Автор статьи Владимир Семенович Серебро родился в Одессе в 1932 г. В 1955 г. с отличием окончил Одесский политехнический институт по специальности инженер-литейщик. Исследовательской работой начал заниматься в студенческие годы. После окончания института шесть лет проработал на производстве, пройдя путь от мастера литейного цеха до заместителя главного металлурга завода. Совмещал производственную деятельность с исследовательской. Последующие 33 года трудился в Одесском научно-исследовательском институте специальных способов литьяНИИСЛ. В 1965 г. успешно защитил кандидатскую диссертацию. В настоящее время живет в США. Область научных интересов — теория процессов литья. Он автор пяти монографий, пяти разделов в двух фундаментальных справочниках, 196 статей, 62 изобретений и патентов, четырех брошюр.

Литье как научно-техническая дисциплина строится, развивается и совершенствуется двумя методами: с помощью логического, или рационального и внелогического, или иррационального мышления. К первому процессу познания относится наука, а ко второму — разные виды искусства — живопись, скульптура, музыка, художественная литература и религия. В каждой научно-технической дисциплине удельный вес логических и внелогических знаний различен, и чем шире сфера приложения логики, тем выше научный уровень дисциплины. Однако из этого не следует, что в технике роль внелогического мышления несущественна. Такие иррациональные понятия как «образное мышление» и «красота» отнюдь не чужды инженерам. Когда речь заходит о промышленном изделии, то никогда не забывают о его зрительном восприятии — о его красоте. Известный ученый и инженер, автор фундаментального курса «Детали машин» проф. В. А. Добровольский (1884...1963 гг.) утверждал, что только красивая конструкция может быть работоспособной.

Обсуждая вопрос о разных методах познания, нельзя не отметить, что образное, то есть внелогическое мышление, играет исключительно важную роль в литейной технологии. Именно оно позволяет наиболее рациональным образом спроектировать модель будущей отливки и необходимую для ее получения литейную форму. Без развитого образного мышления этого сделать нельзя. Можно сказать и так: проектирование модели — это большое искусство. И оно сродни работе архитектора или скульптора. Пожалуй, предельным выражением важности образного мышления в технике может служить технология художественного литья. Такие отливки украшают экспозиции известнейших музеев искусств мира.

Весьма специфична и рациональная, то есть научная составляющая литейного знания. Дело в том, что при изготовлении моделей и литейных форм, а также при взаимодействии отливок с формами и окружающей средой, то есть на стадии формирования отливок, реализуются многочисленные процессы самой разнообразной природы: тепловые, кристаллизационные, фильтрационные, деформационные, газодинамические, гидравлические, полимеризационные, деструктивные, окислительно-восстановительные и многие другие. Процессы эти, как правило, тесно взаимосвязаны. Отсюда следуют колоссальные трудности глубокого исследования литейной технологии.

Суть трудностей в следующем.

• Во-первых, литейщик-исследователь должен иметь очень широкий научный кругозор, обладать знаниями не только многих прикладных, но и фундаментальных научных дисциплин.
• Во-вторых, математическое описание (моделирование) литейных процессов оказывается исключительно сложным. Оно требует особых способностей.
• В-третьих, исследование уже построенной математической модели, как правило, представляет собой самостоятельную научную задачу.

Итак, развитие литейной науки требует от исследователя таких равно необходимых шагов, как постановка задачи в виде физико-математической модели некоторого явления и последующее исследование модели математическими методами. Каждый из этих шагов предполагает наличие различных способностей и знаний. Одному исследователю легче дается первый шаг, а другому — второй. Здесь легко усмотреть аналогию с искусством, точнее, с созданием музыкального произведения. Первый шаг в этом случае требует композиторского дара, а второй — исполнительского мастерства.

Многие математические модели литейных процессов вообще не могут быть исследованы и доведены аналитическим путем до расчетных формул. Утверждая это, я имею в виду, что лежащие в их основе дифференциальные уравнения не интегрируются в квадратурах. Да и вид расчетных формул, полученных в результате исследований математических моделей, нередко оказывается таким сложным, что они становятся мало пригодными не только для использования в инженерной практике, но и для анализа и оценки в общем виде влияния различных факторов. К счастью, в последнее время математические трудности значительно уменьшились. Произошло это благодаря применению ЭВМ.

Без широкого привлечения многих научных дисциплин и математики ничего путного в теории процессов литья сделать нельзя. Не случайно из числа многих научных дисциплин автор вычленил математику. Сделано это для того, чтобы еще раз подчеркнуть, что мы живем в эпоху всеобщей математизации. Здесь весьма кстати привести слова немецкого философа Иммануила Канта (1724...1804 гг.): «Наука лишь постольку наука, поскольку в нее входит математика».

Формулировка и решение литейных задач как задач математической физики резко повышает достоверность исследования, но и нередко позволяет получить принципиально новые выводы, лежащие далеко за границей очевидного.

Принято считать, что, чем больше математики в прикладной науке, тем выше ее научный уровень. С этим трудно не согласиться. Но, вместе с тем, нельзя отрицать и важность внелогического (иррационального) знания в развитии любой науки. Дело в том, что самое трудное в прикладном математизированном исследовании — не решение сформулированной задачи, а ее постановка. Тем более это справедливо в наше время время широкого использования ЭВМ. Умению решать задачи можно научиться, а вот умению увидеть задачу и сформулировать ее в физических и математических терминах научиться нельзя. Такое умение — иррационально, оно зависит от творческих способностей, оно — от Бога! Оно сродни видению художника. Это мнение вполне согласуется с высказыванием известного английского физика Джона Бернала (1901...1971 гг.): «Гораздо труднее увидеть проблему, чем найти ее решение. Для первого требуется воображение, а для второго только умение». Конечно, нельзя без внимания оставить при этом и роль профессионального опыта. И еще: приходится говорить об иррациональном подходе в связи с такими иррациональными понятиями как красота и изящество.

К тому, что сказано выше об исключительной сложности взаимодействия между отливкой и формой, необходимо добавить следующее. В общем случае отливка имеет непростую конфигурацию. Порой описать ее аналитическим способом — дело очень сложное и даже невозможное. В то же время между различными ее участками происходит тепломассоперенос. Кроме того, взаимодействие между отливкой и формой протекает в обстановке изменения их температур в широких пределах. Отсюда следует, что в процессе такого взаимодействия изменяется не только и без того сложная их конфигурация, но и их механические, теплофизические, химические и другие свойства. При этом нередко возникают дополнительные усложняющие обстоятельства, связанные, например, с газификацией участников взаимодействия. Охват всех обстоятельств невозможен принципиально: любое явление неисчерпаемо.

При постановке задачи прикладного исследования обычно велик соблазн охватить возможно большее число факторов. Мотивация проста: чем полнее постановка задачи, тем точнее будет результат ее решения. Однако во многих случаях это — заблуждение. Учет слишком большого числа факторов, как правило, настолько усложняет аналитическое решение задачи, что приходится прибегать к приближенным методам решения. Последние вносят свои погрешности, и они-то могут «свести на нет» уточнение, ожидаемое от более полной постановки задачи. Нередко чрезмерное усложнение делает задачу вообще не решаемой.

Для рассматриваемого вопроса важно еще одно обстоятельство. Допустим, решение может быть получено, однако нельзя забывать, что с увеличением числа учитываемых факторов резко возрастает трудоемкость решения задачи и главное ограничивается возможность его практического применения. Ведь, в конце концов, затраты времени и средств должны окупаться непреложное правило прикладной науки. Как найти выход из трудного положения? Ответ на этот вопрос заключается в рациональной или, точнее, оптимальной постановке исследовательской задачи, что достигается ее упрощением. Вот что по этому поводу писал проф. А. И. Вейник (1919...1996 гг.): «В общем случае упрощения должны вноситься в задачу при построении теоретической схемы (математической модели) явления. Суть упрощений заключается в том, что отбрасываются второстепенные факторы, оказывающие незначительное влияние на ход процесса, и учитываются только важнейшие из них. При правильном упрощении теоретической схемы точность окончательных результатов получается удовлетворительной; вместе с тем математический аппарат исследования существенно упрощается».

Упрощение при физико-математической постановке задачи исследования и есть та дополнительная роль внелогического (иррационального) мышления, которая была упомянута выше. Из сказанного здесь, конечно, не следует, что возможен только такой подход. Известны и строго логические приемы упрощений. В качестве примера здесь можно упомянуть возможность упрощения описания температурного поля тела по величине критерия Био. Во многих, если не большинстве, случаев «срабатывают» и внелогические, интуитивные приемы. При этом, естественно, сказывается профессиональный опыт исследователя. А разве он не сказывается при таком сугубо внелогическом способе познания мира как живопись или музыка?

Все существующее в природе со временем приобретает черты консерватизма, и даже окостенелости. Однако процесс литья — явное из этого исключение, несмотря на древнейшее происхождение (отливки начали получать 5...6 тысячелетий тому назад). Литейная технология — быстро развивающийся и обновляющийся метод металлообработки. Вспомним хотя бы то, что произошло в литейном производстве в XX столетии. Ведь на наших глазах появилось немало принципиально новых способов получения отливок! По динамизму развития и реновации процесс литья заметно опережает многие методы металлообработки.

Чем же это можно объяснить? В качестве одной из возможных причин нужно указать на прямую зависимость процесса литья от прогресса во многих областях промышленного производства и от научных дисциплин, как прикладных, так и фундаментальных. Достижения в каждой из них откликаются в литейном производстве громким эхом. Тесное сопряжение, о котором идет речь, требует от специалистов-литейщиков готовности к непрерывному углублению и накоплению знаний, получаемых из разных научных дисциплин. А это создает прекрасные условия для активной и интересной жизни людей творческих и жадных к научению. Что может быть привлекательнее для исследователя, чем работа и поиск на стыках наук? Для него такая жизнь — просто Клондайк!

Из-за описанной выше сложности процесса литья как объекта научного исследования в нем немало того, что подпадает под понятие «практический опыт». Именно он восполняет пробелы в литейной науке. Вот почему приобретение производственного опыта — очевидная и постоянная необходимость для литейщиков всех уровней, ибо «...наука совершенствует природу, но сама совершенствуется опытом» (Ф. Бэкон, 1561...1626 гг.). Поскольку наше размышление касается литейной науки, отметим два момента.

• Во-первых, глубокое погружение в промышленное производство отливок — самый надежный источник выявления актуальных для дела, а не на словах научных задач и проблем.
• Во-вторых, где как не на производстве, можно проверить полезность того, что исследователь считает своим научным результатом?

Думаю, что при такой проверке не было бы повода говорить, что «слово „теория“ в литейном производстве сделалось даже синонимом всякого рода беспочвенных и никчемных рассуждений» (слова А. И. Вейника, сказанные им в 1964 г., но актуальные, к сожалению, и в настоящее время).