XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Победа, рождённая наукой: роль математики и физики в победе над фашизмом
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В 2025 году вся Россия праздновала восьмидесятилетие Победы в Великой Отечественной войне. Президент В.В. Путин 9 мая 2025 года на параде Победы сказал «Мы будем и впредь держать равнение на ветеранов, на их искреннюю любовь к Родине, на их решимость защищать отчий дом, ценности гуманизма и справедливости. Придадим этим традициям, этому великому наследию самое главное в нашем сердце и передадим это будущее поколениям». [1]
1941-1945 годы человечество столкнулось с невиданными ранее масштабами вооружённого конфликта. В борьбе за свободу и независимость страны решающую роль сыграли не только героизм солдат и стойкость народа, но и достижения отечественной науки и техники.
Огромная роль в победе нашего народа принадлежит науке, в частности, математике и физике. Одновременно с развертыванием фронтов действующей армии советские математики в научно-исследовательских институтах, лабораториях, конструкторских бюро открыли невидимый для непосвященных свой фронт борьбы против фашизма и с честью вышли победителями в этом поединке с врагом.
Состоялось внеочередное расширенное заседание Президиума Академии наук. Учёные заявили, что отдадут «все свои знания, силы, энергию и свою жизнь за победу над врагом» [2].
Оценивая вклад советских ученых в военное дело, президент Академии Наук СССР С. И. Вавилов написал: «Почти каждая деталь военного оборудования, обмундирования, военные материалы, медикаменты – все это несло в себе отпечаток предварительной научно-технической мысли и обработки”. [2] В значительной части эти мысли и стали мотивом для моей исследовательской работы.
Цель исследовательской работы: изучить и проанализировать вклад точных наук (математики, физики) в достижении победы Советского Союза в Великой Отечественной войне.
Задачи исследования:
-
Проанализировать состояние науки и техники в СССР накануне и во время Великой Отечественной войны, выявить ключевые направления научных исследований
-
Исследовать вклад математиков, физиков в разработку новых видов оружия, военной техники и технологий
-
Выделить наиболее важные открытия и изобретения, позволившие повысить эффективность ведения боя.
-
Рассмотреть особенности взаимодействия науки и армии, определить формы и методы внедрения научных достижений в практику военного дела.
-
Систематизировать и обобщить опыт успешного применения научных знаний и технических инноваций в период Великой Отечественной войны.
Гипотеза: достижения математики и физики явились одним из важнейших факторов, способствующих обеспечению победы Советского союза в Великой Отечественной войне.
Объект исследования: научные и инженерно-технические достижения математики, физики.
Предмет исследования: конкретные направления и результаты научных исследований и инженерных разработок в области математики, физики.
Победа, рождённая наукой: роль математики и физики в победе над фашизмом
Пузин Владислав Игоревич
Российская Федерация, Забайкальский край, г. Чита
ФГКОУ «Читинское суворовское военное училище МВД России»
Основная часть
Б.В. Левшин пишет «Великая Отечественная война Советского народа против фашистских захватчиков потребовала широкого и всестороннего использования научно-технического потенциала страны. Для завоевания победы были привлечены новейшие достижения науки». [3]
Наша наука была подготовлена значительными успехами, достигнутыми за годы Советской власти, советской системой ведения научных исследований. Широкие, разнообразные по направлениям научные исследования перед войной обусловили такое состояние организации и уровня развития науки, которое позволило максимально быстро сосредоточить силы на решающих участках, включить их в проведение наиболее перспективных исследований.
Накануне Великой Отечественной войны в СССР происходило бурное развитие науки и техники. Учёные работали над созданием новых образцов вооружения, разрабатывали новые виды боеприпасов и горючего, вели геолого-географические исследования для нужд армии. Академия наук СССР к началу войны располагала мощной научной базой: объединяла 47 институтов и 76 самостоятельных лабораторий, станций, советов, обществ, обсерваторий и других научных учреждений. В состав академии входили 123 академика, 182 члена-корреспондента и 4700 научных и научно-технических сотрудников, в том числе 1643 доктора и кандидата наук. [4]
Перед Великой Отечественной войной в СССР ключевые направления научных исследований были связаны с решением проблем оборонного значения. Учёные работали в разных областях: физике, авиации, химии и медицине.
Деятельность учёных обусловила прогресс в области военной техники и непрерывное совершенствование вооружения.
Соответственно можно сделать вывод, что научная деятельность советских ученых в предвоенный период имела мирный характер, однако начавшаяся война заставила быстро изменить направление исследовательских работ, подчинив их требованиям фронта.
Вместе со всем народом учёные включились в борьбу за независимость своей Родины.
23 июня 1941 года на внеочередном расширенном заседании Президиума АН СССР из 60 присутствующих крупнейших учёных страны выступили 17 академиков и членов-корреспондентов АН СССР, в том числе П.Л. Капица, А.Н. Колмогоров, В.П. Никитин и другие. От имени Академии наук СССР учёные в своей речи заверили, что «отдадут все свои знания, все свои силы, энергию и свою жизнь за дело нашего великого народа, за победу над врагом…»[2]
Академией наук СССР в пятидневный срок был разработан эффективный и безопасный метод обезвреживания невзорвавшихся фугасный бомб.
В 1940 году И.В. Курчатов обратился в Президиум АН СССР с предложением об изучении атомного ядра и овладения ядерной энергией.
Работы по атомной энергии стали вестись в строжайшей секретности.
Под руководством Игоря Васильевича Курчатова в годы Великой Отечественной войны были созданы работы по размагничиванию кораблей, создан первый в Европе и Азии экспериментальный ядерный реактор и разработана первая советская атомная бомба.
В августе 1941 года Курчатов вместе с А. П. Александровым в Севастополе организовал размагничивание кораблей Черноморского флота. Созданная ими «система ЛФТИ» была установлена на более чем сто кораблей и обеспечила полную защиту от немецких магнитных мин. За эту работу Курчатов был удостоен Сталинской премии первой степени в 1942 году. [4]
В 1946 году под руководством Курчатова в Лаборатории №2 АН СССР был собран первый в Европе и Азии экспериментальный ядерный реактор Ф-1. Он позволил в лабораторных условиях осуществить управляемую цепную реакцию деления урана.
Учёными-математиками продолжались исследования, которые решали военные проблемы.
В статье «Радость математического открытия» опубликованной Московским Государственным университетом имени М.В. Ломоносова к 120-летию со дня рождения академика А. Н. Колмогорова описываются его важнейшие открытия, которые стали важным вкладом в военное дело.
Академик Андрей Колмогоров использовал исследования по теории вероятностей и разработал теорию оптимального рассеивания артиллерийских снарядов. Была определена оптимальная степень отклонения от цели, при которой плотность попаданий в цель (или около неё) будет максимальной, даже при учёте случайных факторов.
Аспекты теории:
Вероятностная основа - Колмогоров применил свои аксиомы теории вероятностей к баллистике, чтобы моделировать случайные отклонения снарядов.
Статистический подход -учёный рассматривал рассеивание как случайный процесс, опираясь на свои работы по статистической теории турбулентности для описания хаотических движений.
Метод искусственного рассеивания, резко повысило эффективность стрельбы зенитчиков. Колмогоров доказал, что с учетом тактики действий немецкой авиации (они летали эскадрильями) наибольшая вероятность поражения возникает при бесприцельной стрельбе из зенитных пушек в определенные сектора. А до этого зенитчики тщательно целились, причем иногда два-три зенитных орудия вели огонь по одной и той же цели.
Если произвести большое количество выстрелов из одного и того же орудия в возможно одинаковых условиях (одинаковые заряды и снаряды, одна и та же установка прицельных приспособлений, одинаковые метеорологические условия), то каждый снаряд опишет свою траекторию, не совпадающую ни с какой другой траекторией, и упадет в своей точке. Точки падения снарядов расположатся на некоторой площади,называемой площадью рассеивания. При небольшом количестве выстрелов распределение точек падения снарядов кажется случайным и сделать какие-либо выводы о закономерностях рассеивания нельзя. Однако если, например, произвести 100 - 200 выстрелов в возможно одинаковых условиях, то уже можно будет заметить закономерность распределения точек падения. Большим количеством опытов установлено, что рассеивание снарядов подчиняется закону рассеивания. [7]
При достаточно большом количестве выстрелов площадь рассеивания приобретает форму эллипса. При стрельбе из орудий, а также из минометов и боевых машин на малые дальности эллипс вытянут в направлении стрельбы; при стрельбе из минометов и боевых машин на большие дальности эллипс более растянут в стороны. В отдельных случаях площадь рассеивания имеет форму круга (но круг можно рассматривать как частный случай эллипса, у которого полуоси равны). Таким образом, площадь, на которую падают снаряды, ограничена, то есть имеет предел.
Оказалось, что точки падения снарядов располагаются в эллипсе так, что впереди центра рассеивания будет столько же воронок, сколько и сзади, вправо от центра рассеивания - столько же, сколько и слева. В пределах эллипса рассеивания точки падения располагаются гуще у центра рассеивания, а чем дальше от центра, тем точек падения меньше.
Закон рассеивания кратко формулируется так: при достаточно большом числе выстрелов, произведенных в возможно одинаковых условиях, рассеивание имеет предел, оно симметрично и неравномерно.
Таким образом, не существует и не может существовать такого орудия, которое бросало бы все свои снаряды в одну и ту же точку. Как бы тщательно стрелки не вели стрельбу, нацеливая орудие все время в одну и ту же точку, все равно снаряды упадут в разные места, поэтому разбрасывания снарядов, рассеивания - избежать невозможно. Но если рассеивание снарядов неизбежно, это означает, что его нужно учитывать, ориентируясь на закон рассеивания снарядов, что и доказал А. Н. Колмогоров.
В Великой Отечественной войне артиллерия являлась главной ударной силой Советских Вооруженных сил. Совершенствование наших орудий по мощности, маневренности, автоматике, кучности стрельбы опиралось на научные исследования. Ученые — математики приняли участие в создании новых образцов артиллерийских орудий и способов расчета траектории полета снарядов, а также решили проблему эффективности их действия.
В научной статье Байрамова С.В. «Роль ученых-математиков в совершенствовании артиллерийского вооружения армии в годы ВОВ» уделяется особое внимание трудам Михаила Алексеевича Лаврентьева (1900–1980). Михаил Алексеевич вместе с коллективом Института математики решали сложнейшие задачи, связанные с совершенствованием артиллерийского оружия и инженерного дела. [8]
Летом 1941 года 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. И уже весной 1942 года на основе трофейного немецкого снаряда были изготовлены наши снаряды. Однако, чтобы сделать оружие лучше, надо было разобраться, как оно работает. Расшифровать действие кумулятивного снаряда взялся математик Михаил Алексеевич Лаврентьев.
«…Металл ведет себя как жидкость» - объяснил кумуляцию Лаврентьев. Мысль была настолько неординарной, что казалась нелепой. Первое выступление ученого в Академии артиллерийских наук встретили с недоверием. Но эксперименты доказали правоту ученого. Гидродинамическая теория кумуляции Лаврентьева позволила увеличить пробивную силу снаряда, уменьшив при этом его размер. Эффективность снарядов была так велика, что их существование Сталин приказал держать в строгом секрете — до особого случая. В 1949 году Михаилу Алексеевичу Лаврентьеву за теорию кумулятивного взрыва была присуждена Государственная премия.
Одним из интереснейших открытий того времени – решение проблемы передвижения автомобилей по льду на дороге жизни в годы блокады Ленинграда. Чтобы минимизировать потери от провалов техники под лёд. Для решения проблемы была созвана рабочая группа из научных работников, оставшихся в блокадном Ленинграде. Возглавил группу Павел Петрович Кобеко. [5]
Учёные исследовали возможности ладожского льда как дорожного покрытия, определили, как деформировался ледовый покров под влиянием статических нагрузок разной величины, какие колебания происходили в нём под влиянием ветра и изменений сгонно-нагонных уровней воды, рассчитали износ льда на трассах и условия его пролома.
Рис. 1
Учёные предположили, что проблема кроется в резонансе, который возникал при совпадении скорости автомобиля со скоростью ладожской волны подо льдом. В этом случае амплитуда колебаний резко возрастала, и даже толстый лёд мгновенно лопался. Влияние оказывала также отражённая от берега волна и волны, создававшиеся соседними машинами.
Также учёные заметили, что машины, прибывающие в Ленинград, проваливались реже, чем те, что выезжали из города: первые были нагружены оборудованием и продовольствием и не имели возможности достаточно разогнаться.
В результате исследований ученые разработали правила для движения по льду Ладожского озера:
-
Запрещённая скорость - не более 35 км/ч. При этой скорости риск уйти под воду был особенно высок.
-
Расстояние между машинами — не менее 70–80 м (а при высоких скоростях — 150–200 м). Это позволяло осуществлять перевозки даже при средней толщине льда в 10 см.
Как только караван подъезжал к Ладожскому озеру, давалась команда двигаться со скоростью 25 км/ч и дистанцией 70 метров между машинами. Следующий караван подходит, замеры произвели- команду отдали: двигаться 30 км/ч, держать дистанцию 100 метров. Больше трещины не возникали, и машины не тонули, хотя шли порой, погрузившись в воду по двери кабины. [8]
В результате проведенного исследования было установлено, что вклад точных наук - математики и физики - в достижение Победы в Великой Отечественной войне был значительным и многогранным.
Математика сыграла ключевую роль в разработке методов расчета артиллерийских траекторий, баллистики снарядов, точности бомбометания и эффективности зенитного огня. Без точных расчетов и моделей стало бы невозможным эффективное применение артиллерии, авиации и ракетного оружия.
Физические открытия и достижения позволили создать новые виды вооружений и повысить эффективность существующих.
Таким образом, точные науки стали важнейшим инструментом обеспечения стратегического превосходства Красной армии над противником, способствовали снижению потерь среди личного состава и повышению эффективности боевых действий. Благодаря усилиям ученых-физиков и математиков была создана мощная материально-техническая база, позволившая одержать победу в самой кровопролитной войне в истории человечества.
Заключение
Победа над фашизмом стала возможной благодаря комплексному взаимодействию науки, техники и военной стратегии. Исследования показали, что математика и физика играли ключевую роль в разработке новых видов вооружений, шифрования сообщений, навигационных систем и методов разведки. Без фундаментальных научных открытий и прикладных разработок союзники не смогли бы добиться успеха в борьбе против нацистской Германии и её союзников.
Среди наиболее значимых достижений следует отметить создание атомной бомбы, радарных технологий, криптографических алгоритмов и разработку реактивных двигателей. Эти достижения были результатом совместных усилий ученых, инженеров и военных специалистов разных стран, объединенных общей целью победы над врагом.
Кроме того, исследования подчеркнули важность международного сотрудничества в науке и технике. Научные обмены и совместные проекты позволили ускорить развитие технологий и повысить эффективность боевых действий. Опыт Второй мировой войны продемонстрировал необходимость постоянного совершенствования оборонительных и наступательных возможностей государств.
Таким образом, исследование подтверждает тезис о том, что наука является важнейшим фактором победы в современной войне. Оно также подчеркивает значимость междисциплинарных исследований и международного научного взаимодействия для обеспечения национальной безопасности и мира на планете.
В ходе исследовательской работы был сделан вывод о том, что гипотеза подтвердилась. Цель исследовательской достигнута.
Список использованных источников информации
-
Сайт «ТАСС» статья «Речь В.В. Путина на параде в честь 80-летия Победы» https://tass.ru/obschestvo/23897261?utm_referrer=https, 04.03.2026
-
Белянин А.В. Роль математики в обеспечении победы в Великой Отечественной войне // Вестник Московского университета. Серия 15. Вычислительная математика и кибернетика. — № 3, 2015.
-
Фролов Ю.П. Использование математического моделирования в военных расчетах периода Великой Отечественной войны // Вопросы истории естествознания и техники. — № 2, 2005.
-
Жуков В.К.Значение прикладной математики в развитии оборонной промышленности СССР в период Великой Отечественной войны // Исторический журнал. — № 4, 2010.
-
Ахиезер А.И., Барьяхтар В.Г., Помазкин Ю.И.Физико-математическое обеспечение оборонных проектов Советского Союза в годы Великой Отечественной войны. — Киев: Наукова думка, 1995.
-
Глушков В.М.Математика и кибернетика в управлении народным хозяйством. — Москва: Экономика, 1964.
-
Колмогоров А.Н., Петровский И.Г., Понтрягин Л.С.Математическая теория стрельбы. — Москва-Ленинград: Оборонгиз, 1942.
-
Корольков Ю.М.Наука и оборона СССР в годы Великой Отечественной войны. — Киев: Наукова думка, 1985.