Очень общая метрология
Шрифт:
Дисциплин, которые нужны для разных частных технических, много, но их обычно не относят к техническим. Например, маркетинг — любое изделие и любую услугу можно продавать, но маркетинг или рекламное дело не относят к техническим дисциплинам, возможно просто потому, что они были осознаны как дисциплина позже, чем другие технические дисциплины. Аргумент за отнесение маркетинга к техническим дисциплинам — двунаправленное взаимодействие маркетолога и разработчика. Можно ввести понятие «сопутствующих техническим дисциплин» или называть их «техноэкономическими». Их роль в преподавании и реальной технике в России/СССР, к сожалению, сильно и неестественно изменялась со временем под воздействием политических факторов.
Политика вообще губительно сказывается на развитии науки и техники, либо подавляя отдельные сектора (кибернетика, генетика, языкознание), что вредно само по себе, либо искусственно «развивая» отдельные части, вызывая диспропорции (атомная и вообще военная сфера), а в лучшем случае сводя дело к показухе и втирательству простейших оптических приборов. История России/СССР такова, что техноэкономические дисциплины длительное время не изучались вовсе. Соответствующие вопросы либо не ставились вообще (то есть решались сами собой, стихийно, что вообще-то не так плохо, как безграмотное вмешательство отдельных уродов — «царей природы»), либо решались централизованно исходя из политических соображений, либо втихаря решались полуцентрализованно, интуитивно и более разумно «на местах». Позже в какой-то момент на всю эту тематику набросились, гремя манжетами: кто-то — всерьез думая, что мерчандайзинг
В этом месте можно задать вопрос — а почему мы вообще отнесли метрологию к техническим дисциплинам? Предмет такой высокой общности, применимый и в физике, и в технике, и в социологии, и, страшно сказать, в психологии? Ответ прост. Да, здесь есть нелогичность. Мы зачислили метрологию в общетехнические дисциплины на том основании, что она применима во всей технике, и сами же вознамерились применить ее вне техники и вообще в гуманитарной сфере. Ну что ж. Есть такая поговорка — «когда дом достроен, остается умереть». Я так не считаю, но прикрываясь листом смоковицы, мы можем сделать вид, что все в порядке. Тот, кто придет за нами (здесь аллюзия не на то, что вы подумали, а на Галича), заменит его на c-string'и).
Конечно, можно было бы заявить, что метрология не общетехническая, а общенаучная дисциплина. Но тогда для помещения метрологии в схему и систему пришлось бы, страшно сказать, разрабатывать классификацию не технических дисциплин, а… дисциплин вообще. Вы вообще-то понимаете, на что меня толкаете? И еще хотите, мабуть, чтобы я туда пошел сам, да с песней.
Впрочем, при объявлении метрологии не общетехнической, просто общей дисциплиной тоже ничего страшного не произошло бы. Она попала бы в этот класс вместе с лингвистикой — ибо почти все дисциплины используют язык, даже математики — слова «дано» и «требуется доказать». А также с теорией надежности, ибо стареют и выходят из строя и люди, и ракеты, и картины. И с эстетикой, ибо красиво и уродливо может быть почти все. Например, красивы электронные лампы, и даже отчасти известно, почему:
Вакуумное — это прекрасно
Радиолампа 1Б2П
Однажды на барахолке в г. Рига я набрел на пожилого гражданина, коротавшего вечность над большим открытым чемоданом. Чемодан был доверху наполнен лампами. Тщательно перерыв его — на что у меня ушло полчаса — я выбрал одну лампу и спросил, во сколько мне это обойдется. «Обойдется вам это в рубль, — ответствовал гражданин и продолжил: — Приятно встретить понимающего человека». Последующие полчаса мы посвятили содержательной беседе, состоявшей на треть из названий типов ламп, на треть — из цитирования годов и параметров и на треть — из понимающих вздохов. Стоявшие вокруг завсегдатаи барахолки балдели хоть и с прибалтийской сдержанностью, но вполне откровенно.
Представьте себе черный квадрат. Красив ли он? Странный вопрос. Велика может быть его культурная роль, он может стать объектом докторской диссертации и первобытного культа, но вопрос о красоте даже и не возникает. А можно ли его раскрасить так, чтобы он стал красив? Запросто; правда, то, что нравится одним, не нравится другим, но по поводу многих раскрасок почти все скажут: «а ничего…» Разумеется, можно раскрасить и уродливо; можно заняться анализом раскрасок и попытаться выделить красивые и уродливые.
Поговорим о форме. Красив ли шар? Он никакой. Но, вообще говоря, вещь может иметь красивую и уродливую форму. Разумеется, единогласия не будет, но квалифицированное большинство мы наберем. Как и в случае раскрасок, хочется заняться анализом, то есть придумать систему параметров и найти те их значения, при которых большинство людей квалифицируют ту или иную форму как «красивую».
Конечным результатом такой деятельности станет построение системы, которая позволит объективно определять, красива ли вещь. Поскольку ясно, что эта цель недостижима, то наше рассуждение вроде бы бесполезно. Но в процессе оного мы представляем себе различные формы и раскраски и начинаем ощущать, что существуют два типа красоты. Первый — это красота простых и плавных форм и простых раскрасок. Линия и поверхность, ограничивающие форму, не должны иметь слишком много резких перегибов. Равным образом и раскраска не должна быть слишком суматошной: разные части объекта могут иметь разный цвет, но он либо не должен изменяться слишком резко от точки к точке, либо не должен изменяться слишком часто. Эти формулировки легко облечь в математическую форму, но не это наша цель; пойдем дальше.
Второй тип красоты противоположен первому. Это красота конструкции, состоящей из многих отчетливо видимых частей. Части понятно для зрителя соединены, то есть он согласен, что они не просто лежат рядом, а функционируют в соединении, как колесо на оси. Части могут иметь разную окраску. Крайним случаем большого количества «частей» является фактура — «части» в этом случае образуют собственно поверхность и воспринимаются не как части, а как окраска; так что это, скорее, первый случай. Естественно и немедленно возникающая мысль, что первое — это природное (красота тела, красота зверя), а второе — это техника, не вполне верна. Гора — это природное, но заснеженные вершины воспринимаются как конструкция; технический объект часто бывает природоподобен — такие черты есть и в зажигалке и в автомобиле. Но в технике это вполне определенный стиль.
Ярчайшие представители «технического стиля» в технике — космическая станция и электронная лампа. Их объединяет то, что выраженность этого стиля обязана в обеих ситуациях случайным причинам. В космосе — это отсутствие атмосферы, отсутствие аэродинамических проблем. Именно эти проблемы сделали подводную лодку похожей на дельфина, а Subaru Legasy — на ее владелицу: американский лунный автомобиль не похож на его обнаженных пассажиров. Да и его пассажиры в скафандрах мало похожи на себя au’naturel — техника одела природу, в атомной подводной лодке дельфиноподобная «природа» одела сотни тысяч болтов и гаек, увитых сотнями километров проводов.
Природной красоте не требуется внешнее оправдание — идеал женского тела введен в культуру через секс, а он — через репродуктивную функцию. Навсегда. Хотя, разумеется, природа в основном целесообразна (спасибо естественному отбору). Даром что человек — кроме некоторых биологов — этого не знает. Технической красоте внешнее оправдание требуется — она не столь естественна для человека. Это оправдание, довольно часто поминаемое в соответствующих обсуждениях, — техническая целесообразность. Мы знаем — глядя на космическую станцию и электронную лампу, — что эти вещи целесообразны. Их части соединены не случайным образом — они так работают, и так они работают хорошо. Другое дело, что зритель далеко не всегда это понимает, чаще он просто верит. Но похоже, что инженер, который при взгляде на вертолет может прочесть лекцию о том, как работает его винт, ощущает красоту геликоптера острее. Он знает, что делает это колесо на этой оси.
Однако почему-то никогда не упоминается второе «оправдание» — мы видим вложенный труд. Именно поэтому считается красивой резьба по моржовому клыку и китайские резные шары один в другом. Целесообразности — ноль, но вложенный труд очевиден.
Заметим, что в изобразительном искусстве есть такое немного странненькое направление: коллажи из несвязанных вещей — разбросанных по полю болтов, гаечек, шестеренок, какой-то колокольчик, две пружины… В свете вышесказанного это (возможно, неотрефлектированная творцами) попытка создать третью красоту — природоподобную технику. Четвертую — живое существо
Отсюда делаются понятны попытки технических дизайнеров создать технически красивую вещь из техники, которая традиционно выполнена похожей на природу. Это вполне красивые часы в прозрачном корпусе. Известны попытки делать прозрачные корпуса у бытовой радиоэлектронной аппаратуры (компьютерная мышь, системный блок, клавиатуры, сотовые телефоны). Попробуйте представить себе, как выглядел бы шестисотый мерс в плексигласовом корпусе… Заметим, что технический и природный подходы иногда проявляются в одной и той же функционально вещи, порождая совершенно разные образы. Харлей Дэвидсон — это выражено демонстративно технический мотоцикл. Но среди мотоциклов есть и природоподобные; они имеют более высокие аэродинамические показатели, но культовыми они не стали.
Рис. 1. Радиолампы 2П1П, 1А2П, 1Б2П, 1К1П, 2П2П
Электронную лампу сделала красивой формула Стефана-Больцмана. Тепло выделялось, его надо было отводить, проще всего — излучать (пока его не стало слишком много). Стеклянный баллон был самым простым технологическим решением для электровакуумного прибора. Но попутно он сделал доступной нашему глазу «техническую красоту» ламп. Добавив к ней плавность своих контуров и нежность блесков, то есть совместив две единственные красоты, существующие сегодня в мире.
И даже если когда-нибудь безумные конструкторы Формулы-1 оденут ее в плексиглас, у ламп останутся козыри — свет и тепло. Лампы светятся — а свет и огонь настолько важны для жизни человека, что наше сердце само обращается к ним. Не говоря уж о живом тепле электронных ламп…
Эволюцию электронных ламп обычно преподносят как историю идей. Идея диода, идея управляющей сетки, идея «двухсетки» для понижения анодного напряжения, идея тетрода, пентода и более многосеточных ламп. Далее, идеи СВЧ-приборов — ЛБВ, клистрона, магнетрона и других, менее известных. Идеи микроэлектронно-подобных ламп — нынче забытых планарных и штабельных ламп, вакуумных интегральных схем. Наконец, ветвь мощных ламп с воздушными и водяными радиаторами, причем эта ветвь тесно переплетается с ветвью СВЧ-приборов. История идей обычно излагается вместе с анализом движущих факторов развития, которых было, собственно, три.
Первый — освоение все более высоких частот в погоне за количеством передаваемой информации. Второй — увеличение мощностей — ради увеличения дальности действия радиолокаторов и прочих передатчиков, а также энергии ускорителей. Наконец, конкуренция со стороны полупроводниковых приборов, которые выдавливали лампы из области малых мощностей и частот. Со стороны газоразрядных приборов давление было много меньшим, поскольку они обычно применялись как коммутирующие приборы, а из этой сферы лампы были в основном вытеснены транзисторами и тиристорами довольно давно (хотя первые ЭВМ были выполнены именно на лампах).
Вообще же история электронных приборов местами напоминает Тору или, как говорят христиане, Ветхий Завет. История двух братьев, из которых один другого держал за пятку, и так далее, подозрительно напоминает судьбу электронных ламп: первые лампы, считавшиеся вакуумными, на самом деле работали благодаря имевшемуся в них газу. Но понято это было позже. Первые транзисторы были, между прочим, полевыми — и в этом смысле были похожи на лампы и на те полевые транзисторы, к которым техника вернулась спустя десятилетия. Лилит, которая была до Евы, и о которой комментаторы часто умалчивают, — чем не полевой транзистор, который был до первых транзисторов?
High End венчает классическую ветвь стеклянных ламп — ни высокие мощности, ни сверхвысокие частоты ему не нужны. Здесь они победили транзисторы за счет малозначимых для основной части техники преимуществ. Лампы — это маленькое, но гордое племя, живущее в глубине заполненной транзисторами области; жестковыйный, упрямый народец, гордящийся своей историей и обеспечивающий «бескомпромиссное качество звука». Что касается СВЧ-приборов, то магнетроны и клистроны почти всегда — металлокерамические, и только ЛБВ выполнены из стекла. Поэтому в плане эстетики «лампы с бегущей волной» — сестры обычных. В области высоких мощностей ситуация сложилась следующим образом. Это либо металлокерамические лампы, либо «стеклянные» лампы с «металлическим» — внешним — анодом. Эти лампы тоже теплые и светятся. Хотя «выше пояса» — в области анода — им свойственна не стеклянная, а металлическая эстетика.
Вообще же эти два вида красоты не только соседствовали, но иногда переплетались — стеклянные лампы, баллон которых был полностью покрыт изнутри геттерным зеркалом или снаружи — экранирующим покрытием имели отчетливый металлический привкус. Как 1Б2П с бронзированным баллоном, найденная мною в чемодане с лампами на рижской барахолке в одна тысяча девятьсот лохматом году.
См. также:
Филинюк Н.А. Негатроника. Исторический обзор. НиТ, 2000.
Цыганкова Э.Г. У истоков дизайна. НиТ, 2001.
Ашкинази Л.А. Океан в капле воды, или Вся техника в одной стекляшке. НиТ, 2007.
Лингвистика, теория надежности, эстетика… а что? Не самая плохая компания.
Проблемы — технические, физические, социологические, психологические
Начнем хотя бы с технических. Это то, от чего человек, работающий в области техники, инженер, чешет затылок. Технические проблемы могут быть охарактеризованы степенью общности, сложностью решения, возможностью их обойти и, возможно, еще какими-то параметрами такого же уровня общности.
Вот несколько примеров технических проблем очень высокой степени общности.
1. Увеличение надежности.
2. Предсказание срока службы по ускоренным испытаниям.
3. Увеличение кпд.
4. Уменьшение трения.
5. Уменьшение износа.
6. Охлаждение.
7. Уменьшение влияния на окружающую среду.
Эти проблемы встречаются во многих областях техники, например, в проблему охлаждения упираются другие задачи, например, принципиальное ограничение мощности классических (не квантовых) компьютеров, ограничение мощности электровакуумных приборов. Между прочим, и в мощных электронных приборах и в стоматологии применяется охлаждение «водяным туманом» — потоком воздуха с каплями воды. Технические проблемы высокой степени общности часто или упираются в физические ограничения (как охлаждение) или в само понимание физики процессов (как ускоренные испытания, трение, износ).
Возможность обойти — это ответ на вопрос, на каком уровне может быть обойдена проблема, на каком уровне может быть найдено альтернативное решение, удовлетворяющее потребности окружающей техники. Можно привести множество примеров, как техническая проблема одного уровня может быть обойдена изменением решения на другом уровне. Например, проблема охлаждения может быть обойдена переходом на высокотемпературную элементную базу, проблема трения в жестких дисках — переходом на флеш-память. С точки зрения инженера это выглядит как отказ от решения проблемы, поэтому квалифицированный и ответственный инженер старается решить проблему на своем уровне, а малоквалифицированный и безответственный — мотивируя невозможностью решить конкретную проблему, будет предлагать изменить решение более высокого уровня. Поэтому инженер более высокого ранга, руководящий разработкой, должен принимать решение с учетом квалификации и психологии подчиненных.
Проблемы есть не только в технике, но и в физике, социологии и психологии. Определение, которое выше дано для технической проблемы, с очевидной заменой объектов пригодно для любой области. Чесать затылок умеют и физики, и социологи, и… вот они чесать затылок не любят, это правда. Папаша Зигмунд (…в кафе — тут аллюзия на Пелевина) им судья!
Физические, социологические и психологические проблемы, так же, как и технические, могут быть охарактеризованы степенью общности, сложностью решения, возможностью их обойти и, возможно, еще какими-то параметрами такого же уровня, например, важностью. Которая, впрочем, зависит от степени общности и невозможности обойти.