Казалось бы, что такие времена прошли, и в наши дни всё делается с «листа», но это далеко не так. Даже в  такой стране как США, которая является примером внедрения новшеств, тоже случаются подобные накладки (задержка внедрения).

Изобретательница посудомоечной машины, так необходимой в быту, смогла её внедрить  и сделать её необходимой в домашнем хозяйстве только через 42 года.

Однажды Жозефина не досчиталась нескольких тарелок в своих коллекционных фарфоровых сервизах, находящихся в семье с XVII века. Эти сервизы были её гордостью, вызывая восхищение гостей на званых обедах. Она разнервничалась и стала было сама мыть драгоценную посуду, но быстро остыла к этому занятию. Истинной леди не пристало выполнять грязную работу. Оставалось одно — решить проблему другим путём — придумать посудомоечную машину. Её знаменитая фраза «Если никто не соберётся изобрести посудомоечный агрегат, то это сделаю я сама» вошла в историю.

Так выглядела (в разрезе) посудомоечная машина миссис Кокрейн.

Жозефина Кокрейн умерла в возрасте 74 лет, в 1913 году. В последние годы жизни она любила говорить: «Если бы я знала всё, что я знаю сейчас, у меня никогда не нашлось бы храбрости начать».

Современная посудомоечная машина.

Последним изобретением в посудомоечной машине можно считать, что в собранный с посуды жир, добавляется сода, и образовавшееся моющее средство вновь направляется на мытьё посуды.

Это  главный этап развития системы.  Если этот этап пройдет, то система признаётся  обществом и начинается его поддержка отдельными личностями или всем обществом.

Как правило, любая нарождающаяся система проходит  эти этапы, но дело изобретателей – увидеть перспективность разработки и «довести её до ума», несмотря на внешнее противодействие.

2.2.2. Развитие системы 

Какое отношение имеет история кино к изобретательству? Самое прямое. Развитие любой системы проходит минимум три  обязательных этапа:

1 – детство системы. Здесь идей больше, чем людей, и каждый может найти себе Дело.

2 – бурное развитие системы, время более мелких совершенствований.

3 – пора дряхлости.

Сказать определённо, что та или иная система вступила в третий этап, чрезвычайно спорно, но бесспорно и то, что придумать что – то новое, например в кино, сейчас чрезвычайно трудно: уже есть документальное кино, детектив, драма, комедия , фантастика и т. д. Вы спросите, а 3D? А это было придумано еще 70 лет назад. Здесь важен ещё один момент: на третьем этапе всегда появляется новая система, потихоньку «выживающая» старую. Так, театр был потеснён звуковым и цветным кино, а само кино ныне вытесняется телевидением и видеотехникой, которые тоже , потихоньку,  вытесняются интернетом.

Жизнь систем условно можно изобразить в виде графической кривой, на которой по горизонтали располагаются годы, а по вертикали – показатели изучаемой системы.

                                                                                  График этапов развития систем.

Так для самолётов это скорость и грузоподъёмность, для кино – качество аппаратуры и художественные достоинства фильма, у чайника это объём, телевизор – размер экрана по диагонали, легковое авто – скорость и число мест, квартира – место расположения и метры кв., скамейка – число сидячих мест. Разумеется, есть вещи где основных показателей несколько, но они всегда есть.

Приведенный график имеет отношение ко всем людям, которые выбирают специальность. Почему? Выбирая будущую специальность, разумно сразу выяснить, на каком этапе развития она находится. Здесь следует заметить, что система не умирает бесследно. Третий этап всегда сопровождается новым всплеском идей, пытающихся возродить систему. Так , например, было с паровозом, когда были предложены новые способы повышения КПД  (с 5 до 17%). То же самое произошло, совсем недавно, с патефоном. Виниловые пластинки стали большими и позволяли записывать несколько песен, вместо механического привода стал привод электрический, игла стала многоразовой (корунд), ввели усилитель звука, уменьшили размеры, но ничего не помогло.

Патефон, модный в середине пятидесятых годов прошлого столетия, показаны две его модификации.

Его вытеснил магнитофон, а его компьютерные диски, а их флешки, благодаря которым у каждого человека появилась возможность сделать музыку постоянным фоном вне зависимости от местонахождения, времени суток и любых прочих обстоятельств. А сейчас уже идет резкое уменьшение размеров  и флешек.

Тоже самое случилось и с печатной машинкой. Уже чувствовалось наступление эры компьютеров, а печатная машинка всё не сдавалась: её сделали электрической, снабдили памятью, уменьшили размеры и даже снизили цену, но увы. Всё это было бесполезно, основные недостатки остались: - низкая скорость печатанья и размножения, шум от типовых рычагов, копирки между листами, невозможность воспроизводить графики и им подобные привели к её исчезновению.

Меня, на занятиях , часто спрашивают, а что, неужели всё исчезнет, ответ –ДА. Постепенно исчезает будильник , его заменяет сотовый телефон, исчезают механические часы, лампочки накаливания сменяются диодными, классные доски на которых пишут мелом сменяются  интерактивными, проводная компьютерная мышь становится дистанционной, винтовая авиация –реактивной тягой, на смену собакам приходит электронный нос, паспорт заменяется чипом, даже ноутбук, на котором я печатаю, в скором времени заменится на аппарат который будет работать с голоса, постепенно умирает книгопечатанье и переходит на цифровую печать, сколько продлится эта агония, никто не знает, но поддерживать её бессмысленно.

Когда система умирает , ей ничего помочь не может и все попытки её реанимировать – это как мертвому припарки. Система в любом случае приходит к своему естественному концу. Как говорит Коран: – «Куда бы человек ни шел, он идет к своей смерти». К радости или к огорчению, но это относится и к техническим системам.

На третьем этапе развития важно не «прозевать» возникновение новой системы. К сожалению, история полна примеров, когда ставка делалась на старую систему, а новая не замечалась. Так в США в конце 50-х годов ставка делалась на машины больших размеров (легковые), и план предусматривал их увеличение по годам и сантиметрам, но покупатель предпочёл малолитражки. Там же, одна из фирм по выпуску компьютеров не учла , что мир переходит на ноутбуки и результат – разорение. Перед Великой отечественной войной, наша Ставка сделала упор на конницу вместо танков, на винтовки вместо автоматов (экономия патронов), сохранение техники, а не людей ( вначале войны летчикам не выдавали парашюты). Разумеется, война всё расставила на свои места, но какой ценой?

В настоящее время высказываются новые идеи о заготовке ресурсов на более длительные периоды, захоронении отходов, клонировании животных и человека, получении энергии из воды, предсказание несчастных случаев в зависимости от месторасположения на земном шаре, получении энергии из магнитного поля земли (уже проводятся опыты), биоэнергетике, передаче мыслей на расстоянии. Всё это требует научного подтверждения, но тот, кто первый подтвердит перспективность направления, будет «впереди планеты всей».

Предложенную выше систему развития техники представляют и в виде прямой, в начале которой стоит крупное изобретение, потом в течение какого-то периода нет его признания, затем следует период «вала» более мелких изобретений, со временем они становятся более редкими, в последующем наступает период «затишья и умирания системы».

Известна также теория пятиэтапного развития технических систем:

1 – палка;

2 – дробление или усовершенствование (усложнение) системы;

3 – многофункциональность системы;

4 – миниатюризация системы;

5 – исчезновение системы.

Вначале рассмотрим примеры развития отдельных систем, а затем поэтапную эволюцию в связи с данной теорией.

Авторучка. То, что человек начал писать палкой на песке или на других предметах, не вызывает никаких сомнений. Это первый и основной момент изобретения всех пишущих приспособлений и машин.

Наскальную «писанину» нельзя было носить с собой, и начали писать на глиняных дощечках, но и это было половинчатым решением проблемы. Значит, следующим изобретением должна была быть система, которая бы позволяла переносить «легко» написанный текст от одного клиента к другому, и тогда была изобретена бумага. И сам пишущий инструмент также претерпел изменения. В начале это был грифель – прообраз карандаша.

Изобрели карандаш независимо друг от друга француз Конте и чех Гартмунд. Сейчас существует 21 степень твердости карандашей: глина + графит + клей.

И всё же по четкости и долговечности след карандаша несравним с чернилами. В 18 веке уже широко применялись чернила из железного купороса, а писали гусиными перьями, которые требовали частой заточки. 

Гусиное перо с чернильницей. Затачивание кончика пера специальным ножом называется очинкой. Нож для очинки перьев называли перочинным ножом, однако в настоящее время это название распространилось на все карманные ножи.

Частая заточка пера привела к тому, что была придумана «авторучка» – металлическая трубочка с гусиным пером на одном конце, которая впоследствии (конец XVIII века) была заменена на стальное перо.

Первая авторучка: гусиное перо + стальное.

Современные перьевые авторучки содержат до 40 составных частей.

        Современная шариковая авторучка.

А сейчас проследим все этапы развития шариковой авторучки:

- В 1938 году в Венгрии Ласло Биро придумал шариковую авторучку. У него патент перекупил американец Матин и такая авторучка начала применяться повсеместно.

- В настоящее время авторучка выполняет не только свои прямые функции, но и дополнительные. В авторучку вставляются часы, будильник, календарь, ластик, сменяющиеся картинки, калькулятор, указка и т. д.

- Авторучка приобретает меньшие размеры, есть авторучки складывающиеся, одевающиеся на палец. Последнее изобретение – на конце авторучки расположена фотокамера, а внутри блок памяти. После написания текста информацию можно «сбросить» в компьютер.

- Замена авторучки идёт по пути применения миниатюрных печатающих устройств в виде записной книжки, и последняя разработка касается перевода таких книжек на работу с голоса.

На этом этапе мы убедились, что эта система прошла все этапы развития:  головёшка, которой пишут на скале, грифель, карандаш, гусиное перо, стальное перо, перьевая авторучка, шариковая авторучка, которая , возможно, будет заменена смартфоном работающим с голоса.

Знание этих законов позволит будущим изобретателям начать работу над проблематикой, зная куда она идёт и на каком этапе находится. Ясно, что в каждом процессе эволюции есть и отклонения, например, при процессе миниатюризации были авторучки больших размеров (сувенирные), многоцветные (доходили до 20 цветов), с магнитными колпачками и т. д.

Возьмём другой пример – бритву. На первом этапе это был нож, сделанный из бамбука, которым пользуются и сейчас первобытные племена на островах Тихого океана (он требует постоянной заточки, но достаточно остр).

 Подарочные, современные  бамбуковые ножи, предназначенные для резки овощей.

Затем его заменили ножом из камня, потом из бронзы, а со временем – стальным.

Бритва из бронзы, приблизительно 600 г. н. э.

Более 100 лет назад было изобретено безопасное лезвие и пошёл процесс усложнения – два лезвия, устройство для подъёма волос перед тем как их коснётся одно из лезвий, тефлон – что бы лезвие лучше скользило по коже лица и т. д.  Бритва становится одноразовой и уменьшается в размерах. Наметилась и тенденция к исчезновению бритвы – всевозможные мази для удаления волос или замедления их роста. В настоящее время такие мази обеспечивают прекращения роста  волос на 5 –6 дней .

Как мы уже убедились – последний этап системы наступает с её исчезновением. Исчезновение того или другого изобретения незаметно для человека, оно идёт медленно и заменяется другими изобретениями. Например, исчезло гусиное перо, разве мы ощущаем его необходимость? Исчезло стальное перо, кто-нибудь это замечает? Идёт безболезненный процесс исчезновения печатной машинки, электроплиты вытесняются микроволновыми печами, спички заменяются зажигалками, вытесняется проводная связь, идет постепенная замена колеса магнитной подвеской или воздушной подушкой. Всё дело в том, что эти процессы протекают незаметно, в течении длительного времени. Не каждая система находится на пути исчезновения, некоторые механизмы стоят на других стадиях развития, например, автомобиль находится на стадии миниатюризации.

Для подтверждения теории, что любя техника (система) проходит пять этапов развития, приведём ещё один пример. Хочется отметить, что теорий развития техники большое количество, но по нашему мнению, именно пятиступенчатая отвечает многим требованиям по теории развития техники. Стрелковое оружие начинает свою историю от палки (это, наверное, ни у кого не вызывает сомнения) – копья, которое является абсолютным долгожителем среди средств вооружения. Оно пережило не только века но и тысячелетия.

Уральский казак с копьём. Конец XVIII в.

Вначале копьё было без наконечника, потом с наконечником из камня, а затем уже и из железа. Но длина броска была недостаточна для поражения цели, и был придуман лук.

Маньчжурский лучник XVIII в.

Затем, когда были изобретены доспехи из металла, мощности стрелы лука уже стало недостаточно, чтобы пробить металл, тогда был изобретён арбалет. Тетива арбалета натягивалась ручной лебёдкой и дальность стрельбы повышалась так, что полет стрелы доходил до 600 метров и стрела пробивала металлические доспехи.

    Один из первых образцов арбалета.

Арбалет – это уже довольно сложное техническое изделие – продукт процесса усложнения.

Следующим качественным скачком в развитии стрелкового оружия было изобретение пороха. Самое первое оружие было сделано из пустотелого бамбука, в который засыпался порох – в один конец вставлялась пробка, а в другой – заострённая палка.

Китайский воин с пусковой установкой для метания пороховых «огненных стрел».

 Примитивная, на первый взгляд, конструкция имела большое будущее. Теперь для стрельбы уже не требовалась огромная физическая сила, а пуля, бывшая когда – то стрелой, получила достаточную энергию, чтобы пробить любые доспехи.

Далее идёт непрерывный процесс усложнения оружия: вводится в ружьё затвор и магазинная коробка, которые позволяют вкладывать заряд и пулю в ствол со стороны приклада.  Дальнейшее усовершенствование касалось скорострельности (до 2000 выстрелов в минуту), приспособления для прицеливания по тепловому излучению, запаху, лазеру и т. д.

Как мы помним, следующим шагом в развитии системы должна быть многофункциональность. Оружие используется для охоты, защиты, нападения, запугивания, сигнализации и т. д. Вот пример по использованию оружия в необычных целях. В 20 годах прошлого столетия на Каспии один из понтонов получил пробоину и стал ложиться на бок, и всё бы оборудование сползло на накренившийся бок. Один из начальников выстрелами из пистолета пробил несколько отверстий на том боку, где скопился воздух – и понтон стал медленно принимать горизонтальное  положение. И за это время его удалось довести до берега.

Следующий шаг в развитии системы – миниатюризация. Его так же легко проследить на примере оружия. Оно стало уменьшаться в размерах. Вспомним винтовки начала 19 века, которые с пристёгнутым штыком достигали длины двух метров, и современные автоматы 30 – 40см. в длину.

Рядовой Софийского пехотного полка с дульно-зарядной винтовкой обр. 1856 г. с примкнутым трёхгранным штыком.

Автомат системы AICW (2001 год) Австралия.

Коммерческий карабин Parabellum калибра 7.65 mm.

Если парабелумы с приставной кобурой достигали в длину одного метра, то современные пистолеты умещаются на ладони.

 Современный «дамский» пистолет или их ещё называют – пистолеты скрытого ношения.

 Разумеется, что есть пистолеты и меньшего размера, умещающиеся в механизме карманных часов, авторучке, ключей от квартиры, сувенирные и т. д. После миниатюризации следует исчезновение. Наметившаяся тенденция говорит о том, что на смену стрелковому оружию приходит химическое, бактериологическое  (даже работающее по национальному признаку), лазерное, звуковое, электрическое и т. п.

Другой пример развития системы по пяти этапам, который мы рассмотрим, будет касаться шифровальной системы. Эта система также начала развиваться с палки. Первые шифровальные «машины» представляли из себя палку, на которую наматывалась спирально бумажная лента и делалась запись вдоль палки. Получатель наматывал ленту на палку такого же диаметра и читал текст.

                          Древняя Греция, шифр «скитала» – первое устройство для                               шифрования (реконструкция).

Затем наступил этап развития всевозможных таблиц, обозначения слов цифрами, применения шифровальных блокнотов и т. д.

================

1|| Ы Ь Э Ю Я .

2|| , _ А Б В Г

3|| Д Е Ё Ж З И

4|| Й К Л М Н О

5|| П Р С Т У Ф

6|| Х Ц Ч Ш Щ Ъ

 Квадрат Полибия.

Шифрование происходит заменой букв числами. Для наглядности зашифруем слово – кино. 42,36,45,46. Для усложнения шифра, с некоторой периодичностью, буквы и цифры меняли местами. Разумеется, это очень простой шифр и он легко поддаётся расшифровке, зная особенности , например, русского языка: -больше всего слов начинается на «п», чаще всего в словах встречается буква «о», как правило телеграмма начинается обращением к получателю и т. п.

Процесс  усложнения системы шёл непрерывно и стали появляться шифровальные машины с движущимися контактами и сложнейшими шифраторами. Наибольшее распространение получила шифровальная машина, которая содержала в себе несколько дисков, на каждом из которых был весь алфавит. Диски вращались шифратором, а скользящие контакты передавали сигнал от одного диска к другому. Чем больше дисков, тем большее число перестановок и сложнее шифр. В век компьютеризации нет абсолютно стойких шифров – всё решает время.

Немецкая криптомашина Lorenz использовалась во время Второй мировой войны для шифрования самых секретных сообщений (вид машины спереди, перед дисками расположена клавиатура).

Затем наступила пора многофункциональности. Вначале появились электрические шифровальные машины, а затем эта система стала применяться и в гражданских печатных машинах. Такие шифровальные машины стали применяться не только в военном деле, но и в организации переписки во многих фирмах. В примитивном виде шифрованные сообщения стали появляться  в журналах, как развлечения, проводиться конкурсы и т. д.

Потом наступила  пора миниатюризации системы, или ещё этот период развития называют – сворачивание системы. Шифровальные машины стали умещаться в портфеле, а затем и в маленькой сумочке. Механическая система себя «изжила» и шифрование перешло к компьютерам. Вместо дисков стала применяться компьютерная программа.

И хотя сказать определённо, что шифровальные машины себя «изжили» и идет их исчезновение, нельзя, но всё же на смену шифру приходят системы, которые в передачу голосового сообщения добавляют посторонние звуки, а на другом конце абонент специальным устройством убирает эти звуки, или это делается  автоматически, и получает сообщение без помех. Хотя эти устройства ещё не достаточно надёжны и не нашли широчайшего распространения, но за ними будущее. Особенно такие устройства популярны в странах где иероглифическая письменность, потому что применение шифров из – за иероглифов чрезвычайно затруднено.

При анализе вышеназванных систем у многих возникает вопрос, а не подтасованы ли факты? Уж очень очевидны здесь этапы пятиступенчатого развития. А калькулятор? Тоже произошёл из палки? Да! Счётные палочки используются до сих пор при обучении в начальных классах, а наши обычные счёты это тоже палочки, но одетые на проволоку.

Ну, тогда скажите, что и связь произошла из палки? Да! Первые сообщения между людьми проходили голосом или на дальние расстояния ударом палки по дереву, что используется ещё очень часто. Только уж затем стали использовать сигнальные костры, гонцов, шифрованные сообщения, передачу сигнала выстрелом из ружья или пушки, затем возникла проводная связь, а в последующем высокочастотная и спутниковая.  О многофункциональности здесь и говорить нечего – это и передача звука, изображения, текста и даже запаха (идёт работа над его передачей).

Среди теорий развития технических систем можно встретить и такую, которая связывает начало всех систем с органами человека: подъёмный кран – это человек поднимал груз руками, автомобиль, колесо – человек передвигался на ногах, калькулятор – человек считал в уме, изобрёл римские, а затем и арабские цифры.

Каждая из приведенных систем развития техники имеет своих  приверженцев и сказать, что именно она верна во всех случаях, никто не может. Многообразие подходов к любой из теорий говорит о том, что истина, как правило, лежит на стыке нескольких теорий. Но это задача будущих исследователей.

Приведу пример пятиэтапного развития экскаватора.

Первый этап – человек стал разрабатывать землю заострённой палкой, затем на палку был привязан каменный наконечник и только потом стальной – лопата, плуг.

Мотыга цельнодеревянная.

 До изобретения экскаватора и даже при их нехватке для облегчения земляных работ грунт вспахивали, а затем уже производилась его выемка.

Современный плуг:
1 – предплужник; 2 – корпус; 3 – рама; 4 – дисковый нож; 5 – опорное колесо; 6 – винтовой механизм регулирования глубины пахоты; 7 – навеска плуга.

Наступил второй этап развития технической системы – её усложнение. В книге Джованни Фонтана, изданной около 1420 года в Венеции, есть рисунок землечерпалки, которая была изготовлена из дерева и установлена на понтон. Заострённым железным ковшом – ложкой грунт отрывался от дна реки или канала и уносился течением.

Следующий шаг по созданию механических землечерпалок был сделан Леонардо да Винчи (1500 г.). Ему было поручено руководить строительством оросительных каналов в Миланской области и, чтобы ускорить их строительство, он создал несколько проектов землеройных машин. Гениальное изобретение учёного на пять столетий вперед предопределило развитие экскаваторостроения.

 Один из экскаваторов предложенный Леонардо да Винчи. Надо сказать, что первые экскаваторы, скорее, были предназначены для перемещения грунта , а не для его разработки.

Обращаем выше внимание на то, что в этом механизме уже угадываются некоторые черты современных экскаваторов: есть лебёдка и трос для подъёма ковша, стрела, которая поворачивается вправо и влево на 90 градусов, устройство для передвижения экскаватора.

В дальнейшем усовершенствование экскаваторов шло по пути повышения производительности и замены силы человека силой животных, затем силой пара и, наконец, двигателем внутреннего сгорания.

Следующими крупными учёными, которые смогли внести в эту систему значительные изменения были: Вильямс Отис и Ральф Р.Осгуд. Эти изобретения относятся к XVIII веку.

 Экскаватор Вильямса Отиса. Мощность паровой установки 14л.с. (заменял труд 50 землекопов). 1830 г.

Экскаватор – драглайн Р.Осгуда имел одну важную особенность: он был расположен на деревянной платформе, что обеспечивало ему малое удельное давление на грунт, а для передвижения экскаватора под платформу подавался пар, платформа отрывалась от грунта и её перемещение не составляло труда (например, конной тягой). Такой экскаватор применялся для осушения болот при прокладке железнодорожного полотна –первой американской трансконтинентальной железной дороги.  (1860г).Это была первая попытка создания машины на паровой или водяной подушке, которая в настоящее время, претерпев незначительные изменения, применяется на машинах с  воздушной подушкой.

Наступил третий этап развития этой системы – многофункциональность. Экскаваторы стали выполнять работу по очистке рек, сносу зданий, разрушению мерзлого грунта, раскорчёвке леса: наличие бульдозерного оборудования позволило ещё более расширить номенклатуру работ.

Четвертый этап – миниатюризация, также характерна для экскаваторов. Вначале стали выпускать машины весом до пяти тонн, затем их вес снизился до пятисот килограммов, а сейчас выпускаются экскаваторы, которые могут умещаться в багажнике легкового автомобили. Противовесом служит сам машинист экскаватора, ёмкость ковша составляет не более пяти литров, а глубина копания достигает четырёх метров.

Следующий этап – исчезновение. Уже сейчас действуют – гидроразмыв, пневмотранспорт, и технология направленного взрыва.

А вот как развивались часы:

1 этап – солнечные часы. Периметр круга, радиус которого равен длине палки вставленной в центр, разбивается на равное количество отрезков.

2 этап – так как время по солнечным часам можно было увидеть только в солнечную погоду и днём, стали внедрятся водяные часы, огненные, песочные и механические.

Остановимся на каждых из них в отдельности. Водяные часы простые по своей сущности имели серьёзный недостаток – вода переливалась в другую ёмкость со скоростью зависящей от уровня воды – в начале быстрее, а затем медленнее, что резко снижало их точность.

Солнечные часы.

Песочные часы были лишены этого недостатка и постепенно вытеснили водяные.

 Огненные часы.

Предполагают, что их изобрели в Китае.

Цилиндрическая свеча горит равномерно, что позволяет отмерять время с помощью часовых засечек на свече. Также с XVIII века известно усовершенствование свечных часов: к свече с обеих сторон приделывали грузики, а саму свечу ставили над каким-либо металлическим предметом. Когда свеча догорала до места крепления грузов, те падали и издавали громкий звук, аналогичный бою часов. Такие свечи использовались шахтёрами вплоть до 20 века.