 1812 г. на Ижорском заводе по чертежам Бетанкура была изготовлена уникальная драга для углубления акватории Кронштадтского порта, которая в 50 раз превышала показатели лучших европейских дноуглубительных машин.
В 1813 г. по проекту Бетанкура был построен первый постоянный мост через Малую Невку. Машины, конструкции и все приспособления для строительства деревянного арочного моста были созданы под руководством Бетанкура. В 1817 г. завершено сооружение безопорного деревянного перекрытия шириной 45 метров в Московском манеже. По размерам, конструкции и архитектуре Манеж тогда не имел равных в Европе.  
В 1816–1818 гг. Бетанкур сконструировал паровые машины для бумагоделательного и типографского отделений фабрики Экспедиции заготовления государственных бумаг. На основе предложенной Бетанкуром конструкции Огюст Монферран создал систему конструкций для подъема Александровской колонны. В 1809–1824 гг. в России сформировалась инженерная школа Августина де Бетанкура, которая представляла собой систему взглядов на научно-техническое, инженерное обеспечение прогрессивного поступательного развития России, а также сообщество специалистов, ученых и инженеров-механиков, участвовавших в решении широкого круга строительных и транспортных проблем. 
За год до приезда Габриэля Ламе и Бенуа Поля Эмиля Клапейрона в Институт Корпуса инженеров путей сообщения в 1819 г. его закончил Адольф Андреевич Розенкампф, один из любимых учеников Бетанкура. В 1837 г. он будет назначен директором Московского ремесленного учебного заведения. Заложенные Розенкампфом в этом училище учебно-методические основы, полученные им в свое время от Бетанкура, дали свои плоды. Сегодня бывшее Московское ремесленное учебное заведение хорошо известно во всем мире как Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (Национальный исследовательский университет) или Московский технический университет. 
В 1831 г. кафедру прикладной механики в Институте Корпуса инженеров путей сообщения возглавил выдающийся математик и механик академик Санкт-Петербургской академии наук Михаил Остроградский. Основные работы этого ученого относятся к прикладным аспектам математического анализа, теории вероятности и механики. Хорошо известен метод Остроградского для интегрирования рациональных функций. В физике чрезвычайно полезна формула Остроградского для преобразования объемного интеграла в поверхностный. Одним из учеников Остроградского был Дмитрий Журавский. 
Талантливый механик и мостостроитель в 1857 г. предложил реконструировать обветшалый деревянный шпиль Петропавловского собора. Его идея заключалась в замене деревянного шпиля на невиданный до той поры в строительной практике металлический каркас по принципу мостовых ферм, прочных и легких. Такую конструкцию не делал еще никто в мире. 
Отметим, что строительство всемирно известного творения Гюстава Эйфеля — 300-метровой ажурной стальной конструкции, известной как Эйфелева башня, будет завершено в Париже лишь в 1889 г., спустя 30 лет после реконструкции шпиля Петропавловского собора. 
Выдающимся выпускником Института Корпуса инженеров путей сообщения был также Степан Тимошенко, создатель современной теории сопротивления материалов и теоретических основ строительной механики, «корифей прикладной механики», как назвал его в 2014 г. президент РАН Владимир Фортов. Сегодня его имя стало уже нарицательным. Кто из механиков не знает, что такое «ферма Тимошенко»? Именно он вместо сплошной металлической балки применил специально рассчитанный профиль, а в результате все мосты, краны, опоры во всем мире — это всё «фермы Тимошенко». С 1903 по 1906 г. Тимошенко работал в механической лаборатории Санкт-Петербургского политехнического института. 
Большое влияние на формирование Тимошенко как ученого оказали два выдающихся механика — Иван Мещерский и Виктор Кирпичёв. Иван Мещерский, ученик знаменитого академика и механика Пафнутия Чебышёва, более 30 лет проработал в Санкт-Петербургском политехническом институте. Работы Мещерского, посвященные теории движения точки переменной массы, имели в виду главным образом астрономические приложения. Мещерский первый в 1897 г. получил основное дифференциальное уравнение движения точки переменной массы и рассмотрел ряд интересных частных задач. Законы изменения массы, которые ученый ввел в задачи небесной механики, известны в астрономической литературе как законы Мещерского. 
Работы Мещерского являются научной основой для изучения движения ракет, реактивных самолетов, метеоритов, комет и других тел переменной массы. 
Что касается Виктора Кирпичёва, первого ректора Харьковского технологического института и Киевского политехнического института, то его вклад в судьбу Степана Тимошенко неоспорим. Именно благодаря Кирпичёву Тимошенко покинул Санкт-Петербург и стал профессором Киевского политехнического института. Сам же Кирпичёв вошел в историю отечественной механики как создатель уникального «Курса сопротивления материалов», а также как автор очень популярной в свое время книги «Беседы о механике».
Выдающийся политехник, академик Петербургской академии наук, механик, инженер-кораблестроитель Алексей Крылов — создатель теории килевой качки корабля на волнах, которая стала в настоящее время общепринятой. Крылов провел важные исследования для Военно-Морского Флота, указав на новый способ бронирования линкоров и разработав вопросы живучести и непотопляемости боевых кораблей. 
Вся научная и практическая деятельность Крылова утверждала новое, прогрессивное понимание связи теории с практикой, рожденное бурным развитием промышленности России в конце XIX и начале XX в. Ученый должен не только создать новое на бумаге, доказав всей неотразимостью математической логики, прямых и косвенных экспериментов его реальную осуществимость, но и претворить его в жизнь разумной организацией работы больших коллективов. 
По рекомендации академика Крылова в Санкт-Петербургском политехническом институте начал преподавать и знаменитый русский корабельный инженер, математик и механик Иван Бубнов. Его теоретические работы, использовавшиеся при проектировании линейных кораблей и подводных лодок в 1908–1910 гг., востребованы и поныне. Бубнов руководил разработкой на Балтийском судостроительном и Механическом заводах в Санкт-Петербурге проекта линкоров типа -«Севастополь» и первых дредноутов России. В дальнейшем академик Борис Галёркин, заведующий кафедрой строительной механики Ленинградского политехнического института, обобщил приближенное интегрирование линейных дифференциальных уравнений методом Бубнова для задач механики грунтов. Это обобщение так и вошло в историю механики как метод Бубнова-Галёркина. 
Параллельно с Бубновым в Санкт-Петербургском политехническом институте преподавал профессор Александр Фан-дер-Флит, известный специалист в области теоретической механики и теории корабля. В 1909 г. Фан-дер-Флит при кораблестроительном факультете Политехнического института организовал воздухоплавательные курсы и начал читать уникальный курс по аэродинамике. Среди его учеников был и известный в будущем авиаконструктор Николай Поликарпов. Также Ленинградский политех закончили такие выдающиеся авиаконструкторы, как Олег Антонов и Георгий Бериев. 
Сегодня московский Институт машиноведения РАН — научное учреждение, ведущее исследовательскую работу по решению фундаментальных научных проблем в области механики, машиноведения и технических наук в России, — носит имя Анатолия Благонравова, выпускника Петроградского политехнического института 1914 г. Теория механизмов и машин, трение, износ и смазка машин, прочность машиностроительных материалов и деталей — научные направления, в развитие которых он внес огромный вклад. 
Значимым ученым в области механики в Ленинградском политехническом институте был академик Валентин Новожилов. Его основные труды посвящены теориям упругости и пластичности, расчету оболочек и прочности корабельных конструкций, теории волновых процессов. Валентином Новожиловым сформулированы теория конечных упругих деформаций и теория пластичности, учитывающая микронапряжения. На основе работ Новожилова и под его руководством созданы практические методы статического и динамического расчета судов и разработаны нормы прочности. 
Короткое время в середине 30-х гг. в Ленинградском политехническом институте кафедру химического машиностроения возглавлял Николай Доллежаль, впоследствии крупный советский ученый-энергетик, конструктор ядерных реакторов, дважды Герой Социалистического Труда, академик РАН. Уже с 1943 г. Доллежаль — активный участник атомного проекта. Он спроектировал первые промышленные ядерные реакторы для производства оружейного плутония — водографитовые установки с вертикальным расположением графитовых колонн и каналов водяного охлаждения. После успешных испытаний советской атомной бомбы летом 1949 г. он приступил к разработке энергетических реакторов для корабельных установок. Доллежаль — один из авторов первой в мире АЭС в Обнинске. 
В заключение хочу упомянуть о двух исторически важных для Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого личностях — это Лев Лойцянский и Анатолий Лурье. Известен «Курс теоретической механики», изданный в серии «Классики отечественной науки», под фамилиями этих двух авторов. Лев Лойцянский — выпускник физико-механического факультета Ленинградского политехнического института. Основатель кафедры гидроаэродинамики в этом вузе, которую впоследствии возглавлял в течение 40 лет. Лойцянский — крупнейший специалист по теории пограничного слоя и турбулентности, автор фундаментальных монографий и учебников по гидрогазодинамике и теоретической механике.
Анатолий Лурье — выпускник Ленинградского политехнического института 1925 г., крупный ученый в области теоретической и прикладной механики, член Национального комитета по теоретической и прикладной механике, с 1960 г. член-корреспондент Академии наук СССР по Отделению технических наук (теоретическая и прикладная механика). С 1944 по 1977 г. возглавлял кафедру «Динамика и прочность машин» на физико-механическом факультете Ленинградского политехнического института. Лурье принадлежат результаты фундаментальной важности в теории упругости, теории колебаний и теории устойчивости, теории автоматического управления. В соавторстве с профессором Лойцянским он выпустил учебник по механике, в котором удачно обобщил и увязал классические достижения механики с потребностями современной техники. 
Назову еще одного выпускника Ленинградского политехнического института 1938 г. — это Виктор Кузнецов. Сегодня его имя носит в Москве НИИ  прикладной механики, который ведет изыскания в области гидроскопических приборов и инерциальной навигации для ракетно-космической, авиационной, судостроительной и других видов техники. Виктор Кузнецов был многолетним членом Комитета по космическим исследованиям и оставил заметный вклад в истории отечественной космонавтики. 
Вспомним известное каждому механику высказывание Пьер-Симона Лапласа: «Читайте Эйлера — это наш общий учитель». И нашими учителями являются все упомянутые сегодня выдающиеся ученые. Механика — одна из древнейших фундаментальных наук, драйвер развития многих научных областей. Безусловно, в последнее время развитие механики и ее методов, применение и значимость механики определяются развитием вычислительной механики и ряда передовых цифровых технологий. Сейчас механика — основа машиностроения, шире — основа промышленности, можно сказать, ядро всей экономики. Механика по-прежнему играет бесценную роль в высокотехнологичных отраслях промышленности, начиная от авиастроения, космической отрасли, судостроения, энергетики и заканчивая атомным машиностроением, оборонной промышленностью и рядом других отраслей. 
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого — одно из фундаментальных учебных заведений, деятельность которого является олицетворением грандиозной силы механики как науки.
Материал подготовил 
Дмитрий Кузнецов

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ВЕСТНИК ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ. 8 (196) СЕНТЯБРЬ 2023