«Математика и математики в Великой Отечественной войне»

Жарков Евгений

Ученик 11 класса «Б»

2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение        

1. На защиту Родины        

2. В народном ополчении: бой под Ельней        

3. Медсестры, летчицы и артиллеристы        

4. Математические задачи — для фронта        

5. Совершенствование военной техники        

6. Теория стрельбы        

7. Статистический контроль в военном производстве        

Заключение        

Список использованной литературы        

Введение

Прошли почти  60 лет со дня победы советского народа в Великой Оте чественной войне. Неисчислимые жертвы понесла страна во имя неза висимости, свободы и общественных идеалов; миллионы погибших и ра неных, страдания от голода, тысячи разрушенных городов и деревень, сотни тысяч угнанных на фашистскую каторгу.

Несмотря ни на что совет ский народ выстоял и победил.

С первых дней войны математики принимали участие в защите страны: призывались в армию, записывались в народное ополчение, шли на фронт добровольцами. В самые тяжелые для страны дни они показали себя вер ными сыновьями Родины, способ ными на самопожертвование и гото выми отдать жизнь во имя свобо ды Отчизны. И действительно, мно гие из тех, кто ушел па фронт, не воз вратились и не приступили к своей любимой работе. Среди погибших было много талантливых математи ков, подававших большие надежды, способных внести большой вклад в прогресс наших знаний.

Как только стало известно о нападении фашистской Гер мании на наше Отечество, всюду на заводах и в учреждениях прошли ми тинги» и возникло общенародное дви жение по записи в народное опол чение. В ополчение за писались практически все студенты и аспиранты и подавляющее большин ство ассистентов, доцентов и профес соров, в том числе и те, кто по воз расту и состоянию здоровья был осво божден от воинской службы. Позднее некоторые ополченцы были вычеркну ты из списков, так как они имели профессорские звания или степени доктора. В эту категорию попал и я, поскольку к тому времени мной была защищена докторская диссертация. В результате мне пришлось не с ору жием в руках защищать страну, а участвовать в создании этого оружия, а также в разработке методов рацио нального его использования.

1. На защиту Родины

Большое число математиков, как мы уже отмечали, были мобилизова ны или ушли на фронт доброволь цами. Они храбро воевали и честно исполняли свой гражданский долг. Несомненно, что при этом страна потеряла огромное число талантливой молодежи, которая могла бы стать гордостью отечественной науки. Об этом мы можем судить, во-первых, по тому, что среди возвратившихся после участия в сражениях Вели кой Отечественной войны значитель ное число стало крупными учены ми — профессорами, членами - коррес пондентами и академиками Всесоюз ной и республиканских, академии на ук. Достаточно назвать такие имена как академики Ю. В. Линник, Ю.А. Митропольский, Г.Г. Черный, Н.П. Еругин, О.С. Парасюк, чтобы убе диться в этом. А во-вторых, каждый из университетов потерял многих мо лодых ученых, уже сумевших про явить себя и обещавших в будущем очень многое, но не вернувшихся с войны. Так, Московский университет потерял талантливых молодых мате матиков Г.М. Бавли, М.В. Бебутова, Н.В. Веденисова, В.Н. Засухина и многих, многих других. Они могли бы стать гордостью нашей науки, но воина прервала и зачеркнула раз витие так славно начатого ими науч ного пути.

Помимо преподавателей, аспиран тов и студентов, получивших мобили зационные извещения уже в первые дни войны и попавших в регуляр ные воинские части, механико-мате матический факультет Московского университета дал 213 человек в 8-ю Краснопресненскую дивизию на родного ополчения. Все они были за числены в 975-и артиллерийский полк этой дивизии и после короткого обу чения уже в августе заняли оборо нительный рубеж на ржевско-вяземском направлении. Вместе со всеми наши товарищи создавали оборони тельный рубеж: рыл и окопы, противо танковые рвы, манные поля, устанавливали орудия. Но на фронте не все происходит так, как предполагает обороняющийся.

2. В народном ополчении: бой под Ельней

В начале октября по ложение на ельнинском направлении резко обострилось, поскольку немцы сосредоточили здесь большие свежие силы и начали наступательную опе рацию, В связи с этим командова ние фронтом передало 8-ю Красно пресненскую дивизию из 32-й в 24-ю армию и срочно перебросило ее с под готовленных позиций в район деревни Уварово, расположенной несколько южнее Ельни. К сожалению, подго товленных позиций там не оказалось и пришлось задерживать врага бук вально «с марша». Дивизия выпол нила боевую задачу: она задержала врага на несколько дней и тем са мым оказала значительную помощь обороне Москвы. По сохранившимся сведениям это сражение дорого обо шлось оккупантам: около 45 тысяч солдат и офицеров они потеряли под Ельней в результате стойкой оборо ны советских солдат. Но и мы запла тили за это дорогую цену: около трети ополченцев 8-ой дивизии погиб ли в этих боях. Среди них были аспиранты или уже защитившие дис сертации А.И. Герчиков, М.Е. Глезерман, В.II. Засухин, И.Р. Лепе хин, X.М. Мильштейн, С.С. Кудашев, С.Я. Карпов, А.Т. Павлов, М.И. Песин и ряд других. Трудно переоценить тяжесть этой потери для страны и для советской науки, а нам, преподавателям факультета, знавшим их лично, ценившим их спо собности и увлеченность наукой, эта потеря особенно горька.

Академик и директор Института механики МГУ Г. Г. Черный расска зывал, что 975-й артиллерийский полк 5 октября отбивал ожесточен ные атаки наседавшего со всех сто рон противника. Одно за другим выходили из строя орудия. Когда был отдан приказ об отходе на но вую позицию, из них осталось лишь шесть. Отходить к лесу пришлось по открытому полю под огнем про тивника; еще четыре орудия были выведены из строя. Расчеты оставших ся двух орудий изготовились к бою, а пехота залегла рядом, на опушке, в наспех вырытых окопчиках. В это время разведка донесла, что вблизи от леса движется большая колонна противника — машины с солдатами, самоходные орудия, минометы, боеприпасы. Было принято немедлен ное решение — атаковать наличными средствами беспечного противника. Наводчиком одного из орудий был Г.Г. Черный, другого — также мехматовец И.Степанов. Тщательное прицеливание, зала и оба снаряда разорвались в колонне. Дальше бешеный огонь но противнику, разби тые машины, мотоциклы, уничто женные солдаты. Однако растерянность врага прошла, и в ответ по летели снаряды и мины. Дуэль длилась до тех пор, пока у наших оставались снаряды.

3. Медсестры, летчицы и артиллеристы

Многие студентки после прохожде ния двухмесячных курсов медсестер были направлены в госпитали, мед санбаты и непосредственно на пере довую. Кроме того, студентки универ ситета откликнулись на призыв из вестной летчицы Героя Советского Союза Марины Расковой и стали штурманами и летчицами, в част ности, 46-го гвардейского полка ноч ных бомбардировщиков. Летали эти летчицы на тихоходном и незащи щенном от огня самолете «У-2», но наносили противнику весьма значи тельный ущерб. Пяти летчицам вы пускницам мехмата было присвоено звание Героя Советского Союза. Вот их имена: Е. Руднева, Е. Пасько, Р. Гашева, А. Зубкова, Е. Рябова. Еще три выпускника факультета были Героя ми Советского

Герой Советского Союза Екатерина Рябова перед боевым вылетом

Союза — Г. Барыков, Г.Волохов, Л. Ратушная.

Добровольцем пошел в Армию и профессор А.А. Ляпунов и, как многие мехматовцы, стал артиллерийским офицером. Он не только храбро воевал, но и вносил много ценного в правила стрельбы. Но здесь он ис пользовал свой опыт математика, ко торому свойственно искать самые лучшие решения. Его предложения позволили увеличить эффективность стрельбы. За работы в области кибер нетики, теории множеств и програм мирования А. А. Ляпунов уже после войны был избран член- корреспонден том АН СССР.

Математики нашей страны в период тягчайших испытаний проявили себя как подлинные патриоты, проявляли величайшее мужество, были храбры ми и расчетливыми воинами.

4. Математические задачи — для фронта

Мы должны преклоняться перед вы держкой, самоотверженностью и вер ностью Отчизне» которую проявля ли математики-воины. Однако нельзя забывать и о другом вкладе мате матиков в победу советского народа над сильным и коварным врагом. Этот вклад состоит в использовании тех специфических знаний и умений, ко торыми обладают математики. Зна чение этого фактора особенно важ но в наши дни, когда война стала, в первую очередь, соревнованием ра зума, изобретательности и точного расчета. Дело в том, что для военных действии привлекаются все до стижения естествознания, а вместе с ними и математика во всех ее прояв лениях. Создание атомного и ракет ного оружия потребовало не только использования физических законов, но и обширных математических расчетов, создания новых математи ческих моделей и даже новых вет вей математики. Без таких предва рительных математических исследо ваний не создается ни одна техни ческая система и, чем она сложнее, тем разнообразнее и шире ее мате матический аппарат. Для примера, крейсер представляет собой такую сложную техническую систему. Преж де чем начать его постройку, необ ходимо выявить геометрические обво ды корпуса судна, чтобы при движе нии не создавались дополнительные сопротивления и чтобы одновременно он был послушен управляющим воз действиям руля. Предварительно не обходимо обеспечить живучесть ко рабля, надежность его управления, рассчитать влияние на остойчивость расположения различного рода масс — машин, орудий, торпедных аппаратов и пр. Но и этого мало — требуется обеспечить связь со всеми боевыми единицами корабля, то есть создать эффективную систему управ ления кораблем и его оружием.

Мы перечислили лишь ничтожную долю тех задач, которые должен ре шить математик, прежде чем корабль можно начать строить. Но серьезные задачи необходимо решать и в период его эксплуатации — штурманские расчеты, расчеты стрельб и т. д.

Академик М.А. Лавреньтев за изучением пробивного

 действия взрывчатых веществ 1944г.

5. Совершенствование военной техники

В период Великой Отечественной войны техника была разнообразной и сложной. Она также требовала широ кого использования математических расчетов для ее изготовления и эксп луатации. Увеличение спорости поле та самолетов требовало не только повышения мощности двигателей, но и выбора оптимального профиля фюзе ляжа и крыльев, а также решения многих других вопросов.

В России над этими вопросами еще с прошло го века работал ряд ученых и е пер вую очередь Н. Е. Жуковский (1847 — 1921), названный В.И. Лениным от цом русской авиации. Он закономер но считается основоположником но вой математической науки — аэродинамики, в которой ему удалось создать ряд сильных методов иссле дования и решить многочисленные актуальные задачи, основать боль шую научную школу, состоящую из ближайших учеников по университету и старейшему высшему техническому заведению Москвы — Московскому высшему техническому училищу.

Жу ковский заложил основы Военно-воздушной академии, получившей впоследствии его имя, а также Цент ральный аэрогидродинамический ин ститут. Это научное учреждение дол гие годы работало под руководством одного из ближайших учеников и сотрудников Н.Е. Жуковского — С.А. Чаплыгина (1869 —1942) и объ единили многих выдающихся иссле дователей — М. В. Келдыша (1911 — 1978). В.В. Голубева (1884 —1954), М.А. Лаврентьева (1900—1980) и др. Теоретический отдел разрабатывал многие важные проблемы, в том числе и для военной авиации. Многие из этих разработок пригодились и были широко использованы для создания новых систем истребителей, штурмо виков и бомбардировщиков, обладав ших повышенной маневренностью, скоростью, надежностью.

Большое значение получили теории двух явлений — штопора и шимми (или флаттера), представлявших в ту пору основную опасность для авиато ров. Как правило, самолет, попавший в состояние штопора или шимми (особые вибрации самолета, приво дившие к его разрушению) уже не могли из него выйти. Теорию этих явлений создал М. В. Келдыш (впо следствии президент Академии наук СССР, главный теоретик космонавти ки). Однако он пошел дальше и на основании теории сделал заключе ния о том, как устранять эти явле ния. В результате практика полетов получила надежное средство для борьбы с шимми и штопором и за все время войны практически не было в нашей авиации гибели само летов и летчиков по этим причинам. Переоценить результаты этих исследо вании невозможно, поскольку они помогли не только сохранить жизнь летчиков и самолеты, но и позволили летать на больших ско ростях.

6. Теория стрельбы

Традиционная область деятельно сти ученых нашей страны — исследование артиллерийских систем.

Этим занимались М. В. Остроград ский (1801 —1862) и П. Л. Чебышёв (1821—1894), и последующие по коления ученых. Проблемы пристрел ки, разработанные еще в XIX веке в связи с появлением новых типов артиллерии потребовали в период Великой Отечественной войны до полнительных исследований и состав ления таблиц. Стрельба с самолета по самолету и по наземным целям также привела к математическим за дачам, которые нужно было срочно решить. Ими занимались упорно как специалисты в области артиллерии, так и математики. Проблемы бом бометания привели к необходимости составления таблиц, позволяющих находить оптимальное время для сброса бомб на цель, область, кото рую накроет бомбовой удар. Такие таблицы были составлены еще до на чала войныt но для самолетов, об ладающих большими скоростями. Во время войны выявилась полез ная возможность использования ти хоходных учебных самолетов для ночных бомбежек. Были созданы специальные полки ночных бомбарди ровщиков, но для них не было сво евременно создано таблиц бомбомета ния. Возникла срочная задача про изводства соответствующих расчетов. Таблицы были созданы и они оказали несомненную помощь нашим летчи кам и летчицам.

Интересная задача возникла у мо ряков в связи с желанием увеличить вероятность попадания в цель при торпедном залпе. Возникла идея за счет искусственного рассеивания уве личить эту вероятность. Этой зада чей занялся один из крупнейших ни щих математиков академия А.Н. Кол могоров. Ему удалось найти полное решение задачи и довести его до практического использования. Не сомненно, что какую-то долю успехов наших моряков следует отнести и на счет этой решенной Колмого ровым задачи. Позднее его выводы были перенесены и на проблемы, связанные со стрельбой зенитной ар тиллерии по самолетам. Вообще нуж но сказать, что актуальная математи ческая задача, решенная в одной практической ситуации, очень быстро находит и другие применения, порой очень далекие от первоначального направления исследований.

7. Статистический контроль в военном производстве

Имеется еще один аспект работы советских математиков на помощь фронту, о котором нельзя умалчи вать — это работа по организации производственного процесса, направ ленная на повышение производитель ности труда и на улучшение каче ства продукции. Здесь мы столкнулись с огромным числом проблем, которые по самому их существу нуж дались в математических методах и в усилиях математиков. Мы затронем здесь лишь одну проблему, получив шую наименование контроля качества массовой промышленной продукции и управления качеством в процессе производства. Эта проблема со всей остротой возникла перед промыш ленностью уже в первые дни войны, поскольку прошла массовая мобили зация и квалифицированные рабочие стали солдатами. Им на смену приш ли женщины и подростки без квали фикации и рабочего опыта.

Я вспоминаю такой случай: мне пришлось быть на одном из приборостроительных заводов в Свердловске. Он изготовлял крайне необхо димые приборы для авиации и ар тиллерии. У станков я увидел прак тически только подростков 13 — 15 лет. Увидел и также огромные кучи бракованных деталей. Сопро вождавший меня мастер пояснил, что эти детали выходят за пределы до пуска и поэтому непригодны для сборки. А вот если бы удилось собрать из этих «запоротых» деталей пригодные приборы, мы бы смогли сразу ate удовлетворить потребности на месяц вперед.

Слова мастера не давали мне по коя. В результате общения с инжене рами завода родилась мысль разбить детали на 6 групп по размерам, которые уже было бы возможно со прягать между собой. В шестую груп пу входили детали совершенно не пригодные для сборки. Исследования показали, что так собранные прибо ры оказались вполне пригодными для дела. Они обладали одним недостат ком: если какая-либо деталь выходи ла из строя, то ее можно было за менять лишь деталью той же груп пы, из деталей которой собран при бор. Но в ту пору и для тех це лей, для которых были предназначены приборы, можно было обойтись заменой приборов, а не деталей. Нам удалось успешно использовать зава лы» испорченных подростками де талей.

Задача контроля качества изготов ленной продукции состоит в следующем. Пусть изготовлено N изделии, они должны удовлетворять некото рым требованиям. Скажем, снаряды должны быть определенного диамет ра, не выходящего за пределы от резка [D1, D2], иначе они будут не пригодны для стрельбы. Они должны обладать определенной кучностью при стрельбе, иначе будут затруднения при стрельбе по цели. И если с первой задачей справиться легко — нуж но замерить диаметры изготовленных снарядов и отобрать те из них, которые не удовлетворяют требова ниям, то с другим требованием поло жение значительно сложнее. Действи тельно, чтобы проверить кучность стрельбы, необходимо провести стрельбы. А что же останется после испытаний? Испытания нужно произ вести так, чтобы подавляющая часть продукции осталась пригодной для дальнейшего использования. Мы стол кнулись с основным требованием; по испытанию малой части изделий на учиться судить о качестве всей пар тии. Методы, которые были для этой цели предложены, получили название статистических. Их теория берет свое начало с одной работы 1848 года академика М.В. Остроградского. Позднее этой задачей занимались профессор В. И. Романовский (1879 — 1954) в Ташкенте и его ученики. Во время войны их совершенствованием нанялся А.Н. Колмогоров и его уче ники.

Задача, о которой только что было рассказано, обладает одним дефектом в самой ее постановке: партия про дукции уже изготовлена и нужно сказать, можно ее принять или же следует ее отвергнуть? Но, спраши вается, зачем же изготовлять пар тию, чтобы ее затем браковать? Нельзя ли так организовать произ водственный процесс, чтобы уже при изготовлении поставить заслон для изготовления некачественной про дукции? Такие методы были предло жены и получили название статисти ческих методов тенящего контроля. Время oт времени со станка берутся несколько (скажем пять) только что наготовленных изделий и замеряются параметры их качества. Если все эти параметры находятся в допустимых пределах, то производственный про цесс продолжается, если же хотя бы одно изделие выходит за пределы до пуска, то подается сигнал о необ ходимой переналадке станка или о смене режущего инструмента. Какое отклонение параметра от номинала допустимо, чтобы вся партия была изготовлена качественно? Это требует специальных расчетов.

После окончания войны выясни лось, что аналогичные исследования проводили математики США, Они подсчитали, что результаты их рабо ты принесли за годы войны стране миллиардную экономию. То же самое можно сказать и о работах советских математиков и инженеров.

Заключение

До сих пор нет сводного труда, который бы показал, как много ма тематики дали фронту для победы, как их исследования помогали совер шенствовать оружие, которое исполь зовали воины в боях. Этот пробел следует восполнить как можно быст рее, поскольку многих из тех, кто это делал, уже нет в живых, поскольку человеческая память несовершенна и многое забывается. А нам никак нель зя забывать о том, что подвиг на рода в Великой Отечественной войне не ограничивается только славными делами фронтовиков, что основы побе ды ковались и в тылу, где руками рабочих и их разумом, руками и разумом инженеров и ученых создава лась и совершенствовалась военная техника. Нельзя нам забывать и то го, что по многим параметрам к концу войны наши танки, самолеты, артиллерийские орудия стали со вершеннее тех, которые противопо ставлял нам враг. Нельзя забывать, что в конце войны мы вынуждены, были вплотную заняться созданием собственного атомного оружия, а для этого пришлось объединить интеллек туальные усилия физиков, химиков, технологов, математиков, металлур гов и самостоятельно пройти тот путь, который уже был пройден США и их западными союзниками. Мы его про шли сами, тогда как в США рабо тали лучшие ученые со всей Евро пы — Англии, Франции, Италии, Дании, Германии (эмигранты), Поль ши, Венгрии и, конечно, самих Со единенных Штатов Америки,

Со времени Победы прошло почти 60 лет. Советские математики многое да ли восстановлению и развитию народ ного хозяйства, а также прогресс у теоретической математики. К сожале нию, и теперь положение в мире таково, что страну, а имеете с ней и математики, вынуждены уделять внимание разработке проблем обороны. Однако это не самоцель, а вы нужденная необходимость. Каждый же из нас мечтает о том времени, когда человечество забудет о войнах и о подготовке к ним.

Список использованной литературы

1. Гнеденко Б.В. Математика и оборона страны, -М.: 1978
2. Б.В.Гнеденко Математика и контроль качества продукции М.: Знание, 1984
3. Левшин Б.В. Советская наука в годы Великой Отечественной Войны -М.: Наука, 1983