Н.Н.Покровский

Научная концепция выставки “Приборы и техника научного эксперимента”*

* Работа проводится при поддержке РГНФ. Проект №97–01–00522.

Процесс создания научных приборов – один из определяющих развития самой науки. Эта связь прослеживается и на истории Новосибирского Научного Центра (далее ННЦ). Он, существующий более сорока лет, продолжает вызывать значительный интерес не только, как грандиозный научный и градостроительный эксперимент, но и как полигон создания и отработки новой техники.

Отобранные для экспонирования музейные предметы относятся к периоду с середины 50-х до конца 70-х, начала 80-х годов. И это не случайно. Несмотря на трудности организационного периода, в ННЦ были сделаны многие выдающиеся открытия в самых различных областях науки и техники. Окончательно вышли из “подполья” генетика, кибернетика и другие, объявленные ранее ложными науки. Именно тогда самоотверженная работа, изобретательный ум и умелые руки приехавших из разных мест энтузиастов-ученых, рабочих, строителей создали крупнейший в стране региональный научный центр и вывели его исследования на мировой уровень. Работы ученых Сибири в области аэродинамики, ядерной физики, гидроимпульсной и взрывной техники, выполнение заказов оборонной и атомной промышленности приобрели известность далеко за пределами проводивших их институтов. И, наконец, именно тогда получила путевку в жизнь вычислительная техника, как мощнейший инструмент современной науки. В данной области ННЦ всегда занимал передовые позиции благодаря особому интересу М.А.Лаврентьева, С.Л.Соболева, Л.В.Канторовича, А.П.Ершова, А.А Ляпунова и др. к применению в науке новейших вычислительных технологий и развитию технических средств в этом направлении [1,2]. На смену арифмометру Однера и логарифмической линейке, предложенной еще в семнадцатом веке английским математиком У.Отредом пришли быстродействующие ЭВМ коллективного пользования, электронные клавишные вычислительные машины, а затем и индивидуальные машины для инженерных расчетов. Вместе с ростом самого ННЦ, шло становление и его приборной базы, метрологической службы. Институтские лаборатории комплектовались самыми современными приборами зарубежного и отечественного производства. В самом Академгородке был открыт Институт автоматики и электрометрии, сделавший немало уникальных разработок по части автоматизации научных исследований и создания новых приборов.

Таким образом, выставка должна показать высокий уровень технической оснащенности ННЦ, его обширный арсенал измерительной техники, обратить внимание посетителей на вклад в мировую науку и инженерную практику отечественных разработок 50–70 гг. С практической точки зрения выставка может быть полезна при проведении экскурсий по физике для учащихся и студентов, в других учебных целях. В музееведческом аспекте она может служить примером создания музея-эксплораториума, наполненного “живыми” экспонатами, обладающими по сравнению с традиционным предметно-пространственным рядом большей выразительностью. Одной из основных целей выставки является привлечение внимания широкой общественности к необходимости сохранения и изучения памятников нашей научно-технической культуры.

Тематическая структура выставки. Из всего многообразия приборов и оборудования, применяющихся в науке, для выставочного показа выбран наиболее распространенный класс – класс контрольно-измерительных приборов электрических величин, обладающий большой репрезентативностью. Эти приборы можно встретить практически в каждой исследовательской лаборатории, они знакомы любому инженеру или исследователю, т.к. большинство современных метрологических методик предусматривают преобразование неэлектрических измеряемых величин в электрические.

В экспозиционном плане выставка состоит из следующих тематических разделов:

1. Введение

2. Контрольно-измерительные приборы и их элементы.

3. Рабочее место инженера-исследователя

4. Вычислительная техника – важнейший инструмент науки.

В первом, вводном разделе посетители познакомятся с некоторыми общими вопросами применения электро-радиоизмерительных приборов в научных целях. В этом им поможет комплексно-тематический стенд, размещенный в начале экспозиции.

Во втором разделе представлена коллекция контрольно-измерительных приборов электрических величин и их наиболее характерных элементов. Такая композиция, построенная с помощью систематического метода, позволит лучше показать особенности устройства различных приборов, сравнить внешний вид, параметры и способы технической реализации однотипной по своему назначению аппаратуры разного времени.

Третий и четвертый разделы, реализующие ансамблевый метод устройства экспозиции, выражены, главным образом, в интерьере. Это позволяет сохранить подлинную среду бытования музейных предметов и воссоздать с их помощью общий вид научной лаборатории определенного временного периода. Третий раздел, кроме того, разбит на две подтемы, характеризующие периоды 50-х – 60-х и 70-х – 80-х годов.

Историческая справка. Первым прибором, для измерения электрических величин вероятно можно считать компас, применявшийся Китайцами еще в IV в.н.э. при плавании в Индию и Африку. Прообраз первого научного электроизмерительного прибора – электроскопа был создан французом Ш.Дюфе. Его работы увидели свет в 1733–1737 гг. Начало количественным измерениям в области электричества положили М.Ломоносов и Г.Рихман. Они занимались оценкой интенсивности электрических зарядов в атмосфере с помощью электрического указателя, который был впервые описан Рихманом в марте 1745 г. Важный шаг на пути создания измерительных приборов сделал в середине восьмидесятых годов XVIII столетия Ш.Кулон. Для исследования взаимодействий между электрическими зарядами он построил крутильные весы – первый точный электроизмерительный прибор [3]. Так был создан один из существующих и поныне типов электроизмерительных приборов – электростатический.

Другие типы приборов стали появляться после открытия в начале XIX в. источников непрерывного электрического тока, когда в 1820 г. датским физиком Г.Х.Эрстедом было подробно описано влияние электрического тока на магнитную стрелку, обнаруженное итальянцем Д.Романьози еще в 1802 г. В последующие три – четыре десятилетия было создано большое количество измерительных приборов и предложено множество методов измерения основных электрических величин. Тем самым в 70-е годы XIX в. были заложены основы современной электрометрии [4].

Дальнейшее развитие и совершенствование парка электроизмерительных приборов неразрывно связано с успехами радиоэлектроники. Соэдание в 1904 г. Дж.А.Флемингом “термоионного вентиля” (вакуумного диода, предложенного еще в 80-х годах прошлого века Т.Эдисоном ), а в 1906 г. Ли де Форестом вакуумного триода, положило начало применению электронных приборов и схем в метрологии. Большое значение для последующего появления измерительных средств визуализации взаимозависимости различных процессов и характера их изменения во времени имел факт создания в 1911 г. Б.Розингом электронно-лучевой трубки [5].

В дореволюционной России мелкосерийное производство электроизмерительных приборов было организовано на трех эаводах в Петрограде: на заводе Гейслера, заводе Сименс-Гальске и заводе Эриксон. Работа на них велась вручную, без необходимого инструмента силами высококвалифицированных рабочих. Кроме того имелся ряд небольших мастерских по ремонту и выпуску приборов при научных и учебных учреждениях. Однако их было недостаточно для изготовления приборов в больших количествах. В связи с этим в 1927 г. было принято решение об организации в Советском Союзе специализированного завода “Электроприбор”. В 1929 г. главным инженером завода стал т.Вильнер. Под его руководством группа заводских специалистов разработала новую технологию, позволившую в кратчайший срок существенно увеличить выпуск приборов. При этом предусматривался переход от индивидуальной сборки к конвейерной [6]. В 1931 г. появились первые приборостроительные объединения: ВОТИ – Всесоюзное объединение точной индустрии, ВЭСО – Всесоюзное электрослаботочное объединение и др. [7].

К концу 50-х годов отечественная промышленность выпускала большое количество электро- и радиоизмерительных приборов общего применения. Наиболее распространенные из них: ампервольтомметры ТТ-1, Ц-20, АВО-5, вольтметры ВКС-7, ВЛУ-2, осциллографы ЭО-5, АК-17, 25-И, генераторы ЗГ-2, ГСС-6, СГ-1, мегомметры, измерители добротности, волномеры и многие другие [8]. Появились цифровые приборы. Этот новый тип приборов привлекал внимание специалистов своим быстродействием, высокой точностью, способностью работать в системах автоматического контроля. К началу 70-х годов выпуском таких приборов в США занимались более 100 фирм, в Англии и ФРГ – около 50. Выпускались они во Франции, в Японии, Венгрии, ГДР, Голландии и в др. В СССР промышленное производство цифровых измерительных приборов вели немногим более десяти предприятий. Среди них: ленинградский завод “Вибратор”,Завод электроизмерительных приборов в Чебоксарах, Завод счетно-аналитических машин в Рязани, омский завод “Электроприбор”, краснодарский “ЗИП”, таллинский “Пунане Рэт”, киевский “Точэлектроприбор”. В связи с этим число таких приборов было невелико, а номенклатура весьма ограничена. По основным техническим характеристикам отечественные модели так же уступали зарубежным. Но были и такие, чьи качественные показатели соответствовали лучшим мировым стандартам (мосты Р570, Р589) и даже превосходили их (мост Р591) [9]. В конце 70-х, начале 80-х годов промышленность СССР практически полностью перешла на выпуск измерительных приборов, собранных на полупроводниках. Это позволило резко уменьшить их массо-габаритные параметры, материалоемкость и количество потребляемой энергии при одновременном увеличении надежности и упрощении обслуживания. В это время в эксплуатации находилось около трехсот марок различных электро-радиоизмерительных приборов последних лет выпуска [10].

История развития средств инструментального счета и вычислительной техники достаточно хорошо представлена в научной и научно-популярной литературе [11,12]. В связи с этим можно ограничиться упоминанием лишь некоторых наиболее значительных событий в этой области. Считается, что первую суммирующую машину построил французский ученый Б.Паскаль в 1642–1645 гг. Однако известны документальные свидетельства того, что задолго до Паскаля арифметическую машину подобного назначения спроектировал и, возможно , построил профессор Тюбингенского университета В.Шиккард (1623 г.). Но и у него были предшественники. В национальной библиотеке Мадрида хранятся эскизы тринадцатиразрядного суммирующего устройства руки самого Леонардо да Винчи. В рекламных целях оно было воспроизведено в наше время известной фирмой IBM и оказалось вполне работоспособным. Первой счетной машиной, выполняющей все четыре арифметических действия был арифмометр Г.Лейбница, а его промышленное изготовление начал в 1820 г. К.Томас из Зльзаса. В нашей стране наиболее распространенным был арифмометр “ Феликс “, являвшийся модификацией механизма петербургского механика В.Однера. В конце 60-х годов нашего столетия развитие микроэлектроники и богатый опыт в области кибернетики позволили создать компактную и дешевую электронную аналогию механического арифмометра – электронную клавишную вычислительную машину (ЭКВМ). Разработка и освоение промышленного производства больших интегральных схем с высоким уровнем интеграции позволили сконструировать и современный микрокалькулятор. Первые попытки создания универсальной цифровой вычислительной машины, были сделаны английским ученым Ч.Бэббеджем в середине XIX в. Однако в полной мере идеи великого англичанина были воплощены более, чем через сотню лет, когда в августе 1944 г. группой американских инженеров под руководством Г.Айкена была создана одна из первых в мире автоматических цифровых вычислительных машин – “МАРК-1”. В период с 1942 по 1946 гг. Дж.Атанасоым и К.Бэрри, Дж.Моучли и П.Эккертом были созданы первые электронные вычислительные машины, а в 1949 г. конструктором М.Уилкинсом – введена в эксплуатацию первая ЭВМ, реализующая идею хранимой программы, предложенную Дж.фон Нейманом. В начале 50-х годов появились первые советские электронные вычислительные машины, созданные под руководством С.Лебедева, И.Брука, Б.Рамеева, Ю.Базилевского и др. [13].

Революционные изменения в вычислит технике произошли с появлением полупроводниковых, интегральных схем, а затем и микропроцессоров. Переход на транзисторы, впервые полученные в 1948 г. инженерами фирмы Веll Laboratories Дж.Бардин, У.Браттейн и У.Шокли, положил начало миниатюризации, которая сделала возможным появление персональных ЗВМ. При этом трансформировалась не только техническая база но и философская основа применения этого инструмента, его позиция, как элемента ноосферы [14]. Считается, что первым персональным компьютером был комплект Altair, выпущенный фирмой MITS в 1975 г. на основе микропроцессора Intel 8080. Вслед за этим к выпуску персональных компьютеров приступили и другие фирмы (например Apple). Последнюю точку в построении нового стандарта поставила известная фирма IBM, внедрив концепцию “открытой архитектуры”. Его дебют состоялся в августе 1981 г., заняв прочное место в компьютерной индустрии. В дальнейшем появилось целое семейство компьютеров и внешних устройств подобного рода. Для него написано больше программных продуктов, чем для любой другой системы, имеющейся на рынке в настоящее время.

Фондовое обеспечение. Данная работа проводится на базе фондового материала, поступавшего из научно-исследовательских учреждений ННЦ в течении 1996–1998 гг. Фондовое собрание, сформированное за это время насчитывает около 300 предметов. Для устройства выставки из их числа были отобраны вещественные, письменные, фото и прочие материалы. Среди них действующий образец уникального осциллографа середины 50-х гг. АК-17, работавшего в СО АН СССР с первых дней его существования, когда Академгородок был еще только в проекте, а научные исследования велись на временных объектах. Так этот прибор начал свой трудовой путь в местечке Орево, где размещались тогда первые подразделения СО АН. Доведен до работоспособного состояния один из самых распространенных в восьмидесятых годах вычислительных комплексов “Электроника-60” в комплекте с электромеханической печатной машиной “Консул”, перфоратором и фотосчитывателем. Источники питания, мультиметры, другие приборы, позволяющие познакомиться с лабораторным оборудованием того или иного времени в их конкретном техническом воплощении. Очень важны сопутствующие музейные предметы (лабораторная мебель, письменные принадлежности), позволяющие воссоздать зрительный образ интерьера научных лабораторий. А книги, техническая документация, средства инструментального счета могут выступать не только в роли вспомогательных, но и основных экспонатов.

Основные способы реализации музейной коммуникации. Экспозиция построена в основном по отраслевому принципу, “который отражает этапное развитие научно-технических идей, эволюцию методов и технологий” [15]. Особенностью научной концепции выставки является реализация идеи интерактивного способа музейной коммуникации, обладающего наивысшей степенью аттрактивности. Такая форма популяризации научно-технических знаний основана на непосредственном взаимодействии человек-экспонат [16]. Эта характеристика приобретает особое значение в связи с усилением рекриационной функции музеев. Техническое состояние собранных музейных предметов позволяет показать их в действии, делая рассказ о научных приборах более наглядным и убедительным. В данной работе используются практически все основные экспозиционные методы: в тематическом разделе №1 – комплексно-тематический, №2 – систематический, №3 – анамблевый, а в разделе №4 – сочетание систематического и ансамблевого. На фоне соответствующих интерьеров, будут представлены действующие образцы контрольно-измерительных приборов и вычислительной техники, расставленных на лабораторных столах и подсобных стойках так, как это могло быть в действительности [17].

В связи с организационными трудностями, авторы выставки не могли рассчитывать на однородный комплект экспозиционного оборудования. И хотя часть его спроектирована специально для этого случая, неизбежно применение некоторых готовых конструктивов из Музея истории СО РАН. Большой проблемой явилось отсутствие необходимого количества экспозиционных площадей. Так часть новой экспозиции совмещается по площади с уже имеющейся в Музее. Для этикетирования широко применялись современные компьютерные технологии.

Тематико-структурный план

№	Наименование тем	Содержание тем	Наименование экспонатов
1	Введение	Приборы и их место в науке.	Иллюстративный плакат, текст.
2	Контрольно-измерит. приборы и их элементы	Измерения основных электрических величин ( тока, напряжения, сопротивления ), осциллографирование. Элементы и внутреннее устройство некоторых приборов	Натурные образцы измерительных приборов разного времени. Витрина с подборкой наиболее характерных элементов приборов.
3	Рабочее место инженера – исследователя.	Внешний вид исследовательской лаборатории 50-х – 60-х гг. и 70-х – 80-х гг. Демонстрационные эксперименты в области физики.	Экспозиционный комплекс на основе подлинных музейных предметов. Лабораторная мебель, осциллографы, ампер- вольтомметры, испытательный макет, комплект лабораторного оборудования “КАМАК”.
4	Вычислительная техника – важнейший инструмент науки.	Средства инструментального счета. ЭВМ коллективного пользования. Вычислит. комплексы на базе минимашин. Микропроцессорная техника	Механические и электронные калькуляторы. Ретроспективная коллекция модулей ЭВМ. Экспозиционный комплекс на базе действующих минимашин “ДВК”, “Электроника-60” и “ИРЗАР”. Подборка действующих отечественных и зарубежных персональных компьютеров.

Литература

1. Лаврентьев М.А. Прирастать будет Сибирью. – Изд. 2-е. – Новосибирск, 1982. – С.46–62.

2. Ибрагимова З.М., Притвиц Н.А. Треугольник Лаврентьева. – М.: Сов. Россия, 1989. – С.44–46.

3. Белькинд Л.Д., Конфедератов И.Я., Шнейберг Я.А. История техники. – М.-Л., 1956. – С.136.

4. Там же. – С.286–288.

5. Зворыкинн А.А. и др. История техники. – М., 1962. – С.496–510.

6. Приборостроению 50 лет. ЦНИИТЭИ приборостроения. – М., 1971. – С.15.

7. Нурок М.А. Отечественное приборостроение на выставках в Политехническом музее // Сб. тр. Государственного Политехнического музея: 1994 г. – М.: Знание,1995. – С.98.

8. Соболевский А.Г. Измерения в практике радиолюбителя. – М.-Л., 1959. – С.109.

9. Хризман C.С. Цифровые измерительные приборы и системы. – Киев, 1970. – С.217.

10. Справочник по радиоизмерительным приборам. Т.1–4 / Под ред. В.С.Насонова. – М., 1979.

11. Гутнер Р.С., Полунов Ю.Л. От абака до компьютера. – М., 1975. – С.20.

12. Малиновский Б.Н. История вычислительной техники в лицах. – Киев, 1995.

13. Очерки истории информатики в России. – Новосибирск, 1998. – С.9–17.

14. Черняк Л. А.Кей: из гитаристов в пророки // PS WEEK. – 1998. – №39. – С.23.

15. Шубенкина Р.А. Особенности построения экспозиции. – М., 1993. – С.3.

16. Винокурова Л.Л., Григорян Г.Г. Особенности коммуникации в научно-технических музеях // Сб. тр. Государственного Политехнического музея (к 120-летию). – М., 1992. – С.93.

17. Покровский Н.Н. Музей техники, как реконструкция научной предметно-пространственной среды // “Новые” и “вечные” проблемы философии. – Новосибирск, 1998. – С.90.