У истоков дизайна: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Тогда-то и сложилось устойчивое, но ошибочное, продержавшееся до конца XVIII в. мнение, что всякая сложная машина состоит из простых. Правда, никто толком не знал, что подразумевается под простыми машинами.

Поскольку выделение простых машин из ряда конструктивных элементов и приспособлений не имело под собой научной основы, то и толковалось это понятие зачастую произвольно. Так, простыми машинами называли рычаг, наклонную плоскость, винт, клин, ворот, которые были известны с древнейших времен; но в их ряды не входили системы зубчатых колес, кулачковые и другие механизмы, также известные в древнем мире. В то же самое время эти механизмы очень часто встречались в технике допромышленного периода, переходили из одной конструкции в другую без каких-либо принципиальных изменений. Процесс изобретения и построения машины превращался в процесс формотворческий, выражавшийся, как уже говорилось, в бесконечном варьировании сочетаний конструктивных элементов и в приспособлении их к выполнению новых функциональных процессов. При таком положении дел и полном отсутствии расчетов рождение новой кинематической идеи было поистине художественным творчеством.

Определение сложной машины как составленной из простых большей частью вырабатывалось специалистами-практиками, у которых особенно развито восприятие целостной формы. Ведь мастера того времени не были людьми книжными, они не могли да и не стремились словесно оформить и теоретически обобщить то, что они делали. Их язык не имел соответствующей терминологии, а в определении машины они исходили прежде всего из восприятия формы.

От средних веков и более позднего времени до нас дошли собрания гравюр с изображениями машин и различных технических устройств. Их авторы — техники и ученые — стремились представить все известные им машины, а также собственные изобретения. Гравюры снабжались объяснительными текстами, очень конкретными: сколько бы раз ни встречались машины сходного устройства, они описываются во всех подробностях. Отсутствие теории не позволяло сделать обобщения.

Просматривая гравюры, обнаруживаем, что в различных машинах обычно доминируют один или несколько конструктивных элементов. В одной из наиболее ранних рукописей с изображениями машин, так называемой рукописи времен гуситских войн (первая половина XV в.), поворотный кран для нагрузки и разгрузки судов состоит из системы блоков; в форме крана для подъема строительных материалов ясно просматриваются рычаг и система блоков. В гидравлическом насосе из собрания инженера и ученого Я. Лейпольда над всем преобладает винт, определяющий и принцип действия, и форму машины.

Механизм, известный под названием «нюрнбергских ножниц», встречается у многих инженеров XVI столетия. Один из них, Жак Бессон, применял их при постройке лесопильной машины и «водяных захватов», другой — Буонаюто Лорини, использовал их принцип для сооружения землечерпальной машины. Привод воздуходувных установок Бирингуччо — рычаг и ворот, работающий от водяного колеса или приводимый в движение силой человека. В сложной подъемной машине из собрания врача и инженера Агриколы свободно прослеживаются рычаги, ворот, зубчатые передачи. Приведенные примеры — число их можно легко увеличить — свидетельствуют о своеобразном «блуждании» конструктивных элементов из машины в машину, о большом, а иногда решающем влиянии их на форму.

Как уже говорилось, в то время еще не были известны свойства, закономерности и возможности механизмов. Многие проекты и были в сущности поисками этих скрытых возможностей: форма машин обусловливалась их конструкцией и свойствами применяемого материала. В основном это было дерево, металл использовался сравнительно редко. Остовы машин строились, как правило, из дерева до конца XVIII в. В них сохранялись балочные конструкции, а это способствовало тому, что машины производили впечатление крепко сбитых и долговечных. Наиболее ответственные части — многочисленные оси, зубчатые колеса — делались из металла. Встречались железные рамы, железные и даже чугунные зубчатые колеса с ввинченными в них стальными зубьями, стальные подшипники.

Инженеры превосходно знали свойства различных сортов дерева и так умели ими пользоваться, что каждая деталь конструкции работала в полном согласии с естественными возможностями материала. Дуб и масличное дерево применялись в качестве опор, они легко несли на себе балки из более легкого дерева. Чаще всего конструкция машины оставалась открытой, что позволяло проследить зрительно логику связей узлов и тем самым познать принцип действия. Одновременно облегчалось прочтение формы, представлявшейся составленной из конструктивных элементов, уже известных по другим машинам.

Наблюдая природу, инженеры-художники старались в форме машин воспроизвести формы животного и растительного мира. У архитектора эпохи Возрождения Альберти мы находим сравнение машины с живым существом, имеющим очень сильные руки и передвигающим грузы почти так же, как это делал бы человек. Альберти считал, что машины должны подражать движениям членов и сухожилий человека. Это естественно и понятно, так как природа была и остается первым учителем человека и основным источником подражаний. Исходной формой колонны иногда считали ствол дерева, поддерживающий тяжелый свод; форма египетской колонны — это стебель и цветок лотоса. В шатунно-кривошипном механизме, родоначальником которого является коловорот, роль шатуна выполняла человеческая рука. В вороте колено вала имело форму кривошипа, состоящего из ступицы, плеча и цапфы, а роль шатуна опять-таки отводилась руке. Сначала этот механизм применялся для точильного и шлифовального станков, позже — в самопрялке, в ручной походной мельнице. Первые проекты летательных машин полностью основывались на подражании формам птичьего тела. Правда, простое копирование форм живой природы развилось в большей степени и определило идеи множества изобретений позже, в XVIII в.

Эстетика формы в том виде, как она понималась в эпоху Возрождения, нашла отражение в книге ученого и зодчего Леона Баттиста Альберти (1404…1472), которая считается своеобразной архитектурной энциклопедией своего времени{2}.

Основная идея произведения, а также и главное требование к каждому созидаемому объекту у Альберти — органичное соединение красоты и пользы, в котором польза осмысливает красоту, а красота одухотворяет пользу. Зарождение архитектуры он ведет от ее утилитарного предназначения — быть кровом для людей, а затем определяет ее функциональную спецификацию: «Все должно соответствовать определенному назначению и быть прежде всего совершенно здоровым; в отношении прочности и стойкости — цельным, крепким и в некотором роде вечным; в отношении прелести и приятности — красивым, изящным и в любой своей части, так сказать, разукрашенным… чтобы углам, линиям и всем частям было присуще известное разнообразие, не слишком, однако, большое и не слишком малое, но так согласованное с пользой и прелестью, чтобы целые части соответствовали целым, а равные — равным»{2}. Это требование гармонической пропорциональности и композиционного единства полностью относилось и к машинной форме. Гармоничность формы в эстетике Альберти обязательное условие подлинной красоты: «…красота, как нечто присущее и прирожденное телу… а украшение скорее имеет природу присоединяемого, чем прирожденного… Красота, есть строгая соразмерная гармония всех частей, объединенных тем, чему они принадлежат». И, наконец, вполне определенное высказывание, не допускающее разнотолков: «Прелесть формы никогда не бывает отделена или отчуждена от требуемой пользы»{2}.

Эстетическим кредо эпохи был синтез красоты и пользы, и это наложило отпечаток на формообразование предметной среды, включая машины и ремесленные орудия. В качестве примера можно привести токарный станок, известный в истории техники как станок Максимилиана I. Станок деревянный, обильно украшен резьбой, изображающей городские башни с наблюдателями, по цоколю вьется барельеф, воспроизводящий сцены охоты. При этом сохраняется целостность формы: резьба не разрушает плоскости, а архитектурные элементы — архитектоники станка. При взгляде на станок трудно сказать, чему его автор отдавался с большим увлечением — решению инженерных задач или тщательной отработке формы. Для него технические качества станка неотъемлемы от художественного решения формы — и тем и другим он занимался одинаково тщательно. Интересно и то, что сюжетом послужили архитектурные мотивы. Пройдет не одно столетие, а машина нередко еще будет облекаться в форму, почерпнутую из архитектуры. Правда, уже не будет такого единства решения технических и эстетических задач, какое мы находим у мастера начала XVI в.

Техника эпохи Возрождения отражает стиль своего времени. Небольшие станки прекрасно гармонируют с прямолинейной, несколько тяжеловатой, но безупречной в смысле пропорций и чистоты линий деревянной мебелью и хорошо вписываются в интерьер; крупные сооружения конструктивны, композиционно строго уравновешены, а в форме деталей всегда ощущается рука и вкус художника. Естественно, что внимание инженера в процессе творчества было занято решением технической задачи, но этот инженер был художником, а значит не мог обойти вниманием форму своего творения. Чем выше было его техническое мастерство, тем более простой, ясной и изящной была форма машины. Инженер того времени видел красоту машины не в украшениях (хотя и пользовался ими умеренно и тактично), а в четкости замысла, рациональности формы, пропорциональности. Каждый из них делал сравнительно небольшое число машин в течение своей жизни, и все они были отмечены печатью его индивидуальности.

Крупнейшей фигурой среди инженеров XV…XVI столетий был Леонардо да Винчи (1452…1519), один из титанов Возрождения, ученый, художник, мыслитель, экспериментатор. В рисунках, набросках, которых так много в его рукописях, встречаются конструкции, значительно опережающие свое время. С точки зрения формы техническое творчество Леонардо воплощает в себе стиль Возрождения.

Годы обучения Леонардо да Винчи художественному ремеслу у выдающегося художника Верроккьо во Флоренции совпали со временем блестящего расцвета искусства. В произведениях художников господствовали здоровый реализм, жизнелюбие, дух живого познания, острый интерес к человеку, к окружающему миру. Вопросы живописи, скульптуры, архитектуры обсуждались в государственных учреждениях наравне с важнейшими политическими вопросами. Художники особенно интенсивно изучали мир живой природы, анатомию, замечали и вскрывали противоречия между результатами своих жизненных наблюдений и схоластической книжной наукой средневековья. В мастерской Верроккьо, в частности, было хорошо поставлено обучение линейной перспективе, что для того времени было серьезным достижением.

В силу сложившейся традиции Леонардо да Винчи занимался не только живописью и архитектурой, но и математикой и техникой, т. е. получил в полном смысле слова инженерное образование, позже позволившее ему строить крепости, каналы, проектировать осадные орудия и разнообразные машины.

Глубоко изучая природу, он делает большое число анатомических рисунков, пристально исследует механизм сочленения. В его работах есть множество технических сюжетов: пушки, бомбарды, отдельные механизмы, в особенности различные зубчатые передачи. На листах рядом с ними рисунки приспособлений для литья, подъемных механизмов, кранов, отдельных инструментов. Диапазон его интересов огромен. Задумываясь о связях микро- и макрокосмоса, он сравнивает ток крови с течением вод, движение сердца с движением Земли. Тщательно изучая анатомию лошади, он нашел целый ряд аналогий с анатомией человека. Эта проблема его заинтересовала — он стал родоначальником сравнительной анатомии. Та же страсть к аналогиям заставляет его искать подобие между принципами действия механизмов и живых организмов.

Леонардо очень рано начал заниматься сложными техническими проектами, например планами построения каналов на реке Арно. Характерно, что он стремился к разработке таких машин, которые при простейшей схеме могли бы давать максимальный эффект. Чувствуя недостаточность и бессистемность современных знаний, Леонардо да Винчи решает создать энциклопедию техники. Он углубленно изучает научную литературу, при этом каждый новый для себя факт или закон нередко проверяет экспериментальным путем, ищет и находит его теоретическое объяснение. Ему удалось высказать ряд гипотез, впоследствии подтвердившихся и вошедших в фонд теоретической и практической механики. Он близко подошел к открытию закона о действии и противодействии, правильно определил натяжение нити, производил опыты с весами, полиспастами и рычагами и вплотную подошел к установлению закона сложения сил.

Как художник и как механик Леонардо не мог не коснуться вопросов формообразования: он искал форму цельную, органическую, оптимально соответствующую замыслу. В этом смысле интересен рассказ биографа Леонардо да Винчи Д. Вазари о том, как Леонардо работал над тондо — деревянной скульптурой, вернее, куском дерева, покрытым резьбой и раскрашенным. «Он поставил перед собой задачу — создать изображение, вселяющее ужас. Натащил в комнату всякого зверья — хамелеонов, ящериц, сверчков, змей, летучих мышей и стал из них комбинировать чудовище, вылезающее из расщелины скалы. Из открытой пасти изливался яд, из глаз — огонь, из ноздрей — дым. Он старался при этом соединить зверей так, чтобы создать из них чудовище страшное, но похожее на что-то живое, правдоподобное».

С такими же строгими требованиями органичности, пропорциональности и четкости выражения подходил Леонардо к созданию своих машин. Если его ранние технические рисунки сделаны в несколько грубоватой манере, крупным штрихом и не всегда со строгим соблюдением пропорций, то в дальнейшем они становятся виртуозными.

Рисуя машину, Леонардо да Винчи добивается большой ясности выражения замысла и для этой цели тщательно прорабатывает форму. Его эскизы красивы в своей логичности; таков его станок для насечки напильников. Станина и брус станка хорошо уравновешены, линии просты и изящны. Машина слагается из четко выраженных законченных узлов: ворота с противовесом, зубчатой передачи, бруса с напильником. Не менее интересна и другая конструкция Леонардо да Винчи — самопрялка на три нити. Такая же пропорциональная и четкая, как и все, что было выполнено великим мастером, она характером своей формы органично связана с традиционной народной прялкой, хотя конструкция ее нова и оригинальна. В зарисовках Леонардо да Винчи довольно часто встречаются текстильные машины, поскольку в тот период флорентийские мануфактуры остро в них нуждались. Основная проблема, которую он пытался в них разрешить, — проблема автоматизма. Одновременно он изучает возможности водяного колеса, передаточных механизмов, системы рычагов, блоков и т. д.

Как в художественном, так и в техническом творчестве Леонардо форма была неразрывно связана с содержанием. Каждую свою новую техническую идею он обдумывал до мельчайших подробностей, проверял в действии, проводил многочисленные аналогии, что не могло не отразиться на форме его конструкций. Проектируя, например, летательную машину, он наблюдает полет птиц и летучих мышей, сравнивает перьевую и кожистую поверхность крыльев тех и других, рисует, строит модель и снова наблюдает и проверяет, подмечая тончайшие особенности согласования и движения частей. Не подозревая о существовании аэродинамических сил, он ищет аналогии в полете птицы; у нее заимствует внешнюю форму и форму движения.

Процесс работы Леонардо над изобретением был таким же, как у современного дизайнера: от первого чернового наброска, через тщательную проработку деталей в материале к построению действующей модели и новой ее проверке в действии. Моделирование было необходимым элементом его научной и технической деятельности; можно сказать, что без моделирования Леонардо не мыслил никакой технической конструкции или научного опыта. В его рукописях имеются сведения о построении, например, модели глаза для изучения преломления света; в рукописи «О полете птиц» изображен прибор для определения центра тяжести птицы, которому Леонардо придавал весьма большое значение и без которого, по его словам, летательный аппарат имел бы мало цены. Тут же описывается особая модель для изучения роли хвоста птицы в полете и при посадке. Построение моделей не только помогало проверять теоретические предположения, но и позволяло широко применять любимый им метод аналогий.

Принцип моделирования был присущ не только творчеству Леонардо. У Альберти мы находим обращенную к мастерам настоятельную рекомендацию проверять на модели качество будущей постройки; при этом он подчеркивает, что речь идет о творческой модели, но не о ремесленной поделке, цель которой — удивить дотошной обработкой поверхностей и деталей.

Леонардо да Винчи создал подлинно научный метод изучения природы, и этот метод, в котором слиты непосредственная наблюдательность художника, точный расчет ученого и мастерство практика, нашел полное воплощение в его техническом творчестве и отразился на формах машин.

Леонардо да Винчи умер в должности королевского инженера при дворе Франциска I. По свидетельству некоторых источников, непосредственным преемником Леонардо в этой должности был Жак Бессон (умер в 1569 г.). Несомненно, что в его лице мы видим продолжателя научного метода Леонардо и выразителя стиля Возрождения в технике. В основе болыпинства его инженерных решений лежит дальнейшее изучение издавна известных конструктивных элементов. Он особенно любит применять тяжелый якореобразный маятник и «нюрнбергские ножницы», которые встречаются у него в шлифовальной машине, лесопильном механизме, некоторых подъемниках. В изображениях машин Бессон старается подчеркнуть их кинематику, форма для него существует как воплощение целесообразности.