С. Г. Лазутин.
Часть и целое
Часть и це'лое,философские категории, выражающие отношение между совокупностью предметов (или элементов отдельного объекта) и связью, которая объединяет эти предметы и приводит к появлению у совокупности новых (интегративных) свойств и закономерностей, не присущих предметам в их разобщённости. Благодаря этой связи образуется целое, по отношению к которому отдельные предметы выступают в качестве частей. Категории Ч. и ц. характеризуют также общее движение познания, которое обычно начинается с нерасчленённого представления о целом, затем переходит к анализу, расчленению целого на части и завершается воспроизведением объекта в мышлении в форме конкретного целого. Эти закономерности познания целостных объектов были сформулированы К. Марксом в «Экономических рукописях 1857-1859 гг.» (см. К. Маркс и Ф. Энгельс, Соч., 2 изд., т. 46, ч. 1). Характер трактовки категорий Ч. и ц. и связанной с ними проблемы целостности в значительной мере определяет общую стратегию научного познания в тот или иной период его развития.
Проблема отношения Ч. и ц. была выдвинута в античности (Платон, Аристотель); она рассматривалась во всех значительных философских учениях. Материалистические концепции (Ф. Бэкон, Т. Гоббс, Дж. Локк, французские материалисты 18 в.), ориентировавшиеся на науку, были связаны, как правило, с механистическим, суммарным пониманием целого, заимствованным из механики (а позднее - из классической физики). Классическое естествознание стремилось познать целое лишь с точки зрения его состава, строения. В противовес этому идеалистические учения (Платон, средневековая схоластика, отчасти Г. Лейбниц) делали упор на несводимость целого к сумме частей; они рассматривали в качестве подлинно целостных лишь продукты духовной деятельности, а материальные образования трактовали как механически целые, мёртвые агрегаты. Разрыв и противопоставление этих двух сторон (механическая сумма частей - на одном полюсе; духовное, мистическое целое - на другом) приводит к антиномиям Ч. и ц., главные из которых таковы: 1. Положение - целое есть сумма частей. Противоположение - целое больше суммы частей. 2. Части предшествуют целому. Целое предшествует частям. 3. Целое причинно обусловлено частями. Целостный подход противоположен причинному и исключает его. 4. Целое познаётся через знание частей. Части как продукт расчленения целого могут познаваться лишь на основе знания о целом.
Немецкая классическая философия (Ф. Шеллинг, Г. Гегель) ввела различение неорганичного и органичного (саморазвивающегося) целого; однако органичное целое связывалось лишь с развитием духа, а не материи. В 19-20 вв. подобное толкование отношения Ч. и ц. развивалось в различных идеалистических концепциях (неовитализм, холизм, интуитивизм и др.).
Критически переосмысливая традиции немецкой классической философии, К. Маркс сформулировал принципы изучения органичных целых - метод восхождения от абстрактного к конкретному , диалектическое понимание анализа и синтеза и т.д.; он явился также основоположником методологии научного исследования общества как целого. Обобщая данные теоретических концепций и дисциплин, основанных на целостном подходе к объектам (концепция интегративных уровней в теоретической биологии, исследования в генетике, экологии, физиологии, психологии, лингвистике и т.п.), диалектический материализм даёт рациональное объяснение диалектики Ч. и ц. Не только теоретически, но и на экспериментальном материале было показано, что в случае сложноорганизованных объектов целое несводимо к сумме частей. Была раскрыта недостаточность для решения проблемы формулы «целое больше суммы частей», поскольку она неявно исходит из предположения об аддитивности (суммарности, не образующей целостности) свойств целого: целостность выступает здесь как некий остаток от вычитания суммы частей из целого. Решение проблемы состоит в том, что целое характеризуется новыми качествами и свойствами, не присущими отдельным частям (элементам), но возникающими в результате их взаимодействия в определённой системе связей. Эта особенность любого целостного образования, которую можно назвать свойством интегративности, позволяет понять и все остальные специфические черты целого. К этим чертам относятся: возникновение нового в процессе развития; появление новых типов целостности; возникновение новых структурных уровней и их иерархическая соподчинённость; разделение целостных систем на неорганичные и органичные, основанное на том, что в неорганичной системе (атом, молекула и т.п.) свойства частей хотя и отражают природу целого, но всё же определяются главным образом внутренней природой частей, тогда как в органичной системе (какой являются, например, биологические и социальные объекты) свойства частей целиком определяются свойствами целого.
Логические противоречия заключает и взятая в общем виде постановка вопроса: что чему предшествует - целое частям или наоборот. В отношении Ч. и ц., как показал ещё Гегель, ни одна из сторон не может рассматриваться без другой. Целое без (до) частей немыслимо; с другой стороны, часть вне целого - уже не часть, а иной объект, т.к. в целостной системе части выражают природу целого и приобретают специфического для него свойства.
Между частями органичного целого (а также между частями и целым) существует не простая функциональная зависимость, а значительно более сложная система разнокачественных связей-структурных, генетических, связей субординации, управления и т.п., в рамках которой причина одновременно выступает как следствие, полагаемое как предпосылка. Взаимозависимость частей здесь такова, что она выступает не в виде линейного причинного ряда, а в виде своеобразного замкнутого круга, внутри которого каждый элемент связи является условием другого и обусловлен им (см. К. Маркс, там же, с. 229). Целостный (структурный) подход не является альтернативой причинного объяснения - он лишь показывает недостаточность однозначной причинности при анализе сложной системы связей. Более того, сам принцип структурного объяснения в определённом отношении может рассматриваться как дальнейшее развитие принципа причинности.
Современное познание разрешает и известный познавательный парадокс: как познать целое раньше частей, если это предполагает знание частей раньше целого? Познание Ч. и ц. осуществляется одновременно: выделяя части, мы анализируем их как элементы данного целого, а в результате синтеза целое выступает как диалектически расчленённое, состоящее из частей. Изучение частей является в конечном счёте единственно возможным путём изучения целого. В то же время результаты исследования частей входят в систему научного знания лишь благодаря тому, что они выступают как новое знание о целом. Анализ диалектической взаимосвязи Ч. и ц. является важнейшим методологическим принципом научного познания.
Лит.:Энгельс Ф., Анти-Дюринг, Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20; Ленин В. И., Философские тетради, Полн. собр. соч., 5 изд., т. 29; Афанасьев В. Г., Проблема целостности в философии и биологии, М., 1964; Югай Г. А., Диалектика части и целого, А.-А., 1965; Блауберг И. В., Проблема целостности в марксистской философии, М., 1964; Блауберг И. В., Юдин Б. Г., Понятие целостности и его роль в научном познании, М., 1972; Кремянский В. И., Структурные уровни живой материи, М., 1969; Parts and wholes, N. Y.-L., 1963; Heisenberg W., Der Teil und das Ganze, 4 Aufl., Mьnch., 1971.
И. В. Блауберг, Б. Г. Юдин.
Часы астрономические
Часы' астрономи'ческие,часы, отличающиеся большой точностью и используемые при астрономических наблюдениях. Знание точного времени необходимо при решении большинства задач астрометрии , а также некоторых других разделов астрономии.
С древнейших времён вплоть до 15 в. время в астрономии измерялось солнечными, песочными и водяными часами. Часы с механизмом из зубчатых колёс впервые были применены для астрономических наблюдений в 1484. Однако вследствие несовершенства регулятора показания таких часов были грубы. Маятниковые часы, созданные впервые Х. Гюйгенсом (1657), нашли широкое применение в службах времени.Невозможность пользоваться маятниковыми часами в условиях мореплавания стимулировала создание хронометра , который обеспечивает точность хода, достаточную в экспедиционных условиях, хотя и меньшую, чем у маятниковых часов. Главное требование, предъявляемое к Ч. а., сводится к обеспечению максимального постоянства периода, колебаний их регулятора (в маятниковых часах - маятника ) .При постоянном ускорении силы тяжести период колебаний маятника зависит: от приведённой длины маятника, от амплитуды, от плотности среды, в которой колеблется маятник. Изменение этих величин оказывает существенное влияние на ход часов. Так, изменение приведённой длины маятника, происходящее главным образом из-за непостоянства температуры, на 1 мкмвызывает изменение суточного хода часов на 0,04 сек.Для максимального уменьшения влияния температуры на ход часов стержни маятников изготовляют из материалов с малым коэффициентом температурного расширения, устраивают различные компенсационные приспособления, часы помещают в изотермические камеры. Амплитуды маятников Ч. а. обычно не превышают 120ў. Изменение этой величины на 0ў,1 изменяет суточный ход на 0,011 сек. Для устранения влияния изменении плотности среды маятник или весь механизм часов помещают в сосуд, из которого частично удалён воздух.
В конце 19 - начале 20 вв. получили распространение часы Рифлера, изменение суточного хода которых не превышало ±0,01 сек.В часах Рифлера впервые был применен т. н. свободный спуск маятника (см. Часы ) .В 1910 была разработана конструкция маятниковых часов Шорта с суточным изменением хода, не превышавшим ±0,01 сек.Основной особенностью этих часов является применение двух маятников. Первичный («свободный») маятник, освобожденный от всякой механической работы, помещается в стеклянный цилиндр, в котором поддерживается давление 20 мм рт. ст.Цилиндр устанавливается в помещениях с круглогодично поддерживаемой постоянной температурой. Всю механическую работу по приведению в действие механизма часов исполнял вторичный маятник («маятник-раб»), колебания которого с помощью специальной электрической системы синхронизировались с колебаниями первичного. Вторичный маятник даёт импульс для поддержания колебаний обоих маятников. Наиболее точные маятниковые часы - Федченко часы с изохронным подвесом маятника, обеспечивающим стабильную амплитуду качаний. Точность этих часов сравнима с точностью лучших кварцевых часов , которые появились в 40-50-х гг. 20 в. Последние на относительно небольших интервалах времени обеспечивают точность отсчёта моментов времени, существенно более высокую, чем это дают астрономические наблюдения, но вследствие эффекта «старения» кварцевой пластинки они не могут определять самостоятельно равномерную шкалу времени. Кварцевые часы произвели переворот в деле получения и хранения точного времени. Это обеспечивается сопоставлением показаний многих кварцевых часов и астрономическими наблюдениями (см. Время ) .
Развитие науки и техники привело к тому, что астрономические требования к точности часов перестали быть уникальными. В то же время организация передач сигналов точного времени по радио и по телевизионным каналам позволила регулярно контролировать ход опорных часов астрономических обсерваторий по показаниям лучших часов единой государственной службы времени и т. о. значительно повысить надёжность их работы.
Е. А. Юров.
Часы (прибор)
Часы', прибор для измерения текущего времени (в секундах, минутах, часах). Ч. относятся к категории «приборов времени», куда входят также хронометр , секундомер , таймер , реле времени и комбинированные приборы, например Ч. с секундомером. Для измерения времени можно использовать равномерное поступательное или вращательное движение и периодические колебания; мерилом времени в этих случаях будет соответственно пройденный путь (или перемещение), угол поворота или число колебаний.
Первым устройством, с помощью которого человек измерял время, были солнечные Ч. Уже в середине 3-го тысячелетия до н. э. в качестве простейших Ч. использовался гномон.В Древнем Египте и Греции время отсчитывали по солнечным Ч. с горизонтальными или вертикальными циферблатами ( рис. 1 ). В Самарканде в 1-й половине 15 в. Улугбек построил солнечные Ч. высотой около 50 м.В средние века в Европе значительное распространение получили Ч. с вертикальным циферблатом. Такие Ч., например, сохранились в Москве на здании Историко-архивного института и старом здании МГУ. Наряду с солнечными Ч. уже во 2-м и 1-м тыс. до н. э. в Индии, Египте, Китае и Греции строились водяные Ч., которые показывали время и днём, и ночью. Простейшие водяные Ч. представляли собой сосуд со шкалой, проградуированной в единицах времени. В сосуд капля за каплей поступала вода из наполненного до краев (из внешнего источника) резервуара. Постоянство давления воды в резервуаре обеспечивало равномерное наполнение сосуда и равномерное повышение уровня воды в нём, отмечаемое по шкале. Около 150 до н. э. Ктесибий создал водяные Ч. ( рис. 2 ), ставшие прототипом Ч., которые применялись во многих странах вплоть до 18 в. Равномерное движение положено в основу функционирования и некоторых других типов Ч., в том числе песочных.
Первое упоминание о механических Ч. содержится в византийской антологии (конец 6 в.). Одни историки приписывают изобретение механических Ч. Пацификусу из Вероны (начало 9 в.), другие - монаху Герберту (впоследствии папа Сильвестр II), якобы в 996 сделавшему гиревые башенные Ч. для г. Магдебурга, которые не были механическими Ч. в современном понимании. Скорее всего это были водяные Ч. с использованием механизмов для приведения в действие дополнительных устройств, например механизма боя Ч., но не отсчёта времени. Достоверно известно, что простые по конструкции механические башенные Ч. были построены в Милане в 1335; в 1348-64 Донди в Италии создал Ч., которые наряду с отсчётом времени воспроизводили движение Солнца, Луны и пяти планет; в 1354 были установлены Ч. Страсбургского собора с курантами, календарём и движущимися фигурами. В России первые башенные Ч. были сделаны в 1404 в Московском Кремле монахом Лазарем Сербиным; они имели гиревые двигатели, механизм боя, планетарный механизм. В 15-17 вв. башенные Ч. начали устанавливать во многих городах России.
В 14 в. появились первые механические Ч. со шпиндельным спуском ( рис. 3 ). По сравнению с водяными Ч. шпиндельные Ч. были более совершенными, но всё же точность их хода не превышала 0,5 чв сутки; до 16 в. они имели одну лишь часовую стрелку. Около 1510 нюрнбергский механик П. Хенлейн впервые применил вместо гирь стальную пружину и создал карманные Ч. со шпиндельным механизмом. Из-за несовершенства пружин и самого шпиндельного механизма, не имеющего собственного периода колебаний, показания этих Ч. сильно зависели от степени заводки пружины. В 1525 Я. Цех из Праги предложил фузею, или улитку, - приспособление для выравнивания усилия пружины во времени, что позволило повысить точность пружинных Ч. Шпиндельные Ч., хотя и имели невысокую точность, отличались высокой надёжностью и просуществовали до конца 19 в.
Огромное значение для повышения точности Ч. имело открытие Г. Галилеем изохронности малых колебаний маятника , т. е. независимости периода его колебаний от амплитуды. Галилей около 1640 предложил новый спусковой механизм, напоминающий современный хронометровый, но его идея не получила практического воплощения. Изобретателем современных механических Ч. по праву считается Х. Гюйгенс , который в 1657 применил маятник в качестве регулятора Ч. Маятниковые Ч. даже с несовершенным шпиндельным механизмом позволили снизить погрешность за сутки до 5-10 сек.В 1675 английский часовщик У. Клемент предложил заменить шпиндельный механизм на крючковый, представляющий собой простейшую разновидность анкерного спускового механизма (см. Анкер ). Такой механизм сохранился до наших дней в простейших маятниковых Ч. типа ходиков ( рис. 4 ). Новый шаг в совершенствовании Ч. связан с именем англичанина Дж. Грагама, который изобрёл несвободный анкерный механизм, имеющий значительно меньшие потери энергии, чем крючковый механизм Клемента. В 1675 Гюйгенс предложил в качестве регулятора колебаний использовать систему «баланс-спираль». Баланс - это колесо с массивным металлическим (обычно латунным) ободом, укрепленное на стальной оси; спираль - тонкая пружина, один конец которой крепится к оси баланса, а другой - к неподвижной опоре. Выведенная из состояния покоя система «баланс - спираль» совершает колебания вокруг своей оси; момент инерции баланса и жёсткость спирали определяют период колебаний системы. Такая колебательная система обладает собственным периодом колебаний; она достаточно надёжна при переноске и транспортировке Ч. В связи с применением балансового регулятора в Ч. с пружинным двигателем потребовалось дальнейшее совершенствование спусковых механизмов. До конца 19 в. в карманных Ч. широко применялся изобретённый Грагамом в начале 18 в. цилиндровый механизм. Со 2-й половины 19 в. получил распространение свободный анкерный механизм, до сего времени применяющийся во всех переносных, в том числе наручных и карманных, Ч. В связи с повышением точности часовых механизмов в конце 17 в. в карманных Ч. устанавливают минутные стрелки, а примерно с 1760 в Ч. стали применять секундные стрелки.
Значительное влияние на точность хода маятниковых, особенно балансовых, Ч. оказывает изменение температуры окружающей среды. Погрешность хода маятниковых Ч. за сутки при изменении температуры на 1°С за счёт изменения длины маятника при стальном стержне составляет 0,5, а при деревянном - 0,2 сек; для балансовых Ч. со стальной спиралью около 11 сек, в основном за счёт изменения её жёсткости. В середине 18 в. было создано несколько типов маятников, температурная погрешность которых устранялась методом компенсации. Температурная компенсация балансового регулятора, основанная на применении биметалла, была предложена в 1761 французским часовым мастером П. Леруа. Такие балансы с компенсационными грузами по ободу применяются в современных морских хронометрах. Русский механик И. П. Кулибин в конце 18 в. предложил оригинальную конструкцию биметаллического баланса. В конце 19 - начале 20 вв. швейцарский физик Ш. Э. Гильом создал материалы с близким к нулю коэффициентом линейного расширения (для маятников) - инвар , и с минимальным значением термоэластического коэффициента (для часовых спиралей) - элинвар.Использование этих материалов в Ч. в сочетании с компенсационными устройствами практически устранило температурные воздействия на ход механических Ч. Так, например, Ч. с маятником из инвара даже без компенсационного устройства имеют температурную погрешность хода за сутки менее 0,05 секна 1°С, а наручные Ч. со спиралью из элинвара - менее 0,5 сек, что вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемым к Ч. широкого потребления.
В России в 18 в. над совершенствованием Ч., в частности спускового механизма и способов температурной компенсации, работали выдающиеся механики Кулибин, Т. И. Волосков, инженер Л. Сабакин. Кулибин создал ряд уникальных Ч., в том числе хранящиеся в Эрмитаже Ч. в форме яйца, с фигурами, автоматически выполняющими во время боя сложные движения; карманные планетарные Ч. с семью стрелками, показывающими часы, минуты, секунды, дни недели, месяцы, фазы Луны, восход и заход Солнца. В 19 в. в России успешно работали над совершенствованием Ч. механики Д. И. Толстой, И. П. Носов; часовщики братья И. Н. и Н. Н. Бутеноп в 1851-52 полностью реконструировали куранты Спасской башни Московского Кремля (см. Кремлёвские куранты ).
По назначению Ч. можно разделить (условно) на бытовые и специальные. В зависимости от условий использования различают бытовые Ч. наручные, карманные, настольные, настенные, уличные, башенные. В зависимости от назначения выделяют специализированные Ч. для подводного плавания, дорожные, антимагнитные и др. Имеется большая группа Ч. специального, служебного назначения: сигнальные, табельные, процедурные, программные и др. По типу колебательных систем, используемых в современных Ч., различают маятниковые, балансовые, камертонные, кварцевые и квантовые часы.Поскольку в Ч. поддержание колебаний и индикация могут выполняться от разных энергетических источников и разными способами, то различают механические, электромеханические (или контактные), электронно-механические (или бесконтактные) и электронные Ч. (например, кварцевые с цифровой индикацией на жидких кристаллах). Особо выделяют синхронные или, как их иногда называют, электрические Ч., работающие от сети переменного тока. Такие Ч. по существу являются вторичными, а роль первичных Ч. выполняет генератор электростанции. Первичными Ч. могут быть также обычные Ч., как правило, повышенной точности, от которых с минутными или полуминутными интервалами по проводам передаются электрические импульсы вторичным Ч.
Наиболее распространены (70-е гг. 20 в.) механические Ч. с механическим (пружинным, гиревым) приводом. Основные узлы современных механических Ч. ( рис. 5 ) - двигатель, система колёс, ход или спусковой механизм, регулятор, стрелочный механизм и механизм заводки Ч. Пружина (двигатель) вращает барабан 1(внутри которого она находится) и через него систему колёс 2-5, частота вращения которых определяется периодом колебаний системы «баланс - спираль» 6-7.Числа зубьев колёс и период колебаний баланса подбирают так, чтобы колесо 2делало один оборот в час, а колесо 4 -один оборот в минуту; на их осях могут устанавливаться соответственно минутная и секундная стрелки. Практически же минутная стрелка закрепляется не на самой оси колеса 2, а на трибе 9, позволяющем переводить стрелку независимо от колёс 2-5.Колесо 2через передачу 9-11- 12приводит в движение колесо 10, на котором крепится часовая стрелка. При заводке вращение головки 15(через вал 14, муфту 18и колёса 17, 19и 20) сообщается валу, на который наматывается пружина. При переводе стрелок вытягивают головку 15, муфта 18с помощью рычагов 16отводится от триба 17и вступает в зацепление с переводными колёсами 13, вращение которых сообщается стрелкам. Современные Ч. оснащают часто дополнительным механизмом, показывающим числа и дни недели, а в крупных часах и месяцы. В наручных Ч. часто применяют противоударные устройства, предохраняющие их механизм от поломок. Всё большее распространение получают наручные механические Ч. с автоматическим подзаводом, в которых на механизме Ч. со стороны крышки расположен свободно качающийся груз в виде неуравновешенного сектора. При ношении Ч. на руке груз качается и через колёсную передачу с реверсивным устройством подзаводит пружину; за 10-12 часов пружина получает завод, обеспечивающий ход Ч. в течение 20 и более часов. Потребитель освобождается от необходимости заводить Ч. и, что особенно важно, они работают при более постоянном значении усилия заводной пружины, в результате чего Ч. имеют более высокую точность хода.
Первые попытки применения электрических устройств в Ч. относятся к 30-40-м гг. 19 в. Первоначально получили распространение электромеханические маятниковые и балансовые Ч., в которых завод осуществлялся с помощью электромагнита, электродвигателя и т.д. Большое значение для дальнейшего развития электромеханических Ч. имели работы швейцарских часовщиков М. Гиппа и Л. Бреге, создавших Ч. с электроприводом. В электромеханических Ч. с электроприводом источник питания через контакты, управляемые маятником или балансом, периодически подключается к приводу, в результате чего в спусковом регуляторе устанавливаются автоколебания. Роль двигателя таких Ч. выполняет сама колебательная система, движение которой с помощью спец. механизма преобразуется в прерывистое вращательное движение стрелок.
До середины 20 в. электромеханические Ч. были в основном крупногабаритными, маятникового, реже балансового типа. На усовершенствование конструкции малогабаритных, и прежде всего наручных, электромеханических балансовых Ч. значительное влияние оказало появление малогабаритных и энергоёмких источников тока, миниатюрных контактов. В начале 50-х гг. 20 в. появились балансовые наручные электромеханические Ч., выпущенные фирмами во Франции - «Лип» (Lip), в США - «Гамильтон» (Hamilton), электрическая цепь которых при подаче импульса балансу замыкалась механическими контактами.
Замена механических контактов электронными ключами на транзисторах, туннельных диодах, интегральных микросхемах решила проблему повышения надёжности электронно-механических Ч. Современные наручные электронно-механические балансовые Ч. имеют точность хода ±15