Роль математики в инженерном образовании

Размещено на http://www.allbest.ru/

О роли математики в инженерном образовании

математика инженер электростанция

Уникальный расцвет фундаментальной науки в античной Греции в V - III веках до н. э. сменился в эпоху Римской империи периодом внедрения технических изобретений, базировавшихся на достижениях древних греков в математике и механике.

В период расцвета Римской Империи ко II в. н.э. население ее составляло 50 - 60 миллионов человек. По современным меркам - это население крупного европейского государства, той же Италии, Франции или Англии. При этом, по оценкам историков, уровень потребления был выше, чем в Англии конца XVII века (в то время Англия была наиболее промышленно развитым государством Европе). Факторами, способными объяснить высокий жизненный уровень римлян, являются технологические нововведения и уровень образования в Древнем Риме.

Для обеспечения такого уровня жизни необходимо развитое сельское хозяйство, мощное строительство: жилые и общественные здания в городах, дороги, мосты, акведуки, торговля, сфера обслуживания, финансовая и юридическая системы, не говоря об армии и полиции. Финансовый рынок в Древнем Риме существовал и был весьма развит. Существовало огромное количество всевозможных займов, процентная ставка за использование которых была близка к 1% в месяц, или 12% годовых, что являлось максимально допустимой величиной процента.

Стройная, эффективно работающая юридическая система явилась одним из основных достижений древнеримской цивилизации. Важнейшим атрибутом римской системы была безопасность индивидуумов. Когда общество делает переход от системы, где правитель требует дань взамен на безопасность, к системе с более умеренным правителем, собирающим налоги в рамках существующего законодательства, появляются благоприятные условия для экономического роста. Экономический рост обеспечивался также наличием четких законов для бизнеса, в рамках римского права, которое стало основой для создания правовой базы для многих современных стран Европы.

Функционирование всех этих атрибутов государства осуществляется благодаря работе большого числа квалифицированных специалистов. Подготовку такого количества специалистов может обеспечить мощная система образования, которая, таким образом, составляет одну из основных государственных структур.

В Риме образование получало не только высшее сословие, но и большинство свободных граждан и даже рабов. Система образования В Древнем Риме стала создаваться с V века до н.э., когда возникли элементарные (в переводе из латыни - основные) школы, где учились главным образом дети свободных граждан. Предметы - латинский и греческий языки, письмо, чтение и счет. Позже среди знатных и зажиточных семей получило распространение домашнее образование. Во II в. до н.э. возникли школы грамматики и риторики, которые также были доступны только для детей богатых римлян. Школы риторики были своеобразными высшими учебными заведениями (ораторское искусство, право, философия, поэзия). Постепенно юристы-учители образовали достаточно стойкие группы, которые получили название «кафедры». По такому же принципу оформляются кафедры риторики и философии, медицины и архитектуры. Несколько высших школ возникает в II в. н.э. (Рим, Афины). Студенты, которые приезжали получать образование из разных частей Римского государства, объединялись в землячество - «хоры».

В период республики учеба была частной, и государство в него не вмешивалось. Однако во времена империи государство начало контролировать систему образования. Учителя превратились в оплачиваемых государственных служащих. В соответствии с размерами каждого города устанавливались количество риторов и грамматиков. Учителя пользовались рядом привилегий, а в IV в. н.э. все кандидатуры преподавателей подлежали утверждению императором..

Вероятно, подавляющее большинство римлян, занимавших должности, связанные с управлением, были грамотными. Древний Рим, в отличии от Англии XVIII века, где показатели грамотности были довольно низки по стандартам Европы, был, несомненно, грамотным обществом, что, конечно, помогло римлянам повысить общий уровень своих доходов.

Особые требования предъявлялись к уровню подготовки инженеров - строителей, механиков, дорожников, гидрологов, которым приходилось решать сложные и, главное, зачастую новые технические задачи. Успехи, достигнутые римскими инженерами, мы можем наблюдать воочию: различные архитектурные сооружения в Риме (прежде всего, Колизей и Пантеон), акведуки, дороги. Самый большой из акведуков - Пон-дю-Гар - входит в систему крупнейшего водопровода в Европе, построенного римлянами. Пон-дю-Гар не только обеспечивал горожан водой для питья, купания и развлечений у фонтанов, но и служил в качестве ирригационной системы для сельского хозяйства, а также обеспечивал необходимую энергию для работы мельниц. Гидроресурсы для получения энергии использовалась римлянами повсеместно уже в раннюю эпоху Империи. Эти сооружения имеют двухтысячелетний период эксплуатации, и их ресурс далеко не исчерпан.

В наши дни, на новом этапе технического развития, разрабатываются программы перехода к использованию альтернативных (по отношению к нефти и газу) источников энергии. Это не только планы. В 2009 году в Испании заработала крупнейшая в мире солнечная электростанция мощностью 20 мегаватт. По словам создателей, новая электростанция способна обеспечить электричеством более 10 тысяч домов. Принцип ее работы известен со времен Архимеда, который сумел с помощью зеркал сконцентрировать отраженные солнечные лучи и поджечь римский флот. Основная деталь электростанции - башня высотой почти 170 метров. Более 1200 специальных зеркал направляют солнечные лучи на башню, превращая воду внутри в пар. Полученный пар вращает турбину, которая вырабатывает электрический ток.

Технические новшества влияли на уровень экономического благосостояния римлян. Доходы, получаемые государством, позволяли властям реализовывать различные социальные программы: на регулярной основе проводилась бесплатная раздача пищи населению; римское государство обеспечивало всех своих жителей коммунальными услугами и даже развлечениями (известный лозунг «хлеба и зрелищ!»).

Во времена Римской империи для записей использовались чаще всего таблички, покрытые воском - материал весьма недолговечный. И до наших дней, по-видимому, не дошли «учебные программы», по которым готовились инженеры тех времен. Думается, современные инженеры это также принесло бы пользу.

Сведения об уровне технических и научных знаний времен Римской империи мы имеем, в основном, из работ Витрувия (I век) «Десять книг по архитектуре» (автор обобщил в трактате опыт греческого и римского зодчества, рассмотрел комплекс сопутствующих градостроительных, инженерно-технических вопросов и принципов художественного восприятия.) и серии трудов Герона Александрийского. В наше время имя Герона, жившего в I - II веке, связывается с формулой Герона для вычисления площади треугольника по его сторонам (эту формулу открыл Архимед). Основная же заслуга Герона в том, что в своих трудах он изложил известные в его время открытия в области прикладной математики, физики, механики. Герон впервые исследовал пять типов простейших машин: рычаг, ворот, клин, винт и блок, заложил основы автоматики. В работах Герона рассмотрены принципы действия военных машин (в том числе метательных). Поэтому его можно считать одним из основоположников артиллерии.

Основываясь на своих исследованиях, Герон изобрел ряд приборов и автоматов, в частности, прибор для измерения протяженности дорог, действовавший по тому же принципу, что и современные таксометры; разработал различные конструкции водяных часов. Он описал прибор - прапрадед современного теодолита, и схему производимых с его помощью измерений, позволявших вести прокладку тоннеля сразу с двух концов. В труде "Пневматика" Герон Александрийский описал ряд "волшебных фокусов", основанных на принципах использования теплоты и перепада давлений. Люди удивлялись его чудесам: двери храма сами открывались, когда над жертвенником зажигался огонь. Этот ученый придумал автомат для продажи "святой" воды, сконструировал шар, вращаемый силой струи пара (прообраз паровой машины и ракетного двигателя).

Закат античной цивилизации олицетворяет судьба Гипатии (Hypatia, 370-415).

Гипатия - античный математик, астроном и философ, первая среди великих женщин-ученых. Дочь математика Теона Младшего (Александрийского), преподававшего в высшей школе при Александрийской библиотеке. Первые шаги в образовании проделала под руководством отца. Много путешествовала, вела переписку с просвещенными людьми Средиземноморья. Преподавала в Александрии, стала признанным лидером философской школы неоплатоников. Женщина, по свидетельствам современников, неземной красоты, Гипатия обладала многими другими достоинствами. Ее выдающийся ум, образованность, высокие моральные качества привлекали к ней множество учеников. Ее авторитет был столь высок, что письма, адресованные в Александрию просто "философу", вручались именно Гипатии.

Математические труды Гипатии до нас не дошли. Однако известно, что она является автором трактатов по геометрии, алгебре и астрономии. Среди ее математических сочинений, были комментарии к АрифметикеДиофанта Александрийского (3 в.) и Коническим сечениям Аполлония Пергского (2 в. до н.э.). Полагают, что третья книга Альмагеста Клавдия Птолемея (2 в.) была прокомментирована Теоном Александрийским совместно с Гипатией. Известно также, что она изобрела или усовершенствовала некоторые научные инструменты: прибор для получения дистиллированной воды, прибор для измерения плотности воды, астролябию и планисферу (плоскую подвижную карту неба).

Гипатии приписывают слова: "Лучше думать и делать ошибки, чем не думать вообще. Самое страшное - это преподносить суеверие как истину". Такие воззрения шли вразрез с учениями фанатиков - христиан, которые в то время вели ожесточенную борьбу с языческой культурой. В 391 г. в Александрии был разрушен храм Серапеум, в котором хранилась значительная часть книг Александрийской библиотеки. Трагическая гибель Гипатии в 415 г. символизировала конец античной цивилизации. Eе растерзала толпа фанатичных христиан; согласно некоторым источникам, Гипатию вытащили из аудитории и исполосовали до смерти устричными раковинами. Некоторые авторы считают ее смерть политическим убийством.

Какова бы ни была причина убийства Гипатии, вскоре после этого многие из ее учеников покинули город, что послужило началом упадка Александрии как научного центра.

Размещено на Allbest.ru