Введение
В годы Великой Отечественной войны усилия Академии наук были направлены на всемерное содействие укреплению обороноспособности страны. В трудных условиях военного времени ученые Академии работали над проблемами, связанными с созданием нового вооружения, развитием оборонного производства, поиском новых ресурсов, разработкой методов лечения раненых и т.д.
Патриотический лозунг: "Все для фронта, все для победы!", определил главный смысл работы каждого человека, каждого ученого, конструктора, инженера.
Многие учёные были мобилизованы или ушли на фронт добровольцами. В тяжелые дни для страны они показали себя верными родине, готовыми на самопожертвование, во благо и освобождение своей родины. Стоит отметить, что многие из тех, кто ушли на фронт, не вернулись и не приступили к своей любимой работе в учебных центрах, лабораториях, инженерных производствах.
23 июня 1941 года на экстренном заседании президиум АН СССР призвал ученых мобилизовать все силы и усилия на борьбу с оккупантами.
При эвакуации академические и другие НИИ сохранили свои научные коллективы. Война не разорвала связь науки с жизнью и производством, а лишь дала толчок изменить мирную направленность своих научных работ.
Тематика научных исследований была сосредоточена в трех главных и основных направлениях:
- разработка военно-технических проблем,
- научная помощь промышленности,
- мобилизация сырьевых ресурсов, для этого и были созданы межотраслевые комитеты и комиссии.
Цель проекта:
Изучить и обобщить вклад математики как науки и самих математиков в победу русского народа в Великой Отечественной Войне
Задачи:
1. Сбор, анализ и обобщение литературы о событиях Великой Отечественной войны
2. Рассмотреть открытия учёных во время войны
3. Расширить кругозор о вкладе математиков в дело победы Великой Отечественной войне.
Гипотеза:
Предположим, что в развитие вооружения и техники, которые способствовали достижению победы в Великой Отечественной войне внесли существенный вклад учения математики.
Объект исследования:
Великая Отечественная война.
Предмет исследования:
Математики и математика в Великой Отечественной войне.
Этапы работы
1. Сбор, обобщение, анализ литературы о математиках времён Великой Отечественной войны.
2. Подготовить презентацию.
3. Представить презентацию.
Актуальность
Актуальность обусловлена необходимостью популяризации вклада математиков в развитие вооружения и техники в годы Великой Отечественной войны.
Методы исследования
1. Участие в боевых действиях ученых Академии наук СССР
В годы Великой Отечественной войны усилия Академии наук были направлены на всемерное содействие укреплению обороноспособности страны. В трудных условиях военного времени ученые Академии работали над проблемами, связанными с созданием нового вооружения, развитием оборонного производства, изысканием новых ресурсов, разработкой методов лечения раненых и т.д.
Патриотический лозунг: "Все для фронта, все для победы!", определил главный смысл работы каждого нашего человека, каждого ученого, конструктора, инженера.
Рис. 1
Добровольцем ушел на фронт и принимал участие в боях с фашистскими оккупантами в Украине, в Крыму, в Восточной Пруссии и в Прибалтике известный педагог и математик А.А. Ляпунов. Он доблестно воевал и внес много ценного в правила стрельбы. Здесь он использовал свой опыт математика, которому свойственно искать самые лучшие решения. Его предложения в ходе боевых действий улучшили показатели качества и эффективности стрельбы.
Рис. 2
В частях тяжелой артиллерии на Пулковских высотах отстаивал город Ленинград известный специалист в области теории вероятностей, теории чисел и математической статистики, доктор физико-математических наук Ю. В. Линник.
Свой вклад в победу над фашистскими захватчиками внес и Мичуринский учительский институт. За все время войны из института на фронт было отправлено 176 человек: из которых 27 преподавателей и 149 студентов. По-разному сложились их судьбы. К примеру, отметим Алексея Макарова - в начале войны он поступил в институт, а уже в ноябре 1941 г. ушел на фронт. В одном из боев был тяжело ранен, и, спасая товарища, попал под немецкий танк. Спас его глубокий снег, в который юноша был глубоко вдавлен. Так в снегу и пролежал трое суток. Остался без обеих ног, стал инвалидом первой группы. А было ему тогда всего - то 18 лет! В 1943 году Алексей вернулся в институт, окончил его, а далее много времени проработал учителем - словесником в школах Мичуринского района.
Еще один пример, выпускник Мичуринского учительского института (тогда еще педагогического училища) Гончаров Андрей Андреевич. По первому зову ушел на фронт защищать родину. Воевал на Севере, потом сражался за Украину. Под Севастополем попал в лагерь военнопленных, совершил два побега. Во второй раз успешно. День Победы встретил в Праге. И вот, наконец, вернулся на родину, стал работать учителем начальных классов. Более 30 лет А. А. Гончаров проработал в Терской средней школе.
2. Открытия
Мы должны преклоняться перед выдержкой, смелостью, самоотверженностью и верностью, которую проявляли ученые-воины нашей родине. Но не стоит забывать и о другом вкладе ученых, инженеров, физиков, математиков, медиков, химиков в победу нашего народа над захватчиками. Было понятно, что не только храбрость армии, число пушек и искусство маршалов могло определить успешный исход военных действий: он в значительной степени так же зависит от качества вооружения, его совершенства, новизны и прочего.
Нужно было в максимально краткий промежуток времени создать технику, которая должна превосходить технику врага по всем параметрам. И эта сложная и ответственная задача легла на плечи советских ученых и конструкторов, проведя невидимую линию фронта через научные конструкторские бюро, лаборатории: там, как и на линии огня, шло непрерывное “сражение мыслей”, которые рождались и воплощались в металл, в научно-технические идеи.
Авиация
Рис. 3
Большим вкладом в развитие скоростной авиации стали исследования академика Николая Евграфовича Кочина - советского математика и физика. Полученные им важные результаты в аэродинамической теории крыла конечного размаха, позволили впервые практически решить задачу «теории круглого крыла» и рассчитать силы, действующие на крыло. Овладевая большими скоростями, авиаконструкторы столкнулись с неизвестными раньше явлениями в поведении самолетов.
Рис. 4
На определенных режимах работы моторов в конструкциях возникали самовозбуждающиеся вибрации (флаттер), представлявших в ту пору основную опасность для авиаторов. Как правило, самолет, попавший в состояние штопора или шимми (особые вибрации самолета, приводившие к его разрушению) уже не могли из него выйти. Теорию этих явлений создал Мстислав Всеволодович Келдыш ученый- инженер. Весь мир знал его как выдающегося математика и блистательного организатора. Во время Великой Отечественной войны он работал на авиационных заводах. Однако он пошел дальше и на основании теории сделал заключения о том, как устранять эти явления. 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 самолетов и летчиков по этим причинам. Переоценить результаты этих исследовании невозможно, поскольку они помогли не только сохранить жизнь летчиков и самолеты, но и позволили летать на больших скоростях.
Артиллеристы и математические теории
Рис. 5
Летом 41-го немцы начали использовать снаряды, каких не было в арсенале советских войск. Они оставляли на танках глубокие пробоины с оплавленными краями. Бронепрожигающие - окрестили их солдаты. Кумулятивные - поняли военные инженеры. Уже весной 42-го на основе трофейного немецкого снаряда был готов наш ответ фашистам. Однако, чтобы сделать оружие лучше, надо было разобраться, как оно работает.
Немцам это не удалось. Задача для нестандартного ума. Расшифровать действие кумулятивного снаряда взялся математик Михаил Алексеевич Лаврентьев. Тогда, в Уфе, почти за 15 лет до появления новосибирского Академгородка, он взглянул на явление так, как никто не додумался. Металл ведет себя как жидкость - объяснил кумуляцию Лаврентьев. Мысль настолько неординарная, что казалась нелепой. Первое выступление ученого в Академии артиллерийских наук встретили смехом. Но эксперименты доказали его правоту. Теория Лаврентьева позволила увеличить пробивную силу снаряда, уменьшив при этом его размер. Вместо четырех осколочно-фугасных авиабомб знаменитый штурмовик ИЛ-2 мог взять больше 300 т кумулятивных. Эффективность была так велика, что существование таких снарядов Сталин приказал держать в строгом секрете - до особого случая. Михаил Алексеевич Лаврентьев вместе с коллективом Института математики работал над проблемами оборонного характера, решал сложнейшие задачи, связанные с совершенствованием артиллерийского оружия и инженерного дела. В 1944 г. после долгих и мучительных расчетов Лаврентьев доказал теорему о существовании «уединенной волны». Это исследование завершило спор, тянувшийся на протяжении ста лет между крупнейшими математиками многих стран.
В результате решения сложной математической задачи член - корреспондент АН СССР Н.Г. Четаев определил самую выгодную крутизну нарезки стволов орудия. Это обеспечивало максимальную кучность боя и непереворачиваемость снаряда при полете.
Рис. 5
Эту же проблему решал и академик Андрей Николаевич Колмогоров (1903-1987). Используя свои работы в области теории вероятностей, он дал определение наиболее выгодного рассеяния артиллеристских снарядов. Математическая суть проблемы состоит в следующем. При стрельбе по некоторому объекту А, находящейся на земной поверхности снаряды не попадают точно в точку прицеливания, а рассеиваются. Полученные им результаты помогли повысить меткость стрельбы и тем самым увеличить эффектность действия артиллерии, которую заслуженно называли Богом войны. Немецкая армия была оснащена более совершенным оружием. И нашим ученым пришлось работать над проблемами оборонного характера, решая сложнейшие задачи, связанные с совершенствованием артиллерийского оружия и инженерного дела.
Рис. 6
Идея «Катюши» зарождалась в лабораториях мехмата МГУ.
Рис. 7
Основные институты Академии наук СССР были эвакуированы на восток страны. В тяжелых условиях, порой без света и тепла, ученые продолжали свою работу. Героический труд рабочих, инженеров и техников советской промышленности позволил уже летом 1941 года начать оснащение Вооруженных Сил новыми, более совершенными видами боевой техники. В большом количестве войска получали новое оружие - самоходные артиллерийские установки, реактивные минометы, вселяющие в противника дикий ужас. Расчеты по монтажу нового оружия выполнил ученый коллектив под руководством Ивана Гвая. Реактивная установка стала официально именоваться «БМ-13»,а в народе ее нежно называли «Катюшей».
Рис. 8
Из текста донесения в немецкий генеральный штаб: «Русскими было применена батарею с огромным количеством орудий. Снаряды фугасно - зажигательные, но необычайного действия. Войска, обстрелянные русскими военными свидетельствуют - огневой налет напоминает урагану. Снаряды разрываются одновременно. Потери в людях огромные».
Благодаря ученым-математикам, было усовершенствовано и изобретено оружие, которое применялось во время войны и на флоте, и в авиации, в артиллерии.
Флот.
Видная роль в деле обороны нашей Родины принадлежит выдающемуся математику академику Алексею Николаевичу Крылову, чьи труды по теории непотопляемости и качки корабля были использованы нашими Военно-Морскими силами. А.Н. Крылов создал таблицы непотопляемости, в которых было рассчитано, как повлияет на корабль затопление тех или иных отсеков, какие номера отсеков нужно затопить, чтобы ликвидировать крен, и насколько затопление может улучшить состояние корабля. Эти таблицы дали возможность спасти жизнь многих людей, сберечь большие материальные ценности.
Рис. 9
Задача по борьбе с магнитными минами была поставлена за несколько лет до начала войны в Ленинградском физико-техническом институте. Требовалось «размагнитить» корабли. Это было очень быстро организовано. Труды одного из ведущих ученых математиков А.П. Александрова позволили разработать методы размагничивания боевых кораблей. Все боевые корабли подвергались в портах «антимагнитной» обработке. Тем самым были спасены многие тысячи жизней наших военных моряков.
Рис. 10
Рис. 11
В апреле 1942 г коллектив математиков под руководством основателя конструктивной теории функции действительного переменного и первого аксиоматика теории вероятностей академика С. Н. Бернштейна разработал и вычислил таблицы для определения местонахождения судна по радиопеленгам. Таблицы ускоряли штурманские расчеты примерно в 10 раз. В 1943 г были подготовлены штурманские таблицы, которые нашли широкое применение в боевых действиях дальней авиации, значительно повысили точность самолетовождения.