Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №7 [Журнал «Домашняя лаборатория»] (fb2) читать онлайн

Журнал «Домашняя лаборатория» 2008, № 7

БЕСПОКОЙСТВО

Наше образование

Юрий А. Неретин

0. ВВЕДЕНИЕ

Автор этих записок много лет провел в мире нашего образования, в качестве учащегося 1966-83 и в качестве действующего лица 1975–2005. Не буду утверждать, что мой опыт чрезвычайно разнообразен, я учил лишь математике.

Был также работающим математиком и никогда не рассматривал преподавание как основной вид своей деятельности. Думаю, что это давало возможность внешней, отстраненной от внутренней суеты, оценки образовательного мира.

Учил я математиков, программистов, технарей, физиков, а также разнообразных и неведомо каких людей. Много лет (1984–2001) тянул лямку в одном из московских технических вузов, сначала как средство заработка, а после исчезновения зарплат считал, что уход от подобной деятельности в наличной обстановке был бы для меня делом недостойным. Пока меня не заставили уйти.

В молодости сотрудничал с Константиновым и много занимался матшколами, маткружками, матолимпиадами. Впоследствии временами вел спецкурсы и спецсеминары на московском МехМате, потом сотрудничал в Независимом Университете, потом в ИТЭФ.

За последние 15 лет много времени провел на «отхожих промыслах» в разных университетах Европы, Америки и Японии. Естественным образом мне приходилось обсуждать с западными и эмигрантскими коллегами устройство образования в тех странах, отчасти приходилось и подрабатывать на этом поприще. Я не являюсь экспертом по этому устройству, но размышлять о нем мне приходилось (тем более, что у меня было с чем сравнивать).

Данные записки — набор зарисовок, комментариев к ним, и абстрактных рассуждений. Ниже много говорится о прошлом, но это не попытки описывать "историю". Предмет моего интереса — настоящее и возможность существования будущего. Просто я вижу в этом прошлом дополнительную отстраненную точку зрения, а также источник происхождения настоящего. Кроме того, многое из того, что человек может описать, вынужденным образом лежит уже в прошлом.

Не уверен, что написанное мною так уж приятно, но с другой стороны, я привожу рассуждения. А рассуждения логически правильны или ошибочны, не зависимо от их миловидности, соответствиям религиозным взглядам, и политической полезности в данный момент. Во всяком случае, их разумность не является вещью в себе. Иногда я без обоснования высказываю свою точку зрения. Никакого элемента проповеди и желания кого-либо в чем-либо убедить (или испугать) в этом нет, я просто сообщаю, что такая точка зрения возможна. И предлагаю подумать, не соответствует ли она наблюдаемой, а не воображаемой (т. е. тщательно и "научно" описанной и/или признанной общественным мнением) реальности.

Я примерно описал размеры своего опыта (и отчасти описываю его ниже в данных записках). В некоторых случаях я делаю высказывания, по сюжетам, для которых этот опыт, очевидно, не достаточен. Эти места вполне ясны, Надеюсь, что и в этих случаях предложение подумать не содержит ничего "криминального".

Основные интересующие меня вопросы — диагноз происходящего сейчас, а также обсуждение наблюдавшихся мною (вблизи и вдали) технических "ходов" разного уровня и их последствий. И цель моих записок — техническая (в том числе и в частях, где я пытаюсь обсуждать далекое обрамление).

Ответа на вопросы "Что делать?" и "С чего начать?" я не знаю. Я склонен думать, что необходимо вести себя разумно, но что есть "разумно" — не очевидно, и никаких благотворных и живородящих "механизмов", способных продиктовать нам разумные действия в обсуждаемом вопросе, нет. Точно также как нет "общепринятого" образца, которому возможно последовать.

Идеи, что "пора ложиться вперед ногами уже сегодня" у меня тоже нет. Хотя и допускаю, что при дальнейшем естественном развитии событий, такое поведение будет единственно правильным. И отнюдь не скрываю этой своей точки зрения.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ ОБРАЗОВАНИЯ

Мы обновили мир силой мышления.

А.К.Толстой "Против течения"

Мне кажется не лишней попытка обсудить общий фон, на котором идет игра. Ниже я обсуждаю различные точки зрения. Это не значит, что я их проповедую (и что я их всех придерживаюсь).

НОВОЕ

Сначала я позлобствую.

Современный российский молодой человек должен 12 лет отучиться в школе. Далее значительная часть молодых людей продолжает "получать образование" в институте еще 5 лет. Итого 17 лет. Наконец, некоторые люди идут в аспирантуру. Это еще 3 года, а то и больше, в зависимости от специальности.

Для сравнения. Ньютон учился 7 лет в школе и 6 лет в Оксфорде. Но эти 6 лет включают два годовых перерыва. Т. е. реальное время присутствия Ньютона в системе образования — 11 лет, в кои входит аналог аспирантуры.

Наполеон то ли 7, то ли 8 лет провел в разных военных училищах.

Пушкин (и тогда же Горчаков) 6 лет просидел в Лицее. У Пушкина правда до лицея были "репетиторы", но ведь и у современных учащихся их хватает.

Я не буду продолжать такого рода примеры, которые сами по себе не очень убедительны, отмечу лишь, что современное образование беспрецедентно как по продолжительности присутствия человека в системе, так и по числу вовлеченных в нее людей. Более того, время обязательного присутствия человека в школе было увеличено буквально в последние годы. Или современные люди решают более сложные задачи, чем их предшественники? Ну, например, чем те, кто были выше упомянуты. Или современные студенты и школьники особо многому научаются? Как говорится, студент такой-то — Левша нашего времени. Он сумел записать на автобусном билете все, чему его научили в институте.

Каковы цели и социальные функции этой Системы? Некоторые из них легко указать. Отмечу, что цели, которые ставит общество в целом, обучающийся индивид и обучающий индивид различны.

1. Архаичные общества (скажем 100–200 лет назад) могли предложить много осмысленных и полезных занятий для детей. Например, сбор грибов, прополка, уход за скотом и т. д. С возрастом ребенка количество таких занятий быстро росло. Но в современном городе со ставками пастухов дело обстоит плохо (да сейчас такую работу детям и не доверишь, украдут, да не корову), и остается лишь один выход — изолировать детей до достижения трудоспособности в школе. Есть, впрочем, и другие пути — например, трудоустройство девушек по таиландски — но школа вроде бы лучше.

2. Вузы помогают решать проблему безработицы. Это особенно важно, так как речь идет о молодежи, которая легко становится беспокойной и общественно опасной. По-видимому, не случайно один наш Министр говорил о задаче перехода ко всеобщему высшему образованию.

3. Работники вузов составляют (точнее составляли) высокообразованный слой. Наличие этого слоя полезно для общества, а вузы дают этому слою работу и пропитание.

4. Для части молодых людей вуз — законная возможность избежать конституционного тюремного заключения, каковым сейчас является армия.

5. В обществе, предполагающем высокую вертикальную социальную подвижность, образование дает определенную возможность для человека выдвинуться вверх, а поэтому система образования оказывается одним из мест цивилизованной борьбы между людьми за место под солнцем.

6. Внедрение в сознание молодежи существующей общественной религии, в данном случае — либерализма.

7. В процессе обучения человек приобретает социальный опыт. Это лучше чем, если он приобретает его на улице. В больших скоплениях молодых людей легче найти себе хороший круг знакомств (в том числе с брачными целями).

8. В некоторых случаях (не всегда) образование дает человеку период, когда он может существовать вне безумной жизненной гонки.

9. Все эти функции лежат на поверхности и видны невооруженному глазу. Либеральная мысль однако сформулировала еще одну задачу, не менее важную, чем все предыдущие. Это — «воспитание человека для существующего общества» или «адаптация человека в существующее общество». Точная формулировка этого — чуть ни-

Итак современная система образования успешно выполняет многочисленные и разнообразные социально значимые функции.

ОТЖИВШЕЕ СВОЙ ВЕК

Ну да, конечно. Только при чем тут образование?

Этот вопрос до некоторой степени правомерен, так как еще совсем недавно о целях образования люди думали иначе. Стоит перечислить то, что (судя по всему, часто ошибочно) казалось важным человеку 30-летней давности.

1. Научить читать, писать, считать. Эта функция школьного образования сохраняет свое значение, хотя так называемые "хорошие школы" предпочитают набирать первоклассников, которые это уже умеют делать.

В принципе, данные умения полезны для общества. Например, как безграмотный человек сможет понимать рекламу? А ведь это важнейшая часть современной эстетики и культуры. Однако мне много раз приходилось слышать, что значительная (и растущая) часть выпускников^[1] американских школ читать не умеет. Мои информаторы не видели в этом ничего плохого и приводили вполне разумные доводы в поддержку этой точки зрения.

В любом случае, данная задача все же не так важна, как еще принято у нас думать.

2. Профессиональное образование. В среднем образовании эта функция исчезла полностью. Высшее образование разделилось на абстрактно-высшее образование, где учат неизвестно чему, и востребованные обществом "гуманитарные" специальности, где сохраняется профессиональная ориентация.

Слово "гуманитарные" я беру в кавычки, чтобы подчеркнуть, что слово сильно изменило свой смысл за последние десятилетия. Лет 20 назад под "гуманитариями" подразумевались люди типа историков или филологов. Сейчас гуманитарные специальности: экономист, менеджер, юрист, журналист (т. е., специалисты по цивилизованной внутривидовой борьбе в тех или иных формах). К востребованным обществом профессиям следует отнести также врачей и учителей английского языка. В любом случае, в перечисленных областях профессиональное образование сохраняет свое значение.

Независимо от этого, некоторые виды профессионального образования сейчас восстановились (или появились) в разнообразных курсах для взрослых.

3. Сообщить молодому человеку основы наших знаний об окружающей нас природе. Это действительно некогда было важно, но времена изменились. Раньше человек действительно был окружен этими самыми силами природы, неведомыми, красивыми и опасными. И конечно, о них надо было чего-то знать. Но сейчас прямое воздействие природы на человека сведено к минимуму, и современный горожанин окружен высокими домами, телевизорами, магазинами, юристами, врачами, коллегами, разбойниками, посредниками, работодателями, и вообще людьми. С людьми ему и надо иметь дело. И этому надо учиться. И на кой молодому человеку эти "знания" из какой-то там химии или математики? В этой связи проекты ввести в школах компактный предмет "Естествознание" вместо всякой там муры выглядят логично и разумно.

4. Некоторая часть архаичного образования была направлена на обучение так называемым "наукам". Принято было считать, что "науки" общественно полезны. В этом была доля истины. Но современная наука дорогостояща, и таким странам третьего мира, как современная Россия, содержание науки накладно. Соответствующие деньги могут быть гораздо лучше использованы с какими-либо иными целями (примеры чего мы в большом числе видим вокруг себя).

Есть люди, испытывающие к наукам непреодолимую склонность. Это, однако, их личное дело, наше российское общество — не богадельня, и оно не обязано нести расходы по удовлетворению их странностей. В любом случае, данный человек имеет полное право ехать на Запад удовлетворять свои амбиции.

Недавняя история. Министр образования Бразилии публично сообщил, что наука Бразилии не нужна. Бразилия — не Россия (где подобные точки зрения тоже высказывались), вышел скандал, и слишком откровенному министру пришлось уйти в отставку. Вряд ли от этого чего-то изменилось. Но забавно, идея, что наука должна быть сосредоточена в «цивилизованных странах», есть не только у нас.

5. Инженерное (сейчас политики говорят «технологическое») образование. Это тоже рудимент эпохи Советского Союза. При современном типе нашей экономики инженеры высокого уровня нам не нужны. Инженерно-технический прогресс человечества обеспечивается могучими международными корпорациями, а их мозговые центры находятся на Западе. Зачем нам пороть какую-то отсебятину, если мы можем и просто так приобщиться к прогрессу? Ну, правда нужны работники, обеспечивающие эксплуатацию оборудования на заводах, принадлежащих международным корпорациям. Но как будто ничего особого сложного у нас там не производится.

6. Заповедник для интеллектуалов. Одна из функций системы образования, перечисленных мною выше, на самом деле доживает у нас последние годы. При тех целях, которые образование ставило себе 50 лет назад, оно нуждалось в интеллектуалах высокого уровня. Для обеспечения адаптационных функций интеллектуалы не нужны, а поэтому общая деинтеллектуализация системы является естественным и позитивным процессом. Ниже я попытаюсь описать конкретный механизм этого процесса у нас, а также объяснить, почему этот процесс (у нас) ближе к успешному завершению, чем это принято думать.

7. Развитие способности человека к самостоятельному мышлению. По этому поводу, см. цитаты из Карла Мангейма

ОБРАЗОВАНИЕ КАК ОБЩЕСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ. ВЗГЛЯДЫ КАРЛА МАНГЕЙМА

Теперь я привожу набор цитат из книги общепризнанного классика либеральной социологии К.Мангейма «Диагноз нашего времени» (1943), преимущественно, из главы «Массовое образование и групповой анализ» (она была опубликована как статья в 1939 году; есть ли в названии главы дополнительный смысл, я не знаю, работа написана без иносказаний, но, по-моему, в одной из нижеприведенных цитат второй смысл проскальзывает). Сам Мангейм — немец, наблюдавший фашистскую Германию, и покинувший ее в 33 году. Работа написана в критический момент истории и замечательна (и ценна) четкостью и откровенностью изложения и логической связностью.

Содержание книги — «социально-политические технологии для превентивной защиты демократических и общечеловеческих ценностей». Это цитата из послесловия к русскому изданию 1994 года.

Теперь слово классику.

«Демократические правительства не могут похвастаться тем, что они открыли удовлетворительные формы социального контроля».

«Эта реформа демократических и либеральных целей и методов, стремящаяся приспособить их к новым общественным потребностям, нуждается в социологическом подходе к образованию. Он состоит в следующем.

1. Образование формирует не человека вообще, а человека в данном обществе и для этого общества.

2. Наилучшей образовательной единицей является не индивид, а группа. Группы различаются по размерам, целям и функциям. В ходе обучения вырабатываются различные модели поведения, которым должны следовать индивиды в группах.

3. Цели образования в обществе не могут быть адекватно поняты, пока они отделены от конкретных ситуаций, в которые попадает каждая возрастная группа, и от социального строя, в котором они формируются.

4. Законы и нормы для социолога не самоцель… Тот факт, что нормы не абсолютны сами по себе, а изменяются в соответствии с общественным порядком и помогают обществу решать различные задачи, не может рассматриваться с точки зрения опыта отдельного индивида. Для него они кажутся абсолютными и неизменными законами, без этой [его] веры в их стабильность они не будут действовать.

5… Образование может быть правильно понято лишь тогда, когда мы будем рассматривать его как один из способов воздействия на человеческое поведение и как одно из средств социального контроля.

6… Ни одна система образования не в состоянии поддерживать у молодого поколения эмоциональную стабильность и духовную целость, пока она не имеет общей стратегии с социальными службами, действующими вне школы…»

«Такой социологический подход к образованию, возможно будет отвергнут педагогами либерального времени, для которых единственная достойная цель образования состоит в воспитании независимой личности». [Ю.Н.: слово «либерализм» является словом-оборотнем, в данном случае автор-либерал использует его в двух смыслах, понимая, что и читатель это поймет]

«В викторианскую эпоху, когда немногочисленная элита контролировала все дела демократии, идеалистический подход к образованию, игнорирующий его социальную сущность, не мог принести особого вреда».

«Как только массы становятся политически активными, возникает необходимость в новых формах образования, а отбор и поддержание высокого индивидуального уровня элиты становится делом всеобщей важности… Образование уже не может рассматриваться как взаимный обмен между двумя индивидами, учителем и учеником, на уровне личных отношений, а представляет собой часть общего социального процесса»

«Еще одна неблагоприятная тенденция вытекала из того, что характер человека воспитывался для жизни, причем «жизнь» понималась как нечто общее, как вакуум. Сейчас мы знаем, что этот вакуум, называемый жизнью, фактически представляет собой общество с меняющимися условиями и институтами» [Ю.Н.: обращаю внимание: здесь автор указывает на одну собственную логическую ошибку]

«Основное отличие довоенной демократии от нынешней состоит в том, что первая находилась на оборонительных позициях, заботясь главным образом о сохранении своего равновесия, тогда как сейчас мы знаем, что сможем выжить, только если нам удастся превратить ее в динамическую и воинствующую демократию, которая будет… выражать характер изменений, вытекающих из новых конструктивных идей. Идеи эти должны быть истинными и своевременными, а также привлекательными, как для нашего молодого поколения, которое должно их отстаивать, так и для народов оккупированных стран Европы, ждущих такого руководства.»

«Общепризнанно, что моральные нормы, которые больше не могут выполняться, поскольку утратили связь с реальностью, увеличивают число нарушителей закона и подрывают веру в закон вообще. Демократическая система еще не разработала механизм удаления этих устаревших норм из морального кодекса… И если мы до сих пор обходились без институционального контроля в области морали, то это объяснялось тем, что большая часть этических норм повседневной жизни была создана методом проб и ошибок и передавалась по традиции… Сегодня темпы изменений слишком высоки, чтобы можно было положиться на бессознательный эксперимент и выбор. Индивид теряется в невидимом обществе, так как он слишком слаб, чтобы придумывать для себя новые нормы…»

Я не комментирую данные взгляды. Знаю (экспериментировал на наших эмигрантах), что одним людям они нравятся, а другим — не очень. Кстати, в русском издании 1994 года есть любопытные комментарии нашего известного медиевиста Гуревича.

Мне (как и любому обывателю) не известны потребности людей, чьей задачей является удержание власти, создание устойчивой системы власти, избежания (или создания) общественного хаоса и т. д. Обсуждать их я не компетентен.

ОБРАЗОВАНИЕ КАК ОБЩЕСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ. ВОСПОМИНАНИЯ О КОММУНИСТИЧЕСКОМ ВОСПИТАНИИ

Нельзя не обратить внимание на сходство в данном вопросе программных взглядов Мангейма и наших коммунистов (сходство не случайно, Мангейм искал возможности для положительных заимствований из взглядов политических противников, да и вообще противники XX века старались использовать опыт своих оппонентов).

Я, сдав в 1981 году ВАК-овский экзамен по философии, почему-то больше не испытывал острого желания читать Ленина. Поэтому сейчас пишу по памяти. Кажется, у него были две параллельные идеи. Одна, что культурный работник есть хороший работник, вторая — идея коммунистического воспитания. Первая идея то ли заимствована из Германии, то ли навеяна немецким примером. Увидеть в ней что-либо плохое при желании можно, но трудно.

Вторая идея проводилась в жизнь разнообразными способами, я лишь попытаюсь вспомнить, что было в школе, когда я учился.

По-моему, «образование» и «воспитание» было почти разделено.

В «воспитание» входили пионерские и комсомольские мероприятия. В младших классах были также задушевные рассказы про «дедушку Ленина», одиннадцати его братьях и сестрах, а также об их отметках в школе. Это от собственно образования четко отделено.

Был открыто воспитательный предмет «обществоведение» в двух старших классах (с небольшим количеством часов). В общем сознании он был третьесортным (на 1974-75).

История. Она рассказывалась с марксистских позиций, с имеющейся в виду моралью: вот человечество злодействовало, страдало, а потом и нашло ключи к счастью. Это — смесь «образования» с «воспитанием», хотя и не такая ужасная, как это принято думать. Прямую ложь в официозных печатных изданиях наши предводители тогда (вопреки мнению, широко распространенному, и тогда, и впоследствии) не любили (из добрых чувств, или каких иных — не знаю, это вопрос другой). Предпочтительнее был принцип «правда, только правда, но не вся правда». Как мы сейчас знаем, это не самый эффективный способ дезинформации. Что касается, школьных учебников истории то, по-моему, они были однобоки, но еще не сюрреалистичны.

В истории с историей хуже было другое. Кажется, на 1973–1984 приходился минимум выпуска серьезной исторической литературы вообще (по любым странам и эпохам). Может я идеализирую жизнь но, по-моему, это сильно способствовало общему историческому невежеству образованных слоев. И каким должно было быть удушье, чтобы бессвязная ахинея демократических оракулов 1988-91 могла восприниматься как глотки свежего воздуха.

Наконец, относительно небольшие элементы «воспитания» были вставлены в «литературу». В 10-ом классе проходилась советская литература, разумеется в своей прокоммунистической части. Но и здесь большая часть проходившегося (конечно, не все) было яркой и неоднозначной литературой революционной эпохи, оставлявшей возможность и для размышлений, и для сомнений.

По-моему, все.

Теперь лишь остается отметить убожество описанного (я говорю лишь о школьном образовании) по сравнению с Мангеймом. Во-первых, прямизна методов. А, во-вторых, честная идея воздействия на «убеждения», а не «поведение». Человека хотели или убедить, или заставить послушно исполнять ритуальные действия, а не запрограммировать.

Я окончил школу в 1975 году. В дальнейшем роль «коммунистического воспитания» в школе, видимо, возрастала (а его эффективность падала, или точнее, контрпродуктивность росла), но я этого уже непосредственно не наблюдал.

НАШЕ СЕГОДНЯ

Фиксирую то, что существенно в этом обсуждении.

1. Развесистость нашей современной системы образования отнюдь не означает, что она исполняет образовательные функции. У нее слишком много иных, более важных, задач.

2. Всем очевидный упадок нашего образования есть элемент упадка страны в целом, и, в свою очередь, действует как дополнительная сила, усугубляющая и закрепляющая на будущее этот общий упадок.

3. Не похоже, чтобы наш учительско-преподавательский корпус в целом сознательно следовал взглядам типа мангеймовских или их современному творческому развитию. Многие думают иначе, другие вообще не думают, третьи занимаются честным вымогательством, четвертые — реализацией своих амбиций.

Тем не менее, естественно думать, что научный или религиозный либерализм воздействует на наше образование посредством взглядов наших правящих кругов и либерально-религиозных групп. Не надо преуменьшать и прямое воздействие глубоко либеральных умонастроений нашего общества.

4. Сейчас для огромного количества людей образование — это последний (и единственный) шанс не пойти на дно. Иными словами, образование — инструмент вертикальной подвижности населения. Обсуждать "светлые перспективы" прекращения такой подвижности не входит в предмет моих записок.

Мои заметки — о том, есть ли какая-либо надежда сохранить остатки собственно образования в нашем быстро меняющемся мире.

2. СОВЕТСКАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

Фарш невозможно провернуть назад

И мясо из него не восстановишь

(из популярной эстрадной песни 80-х годов)

Автор, как и любой другой человек соответствующего возраста, имел возможность (и необходимость) в течение 10 лет присутствовать в советской общеобразовательной школе в качестве ученика и наблюдателя. Еще я вел некоторое время маткласс, а также наблюдал в течение долгого времени свежепоступивших первокурсников в одном из приличных московских ВУЗов.

Та эпоха стремительно удаляется от нас, и вместе с этим исчезает память о ее реальностях. Есть много любопытных вещей, которые нельзя разглядеть через официальные и формальные описания, и с этой точки зрения мои наблюдения могут представлять некоторый интерес. В основном, меня интересуют некоторые детали, которые могут быть интересны для оценки современных явлений. Я попытаюсь максимально отстранено от себя самого издали проанализировать некоторые факты, оставшиеся у меня в памяти.

Сначала мне пришлось по очереди учиться в трех сильно отличающихся друг от друга московских школах. Правда, ни одной среднестатистической среди них не было.

ШКОЛА В РАБОЧЕМ ПОСЕЛКЕ. 1966

Это был район на окраине Москвы, где был Завод с большой буквы (это слово всеми произносилось с оттенком уважения), много мелких заводишек, а также магазины, столовые, котельные и пр. Впрочем, неподалеку был еще один из самых знаменитых наших «ящиков». В районе были школы получше, но эта была ближайшая, и не через дорогу. Выпускники школы в полном составе пополняли здоровые кадры окрестных предприятий. Кажется, к моменту моего прихода в первый класс в школе уже был выпускник, поступивший в институт (вечерний).

По поводу обстановки в школе. Мой одноклассник летом после первого класса поджег цистерну с каким-то горючим. Бедняжка получил ожог и "привод". Позволю себе (неточно) процитировать своеобразное высказывание тов. Маленкова: "типично не то, что чаще всего встречается на самом деле, а то, что наиболее полно отражает тенденции развития общества в настоящее время". Я не буду утверждать, что каждую субботу после уроков мои одноклассники шли пускать под откос поезда. Вовсе даже нет, они лишь ходили чистить пьяным карманы. Упомянутый случай был "типичен по товарищу Маленкову", он не выступал из общего ряда, а лишь достойно его завершал.

Рассказывали еще, что когда-то какой-то 10-классник, много издевавшийся над младшими, свесился из окна, подошли к нему сзади двое второклассников… Сейчас я не уверен, что это было на самом деле (или было именно у нас), но и в качестве романтического сказания это не лишено характерности. Нашей атмосфере былина соответствовала.

Я верю, что какие-то учителя ставили перед собой какие-то положительные задачи и как-то их решали. Но первой задачей было удержать буйную вольницу в повиновении.

Я провел в этой школе 13 учебных месяцев и наблюдал три попытки решения этой задачи.

Учительница первая моя

Мне пришлось видеть это собственными глазами, впоследствии я (в Советское время) никогда и ни от кого не слышал ни о чем подобном.

Для поддержания порядка Она первоклассников лупила, таскала за волосы, кидала в них разными предметами. Порядок был. Почти все были отличниками. Самые плохие результаты были у вашего покорного слуги, а также у будущего поджигателя. По-видимому, и он тоже выделялся из общей массы.

После первого класса Она ушла. Возможно, что "по собственному желанию", но маловероятно, что по собственной инициативе.

Неудачница

Наша школа вообще была, как сейчас принято выражаться, "экстримом". Но мой класс после предыдущей учительницы был "экстримом в экстриме". Хотя он был и второй.

И вот к нам приходит «девочка» (кажется, тогда говорили так, сейчас выражаются "барышня"), только что закончившая институт. С задачей удержания порядка она не справилась. Успеваемость (почему-то) упала. Родители были этим не довольны. В конце года она ушла. Провал был полный. С любой разумной точки зрения.

Только… Я много лет спустя не могу оценить ее как профессионал профессионала. Но знаю, что я был для нее отдельной задачей, которую она решала параллельно с другими. И идея, что я зря отсидел в школе во втором классе, мне в голову никогда не приходила. Она же советовала моим родителям забрать меня из этой школы. Что вскоре и было сделано. И, кстати, меня охотно (на следующий день после разговора со мной) взяли в «хорошую школу» посреди третьего класса, хотя никакого набора не было; и был я там на своем месте.

Укротительница

Наконец, мой класс обрел то, чего он заслуживал. Я опоздал в школу на 2 недели, и самого интересного не видел. Все уже сидели с кляпом во рту и руки по швам. Происходившее на доске было непонятно и неинтересно. Предлагавшиеся примеры по арифметике я вроде умел решать и раньше. Но мне все равно было непонятно. Еще мудреней оказалось с "обстоятельствами места действия" которых было много видов, и их было жизненно важно уметь различать под гипнотизирующими взглядами грозной всемудрой учительницы.

Теперь взгляд профессионала 35 лет спустя. За последующие 8 лет обучения в школе я видел много учителей, которые мне могли бы не нравиться по самым разным причинам. Были люди, не знакомые со своим предметом, были глупые, были психически неуравновешенные. В каждом классе попадался учитель, недолюбливавший лично меня. Были люди, реализовавшие свои личные амбиции лидерством среди школьников. Но все это было как-то архаично и по-домашнему. Здесь, единственный раз за время обучения, мне попался хороший профессионал, который обучая, не имеет цели чему-нибудь научить.

Я вернусь к этой проблеме позже.

Еще забавно. Я в первый раз имел возможность наблюдать, как паства выбирает себе пастыря.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ШКОЛА

Кажется, на вывеске следующей школы было слово "экспериментальная", и, кажется, были слова "академии педагогических наук". Туда надо было ездить на автобусе, потом на метро, но в те времена третьеклассник мог спокойно это делать сам. Половина моих одноклассников тоже ездили в школу на метро, а то и на электричке.

В этой новой моей школе учителя были хорошие (ну не все, но в общем), ученики, в общем тоже.

Количество уроков, кажется, было таким же, как в обычной школе, а если и превосходило его, то незначительно. У большевиков на этот счет были жесткие ограничения, и количество уроков медленно возрастало от четырех (может даже от трех) в начальной школе до 6 в 10-ом классе. По-видимому, отдельным школам разрешалось небольшое превышение нормы.

Помню, что в той школе я добросовестно делал домашние задания, но много времени это не отнимало. Эти задания не могли помешать ни чему иному, что я хотел бы делать, и с другой стороны иные занятия не мешали домашним заданиям.

Возможно, здесь есть какая-то аберрация зрения, например, математика мне всегда давалась легко, а наверно так было не со всеми. Но я не верю, что объемы были большие. Например, сейчас у школьников, при решении математической задачи, главное ее "правильно оформить". Разумеется, мы решения "оформляли", но мороки с этим не было. И вообще чистописание в его разных формах развито было слабо.

Учителя позволяли себе странные выходки. В какой-то момент, когда болела учительница математики, нам читали вслух отрывок из только что вышедших "Рассказов о множествах" Виленкина. Там какой-то Лемовский звездолетчик поселился в гостинице с бесконечным числом номеров. А на географии вместо того, чтобы все время проходить программу, нам иногда читали вслух отрывки из записок капитана Головина и капитана Невельского.

Обязательной учебной нагрузки в школе вне сетки уроков не было. Были правда классные часы, какие-то пионерские тусовки, изредка субботники и т. п. В том раскладе это было скорее общественным развлечением.

Временами появлялись и исчезали какие-то факультативы. Если очень хочешь, то ходишь. Например, Учительница с титулом "заслуженной" исполняла какое-то время факультатив по математике. Я, в конечном счете, предпочел Константиновские кружки, и думаю, что был прав. Но при этом подтверждаю, что факультатив был полезен и осмысленен, и исполнялся хорошо.

В общем, была идиллия советской общеобразовательной школы.

Эксперименты в «экспериментальной школе»

Кстати на нас ставился эксперимент с Колмогоровскими учебниками (школа была "экспериментальной"). У нас была хорошая "математичка" и неплохой по уровню класс. Колмогоровский учебник (пригодный лишь на то, чтобы быть книгой для чтения при реальном учебнике) был успешно прокатан, и, по-видимому, наверх пошел соответствующий отчет. Наверно, он был прокатан еще в каких-то школах, подобных нашей. То, что подобный эксперимент — очевидная аберрация зрения, тогдашним министерским чиновникам в голову не пришло. Массовый учебник должен работать и в условиях, отличных от идеальных.

Но не надо забывать, что тогда было еще время подъема (а не упадка, как сейчас), и была идея, что уровень образованности населения будет и дальше расти. Люди еще были оптимистами.

Недавно вариант той же ошибки был повторен с зенковской программой для младших классов. Сами по себе эти учебники представляют из себя любопытный памятник разума, но при этом они исходят из того, что учитель вполне понимает идеи автора (в общем разумные), а не букву написанного текста.

Но, осуждая людей, делавших ошибки, нельзя забывать про ситуацию с лоббированием современных учебников, которая в понятие "ошибок" уже не укладывается.

Старшие классы

Их я не видел. Там предлагалось "углубленное изучение" по трем разным направлениям (на выбор школьника), не помню каким, и проводился большой дополнительный набор. Степени эффективности этой части системы я отследить не могу.

Мои бывшие одноклассники рассказывали забавную вещь. Я тогда воспринимал ее как необычную (и возмутительную), что показывает, что это явление тогда еще было относительно редким.

В школе завелся "хороший учитель истории", который начал заставлять всех учить эту самую (уж не знаю какую) историю сверх всякой меры. Рассказчики объясняли, что он всех замучил, и они проводят за этой историей бездну времени, но при этом относились к нему с большим почтением.

Мне казалось, что "плющить" историей (как, впрочем, и математикой, физикой и т. п.) можно лишь людей, которые в явной форме выразили к этому желание. А все остальные люди должны проводить свое свободное время так, как сочтут нужным они, а не учитель истории.

Я не могу сказать, что мне попадалось недостаточно хороших учителей в нормальном смысле этого слова, которые неплохо учат всех и способны "давать" больше тем, кто этого бы хотел. Но не тех, кто старается "самовыразиться" и не дать жизни другим ради своего предмета. Разумеется, усилия такого рода обычно безрезультатны в положительном смысле этого слова. Но отрицательных результатов в разных видах достигнуть удается.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ШКОЛА

В Москве того времени было 6 или 7 «математических школ», которые признавали друг за другом этот статус (возможно было еще несколько других, ошибочно считавших себя таковыми).

Был Колмогоровский интернат (для иногородних), была 2-ая школа, остальные 4 школы входили в т. н. Константиновскую систему. Сама эта "система" (которая не существовала ни на какой бумаге) была многолика, и матшколы были лишь одним из ее проявлений.

Константиновская система в матшколе

К обычным школьным предметам был добавлен еще один, с условным названием "матанализ". Вела его веселая компания из 4–6 молодых людей (обычно студентов или аспирантов), которые и набирали класс, исходя из своих взглядов. В принципе мог быть кто-нибудь постарше (например, Константинов Николай Николаевич лично). У нас постарше остальных был Женя по кличке Крокодил.

Все эти люди одновременно находились в классе и одновременно беседовали со школьниками. Кроме того, незадействованные в данную минуту школьники могли свободно говорить о предмете, а также, под общий шум, о чем угодно. Последнее не одобрялось, но было неизбежным.

В начале занятия школьникам предлагались отпечатанные на папиросной бумаге под копирку "листочки" с задачами. Их предлагалось решить и сдать (иногда устно, иногда письменно, это техническая деталь). Далее весь урок проходил в их сдаче. У доски задачи не разбирались, и более того, у доски вообще ничего не происходило. Задачи соединялись в циклы, которые давали возможность медленного самостоятельного продвижения по теории. У школьника возникала иллюзия, что он придумывает теоремы сам.

Возрастная разница между студентом и школьником не так уж велика, и сдача решения могла превращаться в своего рода честный интеллектуальный поединок, в котором студент, как мог, играл в кошки-мышки, но у школьника тоже были возможности поразвлекаться в ответ. И "студенту", который играл в такие игры впервые, играть было еще интересно.

За три года изучения "матанализа" успешно проходилась программа мехмата по матанализу за 1 месяц (не полностью). Еще развлекались с элементарными задачами.

Так что "знаний" никто не "давал", да и "приобреталось" их не так уж много.

Но что же приобреталось?

Во-первых, умение думать и интеллектуальная инициатива. Ну, скажем, потом, увидев математическую теорему, первая реакция человека, прошедшего данную выучку, было доказать ее самому. Сопровождаемая уверенностью, что это будет сделано. В этом есть и минусы, но достаточно разумный человек в последующей жизни мог эти минусы погасить.

Во-вторых, приобреталась привычка к точному мышлению. Способность отличать верное обоснование от неверного. Способность находить ошибки в рассуждениях, и заделывать «дырки». Способность самостоятельно обнаруживать, что самоочевидные высказывания могут быть неверны.

И то, и другое могло быть полезно человеку, независимо от того пришлось ли ему в дальнейшем иметь дело с математикой или нет.

Чего не было.

Не было никаких элементов подготовки к вступительным экзаменам. "Студенты" считали, что они учат природе вещей, и сама идея помогать в низменных жанрах показалась бы "студенту" оскорбительной.

Матшкольники ходили на математические олимпиады. Этот жанр считался высоким. Но идеи готовить школьников к олимпиадам опять-таки не было. Потому что спорт — спортом, а наука — наукой.

Разумеется, не было никакой "помощи" (в современном, а не тогдашнем смысле этого слова) в решении трудных задач. Сама такая идея тогда показалась бы дикой. "Студенты" работали (развлекались) бесплатно.

Проблема балласта. Она есть всегда, но по небольшом размышлении легко понять, что при описанной выше "системе" она не страшна (конечно, если класс не состоит из балласта).

Константиновской системы сейчас не существует, и реанимировать ее нельзя. Но то, что выше описано, пример того, что совсем нестандартные, и даже кажущиеся "дикими" с точки зрения ортодокса образовательные конструкции, на самом деле могут оказываться самыми эффективными.

Есть довольно много людей враждебно относящихся к тогдашним матшколам и их выпускникам. Я понимаю их точку зрения, но от обсуждения воздерживаюсь; цели данного текста ограничены.

Обрамление

Понятно, что наряду с т. н. "матанализом" была обычная школьная математика (алгебра/геометрия). Она велась по обычным тогдашним учебникам и программам (Киселев, Рыбкин, и т. п.) учителем из этой школы. Так как аудитория была лучше средней, то реально в пределах стандартной программы проходилось больше и лучше, чем обычно. Смутно помню, что очень подробно проходились геометрические преобразования.

Следует подчеркнуть — отсутствие экстремизма. И сам Учитель это подчеркивал. Но учил хорошо.

Остальные предметы велись скорее хорошо, чем плохо. "Хороших учителей" типа упомянутого выше «историка» не было. Кроме того, обучение имело своей целью обучение, эти странные слова являются содержательным высказыванием (см. обсуждение этого предмета ниже).

Говорить, что экстремизм вообще не допустим — само по себе есть проявление экстремизма. Но человек, в экстремизм впавший, чаще всего заменяет здравую самооценку иллюзией успеха. Мне же, по-видимому, повезло, и экстремистов от образования я на своей шкуре не испытывал.

ФИЛОСОФСТВОВАНИЯ.

Злодеи и обличители

Когда обществу нечем похвастаться в настоящем, а будущее выглядит безнадежным, оно начинает заниматься перестройкой своего прошлого. Есть два основных варианта. Один — очернить прошлое настолько, чтобы пройденный длинный путь упадка выглядел бы прогрессом. Другой — найти в прошлом источник света, который бы согревал нас в печальном настоящем. Достаточно пойти в "Библиоглобус", по очереди пересмотреть изданные там исторические книжки, и убедиться в том, что у нас было два совершенно различных прошлых.

Очень часто приходилось и приходится слышать в разных вариантах, что Советская Власть зажимала творческих людей. Обилие такого рода показаний, а также высокий статус их авторов (и в бывшем Советском Союзе и на Западе после переезда) как будто делает их бесспорными.

Представим в себе, что ночью в пустынном лесу происходит бесшумное убийство. Представим себе, что, несмотря на это, следствие находит очевидца, наблюдавшего все это из-за ближайшего куста. Больше того, таких очевидцев находится сто человек. Да откуда же они взялись? Чего они под кустом делали? Как они там поместились? — спросим мы.

Само обилие "зажатых" (к которым надо еще добавить тех, кто речей о зажимании не произносил) заставляет усомниться в истинности их высказываний. Особенно если сравнить с настоящим временем, когда никто никого не зажимает. Конечно, налицо было недовольство заметной численно и "общественно значимой" социальной группы (или групп). Конечно, это недовольство имело основательные причины. Но только представители этих групп со всеми их достоинствами (как и недостатками) были такими же продуктами и деятелями той эпохи, как, скажем, какой-нибудь редактор журнала «Коммунист», или, например, худший из секретарей самоговысокого в мире обкома.

Среди "ста лжесвидетельствующих" достаточно людей, делающих это искренне, и это заставляет думать, что они хотят скрыть что-то неприятное и от других и от самих себя. Это само по себе свидетельствует о каком-то кризисе внутри высокообразованного сообщества и, по-видимому, лжесвидетельствование отчасти направлено на желание скрыть какие-то черты этого кризиса.

Надеюсь, что на эту тему сказано достаточно.

Несмотря на внешнюю незыблемость марксистской фразы, Советская эпоха была очень неоднородной и во времени и в пространстве. И вопреки расхожему мнению, она была полна контрастов и конфликтов, только, может, не в тех плоскостях, где их ищут (и успешно придумывают).

Советское образование высокого уровня было одной из сильных положительных черт эпохи. Мне много приходилось говорить с западными интеллектуалами, и память о блеске советской науки там (но не здесь) еще жива. Отчасти с этим связаны остатки уважения к нам, которые сохраняются во внешнем мире (это пройдет, и мы это еще почувствуем). Люди постарше еще помнят интеллектуальный вызов 1957 года и соответствующую перестройку системы ценностей у западных образованных слоев.

«Средняя школа». Минусы, они же плюсы

Слово «средний» в русском языке двусмысленно, и по поводу советского «среднего» образования много язвили (а может, и до сих пор язвят).

Да, советская школа в целом слабо напоминала идиллию.

Прежде всего, отнюдь не идиллично детское общество вообще (и оно, может, даже по своей природе хуже, чем общество вообще). Это печальное обстоятельство неизбежно прорывается через любую "систему" (страшней всего для учителей были девичьи классы времен раздельного обучения).

Далее, когда учительство становится массовой профессией, заполнить все должности людьми необходимого интеллектуального, образовательного и нравственного уровня просто нет возможности.

Не все учебники были удачны. Например, у большинства (я не исключение) оставил тягостное воспоминание учебник литературы с его "образами Евгениев Онегиных", а также школьные «сочинения». Не будучи экспертом в данном вопросе, я не могу рассуждать насколько сие литературное зло в школе было неизбежно.

У учителей была какая-то безумная отчетность, я с этим не сталкивался, описать не могу.

И все-таки, где же были плюсы?

Во-первых, плюсом было жесткое внешнее ограничение общей учебной нагрузки. И соответственно жесткое ограничение по любому отдельному предмету.

Я видел много людей, которым казалось, что их чему-то учили недостаточно. Им почему-то не приходит в голову, что снятие жестких рамок повлекло бы…

1. увеличение нагрузки по не столь желанным предметам (коих большинство).

2. Еще хуже: увеличение объема того предмета, который сейчас кажется желанным, как раз могло бы отбить охоту. Кстати, про себя я уверенно могу сказать, что математика в исполнении современной хорошей школы вызвала бы у меня ненависть.

Можно гадать, откуда взялась идея ограничения. Возможно, она просто исходила от разумных людей. Возможно, власти исходили из идеи разумных медицинских ограничений. Возможно, была идея оставлять (насколько это возможно) всем людям равные возможности по окончании школы.

Любопытно, что как раз разумность и умеренность решения вызывали озлобление у людей, вроде бы разумных.

Вторым минусом была наша отсталость. Да, сначала мы были впереди передового человечества и провозгласили идею «коммунистического воспитания». Но до Мангейма мы не доросли, и при всех «ритуальных танцах», наше образование в своей основе было образованием в архаичном смысле, о котором я писал выше.

На этом (логически неудачном) месте я обрываю данное обсуждение.

ВОКРУГ ШКОЛЫ

Ловцы душ человеческих

Было очень много кружков для школьников (их много и сейчас) с самым широким спектром, от фигурного катания и выжигания лобзиком до константиновской системы (первых хватает сейчас, а вот последнего нет). На расстоянии 500 метров от моего дома было два заведения с многочисленными работавшими кружками [насколько из этого можно выводить статистику, я не знаю, но до какой-то степени можно]. Я куда-то тыкался, но это настолько меня не привлекало, что даже не помню, о чем шла речь. Помню, что среди кружков было много разного рукоделия, вроде авиамодельного кружка. По идее, для рабочего района это могло быть неплохо; мужики, умевшие работать руками, и которые могли бы этому поучить, у нас там были. Но могло быть неплохо или было, я не знаю. Во всяком случаи, кружки работали, и дети (по состоянию на конец 60-ых годов) туда ходили.

В Москве (не знаю, как в других местах), можно было найти и кружки научного направления высокого уровня. Конечно, надо было искать, но уровень шума тогда был невелик, и найти было можно.

Я в итоге попадался в две сети. Во-первых, был биологический кружок при Дарвиновском музее, который вел Смолин Петр Петрович. Забавно, что в дальнейшей жизни среди образованной братии мне попадалось неожиданно много людей, которые этого Смолина помнили (хотя при моей профессии этого бы быть не должно было). Что заставляет задуматься о роли одиночек в мире, где крутятся монументальные шестереночные колеса.

Что касается, внешней организации кружка, то ее тоже забавно вспомнить. Занятия происходили в гардеробе Дарвиновского музея, или в Зоомузее на какой-то колеснице с 6-метровым выдвижным столбом (ее основным назначением была смена лампочек на высоком потолке).

Еще раз о константиновской системе

Вторая сеть была константиновская система, о которой я уже писал. Наряду с матшколами, она включала маткружки, базировавшиеся в Университете, а также в разных иных местах, появлявшиеся и исчезавшие, математические олимпиады, а также некоторые летние мероприятия. Рабочей силой были молодые люди (в основном, студенты и аспиранты), чаще всего окончившие матшколы. Оплаты труда не было. Времени и сил деятельность такого рода отнимала не так уж мало, но тем самым и того и другого у людей было в избытке. Правда, развлечением (лучшим, чем многие другие) и до определенной степени самообучением это тоже было.

Я сам сотрудничал там лет 6–7, пока не надоело. Последняя оговорка довольно важна. Как известно, "профессиональный преподаватель — это человек, который накопленную за долгие годы ненависть к предмету, ненавязчиво, но успешно передает слушателям". В "системе" профессиональных преподавателей не было. В любом деле непрофессионализм может быть опасен, но в плохо формализуемом деле преподавания профессионализм бывает опасен в не меньшей степени. Отчасти с этим связана точка зрения, еще не изжитая на Западе, и одно время процветавшая у нас — что ВУЗовский преподаватель должен заниматься т. н. "научной работой". Это дает ему больший кругозор и способность к самообучению, а кроме того делает его профессию не вполне преподавательской. Кстати, и ВУЗовские начальники в те времена стремились иметь в качестве «совместителей» людей, занимавшихся реальной деятельностью.

Для достаточно деятельного человека естественно стремиться к развитию. Профессия учителя, к сожалению, не всегда дает действительные возможности для этого.

К вопросу об отрицательных чертах преподавательского профессионализма я еще вернусь.

Перед тем, как заняться ведением класса, я получил «инструктаж». Константинов достал со своей книжной полки том "Брокгауза и Ефрона" (тогда это была большая редкость) и дал почитать статью "Укрощение зверей". Там все очень правильно написано (всем советую изучить), и на этом моя собственная теоретико-методическая подготовка раз и навсегда закончилась.

Одна из идей этого «самоучителя» была в том, что человек, входящий в клетку с тигром, должен чувствовать свое абсолютное превосходство. Разумеется, очень легко превосходство демонстрировать. Но тигр-то легко различит истинное наличие чувства превосходства и демонстрацию этого… Сам Константинов мог отлично управлять шумящей аудиторией скажем человек в 300. Конечно, это зависит от аудитории. Но думаю, что "профессиональному преподавателю" такое и в страшном сне не приснится.

Отмечу две забавные черты этой константиновской «системы».

Во-первых, удавалось найти положительное применение энергии молодежи. Может я ошибаюсь, но общества последних десятилетий этой энергии боятся, и сознательно или бессознательно пытается ее нейтрализовать.

Во-вторых, по поводу общей конструкции матшколы константиновского типа. Была обычная математика, с обычной «требовательностью» школьного типа. И был предмет, формально обязательный. На котором от человека хотели многого. Но контроль, как таковой, был минимален.

С середины 70-х годов мехматский партком начал поход против Константинова.

Как можно, чтобы какой-то самозванец учил людей математике, в обход всякого порядка? «Конст» по этому поводу бодро говаривал: «Нельзя всюду навести порядок, как нельзя все заасфальтировать».

Можно было на время вытеснить константиновских людей с кружков «при мехмате». Но вскорости все школьники перетекали на маткружки, которые откуда-то самозаводились на каком-нибудь «химфаке»… Постепенно Константинов был оттеснен с московских математических олимпиад, (что было печально). В ответ на это откуда-то появились «Турнир имени Ломоносова» и «Турнир городов».

Уже позже откуда-то появился Московский Независимый Университет, Конст обеспечил этому учреждению начальную организацию, но собственно постановка математического обучения на этом уровне уже не входила в его компетенцию. И вряд ли это вышло так, как ему бы хотелось.

Образование и просвещение

Тридцать лет назад в каждом московском книжном магазинчике был отдел научно-технической литературы, преимущественно научно-популярной и образовательной. Литература недорогой, как правило, невзрачно изданной, в среднем неплохой по сути (а часто и хорошей). Это был важный положительный элемент жизни, дополнявший формальные образовательные структуры.

Сейчас такие отделы тоже бывают, но основная часть того, что видишь (кроме учебников) относится к двум жанрам — материалы для подготовки к экзаменам (преимущественно вступительным) и красочные издания вроде «оксфордских словарей». Экзаменационную индустрию я обсуждаю ниже. А «обобщенные оксфордские словари» (охотно раскупаемые в качестве подарков, да и просто так) — это кладезь ценных знаний, вроде того, какая рыба самая длинная, какой таракан самый ползучий, из чего был сделан щит викинга и т. п. Наверно сообщаемые сведения в большинстве своем правильны, но только ни к какой «науке» это отношения не имеет.

Потому что наука, как запас сведений о мире, — это не сарай с ветхим хламом, а логическая структура. А наука (как, впрочем, и инженерия), как род деятельности — это поиск со всеми присущими ему ошибками и сомнениями. Архаичная научно-популярная литература отражала все это; рассказывая об истории мысли, поисках истины, логических связках, красоте природы, она и сообщала человеку основы соответствующих наук, и учила человека думать.

Сейчас пытающийся найти разумную популярную книжку в магазине, должен перелопачивать горы макулатуры вышеописанного типа. И, как правило, этот человек плохо понимает критерии отбора…

Здесь не место обсуждать, почему так получается, я только фиксирую точку зрения, что положительный некогда элемент жизни во многом заместился отрицательным, и что значительная часть современной «научно-познавательной» литературы исполняет анти-интеллектуальные функции.

Удивляет скорее то, что издается (действительно издается, и надо с благодарностью относиться к пишущим и издающим) чего-то приличное; хотя найти это можно, обычно после поисков, обычно лишь в немногочисленных приличных магазинах, вроде Библиоглобуса, Молодой Гвардии или магазина Независимого Университета.

СОВЕТСКАЯ ШКОЛА В ОТРАЖЕННОМ СВЕТЕ: 1986

Через восемь лет после окончания школы я, в качестве "начинающего преподавателя", пришел работать в ВУЗ. Прошла еще пара лет, когда я увидел выпускника школы в его достаточной и неиспорченной ВУЗом красе. А именно, мне, наконец, попалась дневная группа первого семестра с какой-то специальностью, на которую был конкурс меньше 1. Думаю, что мои подопечные все же представляли верхнюю часть спектра выпускников московских и подмосковных школ. Например, они шли в приличный ВУЗ.

Я был вежливым и мягким (может быть внешне) молодым человеком, не повышавшим голоса на учеников, не тюкавший их по мелочам, и не делавший многих иных действий, которые лень перечислять.

Оказалось, что новопоступившие студенты подобного языка просто не понимают. В частности, они не представляли себе, что угроза может быть сказана вежливо. Можно было поэкспериментировать и повысить голос: это действовало. Очень легко было просчитать, к чему они привыкли в школе. Почти все. Еще было ясно, что они привыкли к чрезвычайно мелочной опеке и контролю.

Я как будто должен был этих людей учить математике. С дисциплиной на самом деле было просто. Через три недели мои подопечные с большим и нескрываемым удивлением обнаружили, что я не испытываю страха за их успеваемость. Вслед за этим я, с удивлением (хотя и не демонстрируемым) обнаружил, что человеческий язык общения вдруг стал вполне понятен для моих подопечных. Надо, однако ж оценить, в каком положении находились в школе их учителя…

Но других проблем это не решало. Я (что впрочем, было ясно и заранее) столкнулся с двумя обстоятельствами. Сейчас я опишу свои общие впечатления от только что поступавших первокурсников за 1984–1989 годы.

1. Было впечатление, что люди, поступившие на инженерно-технические специальности были совсем или почти не знакомы с математикой за 9-10 классы. Математику за 1–8 классы они, в общем, знали, хотя большинство с изрядными дырками (ну, скажем, сложение дробей).

Официальная установка у нас была такая: надо их незаметно доучивать (никуда от этого не деться). Но если немного подумать, ясно, сколько в этом минусов.

Поступившие на специальность «прикладная математика», напротив, знали программу 1–8 классов хорошо. Они даже знали многое за 9-10 классы с одной крайне неприятной оговоркой, которая обсуждается чуть ниже.

2. Некоторые объекты вызывали у поступивших устойчивую ненависть и отвращение, скажем, слова "модуль" или "синус". Если честно, то вина в этом лежала на ВУЗах, а не на школах.

Казалось бы, что может быть проще модуля числа (абсолютной величины). Однако при одном виде "модуля" студент начинал делать ошибки. Дело в том, что индустрия вступительных экзаменов взяла на вооружение задачи с "раскрытием модуля". Задачи, извращенные и никому не нужные с точки зрения собственно математики, эстетически отвратительные с точки зрения школьника, и ничему не обучающие, кроме ценного умения "раскрытия модуля". У этих задач было и остается два достоинства: таких задач можно много придумать, и в них есть много подлянок (т. н. "подводных камней"), что очень ценно для соответствующей индустрии.

Преодолевать уже созданное отвращение труднее, чем незнание. Удивительно, что в течение десятилетий ВУЗовские "математики" не хотели видеть этой реальности.

3. Отсутствие у поступавших студентов трехмерного воображения. Причем у студентов всех специальностей, "хороших" и " плохих". На первый взгляд может показаться странным, но способность видеть предметы отлична от способности воображать их, и представлять их взаимное расположение, не наблюдая их непосредственно.

Мы могли с большим или меньшим успехом, но удовлетворительно читать курсы математики, пока не доходили до сюжетов, зависящих от этого самого воображения. Потом наступал мгновенный и полный крах. Из года в год. Думаю, что это в той или иной степени аукалось и на разных нематематических (естественнонаучных и инженерных) предметах.

Надо сказать, что достаточно замысловатая работа руками (плотник и т. п.), способствует развитию этого самого воображения. И в этом смысле работящий крестьянский мальчик, из лесной области 100-летний давности, скорее всего сильно превосходил хорошего выпускника современной хорошей школы.

В советской школе эпохи ее расцвета соответствующую функцию выполнял (дореволюционный) учебник "Стереометрия" Киселева. Учебник не простой, но, судя по его долголетней живучести, реалистичный. Далее начался общий кризис школы, и, как назло, на него наложилась неудачная реформа математических учебников. Стереометрия "пала первой жертвой" этих процессов.

Еще более ухудшила дело индустрия вступительных экзаменов. По традиции, самой сложной задачей варианта по математике была задача по стереометрии. И первое правило для любого абитуриента было: за стереометрическую задачу не

браться! Так стереометрия лишалась еще и "рыночной стоимости" при подготовке к экзаменам, и "учить" стало противопоказано.

Казалось бы, чего бы стоило ввести в вариант вступительного экзамена наоборот очень простую стереометрическую задачу. Но характерно, что за 30 лет сознаваемого всеми сползания вниз это (кажется) не было сделано ни одним ВУЗом. Факт, если вдуматься, очень забавный.

ШКОЛА ВРЕМЕН ЗАСТОЯ

Шестидесятые годы были временем наивысшего подъема нашего образования. Следующие 35 лет оно медленно ползло вниз, обнаруживая, однако, способность к упорному сопротивлению под ударами обстоятельств, омаразмевших коммунистов и вдохновенных либералов.

Задумываясь о школе того времени, необходимо помнить об условиях, в которых должен был существовать сильный деятельный человек того времени (1968 — 82+84 годы).

Непосредственным наблюдателем школьного кризиса времен поздней Советской власти я не был, и то, что я пишу ниже, — лишь размышления над тем, что было видно боковым зрением.

Всеобщее среднее

В 1959 году была введена обязательная "восьмилетка" (до этого была семилетка). По окончании 8-ого класса многие люди покидали школу, одни добровольно, другие — нет. Конечно, если ввести такое сейчас, то был бы честный или скрытый аукцион на места в 9-ом классе. В принципе можно было бы приставить к каждому учителю кристально честного ФСБ-шника. Но и тогда очень сомнительно, что отбор будет вестись по положительным качествам.

Конечно, мир 60-ых годов не отличался сверхразумностью и сверхпорядочностью. Но надо помнить, что XXI век был еще далеко, и обсуждаемая задача допускала относительно разумные решения.

Как будто, человек без образования не выбрасывался из жизни: профессия рабочего ни правящими кругами, ни обществом не считалась унизительной, зарплату за нее платили. Кажется, какие-то возможности для небольшой карьеры тоже бы-

Далее, для окончивших 8 или 11 (позже перешли к 10-летке) классов существовал большой спектр разнотипных учебных учреждений, основная часть которых имела профессиональную направленность. По-моему, это интересная деталь — наличие замысловатой ветвящейся образовательной структуры вместо позднейшей унифицированной системы типа школа — ВУЗ.

Так или иначе, образовательный уровень населения рос, и казалось, что так будет продолжаться и дальше. Наверно, это и на самом деле могло бы быть так.

В 60–70 годы был проведен "постепенный переход ко всеобщему среднему образованию". Я склонен думать, что те, кто это решение принимал, верили, что так можно поднять образовательный и гражданский уровень населения.

Мне, однако, представляется, что это было рискованное решение, с возможностью отрицательных результатов для образования (что, по-моему, можно было предсказать), и трудно просчитываемыми социальными последствиями.

Да, большим благом было созданная большевиками возможность образования для всех, в том числе для детей из необразованных слоев (в целом разумна была и идея дополнительной поддержки таких детей). Благом (а частично и необходимостью) была и обязательность школы.

Так что могло быть плохого от увеличения срока пребывания в школе? А в том, что здесь происходит подмена понятий: учить всех желающих и учить всех — вещи разные. Как всем известно, есть много людей, которые "учиться" не могут и/или не хотят.

Наверно верно, что желание учиться, в целом, является добродетелью. И это заложено в генетике человека, иначе разум как таковой был бы невозможен. Но в нежелании (или неспособности) это делать, особенно в больших дозах и фиксированных формах, как будто нет порока. Бывает, что подобные люди обладают немалыми человеческими достоинствами и полезными для общества качествами (а может и нет, как не обязательно обладает какими-либо достоинствами отличник). Если система образования берет на себя функции "изолятора" для не желающих учиться, то она отчасти теряет возможности исполнять другие функции. И от этой логической связки никуда не деться, каким образом ни пытайся ее обойти.

Можно встать на точку зрения "хочешь — научим, не хочешь — заставим". Но от этого тянет чем-то иным. Как будто, учителя должны были "заставлять" этих "нерадивых" учиться. Но при этом заставлять, не имея к тому средств. Я описывал выше, как по студентам можно было оценить стиль школьного преподавания. Но из того же описания, как будто ясно, в каком положении были их учителя!

Работа школьного учителя — работа тяжелая. В новом раскладе положение учителя старших классов утяжелялось, а привлекательные черты специальности улетучивались. Работа учителя становилась пугалом для образованных молодых людей (могу зафиксировать как свидетель это обстоятельство примерно на 1980 г.). А это означало медленную деградацию учительского сословия.

Возможно, предпринятые тогда властями действия были отчасти вынужденными. Не знаю. Возможно, что люди, окончившие 8-летку, и их трудоустройство представляли общественную проблему. Я, например, помню, что слово "ФЗУ" использовалось как ругательство в 60-х годах: «не будешь учиться — в ФЗУ пойдешь».

При том, что самих ФЗУ (фабрично-заводских училищ) к тому времени не было. Вряд ли это свидетельство благополучия.

Профобразование

В 1969 г. большевики преобразовали ПТУ (профтехучилища) в среднеобразовательные учреждения. Вместо 1.5–2 лет, как было до реформы, в ПТУ теперь надо было учиться 3 года. И это должно было соответствовать двум старшим классам школы. Потому что ПТУ-ушники/цы должны были, кроме школьной программы, получать еще и профессиональную подготовку.

Фальшивость такой постановки вопроса как будто очевидна. Как будто ясно, что такое "среднее образование" должно было быть липовым. Но это полбеды. Молодых людей, полных сил, и отобранных по признаку нежелания учиться, снова "сажали" за парты, только с увеличением срока. Так как отбор проводился по отсутствию положительного признака, то концентрация ряда отрицательных человеческих качеств там должна была быть выше, чем в школе. Например, там был повышен процент людей с уголовными наклонностями, а также людей, склонных в молодости к агрессивному поведению. Мужской части предстояло сразу после окончания обучения идти в армию. Возможно, кое-где был и несколько повышен процент "неудобных" людей, которых так не любило наше общество 70-80-ых годов. И всю эту бродящую смесь усаживали на три года в полубезделье просиживать штаны и юбки.

Выглядит страшновато. И репутация ПТУ, в тех кругах, которые я мог наблюдать, была соответствующей. Идея профобразования в обществе была дискредитирована. В эпоху больших перемен ПТУ тихо исчезли. Что, в сущности, очень печально, потому что вместе с ними почти исчезло профобразование, а на шее у школы повис еще один камень (в дополнение ко многим другим новым прелестям). Впрочем, в условиях, когда обществу стала не нужна промышленность, необходимость в ПТУ вроде отпадала сама собой.

Еще о ПТУ и тех, кто в них работал. Одна моя знакомая (я, к сожалению, не записал в свое время ее рассказов) после распределения столкнулась с жесткой необходимостью быстро сменить место работы. В то время, человек ("молодой специалист"), окончивший ВУЗ, должен был 3 года проработать в месте, куда он распределился. В принципе вопрос о смене места был разрешим, но связан с трудностями, а у Лены не было возможности с этим тянуть. Должность "освобожденного" комсомольского секретаря ПТУ была остродефицитной, и на нее можно было перейти откуда угодно (напомню, что "освобожденный" означало, что у человек официально занимался только комсомольской работой и за это получал зарплату).

"Освобожденных" деятелей периодически отправляли на специальные курсы, где их обучали разным полезным в хозяйстве вещам, в частности технике контроля над толпой. По показаниям Лены, учили хорошо и эффективно. Кстати, это сходится с моими наблюдениями за "комсомольцами^[2]".

И вот ее "вызывают" и говорят: "Видите, список из 9 человек. Если их оставить на лето в Москве, то их посадят. Это не нужно ни им самим, ни их потенциальным жертвам. Так вот. Вы берете их и идете в поход по местам боевой славы".

На третий день похода по лесам Калининской области, добры молодцы взбунтовались, и заявили, что никто из них не будет разжигать костра и готовить. "Ладно" — сказала Лена. К обеду следующего дня костер загорелся.

В те времена по телевизору периодически сообщали: "В этом году комсомольцы Москвы совершили столько-то (много, но не помню порядка величины) походов по местам боевой славы. Найдено….". Я тогда не мог понять, что эти слова значат, потому что ни о каких реальных "походах" не слышал.

Молодежный кризис

В начале 1970-ых годов правящие круги столкнулись с проблемой молодежи, которая не знает, куда деть свою свободу и свободное время. Задним числом ясно, что это вытекало из смены типа цивилизации, и проблема должна была встать независимо от действий и усилий властей того времени. Хотя эти самые действия отчасти способствовали ее усилению, а в дальнейшем картина обострялась из-за раскручивавшегося в 70-ые годы общественного кризиса.

Я, как наблюдатель, могу зафиксировать (примерно 1970 г.) появление у нас в районе агрессивных групп молодежи, обособлявшихся от других людей рядом внешних признаков. Один — характерная прическа: длинные волосы сзади, внизу слегка загнутые назад. Скорее всего, волосы были тщательно уложены. Останавливаясь, они слегка наклонялись вперед со свисающими вниз руками. Их лица я воспринимал, как не относящиеся к Homo sapiens.

Это было давно, и сейчас мне самому естественно задуматься, можно ли доверять моим тогдашним впечатлениям. Ну, во-первых, район был веселый (хотя он не был "плохим" или "опасным" в современном смысле слова, и он отнюдь не был "no-go zone"), и, видя впереди группу людей, надо было оценивать, на каком расстоянии можно мимо них проходить. Т. е. определенная наблюдательность была нужна. Спектр окружающих лиц был более разнообразен, чем в Московском Университете, и похоже на правду, что действительно появилась новая яркая линия за границами ранее наблюдавшегося спектра.

Какое дело было большевикам до длинных причесок? Ну, во-первых, длинная прическа была опознавательным знаком определенного движения, а большевики не любили никаких течений и групповых действий вообще. А во-вторых, прически — прическами, а вандализм — вандализмом. А также уголовщина в качестве прикладного вандализма. И последним заинтересовались бы любые власти.

Да, конечно, в том мире было многое, что вызывало возмущение. Была и культурная недостаточность, отчасти как результат большевистской политики. Только протест — протестом, а сознательная деградация — деградацией. И правда, что туда втягивались временами и неплохие по природе люди (моя зона наблюдений ограничивалась моим районом). Только тем хуже.

Чуть раньше (конец 60-ых годов) на Западе прошли бунты молодежи, которую, скорее всего, тоже никто не притеснял. Их пытались, с частичным успехом, использовать в своих интересах различные левые движения, в том числе и коммунисты, и им тоже временами пытались придать романтическую окраску.

Я склонен думать (возможно, без достаточных оснований), что все эти течения объективно были направлены против свободы, а общественная потребность в ограничении свободного времени людей не могла остаться без удовлетворения (разумеется, понятая более широко, чем запрашивалось). Другим последствием было постепенное смещение взглядов на цели образования и цели культуры.

Снижение качества рабочей силы

Люди, получившие образование, в конечном счете, шли работать, т. е. оказывались рабочей силой. Снижение качества этой "силы" в течение 70-ых годов было очевидно, и собственно это стояло за тогдашними бесконечными разговорами о молодежи. Вопрос этот был сложный, лишь частично имевший отношение к образованию. Интересно, что в области высшего образования это самое качество тогда еще можно было несколько поднять, без больших усилий и даже с небольшим уменьшением затрат. Ничего похожего предпринято не было.

Кажется сомнительным, что возможны были положительные шаги на уровне школы, но со второй половины 70-ых годов большевики озаботились, чтобы в школе улучшилось общее, коммунистическое и трудовое воспитание. Люди в 15–16 лет не очень любят, когда их откровенно воспитывают. Кроме того, пытаясь решать предлагаемые задачи, школа выступала в качестве открытой слуги режима, а степень популярности Многоречивого Вождя была, мягко говоря, невысокой.

Все эти усилия имели определенный отрицательный эффект, но вряд ли большой на фоне многих иных тогдашних процессов.

3. МЕХМАТ МГУ

ДНЕВНАЯ ЖИЗНЬ

У меня нет под рукой официальных учебных программ того времени, поэтому я немного рискую ошибиться в деталях. Итак, учебная нагрузка: по-моему, на 1–3 курсе было 3 пары в день. При этом в какой-то момент появлялся дополнительный свободный день, а на четвертом курсе официальная учебная нагрузка начинала куда-то улетучиваться. В первом семестре 5-ого курса оставался одинокий "Научный коммунизм" с добавлением "Статфизики" и тогда только при нас (повезло) введенного обязательного "Спецкурса естественнонаучного содержания" (в просторечии — кибениматика, но сама идея была бы хорошей, если бы такие спецкурсы не были обязательными и если бы их было побольше). В последнем семестре исчезало и это.

Замечу, что эта нагрузка включала все, включая и нематематические предметы (гражданская оборона, СЭД, о чем ниже, программирование, английский, механика, квантовая механика, теория поля, статфизика, военная подготовка).

Количество экзаменов в сессию на 3 младших курсах было — три или четыре (был один взбрык с 5-ю экзаменами). Т. е. список читаемых математических курсов был невелик.

На первом (и очень редко на втором) курсе в течение семестра были напоминания, что надо учиться, в виде коллоквиумов и контрольных. Но вообще-то коллоквиум давал возможность ознакомиться с частью курса, а особых мер к не сдавшим не было. А вот зачеты на первых курсах принимались жестко. Они не были объемистыми, но их надо было сдавать, а не спихивать (во всяком случае, в пределах зачетной сессии). Про экзамены — не знаю, по-моему они тоже сдавались.

В 1980-81 гг. усилилась борьба за успеваемость, и картина начала размываться, но я уже тогда студентом не был. Может у меня ошибка памяти, но у нас люди не сдавали до мая зимнюю сессию.

На первом курсе учебная часть делала вид, что борется за посещение лекций, и устраивала переклички. Студенты делали вид, что боялись, и обычно находился кричавший за отсутствовавшего. Соответственно перекликавший делал вид, что этого не замечает. Если по аудитории пускались списки присутствующих, то каждый отсутствовавший, как легко догадаться, оказывался там в нескольких экземплярах (сомневаюсь, что эти списки кто-либо обрабатывал). А вот не сдавших анализы к сессии не допускали! У меня как-то анализ потерялся, я сдал сессию досрочно, а потом оказалось, что не допущен.

Еще раз. Система обладала определенной жесткостью поведения. По каким-то очень немногим сюжетам по отношению к студенту применялась прямая дрессировка (скажем, при прохождении дифференцирования — очень жесткая). Очень жесткими могли быть и зачеты (это зависело от вкусов принимающего). Например, тебе дают 5 задач. Сделал четыре — зачет, нет — приходишь назавтра решать 5 задач и

Если ты предмет понимаешь — пришел на зачет и за один раз или два раза сдал. А во всем прочем никому до тебя дела нет. Учебная часть вызывала дрючить отстающих, но прочими она не интересовалась, стиль обучения под отстающих не подделывался.

Я подчеркиваю сдержанность официальных рамок, но надо помнить, что мехмат того времени как образовательное учреждение на голову превосходил любое другое учреждение того же профиля во всем мире. И дело отнюдь не только в умеренности (это может кто угодно), а еще в не формализуемой разумности. На мой взгляд, исключительно разумно и взвешенно были составлены учебные планы. Человеку обстоятельно рассказывался набор фундаментальных сюжетов, а дальше ему оставлялась возможность для самостоятельного развития, если он того хотел.

Пять лет обучения при наличном составе студентов вполне позволяли раздуть курсы и "дать" раза в полтора-два больше. Но такой цели не ставилось.

Пока человеку не приходится самому думать про программный пасьянс и пытаться провести его в жизнь, он вряд ли может понять, насколько это непросто. Здесь же было удачное глобальное решение (хотя и не без локальных ляпов).

Для меня так и осталось загадкой, чья сильная и разумная воля стояла за этим пасьянсом. Ефимов? Шилов? Петровский?

Утверждать, что все курсы хорошо читались, не буду. Но за это уже те, вышедшие к тому времени из игры люди, ответственности нести не могли.

ВЕЧЕРНЯЯ ЖИЗНЬ

Она происходила с понедельника по пятницу, и на нее отводились три пары, последняя по расписанию кончалась в 9 вечера (но продолжать дольше не возбранялось, выгонять со шваброй в руках начинали лишь после десяти). Это были спецкурсы и спецсеминары, собирали они не только студентов и аспирантов мехмата, но и ребят из многих других ВУЗов, а также многочисленных тогда математических людей со всей Москвы. Руководители семинаров тоже не всегда были с мехмата.

Молодой человек имел возможность ходить туда-сюда, слушать начальные куски курсов, пробовать, ошибаться, искать.

В принципе студент под надзором руководителя должен был написать бумагу, где он обязывал себя прослушать такие-то и такие-то курсы. Реально эта бумага ни к чему не обязывала, а лишь служила напоминанием, о том, чтобы человек не очень уж валял дурака.

Еще надо было за время обучения сдать сколько-то семестров спецкурсов и спецсеминаров. В принципе, среди спецкурсов бывала и полная туфта, час готовишься, идешь — сдаешь. Общественности это было хорошо известно, и такие экзамены пользовались широкой популярностью (сам сдавал). Вообще же спецкурсы сдавались неформально, тебе предлагают на дом набор задач, хочешь чему научиться — решаешь, хочешь отвязаться — идешь и спрашиваешь решение, у кого надо. Я сам исполнял последнюю функцию в отношении нескольких известных лекторов. Так что все их слушатели задачи очень даже хорошо решали.

Я к тому, что административная составляющая вечерней жизни сводилась к напоминаниям. Ну, может, некоторые научные руководители боролись за посещение

их собственных семинаров их же собственными учениками. Это уже были их трудности. Половины студентов вечерняя жизнь почти не касалась.

Ну а в вечерних аудиториях и коридорах кипела жизнь и делалась математика.

В общем, здесь еще был воздух понедельника, который начинался с субботы.

ЖИЗНЬ ПОТУСТОРОННЯЯ. ТЕНИ ПРОШЛОГО И ПРИЗРАКИ БУДУЩЕГО

Теперь же естественно перейти к "Сказке о тройке".

Социально-экономические дисциплины (СЭД)

Их было много: история КПСС, марксистско-ленинская философия, политэкономия, две "научных" дисциплины: научный атеизм и научный коммунизм, а еще две марксистско-ленинских: этика и эстетика. Последние две были пустой формальностью, а вот о первых пяти этого никак не скажешь.

Попытка вспомнить, как все же выглядела «История КПСС», производит освежающее впечатление. Когда семинарист обращался к аудитории с вопросом (или иными способами давал сигнал), каждый присутствовавший должен был опередить всех остальных в своем рвении отвечать. Но при воодушевленном ответе будь точен: шаг вперед — перегиб, шаг назад — не раскрыта сущность, шаг в сторону — ты заблуждающийся, а то и хуже. А если не успеваешь опередить остальных — тоже редиска, хуже всех прочих. В общем, живая, свободная, творческая, непринужденная атмосфера. Плохо ли было быть редиской, я обсужу ниже.

При ответе на экзамене надо было говорить не только в соответствии с учебником, но еще и быстро, гладко, с чувством убежденности. Я, сколько ни принимал экзаменов по математике, а с выражением ли и с сознанием ли важности формулировалась теорема Гаусса-Остроградского, меня никогда не интересовало. Я даже не имел ничего против, если она произносилась "с выражениями", лишь бы они были цензурными.

А тут на экзамене я как-то недостаточно уверенно сказал, что кулак — мелкая буржуазия, на что услышал сопровождаемую ударом кулака по столу речь лектора, которую я запомнил слово в слово: "Мелкая буржуазия — это бедняк! Середняк — это средняя буржуазия! А кулак — это крупная деревенская буржуазия!!!" (т. е., вроде Березовского, только в каждой деревне по пять особей). Мои слова соответствовали букве учебника, но зато кулак лектора опустился на стол, когда произносилось слово "деревенская", и это соответствовало духу "линии партии".

Справедливости ради, надо сказать, что описанная мною радужная картина соответствовала курсу "История КПСС", авторов которого никто и никогда не обвинял в исканиях истины. Скажем, пресловутая "марксистско-ленинская философия" на большую часть состояла из обсуждения немарксистских воззрений. Все домарксовские философы были предшественниками и предтечами Маркса, и имели полное право заблуждаться. Их сочинения издавались и были доступны (одни в большей степени, другие — в меньшей, некоторые в малой), нас даже заставляли их читать и делать по ним доклады. И вообще, взгляды Аристотеля или Спинозы могли обсуждаться вполне свободно. До сих пор не вижу в этом ничего плохого. Чтение (но конечно не "конспектирование") лично Маркса тоже не было вполне бессмысленным времяпровождением — все же был великий мыслитель и великий религиозный деятель, и его значение до сих пор не может трезво обсуждаться. Скажем, современный либерализм генетически зависит от марксизма и во многом является его творческой переработкой. Но, конечно, новая религия не может признать родство с предшествующей, которая для нее — главный враг.

А вот все философы после Маркса подлежали самой суровой критике, причем ничего, кроме этой критики о них известно не было, и не было никакой возможности чего-либо узнать. Но, в общем, читался некий курс по истории человеческой мысли и по положению марксизма в ней, и похабщиной я его считать не склонен (это был все-таки Московский Университет). Я также не уверен, что марксистские учебники были более похабны, чем либеральные.

Но в целом все эти курсы отнимали время (в том числе на конспектирование "классиков") и портили настроение. Вопрос в том, насколько они были опасны. Четверка влекла невыдачу повышенной стипендии (50 руб. вместо 40). Это не самое страшное. Тройка на экзамене могла очень даже аукнуться через 4 года при комсомольской "рекомендации в аспирантуру". Но тот описанный выше лектор, который наносил удар дубовому столу, должен был хорошо всех и, в том числе, меня обучить, а потому лимиты на тройки у него были очень маленькими. У нашего семинариста лимиты были еще ниже, поэтому я не понимаю, был ли я в несколько рискованном положении.

Мне еще раз хотели влепить тройку по той же науке непосредственно на экзамене в аспирантуру, за то, что я то ли недостаточно, то ли превратно раскрыл истинную сущность председателя Мао (в чем именно состоял мой грех, я так и не узнал, во всяком случае, любви к этому герою в моем голосе оказаться не могло). Экзамен принимала комиссия, включавшая представителя кафедры, и он не допустил. Но вообще тройка на экзамене — положительная отметка, так что, скорее всего, я в аспирантуру бы прошел.

Комсомольцы, которым все по пояс

Комсомольцем тогда был почти любой человек в возрасте с 14–15 до 28 лет. Наряду с такими комсомольцами, были еще собственно «комсомольцы», которые этой самой комсомольской деятельностью занимались.

В принципе определенное поле для общественной деятельности существовало. Например, какая-то деятельность в общежитии, математические кружки для школьников, сезонная уборка околоуниверситетской территории. Но те же кружки существовали как-то сбоку от комсомола, в принципе как «общественная работа» самого низшего пошиба это могло сойти. Комсомольские субботники же не имели своей целью выполнение какой-то работы, наоборот наличие работы было поводом для организации субботника.

А Комсомол занимался кипучей и бурной деятельностью. Объяснять в чем она состояла можно пространно и коротко. Совсем коротко — ни в чем. Чуть подробнее — мешать людям жить. Пространно — описывать долго, и здесь не место. Буря нарастала на глазах. 1979 год был кипучее 1975, а 1982 превосходил 1979.

Простой человек должен был участвовать в разных массовых мероприятиях, а также соучаствовать в кипучей деятельности. Для этого нужны были кнуто-пряники. Комсомол (и стоящий за ним партком) имел фактическое право вето при поступлении человека в аспирантуру сразу после мехмата. И им пользовался. Кажется, такое было только на мехмате. Правда, через 2 года недостойный человек уже мог поступать без этих рогаток. Комсомол же фактически имел право рекомендации в аспирантуру. Научный руководитель мог уклониться. Тогда находили другого руководителя.

Человек, желавший в аспирантуру, должен был комсомольски работать. Все, кого это интересовало, и на ком не было «сглаза», озабочивались, и начинали на 4-ом курсе искать «общественную работу». Но ужасно это не было, потому что за пределами комсомольской квоты на особо недостойных и особо достойных, поступление в аспирантуру шло вне комсомольской линии.

Точнее, было нечто более ужасное.

Комсомол сам по себе был образовательной структурой. На искусственно изобретаемых полигонах Партия готовила себе «достойную смену». Людей для этой«смены» тщательно отбирали, обучали и давали им возможности набраться «практического опыта». Был и «образовательный ценз» — возможностей для карьеры помимо комсомольской молодости не было (это было брежневское нововведение). На меня — наблюдателя 1980 г. — это производило странное впечатление. Во-первых, отбор и воспитание проводилось по предпочтительному признаку «не верить ни в Бога, ни в Маркса, ни в черта».

Во-вторых, эти люди, имея «организационные способности», обладали замечательной в своем роде неспособностью ни к какой положительной деятельности. По этой второй причине «комсомольцы» представлялись мне людьми потенциально неопасными. Казалось, что любая государственная и общественная система не может обойтись без людей, способных делать дело. То, что грянет 1991 год, и государство и общество придут в соответствие с наличными людьми, мне тогда в голову не приходило.

Теперь взгляд из 2005 года. Как сейчас бы сказали, в комсомоле тщательно отбиралась и воспитывалась «элита нации» (в значительной степени так и получилось). Я бы также сказал, что комсомол был аналогом "business schools" и началом «гуманитарного образования» в России в современном смысле этого слова (см. выше).

Сейчас у меня нет опыта общения с миром такого образования, поэтому я лишь задаю вопрос о сравнении технологий. В обоих случаях обучение боевым навыкам предшествует практической деятельности. В случае комсомола был упомянутый выше образовательный ценз, сейчас его, слава Богу, нет. С другой стороны, воспитание комсомольского бойца шло без отрыва от собственно профессионального обучения (и тех, кто был в этом плане совсем тупицами, не привечали), в то время как сейчас учат абстрактных «менеджеров». С кругозором абстрактных менеджеров.

С другой стороны, сейчас нет искусственного полигона, и тех «статистов» на нем.

Далее, в комсомоле здоровая конкуренция (по-русски, «гадюшник») сопровождала всю «кипучую деятельность». Сейчас здоровая конкуренция есть на уровне денег, «вкладываемых» (легально и нелегально) юношами и родителями в это образование, а также на уровне отбора в данные заведения. Я не знаю, что лучше, только что-то не очень радостно.

Партком

Партком был «в беспредельной вышине» и был для простого студента или аспиранта, как я, не наблюдаем.

Но кое-что все же было зримо. А именно было видно, каких людей берут на работу на мехмат, а каких нет. Этих мест было меньше, чем в аспирантуре, и, конечно, брали самых достойных. Самыми достойными были дослужившиеся до секретаря комсомольской организации мехмата. Были и другие люди с достоинствами.

В политике мехматского парткома был сильный анти-еврейский элемент, о котором очень много говорили. В некотором смысле это обстоятельство затушевывает ряд иных неприятных обстоятельств. Представим себе, что этого элемента бы не было, т. е. была бы картина примерно средняя по тогдашнему обществу. Представим себе, что евреев честно брали бы на работу в данном месте по тем же принципам, что и остальных. Что изменилось бы? Для тех, кого бы взяли на работу, чего-то бы изменилось. А что еще?

Итак, брали людей с «организационными способностями», но отнюдь не по признаку профессиональной яркости. Брали людей, пожалуй, квалифицированных. И они могли обеспечить дневную жизнь в стабильном режиме, пока она не потребует разумных перемен. И могли обеспечить второсортную жизнь вечернюю. Все. Это был запуск деградационного механизма. Медленного и неумолимого.

Теперь взгляд из 2005 года. Я формулирую три вопроса.

1. Существует ли современный закон, который мог бы воспрепятствовать такого рода действиям? Возможно ли вообще такой закон придумать?

2. Можно ли осуждать эти действия с точки зрения современной общественной морали?

3. Возможно ли придумать рыночный механизм, препятствующий подобному поведению?

Мне кажется очевидным, что ответы на все эти вопросы отрицательны. Что, в сущности, забавно. Оказывается, что есть неприятные (и важные в затяжной перспективе) проблемы, которые в современных терминах даже невозможно сформулировать.

И еще из 2005 года. Мне кажется, что по системе образования брежневская кадровая политика 1968–1984 гг. ударила даже меньше, чем по остальному обществу. Удар был несколько смягчен кастовой этикой, которая в мире образования была довольно сильна. Но этот удар сильно пошатнул эту кастовую этику, которая и сама по себе в тот момент была под угрозой уже по внутренним причинам.

Позволю себе еще одну банальность. Когда в руководстве учреждения слишком много людей, чьи способности и умения сводятся к организационным, то возникает система, способная к самосохранению. Собственно профессионалу в таком обществе уже нечего делать. Среди научных людей бывают люди, способные к руководящей деятельности, и бывают неплохие интриганы. Но пока это не является для человека основным видом деятельности, он находится в другой весовой категории, потому что тратит силы на всякую там ерунду, вроде науки. А переходя к правильному образу поведения, он перестает быть тем, чем был раньше. Ну, бывают исключения, но их не густо.

Аспирантура Мехмата

Сразу оговорюсь, что нижеописанное возможно лишь в науках, где индивидуальная деятельность не требует больших материальных затрат.

Аспирантура мехмата продолжалась три года. Привожу полный список обязанностей аспиранта за этот срок.

1. На первом году аспирантуры раз в неделю были семинары по английскому и марксистско-ленинской философии (со слабо отслеживаемой посещаемостью). По философии надо было еще написать «реферат».

2. Сдать три ВАК-овских экзамена: специальность, английский, философию (фактически они сдавались на первом году аспирантуры).

Небольшая деталь: раздав билеты по ВАКу по специальности, секретарша кафедры отлучалась на час по каким-то неотложным делам. Аспиранты же приходили на экзамен не с пустыми руками. У меня, например, был с собой двадцатикилограммовый портфель. И, тем не менее, данный экзамен был очень серьезным и нетривиальным, и не мог идти ни в какое сравнение ни с чем, что я видел до и после этого. Потому что вопрос серьезности не в строгости ритуалов, а том, как и на каком уровне ведется разговор между учителем и учеником.

3. Сдать т. н. «внешний экзамен» и три т. н. «отчета» по математике. «Внешний экзамен» сдавался по какой-либо чужой кафедре, «отчеты» — по своей. Что именно сдавать, определялось в беседе научного руководителя и аспиранта. Программы этих экзаменов для себя я писал сам (но это зависело от степени лени научного руководителя). Экзамен сдавался тэт-а-тэт с каким-нибудь преподавателем. Иногда (а может и часто) принимавший преподаватель имел сам возможность что-нибудь интересное узнать на экзамене.

За это в течение 3 лет платили небольшую стипендию в 80 руб. (что-то вроде 12000 руб. в ценах начала 2005). Конечно, не деньги, но жить можно.

Предполагалось, что человек «сделает диссертацию». Но до того, как именно и когда именно, человек работает, никакой системе «учета и контроля» дела не было.

Для полной точности описания надо добавить комсомольскую активность; мехматскую аспирантуру чаша сия не миновала. Все это вызывало ненависть и отвращение, но реально жизнь портило не сильно. Ужас вызывало физически ощутимое нарастание всего этого, было видно, как без конца изобретается какое-то новое изощренное уродство, которого вчера еще не было. Наверно при естественном развитии событий лет через десять аспиранты восемь дней в неделю занимались бы комсомольски полезным трудом.

Теперь возвращаюсь к итогам. Что делали люди, предоставленные сами себе, которых никто не подгонял? (кроме, может, научных руководителей). Ответ очень простой: работали. Много работали. Да, были исключения. Да, были люди срывавшиеся. А вообще работали.

Кто-то больше ради любопытства, кто-то больше, чтобы «сделать диссертацию». Последнее должно было дать важные плюсы в дальнейшей жизни. Но в обоих случаях люди знали, что такой свободы больше никогда не будет, и этим пользовались.

В итоге мехматская аспирантура была вполне продуктивным научным учреждением, выдававшим в качестве кандидатских диссертаций и просто так немало работ самого высокого уровня. А также и людей, способных продолжать научную деятельность. Или дельных прикладников.

4. МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ВУЗ. КОММЕНТАРИИ

В конце 1983 года я пришел на работу в один их хороших московских технических ВУЗов (на современном языке надо говорить «технологических»). Не университет, не физтех, но приличное заведение ("фирма" с неплохой репутацией) следующего уровня. Кстати, у нас на математической кафедре работали 4 приглашенных докладчика на всемирных и европейских математических конгрессах.

Здесь я описываю свои впечатления от 80 годов, все то же самое (за очевидными оговорками), только хуже, было потом. О том, что потом было нового — ниже. Все то же самое, только лучше, было раньше. По воспоминаниям моих коллег были когда-то времена хорошие (по-видимому, около 70-го года, далее история учреждения не распространялась). Через ностальгические рассказы было видно, что кой-какие глупости пошли оттуда.

Но большая часть возникала на глазах моих информаторов, а потом и на моих собственных.

Как раз в 1983 году наше учреждение, как и все советские ВУЗы получило страшный удар, студентов начали на 1–2 курсе брать в армию. Я четко запомнил разницу между девочками с курса, где ребята не знали, что их забреют, и девочками со следующего курса, где ребята знали это с самого начала. А ребят не было ни в тех, ни в других группах. Таких девочек, каких я застал тогда на втором и третьем курсе, у нас в ВУЗе больше не было. Как, впрочем, и мальчиков.

Через несколько лет отсрочку вернули, но ничего не реанимировалось. Почему — не знаю.

Так что мои описания и комментарии претендуют на полную точность лишь на период после 1983 года.

Одиннадцать

Еще в первой половине 70-ых годов пошли слухи, что ВУЗы выпускают слишком много инженеров, больше, чем нужно для собственно инженерной работы по специальности. Тогда было гарантированное государством трудоустройство, все эти люди устраивались на инженерные ставки. Одновременно уровень выпускников инженерных ВУЗов падал на глазах. Я этого видеть не мог, но это было общим местом в разговорах в инженерной среде.

Тогда еще казалось (т. е. можно было надеяться), что власть способна предпринять разумные шаги по смягчению этой проблемы.

Но число выпускников ВУЗов продолжало расти, а их уровень продолжал падать. К 1980 году вполне сложился образ абстрактного человека с высшим образованием, который абстрактно пьет чай в абстрактном ящике. Единицы из этих людей на самом деле работали (за ту же зарплату, что и чаепители; или за меньшую, потому что локтями они работали хуже).

Параллельно власть стала заботиться, чтобы преподаватели ("доценты с кандидатами") не ели даром свой хлеб. Не знаю когда, но был введен коэффициент 11. А именно, число студентов в ВУЗе должно было превосходить число сотрудников по крайней мере в 11 раз. Уменьшение коэффициента вело к сокращениям преподавателей. Далее был план приема студентов, который почти и давал эти 11.

Поэтому деканаты должны сами были взять на себя тяжелую заботу по спасению двоечников, прорабатывая (вплоть до отчисления особых злодеев) неблагодарных преподавателей. Были введены негласные (правда не очень жесткие) лимиты на двойки и незачеты, а количество разрешаемых двоечникам пересдач начало стремиться к бесконечности. Применялись и разные другие средства. Так что народное хозяйство успешно получало необходимое число "высококвалифицированных специалистов".

Интересно, что параллельно росла нагрузка на преподавателей. Росло число часов, росла загруженность аудиторий, росла нагрузка вне расписания. Когда-то в обществе была легенда, что жизнь ВУЗовского преподавателя — лафа. Он почти ничего не делает (по сравнению с теми, кто трудится 40 часов в неделю) и получает большую зарплату. Возможно, что эта легенда была воспринята верхами (а может они и своим умом дошли). В любом случае, теперь доценты и профессора должны были не бездельничать, а трудиться в поте лица.

На самом деле малое количество учебных часов у преподавателя было не роскошью, а необходимостью. Во-первых, данная работа отнимает больше сил, чем времени. Выматывание человека (особенно при чтении лекций в большой аудитории) за единицу времени оказывается очень большим. Это усугубляется, если преподаватель хочет чему-либо научить. При этом 11–12 аудиторных часов в неделю человек еще переносит легко, а при нагрузке в 18 часов даже у молодого человека нормального восстановления сил уже не происходит. Скажем после четырех аудиторных часов, возможности заниматься сколько-либо осмысленной умственной работой в тот же день у человека уже нет. А если он попробует, то через месяц раскается, но надолго останется недееспособным.

Кроме того, если предполагается, что выпускники ВУЗа должны быть "высокообразованными" (сейчас, как я объяснял выше, это точка зрения устарела, но тогда-то она была), то было бы неплохо, если бы и преподаватели были бы таковыми. Даже, чтобы удержать квалификацию в меняющемся мире, человеку необходимы и усилия и время. Если не остается времени или сил, то начинается деградация.

Да, образ тупого доцента, всю жизнь читающего по засаленным листочкам — образ давнишний.

Но не все люди таковы, и система должна оставлять разумным людям силы и возможности для разумных действий (приношу свои извинения, я без конца в настоящем времени говорю о прошлом; сейчас такого рода действия, конечно, никому не нужны)

Далее имея в семинарских группах в сумме примерно 150–200 (меняющихся каждый семестр) студентов очень трудно даже размышлять об индивидуальной работе с оными.

В любом случае увеличение преподавательской нагрузки в 70-80-ых годах было важным фактором, влекшим потерю гибкости системы высшего образования.

Забавно, что тогда все три обсуждаемых отрицательных явления — низкое качество выпускников, их избыток, и перегруз преподавателей — смягчались очевидным простым решением: при наличном составе преподавателей уменьшить количество студентов.

Балласт

В наблюдаемой реальности преподаватель сталкивался с тем, что значительная часть аудитории не имела ни малейшего желания обучаться. Игнорировать существование этих людей невозможно. Обсудим отрицательные последствия. Первое, что приходит в голову — "снижение требований" и урезание программ. Далее, преподаватель, вынужденный тратить часть сил на противодействие "балласту", в силу законов сохранения, теряет возможность уделять должное внимание хорошим ученикам.

На самом деле реальность преподавания в агрессивной аудитории значительно более печальна. Когда преподаватель рассказывает что-либо интересное, слушатели оживляются. Само по себе это оживление — вещь положительная, так же как и положителен обмен мнений между учениками. Но под общий шум включается и засидевшийся и заскучавший "балласт". И быстро включает в свои увлекательные проблемы окружающих. Особенно малоприятна такая ситуация на лекции, если у тебя сидит этак человек 100–150 гавриков. Но и при 25 учениках это не очень здорово.

Бывают также случаи, когда нужны не совсем простые объяснения, с обращением к воображению. Занявшись этим, преподаватель так же "подставляется", как и в предыдущем случае.

Преподаватель тоже бывает не лишен способности обучаться, и он инстинктивно или сознательно делает выбор из трех имеющихся возможностей.

1. Обучение и удержание порядка есть две разные задачи, решаемые разными средствами.

2. Стиль проведения занятий ставится в полное подчинение задаче удержания порядка. Убрав из лекций все, что может быть интересным или замысловатым, мы получаем соответствующий результат. Лучше всего, когда студенты пишут, ни о чем не думая.

3. Какой-либо промежуточный вариант.

Кстати, положение школьного учителя в отношении этого выбора несравненно хуже, чем у ВУЗовского преподавателя. Но и в наблюдавшейся мной ВУЗовской реальности, вариант-1 был редкостью.

Ученики меняются, обученные преподаватели остаются… Узел завязывается туго.

Кстати, в наблюдавшейся мной реальности, я видел в официальных программах очевидные пропуски абсолютно необходимых для дальнейшего восприятия кусков посреди курса. Я спрашивал коллег, как так может быть, мне говорили, что логически без этого можно и обойтись и т. п. При этом повторявшийся из года в год провал дальнейшего курса людей ни в чем не убеждал. Но это были просто куски, которые, по опыту любого лектора было бы очень трудно читать.

Далее ученики привыкают к определенному типу Учителя. И соответствующим образом атакуют иного. И он тоже воспитывается…

У преподавателя/учителя не так уж много средств прямого воздействия на ученика. Одно из них оценка. Соблазн влепить двойку "хулигану" велик, а убедительно ее обставить "за ответ" не составляет труда для профессионала. Опять у преподавателя выбор: либо оценка ставится за фактическое содержание ответа и за проявленную при этом разумность ученика. Либо как дополнительный инструмент в деле поощрения удобного поведения. Фактически часто произносятся слова "за прилежание", "за старательность" или их многочисленные синонимы. Старательность-то, может, и надо поощрять, но, скажем, в реальности (особенно школьной) это очень легко обращается в оценку за "удобность". И тогда возможность установить положительные отношения с "протестной" частью аудитории теряется окончательно.

И возникает то, о чем я уже писал: внешне гладкое и успешное обучение: преподаватель вещает, ученики пишут, успешно сдают. Все прекрасно.

Кроме того, что результат собственно обучения — нулевой.

Отсев балласта

Я знаю, что бывали учителя младших классов, которые точно предсказывали будущее своих учеников. Про себя могу сказать, что я за многие годы работы в ВУЗе так и не научился с надежностью отличать хороших студентов от плохих. Это проще на «выпускающих кафедрах», работающих со «своими студентами». Я же был в структуре, которая имела дело с 1–3 курсом.

В свое оправдание расскажу, как я 15 лет назад испортил человеку зачетку (до сих пор помню). У нас тогда на неплохо читался «Функциональный анализ». Воспринимать этот предмет мог лишь человек, который понимал предыдущие математические курсы, а с такими людьми у нас было плохо. И, тем не менее, курс читался хорошо, с отчаянной (и продуманной) попыткой сделать его понятным и одновременно содержательным, а также с желанием найти контакт с лучшими студентами. Студенты, в свою очередь, относились к предмету (видимо, самому сложному из ихних курсов) с почтением. Вот сижу я, кажется, не самый мягкий из экзаменаторов, а рядом со мной человек, у которого все до единой оценки за 5 семестров — тройки. А я понимаю (и проверяю это в длинном сложном разговоре), что это один из самых разумных людей на курсе. Ну, влепил я ему в зачетку пять.

Теперь, почему трудно распознавать людей в ВУЗе? Ну, во-первых, если у тебя «не профилирующий предмет», то человек и не обязан на нем раскрываться. Во-вторых, исполнение ВУЗовских требований в той обстановке, которую я наблюдал, было не разумным поведением со стороны хорошего студента, и, соглашаясь на эти правила игры, он мог отупеть. Об этом ниже. С другой стороны, их неисполнение тоже ставило человека в затруднительное положение, и его можно было как разумного человека не «засечь». Кстати, как раз такие люди часто попадали под отчисление, о чем ниже.

Вообще отчисление — достаточно тонкий вопрос (более тонкий, чем это обычно представляется преподавателям), этим занимались деканаты, поэтому у меня не было причин его продумывать, я лишь хочу отметить его тонкость, особенно когда это проводится по непрофилирующему предмету (предметам).

На мехмате была легенда (1980), не знаю, верная ли, но характерная и как легенда. Якобы кафедра английского отчислила пару блестящих студентов. Дело дошло до ректора Петровского, студентов восстановили, кто-то «получил все, что ему причиталось», а кафедра английского с тех пор ни одной двойки не поставила. Последнее достоверно.

Но у нас в ВУЗе отчисление за непрофилирующие предметы было жесткой и важной необходимостью, и если такая проблема возникает, то она должна быть хорошо продумана. Так же как сейчас выталкивание людей «на платные отделения».

Кого учить?

Теперь вопрос о том, как себя вести в полной балласта аудитории. Это сложный вопрос, ответ на который зависит от конкретной ситуации, да и в конкретных ситуациях он сложен.

Ответ на вопрос, кого учить, очень прост: прежде всего лучших студентов, а также тех, кто учиться может и желает.

Если задача «научить всех» в ВУЗе в данный момент сюрреальна (а сейчас она еще более сюрреальна, чем раньше), то ставить ее не надо. Мне приходилось наблюдать преподавателей, подолгу пытавшихся чего-либо объяснить не желающим учиться на отработках, и даже сам (в начале) пытался в это играть. Итоговый результат таких усилий, как правило, нулевой (если не считать впустую потраченных времени и сил). Точно так же бессмысленно в течение часа говорить на экзамене с чистым двоечником, чтобы выяснить, натягивается ли тройка. Последнее может лишь оказать развращающее воздействие.

Поэтому разумная точка зрения на балласт — минимизировать приносимый им вред, по всем линиям, по которым он приносится. В частности, не надо адаптировать методику обучения в интересах «необучаемых». И сделать так, чтобы желающий обучаться имел к этому возможность.

Зачеты и экзамены

Принятая у нас система с лекциями и семинарами, а также экзаменами, зачетами, (и иже с ними коллоквиумами, контрольными и т. п.) не является само собой разумеющейся, и нашими западными коллегами ее описания воспринимаются с удивлением. В связи с этим разумно ее обсудить.

Экзамен

С точки зрения сдающего студента, на экзамене контролируют его уровень по знаний. С точки зрения преподавателя, экзамен есть инструмент влияния на аудиторию.

Цели экзамена с точки зрения общей архитектуры образовательной конструкции — дать студенту возможность ознакомиться с предметом, а также дать возможность достичь связного и общего понимания предмета. И эта последняя цель — важнейшая.

Полезное свойство экзамена — также то, что на нем человеку дают возможность для умственного напряжения.

В эпоху больших перемен много обсуждалась идея письменного экзамена. Мол, важнее, как человек решает задачи, а не как он же тарабанит заученную теорию. Но основной цели экзамена письменная работа выполнить не может.

Другая идея, заложенная в проповедь письменного экзамена, — недоверие к преподавателю. В этом есть рациональное зерно (тем более, в наше новое время). Но только, если мы не доверяем, правильно ли принимается экзамен, то мы не доверяем и общей квалификации преподавателя. А тогда чему можно у этого человека вообще научиться. Проще преподавателей отменить.

Кстати в Московском Независимом университете экзамен был сделан письменным. Ничего страшного не произошло. Добросовестные преподаватели были вынуждены закрыть дырку и ввести бесконечный по времени теоретический зачет. То есть система зачет-экзамен осталась, но только понятия были переименованы.

На второстепенных предметах письменный экзамен допустим, но в старые добрые-ли-недобрые-ли времена это называлось "дифференцированным зачетом".

Точно так же лишают экзамен смысла идея поэтапного засчитывания, идея экзамена-автомата (за лояльное поведение) и т. п.

Далее, понятно, что увеличение числа экзаменов в сессию (а оно на моей памяти происходило стихийно и ползуче) лишает экзамен смысла.

Преподаватель же, размышляя об устройстве будущего экзамена, должен прежде всего помнить о вышеупомянутой основной задаче. В принципе, определенная свобода в полосе выполнения этого требования остается. Например, совсем не обязательно выносить в качестве экзаменационных вопросов все прочитанные теоремы (или что там такое). Не случится ничего страшного, если объем предлагаемой зубрежки сократится. Это, в свою очередь, и дает определенную свободу в структуре курса.

Я вводил в экзаменационные билеты в качестве "задач" некоторые сюжеты, которые на лекциях и семинарах явным образом не рассматривались. Этот жанр вполне допустим, но должен удовлетворять набору очевидных жестких требований. Во-первых, "задача" должна допускать простое решение, исходящее лишь из прочитанного материала. Во-вторых, она не должна быть простой. Кроме того, желательно, чтобы она могла хоть кем-то восприниматься как красивая и осмысленная. Список задач я объявлял сильно заблаговременно. Может, возможны какие-то еще степени свободы.

Кстати, иногда люди вставляют в общий билет типовую задачу. Этим они признают, что зачет не достиг цели. Но ставить перед экзаменом зачетные цели — это слишком много хотеть.

Устный экзамен действительно может провоцировать долбистику. Но так это или не так — вопрос воли преподавателя. Скажем, отвечает человек математику в стиле

— Так, так. Говорите, хутора? А что это такое?

— Приходите в другой раз.

— Но я же еще не рассказал Вам про пир Петра!

— У Вас же Полтава в Индии. Этого достаточно.

— А можно еще подумаю?

— Да-да, конечно. Продумайте и приходите.

С другой стороны, это не вопрос воли одного преподавателя, а преподавательского корпуса в целом. Например, некоторые студенты, опыт которых показывает, что "все выучить" — достаточно, иногда бывают не совсем довольны описанной выше манерой опроса.

Зачет

Здесь проверяется способность человека решать более-менее стандартные задачи. Соответственно, цели мероприятия — контрольные.

Здесь я не вижу ничего плохого в идее, но видел полную потерю адекватности в ее реализации.

На младших курсах наряду с зачетом (в конце семестра) проводятся довольно многочисленные контрольные, коллоквиумы, практикумы, лабораторные работы и разные прочие отчетностно-контрольные мероприятия с разными вывесками. В той реальности, которую я наблюдал, студент должен был все эти отчетности в течение семестра сдать, все несданное сваливалось, как снежный ком, на зачет. Например, у нас нужно было позадачно принять все контрольные.

Я склонен думать, что данная система, особенно при добросовестном исполнении, вредна, и попытаюсь это обосновать.

1. Вынужденным образом преподаватель должен тратить непропорционально много времени на людей, которых и учить-то не надо.

В силу законов сохранения он не учит тех, кого учить надо. В принципе есть определенные возможности увеличивать время разговора с хорошими студентами. Но не пропускать их относительно быстро — не справедливо, и не справедливо заставлять их много времени просиживать на сдаче в малоконфортной обстановке (а предметов-то — много).

2. Из-за обилия отчетности и высокой частоты ее поступления, выгодным поведением студента является не сдача (с попыткой разобраться), можно на час затвердить алгоритм: налево-направо-ать-два. Никаких положительных целей, кроме обучения умению спихивать, это не достигает. Думаю, любому добросовестному преподавателю 80-ых годов было известно, что молодой человек, пришедши в институт, начинал тупеть буквально на глазах (сейчас это уже не так, о чем — ниже). Система отработок типовых заданий — важнейший фактор отупления. К этому надо добавить необходимость спихивать вполне бессмысленные предметы.

Например, у нас в учреждении курс физики в первом семестре начинался с теоремы Гаусса-Остроградского. Ее, пожалуй, можно объяснить на пальцах так что 10 процентов людей даже поймут, но им рисовали известные каракули с dx/dy + dx/dz. А дальше велели — спихивай! И не задумывайся о сдаче. Это лирическое отступление.

3. Может случиться, что человек проболеет три недели. Тогда он не только проболел и не только вышел не вполне здоровым. Он еще и вышел виноватым.

4. Типовые задачи из средства превращаются в цель. Об этом — ниже.

5. Ну и разное другое: трата сил и времени и с той, и с другой стороны. Чудовищная для преподавателя зачетная неделя, где он должен сдать (прошу прощения, принять) снежный ком "долгов" — мероприятие чисто контрольно-полицейское. Чтоб в семестре неповадно было.

Стоит сравнить: мехмат вечером был заполнен лучшими студентами. Наше учреждение тоже было заполнено (свободной аудитории не найти!) "отрабатывающими".

Коллоквиум

По идее, это человеко-любивое мероприятие. Юноше, еще не привыкшему к новому стилю жизни, дают возможность ознакомиться с куском курса. Если он пару вечеров читает лекции и учебники, то ничего плохого в этом нет.

Но вот коллоквиум в срок не сдан, а это — отчетность, идущая в "снежный ком". Понятно, что для отработок, и особенно для зачетов, человек ни в чем разбираться уже не будет. В итоге преподаватель со студентом тратят время и силы на контрольно-полицейские ритуалы, с обучением никак не связанные.

Где грань между молотилкой и пофигизмом?

Более-менее понятно что, отменив контрольные (особенно в первом семестре), мы спровоцировали бы полное безделье. С другой стороны, не имея возможности реально чего-то требовать, преподаватель был вынужден заниматься имитацией жесткости и требовать дополнительного присутствия.

Были ли другие варианты? Да, конечно, были. Я, к сожалению, не достаточно экспериментировал в этом отношении, но какой-то опыт наблюдателя и действующего лица имел. Положительный эффект достигается уменьшением объема и увеличением жесткости. Привожу случайные возможные примеры такого рода действий.

а) Ты говоришь: контрольная переписывается ровно один раз. Если ты не боишься, что студент контрольную не напишет, то разбираться в предмете будет уже он.

б) Ты говоришь: контрольная засчитывается как единое целое. Написал три задачи из четырех — свободен. Не написал — иди гулять. Следующий раз — снова четыре задачи.

в) В принципе можно принимать так же зачет. Написал за 2 часа — свободен. Не написал — заходи завтра писать заново. Если у тебя несданные контрольные или коллоквиум, — получай длинный вариант. И не надо включать контрольные целиком. И не надо изощренных задач. Удлинение варианта при таком раскладе — достаточная палка.

А как раз умному студенту все это и не будет страшно.

г) Можно оставить умеренную неопределенность в том, какие точно задачи будут. Тогда студент ничего не добьется поэтапным разучиванием и забыванием алгоритмов.

д) Несданный коллоквиум можно заменять зачетной задачей (именно задачей, а не теорией, на зачете не до теории). Или: заходи за день перед экзаменом. Все равно ведь "учить". Или удлиненный билет на экзамене.

Тесты

Выше я описывал свой кризис контроля (1986) над первокурсной аудиторией. Я тогда просто ввел в коллоквиум тестовый вопрос. Подходит человек с писульками, ты ему задаешь какой-нибудь очень простой вопрос. Ответил — рассказывай дальше. Не ответил — гуляй.

Потом я еще экспериментировал в таком жанре. Для одноразового экстренного проведения "воспитательной работы" тест годится. Но более ни для чего. При попытке ввести тест в систему, ты сталкиваешься с тем, что студенты начинают готовиться к тестам. А готовясь к тестам, ничему научиться нельзя.

Антипартизанская война

Я, попавши преподавателем в технический ВУЗ, временами пытался представить себе, как я вел бы себя, будучи там студентом. И даже, проработав много лет, я так и не понял, как надо было бы себя вести.

На мехмате вполне можно было быть полуотличником, и это никак не могло угрожать ни твоим умственным способностям, ни твоему обучению. Достаточно очевидно, что в техническом ВУЗе такая постановка вопроса была бы ошибочной, уж слишком там было много глупости. Если бы все ограничивалось сдачей экзамена, то можно было бы подготовиться и спокойно сдать предмет на ту оценку, которой этот предмет или принимающий его преподаватель заслуживал. Даже если кто-то из них не заслуживал бы двойки, то планка на тройку для тебя самого была не высока.

Но ведь надо было бы спихнуть все эти отработки с их идиотизмом и огромным объемом. И безвредно для души такие вещи не делаются, даже если ты ловко спихиваешь.

Это все мне было очевидно. Понятно, что не надо было быть впереди. Понятно, что опасно было бы записываться в двоечники. А вот как заранее оценить глубину, на которую надо нырять?

Я этого так и не понял.

Не очевидно было это и хорошим ребятам, которые к нам попадали. Кто-то (больше барышни) в простоте душевной пытался соблюдать правила. Но ведь это было недопустимо…

С другой стороны, я регулярно видел, как вылетали те, кто, спасаясь от идиотизма, ныряли слишком глубоко. Ну да, это их свободный выбор. Но это был и свободный выбор ВУЗа!

Завершаю этот сюжет. И зачет, и устный экзамен способны выполнять положительные функции, и дают преподавателю возможность достигать тех или иных положительных результатов.

Положительные функции способны исполнять и контрольные, коллоквиумы, практикумы и т. п. К сожалению, этот жанр провоцирует "отработки", как неизбежное зло для силовой поддержки контрольных. Надо четко понимать, что "отработки" есть именно зло, подлежащее минимизации, и не пытаться нагружать их положительными функциями. Чем больше нагрузишь, тем больший отрицательный результат получишь.

Цели и средства

Здесь я обсуждаю некоторые механизмы того, как большие усилия приводят к нулевым результатам. Вынужденным образом я пытаюсь это комментировать на конкретных примерах (в основном из математики).

Но явление это общее. Например, какая-нибудь современная хорошая школа. Детей учат, скажем, химии. Они успешно отвечают, решают сложные задачи… Вдруг (картинка с современной натуры) оказывается, что через 3 года этого обучения никто из школьников не понимает, чем отличается химический элемент от химического соединения. Не в том смысле, что они не могут произнести какого-то официального заклинания. Нет, они этого вообще не понимают… Как такое может быть? А может, очень даже может, и встречается на каждом шагу.

МОИ ПЕРВЫЕ ВПЕЧАТЛЕНИЯ В ВУЗЕ. 1983

После распределения из аспирантуры, мне сразу в декабре-месяце нагрузки не дали, а дали список занятий "опытных преподавателей", на которых надо было отсидеть и набраться разума.

Увиденное мною я и 20 лет спустя воспринимаю как поучительное.

а) Обратная матрица.

Пункт первый. Выходит студентка к доске с задачником и выписывает матрицу 3 на 3. Далее к ней (к матрице) справа приписывается матрица из нулей с единицами на диагонали. Потом начинают совершаться довольно замысловатые махинации. Справа вырастает обратная матрица. Иногда барышня делает ошибки. Ее поправляют, в общем доброжелательно.

Пункт второй. Выходит студентка к доске. Далее см. пункт первый.

Пункт третий. См. пункт второй.

Нет, это было не до бесконечности. Пара продолжалась лишь два часа.

Речь шла о том, что ты пишешь квадратную линейную систему на иксы, а в правой части пишешь игреки. Далее решаешь систему относительно иксов. Усовершенствование в том, что ты экономишь мел и совершаешь все те же действия над числовой матрицей без иксов и игреков.

Студенты этого не знали. Не знала этого и преподавательница.

Зато мне, сидевшему сзади, было ясно, что почти все студенты не знают, что такое обратная матрица вообще. Это фигня, вычисляемая таким замысловатым способом. Да и, что такое единичная матрица, они не знали.

Но зато обратную матрицу считать умели и готовы были ее успешно "сдать".

б) "Полное исследование функции". Под этим в педагогической математике подразумевается построение эскиза графика одной переменной с помощью первой и второй производной. Сюжет, в общем, приятный для преподавания.

И вот у доски стоит грозная доцентка, а на партах в торжественной тишине сидят пришибленные оболтусы. По-видимому, они пребывают в состоянии гипноза — ни спят, ни бодрствуют, ни заняты, ни бездельничают, ни думают, ни расслабляются. Функция (с кубическими корнями) дифференцируется, еще раз дифференцируется, находятся нули, в правом части доски медленно растет какая-то таблица. Там же возникают какие-то абстракционистские картинки, символизирующие интервалы знакопостоянства, выпуклости, монотонности и пр. Злодеи, делающие ляпы при дифференцировании, немедленно получают "все, что им причитается". Какой-то студент нарушил посидку "смирно" (даже не подав голоса) и немедленно отправился "за допуском в деканат". Во второй половине пары на доске появляются оси координат, и информация из таблицы начинает медленно и торжественно навешиваться на координатную плоскость.

Теперь комментирую. Итак, это образец профессионально поставленного преподавания, не имеющего целью кого-либо чему-либо обучить.

Во-первых, естественные науки в состоянии анабиоза не воспринимаются.

Во-вторых, сюжет легко было сделать попривлекательнее, если бы график начал бы появляться с самого начала, а дальше бы уточнялся.

В третьих, придумать функцию, которую можно "полностью исследовать" — хорошая задача для профессионала. Нужно, чтобы считались явно нули функции, ее первой и второй производной. При столкновении с реальной задачей процедура "полного исследования" со всеми ее методическими усовершенствованиями работать не будет. Т. е. целью описанного занятия было не научить чему-то осмысленному людей с помощью задачника "Демидовича", а просто научить решать задачи из "Демидовича". Причем так, что человек ничего, кроме задач из Демидовича, решить и не мог бы.

В-четвертых, у сидящих за партами возникают вполне определенные чувства о разумности, интересности и полезности математики. И это единственное, что остается после прохождения подобного курса обучения.

Мне можно возразить, что когда долбоумы учат остолопов, то картина гармонична. Сейчас может это и так, но шел-то 1983 год, и в данной зарисовке Учитель был гармоничней учеников.

Справедливости ради, должен сказать, что эта картина у нас не была типична. Нормального человека не хватает, на то, чтобы во всем быть правильным. Но характерно и то, что мне это предъявляли в качестве поучительного образца. С другой стороны мне (и надеюсь, моим, тогда еще будущим, студентам) пошли на пользу размышления над данным примером.

в) Экспонента матрицы. Далее я принимаю экзамен по диффуравнениям в потоке у вполне достойного профессора, в целом хорошо прочитавшего курс.

Девочка рассказывает про экспоненту матрицы. Я слушаю ее рассказ не без удивления (хотя она все правильно говорит). Далее пишу нулевую матрицу и прошу посчитать ее экспоненту. Девочка считает собственные числа, потом интерполяционный многочлен, потом подставляет матрицу в многочлен (боюсь, даже не каждый математик по моим словам быстро восстановит, что происходило) И получает верный ответ! Я в итоге (отнюдь не только за это) ставлю ей пять. Кстати объясняю ей нормальное определение. Она вполне это понимает и с интересом считает пару предложенных мной экспонент, исходя из человеческого определения. Следующую девочку (мальчиков не было, см. выше) сразу прошу посчитать экспоненту от единичной матрицы… И т. д. Все отвечают одинаково.

Теперь комментирую. Наверное, это действительно один из самых быстрых способов решать системы из двух линейных дифуров. Но есть разница между смыслом объекта и способом его вычисления. И ежели ты читаешь фундаментальный курс — объясняй природу явления.

Цели и средства

Возвращаюсь к технологии отработок и "контрольных точек". Итак, преподавателю, по уставу, надо было принять за семестр в одной группе, скажем, 25 типовых задач. Но дальше он сам оказывается в ловушке, потому что должен вести себя так, чтобы студенты эти (и именно эти) задачи сдали. Преподаватель поставленной цели (никуда ему не деться) добивается. Путь наименьшего сопротивления для него — ориентировать обучение на прохождение положенных задач. В частности, сознательно или бессознательно вводятся специальные методики для гладкого проведения решения.

На самом деле не случится ничего страшного, если студент за единицу времени выдаст "на-гора" вдвое меньше экспонент от матриц. Если ему в дальнейшей жизни придется эти самые экспоненты ежедневно считать, то он как-нибудь сам разберется, как это делать побыстрее (для чего есть и вычислительная техника, и толстые книжки с изысканными алгоритмами). А если простое фундаментальное понятие заменить на витиеватый алгоритм, то человек не научится ничему.

Вообще, совершенные алгоритмы в процессе обучения забивают память и (в силу законов сохранения) мешают собственно обучению. Потом память от них освобождается (и слава богу!), и… не остается ничего.

А с точки зрения реального обучения надо предоставлять студенту возможность искать, делать ошибки, и, главное, находить корявые решения.

Кстати, преподаватели в большинстве случаев забывают, что из решаемых задач лишь меньшая часть самоценна, в большинстве своем они являются лишь средством для достижения понимания.

Позволю себе три типичных конкретных примера из истории своих наблюдений.

1. Задача: провести плоскость через три точки. Минимально разумный человек должен сообразить, что надо решить систему уравнений. И надо, чтобы в этом и бесчисленном числе сходных случаев человек писал и решал линейную систему (или не решал, если умеет решать).

С другой стороны можно записать ответ в изысканной форме, и предложить ее изящный вывод. Студент подставит числа в готовую формулу и получит ответ.

Ура! результат достигнут. Но только чему при этом научится студент? Только тому, чтобы не думать.

И это повторится много раз с другими типовыми задачами. И все будет хорошо решаться. Но в любой не типовой обстановке внешне обученный человек будет "глядеть, как в афишу коза".

Интересно, что я, будучи ассистентом, пытался людей чему-то учить на "типовых задачах", а на лекциях слишком часто оказывались прочитанными рецепты, лишавшие мои усилия какого-либо смысла.

2. Приведение кривой второго порядка к каноническому виду. Это довольно скучное дело, и студентам давалось на дом типовое задание с парой таких кривых.

Кроме того, давались подробные предписания, как это делать (ниже даетсясокращенный конспект инструкции).

а) проверить, "центральная" эта дрянь (кривая) или нет (я, кстати, вне педагогической практики и слова-то "центральная квадрика" не слышал).

б) Если центральна — делай так. Если не центральна — делай сяк (ниже сяк опускается).

в) Угол поворота ищется по такой-то формуле.

г) Поворот осуществляется такой-то подстановкой.

д) Параметры сдвига вычисляются так-то.

е) Далее — зоологический список случаев и их "определитель".

А было бы достаточно объяснить, что надо кривую повернуть и сдвинуть. И объяснить идею: поворотом достигается убиение слагаемого в уравнении, а дальнейшее вроде и понятно.

И пусть человек ищет параметры поворота и сдвига "методом неопределенных коэффициентов".

Эллипс и тогда можно было с помощью вычислительной машины нарисовать (а то и руками на миллиметровой бумаге с помощью логарифмической линейки; уж если припрет — ничего страшного). А вот объяснять, что такое геометрическое преобразование — надо. И поворот квадрики — хороший повод к этому.

3. ППР. На мехмате я однажды "срезался" на экзамене, и его пришлось пересдавать. Предмет был: "Партийно-политическая работа в Советских вооруженных силах". Собственно на военной подготовке на мехмате тогда "вояки"-технари преподавали программирование, теорию массового обслуживания, передачу информации и т. п. с определенной (соответствующей) спецификой. И упомянутый выше почтенный курс в "гос по войне" не включался.

Помню, надо было знать 14 основных обязанностей командира взвода в области ППР. И не перескажешь их своими словами: ведь какие умы десятилетиями их формулировали, чтобы было точно и без искажений. Да и слов таких не каждый найдет. Перечислить их надо было в правильном порядке. А как же иначе? А то ведь придашь преувеличенное значение второстепенному направлению (боюсь даже, эта фраза политбезграмотна, разве может быть направление партполитработы второстепенным?). А к чему эту приведет?

А сколько было чинов между командиром взвода и начальником ГлавПУРа? И сколько у них у всех было обязанностей? Большая была наука, и не каждому студенту мехмата давалась.

Я только одно из всего лекционного курса и запомнил: что начальник караула не проводит ППР среди спящей смены. Не знал я этого, а догадаться, что людей вот просто так брали и бросали без "окормления", не мог. Вот и пришлось заново учить и экзамен пересдавать.

Да, упомянутым кривым второго порядка до ППР даже во взводе далеко. Только ведь и в алгоритме (если смысл его не ясен) шага не пропустишь, и шагов не переставишь, а он еще и ветвится. И, главное, непонятно, зачем в ситуации, где разумные и простые действия и приводят к результату, это самое ППР устраивать?

Ну, скажем, мы учили программистов. Но ведь программист должен сочинять программу, а не работать по ней. И должен оценивать куда и к чему приведут разные вариации в программе.

Иллюзии и самоудовлетворение

Преподаватель того времени чувствовал себя неуютно. Поэтому ему (если его психика была нормальной) очень хотелось бы кого-нибудь и чему-нибудь научить.

Успешная сдача студентами типовых задач создавала у преподавателей ощущение не зря потраченных времени и сил.

Мне иногда выдавались случаи выяснить у студентов ("прикладных математиков") 3–5 курса, что у них осталось от обучения алгебре и анализу на первых двух курсах. Когда я доводил статистику до сведения коллег, то они это воспринимали как оскорбление (естественно, с моей стороны). Они так успешно, добросовестно и замечательно учили, например, линейной алгебре. Студенты успешно сдавали всю отчетность. А к началу третьего курса не более 1/20 студентов помнит, что такое собственный вектор матрицы. При виде же матрицы третьекурсники начинали ее приводить к треугольному виду.

Я: "Зачем?".

Они: "А что с ней еще делать?".

Или (благополучный 1984 год), отличник/ца тарабанит на экзамене, как считать экстремум функции двух переменных. Если так, то сяк, если сяк, то так. Я его/ее прошу найти экстремум f(х, у) = хⁿ2 + уⁿ4. Имитация хромого компьютера мне бойко выдает: "Нужно дополнительное исследование". "Ну, давайте, исследуйте". Ну и крепкий оказался орешек! Студенту не под силу.

Думаю, что до обучения "матанализу", он на этот вопрос бы ответил.

Мне идея нравится, дальше спрашиваю это у всех. И результат повторяется с вероятностью единица! Один, правда, ответил. Я на радостях спросил про хⁿ2 + уⁿ3. Увы…

Но зато "типовые задачи" про этот самый максимум решались бойко. Задачи, которые надо было специально и с большим трудом придумывать, так, чтобы они "решались" (приравнивая частные производные к нулю, мы получаем нелинейную систему уравнений; и чего с ней делать?).

Конечно, в обстановке раскручивавшегося кризиса плачевность итогов вызывалась разными факторами. Но одним из них (находившимся, однако, в зоне возможностей человеческого контроля!) была общая потеря разумности в архитектуре программ и стиля их преподнесения.

Баллада о философском камне

Пусть функция f(х) определена в окрестности точки а.

Число Ь называется пределом функции f(х) в точке а, если для любого epsilon > 0 существует число delta > 0, такое, что для любого х, удовлетворяющего неравенству 0 < |х — а| < epsilon, выполнено f(х) — b < delta.

Обучение людей — дело довольно тонкое. Здесь очень многое основано на непрямых и запаздывающих эффектах, просто так взять и просчитать их бывает трудно или невозможно. По этой причине отлаженные и экспериментально проверенные методики заслуживают уважения и осторожности при попытке их деформировать. Однако бывает и не так. Я сам много лет кряду был очевидцем одного коллективного умопомешательства. Мне кажется, что тот случай был достаточно важен, и он заслуживает подробного обсуждения.

Каждый год в сентябре-месяце десятки доцентов, ассистентов и старших преподавателей, взяв в руки по эпсилону выводили своих студентов-технарей на поиски дельты. Но — о чудо! — каждый раз оказывалась эта дельта неуловимой.

Я и сам однажды, будучи молодым преподавателем, вооружившись любовно составленной методической разработкой, принял участие в той эпической страде. И лишь завершив к январю свой подвиг, задумался над происходившим.

Постановка задачи

Математические курсы, рассчитанные на математиков-профессионалов, начинаются с довольно обширного схоластического введения. Я использую слово "схоластика" не в качестве ругательства, а в качестве термина для определенного типа точного мышления. Для понимания математики достаточно высокого уровня, изощренная точность мышления нужна (просто иначе автоматически будешь делать ошибки). При чтении просто курса анализа даже приличного для ВУЗов уровня, схоластика полезна на некоторых участках курса, но не является необходимой.

Человек, просто хорошо знавший школьную программу за 10 классов, к восприятию этой схоластики готов не был. Тем более не был готов к этому реальный студент-технарь 80-ых годов с фактическим уровнем образования в 8 классов, о чем я писал выше. Добавлю также, что обучение подобным сюжетам в стиле "не хочешь — заставим" едва ли возможно; нужно, чтобы человек воспринимал красоту обсуждаемого, или, чтобы он был внутренне уверен в важности предмета.

Если честно, то никакой гамлетовской проблемы "быть-или-не-быть" в этом не видно. Надо было продумать, как читать курс математики для инженеров, а не страдать от того, что они "не могут понять того, что даже нам кажется понятным". Но только "математики", за очень редким исключением, не хотели себя этим утруждать. То, что я описываю ниже, было лишь малой деталью этого непонимания. Но деталью распространенной и в чем-то символической.

Классический подход к решению

Первой трудностью было не лишенное замысловатости определение предела с epslon и delta. Кто-то когда-то придумал, что можно внедрить это понятие в сознание недостаточно умственно развитых студентов, если заняться поисками дельты по эпсилону.

Основной пример — найти дельта по эпсилону для функций типа у = х, у = хⁿ2, y = sqrt х, у = хⁿ3. Очевидно, что это какая-то замечательная методическая находка, потому что просто так ни один человек в здравом уме, увидев эти функции, искать дельту не бросится.

Априорные доводы "против"

1. Определения предела эти задачи не проясняют. Например, непонятно, зачем нужна столь замысловатая определяющая фраза.

2. В определении предела говорится, что delta "существует", тем самым почти подчеркивается, что она никому не интересна. Так зачем ее искать, если ясно, что она есть? и особенно, когда совсем ясно, что она есть: надо лишь ткнуть в картинку.

3. То есть, вместо попытки объяснить определение предела, вводится новая сущность — искусство поиска никому не нужной дельты. Далее начинается обучение (иногда успешное) этому важному искусству.

4. Доказывать непрерывность функции у = хⁿ2 "по определению" разумно, если человек воспринимает доказательство как самостоятельную ценность и готов поиграть в доказательство ради самой игры. Как будто, обсуждаемая методика рассчитана на иного человека. У преподавателя, желающего продемонстрировать студенту логическую красоту математики и показать эффективность доказательства как средства, предостаточно возможностей: и формула Тейлора, и множители Лагранжа, и формула Грина… Вот тут есть, где развернуться! А изображая теорему из непрерывности хⁿ2, ты (с точки зрения разумного студента-нематематика) делаешь черт-знает-что-черт-знает-зачем (даже если понятно как).

Ну, можно это рассказать как замечание. Не более. А иначе ты дискредитируешь идею теоремы и доказательства.

5. Перечисленные задачи вызывают отрицательные эмоции (по-моему, это очевидно, но мое высказывание легко проверяется экспериментально). Если ты излагаешь плохо идущий сюжет, который может пройти лишь на интересе, этого бы лучше избегать.

6. Приведенные выше задачи нарочито бессмысленны, по-видимому, в расчете на бессмысленного студента. Человек, добросовестно решивший 100 задач такого типа, определения предела не поймет. Потому что для понимания их не достаточно. А вот его самостоятельно выработанное мнение о степени содержательности предмета и об умственных способностях учителей может оказаться и невысоким. А почему он должен быть высокого мнения о математике, если его опыт упорно говорит об обратном?

Априорные доводы "за"

A) Студент в поисках дельты проговаривает понятие предела. Но лучше ли это повторения Строевого Устава?

Б) Изысканные методисты придумали: поиск дельты по эпсилону соответствует оценке погрешности функции при не точно известном аргументе. В этом есть доля истины. Но с понятием погрешности люди как-то разбираются и без математиков. Если и в самом деле речь идет о погрешности, то зачем весь этот неудобоваримый огород?

О погрешности можно/нужно поговорить, когда появляется производная и формула Тейлора. А момент, когда обсуждается определение предела, замечательно не удобен для обсуждения априорной оценки погрешности.

B) Обстановка начала первого семестра бывает тяжелой для преподавателя, а дельта — хорошее средство для проведения "воспитательной работы". Это правда, но для упомянутого вида деятельности можно изыскать и другие возможности.

Может, есть и иные достоинства, но я не вижу.

Экспериментальная проверка классики

В общем, доброжелательной аудитории "прикладных математиков" с пределом у нас как-то разбирались, но их-то учили и нормальными способами тоже. Упомянутые выше задачи и им полагалось предлагать; я пробовал, выходило тоскливо.

А вот к технарям технология поиска дельты применялась в чистом виде. Со стопроцентным отрицательным результатом. Объяснялось это низким уровнем студентов, но ведь он бывал и хорошим. Другое объяснение: на инженерных кафедрах открыто проповедовали, что математики — это придурки, занятые вечными поиска ми малой дельты.

Оно, конечно, не очень приятно. И конечно там, на инженерных кафедрах, своего "добра" хватало. Но ведь есть разумная иерархия ценностей. Предел — важное математическое понятие, но не так трудно понять (или объяснить), что под этим подразумевается. Да, иногда действительно нужна точная фраза, это понятие определяющая. Она более замысловата, чем хотелось бы, но хоть тресни: скажешь проще — будет неверно. Ну и что? не пытайся внедрить в целом понятную вещь с помощью непонятной фразы. Сделай из этой фразы вторичный объект, попытайся (если она тебе действительно нужна) согласовать ее с разумом (той непустой части аудитории, у которой он есть) и не вызывай ненависти.

Да, понятие предела — это математика. Да, определение предела — тоже математика. Но поиск дельты — всего лишь методика. И если методика вызывает активное неприятие или ненависть, задумайся над тем, так хороша ли она, как тебе кажется.

Ну, придумал кто-то когда-то неудачно, раз вышло плохо, второй раз вышло плохо, у соседа вышло плохо. Пойми, что надо чего-то еще искать, попробуй. Ведь не было приказа Министерства: «найди дельту!», не требовали этого грозно деканаты, прожил бы без дельты даже ректорат. А было в этих поисках дельты что-то высоко педагогичное и хорошо согласованное с психологией. Но только не с психологией студентов, а с психологией преподавателей.

После очередного (например, седьмого или одиннадцатого) неожиданного провала, здоровые пофигисты читали свой курс так, как будто никакой пропавшей дельты и не было. И могли делать это хорошо или плохо, у кого как получалось. Но были "добросовестные опытные преподаватели", которые не могли этого просто так оставить. Они продолжали при каждом удобном и неудобном случае устраивать кампании "по розыску дельты" и колебать ею студентов во втором, третьем, четвертом, пятом семестре. До сих пор помню давнишнее чувство своего изумления, когда я обнаружил, что и в пятом семестре — тоже.

Кажется, над всем этим можно только посмеяться. Только была эта дельта не только глупостью сама по себе, но еще и проявлением более широкого и глубокого непонимания реальности и нежелания ее понимать. И очень не смешно все это отозвалось.

Альтернативы

Сия методика исходила из следующих предпосылок

— всех надо определению предела научить,

— никто все равно ничего не поймет,

— поэтому не следует желать, чтобы кто-то чего-либо понял (надо же мириться с несовершенством мира).

А какие были варианты?

Во-первых, не имеет это определение вселенской важности. И вполне можно было читать нормальные курсы (и сильно лучше тех, что на деле читались), рассматривая его как рудимент. И возможно, по сути, правильное доказательство, например теоремы о неявной функции или формулы Гаусса-Остроградского без эпсилона. Ну, какой-нибудь функциональный анализ, который имеет и прикладной смысл, без "эпсилона" не прочтешь. Но его почти никому и не читали.

Во-вторых, положим, что нам это все же нужно или хочется (а иногда это хочется по делу). Тогда надо понять, что хочешь-не-хочешь, а на нематематических специальностях бороться, за то, чтобы это заклинание понял каждый, не надо. Просто надо попытаться рассказать так, чтобы разумные слушатели могли чего-то понять, да и остальным было не вредно послушать. Обязательная цель для всех — чтобы отличали предел от не предела. А в этом нет "сокровенного знания". Зону насилия же оставить (в этом месте) относительно небольшой, но в чем-то жесткой.

Как все это делать — вопрос поиска и экспериментальной проверки (и конкретной ситуации). Например, можно стартовать с предела функции на бесконечности с соответствующим набором примеров осциллирующих функций. Можно даже и "дельту" поискать, только когда это не кретинизм, а смысловой вопрос.

Да, не будут итоги "сияющими и сверкающими". Но не будет и запланированного полного провала. И ненависть к себе и предмету тоже сеять не будешь.

Итоги

Привожу несколько высказываний, которые Ихние (не-математики) говорили Нашим ("математикам") в середине 80-ых годов:

— Если вы не можете читать математику, давайте мы это будем делать сами.

— Мне не нужно ТФКП, мне нужно операционное исчисление!

— Да мы понимаем, что многие из наших студентов заслуживают отчисления. Но нам не все равно, за что именно вы их отчисляете.

Высказывания не очень приятные, да и "преподносились" они в форме, далекой от изысканной вежливости. Но высказывания однако еще не антиматематические и в чем-то конструктивные. Ну да, хочет какой-нибудь зав, чтобы его студенты решали дифуры и рассчитывали электрические цепи, а не распевали в своих тщетных поисках: "Ах, куда ты, толстопятая, сгинула?". Но мысль выражалась не точно, и ее можно было не понять.

Многое тогда было возможно. Но не могло быть компромисса с мракобесами и черносотенцами, мечтавшими обездельтить молодое поколение.

И начали "часы" на математику для «инженеров» неудержимо сокращаться. Дальше вставал вопрос, что делать с программами и объемом преподаваемого. Надо было думать, что срезать, что оставлять, сил и желания на это не было. Люди были разные, один, читая свой курс, был верен дельте и ее духу до конца, а другой, воздав ей почести, переходил к математике. И тот, и другой, при сокращении "часов" чувствовали себя несправедливо обиженными. Ведь и тот, и другой старались. И тот и другой хорошо делали свое дело. И оба не знали, за что с ними так, и были едины в чувстве своего возмущения. Но задача второго в дальнейшем осложнялась, и руки его начинали опускаться. А первому, добросовестному, по-прежнему, была "и цель ясна, и даль близка".

В итоге возникали программы-монстры, такие, что и не родилось еще человека, который мог бы их "усвоить". Но опять не удовлетворяли "инженеров" эти творения методического гения, да и стояла осажденная дельта неприступно и непоколебимо.

И снова сокращались "часы", но не могли от этого курсы стать лучше, и вообще прочитать что-либо становилось уже невозможным. И лишь стояла гордая и непокорная дельта уже посреди полных развалин…

Не знаю, много ли выиграли "инженеры", превратив математику в рудиментарный предмет.

Вид издали

Деградация математического образования была общим явлением, хотя, по-видимому, в большинстве учреждений протекала она с меньшей художественной яркостью.

Еще на памяти ныне живущих математика в общественном сознании была "наукой наук". Не было это сфабрикованным мифом, просто образованные люди воочию видели ее красоту (учебник Киселева), полезность и честность. И играла она определенную культурную роль, как средство развития мышления и воображения; учила она людей отличать правильные рассуждения от ложных, обоснованные утверждения от необоснованных; показывала, что бывает истина, не зависимая от "интересов", и что можно эту истину вот просто так и понимать.

Многое в мире изменилось с тех пор. И много игроков сменилось на сцене. И были остолопы, и были злодеи, и были политики. И были медленные стихийные процессы без видимых действующих лиц. Все это так.

Но только надо помнить и о посильном вкладе в общую деинтеллектуализацию тех, кто сеял ОДЗ и разыскивал "дельту по эпсилону". Да и продолжает искать и сеять.

МАШИНЫ И ЛЮДИ

Во-первых, ода машинам

Надо быть справедливым. ВУЗы 1970-80-ых годов были большими, сложными и правильно работавшими машинами. В их конструкции было заложено много разумного и нетривиального. Мы привыкли воспринимать окружающее как само собой катящееся и не видеть того, что многое из этого — результат работы разума и воли, больших усилий, проб и ошибок. Я много времени провел на Западе, и, как свидетель, теперь могу подтвердить нетривиальность тогдашних советских ВУЗов разного уровня.

Эти машины продолжали, медленно теряя эффективность, — но продолжали — крутиться и работать в условиях вполне бредовых, и сохраняли какие-то остатки собственно образовательных функций вплоть до самых последних годов XX века.

Кабы этих машин не было, то и крах образования бы настал гораздо раньше.

Но машинам ли я пою свою оду? Или тем людям, чей разум и добрая воля, когда-то присутствовали в мире нашего образования, и которые еще действовали в эпоху отладки этих машин.

Машина, предоставленная самой себе

Не так давно, сидючи на матфаке в University of Michigan — учреждении очень приличном в разных отношениях, я расспрашивал тамошних коллег об устройстве управления факультетом (весьма многолюдным). Оказалось, что на матфаке нет кафедр, а управление осуществляется общей профессорской хунтой. На простого рабочего профессора при этом ложатся управленческо-представительские функции, довольно утомительные.

Кстати, в американских университетах, которые мне приходилось наблюдать, должность декана является вахтовой административной повинностью. Люди, занимающие эту должность — часто (не всегда), в советско-российском мире высоких организационных способностей были бы абсолютно профнепригодны. А там ничего — справляются.

Возвращаюсь к кафедрам. Так разумны кафедры или нет? Вопрос этот не философский, все зависит от конкретной ситуации. Например, московский технический ВУЗ без кафедр представить трудно.

А упомянутый матфак на мичиганщине разумно сравнивать с московским мехматом. Лет тридцать назад эти две организации находились в разных "весовых категориях". И сейчас они находятся в разных категориях. Только вот их взаимное соотношение изменилось.

Как будто, в плане организации собственно учебы, кафедры в подобном учреждении удобны, но не необходимы. А вот как с кадровой политикой? Почему огромный математический потенциал Москвы начала 1990 годов оказался совершенно ненужным московскому мехмату? Грубо говоря, почему именно хороших математиков не брали на работу? Что это, заговор? А кто злодеи?

Однако, любой конкретный сильный математик, вступая в переговоры с мехматом, имел дело с конкретными кафедрами и конкретными заведующими. А дальше стоит задуматься. Заинтересована ли кафедра в выдающемся человеке? Заинтересован ли в этом ее заведующий? Если он сам выдающийся человек — то, может, и да. А вообще-то нет!

А если прием на работу — дело широкой хунты, то ведь достоинства новоприходящего человека для просто члена хунты ничем не опасны.

Ну и, кроме того, кафедры имеют тематики, и внешний человек может быть вне зоны компетентности каждой из кафедр в отдельности. И, кстати, кафедры могут в силу инерции представлять несуществующие уже в реальности направления (или поднаправления) науки.

Это я к тому, что въевшиеся к нам в головы конструкции могут и не быть единственно возможными.

Возвращаюсь к основной, в данный момент, теме.

Московский технический ВУЗ был большим многолюдным учреждением, с разнотипными учебными курсами, с разными специальностями выпускников, с полуавтономными кафедрами, с научными вкраплениями, с подсобными полупроизводствами.

Сложность и разнообразие структуры давали много положительных возможностей.

Структуры имели склонность к саморасширению, и это не только естественное поведение бюрократии, но и в определенной степени желание самосохранения. В застывшей по размерам или сокращающейся структуре увеличивается внутреннее напряжение, а также затрудняется проведение многих положительных действий.

Если видеть в ВУЗе экономическую структуру, то она не велика. Но ВУЗ был структурой интеллектуальной, а дальше вставал вопрос, где и на каком уровне там должен "гнездиться" разум.

Удержать подобную машину в разумных рамках было вообще проблематично — просто потому, что человеку даже с доброй волей очень трудно оценивать разумность тех или иных ходов.

И надо еще помнить общую обстановку тех лет.

В тот момент, когда я имел возможность стать наблюдателем, обсуждаемая машина уже во многом вырвалась на свободу. В том смысле, что вышла из-под контроля разума.

Вверху и внизу

Вверху сложилось организационно-способное агрессивное сообщество. Отношения внутри этого сообщества были высоко политичными, а исходы межкафедральных разборок определялись соотношением сил и искусством политиков. Единожды возникши, подобный мир уже вполне способен к самозащите от посторонних поползновений.

Далее плодились паразитические структуры, учебные и организационные, которые в подобной обстановке обладали повышенной жизнеспособностью.

В частности, расклад учебных курсов становился задачей не содержательной, а политической. Это не означало немедленного общего безумия, но ничего хорошего в затяжной перспективе тоже не предвещало.

Например, нашей общематематической кафедре, которая вообще имела устойчивую привычку быть битой, как-то удалось отвоевать новый курс. Сразу оказалось непонятным, что с этим курсом делать, и так читали, и сяк — а все полная фигня получается. Вот прошло 15 лет, и сколько разумного за это время ушло в небытие. Сколько "часов" на хорошие предметы было за эти годы срезано. А упомянутый курс все читается и читается, и, по-прежнему никто не знает, на кой черт. А сдать завоеванную позицию нельзя — это аукнется потерей ставок. И нельзя перекинуть часы на "голодные предметы" — в итоге только "часы" потеряешь; окружающий мир агрессивен. Т. е., позиция защищается из самых благородных побуждений.

А ведь для нашей битой кафедры такая победа была исключением, а для других — бытом.

Теперь вниз. Заведующий кафедрой должен был отстаивать интересы структуры в горних сферах. Ему же нужно было управляться с подчиненными. На это силы человека обычно и уходили. Т. е. на моей памяти (за одним исключением) источником активного разума заведующий не был. При том что на этой должности часто оказывались люди достойные (в сфере моего непосредственного обзора; вообще-то и это было не так).

Правда, в руках заведующего был прием на работу, а также раздел курсов между преподавателями. И то, и другое могло быть положительно использовано.

А вот при внутрикафедральном повышении в должности была 1001 причина для "продвижения". Я только никогда не видел и не слышал (ни про какой ВУЗ), чтобы в число этих причин входило хорошее преподавание или научная деятельность. Точно так же как ни то, ни другое не могло ослабить иных преподавательских повинностей.

Но в этом пункте нечестно винить злодеев, коммунистов и пр. Это было общее умонастроение нашего общества 70-80-ых годов: если человек с достоинствами — не последний в очереди, то это противоречит социальной справедливости. Точно так же, если человек проявляет инициативу в чем-либо разумном, то это он хочет "пролезть вперед". И надо его осадить. Другое дело прохиндей — все равно вперед пролезет, а будешь мешать — и тебя задвинет. Тут уж человека надо поддержать. Преподавательское сообщество исключением из общих умонастроений не было.

Это обстоятельство смягчалось возможностью защиты диссертации. Как-никак где-то был ВАК и были кастовые клубы в виде специализированных советов. В области естественных наук это были селекционные учреждения, в целом игравшие очень даже положительную роль (можно вспомнить отдельные эксцессы и вызываемое ими возмущение; но это лишь подчеркивает, что от "советов" привыкли ждать разумного поведения).

В итоге внешней силой кафедры расслаивались на три иерархических слоя, и это несколько смягчало демократические настроения. Передвижение же человека из одного слоя в другой было независимо от окружения и было коррелированно с разумом и человеческим достоинством.

Похоже, что у "инженеров" это было не так.

Для того, чтобы защититься по техническим наукам, надо было удовлетворить товарищей, чтобы они не мешали твоему повышению статуса. Т. е., все было очень человечно, и ты оказывался в том же замкнутом кругу.

Регламентация и инициатива

Преподаватели работали по утвержденным свыше программам, на что были две разумные причины.

Во-первых, курсов было много, и необходимо было их согласование. Кроме того, в "государственных интересах" надо было, чтобы было прочитано достаточно.

Во-вторых, постановка и отладка курса — сложная задача, и большинству преподавателей она не под силу. Без опыта это трудно сделать. Да и не разумно, чтобы силы все время на это тратились. Наконец, удачно составленная и отлаженная детальная программа есть достижение, которыми должны иметь возможность пользоваться и другие люди.

Замечу, что достижение первой цели мелочной регламентации вообще не требует, нужно лишь фиксировать набор тем, а при необходимости кому-либо экзотики, договориться о необходимых деталях.

Для достижения второй цели полезен подробно расписанный "установщиком" текст, с расписанием лекций, семинаров, примерного набора решаемых задач, набор контрольных и т. п. Такая бумага вполне полезна и для самостоятельного игрока, даже если он и не собирается ее придерживаться.

По-видимому, детальная регламентация программ имела и "боковые цели".

а) для администрации всегда полезны дополнительные рычаги воздействия

б) инстанциям, пишущим бумажки, всегда полезны дополнительные бумажки

в) неквалифицированных преподавателей надо удерживать в хомуте, чтобы не несли уж совсем ахинею. Пусть уж будут рупором для чужих слов.

Программы были официальными бумажками, но дело все-таки происходило в России, где законы не обязательны для исполнения. Поэтому наличие или отсутствие инициативы у читающего было вопросом его личного выбора.

В реальности, которую я наблюдал, инициативы было до печального мало, при этом ее не проявляли и люди, заведомо способные к самостоятельному разумному действию.

Что касается спектра качества программ, то он был таким, каким априори и должен был быть. Были образцы нетривиального мышления, были добросовестно написанные тексты, были сочинения малоосмысленные, и были похабные.

Под давлением ухудшающейся обстановки программы неизбежно деформировались; последнее обычно делалось по методу наименьшего сопротивления, в итоге возникали конструкции полуадекватные и неадакватные. Фактически, ползучим образом происходило приспособление программ к психологии преподававших.

И вот преподаватель читает по программе. Результаты печальны, но долг честно исполнен; всегда можно сказать, что студенты никуда не годятся, а так как это, и в самом деле, правда, то можно больше ни о чем не думать. Потом курс читается второй, третий раз… Из года в год в одних и тех же местах происходит срыв, но о причинах его можно не думать — что велено, то и делаем.

Мне все же кажется, что вариант программы стандартного курса типа: жесткий и короткий рамочный текст, плюс рекомендуемый образец — вещь вполне разумная, и, по-моему, вполне можно было при реальном чтении курса исходить из этой точки зрения на программы. Может, для уменьшения общего консерватизма предлагать 2–3 образца.

Образование и культура

Когда настал кризис образования, и когда преподавателям стало ясно, что положительный эффект от их деятельности не велик или отсутствует, люди естественным образом стали искать источники самооправдания. Всегда было принято считать, что образование — благородная деятельность. Но теперь было не совсем очевидно, в чем именно состоит твое личное благородство.

Это породило идею, что образование несет культуру. Я и сам ей когда-то поддался, пока не понял степени ее опасности. Потому что, приняв ее, мы более перед собой ни за что не отвечаем, и любые, сколь угодно бессмысленные собственные действия могут быть расценено как "несение культуры" — это уже не проверяемо.

Прямые цели образования — учить природе вещей и готовить к сложной деятельности. Возможны ли побочные положительные эффекты? Пожалуй, да. Во-первых, не вредно, если у человека расширяется кругозор. Во-вторых, образование учит думать. Кстати, ни то, ни другое для деятельности не вредно. Но кругозор расширяется лишь, если человек понимает, что ты говоришь. А научиться думать можно лишь думая. Поэтому достижение обеих (внешне) побочных целей возможно лишь если человек у тебя действительно обучается.

Если же человек в ВУЗе просиживает штаны, то он учится умению сидеть на месте и просиживать штаны. Говорят, что людей с высшим образованием охотно берут на должность торговцев в ларьках. Т. е., я не прав, образование действительно в данном случае готовит человека к деятельности, а высокий культурный уровень гарантирует, что он меньше будет воровать.

Трудно представить себе и то, что культура повышается бесконечным заучиванием-забыванием.

Я слышал также идею, что образование имеет значение экскурсии по музею. Человеку показывают экспонаты, а потом он через 10 лет об этих экспонатах вспомнит. Такие ознакомительные курсы вполне допустимы. Но если ты ведешь человека по музею, то не вправе устраивать экзаменов. А то представим себе, на выходе из музея дюжий экскурсовод с овчаркой тебя спрашивает

— Инвентарный номер PQ-319?

— Неизвестный. Портрет неизвестного.

— Неправильно! На повторную экскурсию!

Но все инвентарные номера через 10 лет будут забыты. И слава Богу.

А от принудительных прогулок по музеям останется лишь твердая уверенность, что да, а все же был в неизвестном музее Портрет Неизвестного. Работы неизвестного художника.

Фундаментализм и технологизм

Это важный вопрос, которого я лишь кратко коснусь.

Московский Университет с одной стороны и московские технические ВУЗы с другой, представляли два разных направления в образовании.

Технический ВУЗ (по замыслу) готовил работника по данной специальности.

Московский университет учил «природе вещей» и «к специальности» не готовил или готовил по минимуму. Мехмат, так и вообще ни к чему не готовил.

Выпускник Московского Университета, оказавшись «на службе», должен был, прежде всего, заново учиться. Но он обладал этой способностью, и через несколько месяцев оказывался более эффективным работником, чем тот, кого готовили к данной профессии. Выпускников Московского Университета соответствующим образом ценили.

Обсудим некоторые минусы «технологического образования» (которое, само по себе, конечно же необходимо).

Во-первых, скорее всего человек попадет на работу не по той специальности, которой его учили. Далее он оказывается перед необходимостью переучиваться, а его способность к интеллектуальной мобильности ниже, чем у «фундаменталиста».

Во-вторых, технологическое образование быстрее обесценивается.

Наконец, технологический взгляд на мир, без знания «природы вещей», может вести к серьезным ошибкам.

Человек, который учит будущего «инженера» («технолога») должен помнить об этих обстоятельствах.

Во всяком случае, важнейшей (хотя и не четко поставленной) проблемой является сохранение у человека (в реальности, у части людей) интеллектуальной мобильности. Это важнее забивания головы правильными рецептами и алгоритмами (хотя в определенных дозах, зависящих от специальности, и это нужно).

Кроме того, надо решать вопрос о том, что есть «природа вещей» в рамках данной специальности. В реальности, это задача отбора «командных точек» читаемых курсов — задача вполне конкретная, и опять плохо формализуемая.

ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ СОВЕТСКОЙ ВЛАСТИ

Когда я в 1984 явился на "службу", мне сообщили, что каждый член кафедры имеет от двух до трех общественных работ. Вот список того, что делал я (в данном случае я — не индивидуальность, а объект статистики) в смысле работ и присутствий (большая его часть — не "общественные работы", а исполнение долга.

а) добровольная народная дружина; 13 раз в год 6 часов (+2 часа на дорогу) строго обязательно. По существу 13 дополнительных "рабочих дней", изнуряющих своим бездельем. Мы действительно должны были ходить с милиционерами в одной из самых малоприятных точек тогдашней Москвы.

б) две за 4 года сентябрьские поездки на сельхозработы (за исключением этой и следующей строки, все остальное было ежегодно);

в) я успел получить "высшее политическое образование" — окончить Университет Марксизма-Ленинизма. Официально надо было раз в неделю в течение двух лет приезжать на противоположный конец Москвы. Некоторые мои коллеги получили по три таких образования;

г) ответственный за гражданскую оборону кафедры (планы и обсуждение непроводимых мероприятий, отчеты, списки участников и т. п.);

д) общественный инспектор по технике безопасности (это не страшно, самыми опасными из станков на маткафедре были стулья; один мой коллега, ныне известный австралийский математик, "в случае пожара приводил в действие рукав", о чем в институте висело большое объявление);

е) однодневные выезды на сельхозработы (со студентами или без);

ж) однодневные выезды со студентами на одну из больших овощебаз в 60 км от Москвы;

з) просто субботники;

и) присутствие на большом количестве разнотипных собраний (институтских, факультетских, профсоюзных, и иных, не помню каких);

к) посещение Народного Университета (не знаю, что это такое, ни разу не посчастливилось свой долг выполнить);

л) раз в год — ночевка в институте в качестве сторожа;

м) заседания кафедры — ежемесячно (как правило, не в твои рабочие дни).

н) куратор студенческой группы (я плохо исполнял свои обязанности; вообще-то, предписывалось звонить родителям, регулярно посещать комсомольские собрания и т. п.);

е) "научно-методические конференции", которые проводились в зимние каникулы, когда не было экзаменов.

Думаю, что было и немало других обязанностей, которые я честно (или не очень честно) исполнял или забывал исполнить. Кажется, биохимики нашли специальный гормон, он у человека выделяется, и бред забывается (а может, я и вру). Помню еще, что я не проходил по какому-то цензу в участники "философско-методического семинара". Бороться за свои права не стал.

Конечно, сейчас это выглядит как идиллия: и зарплату платили, и жить на нее было можно, и репетировать было не обязательно.

Но тогда это идиллией не казалось. Из перечисленных строк некоторые сами по себе неприятны; но особенно неприятна их сумма, которая вовсе даже не была мала. Казалось, что преднамеренно делается все, чтобы сделать жизнь невыносимой, хотя она и без этого легка не была.

Все это гармонично дополнялось разными мероприятиями в чисто преподавательской области, их тоже не упомнишь. Например, был указ в одну из сессий: преподаватель, не сдавший все зачеты, должен ежедневно приходить их принимать, пока все не поставит (двоечник отнюдь не был обязан осчастливливать тебя своим "явлением").

Хотя все это было давно, небезынтересен вопрос, об источниках и движущих силах.

Конечно, это отражало всеобщий кризис. Но в конкретных действиях заинтересованы конкретные люди. Думаю, что было 4 типа устроителей:

а) коммунистическая власть вообще;

б) гришинские райкомы партии, которые искали и находили рычаги влияния на московские предприятия;

в) паразитические внутриинститутские структуры, для которых это и было полем деятельности;

г) разумные мероприятия, когда-то установленные, которые теперь начинали выглядеть как гармоничная часть бреда.

Отмечу, что пункты б) и в) однотипны (только исходили от паразитических структур разного уровня), с другой стороны а) и г) тоже исходили из близких между собой источников.

Интересно, что сейчас процессы, до боли знакомые, но с освежающим отличием деталей происходят в после-Тэтчеровской Англии. Т. е. прямой маразм в образовательных структурах может успешно развиваться и без чутких руководящих указаний товарища Суслова и товарища Гришина.

Еще интересно: открываешь в газете "Поиск" рассуждения о том, как управлять наукой и образованием, и видишь наших тогдашних «лучших людей».

Далее был вопрос о поведении человека, попавшего в подобный мир. Я (был прав или нет) последовал совету одного знакомого: не пытаясь уклоняться от общественных работ, избегать тех, которые связаны с общением с людьми. Потому что и без этого нервная и психическая нагрузка на преподавателя была чрезмерна.

Я упоминал выше о людях, способных к разумной инициативе в своей непосредственной деятельности, и так ее и не проявивших. Казалось, что любая деятельность требовала втягивания в этот верхний мир, а дальше… у человека не оказывалось способности к деятельности. В общем, все варианты поведения были печальны.

Еще пара ностальгических воспоминаний.

В какой-то момент был указ Министерства о написании "учебно-методических комплексов". На каждый лекционный курс и каждую специальность студентов надо было напечатать приличную папку бумаг, с детальнейшим изложением всех лекций семинаров (и, кажется, домашних заданий). Читать курсы предписывалось в соответствии с этим монументом, так что если ты ушел с середины занятия, следующий преподаватель с монументом в руках мог немедленно продолжить твою речь (это требование к бумагам я точно запомнил). Помню, уже на излете этой кампании, мне пришлось одну такую папку напечатать. Кажется, ее так у меня и не спросили, она несколько лет лежала и пылилась, пока не отправилась в помойку.

Еще (как ни странно, уже после смерти "Борца за дисциплину", но, по-видимому, в рамках той же программы) был указ "всех посадить". А именно преподавателю ВУЗа предписывалось 36 часов в неделю (так официально исчислялась рабочая неделя) сидеть на рабочем месте. В некоторых (немногих) институтах и впрямь "сели". От нашего наверх ушла бумага, что-то вроде: "рады стараться, но посадить некуда; дефицит аудиторий, выдайте деньги на стулья".

Это было чистой правдой, но все же налицо и отсутствие доброй воли (ее ни у кого почему-то не оказалось), вполне можно было бы расчистить какой-нибудь подвал, поставить скамейки, пару свечей… Но кончилось тем, что каждый должен был написать бумагу: в течение семестра:

— понедельник: с 9-10 работаю дома, с 11 до 13 — в библиотеке матобщества

— вторник….

Если, например, тебя в данный момент не оказывается дома у телефона, или, не дай бог, тебя застукают не в той библиотеке, то ты вроде как нарушитель трудовой дисциплины. На самом деле ничего подобного не было, борьба за дисциплину как-то бесследно канула в лету.

Интересно, что преподавательское сословие приняло живейшее соучастие в бурной либеральной революции 1989-91 года.

5. ТРИНАДЦАТЬ ЛЕТ РЕФОРМ

Это вроде как машина скорой помощи идет

Сама едет, сама давит, сама помощь подает

(то ли фольклор, то ли А.Т.Твардовский)

ВЕТЕР ПЕРЕМЕН

Около 1987-88 годапреподавательская жизнь стала становиться легче. Прежде всего, быстро стала исчезать та форма маразма, о которой я только что писал. Не сразу, даже не монотонно, но исчезла. Начал сдуваться мыльный пузырь вечернего образования. Это повлекло снижение нагрузки.

С другой стороны на фоне инфляции зарплата поползла вниз.

Далее, интересно поведение людей в условиях официально появившейся свободы. Основных вариантов, которые тогда приходилось видеть, было два. То, что верх в итоге взял третий — вопрос другой.

Первый — страдать за высшие судьбы демократии, но не пытаться менять к лучшему то, что непосредственно от тебя зависит. Потому что ты сам все делаешь правильно, а неправильно то, что вокруг тебя (и, в основном выше, а особенно «в беспредельной вышине»).

У многих людей, однако, появилось желание устраивать чего-то новое. Как правило, это сопровождалось неадекватным поведением. Опыта самостоятельных действий у приличных людей не было, и идея, что из лучших намерений не обязательно вырастают лучшие результаты, людям в голову не приходила. Воздержусь от дальнейшего развития этой мысли и описания того, что тогда видел.

Однако чего-то все же происходило. Появлялись новые факультеты и специальности, преимущественно экономические (иногда не имевшие под собой действительной базы, а иногда и имевшие). Плодились новые учебные учреждения, чаще всего туфтовые, а иногда и не вполне.

Внутри ВУЗов появились (сверху) какие-то новые организационные веяния. На некоторое время ввели анкеты, в которых студенты по 20 пунктам оценивали преподавателей, потом это спустили на тормозах, и, может, к лучшему. Бурно обсуждали, вводить ли студентов в Совет и т. п.

На этом фоне, однако, постепенно происходили и иные изменения. Прежде всего, из жизни начали незаметно исчезать демократические элементы, коих и без того было немного.

Бесчисленные бессмысленные собрания предыдущего времени сильно раздражали, и об их исчезновении никто не жалел. Однако они, как ни странно, несли и положительную нагрузку. Это относилось даже к многолюдным сборищам в актовых залах, где начальство доводило свою точку зрения непосредственно до подчиненных; что тоже не лишено смысла. Кроме того, подобное собрание было межкафедральной тусовкой, у человека была возможность наблюдать чуть более широкий мир, цепляться по этому поводу языком и узнавать иные точки зрения и иные проблемы.

Вполне имели смысл и мало чего решавшие говорильни вроде частых заседаний кафедры или методических семинаров. Потому что разумное соображение, высказанное вслух в ничего не решающей дискуссии, может значить больше, чем решающий голос в вопросе, в котором голосующий ничего не понимает.

Управление ВУЗа замкнулось в административную олигархию, в которой (условно говоря) Совет административного состава выбирает Ректора, а Ректор выбирает администрацию, а, тем самым, Совет. Я не говорю, что данная система безумно плоха, но она во многих отношениях и не хороша.

По-видимому, был бы предпочтительнее Совет (или факультетские советы), в котором администрация бы составляла явное меньшинство (а остальные люди попадали бы в Совет по какому-либо цензу, либо представительству).

Поясню свою мысль. Это не вопрос о противовесе администрации, а вопрос гибкости управления. У администрации хватает обязанностей, она на них зацикливается, и теряет возможность здравого восприятия многих вещей. Более широкие советы могли бы снять с администрации часть лежащей на ней тяжести, а также втянуть в общие проблемы людей, которые не несут в данный момент административной нагрузки или вообще не способны ее нести («советник» и «администратор» — должности не идентичные). Что касается составления совета по цензу, то это не «ущемление демократии», потому что такой «цензовый голос» — это скорее бремя, чем право.

Повторюсь. Всеобщее голосование в пределах большого ВУЗа — вещь едва ли осмысленная, потому что большинству голосующих будет не понятно и/или не интересно, за что они голосуют. Но ВУЗ — структура, в которой демократические процедуры возможны; как сделать их эффективными (и одновременно не превратить жизнь администратора или советчика в бесконечную говорильню, читальню и писальню) — это сложный технический вопрос.

Несмотря на все эти отрицательные замечания, хорошие московские ВУЗы образца 1990 года обладали определенными внутренними возможностями к положительной эволюции. Если бы они были бы в минимально нормальных внешних условиях.

ЗАРПЛАТЫ. ТОЧНЕЕ ИХ ОТСУТСТВИЕ

С 1990 года зарплата заскользила вниз, и к концу 1993 года исчезла. Как известно, преподавательское сословие выжило, но не аукнуться это не могло.

Способом выживания были всевозможные подработки. Например:

— прямое репетиторство

— различные курсы для поступающих

— подработки в коммерческих ВУЗах (если не считать Финансовой Академии и Плешки, то рассказы, которые мне приходилось слышать, были крайне удручающие.

— школы при ВУЗах

— репетирование двоечников внутри ВУЗов (оно появилось относительно поздно, но быстро расцвело пышным цветом)

Люди постепенно к этому привыкали, и к 1998–2000 году, по моим наблюдениям, многие стали получать удовольствие от подобной жизни.

А ЧЕГО В ЭТОМ ПЛОХОГО?

Многое. Очень многое.

Прежде всего, есть законы сохранения. Потому что рабочая нагрузка становится чрезмерной. У человека на исполнение собственно преподавательских обязанностей сил не остается. Далее, я объяснял выше, что избыточная нагрузка ведет к профессиональной и умственной деградации преподавателя. В данном случае он превращается в репетирующую машину.

На самом деле еще хуже. Умственный уровень человека зависит от людей, с которыми он общается (это известная опасность, называемая «эффектом детского сада»). Чем хуже абитуриент, тем более он нуждается в репетиторах. А из студентов с репетиторами имеют дело лишь самонаихудшие. Т. е., умственный уровень преподавателя начинает стремиться к уровню худших из студентов.

Кому все это нравится, а кто и помирает. Или уходит. Молодой человек в здравом уме и твердой памяти на подобную работу не пойдет…

Т.к. людям без этого не выжить, то никакое сопротивление на административном уровне становится невозможным. Следующий за ВУЗовским репетиторством уровень — взяточничество и вымогательство. Чем хуже ты прочитаешь свой курс, тем больший урожай можешь собрать (или твой коллега, в порядке кооперации).

Для остающихся в ВУЗе работников преподавательская ставка становится прикрытием для репетиторской деятельности, а вывески «университетов» становятся лишь прикрытием для репетиторских контор. Возможно, что два последних высказывания чересчур сильны (это зависит и от преподавателя, и от «университета»), но тенденция такая есть. И сильная.

Многие говорят на это: но ведь в процессе «частных уроков» обучаемый учится. Это очень серьезное заблуждение, приводящее к неадекватной оценке современной обстановки. К этому важному вопросу я еще вернусь.

ХОРОШИЕ МОСКОВСКИЕ И ПОДМОСКОВНЫЕ ШКОЛЫ В ОТРАЖЕННОМ СВЕТЕ: ГОД 1996

В начале 1990-х годов несколько повысился уровень поступавших студентов (во всяком случае, в сфере моего непосредственного наблюдения). В целом, мне было приятно работать с людьми наборов 1991 и 1993 года.

Просидевши год за границей, я в сентябре 1996 года, будучи в неплохом настроении, занялся новыми первокурсниками.

На первом занятии меня несколько удивило «миролюбие» студентов. Однако ничего плохого я в оном не видел. Занятие прошло бодро, второе занятие прошло тоже. К третьей неделе я понял что студенты «проходят» предмет в буквальном смысле этого слова. А именно проходят мимо всего, что им рассказывается без накопления и переваривания информации. То же самое с удивлением сказала одна из моих ассистенток.

Я писал выше о том, что поступавшие к нам студенты в течение 1–2 курса тупели на глазах. Но этим тупеть было не надо, они уже приходили к нам готовыми. Они мирно сидели, писали, могли работать по только что рассказанному алгоритму. И все. Им было ничего не интересно, и самостоятельно думать они не могли. Причем поголовно.

Я предпринимал разные усилия, пытаясь добудиться (потому что это единственный шанс в подобной ситуации), добился ли я в итоге частичного успеха, не знаю.

По состоянию на 1998-99 гг. рассказы о студентах, с которыми невозможно иметь дело, были в Москве общим местом. Потом все привыкли.

Постановка задачи

Так или иначе, начиная с 1996 г. было замечено какое-то новое явление. Московские школы с вероятностью 1 начали выдавать ни к чему не пригодных первокурсников. В определенном смысле это чудо. Допустим, что обучение в новой школе отупляет. Но ведь тогда должен быть и протестный контингент, и с какой-то его частью можно было бы пытаться потом (в ВУЗе) найти общий человеческий язык. Но здесь «успех» был полный, как будто проехал бульдозер.

Еще интересно. Возникло новое явление природы, при этом оно было известно в достаточно широких кругах. Что произошло? Отчего? Есть ли способы смягчить кризис? Интересно, что этот вопрос на сколько-либо широком уровне не ставился. Вузовские преподаватели, как и все российские граждане, вкалывали энергично и плодотворно, как «белка в колесе», а о том, чтобы думать, вопрос не стоял. И, вообще, наше общество подобные вопросы не интересуют.

Еще интересно. «Иногородние» студенты в тех ВУЗах, где они есть, живее московских.

А все-таки. Понятно, что есть всеобщий кризис (или упадок). Но каков именно механизм контрэффективности современного школьного образования?

РЕПЕТИТОРСТВО, КАК СТРАШНОЕ ОБЩЕСТВЕННОЕ БЛАГОПОБОЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ЭКЗАМЕНОВ

Прежде всего, на вопрос является ли репетиторство благом или злом, я должен ответить: «благом». Потому что только так люди могут не протянуть ноги.

Теперь к вопросу о цене.

Описывая первокурсников образца 1986 года, я отметил, что один вид модуля оказывал на студентов-технарей гипнотизирующее воздействие (как взгляд змеи). Не сделать ошибку было невозможно. Казалось бы, а что сложного может быть в этом понятии? Ничего. Но задачи с модулем — один из ударных сюжетов вступительных экзаменов по математике. Отрицательные эмоции (и не только у технарей, но и у «прикладных математиков») вызывали и другие элементы «математики», знакомые им по вступительным экзаменам. Я к тому, что вступительные экзамены — вещь не совсем безобидная, особенно когда (а это всегда так) экзаменаторы не задумываются об их побочном действии.

Вступительная математика

Отмечу также, что самая печальная обстановка сложилась именно с математикой. Подробнее об этом — в моей старой записке. Здесь я лишь кратко опишу общую ситуацию.

Возможно, что сейчас вступительные экзамены отменят. Тем не менее, я думаю, что их обсуждение имеет не только исторический смысл, тем более, что основной контраргумент сохраняет силу и против новой системы.

Принципы организации вступительного варианта в разных ВУЗах сходны (и восходят к 1970-м годам). Из года в год предлагается набор казуистических и антиэстетических задач, основанных на примерно одних и тех же принципах. Почти все эти задачи — искусственные и к реальной математике (ни к элементарной, ни к «высшей», ни прикладной, ни чистой) отношения не имеют. Это уже отдельная область человеческого знания — вступительная «псевдоматематика». Слава Богу, если вступительные задачи простые. Но ведь обычно они сложные! И без специального обучения их не решить. При этом человек, который учится решать вступительные, учится не математике, а умению решать вступительные задачи. И ни для чего иного это умение никогда не пригодится.

Ровно этому умению учит и репетитор. Кстати, при правильной постановке дела думать при решении вступительных задач вредно, надо лишь поступать правильно, как советует репетитор (кстати, развитию умственных способностей Учителя, это тоже не способствует, его собственное мышление фиксируется на умении решать такие и только такие задачи).

Итак, элементы отрицательного воздействия экзаменов на математическое образование вполне наблюдались в середине 80-х годов. Но это было не так трагично, ведь всегда есть вопрос, превосходит ли наличное зло неизбежное зло. Я думаю, что и тогда превосходило, но ведь еще было, за что этим злом платить.

Могучая индустрия обучения «вступительной математике» развилась именно в 90-е годы, замещая (именно замещая!) собственно математическое образование.

В 70–80 годы собственно школьное обучение было ориентировано не на подготовку в ВУЗ, а на прохождение школьной программы. Вступительная «псевдоматематика» была. Но где-то сбоку. В новых, рыночных отношениях, школа (хорошая школа) должна (должна) готовить студента в ВУЗ. И снова происходит замещение.

В частности эта фигня происходит в многочисленных «школах при ВУЗах» с «углубленным изучением». Назвался груздем — полезай в кузов. Раз ты школа при ВУЗе — углубленно готовь к своим собственным вступительным экзаменам. А не учи всякой там ерунде.

Более широкая постановка задачи

Забудем про математику и представим себе абстрактную ситуацию (то, что из нее есть исключения, ясно, но нас интересует правило).

«Частные уроки» — дело рыночное. Чего хочет ученик от этих уроков? Того, что ему нужно. Чего дает ему Учитель? Конечно же, то, что нужно Ученику. А иначе Учитель не нужен.

Человек обращается к частному учителю, чтобы преодолеть барьеры, которые ставит перед учащимся система. Именно не обучить (это не имеет в данном случае рыночной ценности), а преодолеть барьеры. Т. е. цель — другая. Поэтому не надо думать, что в пышно цветущем мире «частного обучения» составляющая, относящаяся к реальному обучению, так уж велика. А в математике речь просто идет о резко контрпродуктивных действиях.

Есть ли простые решения?

Во-первых, идея всеобщего теста ничего не меняет. Просто ставится другой, еще более бессмысленный барьер. И далее будет очередная индустрия обучения очередным прыжкам. Трудно поверить, что возможно разумное решение задачи об унифицированном барьере. Еще более трудно поверить, что современная система способна найти людей, способных эту задачу решать.

Во-вторых, идея отмены барьеров. Из этого тоже ничего хорошего не выйдет, у нас в особенности (да и не только у нас). Если мы хотим дать хорошим ВУЗам хороших студентов, то без вступительных экзаменов не обойтись. А при собственно обучении нужны моменты искусственного напряжения, да и в качестве оценки обратной связи такие моменты нужны. Другой вопрос, о котором речь шла и еще пойдет — что в барьерных играх нужно чувство меры. Замечу, что сейчас репетиторское сословие заинтересовано в раздувании барьерной системы.

В-третьих, прихлопнуть репетиторство. Если правящим кругам придет в голову это сделать, то они это, скорее всего, сделают. Оставаясь в рамках либеральной системы. Это не так сложно, как кажется.

Правда, может оказаться, что эти странствующие учителя умения сдавать экзамены, окажутся при этом последним свободным сословием в нашем обществе.

Кстати, если бы людям стали платить за работу, это могло бы подсмягчить и эту проблему.

Что касается математики, то есть (точнее было) конструктивное решение (правда требующее умственного напряжения, что тоже непривычно) — а именно: сложные, но предсказуемые задачи, заменить на простые, но непредсказуемые. И

Почему не есть, а было? Очень просто. Потому что теперь есть общественные силы, в этом не заинтересованные. И потому что современные репетиторы сами не смогут решить простого варианта (объяснения см. выше).

Кстати, устные экзамены не так уж плохи. Но при одном условии — наличии честных людей, — а также, что еще более проблематично, — самой идеи честности.

Сказанное — лишь один из разрушительных факторов.

Гонка вооружений

Теперь я обращаю внимание на два общеизвестных события, почему-то совпавших по времени — развитие сети хороших московских школ и резкое ухудшение качества абитуриентов, поступающих в ВУЗы.

Картина тем более загадочна, что в хорошие ВУЗы поступают выпускники хороших школ.

ПРИСКАЗКА. ЧТО ТАКОЕ ВЕЛОСИПЕД?

Когда мой сын должен был идти в первый класс, мы стали искать «хорошую школу». Во всех них оказались вступительные собеседования.

Учительница: Что такое бык?

Мой сын: Самец коровы.

Учительница: Неправильно…

Требовался ответ «зверь». Нам объяснили, что мальчик недостаточно подготовлен, а мы пошли искать место с не кретиническим собеседованием. И нашли (но тоже не без потерь).

Для подготовки к собеседованиям предлагалась соответствующая литература. Я запомнил два издания.

Одно было кладезем всеобщей мудрости: а именно было страниц 50 информации, следующим образом организованной.

НАСЕКОМЫЕ: пчела, оса, таракан, капустница, шоколадница, паук, клоп, жук, навозник, стрекоза и т. д. (всего 5 строчек; ошибка — отнюдь не единственная в кладезе — заимствована из оригинала, но не в ней дело).

ПТИЦЫ ДОМАШНИЕ:

ПТИЦЫ ДИКИЕ:

КАМНИ ДРАГОЦЕННЫЕ:

КАМНИ ПРОСТЫЕ:

ГРЫЗУНЫ:

ХИЩНИКИ:

И т. д. И т. п.

По-моему, большего отупляющего кошмара придумать нельзя. Пресловутый эталон интеллектуализма — «Строевой устав» — на этом фоне глядится как статуя Микеланджело.

Второе издание было катехизисом знания изысканного.

Вопрос: Какие ты знаешь виды транспорта?

Ответ неверный: Автобус, троллейбус, метро (это — средства транспорта!), Ответ верный: водный, воздушный, наземный Вопрос: что такое велосипед?

Если не знать предыдущего вопроса-ответа, то правильно сказать, что такое велосипед, принципиально невозможно. Да я бы и на первый вопрос не ответил.

Хорошие школы

Итак, московские школы расслоились на плохие и хорошие, точнее они расслоились по довольно длинному спектру. Я не буду писать ничего про кошмар плохих школ, но обсужу бред хороших.

Так как в плохие школы сдавать детей было просто страшно, в хорошие возник конкурс.

Произошло то, что почти должно было произойти. Я писал выше про вызывавшие раздражение жесткие внешние рамки, в которые большевики ставили школьное образование. И приводил доводы в пользу ошибочности этого раздражения.

Как только рамки были сняты, объемы требуемой (требуемой, а не предлагаемой) школьной нагрузки в хороших школах начали расти. Флагманом нового стиля стала 43-я гимназия на Юго-Западе (место, где работало немало достойных людей).

Да, в голову школьника можно запихнуть много «знаний». Только зачем? И не является ли все это добросовестным самообманом?

Именно большая обязательная нагрузка ведет к постепенной потере интереса к «наукам». Человеку для нормального развития нужно свободное время и свобода выбора. Выбора, что делать. И выбора, делать что-либо или формально бездельничать (когда надоело). Нет в последнем ничего плохого.

Еще. Человеческое восприятие устроено достаточно сложно, и неправда, что понимание приходит в процессе формальной работы: слушания, писания, решания, отвечания…

Ну, еще много разной частной ерунды, которую и перечислить трудно. Напри-

Имея младшеклассников, заведомо знакомых с основной программой младших классов, школы начинают ставить перед собой какие-то особые задачи и их решать.

В старших классах где-то бросаются проходить ВУЗовскую программу. Если человек «поступит», то ему год будет неинтересно учиться, а потом он с удивлением поймет, что ничего не понимает. А выпускающему учителю конечно будет казаться, что он многому научил. Это все тот же самый механизм самообмана.

Иногда вводится ВУЗовская система отработок. Но она и в ВУЗах не так уж хороша; а здесь еще и текущие оценки сохраняют. Это уже полный перебор. Человека принуждают либо к безумной гонке, или к полному пофигизму. Зачем? За что? В чем он виноват?

Про подготовку к вступительным экзаменам я уже писал.

Ситуация в разных «хороших школах» различается сильно, а вот выход людей, которым после школы ничего не интересно — явление общее. Основных механизмов

— два. Преднамеренный или вынужденный экстремизм (для завлечения клиентуры), либо благолепное обучение без цели чему-либо научить.

6. ДЕИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ. ДОСТИГНУТЫЕ РУБЕЖИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Есть ли предел всемогуществу Господню?

Да, есть. Он не может уже происшедшее сделать не происходившим.

(Из средневековой схоластики)

— А пока расчет на самое худшее

— На худшее, но не самое

Иван Ефремов

По состоянию на 1990 год наша страна находилась в состоянии разнородного и запутанного кризиса, природа которого ясна не была, да и не ясна до сих пор. Во всяком случае, предсказания тех, кому все было ясно (если они были искренними), не исполнились.

Страна, однако, обладала очень большим интеллектуальным потенциалом, который, по причинам опять-таки неясным, не очень хорошо использовался. Но это была одна из деталей, которые, вроде, оставляли надежды на будущее.

ИСХОД

Около 1990 года довольно много народу двинулось искать работу за границей. Причины были разные. Кто-то ехал на историческую или экономическую родину; кто-то был сильно обижен при предыдущей власти или на предыдущую власть, или вообще обижен; кто-то бежал от ухудшающихся условий существования; кто-то решал проблемы личной жизни и т. д. и т. п. По-видимому, значительной эмиграции после открытия границ избежать было нельзя.

Но было и достаточно много людей, которые надеялись, что можно будет пережить тяжелые времена и дальше жить по-человечески. Кто-то из уехавших на заработки тогда еще не уехал окончательно.

Однако собственно трудности начались, когда осенью 1993 года грянул "полный финансовый стабилизец". А потом проходил год за годом, и оказалось, что в происходящем нет недоразумения, просто в Новой России интеллектуалы не нужны. Не нужны ни правящим кругам, ни обществу в целом.

Во-первых, интеллектуалам стало не на что жить. Во-вторых, у них исчезло поле для деятельности и проявления того, что они считали своими способностями. И люди начали сниматься один за другим. Ехали научные работники, программисты, инженеры; ехали просто деятельные люди, лишь бы сбежать из усиливавшегося гадюшника, может в другой, чужой, но все же не такой гадюшник (а кто-то угодил и в худший).

Но еще хуже было с образованной молодежью. Скажем, ученые, уже имевшие известность к 1990 году, имели возможность зависнуть между небом и землей, и мотаться туда-сюда-обратно. Но у молодых людей такой возможности не было. Что касается неученых, то люди постарше были встроены в здешнюю жизнь и имели какие-то возможности. Например, человек, долго проработавший в ВУЗе, как-то мог еще держаться, но для молодого человека в своем уме на этой работе уже делать было нечего.

Были еще ставки в банках, но реально интеллектуальных ставок было не много; стиль тамошних отношений не всех людей привлекал, и "несовершенным" было некуда деться. Бывали и успешные бизнесмены. Но в целом побег и устройство в другой жизни для хорошо образованных людей было и более предпочтительно, и более отвечало представлениям о человеческом достоинстве.

Хочешь-не хочешь, а наше общество не оставило даже никаких ниш, куда никому не нужные люди могли бы спрятаться.

Я не пою оду эмиграции, и не говорю, что все уехавшие были достойными людьми. Печальная реальность в том, что наше общество лишилось наиболее талантливой и деятельной части молодежи институтских выпусков 1985–2004 гг. И уехавшие сейчас занимаются повышением ползущего вниз интеллектуального уровня Европы и Америки. Более старшим возрастам уже сильно за сорок (в лучшем случае), но и из этих людей наиболее способная часть по большей части отъехала.

НЕ СГУЩАЮ ЛИ Я КРАСКИ?

Да, в предыдущем рассуждении я оперирую качественными понятиями. Почему я считаю, что наиболее способная часть молодежи уезжает?

Перехожу к высказываниям формальным и проверяемым.

1. Есть много знаменитых ученых советского/российского происхождения. Эта известность — вещь осязаемая и проверяемая. Где они сейчас в большинстве своем?

2. Спектр возрастов ВУЗовских преподавателей. В 90-х годах средний возраст кафедр увеличивался примерно на 10–11 месяцев за год.

3. У нас в стране нет ни одной хорошей (и даже посредственной!) библиотеки современной западной литературы. Да, правда, цены на книги сейчас высокие. Да, правда, что кризис несколько смягчается интернетом, где кое-что можно найти бесплатно. Но, ох не все.

Как студенты и аспиранты должны учиться без современных журналов и современных книг?

И былого издательства "Мир", отслеживавшего и переводившего доброкачественную литературу, тоже нет.

И не является ли после этого "учеба" профанацией? Ну да, конечно, теперь можно съездить в Париж посмотреть журнал.

4. У нас остался один приличный университет. Конечно, он — жалкая тень от того, что было 20 лет назад, но он, последний, университетом еще остается. Интересно, что и на него у нашего общества не хватает денег.

БЛИЖАЙШИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

A) Возможности наличного преподавательского корпуса в большинстве ВУЗов находится на пределе (по возрастным причинам). При всех его недостатках, о которых я много писал, он обладает и профессиональными и человеческими достоинствами. Во многих местах он уже начал замещаться вполне случайными людьми. В любом случае, этот процесс уже неизбежен.

Б) Сходная, хотя, может, чуть менее критическая картина сейчас в науке. С той разницей, что и замещения нет.

B) В ближайшее время людей, способных кого-либо действительно учить на сколько-либо высоком уровне у нас может не оказаться. Мы близки к точке необратимого разрыва.

Г) Научное сообщество подверглось 15-летнему интенсивному прореживанию. Серьезные люди, еще пытающиеся сопротивляться и цепляться, должны быть тесно связанными с Западом (а не друг с другом), и вытягивать из него деньги. И то, и другое (а также невыносимый ритм подобной жизни) уменьшает внутренние связи внутри российского научного сообщества. Фактически оно уже на грани распада.

В той части, в которой российское научное сообщество является научным — оно не очень сообщество. А той части, в которой оно сообщество — оно не очень научное.

Д) Единый государственный экзамен. По существу, это массовый тест, а тест способен выявить отсутствие у человека отрицательных качеств, а не присутствие специфических положительных. С точки зрения деградировавшего ВУЗа, это может и не иметь большого значения. Но немногие еще работающие заведения (МГУ, физтех, СПбГУ….) таким образом, будут лишены хороших студентов, а способные молодые люди будут лишены возможности туда поступать. Всем известно, что ВУЗы имеют разный уровень. Характерно, что реформаторы требуют подчинения именно всех реформе, бьющей именно по лучшим.

Е) На 1989-93 гг. рождения приходится демографическая яма. Соответственно, последнее поколение, на котором еще можно зацепить нить, может оказываться под ударом военных.

Ж) Похоже, что на грани разгрома находится Академия^[3]. Разумеется, такие мероприятия должны сопровождаться сладкоголосыми песнями, они поются.

3) В принципе можно было бы надеяться на какие-то положительные шаги на уровне нашего верхнего руководства. У меня есть определенные сомнения в их возможности в обозримом будущем. Для принятия серьезных шагов нужен, во-первых, добросовестный сбор информации, а, во-вторых, люди с разумом и доброй волей, способные просчитать последствия принимаемых действий. Кажется очень сомнительным, что у нашего современного Правительства такой аппарат есть.

ПОЧЕМУ ВСЕ ЭТО ПРОИСХОДИТ

Я много слышал горячих споров о том, является ли уничтожение науки и образования в нашей стране итогом тщательно продуманной программы или просто результатом полной тупости наших правящих кругов.

Позволю себе высказать третью точку зрения. То, что происходит — естественный процесс.

Можно заметить, что образование имеет рыночную ценность. Это правда. Но тут другая проблема, а именно — очень трудно себе представить, как "рыночные механизмы" могут на эту ценность положительно влиять. Дело в том, что эффективность ВУЗовского образования реально может быть оценена лишь после окончания ВУЗа, да и то не мгновенно. Т. е. теоретическая возможность содержательной (а не рекламной) обратной связи появляется через 5–7 лет. Но ведь за эти долгие годы все живое уже будет стерто в рыночную пыль.

К ПРОБЛЕМЕ БЕССМЕРТИЯ НАУКИ

Здесь я касаюсь сложного вопроса, но постараюсь все же быть кратким. Большая часть общества привыкла воспринимать науку, как нечто само собой разумеющееся и способное удовлетворять его, общественным, потребностям.

Но наука — очень своеобразный вид человеческой деятельности. Это именно вид деятельности, а не объем "знаний". Обучить ученого высокого уровня может только ученый высокого уровня. Например, в истории математики был ровно один (один!) случай появления математика-самоучки (Рамануджан), который не учился у работающего математика-профессионала. Все математики-профессионалы видят в этом чудо, почти невозможное.

А почему так сложно? Почитал последних книг, послушал профессоров, набрался "знаний" и вперед. Да вот нет, а почему — «это совсем другая история».

Массовость современной науки и обилие людей, способных идти за лидерами, создает определенные иллюзии и уверенность, что наука живуча. Эта иллюзия усиливается смешением в массовом сознании науки и технологии.

Интересно, что Московский Университет мог в кадровом отношении воспроизводить сам себя. А вот хорошие московские ВУЗы инженерного (т. е. технологического) направления никогда обеспечивать себя кадрами не могли. И их предводители, хорошие ли, плохие ли, отлично это знали и охотно брали на работу именно выпускников Университета.

Точно так же, школа, хороша она или плоха, не способна обеспечить себя учителями. Ей нужен педвуз. А педвуз, если он сам себя воспроизводит, начинает деградировать. И педвузу опять нужны люди, более высокого уровня, чем его собственные выпускники.

В современной реальности, вся эта пирамида на глазах сползает вниз.

Отказ нашего общества от науки, является ли он сознательным, или лишь выражает подсознательное желание, влечет много прямых следствий и запускает много разных интересных процессов. Эти процессы будут идти до своего логического конца, уже независимо от того, будет ли приятен этот логический конец обществу или нет.

ЗА БУГРОМ

Теперь о забугорном опыте. Я придерживаюсь точки зрения о его интересности (и американского, на который принято ругаться, в том числе) и возможности применения. Но хочу указать на два вида преднамеренной лжи (это слово единственный раз употреблено в моих записках), связанных с этим опытом.

Первое — без конца с успехом употребляемая фраза, что «во всем мире так делают». Как правило, это — ложь.

Второе — то, что люди «во всем мире» знают, какие действия приведут к каким последствиям. Вовсе даже нет, если речь идет о необходимости положительных и созидательных шагов. Потому что это сложно. И, кроме того, одинаковые шаги (например, на улице или подоконнике), могут приводить к разным последствиям. И никто не может достоверно просчитать длительных последействий от сегодняшних шагов.

ЕЩЕ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ВЫРОЖДЕНИИ

То, что мы отрезаем себе путь к самостоятельным разработкам новых технологий, как будто ясно и доказывать не надо.

Допустим (я не знаю, насколько это возможно), какие-то технологии мы сможем добыть извне^[4]. Но ведь нужны люди и для их обслуживания тоже.

И еще. Знание, как известно, сила. А сила, как известно, опасна. А в особенности опасна подобная сила в руках людей безграмотных. Я не развиваю этот общеизвестный тезис в виду его многоликости. Я просто его напоминаю. Например, о том, как известный атомный реактор оказался в руках персонала, сумевшего совершить невозможное. Или, значительно более прозаичная, смутная и неясная ситуация с современными лекарствами.

ВОЗМОЖНЫЕ ДАЛЬНЕЙШИЕ ХОДЫ ПРАВЯЩИХ КРУГОВ

Разумеется, эти круги желают всем нам блага^[5]. Вопрос в том, как они сумеют этого добиться.

Можно ожидать двух вариантов действий.

Первый (который в данный момент выглядит более вероятным). Власти и/или олигархи (или власти олигархов) выдают умеренные суммы денег на прокорм особенно полезных "ученых", дабы они выдали в срок "высокие технологии".

Второй (он возможен в момент, когда нефть начнет иссякать, но еще не кончится). Вбрасывание больших средств в науку и образование, в надежде совершить рывок типа наших 30-ых годов. Можно уверенно сказать, что в обоих случаях будет успешно достигнут половинный результат. А именно, деньги будут освоены. В отношении второй части возникнут объективные, и, по-видимому, непреодолимые трудности (уже вне зависимости от желания правящих кругов).

Дело в том, что найти что-либо (например, нужных людей) можно лишь, если это "что-то" еще где-то существует.

Но даже если что-то существует в небольших количествах, а ты (обладая многими иными достоинствами) именно в этом вопросе абсолютно не компетентен, то найти все равно трудно. Да, конечно, долг этих самых "ученых", "инженеров", "технологов" самим убедить власти в том, что надо делать.

Но власти столкнутся с необходимостью выбирать из разных предложений.

А в отсутствие научного сообщества и всеобщей естественнонаучной безграмотности никакого алгоритма выбора не будет. Выиграет тот, кто умеет выиграть в данном жанре.

И ЧТО ЖЕ?

Да, я описываю не самую радужную из картин.

А возможны ли положительные шаги? Да, возможны. И если мы хотим сойти с дороги в никуда, то их надо делать.

Есть ли основания для оптимизма? Нет. А откуда взяться оптимизму на подобных дорогах?

Пятое правило арифметики

В. Доценко

Уровень математической подготовки даже в развитых странах вызывает тревогу. Академик Владимир Игоревич Арнольд, например, считает, что школьное образование Франции, Англии и Америки просто гибнет в результате непродуманных реформ, проведенных там во второй половине XX века (см. "Наука и жизнь" № 12, 2000 г.). Умение пользоваться калькулятором привело к неумению мыслить аналитически и логически, понимать суть физических и математических задач (см. "Наука и жизнь" № 3, 2002 г.). О своем опыте преподавания в Парижском университете и размышлениях, связанных с ним, рассказывает доктор физико-математических наук Виктор Степанович Доценко.

Историки до сих пор спорят: как же могло получиться, что такие мудрые и образованные древние египтяне столь быстро разучились строить свои замечательные пирамиды? Все произошло на протяжении буквально нескольких поколений (на рубеже IV и V династий, около XXVI века до Р. X.). И в самом деле, это была поразительная историческая катастрофа: веками учились, учились, по крохам совершенствовали мастерство, передавали все это из поколения в поколение, накапливали знания и опыт, потом выстроили свои три Великие пирамиды (Хеопса, Хефрена и Микерина) и вдруг разом все забыли, потеряли навык, умение и мастерство, перестали понимать элементарные вещи. Что особенно удивляет — это произошло как бы само по себе, безо всяких войн и нашествий варваров. Все, что было построено после, выглядело лишь как жалкое подобие Великих пирамид и сейчас представляет собой не более чем груду развалин.

Я теперь знаю, как такое может происходить: дело в том, что уже пятый год преподаю физику и математику в Парижском университете (Университет имени Пьера и Марии Кюри, известный также под именем "Paris VI", или "Jussieu"). Надо сказать, что Париж не последнее место на планете по уровню образования, а мой университет далеко не худший в Париже. Россия всегда несколько отстает от Запада, и, судя по тому, как энергично, а главное, во что нас реформирует родное Министерство образования, сейчас в Париже я могу наблюдать наше недалекое будущее. Сразу оговорюсь: я вовсе не претендую на роль "пророка из будущего" и поэтому буду стараться избегать обобщений. Мне все равно не по силам сравнивать средний уровень французского образования (о котором имею весьма смутное представление) со средним уровнем нынешнего российского образования (о котором тем более ничего не знаю). И если честно, вообще не понимаю, что такое "средний уровень образования". Я буду рассказывать только о своем личном опыте — так сказать, "что вижу, то и пою".

Сначала небольшая справка. Во Франции уже давно введен и действует "Единый государственный экзамен" (ЕГЭ), только называется он у них БАК (от слова "бакалавр"), но это сути не меняет. Мотивация введения французского ВАКа была примерно та же, что и нашего ЕГЭ: чтобы поставить всех учеников в равные условия, чтобы свести на нет коррупцию на почве образования, чтобы унифицировать требования к выпускникам, ну и так далее. Короче, чтобы все было и по честному, и по справедливости. Есть и отличие: у ВАКа имеется несколько специализаций. Он может быть научным, когда приоритет (повышенный коэффициент) имеют экзамены по математике и физике; гуманитарным, когда приоритет отдается языкам, философии; экономическим и т. д. Человек, сдавший БАК, имеет право безо всяких вступительных экзаменов записаться в любой университет своего профиля (правда, только по месту жительства — прописка у французов очень даже имеется) и учиться в нем совершенно бесплатно (если не считать "комиссионного сбора" размером в три сотни евро в начале каждого учебного года). А если студент документально докажет, что доходы его семьи ниже определенного уровня, то может получать стипендию (совершенно независимо от своей успеваемости). Ученик, сдавший БАК с отметкой выше определенного уровня (больше чем 15 из 20), имеет право записаться на подготовительное отделение в одну из так называемых Гранд Эколь (самая известная из которых Эколь Нормаль Суперьер) — это что-то вроде элитных университетов, для поступления в которые после подготовительных курсов нужно выдержать еще и вступительные экзамены. Далее, в процессе учебы как в Гранд Эколь, так и в университете, в зимнюю и в весеннюю сессии происходит отсев. Если у студента сумма баллов всех экзаменов оказывается ниже определенного уровня, его выгоняют (или, в определенных ситуациях, оставляют на второй год). Отсев идет серьезный: в моем университете в первую зимнюю сессию выгоняют около 40 процентов студентов, в следующую — еще процентов 30 и т. д. В результате к концу второго года обучения остается едва ли четверть из тех, кто начинал учиться (фактически это растянутые на два года вступительные экзамены). Далее отсев тоже продолжается, хотя не столь интенсивно, и, наконец, венчают всю эту учебу два или три года так называемого ДЕА, которое с некоторыми поправками соответствует нашей аспирантуре и которое, как и у нас, завершается (точнее, должно завершаться) диссертацией и ученой степенью. Естественно, что до этого уровня добираются только "самые-самые"… Ну и чтобы завершить это довольно скучное вступление, немного о себе: доктор физико-математических наук, профессор, занимаюсь теоретической физикой; в университете "Paris VI" преподаю математику и общую физику первокурсникам, а еще, в качестве "контрастного душа", читаю некий теоретический курс (уж не стану разъяснять о чем) и веду семинары для аспирантов последнего года Эколь Нормаль Суперьер (т. е. именно для тех, которые не только "самые-самые", но еще и "супер" и "экстра").

Ну вот, как видите, система образования задумана как будто совсем неплохо, все устроено вполне разумно, и даже деньги на все это есть (французы, правда, все время тоже говорят, что денег на образование катастрофически не хватает, но это просто оттого, что они не знают, что значит не хватает на самом деле). И, тем не менее, могу сообщить тем, кто еще не знает, что "хотели, как лучше, а получилось, как всегда" бывает не только в России. Французское образование (и я подозреваю, что далеко не только французское) — яркий тому пример.

В силу специфики своей деятельности в своем дальнейшем повествовании я буду иногда вынужден апеллировать к экспертам в области высшей математики. Я имею в виду тех, кто знает все четыре правила арифметики, а также умеет складывать дроби и в общих чертах знаком с таблицей умножения.

Так вот, в этом учебном году я обнаружил, что среди пятидесяти моих учеников — первокурсников (у меня две группы) восемь человек считают, что три шестых (3/6) равно одной трети (1/3). Подчеркну: это молодые люди, которые только что сдали "научный БАК", то есть тот, в котором приоритет отдается математике и физике. Все эксперты, которым я это рассказывал, и которые не имеют опыта преподавания в парижских университетах, сразу же становятся в тупик. Пытаясь понять, как такое может быть, они совершают стандартную ошибку, свойственную всем экспертам: пытаются найти в этом логику, ищут (ошибочное) математическое рассуждение, которое может привести к подобному результату. На самом деле все намного проще: им это сообщили в школе, а они, как прилежные ученики (а в университет попадают только прилежные ученики!), запомнили. Вот и все. Я их переучил: на очередном занятии (темой которого вообще-то было производная функции) сделал небольшое отступление и сообщил, что 3/6 равно 1/2, а вовсе не 1/3, как считают некоторые из присутствующих. Реакция была такая: "Да? Хорошо…" Если бы я им сообщил, что это равно 1/10, реакция была бы точно такой же.

В предыдущие два учебных года процентов десять-пятнадцать моих студентов систематически обнаруживали другое, не менее "нестандартное" математическое знание: они полагали, что любое число в степени -1 равно нулю. Причем это была не случайная фантазия, а хорошо усвоенное знание, потому что проявлялось неоднократно (даже после моих возражений) и срабатывало в обе стороны: если обнаруживалось что-либо в степени -1, то оно тут же занулялось, и наоборот, если что-либо требовалось занулить, подгонялась степень -1. Резюме то же самое: их так научили.

Вот чему несчастных французских детей никак не могут по-настоящему научить, так это обращаться с дробями. Вообще, дроби (их сложение, умножение, а особенно деление) — постоянная головная боль моих студентов. Из своего пятилетнего опытапреподавания могу сообщить, что сколько-нибудь уверенно обращаться с дробями могли не больше десятой части моих первокурсников. Надо сказать, что арифметическая операция деления — это, пожалуй, самая трудная тема современного французского среднего образования. Подумайте сами, как объяснить ребенку, что такое деление: небось станете распределять поровну шесть яблочек среди троих мальчиков? Как бы не так. Чтобы рассказать, как учат делению во французской школе, я опять вынужден обращаться к экспертам. Пусть не все, но кое-кто из вас еще помнит правило деления в столбик. Так вот, во французской школе операция деления вводится в виде формального алгоритма деления в столбик, который позволяет из двух чисел (делимого и делителя) путем строго определенных математических манипуляций получить третье число (результат деления). Разумеется, усвоить этот ужас можно, только проделав массу упражнений, и состоят эти упражнения вот в чем: несчастным ученикам предъявляются шарады в виде уже выполненного деления в столбик, в котором некоторые цифры опущены, и эти отсутствующие цифры требуется найти. Естественно, после всего этого, что бы тебе ни сказали про 3/6, согласишься на что угодно.

Разумеется, кроме описанных выше, так сказать, "систематических нестандартных знаний" (которым научили в школе) имеется много просто личных, случайных фантазий. Некоторые из них очень смешные. Например, один юноша как-то предложил переносить число из знаменателя в числитель с переменой знака. Другая студентка, когда косинус угла между двумя векторами у нее получился равным 8, заключила, что сам угол равен 360 градусов умножить на восемь, ну и так далее. У меня есть целая коллекция подобных казусов, но не о них сейчас речь. В конце концов, то, что молодые люди еще способны фантазировать, — это не так уж плохо. Думать в школе их уже отучили (а тех, кого еще не отучили, в университете отучат — это уж точно), так пусть пока хоть так проявляют живость ума (пока они, живость и ум, еще есть).

Довольно долго я никак не мог понять, как с подобным уровнем знаний все эти молодые люди сумели сдать БАК, задачи в котором, как правило, составлены на вполне приличном уровне и решить которые (как мне казалось) можно, лишь обладая вполне приличными знаниями. Теперь я знаю ответ на этот вопрос. Дело в том, что практически все задачи, предлагаемые на ВАКе, можно решить с помощью хорошего калькулятора — они сейчас очень умные, эти современные калькуляторы: и любое алгебраическое преобразование сделают, и производную функции найдут, и график ее нарисуют. При этом пользоваться калькулятором при сдаче ВАКа официально разрешено. А уж что-что, а быстро и в правильном порядке нажимать на кнопочки современные молодые люди учатся очень лихо. Одна беда — нет-нет да и ошибешься, в спешке не ту кнопочку нажмешь, и тогда получается конфуз. Впрочем, "конфуз" — это с моей, старомодной, точки зрения, а по их, современному, мнению — просто ошибка, ну что поделаешь, бывает. К примеру, один мой студент что-то там не так нажал, и у него получился радиус планеты Земля равным 10 миллиметрам. А, к несчастью, в школе его не научили (или он просто не запомнил), какого размера наша планета, поэтому полученные им 10 миллиметров его совершенно не смутили. И лишь когда я сказал, что его ответ неправильный, он стал искать ошибку. Точнее, он просто начал снова нажимать на кнопочки, но только теперь делал это более тщательно и в результате со второй попытки получил правильный ответ. Это был старательный студент, но ему было абсолютно "до лампочки", какой там радиус у Земли: 10 миллиметров или 6400 километров, — сколько скажут, столько и будет. Только не подумайте, что проблему можно решить, запретив калькуляторы: в этом случае БАК просто никто не сдаст, дети после школы вынуждены будут вместо учебы в университетах искать работу, и одновременно без работы останется целая армия университетских профессоров — в общем, получится страшный социальный взрыв. Так что калькуляторы трогать не стоит, тем более, что в большинстве случаев ученики правильно нажимают на кнопочки.

Теперь о том, как, собственно, учат математике и физике в университете. Что касается математики, то под этой вывеской в осеннем семестре изучаются три темы: тригонометрия (синусы, косинусы и т. д.), производные функций и не сколько интегралов от стандартных функций — в общем, все то, что и так нужно было знать, чтобы сдать БАК. Но в университете, как это часто бывает, учат все сначала, чтобы научить наконец "по-настоящему".

Что касается тригонометрии, то ее изучение сводится к заучиванию таблицы значений синуса, косинуса и тангенса для стандартных углов 0, 30, 45, 60 и 90 градусов, а также нескольких стандартных соотношений между этими функциями. Старательные студенты, которых в действительности не так уж мало, все это знают и так. Однако вот ведь какая закавыка, я каждый год упорно задаю своим ученикам один и тот же вопрос: кто может объяснить, почему синус 30 градусов равен 1/2? Я преподаю уже пять лет, и каждый год у меня около пятидесяти учеников; так вот, из двухсот пятидесяти моих учеников за все время на этот вопрос мне не ответил ни один человек. Более того, по их мнению, сам вопрос лишен смысла: то, чему равны все эти синусы и косинусы (так же, впрочем, как и все остальные знания, которыми их пичкали в школе, а теперь продолжают пичкать в университете), — это просто некая данность, которую нужно запомнить. И вот каждый год я как последний зануда пытаюсь их в этом разубеждать, пытаюсь рассказывать, что откуда берется, какое отношение все это имеет к миру, в котором мы живем, тужусь изо всех сил рассказывать так, чтобы было интересно, а они смотрят на меня, как на придурка, и терпеливо ждут, когда же я наконец угомонюсь и сообщу им, что, собственно, нужно заучить на память. Своим большим успехом я считаю, если к концу семестра один или два человека из группы раз-другой зададут мне вопрос "почему?". Но достичь этого мне удается не каждый год…

Теперь производная функции. Милые эксперты, не пугайтесь: никакой теоремы Коши, никакого "пусть задано эпсилон больше нуля…" тут не будет. Когда я только начинал работать в университете, некоторое время ходил на занятия моих коллег — других преподавателей, чтобы понять что к чему. И таким образом я обнаружил, что на самом деле все намного-намного проще, чем нас когда-то учили. Спешу поделиться своим открытием: производная функции — это штрих, который ставится справа вверху от обозначения функции. Ей-богу, я не шучу — прямо так вот и учат. Нет, разумеется, это далеко не все: требуется заучить свод правил, что произойдет, если штрих поставить у произведения функций и т. п.; выучить табличку, в которой изображено, что этот самый штрих производит со стандартными элементарными функциями, а также запомнить, что если результат этих магических операций оказался положительным, значит, функция растет, а если отрицательным — убывает. Только и делов. С интегрированием точно такая же история: интеграл — это такая вот вертикальная карлючка, которая ставится перед функцией, затем даются правила обращения с этой самой карлючкой и отдельное сообщение: результат интегрирования — это площадь под кривой (и на кой им нужна эта площадь?..).

С преподаванием физики дела обстоят похоже, только рассказывать про это скучно — здесь не так много смешного. Потому очень кратко (просто для полноты картины): курс физики в первом семестре в Университете имени Пьера и Марии Кюри начинается почему-то с линейной оптики (при этом параллельно на лабораторных занятиях студенты зачем-то изучают осциллограф), затем — два занятия подряд они зубрят наизусть огромную таблицу с размерностями физических величин (то есть, как выражается в килограммах, секундах и метрах, скажем, гравитационная постоянная и т. п.; замечу попутно — при этом они понятия не имеют, что такое гравитационная постоянная), затем — механика (столкновения шариков, равновесие сил и т. п.), и наконец венчает осенний семестр почему-то гидродинамика. Почему именно такая выборка — понятия не имею, возможно, это то немногое, что знает главный координатор (и лектор) нашей секции. Почему именно в таком порядке? Да, собственно, какая разница, в каком порядке все это зубрить.

Бедные Мария и Пьер Кюри. Они на том свете небось места себе не находят от стыда.

Попробую предложить отдаленную аналогию всей этой ахинеи для гуманитариев. Представьте себе, что программа университетского курса под названием "Русская литература" состоит из следующих разделов: 1. Творчество А. П. Чехова; 2. Лингвистический анализ произведений русских и советских писателей XIX и XX веков; 3. "Слово о полку Игореве"; 4. Творчество А. Платонова. И на этом все…

Что же касается аспирантов Эколь Нормаль Суперьер (то есть тех, которые "супер-самые-самые"), то здесь ситуация совершенно иная. Эти ребята прошли такой суровый отбор, что ни вольных фантазеров, ни тем более разгильдяев здесь уже не встретишь. Более того, и с дробями у них все в порядке, и алгебру они знают прекрасно, и еще много-много всего, что им полагается знать к этому возрасту. Они очень целеустремленные, работоспособные и исполнительные, и с диссертациями у них, я уверен, будет все в полном порядке. Одна беда — думать они не умеют совершенно. Исполнить указанные, четко сформулированные преподавателем манипуляции — пожалуйста, что-нибудь выучить, запомнить сколько угодно. А вот думать — никак. Эта функция организма у них, увы, атрофирована полностью. Ну а кроме того, теоретическую физику они, конечно, не знают совершенно. То есть они, конечно, знают массу всевозможных вещей, но это какая-то пестрая, совершенно хаотичная мозаика из массы всевозможных маленьких "знаний", которые они с успехом могут использовать, только если вопросы им приготовлены в соответствии с заранее оговоренными правилами, совместимыми с этой мозаикой. Например, если такому аспиранту задается некий вопрос, то ответом на него должно быть либо "знание А", либо "знание В", либо "Знание С", потому что если это ни А, ни В, ни С, он станет в ступор, который называется "так не бывает". Хотя, конечно, и у аспирантов Эколь Нормаль Суперьер бывают довольно смешные дыры в знаниях — но тут несчастные детишки совершенно не виноваты — это преподаватели у них были такие. Например, из года в год я обнаруживаю, что никто из моих слушателей (аспирантов последнего года Эколь Нормаль Суперьер!) не способен взять Гауссов интеграл и вообще не имеет представления о том, что это такое. Ну это как если бы человек писал диссертацию, скажем, о месте природы в поэзии позднего Пушкина и при этом не имел представления о том, что такое синонимы. Но, вообще конечно, из этих аспирантов получатся прекрасные исполнители, как те "роботы-исполнители" из давнего фильма "Москва — Кассиопея"… И поэтому мне больше нравится преподавать первокурсникам университета: там все-таки еще есть хоть небольшая надежда кого-то чему-то научить…

Мне их так жалко, этих детишек! Вы только представьте: из года в год с раннего детства зубрить, зубрить и зубрить весь этот бред… Но ведь понятно, что вызубрить все невозможно. Даже у самых прилежных учеников хоть в чем-то, но будут пробелы. На практике это иногда выглядит дико (по крайней мере для меня). Представьте себе: прилежный студент, умеет находить производные, умеет интегрировать (то есть он вызубрил все правила, про "штрих" и "вертикальную карлючку"), но вот дроби складывать не умеет. Или, допустим, складывать умеет, а вычитать — никак — ну не выучил вовремя! При этом он может знать всю таблицу умножения, но вот чему равно 6 умножить на 7 — нет (может, он просто проболел в тот день, когда учитель в школе это сообщал). Теперь вы, надеюсь, поняли, что на самом деле 3/6 может равняться не только 1/3, а вообще чему угодно. Если хотите, это можно назвать "пятым правилом арифметики": сколько скажем, столько и будет!

Мне неизвестно, сколько времени здесь продолжается весь этот образовательный "апокалипсис", может, лет десять, может, чуть меньше, но то, что в школы уже пришли преподаватели "нового поколения" — выпускники таких вот университетов — это точно, я вижу по своим ученикам. Что же касается моих коллег — нынешней университетской профессуры… Нет, с арифметикой у них все в порядке, и, вообще, в каком-то смысле все они довольно грамотные люди — стареющее вымирающее поколение. Но, с другой стороны, когда происходит такой всеобщий бардак в образовании, вольно или невольно, но тупеют все — не только ученики, но и преподаватели, видимо, это какой-то неизбежный закон природы. Разврат развращает…

В этом учебном году на семестровой контрольной одной из задач была такая (я думаю, наши восьми-, а может, и семиклассники ее бы оценили): "Воздушный шар летит в одном направлении со скоростью 20 км/час в течение 1 часа и 45 минут. Затем направление движения меняется на заданный угол (60°), и воздушный шар летит еще 1 час и 45 минут с той же скоростью. Найти расстояние от точки старта до точки приземления". Перед контрольной на протяжении двух недель среди преподавателей университета шла бурная дискуссия — не слишком ли сложна эта задача для наших студентов. В конце концов, решили рискнуть выставить ее на контрольную, но с условием, что те, кто ее решит, получат дополнительно несколько премиальных очков. Затем в помощь преподавателям, которые будут проверять студенческие работы, автор этой задачи дал ее решение. Решение занимало половину страницы и было неправильным. Когда я это заметил и поднял было визг, коллеги тут же успокоили меня очень простым аргументом: "Чего ты нервничаешь? Все равно эту задачу никто не решит…" И они оказались правы. Из полутора сотен студентов, писавших контрольную, ее решили только два человека (и это были китайцы). Из моих пятидесяти учеников примерно половина даже не попыталась ее решать, а у тех, кто сделал такую попытку, спектр полученных ответов простирался от 104 метров до 108 500 километров. Отдавая работу той студентке, которая умудрилась получить расстояние в 108,5 тысячи километров, я попытался было воззвать к ее здравому смыслу: дескать, ведь это два с половиной раза облететь вокруг земного шара! Но она мне с достоинством ответила: "Да, я уже знаю — это неправильное решение". Такие вот дела…

Читатель небось уже измучился в ожидании ответа на давно созревший вопрос: "Как же такое может быть?!" Ведь Франция — высокоразвитая культурная страна, в которой полным-полно умных образованных людей. Это один из главных мировых лидеров и в теоретической физике, и в математике, и в высоких технологиях, страна, где по российским понятиям "все хорошо". И в конце концов куда подевалась выдающаяся французская математическая школа "Бурбаки"? И вообще, при чем тут "Единый государственный экзамен"?

Про "Бурбаки" ответить проще всего. Эта школа никуда не делась, она продолжает функционировать, но при этом стала похожей на "черную дыру": людей (и талантливых людей!) она продолжает в себя "всасывать", но что там у нее делается внутри, те, кто находится снаружи, уже не знают. Это стало чем-то вроде "игры в бисер" Германа Гессе. Хотя мощная математическая традиция "Бурбаки" во французском обществе конечно же осталась. Именно поэтому несчастных детишек здесь так мучают шарадами про деление в столбик. Или, к примеру, когда нужно было решить уравнение 5х + 3 = 0, один мой студент исписал целую страницу рассуждениями про структуру и счетность множества решений такого типа уравнений, но само уравнение решить так и не смог. Хорошо известно, что получается, если из учения, веры или науки уходит дух, а остается один формальный ритуал: маразм.

Что же касается "как же такое может быть?!", то, как видите, может, очень даже может! Правда, я подозреваю, только до поры до времени. Во-первых, нужно иметь в виду, что вся эта катастрофа в образовании началась не так уж давно, и когда говорят про умных и образованных людей, то это в действительности очень тонкий слой общества (на котором на самом деле все и держится), состоящий из пожилых, стареющих (и вымирающих) "динозавров". И подпитки в этот слой сейчас просто не происходит (точнее, она происходит за счет китайцев и прочих там русских). Во-вторых, существует и совершенно другая точка зрения на происходящее. Этот крайне циничный взгляд на современное общество как-то растолковал мне один мой коллега по университету (огромный патриот Франции, по происхождению поляк, несколько лет проучившийся в Москве, прекрасно говорящий по-русски, большой знаток русской литературы). Он очень умный человек, тоже преподает и прекрасно видит, что происходит, но при этом считает, что никакой катастрофы нет, а наоборот, все правильно, все развивается как надо. Дело в том, что современному развитому обществу нужны только хорошие исполнители. Творческие, думающие люди, конечно, тоже требуются, но буквально единицы. Поэтому вся система образования должна быть настроена на отбор, выращивание и дрессировку именно хороших исполнителей, а учить думать молодых людей совершенно не нужно: в современном обществе это только повредит их будущей профессиональной деятельности, какой бы она ни была. Что же касается творческих личностей, то о них особенно беспокоиться не следует: тот, кто действительно талантлив, так или иначе все равно пробьется. В этом смысле, по большому счету, совершенно не важно, каким предметам мы их тут, в университете, учим (по крайней мере, на первых курсах). Вместо физики с математикой вполне можно было бы заставлять зубрить, например, латынь (вот только специалистов таких сейчас не сыщешь). Все равно в будущей профессиональной деятельности никакое понимание физики с математикой им не понадобится. На уровне школы и университета важно просто производить отбор и дрессировку самых послушных, трудолюбивых и исполнительных, вот и все. А для тех, кто вылетает из этой системы, для тех, кто идет в "отходы", существуют метлы для подметания улиц, кассовые аппараты в супермаркетах, заводские конвейеры и т. д. Вы вон в Советском Союзе в свое время напроизводили миллионы образованных "думающих" инженеров — и что? По части своих прямых профессиональных обязанностей они, как правило, ни черта делать не умели, а предпочитали размышлять о судьбах мира, о смысле жизни, о Достоевском… Причем, согласитесь, сами эти, так сказать, "думающие образованные инженеры" сплошь и рядом чувствовали себя несчастными людьми: невоплощенные мечты о великих свершениях, нереализованные таланты, мировая скорбь и тому подобное. А тут жизненные претензии и запросы, как личные, так и профессиональные, четко алгоритмированы, и все счастливы и довольны…

Я думаю, мысль понятна, и дальше можно не распространяться. Обо всем этом уже писано-переписано в бесчисленных утопиях и антиутопиях. Мне лично подобная точка зрения на развитое современное общество крайне несимпатична, но это отнюдь не значит, что она ошибочна. Мне кажется, что в подобной системе никакие таланты никуда не пробьются (просто потому, что их некому будет учить), и тогда люди, точнее, "роботы-исполнители" очень быстро разучатся строить "Великие пирамиды". Но, может, я и ошибаюсь…

Теперь, надеюсь, понятно, при чем тут "Единый государственный экзамен"? Когда люди, вместо того чтобы думать самим и учить думать своих детей, пытаются в конечном итоге все на свете сводить к алгоритмам и тупым тестам, наступает всеобщее отупение. Впрочем, что тут первично, а что вторично, не знаю: вполне возможно, что все эти ЕАКи, ЕГЭ и прочие тесты не более чем следствие (а вовсе не причина) всеобщего, скажем так, "радикального упрощения мышления" в развитом обществе. В моей молодости экзамены в стиле ЕГЭ проводились только на военной кафедре, что как раз было вполне оправданно и понятно: "приказ начальника — закон для подчиненного", и все тут, а думать при этом было противопоказано. Теперь подобный стиль обучения похоже становится всеобщим. По мне так уж лучше пусть будет коррупция, чем кристально честное общество исполнительных роботов-идиотов. Хотя, впрочем, у меня есть сильные подозрения, что в этом смысле России ничего особенно серьезного не грозит. У нас сплошь и рядом вязнут и дохнут не только благие начинания, но, к счастью, и идиотские.

Ну а если подобная "алгоритмизация" жизни и в самом деле есть магистральная дорога дальнейшего развития человечества (в конце концов, если это эффективно, то почему нет?), что ж, тогда мне просто останется пожелать ему счастливого пути. Удачи вам, ребята, дальше продолжайте без меня, я остаюсь.

АКЦЕНТ

Глобальное потепление

От редакции

Глобальное потепление? Быть иль не быть? Вот в чем вопрос! Готовя этот материал к публикации, мы и сами заинтересовалось этой темой, и попытались найти в интернете ответы на некоторые возникшие вопросы. Это оказалось крайне нелегким делом. Кое-какие заключения мы приведем далее, но в целом в этом деле царит полная неопределенность. В конце концов, мы решили просто дать интервью с А.П.Капицей и официальное резюме группы климатологов, с которого, собственно говоря, и начался весь сыр-бор. Эти два источника отражают крайне диаметральные точки зрения по вопросу о глобальном потеплении.

1. Почему стали говорить о глобальном потеплении?

Научное мнение, выраженное Межгосударственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) ООН, заключается в том, что средняя температура по Земле поднялась на 0,7 °C по сравнению со временем начала промышленной революции (в 1850-х), и что «большая доля потепления, наблюдавшегося в последние 50 лет, вызвана деятельностью человека», в первую очередь выбросом газов, вызывающих парниковый эффект, таких как углекислый газ (СО₂) и метан (СН₄).

Красивый график. Если бы речь шла об одной точке на Земном шаре, то все было бы понятно. Меряют температуру каждый день, в течение года. Данные суммируют и делят на число дней в году. Получают среднегодовую температуру. Но в одной точке Земного шара она может расти со временем, в другой точке — уменьшаться. То есть нужно взять в статистику все точки Земного шара, с каким-то шагом конечно. Речь ведь идет о глобальном явлении. Что-то сомнение берет, что это делали во все года, указанные на графике. И в Сибири? И в Африке? И в Арктике с Антарктидой? И в Тихом океане? И в Атлантическом?

Заключение, что это вызвано деятельностью человека, вообще очень милое, потому что основано на фразе «Совершенно очевидно» (см. доклад). Вообще-то не мешало хотя бы привести какой-то корреляционный коэффициент и критерий достоверности для этого утверждения. Для того студентам статистику и математику читают. «Совершенно очевидно» очень часто оказывается «совершенно неверно».

Другое, пожалуй, более достоверное явление — это таяние льдов и ледников. В интернете можно найти много снимков показывающих этот процесс. Один из снимков приведен ниже. Только не мешало бы иметь такие данные по каждому леднику. Один ледник может таять, а другой, наоборот, нарастать. А в Гренландии, например, льды уменьшили свою площадь, но зато увеличили толщину льда, особенно в центре. А пустыня Сахара, например, стала уменьшаться. По краям отмечено наступление растительности. Это видно из космоса.

Ледник Упсала в Патагонии (Аргентина) был одним из самых больших ледников Южной Америки, но теперь исчезает на 200 метров в год.

Не очень ясно также, глобальное это явление или локальное, вызванное изменениями морских течений типа Эль-Ниньо.

2. Что такое «парниковый эффект» и при чем здесь, человек?

Вот что можно прочесть в Википедии:

• Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896. Это процесс, при котором поглощение и испускание инфракрасного излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты.

• На Земле основными парниковыми газами являются: водяной пар (ответственен за примерно 36–70 % парникового эффекта, без учёта облаков), углекислый газ (СО₂) (9-26 %), метан (СН₄) (4–9 %) и озон (3–7 %). Атмосферные концентрации СО₂ и СН₄ увеличились на 31 % и 149 % соответственно по сравнению с началом промышленной революции в середине XVIII века. Такие уровни концентрации достигнуты впервые за последние 650 тысяч лет — период, в отношении которого достоверные данные были получены из образцов полярного льда.

• Угольные электростанции, автомобильные выхлопы, заводские трубы и другие созданные человечеством источники загрязнения вместе выбрасывают в атмосферу около 22 миллиардов тонн углекислого газа и других парниковых газов в год. Животноводство, применение удобрений, сжигание угля и другие источники дают около 250 миллионов тонн метана в год. Около половины всех парниковых газов, выброшенных человечеством, осталось в атмосфере. Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов парниковых газов за последние 20 лет вызваны использованием нефти, природного газа и угля. Большая часть остального вызвана изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов.

Парниковый эффект, наблюдал любой из нас. В теплицах температура всегда выше, чем снаружи; в закрытом автомобиле в солнечный день наблюдается то же самое. В масштабах Земного шара все так же. Часть солнечного тепла, полученного поверхностью Земли, не может улетучиться обратно в космос, так как атмосфера действует наподобие полиэтилена в парнике. Не будь парникового эффекта средняя температура поверхности Земли должна быть около -18 °C, а в действительности около +14 °C. Сколько тепла остается на планете напрямую зависит от состава воздуха.

Все так. Только если действительно теплеет, то содержание углекислого газа и должно увеличиваться, поскольку его растворимость в воде с ростом температуры уменьшается. А это тоже должно приводить к еще большему потеплению. Только это все какие-то умозаключения, на уровне философов. Должны быть точные расчеты, показывающие вклад каждого компонента, статистические заключения, коэффициенты корреляции и т. д. Просто XVIII век какой-то.

Кстати об образцах полярного льда. Если в прошлом было потепление, то лед вроде должен был бы растаять. Интересно как можно узнать сколько в нем было СО₂, если самого льда не было?

Ну, а насчет последних 650 тысяч лет имеется любопытный график:

Климатические индикаторы за последние 0,5 млн. лет: изменение уровня океана (синий), концентрация ¹⁸О в морской воде, концентрация СО₂ в антарктическом льду. Деление временной шкалы — 20 000 лет. Пики уровня моря, концентрации СО₂ и минимумы ¹⁸О совпадают с межледниковыми температурными максимумами.

Ну, уровень океана явно соответствует тогдашней температуре. Посмотрите как менялось содержание СО₂. Интересно, это тоже мы натворили? Что там какие-то 150 лет наблюдений климатологов на этом фоне. В прошлом происходили колебания посерьезней. Из этого графика видно, что текущее потепление, похоже, еще не закончилось. Смотрите по уровню океана, наш пик то все еще ниже, чем другие. А впереди (ой, мама) нас ждет очередной ледниковый период. В ближайшие 20 тыс. лет. Как-то глобальное потепление приятней глобального похолодания.

Ну, возможно кое-что мы все-таки натворили. Попытаемся понять что, хотя бы на уровне рассуждений натурфилософов.

Земля представляет собой замкнутую биосистему. На нее падает свет, и она выделяет тепло. Это все. На поверхности Земли энергия света запасается в виде органических веществ. Делается это фотосинтезирующими организмами, такими как фотосинтезирующие бактерии, водоросли, растения. В общем виде, из СО₂, воды и ряда других веществ, с выделением кислорода. Другие организмы потребляют синтезированную органику и кислород, например поедают растения, используют запасенную энергию, расщепляют для этого органику и в конечном итоге доводят ее до простых веществ, утрированно до СО₂, которые опять поступают в синтез. Это замкнутый цикл. Сами организмы, составом своих тел, тоже участвуют в цикле. Каждый организм является только питанием для других организмов. И человек не исключение. Раскопайте любую могилу на кладбище — посмотрите. Человечество по своей биомассе — это вообще мелкая частность. Для метана существует свой цикл, возможно очень древний. Сейчас, для понимания, это не важно.

Похоже, весь углерод был задействован в цикле очень рано. Есть данные, что количество органики на Земле постоянно, меняются только организмы и их соотношение. Если в цикле что-то нарушается, например, резко уменьшается соотношение фотосинтезирующих организмов к другим, то возрастет количество СО₂ и уменьшается содержание кислорода. Система, конечно, саморегулирующаяся и постарается восстановить статус-кво. В данном примере, наличие повышенных концентраций СО₂ создает благоприятные условия для растений (плюс парниковый эффект) и низкие содержания кислорода — неблагоприятные для животных и человека.

Вернемся к нашим бедам. Человек сжигает нефть и газ. Ничего предосудительного он при этом не делает. Он возвращает в цикл (круговорот), в виде СО₂, углерод который вывалился ранее из цикла, например уголь — в каменноугольный период. Если уж ему не нравится создаваемая при этом атмосфера и он хочет побыстрее привести ее в норму, то по логике он должен увеличить биомассу растений. Преступление человека в том, что он делает как раз обратное — вырубает леса планеты. Нет ничего удивительного в том, что планета, образно говоря, начинает мстить — создает условия неблагоприятные для человека. На самом деле конечно, это просто процессы саморегулирования замкнутой биосистемы. И глобальное потепление, если оно есть, только одно из них.

3. Почему боятся глобального потепления?

Похоже, эта тема возбуждает природную фантазию человека. Каких только бед и катастроф не предрекается. Как будто в прошлом и настоящем все безоблачно и нет никаких стихийных бедствий. Это сродни научной фантастики, можно предсказывать что угодно, все равно это будет проверено, когда уже никого из современников не будет. Потепление-похолодание — это природный процесс, который происходит достаточно медленно, чтобы заметить его. Какие-то виды исчезнут, может и сам человек, какие-то приспособятся — эволюционируют. Ничего нового. Виды исчезают каждый день, загляните в «синюю» и «красную» книги. Исчезновение видов — это обратная сторона эволюции, которая идет непрерывно, и сегодня тоже.

Некоторые предсказания подкрепляются математическими моделями. Американцы в таких случаях говорят: «Боолшиит». Математические модели, это просто одна из форм представления табличных данных. Берется куча данных, подбирается уравнения или функции, которые при решении или на выходе дают те же самые данные. Работать с моделями удобно, а вот предсказывать что-либо, экстраполировать за пределы исходных данных не стоит. Результат может быть самым разнообразным, в зависимости от вида модели. Хорошо хоть некоторые предсказатели честно говорят, что математическая достоверность выводов равно 0,5 (то ли будет, толи нет — «надвое бабушка сказала»). Они не могут толком предсказать даже погоду на завтрашний день. Кстати во многих странах это делается математическими методами. Вчера прочитал прогноз на сегодня: «Тепло, солнечно, ясно». Весь день идет дождь. И они еще пытаются предсказать на 100 лет вперед.

Человек вообще плохо представляет последствия своих действий, даже с предсказаниями. Например, в свое время, китайцы массово уничтожали воробьев, как вредителей урожая. Хроника показывала грузовики заполненные тушками воробьев. На следующий год Китай остался вообще без урожая, потому что развелось много гусениц, которых ранее поедали воробьи. Но это уже не показывали. Человек не любит выглядеть глупым.

4. Какие меры принимают, чтобы остановить глобальное потепление?

В основном идиотские. Первые, что приходят в голову.

Киотский протокол, предполагающий снижение выброса парниковых газов в атмосферу промышленностью. Во-первых, он не остановит глобальное потепление, а только может снизить его темпы. Во-вторых, далеко не все страны его приняли, например США. В любом случае, если сам факт вклада человека в глобальное потепление полностью не доказан, не рановато ли вводить такие меры?

И почему нужно снижать выбросы, а не садить, например, деревья?

Кто-то подумал, что глобальное потепление — это следствие естественных выделений метана через задний проход у коров, овец и другой домашней скотины, и все начали их пичкать какими-то таблетками, чтоб они меньше пукали.

Порадовала Канада, она подписала Киоткий протокол, но пообещала снизить выбросы газов через 50 лет. Есть такая шутка о факире, который обещал радже научить слона говорить. За 50 лет. И получил под это дело кучу денег. Ну, за 50 лет кто-нибудь обязательно умрет, или слон, или раджа, или сам факир.

В общем, кончится уголь и нефть и не будет никаких проблем. Тогда можно будет сказать, что требования Киотского протокола в основном выполнены.

5. А почему вообще происходят потепления-похолодания?

А Вас какой ответ интересует? Краткий или подлиннее? Если краткий то: «А хрен его знает». Ответ подлиннее выглядит примерно так:

Климатические системы изменяются, как в результате естественных внутренних процессов, так и в ответ на внешние воздействия, при этом геологические и палеонтологические данные показывают наличие долговременных климатических циклов, которые в четвертичном периоде приняли форму периодических оледенений, причём настоящее время приходится на межледниковье. Причины таких изменений климата остаются неизвестными, однако, среди основных внешних воздействий изменения орбиты Земли (циклы Миланковича), солнечной активности (в том числе и изменения солнечной постоянной), прохождение Земли через пылегазовые области, вулканические выбросы и парниковый эффект.

Глобальное потепление и озоновые дыры — наукообразные мифы

(Беседа с профессором А.П.Капицей)

Джонатан МОЛДАВАНОВ

В Британском Королевском географическом обществе состоялась лекция известного российского географа, члена-корреспондента Российской АН, профессора Андрея Петровича Капицы, на тему "Глобальные проблемы окружающей среды от Петра Великого до наших дней". Она проходила в рамках российско-британской программы празднования 300-летия так называемого Великого посольства, знаменитой российской миссии XVII века, имевшей целью сколотить антитурецкую коалицию, а заодно и привлечь в Россию всяческих специалистов. Номинально миссию возглавляли три "великих посла" — Ф.Я.Лефорт, Ф.А.Головин и П.Б.Возницын, фактически — как все это знали — в состав посольства, под именем Петра Михайлова, входил сам Петр I. В 1698 году, после Кёнигсберга, Курляндии и Голландии, посольство добралось до Лондона.

С этого и начал профессор Капица — но лишь для того, чтобы упомянуть, что в ту пору в Европе было гораздо холоднее, чем в наши дни, и что именно к той поре восходят многие сегодняшние проблемы окружающей среды. Говорил ученый по-английски, каждое свое положение иллюстрировал графиками и диаграммами. Содержание его лекции можно признать вполне сенсационным. Он, в сущности, утверждал, что модные теории глобального потепления и озонных дыр — не более, чем псевдонаучные мифы. Не поверив своим ушам, я решился просить ученого повторить основные положения лекции перед микрофоном. Прежде всего, я напомнил ему, что его утверждения идут вразрез с межправительственной мадридской конференцией 1995 года, на которой ООН провозгласила глобальное потепление научным фактом.

— Не означает ли это, что в Мадриде, что называется, погорячились?

— Более чем погорячились. Целый ряд документов, представленных в Организацию Объединенных Наций противниками гипотезы глобального потепления, бесследно исчез. На конференции эти документы не фигурировали. Подход был заведомо однобокий, изложение — односторонним. Нас, убежденных, что никакого потепления нет, даже не выслушали.

— Но если на один и тот же вопрос — о глобальном потеплении — специалисты дают два противоположных ответа, то, вероятно, вопрос этот невероятно сложен или запутан. Быть может, совсем непросто поставить планете термометр?

— Нет, это очень просто. Имеется несколько надежных способов измерения температуры. Прежде всего, замеры поставляет гидрометеорологическая служба. Она измеряет температуру ежедневно и ежечасно, по всей Земле, в поверхностном слое и специальными шарами-зондами в нижних слоях атмосферы, и в нижних слоях тропосферы, до 40 километров. То есть, мы имеем прямые измерения в тысячах метеостанций. Эти материалы публикуются, ими обмениваются, на их основании построены графики изменения температуры. Кроме того, существуют спутники, которые ведут измерение температуры поверхности суши, океана и приводных слоев воздуха. Так вот, за последние 30 лет все эти данные показывают, что идет очень слабое, но — похолодание. Ни о каком потеплении речи быть не может. Верно, что количество углекислого газа увеличилось за это время на 80 %, но важно понимать, что это послужило на благо Земли, поскольку увеличило коэффициент фотосинтеза, — попросту говоря, растения стали расти быстрее и лучше…

— Обыкновенно говорят, что потепление наступило вследствие увеличения выбросов углекислого газа, главным образом промышленного. Из вашей лекции я понял, что люди меняют местами причину и следствие.

— Совершенно верно. Есть два очень интересных источника сведений о прошлом Земли: бурение скважин в Антарктиде и Гренландии. Скважины уходят в толщу льда на глубину в несколько тысяч метров. Берутся образцы керна, в этом керне находятся пузырьки воздуха тех эпох, когда откладывался снег, а в пузырьках — состав атмосферы. Современными тончайшими методами мы устанавливаем количество углекислого газа и других газов, количество кислорода, температуру, при которой выпадал снег, и целый ряд других характеристик. Хорошо прослежены все классические ледниковые периоды, периоды потепления, и соответствующее им количество углекислого газа в атмосфере. И вот оказалось, что углекислый газ не предшествует потеплению, а идет после потепления, что вполне объяснимо: 90 % углекислого газа растворено в мировом океане, и процесс изъятия углекислого газа из воды бесконечен. Если вы нагреете океан хоть на полградуса, то он сразу выбрасывает массу углекислого газа в воздух, что и зарегистрировано в скважинах. Наоборот, в случае похолодания океаны с легкостью поглощают углекислый газ. Например, ледниковая шапка, покрывающая Северный Ледовитый океан, полностью определяется средней температурой в полярной области. Малейшее потепление приводит к сокращению шапки, увеличивается площадь открытой воды, отдающей углекислый газ атмосфере. При похолодании количество углекислого газа в атмосфере падает. Однако эти процессы слабо связаны с человеческой деятельностью.

— Но ведь нельзя отрицать, что количество углекислого газа, выбрасываемого в последнее столетие, возросло от сжигания большого количества топлива. Какова доля выбросов СО₂, связанных с хозяйственной деятельностью человека?

— Это — проценты от общего оборота углекислоты в природе: не десятки процентов, а проценты. Но будь тут хоть десятки процентов, ни откуда не следует, что это плохо. Колебание количества углекислоты объясняется сезонными колебаниями. Избыток углекислого газа способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Громадный вклад, кстати, вносят катастрофические лесные пожары, которые видны из космоса. Еще важнее вулканы. Наиболее интересны карбонатитовые вулканы в Африке. Они извергают соду, в состав которой входит углерод. Откуда в недрах берется углерод — на это отвечает теория дрейфов континентов, когда у нас целые слои морских осадков уходят под континентальные плиты, но это уже другой вопрос…

— Но почему XVII век называют малым ледниковым периодом? И ведь если тогда было холоднее, чем теперь, то потепление налицо?

— Во времена Петра, действительно, в Европе было гораздо холоднее. Это был пик так называемого малого ледникового периода, одного из нескольких периодов похолодания в исторические времена. Живопись старых голландских мастеров показывает, что каналы были покрыты льдом, а люди — и стар и млад — катались на коньках. В ту пору и Темза в Лондоне замерзала. В послепетровские времена начинается медленное потепление, порядка полуградуса в столетие. Это и спровоцировало мысль о глобальном потеплении как следствии хозяйственной деятельности человека. Но за последние 30 лет, как показали наблюдения, потепления нет, наоборот, идет медленное похолодание.

— А верно ли, что большой ледниковый период вернется и что человеческая цивилизация — результат тепловой флуктуации? Говорят, что она угодила в случайный период длительного потепления, который и позволил ей развиться во всем блеске.

— Не уверен в этом. Мы сейчас возвращаемся к теории сербского математика и геофизика М.Миланковича о причинах возникновения ледниковых периодов. Она связан с космическими, то есть внешними причинами.

— Только с солнечной активностью или еще с чем-то?

— С солнечной активностью, с обращением Земли и наклоном земной оси (который меняется), с пылевыми облаками, находящимися в космосе. Если Солнечная система попадает в мощное пылевое облако, активность Солнца падает. Кроме того, солнечная активность имеет цикличность — 11-летнюю, 50-летнюю, 100-летнюю, — и циклы могут совпадать и накладываться. Миланкович считал, что совпадения циклов могут приводить к похолоданиям и ледниковым периодам. А через сколько столетий или тысячелетий человек опять столкнется с ледниковым периодом, сказать не возьмусь. Пожалуй, это должно меньше нас беспокоить, чем то, что сейчас вытворяют с Землей, с ее загаживанием всеми другими способами.

— Если мне память не изменяет, вы не в первый раз публично выступаете с разоблачением псевдонаучных мифов?

— Да, не в первый. Например, два года назад в Кембридже я читал лекцию, которая называлась "Миф о глобальном потеплении и озоновых дырах". Пришло очень много народу, что весьманеобычно для Кембриджа, в том числе и очень крупные ученые, включая Нобелевских лауреатов. Мне задавали множество вопросов, но ни один противник озоновых дыр и глобального потепления не пришел и не выступил, не защитил своих позиций.

— Не напомните ли нам историю мифа об озоновых дырах?

— Впервые об озоновой дыре заговорили в 1957 году, во время так называемого международного геофизического года, когда английские ученые провели измерения количество озона над Антарктидой и обнаружили значительные колебания толщины озонового слоя. Действительно, в конце полярной зимы и в начале полярной весны количество озона сокращается на десяток, два десятка, а то, бывает, и три десятка процентов, но потом, по мере наступления полярного лета, количество озона увеличивается и снова выходит на прежнюю норму. То есть происходит колебательный процесс. Сейчас мы знаем, что в течение двух месяце наблюдается утончение слоя, и в эти месяцы возрастает количество ультрафиолетового света, вредного для всего живого, потому что этот свет уничтожает бактериальную форму существования, а ведь жизнь на суше стала возможной 800 миллионов лет назад, во время палеозоя, только благодаря появлению озонового слоя. Возник же озоновый слой в результате облучения солнцем народившейся атмосферы. Постепенно он стал щитом, оберегающим поверхность континентов, и жизнь из океана вышла на сушу. Дорогу сложным организмам проложили бактериальные формы, защищенные от ультрафиолета озоновым слоем. Мы, да и не только мы, зависим от бактерий.

— Вы имеете в виду утверждение Джеймса Лавлока, что по отношению к бактериям вся флора и фауна (включая людей) — не более чем паразиты, и что если человечество погибнет, то природа, сохранившая бактерий, что называется, и бровью не поведет?

— Для Лавлока Земля — единый организм, Гея, в которой мы — клетки, не сознающие себя частью целого. Но эта гипотеза (или метафора) нам сейчас необязательна. Важно, что общая масса бактерий гораздо больше, чем наша с вами суммарная масса; что бактерии — основа жизни на земле, и что озоновый слой необходим для существования этой жизни. Но связывать колебания толщины озонового слоя с увеличением заболеваний раком кожи (меланомой) абсолютно неправильно. Сезонные колебания имели место всегда. У атмосферы своя закономерная динамика. Говорят, число заболеваний меланомой возросло якобы из-за выбросов в атмосферу промышленных фреоновых газов, которые используются в холодильной промышленности, в кондиционерах, в аэрозольных баллончиках и разрушают озоновый слой, приводя к его истощению. Я с этим совершенно не согласен. Фреоны действительно могут наносить вред озоновому слою, но опыт показывает, что они в гораздо больших количествах извергаются вулканами, чем человеком. Я берусь показать это — и не раз показывал — с цифрами в руках, на примере камчатских вулканов или вулканов Индонезии, которые беспрерывно выбрасывают в атмосферу такие природные газы, как фреон-11, фреон-12, фреон-111. Но озоновый слой реставрируется теми же солнечными лучами, которые его создали. Свет раскалывает молекулы кислорода (напомню, что озон — изотоп кислорода), и этот процесс все время поддерживает количество озона в атмосфере. Разумеется, есть причины (и причины вполне естественные, а не искусственные), способствующие утончению озонового слоя, но ничего необратимого не происходит, и главное здесь — динамика, периодические колебательные движения. Об этом убедительно говорят спутниковые наблюдения.

— Стало быть, нельзя утверждать, что за последние десятилетия озоновый щит планеты в целом стал тоньше?

— Нет, хотя именно это и приходится то и дело слышать. Важно еще вот что: в тропических широтах озоновый слой всегда был значительно тоньше, чем в высоких широтах, — а ведь мы знаем, что именно там зародилась жизнь.

— Но тогда естественно спросить: почему люди так настойчиво твердят об опасности, связанной с озоновым слоем? Кто заинтересован в том, чтобы подтасовывать научные данные и создавать наукообразные мифы?

— Боюсь, что здесь играют большую роль деньги. Смена фреонов приносит громадные доходы крупным химическим компаниям, которые выпускают так называемые более Здоровые фреоны. Смена холодильников и кондиционеров в США в прошлом году обошлась потребителю в 220 млрд. долларов.

— На лекции вы говорили о петиции американских ученых, которую подписали многие тысячи специалистов, — петиции, обращённой к правительству США и призывающей отвергнуть соглашение, составленное в декабре 1997 года в Киото…

— Совершенно верно. Уже много лет бывший президент Академии наук США Фредерик Зейтц (Seitz) обращал внимание на то, что все теории глобального потепления и озоновых дыр притянуты за уши и не отвечают действительности, что это — антинаучные теории. 17 тысяч американских ученых подписали петицию. Они согласны с Зейтцем и считают, что соглашение и стоящие за ним тенденции — подлинная угроза человечеству и тяжелый удар по его будущему.

— Теперь, если позволите, несколько личных вопросов. Где ваше основное рабочее место: в Москве или в Кембридже?

— В Москве. Я профессор Московского университета, заведующий кафедрой рационального природопользования, однако, летние и часть зимних каникул провожу в Кембридже, в доме отца, где, кстати, я и родился. У нас — совместная программа с Полярным институтом Скотта в Кембридже.

— Известно ли вам что-либо о происхождении вашей фамилии? Мне приходилось слышать, что эта фамилия — еврейская: от ивритского слова кафиц (прыжок), тем более, что третья буква "пэй" передает в иврите оба русских звука: и эф, и пэ.

— Насколько я знаю, фамилия наша славянская, притом древняя. В Хорватии есть деревня Капица, там и сейчас живут люди с такой фамилией. Наши предки, скорее всего, перебрались в Московское княжество через крымский город Судак, и не позднее XIV века. Они оставили след в русской истории. Летопись упоминает участника Куликовской битвы Василия Капицу, купца из Сурожа, и его сына, архитектора, кажется, отстраивавшего Кремль, — ведь спустя два года после Куликовской битвы хан Тохтамыш сжег Москву дотла… Слово "капица" означает шапка, шапочка…

— От немецкого Карре, вероятно?

— Нет, скорее, от латинского capita, голова… О еврейских корнях мне ничего не известно. Полагаю, что это выдумка. Кстати, мы в родстве с другими знаменитыми русскими академическими фамилиями — такими, как Ляпуновы, Крыловы, Боголюбовы. Если взять в расчет это родство, то я — четвертый по счету академик в семье (правда, в отличие от предшественников, не полный), и это, насколько мне известно, — что-то вроде мирового рекорда.

Изменение климата, 2001 г. Обобщенный доклад Резюме для лиц, определяющих политику

Оценка Межправительственной группы экспертов по изменению климата

Это резюме, утвержденное в деталях на XVIII пленарном совещании МГЭИК, состоявшемся в Уэмбли (Соединенное Королевство) 24–29 сентября 2001 года, представляет собой официально согласованное заключение МГЭИК по ключевым выводам и неопределенностям, содержащимся в материалах Рабочих групп, представленных в порядке вклада в подготовку Третьего доклада об оценке.

На основе проекта, подготовленного группой авторов в составе:

Роберт Т. Уотсон, Даниель Л. Албриттон, Терри Баркер, Игорь А. Башмаков, Дэвид Григгс, Хабиба Джитай, Огунладе Дэвидсон, Освальдо Кансьяни, Ренате Крист, Ульрих Кубаш, Збигнев Кундевич, Мурари Лал, Нейл Леари, Кристофер Магадза, Джеймс Дж. Маккарти, Джон Ф.Б. Митчелл, Жозе Роберто Морейра, Мохан Мунасингхе, Ян Ноубл, Раджендра Пашаури, Барри Питток, Майкл Пратер, Ричард Г Ричелз, Джон Б. Робинсон, Джаянт Сатае, Роберт Скоулз, Томас Стоукер, Нарасимхан Сундарараман, Роб Суорт, Томихиро Танигуши, Джоанна Хауз, Джон Хотон, Д. Чжоу, Стивен Шнайдер и многие другие авторы и рецензенты МГЭИК.

Введение

В соответствии с решением, принятым на своей тринадцатой сессии (Мальдивские Острова, 22 и 25–28 сентября 1997 года), и другими принятыми впоследствии решениями, МГЭИК постановила:

• что обобщенный доклад следует включить в ее Третий доклад об оценке в качестве одной из его частей;

• что в обобщенном докладе будет произведено обобщение и объединение информации, содержащейся в Третьем докладе об оценке, которая имеет отношение к политике, но не носит предписывающий характер, а также во всех предыдущих докладах, утвержденных и принятых МГЭИК, в которых рассматривается широкий круг вопросов, имеющих отношение к политике, но не носящих предписывающий характер;

• что эти вопросы будут разработаны в консультации с Конференцией Сторон (КС) Рамочной конвенции об изменении климата Организации Объединенных Наций (РКИК ООН).

Следующие девять вопросов были разработаны на основе материалов, представленных правительствами, и утверждены МГЭИК на ее пятнадцатой сессии (Сан-Хосе, Коста-Рика, 15–18 апреля 1999 года).

Вопрос 1

Каким образом научный, технический и социально-экономический анализ может содействовать определению того, что представляет собой опасное антропогенное воздействие на климатическую систему, о котором говорится в статье 2 Рамочной конвенции об изменении климата?

Естествознание, а также технические и гуманитарные науки могут обеспечить важнейшую информацию и данные, необходимые для принятия решений относительно того, что представляет собой “опасное антропогенное воздействие на климатическую систему”

В то же время такие решения представляют собой субъективные оценки, разрабатываемые в ходе социально-политических процессов с учетом таких соображений, как развитие, справедливость и устойчивость, а также факторы неопределенности и риск.

Основные элементы, используемые для определения того, что представляет собой «опасное антропогенное воздействие», для разных регионов будут разными — в зависимости как от местной природы и последствий воздействия в результате изменения климата, так и от имеющегося у них адаптационного потенциала, позволяющего решать задачи, связанные с изменением климата, — и будут зависеть от способности принимать меры по смягчению последствий, поскольку в данном случае важное значение имеют как масштабы изменения, так и его темпы. В настоящее время какого-либо наиболее эффективного набора программных мер, которые можно было бы применить в универсальном масштабе, не существует; вместе с тем здесь важно учитывать как надежность различных программных мер по отношению к различным возможным сценариям развития мира, так и степень, в которой такие программные меры, конкретно ориентированные на климат, могут быть включены в более широкую политику в области устойчивого развития.

Третий доклад об оценке (ТДО) содержит оценку новых научных данных и фактов в качестве одного из исходных элементов, которые могут быть использованы лицами, определяющими политику, в ходе их работы по определению того, что представляет собой “опасное антропогенное воздействие на климатическую систему”. Он содержит, во-первых, новые прогнозы в отношении будущих концентраций парниковых газов в атмосфере, глобальные и региональные тенденции изменений и темпы изменения температурного режима, режима осадков и уровня моря, а также изменения в характере экстремальных климатических явлений. В нем также рассматриваются возможности резких и необратимых изменений в режиме циркуляции вод океана и крупнейших ледниковых покровов.

Во-вторых, он содержит оценку биофизических и социально-экономических воздействий, обусловленных изменением климата, с точки зрения опасности для уникальных систем, находящихся под угрозой, связанной с экстремальными погодными условиями, распределения воздействий, совокупных воздействий и опасности крупномасштабных явлений со значительными последствиями. В-третьих, он содержит оценку потенциала достижения самых различных уровней концентрации парниковых газов в атмосфере посредством принятия соответствующих мер по смягчению и информацию относительно возможностей снижения уровня уязвимости за счет принятия мер по адаптации.

Общая схема изменения климата показывает динамику полного цикла взаимосвязанных причин и последствий по всем соответствующим секторам (см. рисунок РП-1). ТДО содержит новую информацию и данные, имеющие отношение к политике, по всем квадрантам рисунка РП-1. Крупный новый вклад со стороны Специального доклада “Сценарии выбросов” (СДСВ) состоит в изучении альтернативных путей развития и соответствующих тенденций выбросов парниковых газов, а ТДО содержит оценку предварительной работы по определению связи между адаптацией, мерами по смягчению последствий и схемами развития. Однако ТДО все же не дает полностью комплексной оценки изменения климата в связи с недостатком нужных сведений.

Рисунок РП-1: Изменение климата — общая схема. Схематическое и упрощенное изображение системы комплексной оценки входе рассмотрения антропогенного воздействия на изменение климата. Желтые стрелки показывают причинно-следственную связь между четырьмя квадрантами, изображенными на рисунке, а голубая стрелка указывает на реакцию общества на воздействие, обусловленное изменением климата. Развернутое описание этой системы см. в пояснении к рисунку 1–1.

Принятие решений по проблематике изменения климата представляет собой в общем и целом последовательный процесс в условиях общей неопределенности. В процессе принятия решений необходимо учитывать различные факторы неопределенности, включая риск нелинейных и/или необратимых изменений, и находить нужный баланс между недостаточными или чрезмерными действиями, а также тщательно учитывать последствия (как экологические, так и экономические), вероятность их возникновения и отношение общества к возможному риску.

Проблема изменения климата является одним из элементов более крупной проблемы устойчивого развития. В результате этого политика в области климата может быть более эффективной, если она будет включаться в последовательном порядке в более широкие стратегии, направленные на придание национальным и региональным схемам развития более устойчивого характера. Это объясняется тем, что воздействие изменчивости и изменения климата, мер реагирования на изменение климата и связанное с этим социально-экономическое развитие будут так или иначе сказываться на способности стран решать задачи по достижению устойчивого развития. И напротив, работа по решению этих задач будет, в свою очередь, сказываться на возможностях принятия мер, связанных с изменением климата, и их успешной реализации. В частности, социально-экономические и технологические характеристики различных схем развития будут оказывать существенное воздействие на выбросы, темпы и масштабы изменения климата, последствия изменения климата, адаптационный потенциал и способность принимать меры по смягчению последствий.

ТДО содержит оценку имеющейся информации о сроках, возможностях, издержках, выгодах и последствиях реализации различных вариантов смягчения последствий и адаптации. Он указывает на то, что у всех стран, действующих как в индивидуальном порядке, так и в сотрудничестве с другими, есть возможности снизить расходы по смягчению последствий и адаптации и обеспечить выгоды, связанные с достижением устойчивого развития.

Вопрос 2

Каковы доказательства, причины и последствия изменений климатической системы Земли, произошедших с начала доиндустриальной эпохи?

(a) Изменялся ли климат Земли с начала доиндустриальной эпохи на региональном и/или глобальном уровне? Если изменялся, то какую часть наблюдаемых изменений, если таковые есть, можно отнести на счет антропогенного воздействия и какую часть — на счет природных явлений? Что лежит в основе такого отнесения?

(b) Что известно об экологических, социальных и экономических последствиях изменения климата, произошедших после доиндустриальной эпохи и особенно за последние 50 лет?

Совершенно очевидно, что климатическая система Земли изменялась после доиндустриальной эпохи как на глобальном, так и на региональном уровнях, причем некоторые из этих изменений следует отнести на счет антропогенной деятельности.

Антропогенная деятельность привела после доиндустриальной эпохи к повышению концентрации парниковых газов и аэрозолей в атмосфере. Атмосферная концентрация основных антропогенных парниковых газов (т. е. диоксида углерода (СО₂), метана (СН₄), закиси азота (N₂О) и тропосферного озона (О₃)) достигла наивысшего зарегистрированного уровня в 90-е годы, что обусловлено, прежде всего, сжиганием ископаемых видов топлива, сельскохозяйственной деятельностью и изменениями в землепользовании (см. таблицу РП-1). Радиационное внешнее воздействие, обусловленное наличием антропогенных парниковых газов, является позитивным и характеризуется небольшим диапазоном неопределенности. Радиационное воздействие, обусловленное прямым воздействием аэрозолей, является негативным и более слабым; в то же время негативное внешнее воздействие, обусловленное косвенным действием аэрозолей на облака, возможно, является сильным, однако точному количественному определению не поддается.

Все большее и большее количество данных, полученных в ходе наблюдений, дает возможность нарисовать общую картину потепления климата Земли и других изменений климатической системы (см. таблицу РП-1).

В глобальном плане можно с весьма высокой степенью уверенности утверждать, что 90-е годы были самым теплым десятилетием, а 1998 год-самым теплым годом, как об этом свидетельствуют данные регистрации, полученные с помощью приборов (1861–2000 годы) (см. вставку РП-1). Повышение температуры поверхности в XX веке в северном полушарии было, скорее всего, бóльшим, чем в течение любого другого века за последнюю тысячу лет (см. таблицу РП-1). Нехватка данных за период до 1860 года по южному полушарию не дает возможности увязать нынешнее потепление с изменениями, которые произошли в течение последних тысячи лет. Изменения температуры в масштабах земного шара не следовали единообразной тенденции — они варьировались в зависимости от регионов и различных нижних слоев атмосферы.

Таблица РП-1. Изменения, произошедшие в атмосфере, климате и биофизической системе Земли в течение XX века.³

Показатель ∙ Наблюдаемые изменения

Показатели концентрации

Атмосферная концентрация СО₂ ∙ С 280 млн.^-1 за период с 1000 по 1750 год до 368 млн.^-1 в 2000 году (увеличение на 31 ± 4 %).

Обмен СО₂ в земной биосфере ∙ Кумулятивный источник выбросов в объеме приблизительно 30 Гт С в период с 1800 по 2000 год; в то же время в 90-е годы чистая абсорбция составила примерно 14 ± 7 Гт С.

Атмосферная концентрация СН₄ ∙С 700 млрд.^-1 за период с 1000 по 1750 год до 1 750 млрд.^-1 в 2000 году (увеличение на 151 ± 25 %).

Атмосферная концентрация N₂О ∙ С 270 млрд.^-1 за период с 1000 по 1750 год до 316 млрд.^-1 в 2000 году (увеличение на 17 ± 5 %).

Тропосферная концентрация О₃ ∙ Увеличилась на 35 ± 15 % в период с 1750 по 2000 годы; варьируется в зависимости от региона.

Стратосферная концентрация О₃ ∙ Снизилась в период с 1970 по 2000 год; варьируется в зависимости от высоты и широты.

Атмосферная концентрация ∙ ГФУ, ПФУ и SF₆ Увеличилась в глобальном масштабе в течение последних 50 лет.

Показатели погоды

Средняя глобальная температура поверхности ∙ Увеличилась на 0,6 ± 0,2 °C в течение XX века; температура на суше повысилась больше, чем температура океана {весьма вероятно).

Температура на поверхности северного полушария ∙ Увеличилась в течение XX века в большей степени, чем в течение любого другого века за последнюю тысячу лет; 90-е годы прошлого столетия оказались самым теплым десятилетием в этом тысячелетии (вероятно).

Диапазон дневной температуры на поверхности ∙ Увеличился в период с 1950 по 2000 год на суше: темпы увеличения минимальных температур в ночное время превышали в два раза темпы увеличения максимальных дневных температур (вероятно).

Индекс жарких дней / жары ∙ Увеличился (вероятно).

Индекс холодных / морозных дней ∙ Снизился практически во всех районах суши в течение XX века (весьма вероятно).

Материковые осадки ∙ Увеличились на 5 %-10 % в течение XX века в северном полушарии (весьма вероятно), хотя в некоторых регионах сократились (например в Северной и Западной Африке и некоторых районах Средиземноморья).

Случаи обильного выпадения осадков ∙ Увеличились в средних и высоких широтах северного полушария (вероятно).

Частотность и суровость засухи ∙ Увеличились масштабы аридизации в летнее время и связанная с нею распространенность засухи в ряде районов (вероятно). В отдельных регионах, таких, как некоторые части Азии и Африки, в последние десятилетия наблюдалось увеличение частотности и интенсивности засухи.

Биологические и физические показатели

Глобальный и средний уровень моря ∙ Увеличивался в среднем ежегодно на 1–2 мм в течение XX века.

Длительность ледостава на реках и озерах ∙ Снизилась приблизительно на две недели в течение XX века в средних и высоких широтах северного полушария {весьма вероятно).

Протяженность и толщина льда арктических морей ∙ В последние десятилетия стала тоньше на 40 % в период с конца лета по начало осени {вероятно) и уменьшилась на 10–15 % с 50-х годов прошлого столетия в весенний и летний периоды.

Неполярные ледники ∙ Повсеместное отступление в течение XX века.

Снежный покров ∙ Сократился по площади на 10 % с момента введения в действие глобальной системы наблюдения с помощью спутников в 60-е годы {весьма вероятно).

Вечная мерзлота ↑9 Подтаяла, потеплела и деградировала в некоторых частях полярных, субполярных и горных районов.

Явления типа Эль-Ниньо ∙ По сравнению с предыдущими ста годами в течение последних 20–30 лет стали более частыми, продолжительными и интенсивными.

Период роста ∙ Удлинялся примерно на 1–4 дня за десятилетие в течение последних 40 лет в северном полушарии, в особенности в высоких широтах.

Границы произрастания растений и обитания животных ∙ Сдвинулись в сторону полюса и вверх по высоте над уровнем моря в случае растений, насекомых, птиц и рыбы.

Размножение, цветение и миграция ∙ Более раннее цветение, более ранний прилет птиц, более раннее наступление периода размножения и более раннее время появления насекомых в северном полушарии.

Обесцвечивание коралловых рифов ∙ Частотность увеличилась, особенно в период явлений типа Эль-Ниньо.

Экономические показатели

Экономические убытки, связанные с погодой ∙ Масштабы глобальных убытков, скорректированных на инфляцию, в течение последних 40 лет увеличились (см. В2, рисунок 2–7). Эта наблюдаемая повышательная тенденция отчасти связана с социально-экономическими и отчасти с климатическими факторами.

_{³ Эта таблица содержит примеры основных наблюдаемых изменений, перечень которых не является исчерпывающим. Она включает как изменения, относимые на счет изменения климата, вызванного антропогенной деятельностью, так и изменения, которые, возможно, вызваны естественными колебаниями или изменением климата, вызванным антропогенной деятельностью. Доверительные уровни указываются в тех случаях, в которых они были однозначно определены соответствующей Рабочей группой. В аналогичной таблице, содержащейся в обобщенном докладе, указаны перекрестные ссылки на доклады РГI и РГII.}

В настоящее время есть новые и более надежные данные, свидетельствующие о том, что наблюдавшееся в течение последних 50 лет потепление большей частью обусловлено деятельностью человека. В ходе исследований по обнаружению и объяснению различных явлений в климатических сводках за последние 35–50 лет постоянно обнаруживались данные, свидетельствующие о наличии антропогенного влияния. Эти исследования включают факторы неопределенности, связанные с внешним воздействием, обусловленным сульфат-аэрозолями антропогенного происхождения и природными факторами (вулканы и солнечное излучение), однако не учитывают воздействие других видов аэрозолей антропогенного происхождения и изменения в землепользовании. Внешнее воздействие сульфатов и природных факторов является негативным за этот период времени и не может являться причиной потепления; в то же время большинство из этих исследований обнаруживают, что в течение последних 50 лет предполагаемые темпы и масштабы потепления, обусловленные только увеличением выбросов парниковых газов, вполне сопоставимы с темпами и масштабами наблюдаемого потепления или превышают их. Наиболее полное совпадение между результатами моделирования и наблюдения на протяжении последних 140 лет было обнаружено в тех случаях, когда все вышеупомянутые антропогенные и природные факторы внешнего воздействия действуют, как показано на рисунке РП-2, сообща.

Вставка РП-1. Заключение, касающееся доверительных уровней и вероятности.

В соответствующих случаях авторы Третьего доклада об оценке установили соответствующие доверительные уровни, которые представляют собой их коллективное суждение относительно достоверности того или иного вывода, сделанного на основе данных наблюдения, результатов моделирования и рассмотренных ими теоретических выкладок. В тексте обобщенного доклада и ТДО применительно к выводам РГ I используются следующие термины: практически достоверно (вероятность того, что вывод верен, составляет более 99 %); весьма вероятно (вероятность 90–99 %); вероятно (вероятность 66–90 %); средняя вероятность (вероятность 33–66 %); маловероятно (вероятность 10–33 %); весьма маловероятно (вероятность i-10 %); и практически невероятно (вероятность менее 1 %). Четко указанный предел неопределенности (±) представляет собой вероятный предел. Оценки доверительного уровня применительно к выводам РГ II являются: очень высокими (95 % и выше), высокими (67–95 %), средними (33–67 %), низкими (5-33 %) и очень низкими (5 % и меньше). Доверительные уровни в отношении выводов РГ III не установлены.

Изменения уровня моря, снежного покрова, масштабов ледяного покрова и режима осадков соответствуют закономерности потепления климата вблизи поверхности Земли. Примеры этих изменений включают более активный гидрологический цикл с более частыми случаями обильных осадков и изменениями в их режиме, повсеместное отступление неполярных ледников, повышение уровня моря и аккумулирование тепла океанами, а также уменьшение снежного покрова и сокращение масштабов ледяного покрова и его толщины (см. таблицу РП-1). Например, весьма вероятно, что потепление, которое произошло в XX веке, оказало значительное воздействие на наблюдаемое повышение уровня моря в результате теплового расширения морской воды и повсеместной убыли материкового льда. С учетом имеющихся факторов неопределенности результаты как наблюдения, так и моделирования однозначно указывают на то, что на протяжении XX века скорость повышения уровня моря была незначительной. Нет и подтвержденных изменений в общей площади ледяного покрова антарктических морей в период с 1978 по 2000 год. Кроме того, противоречивые результаты анализов и нехватка данных не позволяют оценить изменения в интенсивности тропических и внетропических циклонов и серьезных локальных штормовых явлений в средних широтах. Некоторые из наблюдаемых изменений носят региональный характер, а некоторые могут быть обусловлены скорее внутренними климатическими изменениями, внешним воздействием природных факторов или региональной деятельностью человека, нежели только глобальным воздействием антропогенной деятельности.

Наблюдаемые изменения в региональном климате сказались на многих физических и биологических системах, а также, по предварительным данным, на социально-экономических системах.

Произошедшие в последнее время региональные изменения климата, в частности повышение температуры, уже оказали определенное воздействие на гидрологические системы и земные и морские экосистемы в различных частях мира (см. таблицу РП-1). Наблюдаемые изменения в этих системах^[6] носят относительно единообразный характер в самых разнообразных местах и/или регионах и соответствуют направлению ожидаемого воздействия региональных изменений температурного режима. Вероятность того, что наблюдаемые изменения в прогнозируемом направлении (без учета масштабов) могут произойти лишь только по воле случае, ничтожно мала.

Увеличение социально-экономических издержек, связанных с ущербом, вызванным погодными условиями, и региональными колебаниями климата, предполагает усиление подверженности климатическим изменениям. Предварительные данные дают основание сделать вывод о том, что произошедшее в последнее время увеличение масштабов наводнений и засух отрицательно сказалось на некоторых социально-экономических системах, что привело к увеличению экономических убытков в результате катастрофических погодных явлений. Однако в связи с тем, что на эти системы отрицательное воздействие оказывает также изменение социально-экономических факторов, таких, как изменение демографической структуры населения и изменения в землепользовании, количественно определить воздействие, обусловленное изменением климата (в силу антропогенного или природного воздействия) и социально-экономическими факторами, трудно.

Рисунок РП-2: Моделирование изменений температуры Земли (°С) и сопоставление полученных результатов с результатами изменений, определенных на основе замеров, может дать представление о причинах, лежащих в основе важнейших изменений.

_{Для моделирования изменений температуры, которые вызваны как природными, таки антропогенными причинами, можно использовать соответствующую климатическую модель. Результаты моделирования, представленные полосой на графике (а), были получены с использованием внешнего воздействия только природных факторов — вариации солнечного излучения и вулканической деятельности. Результаты, изображенные в виде полосы на графике (Ь), были получены с использованием внешнего воздействия антропогенных факторов — парниковых газов и предполагаемого воздействия сульфат-аэрозолей. И наконец, результаты, изображенные в виде полосы на графике (с), были получены с использованием внешнего воздействия как природных, так и антропогенных факторов. Из графика (Ь) можно видеть, что включение внешнего воздействия антропогенных факторов позволяет правдоподобно объяснить существенную часть наблюдаемых изменений температуры в течение последнего века, однако наиболее полное совпадение с результатами наблюдений получено на графике (с), где учтены как природные, так и антропогенные факторы. Эти результаты показывают, что включенное в расчеты внешнее воздействие достаточно достоверно объясняет наблюдаемые изменения, но не исключает при этом возможности того, что эти изменения были частично обусловлены какими-то другими внешними воздействиями.}

Вопрос 3

Что известно о региональных и глобальных климатических, экологических и социально-экономических последствиях через 25, 50 и 100 лет, ассоциируемых с выбросами парниковых газов в некотором диапазоне, заложенном в сценариях, использованных в ТДО (прогнозы, которые предполагают отсутствие программных мер вмешательства в связи с изменением климата)?

По возможности, оценить:

— прогнозируемые изменения атмосферных концентраций, климата и уровня моря;

— воздействия и экономические расходы и выгоды, обусловленные изменением климата и состава атмосферы, с точки зрения здоровья людей, разнообразия и продуктивности экологических систем и социально-экономических секторов (в особенности сельского хозяйства и водопользования);

— ряд вариантов по адаптации, включая расходы, выгоды и задачи; вопросы развития, устойчивости и справедливости, связанные с воздействием и адаптацией на региональном и глобальном уровнях.

Согласно прогнозам, полученным на основе всех сценариев выбросов МГЭИК, концентрации диоксида углерода, средняя температура поверхности Земли в глобальном масштабе и уровень моря должны в XXI веке увеличиться^[7].

Для шести иллюстративных сценариев выбросов, изложенных в СДСВ, прогнозируемая концентрация СО₂ в 2100 году будет составлять 540–970 млн.^-1 против приблизительно 280 млн.^-1 в доиндустриальную эпоху и приблизительно 368 млн.^-1 в 2000 году. Различные социально-экономические допущения (демографические, социальные, экономические и технологические) дают различные уровни выбросов парниковых газов и аэрозолей в будущем. Дальнейшие факторы неопределенности, прежде всего касающиеся устойчивости нынешних процессов абсорбции (поглотителей углерода) и масштабов воздействия климата на земную биосферу, обуславливают колебания концентрации в 2100 году в пределах от -10 до +30 % по каждому сценарию. В этой связи общие пределы составляют 490-1260 млн.^-1 (75-350 % по сравнению с концентрацией 1750 года (в доиндустриальную эпоху)). Концентрации основных парниковых газов, кроме СО₂, в 2100 году прогнозируются в широком диапазоне по всем шести иллюстративным сценариям, содержащимся в СДСВ (см. рисунок РП-З).

_{A1FI, А1Т и A1B}

_{Группа сценариев и сюжетных линий развития А1 описывает будущий мир, характеризующийся весьма быстрыми темпами экономического роста, численностью глобального населения, пик которого приходится на середину столетия и которое затем постепенно сокращается, и быстрыми темпами внедрения новых и более эффективных технологий. Основными направлениями является сглаживание различий между регионами, создание потенциала и активизация культурных и социальных взаимосвязей, а также существенное сокращение региональных различий в доходе на душу населения. Группа сценариев А1 подразделяется на три подгруппы, которые описывают альтернативные направления технологических изменений в системе энергетики. Эти подгруппы отличаются друг от друга технологической направленностью: интенсивное использование ископаемых видов энергии (A1FI), использование источников энергии, помимо ископаемых видов топлива (А1Т), или сбалансированное использование всех источников (А1В) (где сбалансированность определяется как не слишком интенсивное использование какого-либо одного конкретного источника энергии при условии, что работа по совершенствованию всех технологий энергоснабжения и конечного использования проводится в одинаковой степени).}

Рисунок РП-З: Различные социально-экономические допущения, на которых строятся сценарии СДСВ, обуславливают различные уровни будущих выбросов парниковых газов и аэрозолей.

_{Эти выбросы в свою очередь приводят к изменению концентрации этих газов и аэрозолей в атмосфере и, как следствие, к изменению радиационного внешнего воздействия на климатическую систему. Радиационное воздействие, предусмотренное в сценариях СДСВ, обуславливает прогнозируемое повышение температуры и уровня моря, что в свою очередь вызывает соответствующие воздействия. Сценарии СДСВ построены без учета дополнительных инициатив, связанных с изменением климата, и без указания степени вероятности наступления тех или иных событий. Поскольку сценарии СДСВ были получены практически накануне подготовки ТДО, приведенные здесь оценки воздействий разработаны с использованием результатов климатических моделей, которые, как правило, строятся на сценариях изменения климата в сбалансированных условиях (например 2хСО2), относительно небольшом числе экспериментов с использованием переходного сценария, предусматривающего ежегодное увеличение выбросов СО2 на 1 %, или сценариях, использованных в ВДО (например серия IS92). В свою очередь воздействие может отрицательно сказаться на схемах социально-экономического развития в результате, например, принятия мер по адаптации и смягчению последствий. Выделенные элементы в верхней части рисунка иллюстрируют взаимосвязь между различными аспектами и комплексной схемой оценки, используемой для анализа изменения климата (см. рисунок РП-1).}

_{А2. Группа сценариев и сюжетных линий А2 описывает весьма разнообразные условия в мире. Основной момент заключается в опоре на собственные силы и сохранении местной самобытности. Коэффициенты рождаемости по регионам выравниваются очень медленно, что приводит к постоянному росту численности населения. Экономическое развитие ориентировано в первую очередь на уровне регионов, а экономический рост и технический прогресс в расчете на душу населения носит более разобщенный и медленный характер, нежели в случае других сюжетных линий.}

_{В1. Группа сценариев и сюжетных линий В1 описывает условия развития мира с выравниванием характеристик при том же общем количестве населения, что и в случае сюжетной линии А1, пик роста которого приходится на середину столетия с последующим снижением, однако в условиях более быстрого изменения экономических структур в сторону экономики, ориентированной на обслуживание и информационные технологии, а также сокращение материалоемкости и внедрения чистых и ресурсоэффективных технологий. Акцент в этой группе сценариев сделан на глобальных решениях проблемы экономической, социальной и экологической устойчивости, включая укрепление справедливости, но без дополнительных инициатив, связанных с изменением климата.}

_{В2. Группа сценариев и сюжетных линий В2 описывает условия развития мира, в котором акцент сделан на локальных решениях проблемы экономической, социальной и экологической устойчивости. Это мир с постоянно растущей численностью общего населения Земли, темпы которого ниже, чем в случае А2, промежуточными уровнями экономического развития и менее быстрым и более разнообразным техническим прогрессом, чем в случае сюжетных линий B1 и А1. Хотя этот сценарий также ориентирован на защиту окружающей среды и повышение социальной справедливости, он, тем не менее, ограничивается главным образом местным и региональным уровнями.}

Прогнозы, рассчитанные на основе сценариев выбросов, содержащихся в СДСВ, в соответствии с целым рядом моделей изменения климата, свидетельствуют о повышении средней температуры поверхности Земли в глобальном масштабе в пределах от 1,4 до 5,8 °C в период с 1990 по 2100 год. Это приблизительно в два-десять раз выше средней величины потепления, наблюдавшегося в течение XX века, причем прогнозируемые темпы потепления вполне могут оказаться, если исходить из палеоклиматических данных, самыми высокими, по крайней мере, за последние 10 000 лет. По этим прогнозам, повышение температуры будет более существенным по сравнению с прогнозами, содержащимися во Втором докладе об оценке (ВДО), в соответствии с которыми оно должно составлять, согласно шести сценариям IS92,1–3,5 °C. Более высокие прогнозируемые температуры и более широкий диапазон обусловлены в первую очередь более низким прогнозируемым уровнем выбросов двуокиси серы (SO₂) в сценариях, содержащихся в СДСВ, по сравнению со сценариями IS92. В период с 1990 по 2025 год и с 1990 по 2050 год прогнозируемое увеличение составит 0,4–1,1 °C и 0,8–2,6 °C соответственно. К 2100 году диапазон изменения температуры поверхности в соответствии с различными климатическими моделями для одного и того же сценария выбросов сопоставим с диапазоном, рассчитанным на основе различных сценариев выбросов для одной климатической модели. Из рисунка РП-3 ясно, что содержащиеся в СДСВ сценарии, предусматривающие самые высокие уровни выбросов, предполагают самое большое прогнозируемое повышение температуры.

Вполне вероятно, что температура во всех районах суши будет выше, чем эти глобальные средние показатели, в особенности в северных высоких широтах в зимнее время.

Глобальный среднегодовой уровень осадков в XXI веке должен, по прогнозам, увеличиться, хотя в региональном масштабе прогнозируется как увеличение, так и уменьшение, в общем и целом, на 5-20 %. Вполне вероятно, что уровень осадков увеличится в регионах, расположенных в высоких широтах, как в летнее, так и в зимнее время.

Увеличение также прогнозируется в средних широтах северного полушария, тропической Африке и Антарктике в зимнее время и в южной и восточной части Азии в летнее время.

Что касается Австралии, Центральной Америки и южной части Африки, то, по прогнозам, уровень осадков в зимнее время в виде дождя будет постоянно снижаться. Вполне вероятно, что в большинстве районов, в которых прогнозируется увеличение среднего уровня осадков, будут наблюдаться более широкие годовые колебания в режиме осадков.

Ледники, по прогнозам, будут постоянно отступать в течение всего XXI века. Снежный покров, вечная мерзлота и площадь морских льдов в северном полушарии будет, по прогнозам, сокращаться и впредь. Предполагается, что антарктический ледяной покров будет увеличиваться, в то время как ледяной покров Гренландии будет скорее всего уменьшаться (см. вопрос 4).

Глобальный средний уровень моря в период с 1990 по 2100 год, должен, по прогнозам, повыситься в пределах 0,09-0,88 м в соответствии со всеми сценариями, содержащимися в СДСВ, но с учетом значительных региональных колебаний. Это повышение обусловлено в первую очередь тепловым расширением океанов и таянием ледников и ледяных шапок. В период с 1990 по 2025 год и с 1990 по 2050 год прогнозируемое повышение составит 0,03-0,14 м и 0,05-0,32 м соответственно.

Прогнозируемое изменение климата будет оказывать благотворное и отрицательное влияние как на экологические, так и на социально-экономические системы, однако чем больше будут изменения и темпы изменений климата, тем сильнее будут проявляться отрицательные последствия.

Отрицательные последствия будут более сильными в случае более существенных суммарных выбросов парниковых газов и связанного с этим изменения климата (средний доверительный уровень). Если в случаенебольшого изменения климата можно прогнозировать его благотворное воздействие на некоторые регионы и сектора, то это воздействие, как ожидается, будет уменьшаться по мере увеличения масштабов изменения климата. И напротив, многие прогнозируемые отрицательные последствия должны, по прогнозам, усилиться как с точки зрения масштабов, так и интенсивности с повышением степени изменения климата. Что касается проявления отрицательных последствий по регионам, то, в соответствии с прогнозами, они будут превалировать во многих районах мира, но в особенности в тропиках и субтропиках.

В общем и целом, изменение климата должно, по прогнозам, привести к увеличению опасности для здоровья людей, прежде всего в группах населения с более низким уровнем дохода, преимущественно в тропических/субтропических странах.

Изменение климата может оказать прямое отрицательное воздействие на здоровье людей (например снижение стресса под воздействием холода в странах с умеренным климатом, но увеличение стресса под воздействием жары, гибель людей в результате наводнений и штормов) и косвенное воздействие в результате изменения в распространенности переносчиков болезней (например комаров),^[8] патогенных микроорганизмов, являющихся переносчиками болезней посредством воды, а также в результате изменения качества воды, качества воздуха и наличия и качества продовольствия (средний — высокий доверительный уровень). Фактическое воздействие на здоровье будет в значительной мере зависеть от местных экологических условий и социально-экономических обстоятельств, а также от комплекса социальных, институциональных, технологических и поведенческих мер по адаптации, принятых в целях сокращения всех видов опасностей для здоровья.

В результате изменения климата и повышения уровня моря изменится экологическая продуктивность и биоразнообразие с сопутствующим увеличением опасности исчезновения некоторых уязвимых видов (высокий — средний доверительный уровень). Как ожидается, произойдет существенное нарастание случаев нарушений функционирования экосистем в результате таких негативных явлений, как пожары, засуха, нашествие вредителей, инвазия чужеродных видов, штормы и обесцвечивание кораллов. Когда стрессы, вызванные изменением климата, действуют на экологические системы одновременно с другими стрессами, они создают угрозу нанесения значительного ущерба или полного разрушения некоторых уникальных систем и вымирания некоторых находящихся под угрозой видов. Эффект увеличения концентрации СO₂ приведет к повышению чистой первичной продуктивности растений, однако климатические изменения и изменения в закономерности нарушений, связанных с этими изменениями, могут привести либо к увеличению, либо к снижению чистой продуктивности экосистем ((средний доверительный уровень). Некоторые глобальные модели позволяют предположить, что чистая абсорбция углерода земными экосистемами в первой половине XXI столетия будет повышаться, затем стабилизируется или начнет снижаться.

Модели производства зерновых культур показывают, что в некоторых районах с умеренным климатом потенциальный сбор урожая увеличится в случае небольшого увеличения температуры, но снизится в случае значительных температурных изменений (средний — низкий доверительный уровень). В большинстве тропических и субтропических регионов потенциальный сбор урожая должен, по прогнозам, снизиться в случае всех прогнозируемых вариантов повышения температуры (средний доверительный уровень). В тех случаях, когда в субтропических и тропических системах неорошаемого земледелия также прогнозируется существенное снижение уровня осадков в виде дождей, урожай зерновых снизится даже в еще большей степени. Эти оценки разработаны с учетом некоторых мер по адаптации со стороны фермеров и благотворного воздействия в результате удобрения почвы за счет СO₂ однако без учета прогнозируемого увеличения масштабов нашествия вредителей и изменений в характере экстремальных климатических явлений. Способность животноводов адаптировать поголовье скота к физиологическим стрессам, обусловленным изменением климата, изучено плохо. По прогнозам, потепление на несколько (“a few”)?С приведет к повышению цен на продовольствие в мировом масштабе и может создать опасность голода среди уязвимых групп населения.

Изменение климата приведет к обострению проблемы нехватки воды во многих районах мира со скудными водными ресурсами. Спрос на воду обычно увеличивается в силу увеличения численности населения и экономического развития, однако в некоторых странах снижается в связи с повышением эффективности использования. По прогнозам, изменение климата приведет к существенному снижению объема имеющихся водных ресурсов (как отражение прогнозируемого стока) во многих районах мира со скудными водными ресурсами, однако увеличится в ряде районов (средний доверительный уровень) (см. рисунок РП-4). Качество пресной воды, в общем и целом, будет снижаться в результате повышения температуры воды (высокий доверительный уровень), однако в некоторых районах это явление может быть компенсировано за счет увеличения потоков.

Рисунок РП-4: Прогнозируемые изменения среднего годового стока к 2050 году по сравнению со средним стоком за период с 1961 по 1990 год практически полностью совпадают с прогнозируемыми изменениями в режиме осадков.

_{Изменения стока рассчитаны на основе гидрологической модели с использованием входных данных климатических прогнозов, полученных с помощью двух вариантов общей модели циркуляции в системе «атмосфера-океан» (AOGCM), разработанных Центром Хэдли для сценария, предусматривающего увеличение фактической концентрации СО2 в атмосфере на 1 % в год: а) усредненный вариант HADCM2 и b) HADCM3. Прогнозируемое увеличение стока в высоких широтах и юго-восточной части Азии и снижение в центральной части Азии, в районе Средиземноморья, южной части Африки и Австралии в общем и целом соответствует экспериментам, проведенным Центром Хэдли, и прогнозам в области осадков, рассчитанным на основе других экспериментов AOGCM. В случае других районов мира изменения режима осадков и стока зависят от сценария используемой модели.}

Совокупное воздействие на рыночный сектор, измеренное в виде изменения валового внутреннего продукта (ВВП), будет, по оценкам, негативным для многих развивающихся стран в случае всех проанализированных масштабов повышения средней глобальной температуры {низкий доверительный уровень) и как негативным, так и позитивным для развитых стран в случае потепления на несколько (“a few”) °С (низкий доверительный уровень) и негативным в случае потепления на больше чем на несколько (“a few”) градусов (средний — низкий доверительный уровень). Эти оценки разработаны, как правило, без учета воздействия изменений в системе изменчивости климата и экстремальных явлений, без учета воздействия различных темпов изменения климата, отчасти с учетом воздействия на товары и услуги, которые не являются объектом торговли, и на основе допущения, в соответствии с которым выгоды для одних компенсируются убытками для других.

Население, проживающее на небольших островах и/или в низинных прибрежных районах, подвержено особой опасности проявления отрицательных социально-экономических воздействий в результате повышения уровня моря и штормовых приливов. Многие населенные пункты будут подвержены повышенной опасности затопления и эрозии прибрежных зон, и десятки миллионов людей, проживающих в дельтах, низинных прибрежных районах и на небольших островах, столкнутся с угрозой выселения. Ресурсы, которые имеют жизненно важное значение для населения, проживающего на островах и в прибрежных районах, такие, как пляжи, пресноводные источники, рыболовные промыслы, коралловые рифы и атоллы, а также места обитания диких животных и произрастания диких растений также могут оказаться под угрозой.

Воздействия, обусловленные изменением климата, лягут непропорционально тяжелым бременем на развивающиеся страны и неимущие группы населения во всех странах и, тем самым, приведут к усилению неравенства с точки зрения охраны здоровья и доступа к адекватным продуктам питания, чистой воде и другим ресурсам. Население развивающихся стран, как правило, подвержено относительно высокой опасности воздействий, обусловленных изменением климата. Кроме того, нищета и действие других факторов приведут к снижению адаптационного потенциала в большинстве развивающихся стран.

Адаптация может привести к ослаблению отрицательных последствий изменения климата и зачастую может обеспечить вспомогательные выгоды, однако весь ущерб предотвратить не сможет.

В целях реагирования на изменения климата были определены многочисленные возможные варианты адаптации, которые могут привести к ослаблению отрицательных и усилению положительных последствий изменения климата, но которые связаны с расходами. Количественная оценка выгод и расходов и их изменение по регионам и субъектам деятельности не завершена.

Более существенное и более быстрое изменение климата может создать более значительные проблемы в плане адаптации и бóльшую опасность ущерба, чем это может иметь место в случае менее значительного и более замедленного процесса изменения. Природные и антропогенные системы выработали соответствующий потенциал, позволяющий им противостоять изменчивости климата в определенном диапазоне, в пределах которого риск ущерба относительно невелик, а способность к восстановлению высока. Однако изменения в климатической системе, которые приводят к увеличению частотности явлений, не вписывающихся в исторический диапазон, в пределах которого системы могли противостоять изменениям, увеличивают опасность нанесения серьезного ущерба и неполного восстановления или разрушения системы.

Вопрос 4

Что известно о воздействии повышенных атмосферных концентраций парниковых газов и аэрозолей и прогнозируемого изменения климата под воздействием антропогенной деятельности на региональном и глобальном уровне на:

a. частоту и амплитуду колебаний климата, включая его суточную, сезонную, межгодовую и десятилетнюю изменчивость, таких, как циклы южных колебаний типа Эль-Ниньо и другие явления;

b. продолжительность, локализацию, частотность и интенсивность экстремальных явлений, таких, как волны тепла, засухи, наводнения, ливневые дожди, лавины, штормы, смерчи и тропические циклоны;

c. опасность резких/нелинейных изменений, в частности в источниках и поглотителях парниковых газов, циркуляции вод океана и площади полярного льда и вечной мерзлоты; можно ли определить эту опасность количественно;

d. опасность резких или нелинейных изменений в экологических системах?

Прогнозами предусматривается усиление изменчивости климата и некоторых экстремальных явлений.

В соответствии с прогнозами, построенными на основе моделей, увеличение атмосферных концентраций парниковых газов приведет к усилению суточной, сезонной, межгодовой и десятилетней изменчивости климата. В настоящее время прогнозируется снижение диапазона дневных температур во многих районах, снижение дневной изменчивости температуры воздуха на поверхности Земли в зимнее время и увеличение дневной изменчивости в летнее время в материковых районах северного полушария. Согласно многим моделям, в тропических районах Тихого океана будут чаще возникать условия для таких явлений, как Эль-Ниньо. Что касается изменений в частотности и структуре естественных процессов циркуляции в системе «атмосфера-океан», таких, как североатлантическое колебание (САК), то единого мнения на этот счет нет.

В соответствии с прогнозами, построенными на некоторых моделях, повышение атмосферных концентраций парниковых газов приведет к изменению в частотности, интенсивности и продолжительности экстремальных явлений, таких, как увеличение числа жарких дней, волны тепла, явления, связанные с сильными осадками, и сокращение числа холодных дней. Многие из этих прогнозируемых изменений могут привести к повышению опасности наводнений и засух во многих регионах и обусловить преимущественно отрицательное воздействие на экологические системы, социально-экономические сектора и здоровье людей (более подробно см. в таблице РП-2). Исследования с применением моделей высокой разрешающей способности позволяют предположить, что пиковое значение силы ветра и интенсивность осадков, вызванных тропическими циклонами, может увеличиться в пределах некоторых районов. Что касается весьма мелкомасштабных экстремальных погодных явлений (например гроз, смерчей, града и молний), то в связи с недостатком информации прогнозировать их изменения трудно.

Внешнее воздействие парникового газа в XXI веке может привести к крупномасштабным, сильнодействующим, нелинейным и потенциально резким изменениям в физических и биологических системах в течение периода с начала ближайших десятилетий и до нескольких тысячелетий с вероятностью возникновения многочисленных связанных с этим явлений.

Таблица РП-2. Примеры изменчивости климата и экстремальных климатических явлений и примеры их воздействий (РГМТДО, таблица РП-1).

Прогнозируемые изменения экстремальных климатических явлений и вероятности их возникновения в XXI веке ∙ Типичные примеры прогнозируемых воздействий^а (высокий доверительный уровень возникновения всех явлений в некоторых районах)

Повышение максимальных температур, увеличение числа жарких дней и приливов жары^ь в пределах практически всех материковых участков (весьма вероятно)

— Увеличение распространенности летальных исходов и серьезных заболеваний в группах населения старшего возраста и среди неимущих слоев городского населения.

— Увеличение теплового стресса у домашнего скота и диких животных и растений.

— Изменение туристических направлений.

— Повышение опасности нанесения ущерба ряду сельскохозяйственных культур.

— Повышение спроса на холодильное электрооборудование и снижение надежности энергоснабжения.

Повышение минимальных температур, снижение числа холодных дней, морозных дней и приливов холода в пределах практически всех материковых районов (весьма вероятно)

— Снижение заболеваемости и смертности людей в связи с холодом.

— Снижение опасности нанесения ущерба одним сельскохозяйственным культурам и повышение опасности нанесения ущерба другим культурам.

— Расширение распространенности и усиление активности некоторых вредителей и переносчиков болезней.

— Снижение спроса на энергию для отопления.

Более интенсивные явления осадков (весьма вероятно, во многих районах)

— Увеличение ущерба, связанного с наводнениями, оползнями, лавинами и селевыми потоками.

— Усиление эрозии почвы.

— Усиление стока паводковой воды может привести к подпитке грунтовых вод в поймах некоторых рек.

— Увеличение числа страховых требований к государственным и частным системам страхования ущерба от наводнений и спроса на помощь в чрезвычайных обстоятельствах.

Повышение степени летней аридизации в пределах большинства средних широт внутри континентов и связанной с этим опасности засухи (вероятно)

— Снижение урожая сельскохозяйственных культур.

— Увеличение ущерба фундаментам зданий в результате усадки грунта.

— Снижение количества и качества водных ресурсов.

— Увеличение опасности лесных пожаров.

Увеличение пиковых значений силы ветра, средних и пиковых значений осадков в районе тропических циклонов (вероятно, в некоторых районах)^с

— Увеличение опасности для жизни людей, опасности эпидемий инфекционных заболеваний и многих других опасностей.

— Усиление эрозии прибрежных зон и ущерба сооружениям и инфраструктуре в прибрежных районах.

— Увеличение ущерба прибрежным экосистемам, таким, как коралловые рифы и мангровые леса.

Усиление засухи и наводнений, связанных с явлениями типа Эль-Ниньо, во многих различных районах {вероятно) (см. также позицию, касающуюся засух и сильных осадков)

— Снижение продуктивности сельскохозяйственных и пастбищных угодий в регионах, подверженных засухе и наводнениям.

— Снижение гидроэлектрического потенциала в регионах, подверженных засухе.

Увеличение изменчивости режима осадков во время летних муссонов в Азии (вероятно)

— Увеличение масштабов наводнений и засух и опасности ущерба в районах Азии с умеренным и тропическим климатом.

Увеличение силы штормов в средних широтах (нынешние модели не очень согласуются между собой)^ь

— Увеличение опасности для жизни и здоровья людей.

— Увеличение числа случаев разрушения имущества и инфраструктуры.

— Увеличение ущерба прибрежным экосистемам.

_{^а Эти воздействия можно ослабить путем принятия соответствующих мер реагирования.}

_{^ь Данные взяты из технического резюме РГ1 ТДО (раздел F.5).}

_{^с Изменения в региональном распределении тропических циклонов возможны, однако не доказаны.}

Некоторые из прогнозируемых резких/нелинейных изменений в физических системах и естественных источниках и поглотителях парниковых газов могут оказаться необратимыми, однако понять некоторые из процессов, лежащих в основе этих изменений, пока не удается. Вероятность прогнозируемых изменений, как ожидается, будет увеличиваться по мере увеличения темпов, масштабов и продолжительности изменений климата. Примеры этих видов изменений включают:

• возможность крупных изменений, вызванных климатическими факторами, в составе почв и растительности, которые могут привести к дальнейшему изменению климата в результате эмиссии парниковых газов растениями и почвой и изменения характеристик поверхности (например альбедо);

• большинство моделей дают возможность предположить ослабление термохалинной циркуляции вод океана в результате пониженного переноса тепла в высокие широты Европы, однако ни одна из них не свидетельствует о возможности резкого прекращения этого явления к концу XXI века. Вместе с тем, согласно некоторым моделям, после 2100 года термохалинная циркуляция может полностью и, возможно, окончательно прекратиться и в том и в другом полушарии, если изменения в радиационном внешнем воздействии будут достаточно сильными и достаточно продолжительными;

• масса антарктического ледяного покрова в XXI веке может увеличиться, однако после устойчивого потепления ледяной покров может потерять значительную массу, в результате чего прогнозируемое повышение уровня моря в течение следующей тысячи лет может увеличиться на несколько метров;

• в противовес антарктическому ледяному покрову, масса ледяного покрова в Гренландии может в XXI веке уменьшится, что будет способствовать повышению уровня моря на несколько дополнительных сантиметров. Ледяной покров будет и впредь реагировать на потепление климата и способствовать повышению уровня моря в течение нескольких тысяч лет после стабилизации климата. Климатические модели показывают, что местное потепление в районе Гренландии, как представляется, в 1–3 раза превышает средний глобальный показатель. Модели изменения ледяного покрова позволяют сделать предположение о том, что местное потепление более чем на 3 °C, если оно будет продолжаться в течение нескольких тысячелетий, может привести к практически полному таянию ледяного покрова Гренландии, в результате чего уровень моря поднимется приблизительно на 7 метров. Местное потепление примерно на 5,5 °C, если оно будет продолжаться в течение тысячи лет, может привести к дополнительному увеличению уровня моря за счет ледников Гренландии на 3 метра;

• продолжающийся процесс потепления может обусловить таяние вечной мерзлоты в полярных, субполярных и горных районах и приведет к тому, что во многих случаях эти земли будут подвержены просадке и оползням, что отрицательно скажется на инфраструктуре, водотоках и водно-болотистых экосистемах.

Изменения климата могут привести к опасности резких и нелинейных изменений во многих экосистемах, что в свою очередь может привести к нарушению их функций, биоразнообразия и продуктивности. Чем больше масштабы и темпы изменений, тем больше опасность возникновения негативных воздействий. Например:

• изменения закономерности нарушений и смещение мест расположения сред обитания, определяемых подходящими климатическими условиями, могут привести к резким нарушениям земных и морских экосистем и, как следствие, к существенным изменениям в их составе и функции и повышенной опасности исчезновения;

• устойчивое повышение температуры воды всего лишь на 1 °C, само по себе или в сочетании с каким-либо одним или несколькими видами стресса (например чрезмерное загрязнение и заиливание), может привести к выбрасыванию кораллами находящихся в них водорослей (обесцвечивание кораллов) и возможной гибели некоторых из них;

• повышение температуры выше определенной пороговой величины, которая варьируется в зависимости от культуры и сорта, может отрицательно сказаться на некоторых основных стадиях развития ряда культур (например стерильность вторичных колосков риса, потеря жизнестойкости пыльцы кукурузы, замедление роста клубней картофеля), и, тем самым, на сборе урожая. Потеря урожайности некоторых сельскохозяйственных культур может оказаться достаточно сильной, если температуры будут превышать некоторые критические уровни даже в течение коротких периодов.

Вопрос 5

Что известно об инерции и временных шкалах, связанных с изменениями климатической системы, экологических систем, социально-экономических секторов и их воздействия?

Инерция является широко распространенной характеристикой, присущей взаимодействию климатических, экологических и социально-экономических систем. Так, некоторые воздействия в результате изменения климата, вызванного антропогенными факторами, могут быть очень медленными и поэтому незаметными, а некоторые из них могут оказаться необратимыми, если не ограничить темпы и масштабы изменения климата до достижения ими соответствующих пороговых уровней, величина которых может оказаться практически неизвестной.

Инерция климатических систем.

Стабилизация выбросов СО₂ на уровнях, близких к нынешним, не приведет к стабилизации концентрации СО₂ в атмосфере, в то время как стабилизация выбросов парниковых газов с более коротким циклом жизни, таких, как СН₄, может привести, в течение нескольких десятилетий, к стабилизации их атмосферной концентрации.

Стабилизация концентраций СО₂ на любом уровне предполагает необходимость соответствующего сокращения глобальных чистых выбросов СО, до небольшой доли от нынешнего уровня выбросов. Чем ниже выбранный уровень стабилизации, тем быстрее должно начаться снижение глобальных чистых выбросов СО₂ (см. рисунок РП-5).

После стабилизации атмосферных концентраций СО₂ и других парниковых газов температура воздуха на поверхности Земли будет, по прогнозам, продолжать повышаться на несколько десятых градуса в столетие в течение периода продолжительностью сто лет или более, а уровень моря, по тем же прогнозам, будет продолжать повышаться в течение многих столетий (см. рисунок РП-5).

Рисунок РП-5: После сокращения выбросов СО₂ и стабилизации его концентрации в атмосфере температура воздуха на поверхности Земли будет продолжать медленно повышаться в течение столетия или больше.

_{Тепловое расширение океана будет продолжаться в течение длительного времени после сокращения выбросов СО2, а таяние ледяных покровов будет продолжать способствовать повышению уровня моря в течение многих столетий. Этот рисунок представляет собой типовую иллюстрацию процесса стабилизации на любом уровне в пределах от 450 до 1000 млн.^-1, поэтому вертикальная ось в единицах измерения не проградуирована. Величина реагирования в зависимости от стабилизации в этом диапазоне показывает приблизительно одну и ту же закономерность во времени, однако при более высоких концентрациях СО2 воздействия будут проявляться все сильнее и сильнее.}

Медленный перенос тепла в океаны и медленное реагирование ледяных покровов означает, что для достижения новой климатической системой равновесия потребуется длительный период времени.

Некоторые изменения климатической системы, которые могут сохраниться после XXI века, могут оказаться фактически необратимыми. Например, процессы сильного подтаивания ледяных покровов (см. вопрос 4) и радикальных изменений в схеме циркуляции вод океана (см. вопрос 4), могут быть обращены вспять лишь через многие поколения людей. Пороговое значение, при котором могут произойти фундаментальные изменения в схеме циркуляции вод океана, может быть достигнуто при более низкой температуре потепления, если это потепление произойдет не постепенно, а быстро.

Инерция экологических систем

Некоторые экосистемы реагируют на изменения климата быстро, в то время как другие более медленно. Например, обесцвечивание кораллов может произойти в течение одного исключительно горячего сезона, в то время как долгоживущие организмы, например деревья, могут быть в состоянии противостоять изменению климата в течение нескольких десятилетий, но не в состоянии восстановиться. Экосистемы, в том случае, если они подвержены изменению климата, включая изменения в частотности экстремальных явлений, могут быть нарушены вследствие различий во времени реагирования конкретных видов.

В соответствии с некоторыми моделями, построенными на основе круговорота углерода, чистое глобальное поглощение углерода земными экосистемами достигает пикового значения в XXI веке, после чего оно стабилизируется или снижается.

Нынешнее чистое глобальное поглощение СО₂ земными экосистемами отчасти объясняется временными интервалами между усиленным ростом растений и их гибелью и разложением. Нынешний усиленный рост растений частично обусловлен эффектом удобрения почвы за счет более существенных отложений СО₂ и азота, изменением климата и практики землепользования. Поглощение начнет снижаться, после того как леса достигнут зрелости, эффект удобрения достигнет уровня насыщения, а процесс разложения догонит процесс роста. Как представляется, изменение климата должно привести к дальнейшему снижению чистого поглощения углерода земными экосистемами в глобальном масштабе. Хотя потепление приводит к снижению поглощения СО₂ океанами, тем не менее в условиях повышения атмосферной концентрации СО₂ абсорбционная способность океанов по отношению к углероду будет, по прогнозам, оставаться на том же уровне по крайней мере на протяжении XXI века. Движение углерода с поверхности в океанские глубины занимает столетия, а достижение им равновесного состояния с океаническими отложениями занимает тысячелетия.

Инерция социально-экономических систем

В отличие от климатических и экологических систем, инерция антропогенных систем не является стабильной. Ее можно изменить посредством соответствующей политики и мер, принятых отдельными лицами. Способность осуществления программных мер, связанных с изменением климата, зависит от взаимодействия между социальными и экономическими структурами и ценностями, учреждениями, технологиями и созданной инфраструктурой. Комбинированная система, как правило, развивается относительно медленно. Она может быстро реагировать под соответствующим нажимом, хотя иногда это может быть связано с высокими расходами (например в том случае, если основные фонды выводятся из эксплуатации до срока). Если изменение проходит медленнее, то расходы в связи с техническими улучшениями или в связи с тем, что основные фонды полностью амортизированы, могут быть ниже. Обычно между моментом осознания необходимости отреагировать на какую-либо крупную проблему, планированием, исследованиями и разработкой ее решения и его осуществлением проходят годы, а то и десятилетия.

Упреждающие действия, основанные на осознанном суждении, могут повысить вероятность того, что соответствующая технология будет готова в нужный момент.

Разработку и использование новых технологий можно ускорить с помощью передачи технологий и стимулирующей финансовой и исследовательской политики. В случае “замкнутых на себя” систем, которые пользуются рыночными преимуществами, обусловленными наличием соответствующих учреждений, системой услуг, инфраструктурой и имеющимися ресурсами, обновление технологии может задерживаться. Заблаговременное внедрение быстро совершенствующихся технологий позволяет снизить расходы на изучение соответствующих закономерностей.

Последствия инерции для политики

Инерция и неопределенность функционирования климатических, экологических и социально-экономических систем предполагают, что при разработке стратегий, определении целей и установлении сроков необходимо рассмотреть соответствующие пределы безопасности, с тем чтобы избежать воздействия на климатическую систему в опасных масштабах. На решении задачи по стабилизации уровней, например атмосферной концентрации СО₂, температуры или уровня моря может сказаться:

• инерция климатической системы, вследствие которой изменение климата будет продолжаться в течение определенного периода после осуществления мер по смягчению последствий;

• неопределенность в отношении возможных пороговых величин, по достижении которых изменение приобретает необратимый характер, и неопределенность поведения системы при приближении к этим величинам;

• интервал запаздывания между утверждением целей в области смягчения последствий и их достижением.

Аналогичным образом, на адаптации могут сказаться задержки во времени, связанные с выявлением воздействий, обусловленных изменением климата, разработкой эффективных стратегий в области адаптации и реализацией адаптационных мер.

Инерция климатических, экологических и социально-экономических систем приводит к тому, что адаптация становится неизбежной, а в некоторых случаях уже необходимой; кроме того, инерция оказывает влияние на оптимальное сочетание стратегий по адаптации и смягчению последствий. В случае адаптации инерция сказывается по-иному, чем в случае смягчения последствий. Если адаптация в первую очередь ориентирована на нейтрализацию локализованных воздействий изменения климата, то смягчение последствий направлено на нейтрализацию воздействия на климатическую систему. Эти последствия оказывают соответствующее воздействие на выбор более экономичного и справедливого набора программных вариантов. Стратегии ограничения и принятия последовательных решений (повторные меры, оценка и пересмотр мер) могут явиться подходящими подходами в условиях сочетания инерции и неопределенности. Что касается инерции, то хорошо обоснованные действия по адаптации к изменению климата или смягчению его последствий более эффективны, а в некоторых обстоятельствах, возможно, и более дешевы, если они предпринимаются на более раннем, а не на более позднем этапе.

Распространенность явления инерции и возможность необратимости процессов в условиях взаимодействия климатических, экологических и социально-экономических систем являются основными причинами, которые придают упреждающим мерам по адаптации и смягчению последствий благотворный характер. В случае задержки с принятием мер некоторые возможности по осуществлению на практике соответствующих вариантов работы по адаптации и смягчению последствий могут быть упущены.

Вопрос 6

a) Каким образом масштабы и сроки осуществления ряда мер по сокращению выбросов определяют темпы, уровень и последствия изменения климата и как они сказываются на них; каким образом они воздействуют на глобальную и региональную экономику с учетом прошлых и нынешних выбросов?

b) Что удалось узнать в результате исследований чувствительности о региональных и глобальных климатических, экологических и социально-экономических последствиях стабилизации атмосферных концентраций парниковых газов (в эквиваленте диоксида углерода) в пределах от сегодняшних уровней до уровней, превышающих сегодняшний в два или более раза, с учетом, по возможности, воздействия аэрозолей? Для каждого сценария стабилизации, включая различные схемы стабилизации, оценить диапазон расходов и выгод применительно к группе сценариев, рассмотренных в вопросе 3, с точки зрения:

— прогнозируемых изменений атмосферной концентрации, климата и уровня моря, включая изменения, которые произойдут по прошествии ста лет;

— воздействия и экономических издержек и выгод, обусловленных изменением климата и составом атмосферы, для здоровья людей, биоразнообразия и продуктивности экологических систем и для социально-экономических секторов (в особенности для сельского хозяйства и водопользования); различных вариантов мер по адаптации, включая издержки, выгоды и проблемы;

— различных технологий, политики и видов практики, которые можно было бы использовать в целях достижения каждого из принятых уровней стабилизации с оценкой национальных и глобальных издержек и выгод и с анализом метода сопоставления этих издержек и выгод — в качественном или количественном плане — с предотвращенным экологическим ущербом в результате сокращения выбросов;

— вопросов развития, устойчивости и справедливости, связанных с воздействием, адаптацией и мерами по смягчению последствий на региональном и глобальном уровнях.

Прогнозируемые темпы и масштабы потепления и повышения уровня моря могут быть уменьшены за счет сокращения выбросов парниковых газов.

Чем больше уровень сокращения выбросов и чем раньше оно будет произведено, тем меньшим и более медленным будет прогнозируемое потепление и повышение уровня моря. Будущее изменение климата определяется прошлыми, нынешними и будущими выбросами. Различия в прогнозируемых изменениях температуры между сценариями, которые построены с учетом сокращения выбросов парниковых газов, и сценариями, которые построены без учета этих выбросов, как правило, невелики для первых нескольких десятилетий, после чего, если эти сокращения носят устойчивый характер, различия начинают со временем увеличиваться.

Для стабилизации радиационного внешнего воздействия необходимо обеспечить сокращение выбросов парниковых газов и газов, которые определяют их концентрацию. Например, для большинства важнейших парниковых газов антропогенного происхождения модели изменения круговорота углерода показывают, что стабилизация атмосферных концентраций СО₂ на уровне 450,650 или 1000 млн.^-1 предполагает необходимость снижения глобальных антропогенных выбросов СО₂ до уровней, которые были бы ниже уровней 1990 года, в течение нескольких десятилетий, приблизительно одного столетия или приблизительно двух столетий, соответственно, и дальнейшего устойчивого их снижения по прошествии этих периодов (см. рисунок РП-6). Эти модели иллюстрируют тот факт, что выбросы достигнут пиковых величин через одно-два десятилетия (450 млн.^-1) и приблизительно через сто лет (1000 млн.^-1), считая с сегодняшнего дня. Вполне возможно, что уровень выбросов СО₂ должен снизиться на очень небольшую долю от нынешнего уровня выбросов. Выгоды от достижения различных уровней стабилизации анализируются выше в Вопросе 6, а расходы по достижению этих уровней стабилизации — в Вопросе 7.

Рисунок РП-6: Стабилизация концентрации СО₂ предполагает необходимость существенного сокращения выбросов ниже нынешних уровней и может привести к замедлению скорости потепления.

_{а) Выбросы СО2. Схемы изменения объема выбросов СО2 во времени, которые приведут к стабилизации концентрации С02 в атмосфере на различных уровнях, оцениваются по вариантам стабилизации WRE с использованием моделей изменения круговорота углерода. Затененный участок представляет собой диапазон неопределенности.}

_{b) Концентрации СО2. На графике показаны концентрации СО2, определенные для вариантов WRE.}

_{c) Изменения глобальной средней температуры. Изменения температуры оцениваются с использованием простой климатической модели для уровней стабилизации WRE. Процесс потепления продолжается после того момента, в который концентрация СО2 стабилизируется (показано черными точками), однако гораздо более низкими темпами. Предполагается, что выбросы газов, помимо СО2, следуют прогнозу А1В СДСВ до 2100 года, после чего сохраняются на постоянном уровне. Этот сценарий был выбран по той причине, что он занимает среднее положение в группе сценариев СДСВ. Пунктирные линии показывают прогнозируемые изменения температуры для уровней S (на графиках (а) и (Ь) не показаны). Затененный участок представляет собой диапазон чувствительности климата по пяти вариантам стабилизации. Цветные линии с правой стороны показывают пределы неопределенности по каждому варианту стабилизации в 2300 году. Ромбики с правой стороны показывают среднее устойчивое (на весьма дальнюю перспективу) потепление применительно к каждому варианту стабилизации СО2. Для сравнения также показаны выбросы СО2, концентрации и изменение температуры в соответствии стремя сценариями СДСВ.}

На сегодняшний день степень потепления, которая будет обусловлена любой стабилизированной концентрацией парниковых газов, характеризуется широким диапазоном неопределенности. Это обусловлено фактором наличия трех неопределенностей в отношении чувствительности климата к повышению концентрации парниковых газов^[9]. На рисунке РП-7 показаны возможные уровни стабилизации и соответствующий диапазон прогнозируемого изменения температуры в 2100 году в условиях стабилизации концентрации.

Сокращения выбросов, которые могут обусловить стабилизацию атмосферной концентрации СО₂ на уровне ниже 1000 млн.^-1 в соответствии с уровнями, показанными на рисунке РП-6, и при условии, что выбросы газов, помимо СО₂, соответствуют прогнозу А1В СДСВ до 2100 года и после этого приобретают устойчивый характер, приведут, по оценкам, к ограничению повышения глобальной средней температуры до 3,5 °C или ниже за период до 2100 года. Глобальная средняя температура на поверхности Земли должна, по прогнозам, увеличиться на 1,2–3,5 °C к 2100 году в соответствии с вариантами, которые должны, по идее, привести к стабилизации концентрации СО₂ на уровнях 450-1000 млн.^-1. Таким образом, хотя все проанализированные варианты стабилизации концентрации СО₂ должны в значительной мере воспрепятствовать потеплению в течение XXI века, соответствующему верхней части кривой прогноза в СДСВ (1,4–5,8 °C к 2100 году), следует отметить, что в случае большинства вариантов концентрация СО₂ будет повышаться и после 2100 года. Температура будет повышаться многие сотни лет, прежде чем она достигнет стабильной величины и установится — в случае стабилизации на уровне 450 млн.^-1 — в пределах 1,5–3,9 °C выше уровней 1990 года и — в случае стабилизации на уровне 1000 млн.^-1 — в пределах 3,5–8,7 °C выше уровней 1990 года^[10]. Кроме того, для каждого конкретного целевого показателя стабилизации температуры существует весьма широкий диапазон неопределенности, связанной с требуемым уровнем стабилизации концентрации парниковых газов (см. рисунок РП-7). Уровень, на котором требуется стабилизировать концентрацию СО₂ для достижения данного температурного показателя, также зависит от уровней концентрации других газов, помимо СО₂.

Уровень моря и ледяные покровы будут продолжать реагировать на потепление в течение многих столетий после стабилизации концентрации парниковых газов.

Прогнозируемый диапазон повышения уровня моря в связи с тепловым расширением, достигшим равновесного состояния, составляет 0,5–2 м в случае повышения концентрации СО₂ с 280 млн.^-1, что соответствует доиндустриальному уровню, до 560 млн.^-1 и 1–4 м в случае увеличения концентрации СО₂ с 280 до 1120 млн.^-1. Зарегистрированное повышение в течение XX века составило 0,1–0,2 м. Прогнозируемое повышение будет большим, если учесть воздействие повышения концентрации других парниковых газов. Кроме того, повышению уровня моря способствуют и другие факторы, действие которых по шкале времени составляет от нескольких сот до нескольких тысяч лет. По прогнозам, рассчитанным на основании моделей, проанализированных в ТДО, уровень моря повысится на несколько метров в результате таяния полярных ледяных покровов (см. Вопрос 4) и материкового льда даже в случае стабилизации парниковых газов в эквиваленте СO₂ на уровне 550 млн.^-1.

Сокращение выбросов парниковых газов в целях стабилизации их атмосферных концентраций приведет к задержке и снижению ущерба, вызванного изменением климата.

Рисунок РП-7: Стабилизация концентрации СO₂ приведет к снижению уровня потепления, однако пределы этого снижения неопределенны.

_{Изменения температуры по сравнению с 1990 годом в (а) 2100 году и (Ь) в стабилизированном состоянии рассчитаны с использованием простой климатической модели для вариантов WRE, как и на рисунке РП-6. Самая низкая и самая высокая оценка по каждому уровню стабилизации определены на основе допущения о том, что воздействие на климат составляет 1,7 и 4,2 °C соответственно. Центральная линия представляет собой среднее значение самой низкой и самой высокой оценок.}

Меры по сокращению выбросов парниковых газов (смягчению последствий) приведут к снижению нагрузки на природные и антропогенные системы, обусловленной изменением климата. Более медленные темпы повышения глобальной среднейтемпературы и уровня моря дадут больше времени на адаптацию. В этой связи меры по смягчению последствий должны привести, как ожидается, к задержке и снижению ущерба, вызванного изменением климата и, тем самым, к обеспечению экологических и социально-экономических выгод. Меры по смягчению последствий и связанные с ними расходы анализируются в ответе на вопрос 7.

Меры по смягчению последствий в целях стабилизации атмосферных концентраций парниковых газов на более низких уровнях обеспечат более существенные выгоды, обусловленные меньшим ущербом. Стабилизация на более низких уровнях снижает опасность превышения температурных пороговых уровней в биофизических системах, для которых они известны. Стабилизация СO₂, например, на уровне 450 млн.^-1 приведет, по оценкам, к некоторому повышению глобальной средней температуры в 2100 году, которое примерно на 0,75-1,25 °C ниже прогнозируемого повышения в случае стабилизации на уровне 1000 млн.^-1 (см. рисунок РП-7). В случае достижения сбалансированного уровня эта разница составит примерно 2–5 °C. Географическая распространенность ущерба природным системам или их гибель, а также число затронутых систем, которое увеличивается с увеличением масштабов и темпов климатических изменений, будет меньше в случае более низкого уровня стабилизации. Аналогичным образом, более низкий уровень стабилизации приведет, по прогнозам, к менее серьезному ущербу, неблагоприятное чистое воздействие на рыночной сектор будет проявляться в меньшем числе регионов, глобальное совокупное воздействие будет меньшим, равно как меньшим будет и риск возникновения крупномасштабных явлений, характеризующихся высокой степенью воздействия.

Всесторонние количественные оценки выгод, полученных в результате стабилизации атмосферных концентраций парниковых газов на различных уровнях, пока еще не разработаны. Некоторые успехи достигнуты в понимании качественного характера воздействий, обусловленных изменением климата. В связи с неопределенностью в отношении воздействия на климат и неопределенностью в отношении географических и сезонных закономерностей прогнозируемых изменений температуры, осадков и других климатических переменных и явлений определить однозначно воздействие, обусловленное изменением климата, для отдельных сценариев выбросов невозможно. Существуют также неопределенности в отношении ключевых процессов, а также чувствительности и адаптационной способности систем к климатическим изменениям. Кроме того, такие воздействия, как изменение состава и функции экологических систем, исчезновение видов и изменения в состоянии здоровья людей, а также неравномерность распределения воздействий по различным группам населения пока что не могут быть легко выражены в денежных или других общепринятых единицах. В силу этих трудностей выгоды, обусловленные различными мерами по сокращению выбросов парниковых газов, в том числе мерами по стабилизации концентрации парниковых газов на установленных уровнях, описаны неточно и не поддаются непосредственному сопоставлению с расходами по смягчению последствий в целях оценки чистого экономического эффекта, связанного с такими мерами по смягчению последствий.

Адаптация является необходимой стратегией на всех уровнях в целях дополнения усилий по смягчению последствий изменения климата. Вместе они могут способствовать достижению целей устойчивого развития.

Адаптация может использоваться в порядке дополнения мер по смягчению последствий в рамках затратоэффективной стратегии и привести к уменьшению опасностей, связанных с изменением климата. Сокращение выбросов парниковых газов и даже стабилизация их концентраций в атмосфере на низком уровне не сможет ни полностью предотвратить изменение климата или повышение уровня моря, ни целиком предотвратить их воздействие. В порядке реакции на изменения климата и повышение уровня моря будут приниматься многочисленные ответные меры по адаптации, которые в ряде случаев уже принимаются. Кроме того, в целях ослабления воздействий, связанных с изменением климата, можно разработать стратегии плановой адаптации в целях упреждения опасности и использования имеющихся возможностей в порядке дополнения работы по смягчению последствий. Однако адаптация повлечет за собой расходы и не сможет предотвратить все виды ущерба. Расходы по адаптации можно сократить посредством проведения работы по смягчению последствий, которая позволит ограничить и замедлить процесс климатических изменений, которому в противном случае будут подвергаться эти системы.

По прогнозам, воздействие, обусловленное изменением климата, будет сказываться по-разному как внутри стран, так и между ними. Решение проблемы изменения климата поднимает важный вопрос справедливости. В целом работа по смягчению последствий и адаптации, если ее правильно спланировать, будет содействовать устойчивому развитию и обеспечению справедливости как внутри, так и между странами, а также между поколениями. Ограничение прогнозируемого увеличения масштабов экстремальных климатических явлений будет выгодно, как ожидается, для всех стран, в особенности для развивающихся, которые, как считается, в большей степени подвержены изменению климата, нежели развитые страны. Смягчение последствий изменения климата также приведет к уменьшению опасности для будущих поколений, сопряженной с действиями нынешнего поколения.

Вопрос 7

Что известно о потенциале, расходах, выгодах и временных рамках сокращения выбросов парниковых газов?

Каковы будут экономические и социальные издержки и выгоды и последствия с точки зрения справедливости тех или иных вариантов политики и мер, а также механизмов, предусмотренных Киотским протоколом, которые, как можно считать, направлены на решение проблемы изменения климата на региональном и глобальном уровне? Какой можно было бы рассмотреть набор вариантов исследований и разработок, инвестиций и других программных мер, которые были бы наиболее эффективны в плане активизации разработки и применения технологий, позволяющих решить проблему изменения климата? Какой можно было бы рассмотреть вид экономических и других программных вариантов для устранения существующих и потенциальных барьеров, стимулирования передачи технологии и ее применения в различных странах и какое воздействие могут оказать эти меры на прогнозируемые выбросы?

Каким образом скажутся сроки реализации вышеупомянутых вариантов на соответствующих экономических расходах и выгодах и на атмосферных концентрациях парниковых газов на протяжении следующего столетия и в последующий период?

В настоящее время есть много возможностей, включая технологические варианты, для сокращения выбросов в ближайшее время, однако их реализации препятствуют различные барьеры.

С момента подготовки ВДО в 1995 году достигнут существенный технический прогресс, связанный с возможностью сокращения выбросов парниковых газов, и этот прогресс оказался более быстрым, чем предполагалось. Чистое сокращение выбросов можно обеспечить с помощью соответствующего набора технологий (например более эффективное преобразование в процессе выработки и использования энергии, переход на технологии с низким или нулевым выбросом парниковых газов, абсорбция и хранение углерода, совершенствование системы землепользования, изменений в землепользовании и практике лесного хозяйства). Прогресс наблюдается в широком спектре технологий на различных стадиях разработки и варьируется от коммерческого внедрения ветряных турбин и быстрого устранения промышленных побочных газов до совершенствования технологии топливных батарей и доказательства возможности подземного хранения СО₂.

Для успешной реализации вариантов смягчения последствий, связанных с выбросом парниковых газов, потребуется преодолеть технические, экономические, политические, культурные, социальные, поведенческие и/или институциональные барьеры, которые препятствуют всестороннему использованию технологических, экономических и социальных возможностей этих вариантов. Потенциальные возможности смягчения последствий и виды барьеров варьируются в зависимости от регионов и секторов, а также во времени. Это обусловлено широким разнообразием потенциала в области смягчения последствий. В большинстве случаев страны могут воспользоваться новаторскими системами финансирования, социального просвещения и инновационной деятельности, институциональных реформ, устранения барьеров на пути торговли и искоренения нищеты. Кроме того, в промышленно развитых странах будущие возможности заключаются, в первую очередь, в устранении социальных и поведенческих барьеров, в странах с переходной экономикой — в рационализации цен, а в развивающихся странах — в рационализации цен, расширении доступа к данным и информации, наличии передовых технологий, обеспечении финансовых ресурсов, профессиональной подготовке и создании потенциала. Вместе с тем возможности для любой данной страны могут заключаться в устранении этих барьеров в любой их комбинации.

Меры реагирования на изменение климата на национальном уровне могут быть более эффективными, если они представляют собой своего рода набор программных инструментов, нацеленных на ограничение или сокращение чистых выбросов парниковых газов. Этот набор может включать — в зависимости от национальных обстоятельств — налоги на выбросы/углерод/энергоносители, передаваемые или непередаваемые лицензии, политику в области землепользования, предоставление и/или прекращение субсидий, системы депозитов/возмещения, технические или эксплутационные стандарты, обязательное использование различных видов энергии, запрет на некоторые виды продукции, добровольные соглашения, государственные расходы и инвестиции и поддержку исследований и разработок.

Оценки расходов в разбивке по различным моделям и исследованиям варьируются по многих причинам.

По целому ряду причин конкретные количественные оценки расходов, связанных со смягчением последствий, характеризуются значительными различиями и неопределенностью. Различия в оценках расходов обусловлены (а) методологией^[11], используемой в анализе, и (Ь) факторами и допущениями, на которых строится этот анализ. Включение одних факторов может привести к занижению оценок, а других — к завышению. Учет многих парниковых газов, поглотителей, вынужденных технических изменений и торговли выбросами^[12] может привести к снижению предполагаемых расходов. Кроме того, проведенные исследования предполагают, что социальные издержки, связанные с ограничением выбросов парниковых газов из некоторых источников, могут быть нулевыми или негативными в той степени, в которой программные меры разрабатываются с учетом “беспроигрышных” вариантов, таких, как корректировка рыночных перекосов, включение дополнительных выгод и эффективное “рециклирование” налоговых поступлений. Международное сотрудничество, которое способствует затратоэффективному сокращению выбросов, может привести к снижению расходов, связанных с мерами по смягчению последствий. С другой стороны, учет потенциальных краткосрочных потрясений на уровне макроэкономики, ограничение использования внутренних и международных рыночных механизмов, высокие трансакционные расходы, включение дополнительных расходов и неэффективные меры по “рециклированию” налоговых поступлений могут привести к повышению расходов. Поскольку ни один анализ не учитывает всех соответствующих факторов, сказывающихся на расходах по смягчению последствий, прогнозируемые расходы, возможно, неточно отражают фактические расходы, связанные с реализацией действий по смягчению последствий.

Исследования, проанализированные в ТДО, позволяют сделать вывод о наличии существенных возможностей снижения расходов, связанных со смягчением последствий.

Индуктивные исследования указывают на наличие широких возможностей снижения расходов, связанных со смягчением последствий. В соответствии с индуктивными исследованиями, глобальное сокращение выбросов в размере 1,9–2,6 Гт С_эк (гигатонны углеродного эквивалента) и 3,6–5,0 Гт С_эк в год^[13] могут быть достигнуты соответственно к 2010 и к 2020 году. Половина этого потенциального сокращения выбросов может быть достигнута к 2020 году в условиях превышения прямых выгод (в виде сэкономленной энергии) над прямыми расходами (в виде чистого капитала, эксплуатационных расходов и расходов на техническое обслуживание), а другая половина за счет чистых прямых расходов в размере 100 долл. США на т С_эк (по ценам 1998 года). Эти оценки чистых прямых расходов получены с использованием коэффициентов дисконтирования в пределах 5-12 %, что соответствует коэффициентам дисконтирования, используемым в государственном секторе. Внутренние коэффициенты окупаемости в частном секторе варьируются в весьма широких пределах и зачастую значительно выше, что отрицательно сказывается на темпах применения этих технологий частными субъектами хозяйствования. Исходя из данного сценария выбросов, можно сделать вывод о том, что чистые прямые расходы по ограничению глобальных выбросов в 2010–2020 годах ниже уровней 2000 года будут соответствовать этим оценкам.

Реализация указанных сокращений предполагает дополнительные расходы по осуществлению, которые в ряде случаев могут быть существенными, возможно, потребность в программной поддержке, расширение исследований и разработок, эффективную передачу технологии и преодоление других барьеров. Различные глобальные, региональные, национальные, отраслевые и проектные исследования, проанализированные в разделе ТДО, подготовленном РГШ, охватывают иной круг вопросов и построены на иных допущениях. Исследования проведены не по каждому сектору и региону.

Леса, сельскохозяйственные угодья и другие земные экосистемы обладают существенным потенциалом в области смягчения последствий, связанных с выбросом углерода. Хранение и секвестрация углерода, хотя и не обязательно на постоянной основе, может дать время для доработки и осуществления других вариантов. Для

смягчения последствий с помощью биологических методов можно использовать три способа: а) сохранение существующих углеродных пулов, Ь) секвестрацию посредством увеличения размера углеродных пулов^[14] и с) замену устойчиво производимых биологических продуктов. Прогнозируемый глобальный потенциал вариантов смягчения последствий биологическими методами составляет порядка 100 Гт С (в совокупности) на период до 2050 года, что эквивалентно 10–20 % прогнозируемых выбросов в результате сжигания ископаемых видов топлива в этот период, хотя для этого прогноза характерны существенные неопределенности. Реализация этого потенциала зависит от наличия земельных угодий и водных ресурсов, а также от темпов применения соответствующей практики землепользования. Самым крупным биологическим потенциалом в области поглощения атмосферного углерода обладают субтропические и тропические регионы.

Известные на сегодняшний день расчеты расходов по смягчению последствий биологическими методами варьируются в широких пределах: от 0,1 долл. США до примерно 20 долл. США в расчете на т С в некоторых тропических странах и от 20 долл.

США до 100 долл. США в расчете на т С в нетропических странах. Методы финансового анализа и учета углерода несопоставимы. Кроме того, калькуляция расходов во многих случаях не охватывает, в частности, расходы на инфраструктуру, соответствующее дисконтирование, мониторинг, сбор данных и осуществление, альтернативные расходы, связанные с использованием земли и техническим обслуживанием, и другие повторяющиеся расходы, которые зачастую исключаются или не учитываются. По оценкам, нижняя часть этого диапазона занижена, однако со временем понимание и учет этих расходов улучшается. Варианты смягчения последствий биологическими методами могут привести к сокращению или повышению выбросов других парниковых газов, помимо СO₂.

Прогнозируемые расходы по осуществлению Киотского протокола стран, включенных в приложение В, варьируются в зависимости от исследований и регионов и в значительной степени определяются, помимо всего прочего, допущениями в отношении использования киотских механизмов и их взаимодействия с национальными мерами (для сопоставления расходов по смягчению последствий стран, включенных в приложение II, в разбивке по регионам, см. рисунок РП-8).

Рисунок РП-8: Прогнозируемое снижение ВВП и предельных расходов в 2010 году в странах, включенных в приложение II, рассчитанное на основе глобальных моделей: (а) снижение ВВП и (Ь) предельные расходы.

_{Сокращение прогнозируемого ВВП рассчитано на 2010 год по базовому случаю расчета ВВП на основе имеющихся моделей. Эти прогнозы основаны на результатах, полученных девятью группами по моделированию, которые участвовали в исследовании в рамках Форума по моделированию энергетики. Эти прогнозы, отраженные в цифрах, относятся к четырем регионам, образующим приложение II. В моделях рассматриваются два сценария. В первом каждый регион производит предписанное сокращение с учетом только внутренней торговли выбросами углерода. Во втором допускается торговля между странами, включенными в приложение В, поэтому предельные расходы по всем регионам одинаковы. Ключевые факторы, допущения и неопределенности, на которых строились эти исследования, см. в таблице 7–3 и вставке 7–1 в основном докладе.}

В огромном большинстве глобальных исследований, в которых рассматриваются и сопоставляются эти расходы, используются международные энергетическо-экономические модели. В девяти из этих исследований сделаны следующие выводы по поводу воздействия на ВВП. В случае отсутствия торговли выбросами между странами, включенными в приложение В, прогнозируемый ВВП^[15] этих стран, согласно этим исследованиям, снизится примерно на 0,2–2 % в 2010 году для различных групп стран, включенных в приложение II.

В условиях неограниченной торговли выбросами между странами, включенными в приложение В, прогнозируемые сокращения в 2010 году составят в пределах от 0,1 до 1,1 % прогнозируемого ВВП. Указанные выше глобальные исследования с помощью моделирования показывают, что национальные предельные расходы по удовлетворению целей Киотского протокола составят от 20 долл. США до 600 долл. США на т С в случае отсутствия торговли и в пределах от примерно 15 долл. США до 150 долл. США на т С в случае торговли между странами, включенными в приложение В. Для большинства стран с переходной экономикой воздействие на ВВП варьируется в пределах от ничтожно малой величины до увеличения на несколько процентов. Однако для некоторых стран с переходной экономикой осуществление Киотского протокола будет иметь аналогичные последствия для ВВП, что и в случае стран, включенных в приложение II. На момент проведения этих исследований большинство моделей было разработано без учета поглотителей, других парниковых газов, помимо СO₂, механизма чистого развития (МЧР), вариантов негативных расходов, дополнительных выгод и целевого «рециклирования» налоговых поступлений, включение которых приведет к снижению прогнозируемых расходов. С другой стороны, в этих моделях используются допущения, которые несколько занижают расходы, поскольку они предполагают неограниченное использование торговли выбросами без трансакционных расходов как внутри стран, включенных в приложение В, так и между ними, а также тот факт, что меры по смягчению последствий будут максимально эффективны и что в период с 1990 по 2000 год начата работа по корректировке экономики стран для достижения целей, предусмотренных Киотским протоколом. Сокращение расходов на основе киотских механизмов может зависеть от некоторых конкретных аспектов осуществления, включая совместимость внутренних и международных механизмов, ограничения и трансакционные расходы.

Нагрузка, связанная с выбросами, на страны, включенные в приложение I, сопряжена с точно установленными, хотя и неодинаковыми побочными последствиями^[16] для стран, не включенных в приложение I. Проведенные анализы свидетельствуют о вероятности снижения как прогнозируемого ВВП, так и прогнозируемых поступлений от нефти у стран — экспортеров нефти, не включенных в приложение I. Исследование, в котором получены самые низкие расходы, показывает снижение прогнозируемого ВВП на 0,2 % в 2010 году в условиях отсутствия торговли выбросами и менее 0,5 % прогнозируемого ВВП в условиях торговли выбросами между странами, включенными в приложение В^[17]. Исследование, в котором получены самые высокие расходы, показывает сокращение прогнозируемых поступлений от нефти на 25 % в 2010 году в условиях отсутствия торговли выбросами и на 13 % в условиях торговли выбросами между странами, включенными в приложение В. В этих исследованиях не учитываются иные меры и политика, помимо торговли выбросами между странами, включенными в приложение В, которые могли бы снизить последствия для стран — экспортеров нефти, не включенных в приложение I.

Воздействие на эти страны может быть дополнительно снижено за счет ликвидации системы субсидий на ископаемые виды топлива, реструктуризации налога на энергоносители в зависимости от содержания углерода, более широкого использования природного газа и диверсификации экономики стран — экспортеров нефти, не включенных в приложение I. Другие страны, не включенные в приложение I, могут оказаться в неблагоприятном положении в результате снижения спроса на их экспорт в страны — члены Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) и повышения цены на те углеродоемкие и другие виды продукции, которые они продолжают импортировать. Эта другая группа стран, не включенных в приложение I, может получить определенную выгоду в результате снижения цен на топливо, увеличения экспорта углеродоемких видов продукции и передачи экологически безопасных технологий и ноу-хау. Возможные перемещения некоторых углеродоемких отраслей в страны, не включенные в приложение I, и более масштабное воздействие на торговые потоки в ответ на изменение цен могут привести к утечке углерода^[18] на уровне 5-20 %.

Важными компонентами эффективной с точки зрения расходов стабилизации является разработка и распространение технологии.

Разработка и передача экологически безопасных технологий может играть исключительно важную роль в деле снижения расходов по стабилизации концентрации парниковых газов. Передача технологий между странами и регионами может расширить выбор вариантов на региональном уровне. Экономия за счет масштабов производства и обучение позволят снизить расходы по их внедрению. С помощью разумной экономической политики и нормативной базы, гласности и политической стабильности правительства могут создать стимулирующие условия для передачи технологии по линии частного и государственного секторов. Для увеличения потока и повышения качества передачи технологии нужен адекватный кадровый и организационный потенциал. Кроме того, для более эффективной передачи технологии необходимо создать сети в составе частных и государственных заинтересованных сторон и сосредоточить работу над продукцией и методами, которые могут обеспечивать разнообразные вспомогательные выгоды и удовлетворять местные потребности и приоритеты в области развития или могут быть к ним адаптированы.

Сценарии с более низкими уровнями выбросов предполагают необходимость наличия иных схем развития энергоресурсов и активизации исследований и разработок в области энергетики в целях содействия ускоренной разработке и внедрению передовых экологически безопасных технологий в области энергетики. Можно практически с уверенностью утверждать, что выбросы СO₂ в результате сжигания ископаемых видов топлива будут оказывать доминирующее влияние на тенденцию атмосферной концентрации СO₂ в течение XXI века. Данные о ресурсах, проанализированные в ТДО, могут предполагать необходимость изменения комбинации энергоресурсов и внедрения новых источников энергии в течение XXI века. Выбор комбинации энергоресурсов и связанных с этим технологий и инвестиций — либо в большей степени в направлении эксплуатации нетрадиционных ресурсов нефти и газа, либо в направлении использования иных источников энергии, помимо ископаемых видов топлива, или же в направлении технологий производства энергии на базе ископаемых видов топлива, но с рекуперацией и хранением углерода — позволит определить, могут ли быть стабилизированы концентрации парниковых газов, и если могут, то на каком уровне и за счет каких издержек.

Ключевыми факторами, определяющими расходы по смягчению последствий, является как схема стабилизации, так и сам уровень стабилизации^[19].

Расходы по смягчению последствий будут зависеть от схемы решения конкретной задачи по стабилизации (см. рисунок РП-9). Постепенный переход от системы энергетики, сложившейся в мире сегодня, к экономике с меньшим выбросом углерода, позволит свести до минимума расходы, связанные с досрочным выводом из эксплуатации существующих основных фондов, и дать время для разработки соответствующей технологии, а также избежать преждевременного «замыкания» на начальные варианты быстро развивающейся технологии, обеспечивающей низкий уровень выбросов парниковых газов. С другой стороны, более быстрые краткосрочные меры позволят повысить гибкость в работе на пути обеспечения стабилизации, снизить опасность для окружающей среды и людей и расходы, связанные с прогнозируемым изменением климата, стимулировать более быстрое внедрение существующих технологий, обеспечивающих низкий уровень выбросов, и в значительной мере стимулировать в краткосрочном плане будущие технологические изменения.

Исследования показывают, что расходы по стабилизации концентрации СO₂ в атмосфере повышаются по мере снижения уровня стабилизации концентрации. Абсолютные расходы могут в значительной мере зависеть от различных базовых условий (см. рисунок РП-9). Если при переходе от стабилизации концентрации на уровне 750 млн.^-1 до уровня 550 млн.^-1 расходы увеличиваются в умеренной степени, то при переходе от 550 до 450 млн.^-1 расходы увеличивается более существенно, если только выбросы, предусмотренные базовым сценарием, не слишком низки. Хотя прогнозы по результатам моделирования показывают, что глобальные тенденции роста ВВП в долгосрочном плане не слишком подвержены влиянию мер по смягчению последствий посредством стабилизации, они, тем не менее, ничего не говорят о возможности более крупных колебаний, которые могут произойти в течение некоторых более коротких промежутков времени или в пределах секторов или регионов. В этих исследованиях не рассматривается ни секвестрация углерода, ни возможные последствия более амбициозных целей для требуемых технологических изменений. Кроме того, по мере расширения горизонта прогнозирования фактор неопределенности начинает приобретать большее значение.

Рисунок РП-9: Примерная взаимосвязь в 2050 году между относительным снижением ВВП, вызванным деятельностью по смягчению последствий, сценариями СДСВ и уровнем стабилизации.

_{Величина снижения ВВП, как правило, возрастает с увеличением жесткости уровня стабилизации, однако расходы в значительной мере зависят от выбора базового сценария. В этих прогнозируемых расходах по смягчению последствий не учитываются потенциальные выгоды от предотвращения климатических изменений (более подробную информацию см. в заглавии к рисунку 7–4 основного доклада).}

Вопрос 8

Что известно о взаимодействиях между прогнозируемыми изменениями климата, вызванными антропогенной деятельностью, и другими экологическими вопросами (например такими, как загрязнение воздуха в городах, региональные кислотные отложения, уменьшение биологического разнообразия, истощение стратосферного озона, опустынивание и деградация земельных ресурсов)? Что известно об экологических, социальных и экономических издержках и выгодах этих взаимодействий и их последствиях для интеграции стратегий противодействия изменению климата на справедливой основе в более широкие стратегии устойчивого развития на местном, региональном и глобальном уровнях?

Местные, региональные и глобальные экологические проблемы неразрывно связаны с устойчивым развитием и оказывают на него соответствующее влияние. Поэтому существуют синергетические возможности для разработки более эффективных вариантов решения этих экологических проблем, которые приводят к увеличению выгод, снижению расходов и более устойчивому удовлетворению потребностей людей.

Удовлетворение потребностей людей во многих случаях вызывает деградацию окружающей среды, что, в свою очередь, ставит под угрозу способность удовлетворения нынешних и будущих нужд. Например, расширение сельскохозяйственного производства может быть достигнуто посредством более широкого использования азотных удобрений, орошения или конверсии природных пастбищных угодий и лесов в сельскохозяйственные угодья. Однако эти изменения могут сказаться на климате Земли в результате выбросов парниковых газов, привести к деградации земельных ресурсов в результате эрозии и засоления почвы и способствовать уменьшению биоразнообразия и снижению потенциала поглощения углерода в результате конверсии и фрагментации природных экологических систем. В свою очередь, на производительности сельского хозяйства могут отрицательно сказаться климатические изменения, особенно в тропиках и субтропиках, уменьшение биоразнообразия и генетические и видовые изменения, а также деградация земельных ресурсов в результате снижения плодородия почвы. Многие из этих изменений отрицательно сказываются на продовольственной безопасности и оказывают несоразмерное воздействие на неимущие слои населения.

Основные факторы, лежащие в основе антропогенного изменения климата, аналогичны факторам, которые действуют в случае большинства экологических и социально-экономических проблем, т. е. экономический рост, широкомасштабный технический прогресс, образ жизни, демографические изменения (численность населения, возрастная структура и миграция) и структуры управления. Эти факторы могут привести к:

• повышению спроса на природные ресурсы и энергию;

• рыночным перекосам, включая субсидии, которые обуславливают неэффективное использование ресурсов и действуют в качестве барьера, препятствующего проникновению на рынок экологически безопасных технологий; нечеткому пониманию истинной ценности природных ресурсов; неспособности осознать глобальные ценности природных ресурсов на местном уровне; невключению издержек, связанных с деградацией окружающей среды, в рыночную цену того или иного ресурса;

• ограниченному наличию и ограниченной передаче технологии, неэффективному использованию технологий и неадекватным инвестициям в исследования и разработки технологий, ориентированных на будущее;

• неспособности должным образом организовать рациональное использование природных ресурсов и энергии.

Изменение климата воздействует на экологические явления, такие, как уменьшение биоразнообразия, опустынивание, истощение стратосферного озона, снижение запасов пресной воды и качества воздуха, и, в свою очередь, само подвергается воздействию со стороны многих из этих явлений. Например, по прогнозам, изменение климата приведет к обострению проблемы загрязнения воздуха на местном и региональном уровне и задержит восстановление стратосферного озонового слоя. Кроме того, изменение климата может также сказаться на продуктивности и составе земных и водных экологических систем и привести к потенциальному уменьшению генетического и видового разнообразия, ускорить темпы деградации земельных ресурсов и усугубить проблемы, связанные с наличием и качеством воды во многих районах. И наоборот, загрязнение воздуха на местном и региональном уровне, истощение стратосферного озонового слоя, изменения в экологических системах и деградация земельных ресурсов будут воздействовать на климат Земли в результате изменения параметров источников и поглотителей парниковых газов, радиационный баланс атмосферы и альбедо поверхности.

Взаимосвязь между местными, региональными и глобальными экологическими вопросами и их увязка с работой по удовлетворению потребностей людей дает возможность обеспечить синергический эффект посредством разработки соответствующих вариантов мер реагирования и снижения уязвимости по отношению к изменению климата, хотя решение этих вопросов может носить компромиссный характер. Многие цели в области охраны окружающей среды и развития могут быть достигнуты посредством применения широкого диапазона технологий, политики и мер, в которых четко признается неразрывная связь между экологическими проблемами и потребностями людей. Удовлетворение потребности в энергоресурсах в условиях снижения загрязнения воздуха на местном и региональном уровне и сдерживания процесса изменения глобального климата на эффективной с точки зрения затрат основе предполагает необходимость междисциплинарной оценки синергического эффекта и компромиссных решений, связанных с удовлетворением потребностей в области энергии как можно более экономичным, экологически безопасным и социально устойчивым образом. Выбросы парниковых газов, а также загрязнителей на местном и региональном уровне можно сократить посредством более эффективного использования энергии и повышения доли ископаемых видов топлива с более низким уровнем выбросов углерода, передовых технологий использования ископаемых топлив (например с помощью высокоэффективных газовых турбин, работающих в комбинированном режиме, топливных батарей и комбинированного производства тепла и энергии) и технологий на базе возобновляемых источников энергии (например более широкое использование экологически безопасных биотоплив, гидроэлектроэнергии, солнечной энергии, энергии ветра и волн). Кроме того, повышение концентраций парниковых газов в атмосфере можно также снизить посредством усиления абсорбции углерода в результате, например, лесонасаждения, лесовосстановления, уменьшения масштабов вырубки лесов и улучшения системы управления лесными, пастбищными, в одно-болотистыми и сельскохозяйственными угодьями, что может оказать благотворное воздействие на биоразнообразие, производство пищевых продуктов, земельные угодья и водные ресурсы. Снижение уязвимости по отношению к изменению климата может зачастую сопровождаться снижением уязвимости по отношению к другим экологическим стрессам и наоборот. В некоторых случаях необходимо идти на компромисс. Например, в случае осуществления некоторых мер выращивание только одной культуры может привести к уменьшению биоразнообразия на местном уровне.

Потенциал стран в области адаптации и смягчения последствий можно укрепить в том случае, если политика в области климата является неотъемлемой частью национальной политики в области развития, включающей экономические, социальные и другие экологические компоненты. Варианты смягчения последствий и адаптации к изменениям климата могут привести к вспомогательным выгодам, которые позволят удовлетворить потребности людей, улучшить их благосостояние и обеспечить другие экологические выгоды. Страны с ограниченными экономическими ресурсами и низким технологическим уровнем зачастую весьма уязвимы по отношению к климатическим изменениям и другим экологическим проблемам.

Между экологическими проблемами, которые рассматриваются в рамках многосторонних природоохранных соглашений, существует тесная связь, поэтому в процессе их реализации можно воспользоваться синергическим эффектом.

Глобальные экологические проблемы рассматриваются в целом ряде отдельных конвенций и договоров, а также в ряде региональных соглашений. Они могут содержать, в частности, вопросы, представляющие общий интерес, и аналогичные требования к работе по реализации общих задач, например обязательства по осуществлению планов, сбору и обработке информации, укреплению кадрового потенциала и инфраструктуры и представлению докладов. Например, хотя Венская конвенция об охране озонового слоя и Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата и отличаются друг от друга, с научной точки зрения они взаимосвязаны, поскольку многие химические соединения, которые вызывают разрушение озонового слоя, также являются важнейшими парниковыми газами и поскольку некоторые из заменителей запрещенных в настоящее время озоноразрушающих веществ также являются парниковыми газами.

Вопрос 9

Каковы наиболее устойчивые выводы и ключевые неопределенности, касающиеся объяснения климатических изменений и прогнозов с помощью моделирования: будущих выбросов парниковых газов и аэрозолей; будущих концентраций парниковых газов и аэрозолей; будущих изменений регионального и глобального климата; региональных и глобальных воздействий, связанных с изменением климата; издержек и выгод, связанных с вариантами смягчения последствий и адаптации?

В настоящем докладе устойчивый вывод в отношении изменения климата определяется как вывод, который верен в рамках разнообразных подходов, методов, моделей и допущений и который должен быть относительно устойчивым к воздействию неопределенностей. Под ключевыми неопределенностями в этом контексте понимаются те неопределенности, которые, в случае их уменьшения, могут дать возможность сделать новые и устойчивые выводы в отношении вопросов, поднятых в настоящем докладе. В примерах, содержащихся в таблице РП-З, многие устойчивые выводы имеют отношение к наличию реакции климатической системы на деятельность человека и знаку этой реакции. Многие ключевые неопределенности касаются количественного определения масштабов и/или сроков проявления реакции. В таблице содержится объяснение климатических изменений и рассматриваются вопросы, проиллюстрированные на рисунке РП-1. На рисунке РП-10 проиллюстрированы некоторые из важнейших устойчивых выводов, касающихся изменения климата. В таблице РП-З приводятся примеры, которые не претендуют на исчерпывающий характер.

В ТДО достигнут значительный прогресс по многим аспектам знаний, необходимых для понимания механизма изменения климата и мер реагирования на него со стороны людей. Однако до сих пор существует много важных областей, в которых необходимо провести дополнительную работу, в частности:

• обнаружение и объяснение изменений климата;

• понимание и предсказание региональных изменений климата и экстремальных климатических явлений;

• количественное определение воздействий, обусловленных изменением климата, на глобальном, региональном и местном уровнях;

• анализ деятельности по адаптации и смягчению последствий;

• интеграция всех аспектов проблемы изменения климата в стратегии устойчивого развития;

• всестороннее и комплексное исследование в порядке аргументированного подтверждения суждения о том, что представляет собой “опасное антропогенное воздействие на климатическую систему”.

Рисунок РП-10а: Атмосферная концентрация СO₂ в период с 1000 по 2000 год, определенная на основании данных по керну льда и прямых атмосферных замеров в течение нескольких прошлых десятилетий.

_{Прогнозы концентрации СO2 на период 2000–2100 годов основаны на шести иллюстративных сценариях СДСВ и IS92a (для сопоставления с ВДО).}

Рисунок РП-10b: На рисунке показаны колебания средней температуры на поверхности Земли в северном полушарии за период с 1000 по 1860 год,

_{рассчитанные на основании косвенных данных (годовые кольца деревьев, кораллы, керны льда и регистрация данных за прошлый период) (соответствующих данных по южному полушарию нет). Линия на графике показывает среднюю температуру за 50 лет, а серая затененная зона-95-процентный доверительный уровень годовых данных. На участке с 1860 по 2000 год показаны колебания глобальной и среднегодовой температуры на поверхности на основе регистрации с помощью приборов; линия на этом участке показывает среднюю величину за 10 лет За период с 2000 по 2100 год прогнозируемая глобальная средняя температура на поверхности показана по шести иллюстративным сценариям СДСВ и IS92a с использованием модели средней чувствительности климата. Серый затененный участок, помеченный “некоторые модели, вся совокупность СДСВ” показывает диапазон результатов, полученных с помощью полного набора 35 сценариев СДСВ, в дополнение к результатам, полученным на основании моделей с иной чувствительностью климата. Точкой отсчета на температурной шкале является значение за 1990 год; данная шкала отличается от шкалы, использованной при построении рисунка РП-2.}

МАТПРАКТИКУМ

Анализ временных рядов и прогнозирование

В.Н. Афанасьев, М.М. Юзбашев

Глава 1. ВИДЫ И ПОСТРОЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ^[20]

1.1. Что такое «временной ряд»

Термин временные ряды в статистике России пока непривычен. В учебниках по общей теории статистики преобладают термины ряды динамики, динамические ряды, статистическое изучение динамики. В зарубежной англоязычной литературе принят термин time series, в немецкой — zeitreihen analyze. Оба термина ближе всего передаются по-русски как временные ряды или анализ временных рядов.

Одной из причин, препятствовавших принятию отечественной статистикой данного термина, служит особенность русского языка — сближение по звучанию инаписанию совершенно разных по смыслу слова временной, т. е. относящийся ко времени, связанный со временем, происходящий во времени, и слова временный, т. е. непостоянный, преходящий, малосущественный. В европейских языках это разные слова: в немецком, например, временный — provisorisch, во французском — provisoire, в английском — provisional, т. е. эти слова происходят не от корня «время».

Опасение, что студенты (учащиеся) воспримут термин временной ряд как временный, заставило предпочесть новый для статистики и неточный по существу термин динамический ряд, ряд динамики.

Неточность последнего термина состоит в том, что не каждый ряд уровней за последовательные моменты или периоды времени содержит на самом деле (отражает) динамику какого-либо признака. Термин динамика правильнее относить к изменениям, направленному развитию, наличию тенденции рассматриваемых во времени показателей. Про ряд уровней, содержащих лишь колебания, но не имеющих надежно установленной тенденции, говорят: «В этом ряду, в данном процессе нет никакой динамики». Так можно характеризовать экономику застойного периода, население страны или региона, находящиеся в стационарном состоянии, любую общественную или механическую систему, находящуюся в статическом состоянии.

Следовательно, динамические ряды — понятие, относящееся к тем рядам уровней, в которых содержится тенденция изменения, а временные ряды — более общее понятие, включающее как динамические, так и статические последовательности уровней какого-либо показателя.

Данное существенное уточнение, а также стремление к сближению терминологии нашего учебника с принятой в зарубежных странах побудили нас принять в заглавии учебника и в тексте именно термин временные ряды и пренебречь «опасностью» ошибочного отождествления слов временной и временный читателями.

Итак, временной ряд — это последовательность упорядоченных во времени числовых показателей, характеризующих уровень состояния и изменения изучаемого явления.

1.2. Классификация временных рядов

Всякий временной ряд включает два обязательных элемента: во-первых, время и, во-вторых, конкретное значение показателя, или уровень ряда. Временные ряды различаются по следующим признакам:

1) по времени — моментные и интервальные. Интервальный ряд (табл. 1.1) последовательность, в которой уровень явления относят к результату, накопленному или вновь произведенному за определенный интервал времени.

Таковы, например, ряды показателей объема продукции предприятия по месяцам года, количества отработанных человеко-дней по отдельным периодам (месяцам, кварталам, полугодиям, годам, пятилетиям и т. п.) и т. д. Если же уровень ряда характеризует изучаемое явление в конкретный момент времени, то совокупность уровней образует моментный ряд. Примерами моментных рядов могут быть последовательность показателей численности населения на начало года, поголовье скота в фермерских хозяйствах на 1 декабря или 1 июня за несколько лет, величина запаса какого-либо материала на начало периода и т. д. Важное отличие моментных рядов от интервальных состоит в том, что сумма уровней интервального ряда дает вполне реальный показатель — общий выпуск продукции за год (пятилетие, десятилетие), общие затраты рабочего времени, общий объем продаж акций и т. д., сумма же уровней моментного ряда иногда и подсчитывается, но реального содержания, как правило, не имеет;

2) по форме представления уровней — ряды абсолютных (см. табл. 1.1), относительных (табл. 1.2) и средних величин (табл. 1.3);

3) по расстоянию между датами или интервалами времени выделяют полные и не

полные временные ряды. Полные ряды имеют место, когда даты регистрации или окончания периодов следуют друг за другом с равными интервалами (см. табл. 1.2; табл. 1.4), неполные — когда принцип равных интервалов не соблюдается (см. табл. 1.1 и 1.3);

4) по содержанию показателей — ряды частных и агрегированных показателей. Частные показатели характеризуют изучаемое явление односторонне, изолированно. Например, среднесуточный объем выпуска промышленной продукции дает возможность оценить динамику промышленного производства, численность граждан, состоящих на учете в службе занятости; показывает эффективность социальной политики государства; остатки наличных денег у населения и вклады населения в банках отражают платежеспособность населения и т. д.

Агрегированные показатели (см. табл. 1.4) основаны на частных показателях и характеризуют изучаемый процесс комплексно. Так, чтобы иметь представление о состоянии экономики в России в целом, необходимо определять агрегированный показатель экономической конъюнктуры, включающий в себя и вышеперечисленные частные показатели. Их определяют также при исследовании эффективности производства, технического уровня предприятий, качества продукции, экологического состояния. Широкое применение последних стало возможным с развитием факторного и компонентного анализа.

1.3. Обеспечение сопоставимости уровней временных рядов

Важнейшим условием правильного формирования временных рядов является сопоставимость уровней, образующих ряд. Уровни ряда, подлежащие изучению, должны быть однородны по экономическому содержанию и учитывать существо изучаемого явления и цель исследования.

Статистические данные, представленные в виде временных рядов, должны быть сопоставимы по территории, кругу охватываемых объектов, единицам измерения, моменту регистрации, методике расчета, ценам, достоверности.

Несопоставимость по территории возникает в результате изменений границ стран, регионов, хозяйств и т. п. Для приведения данных к сравнимому виду производится пересчет прежних данных с учетом новых границ.

Полнота охвата различных частей явления — важнейшее условие сопоставимости уровней ряда. Требование одинаковой полноты охвата разных частей изучаемого объекта означает, что уровни ряда за отдельные периоды должны характеризовать размер того или иного явления по одному и тому же кругу входящих в состав его частей. Например, при характеристике динамики урожайности овощных культур в регионе по годам нельзя в одни годы учитывать только сельскохозяйственные предприятия, а в другие — все категории хозяйств, в том числе приусадебные участки сельских жителей и сады, огороды горожан.

При определении сравниваемых уровней ряда необходимо использовать единую методику их расчета. Особенно часто эта проблема возникает при международных сопоставлениях. Например, до недавнего времени в России урожайность сельскохозяйственных культур определяли делением валового сбора на продуктивную весеннюю площадь, в США — на фактически убранную площадь.

Несопоставимость показателей, возникающая в силу неодинаковости применяемых единиц измерения, сама по себе очевидна. С различием применяемых единиц измерения приходится встречаться при изучении динамики: производственных ресурсов, когда они представляются то в стоимостном, то в трудовом исчислении; энергетических мощностей (кВт-ч, л.с.); атмосферного давления и т. д.

Трудности при сравнении данных по моменту регистрации возникают из-за сезонных явлений. Численность скота в домашних хозяйствах из-за экономической целесообразности различна зимой и летом, поэтому уровни при сравнении должны относиться к определенной дате ежегодно.

При анализе показателей в стоимостном выражении следует учитывать, что с течением времени происходит непрерывное изменение цен. Причин у этого процесса множество — инфляция, рост затрат, рыночные условия (спрос и предложение) и т. д. В этой связи при характеристике стоимостных показателей объема продукции во времени должно быть устранено влияние изменения цен. Для решения этой задачи количество продукции, произведенное в разные периоды, оценивают в ценах одного периода, которые называют фиксированными или в определенных статистических органах — сопоставимыми ценами.

Широкое использование в статистических исследованиях выборочного метода требует учитывать достоверность количественных и качественных характеристик изучаемых явлений в динамике. Различная репрезентативность выборки по периодам внесет существенные погрешности в величины уровней ряда. Так, рейтинг политических деятелей в средствах массовой информации России очень часто определяют по разному числу респондентов.

Одним из условий сопоставимости уровней интервального ряда, кроме равенства периодов, за которые приводятся данные, является однородность этапов, в пределах которых показатель подчиняется одному закону развития. В этих случаях проводят периодизацию временных рядов, типологическую группировку во времени.

Все вышеназванные обстоятельства следует учитывать при подготовке информации для анализа изменений явлений во времени (динамике).

Глава 2. СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ВРЕМЕННОГО РЯДА

2.1. Понятие об основной тенденции и колеблемости временных рядов

В изучении временных рядов большое место занимает вопрос о закономерностях их движения на протяжении длительного периода. Статистика должна дать характеристику изменений статистических показателей во времени. Как изменяются год за годом валовой национальный продукт и национальный доход страны? Как возрастает или снижается уровень безработицы, оплаты труда? Велики ли колебания урожайности зерновых культур и существует ли тенденция ее роста? На все поставленные вопросы ответ может дать только специальная система статистических методов, предназначенная для изучения развития, изменений во времени или, как принято в статистике говорить, для изучения динамики.

Познание закономерностей изменений во времени — сложная и трудоемкая процедура исследования, так как любое изучаемое явление формирует множество факторов, действующих в разных направлениях. По характеру непосредственного воздействия эти факторы могут быть разделены на две группы. К первой группе относятся факторы, определяющие основную тенденцию динамики (рост или снижение уровней). Вторая группа факторов, вызывающая случайные колебания, отклоняет уровни от тенденции то в одном, то в другом направлении. Например, тенденция динамики урожайности связана с прогрессом агротехники, с укреплением экономики данной совокупности хозяйств, совершенствованием организации и управления производством. Колеблемость урожайности вызвана чередованием благоприятных по погоде и неблагоприятных лет, циклами солнечной активности, колебаниями в развитии вредных насекомых и болезней растений.

При статистическом изучении динамики необходимо четко разделять два основных ее элемента — тенденцию и колеблемость, чтобы дать каждому из них количественную характеристику с помощью специальных показателей.

Основной тенденцией, или трендом, называется характеристика процесса изменения явления за длительное время, освобожденная от случайных колебаний, создаваемых второй группой факторов.

В отличие от вариации явлений в пространственной совокупности, измеряемой

по отклонениям уровней для отдельных единиц совокупности от их средней величины, колеблемостью следует называть отклонения уровней отдельных периодов времени от тенденции динамики (тренда).

2.2. Иерархия тенденций и колебаний

В предыдущих разделах были рассмотрены две основные компоненты временного ряда — его тенденция и колеблемость отдельных уровней. При решении конкретных задач статистического исследования эти компоненты следует разделять, измерять каждую из них отдельно. В то же время при рассмотрении сложных процессов на больших интервалах времени мы наблюдаем иерархию тенденций и колебаний: то,

что для времени высокого порядка, например, столетия, выступает как колебания, на интервале времени низшего порядка, например трех-пяти лет, может выступать как тенденция. Например, существует 10-11-летняя циклическая колеблемость солнечной активности, одним из показателей которой служат числа Вольфа W (число групп солнечных пятен, умноженное на 10, плюс число отдельных пятен). За 100 лет происходит в среднем 9 или 10 циклов колебаний. Но если рассматривать помесячные данные о числах Вольфа за 2–3 года фазы снижения активности Солнца, то само это снижение можно считать уже не частью колебания, а тенденцией, на фоне которой происходят хаотические, случайные колебания (табл. 2.1).

Мы наблюдаем явную тенденцию снижения W при наличии случайных колебаний в отдельные месяцы.

Сезонные колебания продажи ряда предметов одежды и обуви — хорошо известное явление в торговле. Оно проявляется в циклическом изменении месячных объемов продаж на протяжении ряда лет. Но если рассматривать, например, объем продаж босоножек за отдельные дни мая, то заметим на общем фоне «тенденции» роста продажи колебания в отдельные дни недели или в зависимости от погоды дня. То, что для годовых отрезков времени — колеблемость, то для суточных внутри месяца — тенденция. Следовательно, кавычки можно и снять. Последний пример сложной структуры тенденций и колебаний дает нам динамика температуры воздуха, взятая за десятки лет с разбивкой по годам, месячным, суточным и часовым дан-

Имеется «высший» уровень динамики температур — ее тенденция к повышению, в основном в результате антропогенного воздействия — роста выбросов продуктов сжигания топлива в атмосферу. Это медленная тенденция роста среднегодовых температур примерно на 0,03 градуса за год. На фоне этой тенденции среднегодовые температуры отдельных лет колеблются в среднем на 2–3 градуса. Внутри каждого года на средних широтах происходят колебания средних температур месяцев — циклические сезонные колебания, которые, однако, для температуры в отдельные дни выступают как тенденция снижения температуры осенью и ее роста весной.

Около этих тенденций среднесуточные температуры колеблются в основном хаотически, ввиду смены холодных и теплых воздушных масс, т. е. циклонической и антициклонической динамики атмосферы. Но если спуститься на нижележащий уровень времени и рассматривать температуру воздуха в отдельные часы суток, то мы увидим новые, мелкомасштабные циклические колебания часовых температур: с утра и до 13–14 ч температура имеет тенденцию роста, а к вечеру — тенденцию снижения ввиду дневного нагревания воздуха солнечным светом и охлаждения ночью. Но в отдельные часы температура колеблется около этих «тенденций» в зависимости от облачности, ветра, дождя и т. д., иногда за полчаса температура воздуха может измениться на 5-10 градусов.

Не менее сложны тенденции динамики и колебания потребления электроэнергии в городе, зависящие от числа зданий и предприятий, режима работы последних, от времени года, температуры воздуха, времени суток, от трансляции футбольных матчей или концерта группы «Rolling Stones»… И все эти тенденции и колебания нужно уметь измерить, учесть, прогнозировать для того, чтобы электросистема работала без сбоев и наиболее рентабельно.

В связи с этим знание статистических методов и изучение тенденций и колебаний для экономиста-менеджера, для статистика-аналитика имеют огромное значение.

2.3. Периодизация динамики

Периодизация развития, т. е. расчленение периода развития во времени на однородные этапы, в пределах которых показатель подчиняется одному закону развития, это, по существу, типологическая группировка во времени. Периодизация может осуществляться несколькими методами.

Исторический метод. Периодизация осуществляется на основе «узаконенной» структуры динамики. При этом обращают внимание на значимые даты и события, а именно: время принятия управленческих решений по данному показателю, смену

хозяйственного механизма, смену руководства, войны и т. п. Недостатком этого метода является то, что точные временные границы периодов путем теоретического анализа удается получить крайне редко.

Метод параллельной периодизации. Идея этого метода заключается в следующем.

Пусть у — анализируемый показатель, развернутый в динамический ряд {y_t}, где y_t — значение уровня ряда в момент (интервал) времени t. Возможно, существует показатель х, которому соответствует динамический ряд {x_t}, определяющий поведение исследуемого показателя у, тогда в роли «однокачественных» периодов развития нужно взять периоды х.

Рассмотрим условный пример.

Периоды однокачественной динамики показателей х легко выделить: это 1981–1985 и 1986–1989 гг. Линейный коэффициент корреляции между этими рядами очень высок: R = 0,995. Таким образом, можно считать, что ряд х полностью определяет значение уровней ряда у. Теперь, если предстоит качественный скачок показателя х, с очень большой степенью вероятности можно ожидать аналогичных изменений показателя у. В качестве недостатка метода параллельной периодизации следует отметить сложности в определении х — детерминирующего показателя. Более того, во многих случаях такой параметр вообще невозможно найти, так как он должен обладать весьма редкими свойствами — связью с анализируемым показателем и, главное, неоспоримыми временными границами периодов.

Методы многомерного статистического анализа. Часто требуется выделить однокачественные периоды в развитии явлений или процессов, получить адекватное отображение которых с помощью одного лишь показателя трудно. К таковым относятся, в частности, здоровье населения, развитие сельскохозяйственного производства и др. Очевидно, что даже такие комплексные показатели, как смертность, продолжительность жизни, заболеваемость, недостаточны для эквивалентного описания столь сложного, интегрированного явления, как здоровье. Необходима система показателей, при которой:

• учитывается многообразие аспектов явления;

• амортизируется искажающее воздействие недостоверных и неточных статистических данных;

• наличие множества показателей повышает обоснованность статистических выводов, т. е. обеспечивается надежность их экстраполяции.

Идеальным выходом является использование множества, включающего все характеристики процесса. Однако это не всегда возможно по разным причинам, чаще всего вследствие недоступности статистической информации. На основе комплексных динамических рядов (системы показателей) периодизация реализуется методом многомерной средней и методами факторного и кластерного анализа.

Однокачественность уровней временного ряда означает, что в пределах всего изучаемого периода, к которому относятся уровни, должна быть проведена типологическая группировка.

После выделения однородных групп могут использоваться и анализироваться уровни ряда. Это требование может быть сформулировано как обеспечение сравнимости по структуре совокупности, для чего обычно применяется стандартная, нормативная структура.

Глава 3. ПОКАЗАТЕЛИ ВРЕМЕННОГО РЯДА И МЕТОДЫ ИХ ИСЧИСЛЕНИЯ

3.1. Показатели, характеризующие тенденцию динамики

Чтобы построить систему показателей, характеризующих тенденцию динамики, нужно ответить на вопрос: какие черты, свойства этой тенденции нужно измерить и выразить в статистических показателях? Очевидно, что нас интересует величина изменений уровня, как в абсолютном, так и в относительном выражении (на какую долю, процент уровня, принятого за базу, произошло изменение?). Далее нас интересует, является ли изменение равномерным или неравномерным, ускоренным (замедленным). Наконец, нас интересует выражение тенденции в форме некоторого достаточно простого уравнения, наилучшим образом аппроксимирующего фактическую тенденцию динамики. Понятие об уравнении тенденции динамики было введено в статистику английским ученым Гукером в 1902 г. Он предложил называть такое уравнение трендом (trend).

Для того чтобы нагляднее представить показатели, характеризующие тенденцию, следует абстрагироваться от колеблемости и выявить динамический ряд в форме «чистого» тренда при отсутствии колебаний. Пример такого ряда представлен в табл.3.1.

Абсолютное изменение уровней — в данном случае его можно назвать абсолютным приростом — это разность между сравниваемым уровнем и уровнем более раннего периода, принятым за базу сравнения. Если эта база — непосредственно предыдущий уровень, показатель называют цепным, если за базу взят, например, начальный уровень, показатель называют базисным. Формулы абсолютного изменения уровня:

цепное: Δ_ц = y_n — y_n-1;

базисное: Δ₀ = y_n — y₀.

Если абсолютное изменение отрицательно, его следует называть абсолютным сокращением. Абсолютное изменение имеет ту же единицу измерения, что и уровни ряда с добавлением единицы времени, за которую определено изменение: 22 тыс. т. в год (или 1,83 тыс. т в месяц, или 110 тыс. т. в пятилетие). Без указания единицы времени, за которую произошло измерение, абсолютный прирост нельзя правильно интерпретировать.

В табл. 3.1 абсолютное изменение уровня не является константой тенденции.

Оно со временем возрастает, т. е. уровни ряда изменяются с ускорением. Ускорение — это разность между абсолютным изменением за данный период и абсолютным изменением за предыдущий период равной длительности:

Δ_i = Δ_i — Δ_i-1

Показатель абсолютного ускорения применяется только в цепном варианте, но не в базисном. Отрицательная величина ускорения говорит о замедлении роста или об ускорении снижения уровней ряда.

Как видно из табл. 3.1, ускорение является константой тенденции данного ряда, что свидетельствует о параболической форме этой тенденции. Ее уравнение имеет вид:

y_i = y₀ + at_i + bt_i², (3.1)

где у₀ — уровень ряда в начальный (нулевой) период;

а — средний абсолютный прирост (по всему ряду);

Ь — половина ускорения;

t_i - номера периодов.

По данным табл. 3.1 имеем:

y_i = 100 + 10∙t_i + 2∙t_i²

Показатель ускорения абсолютного изменения уровней выражается в единицах измерения уровня, деленных на квадрат длины периода. В нашем случае ускорение составило 4 тыс. т в год за год, или 4 тыс. т∙год². Смысл показателя следующий: объем производства (или добыча угля, руды) имел абсолютный прирост, возрастающий на 4 тыс. т. в год ежегодно.

Усвоить рассмотренные показатели поможет следующая аналогия с механическим движением: уровень — это аналог пройденного пути, причем начало его отсчета не в нулевой точке; абсолютный прирост — аналог скорости движения тела, а ускорение абсолютного прироста — аналог ускорения движения. Пройденный телом путь, считая и тот, который уже был пройден до начала отсчета времени в данной задаче, равен:

S = S₀ + V₀t + (at²/2)

где S₀ — путь, пройденный до начала отсчета времени;

V₀ — начальная скорость;

а — ускорение;

t — время, прошедшее от начала его отсчета в задаче.

Сравнивая с формулой (3.1), видим, что S₀ — аналог свободного члена y₀, V₀ — аналог начального абсолютного изменения а; а/2 — аналог ускорения прироста Ь.

Система показателей должна содержать не только абсолютные, но и относительные статистические показатели. Относительные показатели динамики необходимы для сравнения развития разных объектов, особенно если их абсолютные характеристики различны. Предположим, другое предприятие увеличивало производство аналогичной продукции с тенденцией, выраженной уравнением тренда:

y_i = 20 + 4t + 0,5t²

И абсолютный прирост, и ускорение роста объема продукции во втором предприятии гораздо меньше, чем в первом. Но можно ли ограничиться этими показателями и сделать вывод, что развитие второго предприятия происходит более медленными темпами, чем первого? Меньший уровень еще не есть меньший темп развития, и это покажет относительная характеристика тенденции динамики — темп роста.

Темп роста — это отношение сравниваемого уровня (более позднего) к уровню, принятому за базу сравнения (более раннему). Темп роста исчисляется в цепном варианте — к уровню предыдущего года, а в базисном — к одному и тому же, обычно начальному уровню, что иллюстрируется формулой (3.2). Он свидетельствует о том, сколько процентов составляет сравниваемый уровень по отношению к уровню, принятому за базу, или во сколько раз сравниваемый уровень больше уровня, принятого за базу. При этом если уровни снижаются со временем, то сказать, что последующий уровень «больше в 0,33 раза», или составляет 33,3 % базового уровня, это, разумеется, означает, что уровень уменьшился в 3 раза. Но будет неверно, если сказать, что «уровень меньше в 0,33 раза». Темп изменения в разах всегда говорит о том, во сколько раз сравниваемый уровень больше.

Теперь можно утверждать, что относительная характеристика роста объема продукции на первом предприятии в среднем за год близка к 115 % (рост составляет приблизительно 15 % в год), и за шесть лет объем продукции увеличился в 2,32 раза, а на втором предприятии, вычислив также шесть уровней параболического тренда, читатель убедится, что в среднем за год объем продукции возрастал примерно на 20 %, а за шесть лет он возрос в 3,1 раза. Следовательно, в относительном выражении объем продукции на втором предприятии развивался, возрастал быстрее. Только в сочетании абсолютных и относительных характеристик динамики можно правильно отразить процесс развития совокупности (объекта).

Рассмотрим связь абсолютных и относительных показателей динамики. Обозначим темп изменения через к, тогда имеем:

цепной темп роста в период с номером n

k_n = y_n/y_n-1

базисный темп роста за весь период между базой (0) и текущим годом (n).

k_n/0 = y_n/y₀

(3.2)

Если сравниваемый уровень выразить через уровень базисного (или предыдущего) периода и абсолютное изменение, получим:

k_n = (y_n-1 + Δ)/y_n-1 = 1 + Δ/y_n-1, или 100 % + (Δ100/y_n-1) (3.3)

Величина Δ/y_n-1, т. е. отношение абсолютного изменения к уровню предыдущего (или базисного) года, называется относительным приростом (относительным сокращением, относительным изменением, процентным изменением) или темпом прироста. Он равен темпу изменения (роста) минус единица (минус 100 %).

Темп изменения — величина всегда положительная. Если уровень ряда динамики принимает положительные и отрицательные значения, например, финансовый результат от реализации продукции предприятием может быть прибылью (+), а может быть убытком (-), тогда темп изменения и темп прироста применять нельзя. В этом случае такие показатели теряют смысл и не имеют экономической интерпретации. Сохраняют смысл только абсолютные показатели динамики.

Рассмотрим соотношения между цепными и базисными показателями на примере данных табл. 3.1:

1) сумма цепных абсолютных изменений равна базисному абсолютному изменению

Σa_i(цепн) = a_i(баз)

12 + 16 + 20 + 24 + 28 + 32 = 232–100 = 132;

2) произведение цепных темпов изменения равно базисному темпу изменения

1,12 x 1,143 x 1,156 x 1,162 x 1,163 x 1,16 = 2,32.

Неверно, будто сумма цепных темпов прироста равна базисному темпу прироста, %:

12 + 14,3 + 15,6 + 16,2 + 16,3 + 16 не = 132.

Значения цепных темпов прироста, рассчитанных каждый к своей базе, различаются не только числом процентов, но и величиной абсолютного изменения, составляющей каждый процент. Следовательно, складывать или вычитать цепные темпы прироста нельзя. Абсолютное значение однопроцентного прироста равно сотой части предыдущего уровня или базисного уровня.

3.2. Особенности показателей для рядов, состоящих из относительных уровней

Уровнями динамического ряда могут быть не только абсолютные показатели — численность совокупностей или объемы их признаков. Ряды динамики могут отражать развитие структуры совокупности, изменение со временем вариации признака в совокупности, взаимосвязи между признаками, соотношения значений признака для разных объектов. В этих случаях уровни динамического ряда сами являются относительными показателями и нередко выражаются в процентах. Следовательно, абсолютные изменения (и ускорения) тоже оказываются относительными величинами и могут быть выражены в процентах. В процентах, разумеется, будут выражены темпы изменения и относительные приросты. Все это создает нередко путаницу в интерпретации и использовании показателей динамики в печати и даже в специальной экономической литературе.

Рассмотрим пример. В США с конца XIX в. для группы ведущих акционерных компаний исчисляется так называемый индекс Доу Джонса — арифметическая средняя величина котировок акций на фондовых биржах. Этот показатель характеризует хозяйственную конъюнктуру: если индекс Доу Джонса повышается, т. е. растет относительная цена акций, значит, вкладчики капитала рассчитывают получить по акциям больший дивиденд (распределяемая часть прибыли). Это говорит о росте деловой активности. Падение индекса Доу Джонса свидетельствует о снижении деловой активности в стране. Величина этого показателя есть отношение в процентах цены акций на бирже к их номиналу (первоначальной цене при выпуске акций). Это отношение зависит не только от колебаний деловой активности, но имеет также общую тенденцию роста ввиду инфляции — падения покупательной силы доллара США. С начала века этот рост значителен, поэтому в наше время индекс Доу Джонса составляет более 2000 % (акция, когда-то выпущенная на сумму 100 дол., теперь стоит более 2000 современных дол.).

Например, «Биржевые ведомости» за 5.05.90 сообщают: индекс Доу Джонса на 3.05.90 составил 2689,64 % по сравнению с 2759,55 % на 29.04.90. Если вычислить показатель абсолютного изменения индекса, т. е. 2689,64 % — 2759,55 % = 69,91 %), и сказать, что индекс Доу Джонса за неделю понизился почти на 70 %), то создается ложное впечатление о чудовищном крахе на биржах США, потому что снижение на 70 % воспринимается как темп изменения — будто от прежней цены акций осталось только 30 %.

На самом деле снижение показателей с 2760 до 2690 % никакой катастрофой экономике США не грозит: это обычная на рынке ценных бумаг колеблемость курсов. «Биржевые ведомости» далее сообщали, что индекс Доу Джонса на 7.06.90 достиг 2911,6 %, т. е. по сравнению с 5.05.90 возрос на 222 единицы — во избежание путаницы их принято именовать пунктами. В первом рассмотренном случае индекс снизился на 70 пунктов, во втором — возрос на 222 пункта, а не процента. В процентах рост составил: 222: 2690 = 8,25 % — это и есть темп прироста курса акций.

Аналогичный подход и термины должны применяться и к изменению структуры. Например, общее производство электроэнергии в Российской Федерации в 1980 г. составляло 805 млрд. кВт-ч, в том числе на АЭС 54 млрд. кВт-ч, т. е. ее доля была равна 6,7 %. В 1991 г. общее производство электроэнергии составило 1068 млрд. кВт-ч, а доля АЭС — 11,2 %. Доля атомных станций за 11 лет возросла на 11,2–6,7 = 4,5 пункта; темп прироста доли составил 4,5: 6,7 = 67 %.

Показатели динамики долей имеют еще одну особенность, вытекающую из того, что сумма всех долей в любой период равна единице, или 100 %. Изменение, происшедшее с одной из долей, неизбежно меняет и доли всех других частей целого, если даже по абсолютной величине эти части не изменились. Казалось бы, это положение очевидно, однако нередко в печати встречаются рассуждения о том, что увеличение доли пшеницы и ячменя среди зерновых культур — это хорошо, но вот плохо, что уменьшились доли ржи, овса и гречихи. Как будто все доли сразу могут увеличиться!

Если признак варьирует альтернативно, то увеличение доли одной группы равно уменьшению доли другой группы в пунктах, но темпы изменения долей в процентах при этом могут сильно различаться. Темп больше у той доли, которая в базисном периоде была меньше. Например, удельный вес жилой площади, оборудованной водопроводом, в городском государственном и общественном жилом фонде в 1970 г. составлял 78,9 %, а в 1989 г. достиг 92,9 %, т. е. возрос на 14 пунктов, или на 14: 78,9 == 17,7 %. Соответственно доля не оборудованной водопроводом жилой площади снизилась за 19 лет с 21,1 до 7,1 %>, т. е. на те же 14 пунктов, это снижение составило уже: 14: 21,1 = 66,4 %.

В общем виде темп роста одной из альтернативных долей зависит от темпа роста другой доли и величины этой доли следующим образом:

k₂ = (1 — k₁x₀)/(1 — x₀) (3.4)

где х₀ — доля в базисном периоде одного из альтернативных значений признака;

k₁ — темп роста этой доли;

k₂ — темп изменения доли второго альтернативного значения признака.

Абсолютное изменение долей в пунктах зависит от величины доли и темпа роста таким образом:

A₁ = — A₂ = x₀∙(k_i — 1)∙100 (3.6)

При наличии в совокупности не двух, а более групп абсолютное изменение каждой из долей в пунктах зависит от доли этой группы в базисный период и от соотношения темпа роста абсолютной величины объемного признака этой группы и среднего темпа роста объемного признака во всей совокупности. Доля i-й группы в сравниваемый (текущий) период определяется как

где d_i0, d_i1 — доли i-й группы в базисный и текущий периоды; k_i — темп роста объемного признака в i-й группе; k — средний темп роста; т — число групп.

Если, например, в базисном году поголовье коров в личных и частных хозяйствах составляло в области 68 тыс. голов из общего поголовья 450 тыс. голов, а, по прогнозу, через 10 лет поголовье коров в индивидуальных хозяйствах возрастет в пять раз при общем темпе роста поголовья в области 120 %, то доля индивидуальных хозяйств в поголовье коров, по прогнозам, должна будет составить: 0,151 5/1,2 = 0,6296, или почти 63 % поголовья.

Особенностью показателей динамики относительных величин интенсивности является то, что темпы роста и темпы прироста (или сокращения) прямого и обратного показателей не совпадают. Пусть, например, трудоемкость производственной операции на старом станке составляла 10 мин., а производительность труда соответственно 48 операций за смену. После замены станка на новый трудоемкость операции снизилась в пять раз (до 2 мин.), а производительность возросла в те же пять раз — до 240 операций за смену. Относительное изменение трудоемкости составило: (2 — 10): 10 = -0,8, т. е. трудоемкость снизилась на 80 %. Относительное изменение производительности труда составило: (240 — 48): 48 = 4, или 400 %, т. е. производительность труда возросла на 400 %. Причина состоит в том, что пределом, к которому стремятся по мере прогресса показатели ресурсоотдачи, является бесконечность, а пределом, к которому стремятся обратные им показатели ресурсоемкости, является нуль. Понимание разного поведения показателей динамики прямых и обратных мер эффективности очень важно для экономиста и статистика.

По мере приближения относительного показателя к пределу одно и то же абсолютное изменение в пунктах приобретает иное качественное содержание. Так, например, если показатель тесноты связи — коэффициент детерминации — возрос с 40 до 65 % (на 25 пунктов), то система факторов в регрессионном уравнении как была, так и осталась неполной, т. е. хорошая модель не получилась. Но если после изменения состава факторов коэффициент детерминации возрос с 65 до 90 % — на те же 25 пунктов, это изменение имеет другое качественное содержание: получена хорошая регрессионная модель, в основном объясняющая вариацию результативного признака с достаточно полной системой факторов.

3.3. Средние показатели временных рядов

Средние показатели динамики — средний уровень ряда, средние абсолютные изменения и ускорения, средние темпы роста — характеризуют тенденцию. Они необходимы при обобщении характеристик тенденции за длительный период, по различным периодам; они незаменимы при сравнении развития за неодинаковые по длительности отрезки времени и при выборе аналитического выражения тренда. При наличии в динамическом ряду существенных колебаний уровней определение средних показателей тенденции требует применения специальных методов статистики, которые излагаются в последующих главах. В данной главе рассматриваются только форма, математические свойства средних показателей динамики и простейшие приемы их вычисления, применимые на практике к рядам со слабой колеблемостью.

Средний уровень интервального ряда динамики определяется как простая арифметическая средняя из уровней за равные промежутки времени:

или как взвешенная арифметическая средняя из уровней за неравные промежутки времени, длительность которых и является весами.

По данным табл. 3.2 определим среднегодовые уровни урожайности картофеля по пятилетиям.

Пятилетия ∙ Среднегодовые уровни, д/га

1982–1986 ∙ 157,0

1988–1992 ∙ 186,6

Средние уровни принято относить к середине усредняемого отрезка времени, т. е. в нашем примере к средним годам каждого пятилетия.

Если, например, с 1-го числа месяца по 18-е число на предприятии работали 45 человек, с 19-го по 27-е — 48 человек, а с 28-го по 31-е число — 54 человека, то среднее списочное число работников за месяц составит:

y = (45∙18 + 48∙9 + 54∙4)/31 = 47.03 чел.

В моментном ряду смысл среднего уровня заключается в том, что он характеризует уже не состояние объекта в отдельные моменты, а его среднее, обобщенное состояние между начальным и конечным моментами учета. Из этого следует, что уровни, относящиеся к начальному и конечному моментам, играют не ту роль, что уровни, относящиеся к моментам внутри изучаемого отрезка времени. Начальный и конечный уровни находятся на границе изучаемого интервала, они наполовину относятся к предыдущему и последующему интервалам и лишь наполовину к изучаемому. Уровни, относящиеся к моментам внутри усредняемого интервала, целиком относятся только к нему. Отсюда получаем особую форму средней арифметической величины, называемой хронологической средней:

Проблема вычисления среднего уровня моментного ряда при неравных промежутках между моментами является спорной и здесь не рассматривается.

Если известны точные даты изменения уровней моментного ряда, то средний уровень определяется как

где t_i — время, в течение которого сохранялся уровень.

Средний абсолютный прирост (абсолютное изменение) определяется как простая арифметическая средняя из абсолютных изменений за равные промежутки времени (цепных абсолютных изменений) или как частное от деления базисного абсолютного изменения па число усредняемых отрезков времени от базисного до сравниваемого периода:

Δ¯ = Δ_i/n = (y_n — y₀)/n (3.10)

Например, производство телевизоров в Российской Федерации в 1980 г. составило 4013 тыс. шт., а в 1990 г. — 4717 тыс. шт.

Среднегодовой абсолютный прирост производства телевизоров за 10 лет составил:

Δ¯ = (4717–4013)/10 = 70 4 тыс. шт. за год.

Для правильной интерпретации показатель среднего абсолютного изменения должен сопровождаться указанием двух единиц времени:

1) времени, за которое он вычислен, к которому относится и которое он характеризует (в нашем примере это десятилетие — 1980–1990 гг.);

2) 2) время, на которое показатель рассчитан, время, входящее в его единицу измерения, — 1 год. Можно рассчитать среднемесячный абсолютный прирост за те же 10 лет — он будет в 12 раз меньше среднегодового прироста.

Среднее ускорение абсолютного изменения применяется реже. Для его надежного расчета даже при слабых колебаниях уровней требуется применять методику аналитического выравнивания по параболе II порядка. Не рекомендуется измерять среднее ускорение без абстрагирования от колебаний уровней. Для более грубого, приближенного расчета среднего ускорения можно воспользоваться средними годовыми уровнями, сглаживающими колебания. Например, среднегодовое производство мяса в Российской Федерации составляло:

Абсолютный прирост за второе пятилетие по сравнению с первым составил 0,69 млн. т, за третье по сравнению со вторым 1,59 млн. т. Следовательно, ускорение в третьем пятилетии по сравнению со вторым составило: 1,59 — 0,69 = 0,90 млн. т в год за пять лет, а среднегодовое ускорение прироста равно: 0,90: 5 = 0,18 млн. т в год за год. Среднее ускорение требует указания трех единиц времени, хотя, как правило, две из них одинаковы: период, на который рассчитан прирост, и время, на которое рассчитано ускорение.

Средний темп изменения определяется наиболее точно при аналитическом выравнивании динамического ряда по экспоненте. Если можно пренебречь колеблемостью, то средний темп определяют как геометрическую среднюю из цепных темпов роста за n лет или из общего (базисного) темпа роста за n лет:

Например, стоимость потребительской корзины за год в результате инфляции возросла в шесть раз. Каков средний месячный темп инфляции?

k¯ = ¹²√6 = 1,16, или 116%

т. е. в среднем за месяц цена увеличивалась на 16 % к уровню предыдущего месяца.

Средний темп роста так же, как средний прирост, следует сопровождать указанием двух единиц времени: периода, который им характеризуется, и периода, на который рассчитан темп, например, среднегодовой темп за последнее десятилетие; среднемесячный темп за полугодие и т. п.

Если исходной информацией служат темпы прироста и нужно вычислить их среднегодовую величину, то предварительно следует все темпы прироста превратить в темпы роста, прибавив 1, или 100 %, вычислить их среднюю геометрическую и снова вычесть 1, или 100 %. Интересно, что ввиду асимметрии темпа прироста и темпа сокращения при равных их величинах общий темп прироста всегда отрицателен.Так, если за первый год объем производства вырос на 20 %), а за второй снизился на 20 %> (темпы цепные), то за два года имеем:

средний темп роста k¯ = √(1.2∙0,8) = 0,9798, или 97,98 %;

средний темп прироста k¯ — 1 = -0,0202, или -2,02 %.

Применяя для вычисления среднего темпа среднюю геометрическую, мы опираемся на соблюдение фактического отношения конечного уровня к начальному при замене фактических темпов на средние. В практических задачах может потребоваться вычисление среднего уровня при условии соблюдения отношения суммы уровней за период к уровню, принятому за базу. Например, если общий выпуск продукции за пятилетие должен составить 800 % к базисному (среднегодовому за предыдущие 5 лет выпуску), или, что то же самое, среднегодовой уровень должен составить 160 % к базовому уровню, каков должен быть среднегодовой темп роста выпуска продукции? В 1974 г. украинские статистики А. и И. Соляники предложили следующую приближенную формулу для среднего темпа роста, удовлетворяющую этому условию:

где т — число суммируемых уровней;

y₀ — базисный уровень.

Темп роста данного вида называют параболическим (отсюда обозначение k¯_пар), так как он вычисляется по уравнению параболы порядка т. При т = 5 имеем:

Расчет по этому среднегодовому темпу дает сумму выпуска за 5 лет в 8,069 раза больше базисной, т. е. приближение хорошее. В общем виде проблема параболических темпов исследована саратовским статистиком Л.С. Казинцом [8]. Им составлены таблицы, с помощью которых, зная отношение суммы уровней к базисному уровню и число суммируемых уровней т, можно получить k¯_пар. Таблица Л.С. Казинца рассчитана на основе нахождения корней уравнения:

Для нашего примера таблица Л.С. Казинца дает среднегодовой темп роста 116,1 % и сумму выпуска в 8,00016 раза больше базисной.

Интересную задачу представляет определение срока, за который ряд с большим средним показателем динамики, но меньшим начальным уровнем догонит другой ряд с большим начальным уровнем, но меньшим показателем динамики. Для абсолютных приростов задача элементарна: имеем один ряд с базисным уровнем y^I₀ и средним абсолютным приростом Δ¯^I; второй ряд с показателями соответственно y^II₀,Δ¯^II, причем y^II₀ > y^I₀; Δ¯^II < Δ¯^I. Уровень первого ряда сравняется с уровнем второго ряда через

(y^II₀ — y^I₀)/(Δ¯^I — Δ¯^II) лет.

Та же задача может быть решена на основе ускорений. Имеем первый ряд с базисным уровнем y^I₀, базисным абсолютным изменением a^I₀ и средним ускорением ускорением b^I₀; второй ряд — с показателями y^II₀, a^II₀, b^II₀. При каком числе n периодов (лет) после базисного уровни рядов сравняются? Тенденции рядов пара

Приравняв правые части уравнений, получим:

Искомый срок n является корнем этого квадратного уравнения. Если, например, имеем:

y^I₀ = 500; a^I₀ = +40; b¯^I = +2; y^II₀ = 300; a^II₀ = +26; b¯^II = +3, то

— 200 + (-14)∙n + 0.5∙n² = 0,

откуда

n = (14 ± √(196 + 400))/2∙5 = 14 ± 24,4.

Второй ряд догонит первый по уровню через 38,4 года; уровни рядов были одинаковы 10,4 года назад. Будущие равные уровни составляют 3510, а прошлые были равны 192.

Если мы хотим найти срок п, через который уровни рядов сравняются, то эту задачу можно решить на основе темпов изменения. Имеем:

т. е. искомый срок равен частному отделения разности логарифмов уровней рядов в базисном периоде на разность логарифмов темпов изменения, только переставленных при вычитании. Обычно и в числителе, и в знаменателе от большего логарифма вычитается меньший. Например, первый ряд имеет: y^I₀ = 300; k¯ =1,09; второй ряд — y^II₀ = 100; k¯^II = 1,2, тогда:

n = (ln 300 — ln 100)/(ln 1,2 — ln 1.09) = (5,70382 — 4,60517)/(0,18232 — 0.08618) = 11,43.

Через 11,43 года уровень второго ряда сравняется с первым при сохранении экспоненциальных трендов обоих рядов.

Глава 4. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ТЕНДЕНЦИЙ И УРАВНЕНИЙ ТРЕНДА

В главе 2 было рассмотрено понятие о тенденции временного ряда, т. е. тенденции динамики развития изучаемого показателя. Задача данной главы состоит в том, чтобы рассмотреть основные типы таких тенденций, их свойства, отражаемые с большей или меньшей степенью полноты уравнением линии тренда. Укажем при этом, что в отличие от простых систем механики тенденции изменения показателей сложных социальных, экономических, биологических и технических систем только с некоторым приближением отражаются тем или иным уравнением, линией тренда.

В данной главе рассматриваются далеко не все известные в математике линии и их уравнения, а лишь набор их сравнительно простых форм, который мы считаем достаточным для отображения и анализа большинства, встречающихся на практике, тенденций временных рядов. При этом желательно всегда выбирать из нескольких типов линий, достаточно близко выражающих тенденцию, более простую линию. Этот «принцип простоты» обоснован тем, что чем сложнее уравнение линии тренда, чем большее число параметров оно содержит, тем при равной степени приближения труднее дать надежную оценку этих параметров по ограниченному числу уровней ряда и тем больше ошибка оценки этих параметров, ошибки прогнозируемых уровней.

4.1. Прямолинейный тренд и его свойства

Самым простым типом линии тренда является прямая линия, описываемая линейным (т. е. первой степени) уравнением тренда:

y^_i = a + b∙t_i

где y^_i — выровненные, т. е. лишенные колебаний, уровни тренда для лет с номером i;

а — свободный член уравнения, численно равный среднему выровненному уровню для момента или периода времени, принятого за начало отсчета, т. е. для t = 0;

Ь — средняя величина изменения уровней ряда за единицу изменения времени;

t_i — номера моментов или периодов времени, к которым относятся уровни временного ряда (год, квартал, месяц, дата).

Среднее изменение уровней ряда за единицу времени — главный параметр и константа прямолинейного тренда. Следовательно, этот тип тренда подходит для отображения тенденции примерно равномерных изменений уровней: равных в среднем абсолютных приростов или абсолютных сокращений уровней за равные промежутки времени. Практика показывает, что такой характер динамики встречается достаточно часто. Причина близких к равномерному абсолютных изменений уровней ряда состоит в следующем: многие явления, как, например, урожайность сельскохозяйственных культур, численность населения региона, города, сумма дохода населения, среднее потребление какого-либо продовольственного товара и др., зависят от большого числа различных факторов. Одни из них влияют в сторону ускоренного роста изучаемого явления, другие — в сторону замедленного роста, третьи — в направлении сокращения уровней и т. д. Влияние разнонаправленных и разноускоренных (замедленных) сил факторов взаимно усредняется, частично взаимно погашается, а равнодействующая их влияний приобретает характер, близкий к равномерной тенденции. Итак, равномерная тенденция динамики (или застоя) — это результат сложения влияния большого количества факторов на изменение изучаемого показателя.

Графическое изображение прямолинейного тренда — прямая линия в системе прямоугольных координат с линейным (арифметическим) масштабом на обеих осях. Пример линейного тренда дан на рис. 4.1.

Абсолютные изменения уровней в разные годы не были точно одинаковыми, но общая тенденция сокращения численности занятых в народном хозяйстве очень хорошо отражается прямолинейным трендом. Его параметры вычислены в гл. 5 (табл. 5.3).

Рис. 4.1. Динамика числа занятых в народном хозяйстве в России на 31 декабря каждого года

Основные свойства тренда в форме прямой линии таковы:

• равные изменения за равные промежутки времени;

• если средний абсолютный прирост — положительная величина, то относительные приросты или темпы прироста постепенно уменьшаются;

• если среднее абсолютное изменение — отрицательная величина, то относительные изменения или темпы сокращения постепенно увеличиваются по абсолютной величине снижения к предыдущему уровню;

• если тенденция к сокращению уровней, а изучаемая величина является по определению положительной, то среднее изменение Ь не может быть больше среднего уровня а;

• при линейном тренде ускорение, т. е. разность абсолютных изменений за последовательные периоды, равно нулю.

Свойства линейного тренда иллюстрирует табл. 4.1. Уравнение тренда:

y^_i = 100 + 20*t_i

Показатели динамики при наличии тенденции сокращения уровней приведены в табл. 4.2.

4.2. Параболический тренд и его свойства

Под названием параболического будем иметь в виду тренд, выраженный параболой II порядка с уравнением

y^_i = a + b*t + c*t².

Параболы III порядка и более высоких порядков редко применимы для выражения тенденции динамики и слишком сложны для получения надежных оценок параметров при ограниченной длине временного ряда. Прямую линию, с точки зрения математики, можно также считать одним из видов парабол — параболой I порядка, которая уже рассмотрена ранее.

Значения (смысл, сущность) параметров параболы II порядка таковы: свободный член а — это средний (выровненный) уровень тренда на момент или период, принятый за начало отсчета времени, т. е. t = 0; Ь — это средний за весь период среднегодовой прирост, который уже не является константой, а изменяется равномерно со средним ускорением, равным 2 с, которое и служит константой, главным параметром параболы II порядка.

Следовательно, тренд в форме параболы II порядка применяется для отображения таких тенденций динамики, которым свойственно примерно постоянное ускорение абсолютных изменений уровней. Процессы такого рода встречаются на практике гораздо реже, чем процессы с равномерным изменением, но, с другой стороны, любое отклонение процесса от строго равномерного прироста (или сокращения) уровней можно интерпретировать как наличие ускорения. Более того, существует строгое математическое правило: чем выше порядок параболы, тем ближе линия тренда к уровням исходного временного ряда. Если это правило довести до крайнего предела, то любой ряд из n уровней может быть точно отображен параболой (n — 1) — го порядка! (Через любые две точки проходит одна прямая, через три точки — одна парабола II порядка и т. д.) Такое «приближение» линии тренда к эмпирическому ряду, содержащему как тенденцию, так и колебания, нельзя считать достижением научного анализа. Напротив, применяя параболу более высокого порядка там, где сущность процесса этого не требует, а только ради уменьшения остаточной суммы отклонений (или их квадратов) отдельных уровней от тренда, исследователь уходит от цели, смешивая тренд с колебаниями.

Парабола II порядка, как уравнение тренда, применяется к различным процессам, которые на некотором, как правило непродолжительном, этапе развития имеют примерно постоянное ускорение абсолютного прироста уровней. Такими бывают рост населения отдельных городов или регионов, ускоренное увеличение объема продукции в фазе циклического подъема, как, например, динамика экспорта Японии в 1988–1995 гг. на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Динамика экспорта Японии

Расчет уравнения этой параболы приведен в гл. 5. Основные свойства тренда в форме параболы II порядка таковы:

1) неравные, но равномерно возрастающие или равномерно убывающие абсолютные изменения за равные промежутки времени;

2) парабола, рассматриваемая относительно ее математической формы, имеет две ветви: восходящую с увеличением уровней признака и нисходящую с их уменьшением. Но относительно статистики по содержанию изучаемого процесса изменений трендом, выражающим определенную тенденцию развития, чаще всего можно считать только одну из ветвей: либо восходящую, либо нисходящую. В особых, более конкретных, ситуациях мы не отрицаем возможности объединения обеих ветвей в единый тренд;

3) так как свободный член уравнения а как значение показателя в начальный момент (период) отсчета времени, как правило, величина положительная, то характер тренда определяется знаками параметров Ь и с:

a) при Ь > 0 и с > 0 имеем восходящую ветвь, т. е. тенденцию к ускоренному росту уровней;

b) при Ь < 0 и с < 0 имеем нисходящую ветвь — тенденцию к ускоренному сокращению уровней;

c) при Ь > 0 и с < 0 имеем либо восходящую ветвь с замедляющимся ростом уровней, либо обе ветви параболы, восходящую и нисходящую, если их по существу можно считать единым процессом;

d) при Ь < 0 и с > 0 имеем либо нисходящую ветвь с замедляющимся сокращением уровней, либо обе ветви — нисходящую и восходящую, если их можно считать единой тенденцией;

4) при параболической форме тренда, в зависимости от соотношений между его параметрами, цепные темпы изменений могут либо уменьшаться, либо некоторое время возрастать, но при достаточно длительном периоде рано или поздно темпы роста обязательно начинают уменьшаться, а темпы сокращения уровней при Ь < 0 и с < 0 обязательно начинают возрастать (по абсолютной величине относительного изменения).

Ввиду ограниченного объема учебника рассмотрим не все четыре случая параболических трендов, а лишь два первых (табл. 4.3 и 4.4).

В тех случаях, когда по существу изучаемого процесса допустимо считать единым трендом обе ветви параболы, представляет большой интерес решение задачи о нахождении того периода или момента времени, когда уровень тренда достигает максимума (когда Ь > 0, с < 0) или минимума (если Ь < 0, с > 0). Экстремальная точка параболы y^ = a + bt + ct² достигается при нулевом значении первой производной:

df/dt = (a + bt + ct²) = b + 2ct.

Из равенства b + 2ct = 0 имеем: t = — b/2c.

Например, если y^ = 100 + 20t — 2t², то максимум парабола имеет при t = -20/2(-2) = 5.

Максимальное значение уровня тренда при t = 5 составит:

y^_max = 100 + 20∙5–2∙5² = 150.

Если имеем параболу при Ь < 0, а с > 0, например:

y^_i = 200 — 20t + 2t², то минимальное значение тренда достигается при t = b/2c = 20/2∙2 = 5, и это минимальное значение составит:

y^_min = 200 — 20∙5 + 2∙5² = 150.

4.3. Экспоненциальный тренд и его свойства

Экспоненциальным трендом называют тренд, выраженный уравнением:

y^_i = a∙k^Ii или в форме: y^_i = exp [ln а + In k∙t_i;]

Свободный член экспоненты а равен выровненному уровню, т. е. уровню тренда в момент или период, принятый за начало отсчета времени, т. е. при t = 0. Основной параметр экспоненциального тренда к является постоянным темпом изменения уровней (ценным). Если к>1, имеем тренд с возрастающими уровнями, причем это возрастание не просто ускоренное, а с возрастающим ускорением и возрастающими производными всех более высоких порядков. Если к<1, то имеем тренд, выражающий тенденцию постоянного, но замедляющегося сокращения уровней, причем замедление непрерывно усиливается. Экстремума экспонента не имеет и при t —> oo стремится либо к оо при k > 1, либо к 0 при k < 1.

Экспоненциальный тренд характерен для процессов, развивающихся в среде, не создающей никаких ограничений для роста уровня. Из этого следует, что на практике он может развиваться только на ограниченном промежутке времени, так как любая среда рано или поздно создает ограничения, любые ресурсы со временем исчерпаемы. Однако практика показала что, например, численность населения Земли на протяжении 1950–1985 гг. возрастала примерно по экспоненте со среднегодовым темпом роста к = 1,018 и за это время возросла вдвое — с 2,5 до 5 млрд. чел. (рис. 4.3). В настоящее время темп роста населения постепенно уменьшается.

Рис. 4.3. Рост народонаселения Земли

Экспоненциальный рост объема реализации и производства происходит при возникновении новых видов продукции и их освоении промышленностью: при появлении цветных телевизоров, видеомагнитофонов, пейджеров и т. п., но когда производство начинает наполнять рынок, приближаться к спросу, экспоненциальный рост прекращается.

Расчет экспоненциального тренда дан в гл. 5. Основные свойства экспоненциального тренда:

1. Абсолютные изменения уровней тренда пропорциональны самим уровням.

2. Экспонента экстремумов не имеет: при k > 1 тренд стремится к + оо, при k < 1 тренд стремится к нулю.

3. Уровни тренда представляют собой геометрическую прогрессию: уровень периода с номером t = т есть a*k^m.

4. При k > 1 тренд отражает ускоряющийся неравномерно рост уровней, при k < 1 тренд отражает замедляющееся неравномерно уменьшение уровней. Поведение основных показателей динамики в этих случаях рассмотрено в табл. 4.5 и 4.6.

В табл. 4.5 и 4.6 в последней графе приведены редко применяемые показатели динамики III порядка: ускорение (или прирост) ускорения и замедление ускорения. Эти абсолютные показатели даны для наглядного пояснения главного отличия экспоненциального тренда от парабол любого порядка: экспонента не имеет постоянных производных любого порядка по времени. Постоянен только цепной темп изменения.

Читатель может заинтересоваться и таким вопросом: как назвать тенденцию динамики, при которой и темп изменения был бы непостоянен, а имел постоянное абсолютное или относительное изменение, например, уравнение типа

y^ = a(k + bt_i)^t_i или y^_i = ak^t2 т. д.

Подобные «гиперэкспоненты» не применяются статистикой, ибо любой, сколь угодно быстрый, сколь угодно ускоряющийся рост может быть отображен обычной экспонентой — стоит лишь уменьшить период, за который происходит возрастание (или сокращение) уровней в к раз. По своему существу экспоненциальное развитие процесса и есть предельно возможное, предельно благоприятное по условиям развития, так как оно осуществляется в среде, не ограничивающей развитие данного процесса. Но следует помнить, что это происходит только до определенного времени, так как каждая среда, каждый ресурс в природе ограничен. Единственный спорный в науке процесс, по которому до сих пор нет доказательства ограниченности его во времени, — это экспоненциальное замедляющееся расширение Вселенной. Ограничено ли оно и сменится ли со временем сжатием или будет продолжаться бесконечно, зависит от значения средней плотности вещества и излучения во Вселенной, которую пока науке установить не удалось, ибо не все формы существования вещества и полей науке известны. Зато интересно знать, что самый фундаментальный процесс, охватывающий всю известную Вселенную, уже, по крайней мере, 12–15 млрд. лет развивается по экспоненте.

4.4. Гиперболический тренд и его свойства

Из различных форм гипербол рассмотрим только наиболее простую:

y^ = a + (b/t).

Если основной параметр гиперболы Ь > 0, то этот тренд выражает тенденцию замедляющегося снижения уровней и при t — > oo, y^ — > а. Таким образом, свободный член гиперболы — это предел, к которому стремится уровень тренда.

Такая тенденция наблюдается, например (рис. 4.4), при изучении процесса снижения затрат любого ресурса (труда, материалов, энергии) на единицу данного вида продукции или ее себестоимости в целом. Затраты ресурса не могут стремиться к нулю, значит, экспонента не соответствует сущности процесса; нужно применить гиперболическую формулу тренда.

Если параметр Ь < 0, то с возрастанием t, т. е. с течением времени, уровни тренда возрастают и стремятся к величине а при t —> oо.

Такой характер динамики присущ, например, показателям КПД двигателей или иных преобразователей энергии (трансформатор тока, фотоэлемент и т. п.). По мере развития научно-технического прогресса эти КПД постепенно повышаются, но никогда не могут превысить определенного предела для каждого типа двигателя и не могут превысить 100 % в принципе для любого преобразователя энергии. При расчете гиперболического тренда нельзя нумеровать года от середины ряда, так как значения 1/ti должны быть всегда положительными.

Основные свойства гиперболического тренда:

1. Абсолютный прирост или сокращение уровней, ускорение абсолютных изменений, темп изменения — все эти показатели не являются постоянными. При Ь > 0 уровни замедленно уменьшаются, отрицательные абсолютные изменения, а также положительные ускорения тоже уменьшаются, цепные темпы изменения растут и стремятся к 100 %.

Рис. 4.4. Динамика расхода условного топлива на производство электроэнергии (г на 1 кВт-ч) на электростанциях региона.

2. При Ь < 0 уровни замедленно возрастают, положительные абсолютные изменения, а также отрицательные ускорения и цепные темпы роста замедленно уменьшаются, стремясь к 100 %.

Как видим, гиперболический тренд описывает в любом случае тенденцию такого процесса, показатели которого со временем затухают, т. е. происходит переход от движения к застою. Иллюстрацией этих свойств может служить табл. 4.7.

4.5. Логарифмический тренд и его свойства

Если изучаемый процесс приводит к замедлению роста какого-то показателя, но при этом рост не прекращается, не стремится к какому-либо ограниченному пределу, то гиперболическая форма тренда уже не подходит. Тем более не подходит парабола с отрицательным ускорением, по которой замедляющийся рост перейдет со временем в снижение уровней. В указанном случае тенденция изменения лучше всего отображается логарифмической формой тренда: y^ = a + b + ln t_i.

Логарифмы возрастают значительно медленнее, чем сами числа (номера периодов t_i), но рост логарифмов неограничен. Подбирая начало отсчета периодов (моментов) времени, можно найти такую скорость снижения абсолютных изменений, которая наилучшим образом отвечает фактическому временному ряду.

Примером тенденций, соответствующих логарифмическому тренду, может служить динамика рекордных достижений в спорте: известно, что увеличение на 1 см рекорда прыжка в высоту или снижение на 0,1 с времени бега на 200 или 400 м требует все больших и больших затрат времени, каждый рекорд дается все большим и большим трудом. В то же время нет и «вечных» рекордов, все спортивные достижения улучшаются, но медленнее и медленнее, т. е. по логарифмическому тренду. Нередко такой же характер динамики присущ на отдельных этапах развития динамике урожайности или валового сбора какой-то культуры в данном регионе, пока новое агротехническое достижение не придаст снова тенденции ускорения, что иллюстрирует рис. 4.5.

Рис. 4.5. Динамика валового сбора чая в Китае

Конечно, характер тенденции маскируется колебаниями, но видно, что рост валового сбора замедляется. Это показывают и средние уровни сбора чая:

За 1978–1983 гг. средний сбор равен 333 тыс. т;

За 1984–1989 гг. средний сбор равен 483 тыс. т, рост на 150 тыс. т;

За 1990–1994 гг. средний сбор равен 566 тыс. т, рост на 83 тыс.т.

На рис. 4.5 для убедительности нанесен и логарифмический тренд, расчет которого дан в гл. 5. Заметны также 5-6-летние циклические колебания валового сбора чая.

Основные свойства логарифмического тренда:

1. Если Ь > 0, то уровни возрастают, но с замедлением, а если Ь<0, то уровни тренда уменьшаются, тоже с замедлением.

2. Абсолютные изменения уровней по модулю всегда уменьшаются со временем.

3. Ускорения абсолютных изменений имеют знак, противоположный самим абсолютным изменениям, а по модулю постепенно уменьшаются.

4. Темпы изменения (цепные) постепенно приближаются к 100 % при t —> оо.

Можно сделать общий вывод о том, что логарифмический тренд отражает, так же как и гиперболический тренд, постепенно затухающий процесс изменений. Различие состоит в том, что затухание по гиперболе происходит быстро при приближении к конечному пределу, а при логарифмическом тренде затухающий процесс продолжается без ограничения гораздо медленнее.

4.6. Логистический тренд и его свойства

Логистическая форма тренда подходит для описания такого процесса, при котором изучаемый показатель проходит полный цикл развития, начиная, как правило, от нулевого уровня, сначала медленно, но с ускорением возрастая, затем ускорение становится нулевым в середине цикла, т. е. рост происходит по линейному тренду, затем, в завершающей части цикла, рост замедляется по гиперболе по мере приближения к предельному значению показателя.

Примером такого цикла динамики может служить изменение доли грамотного населения в стране, например в России, с 1800 г. до наших дней, или изменение доли семей, имеющих телевизоры, примерно с 1945 до 2000 г. в России, доли жилищ в городах, имеющих горячее водоснабжение или центральное отопление (процесс, еще не законченный). В некоторых зарубежных программах для компьютеров логистическая кривая называется S-образной кривой.

Можно, конечно, логистическую тенденцию считать объединением трех разных по типу тенденций: параболической с ускоряющимся ростом на первом этапе, линейной — на втором и гиперболической с замедляющимся ростом — на третьем этапе. Но есть доводы и в пользу рассмотрения всего цикла развития как особого единого типа тенденции со сложными, переменными свойствами, но постоянным направлением изменений в сторону увеличения уровней в рассмотренных нами примерах или уменьшения уровней, если взять противоположный процесс — сокращение доли неграмотных среди населения, доли жилищ, не оборудованных газоснабжением или центральным отоплением, и т. д.

Рассмотрение таких временных рядов, как проявление единой логистической тенденции, позволяет уже на первом этапе рассчитать всю траекторию развития, определить сроки перехода от ускоренного роста к замедленному, что чрезвычайно важно при планировании производства или реализации нового вида товара, спрос на который будет проходить все этапы логистической тенденции вплоть до насыщения рынка. Так, например, обеспеченность населения в России автомобилями в конце 1980-х годов находилась на начальном этапе логистической кривой, и это означало, что предстоит еще ряд лет или даже десятилетий ускоренного роста спроса. В то же время обеспеченность фотоаппаратами уже достигла этапа замедления роста, и это означало, что расширять производство или импорт прежних типов фотоаппаратов не следует. Расширение их рынка возможно было только для принципиально новых типов фотоаппаратов, насыщенность которыми еще находится в самом начале первого этапа.

В вышеописанном диапазоне изменения уровней, т. е. от нуля до единицы, уравнение логистического тренда имеет вид:

При a₀ > 0, a a₁ < 0 с ростом номеров периодов времени t_i получаем логистическую тенденцию роста уровней, причем если нужно начать рост почти от нулевой величины, то а₀ должно быть примерно равно 10, тогда при t = 1 1/e⁹ + = 0,000123. Чем больше модуль a₁, тем быстрее будут возрастать уровни. При a₀ < 0 и a₁ > 0 имеем логистический тренд со снижением уровней, причем, если снижение должно начаться почти от единицы, то а₀ должно быть примерно равно -10. Чем больше а₁, тем быстрее будут снижаться уровни, например, при а₀ = -10; a₁ = 1, уже при t_i = 20 уровни снизятся почти до нуля.

Если же диапазон изменения уровней ограничен не нулем и единицей, а любыми значениями, определяемыми исходя из существа задачи, обозначаемыми

y_max y_min,

то формула логистического тренда принимает вид:

Как видно из табл. 4.8, абсолютные изменения нарастают до середины периода, затем уменьшаются. Все они положительны. Ускорения сначала возрастают, а после середины периода снижаются, становятся отрицательными, но уменьшаются по модулю. Сумма положительных и отрицательных ускорений приближенно равна нулю (если ряд продлить от — оо до + оо, то сумма их точно равна нулю). Темпы роста возрастают до конца первой половины ряда, затем снижаются. Если ряд достаточно длинный, то темпы начинаются со 100 % и завершаются на 100 %.

При логистическом тренде со снижающимися уровнями показатели динамики изменяются в следующем порядке: отрицательные абсолютные изменения по модулю возрастают до середины ряда и снижаются к концу, стремясь к нулю при t —> со. Ускорения в первой половине периода отрицательные и по модулю возрастающие; во второй половине периода ускорения положительные и уменьшающиеся в пределе до нуля. Темпы изменений все меньше 100 %, в конце первой половины периода наименьшие, во второй половине возрастающие с замедлением до 100 % в пределе. Графическое изображение логистического тренда приведено на рис. 5.2.

Глава 5. МЕТОДЫ РАСПОЗНАВАНИЯ ТИПА ТРЕНДА И ОЦЕНКИ ЕГО ПАРАМЕТРОВ

При изучении методов распознавания типа тренда не следует забывать о существе изучаемого процесса, который отображается временным рядом. Как правило, тип тренда должен соответствовать характерным особенностям процесса. В гл. 4 для каждого типа тренда приведены примеры выражаемых этим типом процессов. Определяя другие процессы по временным рядам, полезно по указанным примерам подобрать подходящие типы тренда. Если, например, изучается динамика продуктивности коров или валового надоя молока, то эти процессы аналогичны представленной в гл. 4 динамике урожайности, и скорее всего они отобразятся линейным трендом. Если изучается динамика расхода бензина на 100 км пробега автомобиля по мере развития и совершенствования двигателей, то этот процесс аналогичен динамике снижения трудоемкости при освоении технологии производства изделий, и, вероятнее всего, он будет отображаться гиперболическим трен-

Но жизнь, практика всегда гораздо богаче, разнообразнее любых гипотез и теорий: фактические временные ряды, особенно относящиеся к отдельным предприятиям, малоинерционным системам или к ограниченным отрезкам времени, могут и не соответствовать тем аналогам по существу процесса, которые приведены в предыдущей главе. Кроме того, характер тенденции часто маскируется значительной колеблемостью уровней ряда, поэтому требуется специальная методика распознавания типа тренда, наилучшим образом отражающего тенденцию фактического ряда уровней, чему и посвящена эта глава. После определения типа тренда необходимо вычислить оценки его параметров, как правило, по методу наименьших квадратов, а также с использованием специфических приемов для логарифмического или логистического типа тренда.

5.1. Применение графического изображения для распознавания типа тенденции

Графическое изображение во многих случаях позволяет приближенно выявить тип тенденции временного ряда. Но для этого следует соблюдать правила построения графика: точное соблюдение масштаба как по величине уровней ряда, так и по времени. Временные интервалы откладывают по оси абсцисс, величины уровней — по оси ординат. По каждой оси следует установить такой масштаб, чтобы ширина графика была примерно в 1,5 раза больше его высоты. Если уровни ряда на всем протяжении периода много больше нуля и между собой различаются не более чем на 20–30 %, то следует обозначить перерыв на оси ординат, увеличить масштаб так, чтобы меньший из уровней ненамного превышал разрыв оси. Если уровни ряда различаются в десятки, сотни и тысячи раз, ось ординат следует разметить в логарифмическом масштабе, чтобы равные отрезки означали различие уровней в одинаковое число раз. Интерпретация вида графика будет другой: при линейном масштабе график, близкий к прямой линии, означает линейную тенденцию, а при логарифмическом масштабе оси ординат прямая линия показывает экспоненциальную тенденцию.

Необходимо строго соблюдать равенство промежутков времени на равных отрезках оси абсцисс. Логарифмический масштаб по времени не рекомендуется, так как он крайне затруднит интерпретацию графика. Рассмотрим пример графического изображения, представленный на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Динамика урожайности зерновых во Франции

_{—∙— фактические уровни}

_{— тренд}

Видно, что линейный тренд хорошо подходит для отражения тенденции динамики урожайности зерновых культур во Франции: прямая проходит как бы посреди колеблющихся точек — уровней лет.

Но не всегда график позволяет выбрать тип линии тренда. Трудно графически отличить параболу от экспоненты, логарифмическую кривую от гиперболы и т. д. Оценка типа тренда по типу графика включает субъективные моменты, что может привести к ошибке. Есть много способов объективной, статистико-математической оценки пригодности того или иного типа линии. Весьма популярен его выбор с помощью перебора на электронных вычислительных машинах (ЭВМ) всех имеющихся в пакете программ статистического анализа типов линий либо по наименьшему среднему квадратическому отклонению, либо по наименьшему модулю отклонений фактических уровней от расчетных по проверяемой линии. Недостатки данной методики заключаются в том, что, во-первых, не все пакеты программ статистического анализа содержат достаточный выбор линий тренда, но главное состоит в том, что, как уже указано в гл. 4, чем больше параметров содержит уравнение тренда, тем меньше и отклонений отдельных уровней от тренда. Парабола II порядка, а тем более III и более высоких порядков всегда при таком подходе «лучше», чем прямая или экспонента.

Но «преимущество» параболы над прямой может быть невелико. Следовательно, нужно применить опять же статистико-математические критерии существенности уменьшения среднего отклонения при переходе от прямой к параболе. Не отрицая допустимости указанной методики с дополнительной проверкой существенности снижения среднего отклонения от тренда, рассмотрим и другие методы выбора типа тренда без вычисления последнего, а также средних отклонений.

5.2. Методика проверки статистических гипотез о типе тренда

Предположим, что предварительная гипотеза о типе тренда выбрана на основе теоретических соображений об изучаемом процессе и на основе графического изображения. Для того чтобы проверить данную гипотезу, необходимо сформулировать ее математически. Так, гипотеза о том, что тренд является прямой линией, означает, что на всем периоде временной ряд в среднем сохраняет постоянную величину абсолютного изменения уровней. Гипотеза о параболе II порядка означает, что на всем периоде (в среднем) имеется постоянная величина ускорения абсолютных изменений. Гипотеза об экспоненциальном тренде подтвердится, если можно будет доказать, что на периоде сохраняется постоянная величина (в среднем) цепного темпа изменений.

Для указанных трех типов линий предлагается следующая методика статистической проверки гипотез, разработанная М.С. Каяйкиной и А.И. Манеллей:

1) чтобы снизить искажающее тренд влияние колебаний, проводится сглаживание ряда уровней, например, по пятилетней скользящей средней;

2) по ряду сглаженных уровней вычисляются цепные абсолютные изменения

Δ_i = y_i+1— y_i, (для параболы — ускорения, для экспоненты — темпы);

3) ряд разбивается на несколько равных или примерно равных подпериодов, и по каждому вычисляется средняя величина того параметра, постоянство которого подтверждает выдвинутую гипотезу о типе тренда: средний абсолютный прирост — для прямой, среднее ускорение — для параболы, средний темп — для экспоненты;

4) методом дисперсионного анализа при многих средних значениях проверяемого параметра или по t-критерию при двух значениях проверяется существенность различия средних значений параметра в разных подпериодах исходного ряда. Если нельзя отклонить гипотезу о несущественности различий средних величин параметра в разных подпериодах, то принимается гипотеза о соответствующем типе тренда. Если различия средних признаются существенными, гипотеза о данном типе тренда отвергается и выдвигается следующая гипотеза в порядке усложнения: после отклонения прямой линии — об экспоненте; после отклонения экспоненты — о параболе; при отклонении параболы — о других типах линий.

Рассмотрим применение данной методики на примере динамики урожайности зерновых культур во Франции. На основании графика, представленного на рис. 5.1, предложена гипотеза о линейном тренде (табл. 5.1).

Далее проводится дисперсионный анализ различий между средними абсолютными изменениями, результаты которого представлены в табл. 5.2.

Полученное значение F-критерия значительно ниже табличного для значения 0,05, следовательно, различия между средними значениями цепных абсолютных изменений в разных подпериодах не являются существенными; вероятность нулевой гипотезы (о случайном характере этих различий) много больше 0,05, и она не может быть отклонена. Принимается исходная гипотеза о том, что средние значения абсолютных приростов урожайности постоянны, тренд урожайности — прямая линия.

Еще один методический прием определения типа тренда — применение многократного аналитического выравнивания с последующим рассмотрением динамики изменений основного параметра тренда по скользящим интервалам. К этому методу следует обратиться после изучения многократного выравнивания, представленного в разд. 5.5.

5.3. Оценка параметров линейного, параболического и гиперболического трендов

Данные виды трендов объединены в связи с тем, что методика оценки их параметров имеет много общего. Основой этой методики служит метод наименьших квадратов, который дает оценки параметров, отвечающие принципу максимального правдоподобия: сумма квадратов отклонений фактических уровней от тренда (от выровненных по уравнению тренда уровней) должна быть минимальной для данного типа уравнения.

Эта методика близка к методике корреляционно-регрессионного анализа связей — парной регрессии. Однако между ними есть и принципиальные различия", выступающий при расчете уравнения тренда в качестве независимой переменной ряд номеров периодов или моментов времени не является случайной варьирующей переменной X регрессионного анализа.

Ряд значений времени — это жестко упорядоченный ряд величин, и, следовательно, не может быть речи о корреляции между ним и значениями зависимой переменной — варьирующих уровней показателя, изменяющегося во времени. Нередко применяемые в литературе и в программах ЭВМ коэффициенты корреляции со временем или фактических уровней с выровненными (т. е. тоже упорядоченными) уровнями тренда таковыми на самом деле не являются и не могут измерять какой-либо «тесноты связи». Чем длиннее период, охватываемый рядом, тем автоматически становятся больше так называемые коэффициенты корреляции при той же самой скорости роста уровней и той же самой силе колебаний. Таким образом, эти лже-коэффициенты не могут характеризовать соотношение между ролью факторов тенденции и ролью факторов колеблемости.

5.3.1. Уравнение прямой линии тренда

Уравнение имеет вид:

y^_i = а + bt_i,

где y^_i — уровень тренда для периода или момента с номером t_i;

а — свободный член уравнения, равный среднему уровню тренда для периода (момента) с нулевым номером t_i;

Ь — главный параметр линейного тренда — его константа — среднее абсолютное изменение за принятую в ряду единицу времени.

Величина параметров а и Ь определяется по методу наименьших квадратов путем приравнивания частных первых производных функции

После алгебраических преобразований получаем два «нормальных уравнения» метода наименьших квадратов (МНК) для прямой:

Решая эти уравнения с двумя неизвестными по данным фактического временного ряда y_i (i = 1 — n), получаем значения а и Ь. Если номера периодов (моментов) времени отсчитываются от начала ряда так, что первый период (момент) обозначен номером t = 1, то свободный член а есть уровень тренда для предыдущего периода (момента), а не первого в ряду, как часто ошибочно полагают. Для первого периода уровень тренда у^₁ равен а + Ь, для второго у^₂ = а + 2Ь и т. д.

Однако рациональнее начало отсчета времени перенести в середину ряда, т. е. при нечетном n — на период (момент) с номером (n + 1)/2, а при четном числе уровней ряда — на середину между периодом с номером n/2 и (n/2) + 1. В последнем случае все номера периодов t_i будут дробными. При нумерации периодов времени точно от середины ряда половина номеров t_i будет отрицательными числами (аналогично годам до нашей эры), а половина — положительными, т. е. Σⁿ_i=1= 0.

В таком случае система нормальных уравнений МНК распадается на два уравнения с одним неизвестным в каждом:

style='spacing 9px;' src="/i/64/696464/_08.jpg_0">
(5.5), (5.6)

К сожалению, многие компьютерные программы не предусматривают такого упрощения, и нумерация периодов (моментов) в них производится с начала ряда, с номера t = 1, причем пользователь об этом не предупреждается. При расчетах без компьютера, конечно, следует применить упрощенный прием. Знаменатель в формуле (5.8) при нумерации периодов от середины ряда вычисляется устно при n < 10 или по формуле:

Приведем расчет линейного тренда по временному ряду (см. рис. 4.1). Динамика численности занятых в народном хозяйстве России с 1990 по 1996 г. представлена в табл. 5.3. В целях экономии места в той же таблице приведены и другие показатели, необходимые для измерения колеблемости, описываемые в гл. 6.

a = y¯ = 493,6/7 = 70,5 млн. чел.; b = -45,2/28 = -1,615 млн. чел. в год

Уравнение тренда:

y^_i = 70,5–1,615∙t_i, t_i = 0 в 1993 г.

В среднем численность занятых сокращалась на 1615 тыс. чел. в год. Сумма уровней тренда должна равняться сумме фактических уровней, различие в четвертой значащей цифре связано с округлением значений параметров

5.3.2. Уравнение параболического (II порядка) тренда

Уравнение: y^_i = a + b*t + c*t²

Для вычисления параметров а, Ь, с по методу наименьших квадратов три частные производные функции:

приравниваются к нулю, и после преобразований получаем систему трех уравнений с тремя неизвестными:

При переносе начала отсчета периодов (моментов) времени в середину ряда суммы нечетных степеней номеров этих периодов

Σt_i и Σt_i³

обращаются в нуль. При этом второе уравнение обращается в уравнение с одним неизвестным, откуда:

Уравнения (5.9) и (5.11) образуют систему двух уравнений с двумя неизвестными:

где, напомним,

Приведем пример расчета параболического тренда по данным рис. 4.2 и табл. 5.4, в которой присутствуют также графы, необходимые для анализа колеблемости, описываемые в гл. 6.

Вычисляем параметры параболы

b = 1054/42 ~= 25,1;

8а + 42с = 2684,

42а + 388,5с = 14492;

а + 5,25с = 335,5,

a + 9,25с = 345,0;

4с = 10,5; с = 2,625,

а = 321,7.

Уравнение тренда:

y^_i = 321,7 + 25,1t_i + 2,62t_i²,

где t = 0,5 в 1992 г.

Интерпретация параметров тренда такова: экспорт Японии в 1988–1995 гг. возрастал в номинальной оценке ускоренно, со средним ускорением: 2*2,625 = 5,25 млрд. дол, в год за год, средний за весь период прирост объема экспорта составил 25,1 млрд. дол. в год, средний уровень экспорта на середину периода был равен 321,7 млрд. дол.

Если бы параболический тренд вычислялся на ЭВМ по программе, предусматривающей нумерацию лет от начала с номера t = 1, то уравнение имело бы вид:

y^_i = 261,9 + 1,47t_i + 2,62t_i²,

где t_i = 0 в 1987 г.

5.3.3. Гиперболическое уравнение тренда

Уравнение имеет вид:

y^_i = a + b/t_i

т. е. отличается от линейного уравнения тем, что вместо t_i первой степени включает номера периодов времени (моментов) в минус первой степени:

1/t_i

Соответственно нормальные уравнения метода наименьших квадратов получат вид:

Однако при этом нельзя, в отличие от линейного тренда, переносить начало отсчета периодов времени в середину, так как гипербола не имеет постоянного параметра изменения уровней на протяжении всего периода, и все величины 1/t_i должны быть положительными.

Рассмотрим расчет гиперболического уравнения тренда (табл. 5.5) по данным рис. 4.4 — динамика расхода условного топлива на производство электроэнергии на электростанциях региона (г. на 1 кВт-ч).

Нормальные уравнения МНК:

7а + 2,593b = 2555,

2,593а + 1,511b = 1041.

Решая систему уравнений, получаем:

a = 301,3; b = 171,9.

Уравнение гиперболического тренда удельного расхода топлива имеет вид:

y^_i = 301,3 + (171,9/t_i)

где t_i = 0 в 1965 г.

Величина удельного расхода 301,3 — это предел, к которому стремится экономия топлива при данной технологии тепловых электростанций региона. Существенного резерва экономии уже нет.

5.4. Оценка параметров экспоненциального, логарифмического и логистического уравнений тренда

Данные типы трендов объединены в одну группу в связи с необходимостью при оценке их параметров прибегать к логарифмированию. При расчете логарифмического уравнения тренда логарифмируют номера периодов (моментов) времени, а при расчете параметров экспоненциального и логистического трендов — сами уровни. Поскольку отрицательные числа не имеют действительных логарифмов, если нужно логарифмировать номера периодов времени, то нельзя переносить начало их отсчета в середину ряда. Если же сами уровни могут принимать отрицательные значения, например, уровни финансового результата от реализации, уровни температуры воздуха или почвы, то необходимо перенести начало отсчета уровней на величину, алгебраически меньшую реального наименьшего уровня. Например, температуру следует выразить не в градусах Цельсия, а в Кельвинах, финансовый результат при наибольшем убытке 83 млн. руб., отсчитывать от -100 млн. руб., чтобы наинизший уровень выразился как 17 млн. руб. По окончании расчета тренда нетрудно восстановить обычные единицы измерения. Так, получив тренд финансового результата при отсчете от -100 млн. руб. как

y^_i = 27∙1,028^Ii

нужно по нему рассчитать все уровни тренда, а затем прибавить к ним величину -100 млн. руб. Начиная с t = 48, уровни тренда станут положительными числами в обычном смысле:

47 < [ln(100:27):ln 1,028] < 48

5.4.1. Экспоненциальное уравнение тренда

Формула уравнения имеет вид:

y^_i = a∙k^ti

Для нахождения параметров а и к уравнение логарифмируем:

ln y^_i = ln a + t_i∙ln k

В такой форме, т. е. для логарифмов, уравнение соответствует линейному, следовательно, метод наименьших квадратов дает для логарифмов а и к нормальные уравнения, аналогичные таковым для параметров а и Ь линейного тренда (см. табл. 5.2).

Так как номера периодов времени не логарифмируются, можно перенести начало отсчета в середину ряда и упростить систему:

Приведем пример расчета экспоненциального тренда по данным рис. 4.3 (табл. 5.6).

ln a = 49,77/6 = 8,295; a = 4004;

ln k = 3,12/17,5 = 0,1783; k = 1,195;

Уравнение тренда:

y^_i = 4004∙1,195^ti

где t = 0,5 в 1980 г.

Итак, население Земли в период с 1950 по 2000 г. возрастало со среднегодовым темпом роста, равным корню десятой степени из среднего темпа за десятилетие, найденного по данным табл. 5.6, т. е. ¹⁰√1,195 = 1,01797, или 1,8 % прироста в год. Прогнозировать дальнейшую динамику численности населения по рассчитанному тренду не следует, так как уже в десятилетии 1990–2000 гг. темп стал замедляться, и этот процесс, очевидно, будет продолжаться. По данным Венского Международного института прикладного системного анализа, наиболее вероятный вариант роста населения Земли в XXI в. — постепенное замедление роста до полного его прекращения к 2100 г. при уровне населения 11,5 млрд. чел. Крайними и наименее вероятными вариантами к 2100 г. являются: очень слабо замедляющийся рост до 18 млрд. чел. или переход к снижению числа жителей Земли, начиная примерно с середины XXI в., до 5 млрд. чел.

5.4.2. Логарифмическое уравнение тренда

Особенность этого типа тренда заключается в том, что логарифмировать необходимо номера периодов (моментов) времени: у^ = а + b In t. Следовательно, все номера должны быть положительными числами. Однако это вовсе не означает, что нумерацию следует начинать с числа 1. Дело в том, что величина логарифма быстро возрастает при переходе от единицы к двум: натуральный логарифм единицы равен нулю, а логарифм двух равен 0,693, имеем рост на 0,693; в то же время логарифм четырех равен 1,386, а логарифм пяти равен 1,609, имеем прирост лишь на 0,223 и т. д. Если и уровень изучаемого ряда вначале возрастает втрое быстрее, чем между четвертым и пятым периодом, тогда нумерация от единицы допустима. Если же уменьшение прироста уровней происходит значительно медленнее, нумерацию периодов (моментов) следует начинать не с единицы, а с большего числа.

Покажем методику расчета логарифмического уравнения тренда на примере динамики валового сбора чая в Китае (см. рис. 4.5; табл. 5.7).

Временной ряд прежде всего нужно разделить на несколько частей, например на три части, и в каждой части вычислить средний уровень, тыс. т:

1978–1983 гг. — 331,7;

1984–1989 г. — 482,7;

1990–1994 гг. — 566,0.

Эти усредненные уровни относятся соответственно к середине между 1980 и 1981 гг., к середине между 1986 и 1987 гг. и к 1992 г. Если первую дату обозначить годом номер х, то вторая будет годом номер х + 6, а третья — годом номер х + 11,5. Исходя из уравнения логарифмического тренда имеем уравнения:

а + b∙ln x; = 331,7; (5.18)

а + b∙ln (x + 6) = 482,7; (5.19)

а + b∙ln (x + 11,5) = 566. (5.20)

Вычитая (5.18) из (5.19), имеем:

b∙[ln (х + 6) — ln (x)] =151. (5.21)

Вычитая (2) из (3), имеем:

b∙[ln (x + 11,5) — ln (x + 6)] = 83,3 (5.22)

Делим второй результат на первый:

[ln (х+11,5) — ln (х + 6)]/[ln (х + 6) — ln x] = 83,3/151 = 0,5517.

Это число говорит о степени замедления роста средних уровней между подпериодами ряда. Теперь необходимо подобрать такое значение х, при котором получаем наибольшее приближение к рассчитанному показателю замедления роста уровней.

При х = 2 получим:

[ln (2 + 11,5) — ln (3 + 6)]/[ln (2 + 6) — ln 2] = 0,5323/1,3863 = 0,384.

что слишком мало.

Увеличим х до 6:

[ln (6 + 11,5) — ln (6 + 6)]/[ln (6 + 6) — ln 6] = 0,3773/0,6931 = 0,5922.

все еще ниже наблюдаемой величины. Примем х = 8:

[ln (8 + 11,5) — ln (8 + 6)]/[ln (8 + 6) — ln 8] =0,3314/0,5596 = 0,5922

что уже больше наблюдаемого значения.

При х = 7 имеем:

[ln (7 + 11,5) — ln (7 + 6)]/[ln (7 + 6) — ln 7] = 0,3528/0,6190 = 0,5699 -

немного больше необходимого.

Примем х = 6,5:

[ln (6,5 + 11,5) — ln (5,5 + 6)]/[ln (6,5 + 6) — ln 6,5] = 0,3646/0,6539 = 0,5576.

Можно, принимая дробные значения х, подойти еще ближе к фактическому значению, однако вряд ли целесообразно применять мелкодробные номера периодов времени, да и сам процесс усреднения уровней по подпериодам ряда включает субъективные моменты, поэтому лучше ограничиться приближением х ~ 6,5 лет, следовательно, середина между 1980 и 1981 гг. — это номер 6,5 от начала отсчета номеров лет, тогда 1978 г. — это номер t = 4. Исходя из этого нумеруем все года в табл. 5.7, начиная с t = 4 до t = 20.

Зная величину х = 6,5, подставляем ее в уравнения (5.21) и (5.22), чтобы вычислить по ним величину параметра Ь. Из (5.21):

b∙(ln 12,5 — In 6,5) =151,

откуда Ь = 230,9.

Из уравнения (5.22):

b∙(ln 18 — In 12,5) =83,3,

откуда Ь = 228,4.

Принимаем среднее из двух независимых оценок параметра Ь, равное 229,6. Теперь, подставляя значения х и Ь в уравнения (5.18), (5.19) и (5.20), по лучим три независимые оценки параметра а:

из (5.18): а + 229,6∙ln 6,5 = 331,7; откуда а = -98,1;

из (5.19): а + 229,6∙In 12,5 = 482,7; откуда а = -97,2;

из (5.20): а + 229,6∙In 18 = 566; откуда а = -97,6.

Средняя оценка параметра а равна (-97,6). Итак, уравнение логарифмического тренда имеет вид:

у^_i = -97,6 + 229,6∙ln t,

где t = 0 в 1974 г.

По этому уравнению рассчитаны уровни тренда у^_i в табл. 5.7. Хотя суммы уровней немного разошлись, кривая, как видно на рис. 4.5, хорошо отражает тенденцию.

5.4.3. Логистическое уравнение тренда

Уравнение имеет наиболее общий вид:

При расчете этого уравнения логарифмируют величину, производную от уровней ряда, но не номера периодов (моментов) времени, эту нумерацию поэтому рациональнее проводить от середины ряда. Особенностью логистического тренда является этап обоснования значений максимального и минимального уровней временного ряда. Это обоснование осуществляется на основе, во-первых, уровней фактического ряда, во-вторых, теоретических, т. е. внешних по отношению к статистике, соображений. относящихся к содержанию изучаемого процесса.

Уравнение логистического тренда, в общем виде, непосредственно логарифмировать невозможно. Преобразуем его в форму

и обозначим его левую часть, т. е.

Условие метода наименьших квадратов:

подставляя значение In ; имеем:

После вычисления частных производных по а₀ и по a₁, получаем нормальные уравнения МНК для логистической кривой, аналогичные таковым для прямой линии, так как заменой на ζ, фактически проведена линеаризация функции логистической кривой:

При переносе начала отсчета периодов (моментов) времени в середину ряда система упрощается до двух уравнений с одним неизвестным в каждом из них:

Итак, алгоритм расчета логистической кривой состоит из десяти этапов:

1) обоснование величин у_mах, у_min

2) вычисление по фактическому временному ряду значений

3) вычисление ln ζ_i;

4) нумерация периодов или моментов времени от середины ряда;

5) умножение ln ζ_i на t_i;

6) подсчет итоговых сумм

7) вычисление

8) вычисление

9) вычисление для всех периодов

а₀ и а₁

ln ζ_i = а₁ + a_it_i;

ζ_i = exp (а₁ + a_it_i)

10) вычисление уровней тренда

Проведем расчет логистического тренда по данным рис. 5.2.

Рис. 5.2. Логистическая тенденция динамики доли тепловозной и электровозной тяги в грузообороте железных дорог СССР

Период охватывает почти весь процесс замены паровозов тепловозами и электровозами. Наиболее быстро этот процесс происходил с 1960 по 1964 г.

Исходя из границ периода времени и фактических уровней ряда получаем:

y^_min = 10 %; y^_max = 100 %;

a₀ = -0,228/14 = — 0,016286; a₁ = -99,325/227,5 = -0,436593

ζ_i = exp [-0,016286 + t_i(-0,436593)]

Уравнение логистического тренда доли прогрессивных видов тяги в грузообороте железных дорог за 1955–1968 гг. имеет вид:

Табл. 5.8 показывает достаточно близкое приближение логистической кривой, судя по тому, что сумма уровней тренда различается от суммы фактических уровней менее чем на 1 %. Напомним, что, в отличие от прямой и параболы, алгоритм расчета других кривых не предусматривает автоматического равенства сумм выравненных и фактических уровней, они совпадают только при идеальном выражении тенденции ряда данным уравнением тренда.

5.5. Многократное скользящее выравнивание

Как видно из табл. 5.3–5.5, при расчете параметров тренда разные уровни имеют неодинаковые веса, так как умножаются на разные величины t_i.

Наибольшие веса имеют уровни, стоящие в начале и конце временного ряда, что особенно явно видно при нумерации лет от середины ряда. То же самое происходит и при нумерации периодов (моментов) от начала ряда, так как можно легко доказать, что в этом случае в расчет входят не сами номера лет t_i, а их отклонения от среднего номера, т. е. t_i — t¯, а это то же самое, что и номера периодов от середины ряда.

Ввиду этого если в начале ряда находятся уровни с отрицательными отклонениями от нормы, от тренда (например, неурожайные годы), а в конце ряда располагаются уровни с положительными отклонениями от тренда (высокоурожайные годы), то среднегодовой прирост урожайности в линейном тренде, или ускорение прироста в параболе, будет завышен за счет случайной колеблемости. Если же в начале ряда будут находиться уровни с положительными отклонениями от тренда, а в конце его — с отрицательными, то параметры трендов будут занижены.

Следующий шаг в освобождении параметров тренда от влияния случайного распределения положительных и отрицательных колебаний уровней на протяжении временного ряда можно сделать, применяя методику многократного скользящего выравнивания [20].

Сущность данного метода довольно проста: чтобы избежать преимущественного влияния уровней, стоящих на концах временного ряда, следует сделать так, чтобы «на концах» побывали все уровни. Для этого следует достаточно длинный временной ряд выравнивать не в один прием, а скользящим способом по более дробным отрезкам. Например, ряд динамики урожайности зерновых культур во Франции (см. табл. 5.1), состоящий из 26 уровней (N = 26), необходимо выравнивать по 15 уровням: сначала — с 1970 по 1984 г., затем — с 1971 по 1985 г. и т. д., скользя по ряду на 1 год, вплоть до последних 15 уровней с 1981 по 1995 г. При этом каждый раз вычисляется среднегодовой прирост, например, Ь линейного тренда, а на концах будут года, то благоприятные для урожая зерновых, то неблагоприятные и по метеорологическим, и по экономическим условиям. Всего получим 12 разных баз выравнивания по 15 лет; обозначив буквой n длину каждой базы, т. е. число уровней, по которым производится расчет параметра, а число таких баз расчета, укладывающихся в ряд длиной N уровней, — буквой l, составим равенство:

n + l = N + 1.

В ряду из 26 уровней уложатся 12 баз по 15 уровней в каждой. Получим 12 значений среднегодового прироста урожайности, часть из них — заниженные, часть — завышенные, часть — неискаженные. Теперь разумно усреднить полученные значения параметра: ведь в средней величине случайные отклонения взаимно погашаются. Получим значение среднегодового прироста, максимально освобожденное от влияния случайного распределения неурожайных или благоприятных лет по длине исходного временного ряда.

Методика многократного скользящего выравнивания имеет, как, впрочем, и всякая иная, свои ограничения.

Во-первых, для ее применения необходимо иметь достаточно длинный временной ряд при наличии в нем единой качественной тенденции. Если для однократного расчета параметра достаточным (минимальным) можно считать ряд из 9-11 уровней, а для достаточной степени взаимопогашения в средней величине следует иметь не менее 6–8 заниженных и завышенных значений параметра, т. е. минимальное значение будет l ~ 6–8, то минимальная длина исходного временного ряда, т. е. N, должна составлять m + 1–1 = (9 + 6–1) — (11 + 8–1), или от 14 до 18 уровней. При более коротких рядах применение многократного скользящего выравнивания нецелесообразно.

Во-вторых, многократное выравнивание следует применять, если колеблемость исходных уровней достаточно существенная, скажем, коэффициент колеблемости (см. о нем в гл. 6) хотя бы не ниже 5 %. При более слабой колеблемости искажения параметра невелики и при однократном выравнивании, поэтому нет необходимости «стрелять из пушки по воробьям», применяя сложную методику многократного выравнивания.

В-третьих, при наличии долгопериодических (циклических) колебаний, чтобы многократное выравнивание не привело к искажению значения параметра тренда, необходимо соблюдать хотя бы одно из двух условий:

1) длина базы выравнивания, т. е. п, должна быть равна или кратна длине цикла;

2) число баз скользящего выравнивания, т. е. 1, должно быть равно длине цикла.

При соблюдении одного из указанных условий или обоих будут перебраны на началах и концах базы выравнивания все фазы цикла в равном количестве, и тогда циклическая колеблемость, равно как и случайная, в основном будет исключена из усредненного значения параметра тренда.

Наконец, следует помнить, что искажающее влияние распределения случайных отключений по длине временного ряда относится только к параметру динамики — среднегодовому (месячному и т. д.) приросту, ускорению и т. д., но не к среднему уровню ряда, не к свободному члену уравнения тренда. В связи с этим не нужно усреднять значения свободного члена по скользящим базам, а в качестве свободного члена для прямой следует взять общую среднюю величину уровней исходного ряда, т. е.

Для параболы, экспоненты и т. д. свободный член определяется расчетом на основе этой же средней величины. Так, для параболы:

Рассмотрим пример многократного скользящего выравнивания по данным табл. 5.1. Тренд, как показано ранее, линейный, но колеблемость существенная. Сделаем 12 скользящих баз расчета среднегодового прироста по 15 уровней в каждой. Вид таблицы для расчета без помощи ЭВМ приведен в приложении 1.

Средний уровень: а = y¯ = 1332,4/26 = 51,25 ц/га.

Среднее среднегодовое изменение (прирост):

Уравнение тренда: y^_i = 51,25 + 1,452∙t_i, где = 0,5 в 1983 г.

По этому уравнению в приложении 1 вычислены уровни тренда и отклонения от него.

Как видно из табл. 5.9, среднегодовой прирост по скользящим базам расчета сначала несколько возрастает, а затем снижается. Поскольку нет определенного направления тенденции изменения величины b_i, можно считать, что их различие — следствие колебаний уровней и небольших колебаний скорости роста урожайности, однако, в пределах единой линейной тенденции. В связи с этим допустимо усреднение значений среднегодового прироста.

Если же в результате многократного скользящего выравнивания обнаружится систематическое и существенное возрастание или убывание среднегодового прироста, это означает, что тенденция на самом деле не линейная, а параболическая, экспоненциальная, гиперболическая или логарифмическая. Таким образом, по результатам многократного выравнивания можно исправить допущенную на предыдущих этапах (если они выполнялись) ошибку в определении типа тренда или в периодизации динамики.

Особенно сложно оценить параметры тренда при несинусоидальных и сезонных колебаниях (см. разд. 6.3). Для каждого типа тренда необходима специальная методика, иначе параметры тренда будут искажены, а значит, и сами колебания преувеличены или наоборот. Такие методики не излагаются, насколько нам известно, ни в каких учебниках или монографиях, их нет и в пакетах статистических программ для ЭВМ. Данное пособие не позволяет по своему объему включить много таких методик, поэтому изложена одна — для линейного тренда в разд. 6.3.

В заключение данной главы на примере последнего тренда покажем, как рассчитать описанные в гл. 3 показатели динамики.

Абсолютное изменение: если тренд линейный, то оно — главный параметр, т. е. Ь или Ь¯ при многократном выравнивании. Если тренд криволинейный, то абсолютное изменение — непостоянная величина. За любой период его можно вычислить, вычитая из текущего выровненного уровня базисный выровненный, т. е. абсолютное изменение равно у^_m — y^₀.

Абсолютное ускорение: для параболического тренда II порядка оно — главный параметр, но не забывайте, что оно равно 2 с, т. е. удвоенному квадратическому члену (ускорение — вторая производная по времени; вторая производная от ct² по t будет равна 2 с).

При других типах тренда ускорение за период т можно найти из уравнений:

(у^_m — у^_m-1) — (у^_m-1 — у^_m-2) = у^_m — 2у^_m-1 + у^_m-2

Например, ускорение валового сбора чая в КНР в 1980 г. (см. табл. 5.7) составило:

у^₈₀ — 2у^₇₉ + у^₇₈ = 314 — 2∙272 + 221 = -9 тыс. т в год за год (-9 тыс. т/ год²).

Темп роста — основной параметр экспоненциального тренда к. Для всех других типов тренда для вычисления темпа роста за некоторый период т следует разделить у^_m на у^₀, т. е. на выровненный уровень базисного года. Так, для линейного тренда (см. табл. 5.3) темп изменения числа занятых в народном хозяйстве России в 1996 г. по сравнению с 1990 г. составил:

65,7:75,3 = 0,8725, или 87,25 %.

Глава 6. МЕТОДЫ РАСПОЗНАВАНИЯ ТИПА КОЛЕБАНИЙ И ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ КОЛЕБЛЕМОСТИ

В гл. 2 было показано, что временной ряд, как правило, содержит два основных элемента: тенденцию динамики и колеблемость. Эти составляющие в разных реальных временных рядах находятся в неодинаковом соотношении, а в крайних случаях остается один элемент: ряд без колеблемости уровней представляет собой тренд в чистом виде, а ряд без тенденции динамики, но с колебаниями уровней около постоянной средней величины — это стационарный временной ряд. Оба крайних случая крайне редки на практике. Обычно тенденция и колеблемость сочетаются в исходном ряду, и методы статистического анализа, изложенные в гл. 4 и 5, призваны «очистить» тенденцию от колебаний, измерить ее параметры. Колеблемость в этом случае выступала как помеха, «шум», мешающий выделить и интерпретировать «сигнал», т. е. параметры тренда. Нередко в учебной литературе взгляд на колеблемость, как на помеху в изучении тенденции, преобладает или является единственным.

Однако сама колеблемость также представляет собой важный предмет статистического исследования временных рядов. Значение колеблемости многогранно:

1) она позволяет выдвинуть гипотезы о причинах колебаний, о путях влияния на них;

2) на основе параметров колеблемости ее можно прогнозировать или учитывать как фактор ошибки прогноза (гл. 10), т. е. сделать прогноз наиболее надежным и (или) точным;

3) на основе параметров и прогнозов колебаний можно рассчитать резервы, страховой запас, необходимый для преодоления вредных последствий колебания уровней, например валовых сборов зерна.

Колебания уровней временного ряда могут иметь разную форму, разное распределение по времени, разную частоту и амплитуду. В данной главе рассматриваются методы исследования этих свойств колеблемости, их отображения в системе показателей, характеризующих колеблемость тех или иных явлений. Что же касается дальнейшего изучения причин, механизма колебаний, то эта задача выходит за пределы статистического исследования и должна выполняться наукой, изучающей те явления и процессы, динамика которых отражена временным рядом.

6.1. Графическое отображение и основные свойства разных типов колебаний

Так же, как изучение тенденции, исследование колебаний целесообразно начать с графического изображения — обобщающего, целостного впечатления о временном ряде.

Все многообразие встречающихся колебаний во временных рядах можно представить как «смесь» в разных пропорциях трех основных типов:

• пилообразной или маятниковой колеблемости;

• долгопериодических циклов колебаний;

• случайно распределенной во времени колеблемости.

Графическое изображение каждого из этих типов и описание основных свойств каждого типа колеблемости, во-первых, помогают по виду фактического ряда определить, каков преобладающий в нем тип колебаний, во-вторых, помогают экономисту, менеджеру, другому специалисту понять, какие последствия могут иметь колебания для его сферы деятельности и как с этими колебаниями (если нужно) бороться.

6.1.1. Пилообразная колеблемость

Характерной чертой этого типа колеблемости является правильное, регулярное чередование отклонений от тренда вверх и вниз, т. е. положительных по знаку и отрицательных, через одно. Поскольку это похоже на колебание маятника часов вправо-влево, данный тип колеблемости называют также маятниковой колеблемостью. Название же пилообразная происходит от вида графика (рис. 6.1), похожего на зубья пилы (хотя величина зубьев, разумеется, не должна быть, как у хорошей пилы, одинаковой).

Рис. 6.1. Пилообразная колеблемость:

_{_._ фактические уровни}

_{___ тренд}

Свойства пилообразной колеблемости таковы: из-за частой смены знака отклонения от тренда не происходит аккумуляции ни положительных, ни отрицательных отклонений. Следовательно, нет необходимости создавать для их компенсации значительный страховой запас. Регулярность чередования отклонений обеспечивает их надежное прогнозирование: если в данный период отклонение отрицательное, то в периоде 5 вперед оно будет положительным (данный период считать нулевым номером). Число положительных отклонений при достаточно большой длине ряда равно (точнее, стремится к равенству) числу отрицательных отклонений, а общее количество локальных экстремумов (отклонений от тренда, которые либо меньше, либо больше двух соседних по алгебраической величине) равно числу уровней.

Причины пилообразной колеблемости зависят как от внутренних факторов системы, так и от внешних. Внутренние для агротехнической системы причины пилообразной колеблемости урожайности — это колебания содержания питательных веществ в почве. Если по какой-либо внешней причине в данном году получен особо высокий урожай, то он выносит из почвы больше питательных веществ, чем в среднем в ней образуется за счет деятельности микроорганизмов, им вносится с осадками и ветром. Следовательно, в следующем году ввиду более низкого содержания питательных веществ в почве урожай будет ниже нормы (средней, тренда), в результате будет вынесено меньше питательных веществ из почвы, чем в ней образуется за год, а следовательно, следующий урожай (второго от базы выравнивания периода) опять будет выше среднего и т. д. Конечно, рациональная агротехника подавит пилообразные колебания, например, увеличив после высокого урожая внесение в почву удобрений, и компенсирует повышенные этим затраты, сократив (а не повысив, как обычно думают) внесение удобрений после низкого урожая, например, после засухи. В чистом виде пилообразные колебания урожаев не наблюдаются в нашу эпоху, но как составляющая часть колеблемости, особенно на коротких отрезках времени, они существенны.

Распознать наличие пилообразных колебаний как элемента во временном ряду можно, во-первых, по виду графика, во-вторых, подсчетом числа локальных экстремумов в ряду отклонений от тренда: чем это число ближе к числу уровней ряда, тем большую роль играют пилообразные колебания в их общем комплексе. Третий способ распознавания — по знаку и величине коэффициента автокорреляции отклонений от тренда I порядка, т. е. со сдвигом (лагом) на 1 год.

Коэффициент автокорреляции отклонений имеет формулу

Числитель коэффициента — сумма произведений каждого отклонения на следующее, кроме последнего, в ряду отклонений. В этих произведениях первое отклонение и последнее, т. е. U₁ и U_n, участвуют только по одному разу, а отклонения от U₂ до U_n-1 — по два раза. Соответственно в знаменателе в сумму квадратов отклонений от U_n-1 до U_n входят квадраты с единичным весом, а квадраты первого и последнего отклонений U²₁ и U²_n, — с половинным весом.

Чем ближе коэффициент автокорреляции к -1, тем большую роль играет пилообразная составляющая в общей колеблемости изучаемого временного ряда. При коэффициенте, по алгебраической величине превышающем -0,3, можно считать пилообразную составляющую несущественной или отсутствующей вовсе, если длина ряда не больше 20 уровней.

6.1.2. Долгопериодическая циклическая колеблемость

Характерной чертой этого типа колебаний является наличие нескольких (многих) подряд отклонений одного знака, затем сменяющихся примерно таким же количеством отклонений противоположного знака подряд. Затем весь цикл вновь повторяется, причем, как правило, длина всех циклов одинакова или хотя бы примерно равная. Если равенство отдельных циклов существенно нарушается, говорят о квазициклической колеблемости, т. е. как бы циклической.

Свойства циклической колеблемости (рис. 6.2) таковы: отклонения одного и того же знака следуют подряд в течение примерно половины длины цикла. Следовательно, эти отклонения аккумулируются, и для их компенсации (если таковая требуется) нужен большой страховой запас. Например, надой молока от коров находится ниже тренда в течение 6 месяцев года (с октября до марта включительно) в большинстве сельхозпредприятий Ленинградской области и других регионов России. Следовательно, для удовлетворения спроса на молоко в осенне-зимний период нужен запас в форме сухого молока, масла и других хранящихся молочных продуктов.

Рис. 6.2. Циклическая долгопериодическая колеблемость:

_{_._ фактические уровни}

_{___ тренд}

Для прогнозирования циклическая колеблемость благоприятна, особенно если длина цикла строго постоянна. Прогноз на любой будущий период состоит из прогноза тренда и циклического отклонения от него, соответствующего фазе цикла в прогнозируемый период. Например, зная, что солнечная активность имеет 10-11-летнюю периодичность и что предыдущий цикл имел максимум в 1990–1991 гг., можно уверенно прогнозировать следующий максимум на 2000–2001 гг.

Как правило, за цикл наблюдаются два экстремума отклонений от тренда — один максимум и один минимум. Следовательно, за период, состоящий из N уровней, насчитывается экстремумов:

K = 2∙(N/l) (6.2)

где l — длина цикла.

Причиной циклической колеблемости является какая-либо основная сила, влияющая на уровень изучаемого явления. Иначе говоря, есть главный фактор, вызывающий колебания. Сезонные колебания температуры, осадков, а следовательно, и производства, и потребления многих видов продукции зависят от одного фактора — наклона земной оси к плоскости орбиты Земли. Причина циклической колеблемости солнечной активности пока науке не известна.

Распознать циклическую долгопериодическую колеблемость можно по виду графика, подсчетом числа экстремумов в ряду отклонений от тренда и по коэффициенту автокорреляции отклонений I порядка. Если число локальных экстремумов в ряду отклонений мало, то можно предположить наличие циклической колеблемости. Поскольку отклонения одного и того же знака следуют подряд, их произведения являются положительными числами, а отрицательные произведения встречаются лишь дважды за цикл — при пересечении графиком фактического ряда уровней тренда вниз и вверх. Следовательно, коэффициент автокорреляции при долгопериодической колеблемости — величина положительная, стремящаяся к +1 при l —> оо. При наличии фактического коэффициента больше чем +0,3 можно считать, что в общей колеблемости временного ряда есть существенная циклическая составляющая, а при ι^al_U > 0,7–0,6 циклическая составляющая является главной.

Для нахождения длины цикла, особенно если цикличность не строгая, а «квази», нужно последовательно вычислить коэффициенты автокорреляции отклонений от тренда разных порядков, т. е. с лагом 1, 2, 3 и т. д. периодов времени. Наибольший по абсолютной величине коэффициент автокорреляции отметит длину цикла.

6.1.3. Случайно распределенная во времени колеблемость

Характерной чертой данного типа колебаний является хаотичность последовательности отклонений: после отрицательного отклонения от тренда может следовать снова отрицательное или даже два-три отрицательных отклонений, а может и положительное (два-три). Это как бы мелкие «куски» пилообразной и циклической колеблемости разных длин цикла, перемешанные друг с другом. Иногда случайно распределенную колеблемость и называют «интерференция колебаний» (термин, заимствованный из физики).

Рис. 6.3. Случайно распределенная во времени колеблемость

_{_._ фактические уровни}

_{___ тренд}

Для колеблемости, изображенной на рис. 6.3, характерны два свойства:

• из-за хаотического чередования знаков отклонений от тренда их взаимопогашение наступает только на достаточно длительном периоде, а на коротких отрезках отклонения могут аккумулироваться, например, могут быть три неурожайных года подряд или два-три высокоурожайных. Значит, необходимы довольно значительные резервы, страховые запасы для гарантии от колебаний;

• случайно распределенная во времени колеблемость неблагоприятна для прогнозирования, ибо в любом прогнозируемом периоде может осуществиться с равной вероятностью как положительное, так и отрицательное отклонение от тренда. (Как увидим в гл. 10. прогнозировать можно лишь интервал, в котором с заданной вероятностью может оказаться уровень.)

Причиной случайно распределенных колебаний служит наличие большого комплекса независимых или слабосвязанных между собой факторов, влияющих на уровни изучаемого явления. Так, колебания урожайности зависят от осадков в разные периоды роста культур, от температуры воздуха и почвы, от силы ветра, от развития вредных насекомых, болезнетворных микроорганизмов, от соблюдения агротехники, от качества семян и еще от многих других факторов. Практика статистических исследований колеблемости урожаев показала, что преобладают именно случайно распределенные колебания. Наличие множества примерно равноправных и независимых факторов означает также, что нельзя существенно уменьшить колеблемость, воздействуя только на какой-либо отдельный фактор. Необходимо, если это возможно, регулировать все основные факторы, как, например, и делается в защищенном грунте (теплицах).

Распознать случайно распределенную во времени колеблемость по виду графика труднее, чем два других типа колебаний. Число локальных экстремумов может также колебаться. В среднем, как доказал английский статистик М. Кендэл [10], их число составляет 2/3 (n — 2) при среднем квадратическом отклонении, равном

√[(16n — 29)/90]

Ряд, изображенный на рис. 6.3, имеет 10 локальных экстремумов (точек перегиба ломаной линии) при 2/3(15 — 2) = 8,7 и среднем квадратичном отклонении, равном

√[(16∙15–29)/90] = 1,53

Как видим, фактическое число экстремумов попадает в интервал х¯± σ, т. е. вероятность того, что распределение отклонений от тренда является случайным, довольно велика, следовательно, эта гипотеза не может быть отклонена.

Коэффициент автокорреляции отклонений от тренда при случайно распределенной колеблемости стремится к нулю при n —> оо. Если ряд состоит менее чем из 19–22 уровней, коэффициенты автокорреляции I порядка, не превышающие 0,3 по абсолютной величине, свидетельствуют о преобладании случайной компоненты в общем комплексе колебаний. В случае, изображенном на рис. 6.3, r^a1_U = -0,025.

6.2. Измерение показателей силы и интенсивности колебаний

Показатели силы и интенсивности колебаний аналогичны по построению, по форме показателям силы и интенсивности вариации признака в пространственной совокупности. По существу они отличаются тем, что показатели вариации вычисляются на основе отклонений от постоянной средней величины, а показатели, характеризующие колеблемость уровней временного ряда, — по отклонениям отдельных уровней от тренда, который можно считать «подвижной средней величиной».

6.2.1. Показатели абсолютной величины (силы) колебаний

Первый показатель — амплитуда (размах) колебаний — разность между наибольшим и наименьшим по абсолютной величине отклонениями от тренда. Например, размах колебаний объема экспорта из Японии за 1988–1995 гг. (см. табл. 5.4) составил: 5 — (-4) =9 млрд. дол. Размах колебаний затрат условного топлива на 1 кВт-ч электроэнергии (см. табл. 5.5) составил: 14 — (-8) = 22 г топлива на 1 кВт-ч.

Размах колебаний урожайности зерновых культур во Франции (см. приложение 1) составил 6,6 — (—7,4) = 14 ц/га. Показатель амплитуды колебаний характеризует лишь крайние пределы, но не среднюю силу колеблемости. Чем длиннее ряд, тем больше вероятность того, что в нем встретится особенно большое отклонение от тренда. Поэтому с увеличением длины изучаемого периода возрастает в среднем и амплитуда колебаний в отличие от всех других показателей колеблемости, которые не зависят от длины ряда.

Вторым показателем колеблемости по абсолютной величине (силе) является среднее по модулю отклонение от тренда, которое мы обозначим как a (t):

Знак t отличает указанный и все последующие показатели от аналогичного среднего по модулю отклонения от постоянной средней величины, меры силы вариации в пространственной совокупности. Средний модуль отклонений измеряется в тех же единицах, что уровни ряда. Например, согласно данным табл. 5.6 среднее по модулю отклонение от тренда численности населения Земли в 1950–2000 гг. может составить примерно 43,3 млн чел. Средний модуль отклонений урожайности зерновых культур от тренда во Франции по данным приложения 1 составил 2,68 ц/га.

Хотя средний модуль отклонений тренда вполне пригоден как обобщающий показатель силы колебаний за изучаемый период, но, как известно, модули имеют и существенные недостатки, в частности, с ними невозможно связать вероятностные законы распределения. Поэтому модули не пригодны для прогнозирования доверительных границ возможных колебаний с заданной вероятностью (см. гл. 10).

Чаще всего в качестве третьего показателя силы колебаний используется среднее квадратическое отклонение уровней ряда от тренда, обозначаемое как σ(t) или S(t).

Если речь идет только обизмерении колеблемости во временном ряду и не ставится задача оценки силы колебаний вообще в прогнозе на будущее, тогда следует вычислять и использовать обычное среднее квадратическое отклонение:

Если же речь идет о вычислении оценки генерального показателя колеблемости, а исходный временной ряд рассматривается как выборка из генерального ряда, продолжаемого и в прошлое и в будущее, то следует учитывать потерю степеней свободы колеблемости и применять показатель:

где р — число параметров в уравнении тренда.

Причину учета числа параметров тренда можно проиллюстрировать следующими примерами.

Линейный тренд имеет два параметра — а и Ь. Если из ряда уровней взять только уровни двух любых периодов, то, как известно из геометрии, прямая точно пройдет через две любые точки, мы увидим только тренд и не увидим никаких колебаний. Аналогично, если оставить от ряда три любых уровня, тренд в форме параболы II порядка, имеющий три параметра, точно пройдет через три точки графика, в результате колеблемость останется «за кадром», так как у нее нет ни одной степени свободы. Поэтому, оценивая генеральное среднее квадратическое отклонение уровней от тренда, нужно учесть потерю степеней свободы колебаний на величину, равную количеству параметров уравнения тренда. Именно такая несмещенная оценка генерального параметра может быть распространена на будущие периоды, т. е. она необходима в прогнозировании (см. гл. 10). Среднее квадратическое отклонение, как известно, входит в формулу нормального закона распределения вероятностей, на его основе можно рассчитывать вероятности ошибок прогнозов и их доверительные границы.

6.2.2. Показатели относительной интенсивности колебаний

Показатели относительной интенсивности вариации рассчитываются как отношение ее абсолютных показателей к постоянной средней величине, относительной интенсивности колебаний — как отношение индивидуальных отклонений отдельного периода к уровню тренда за этот же период, а обобщающие показатели — как отношение обобщающих показателей силы колебаний за весь ряд к обобщающему показателю уровней ряда — среднему уровню.

Например, мы хотим оценить интенсивность отклонения урожайности зерновых во Франции от ее тренда в 1976 г. Абсолютное отклонение составило -7,4 ц/га, а уровень тренда (см. приложение 1) = 41,8 ц/га. Интенсивность отклонения (колебания) равна: -7,4: 41,8 =-0,177, или -17,7 %. Это очень серьезный неурожай. В 1995 г. отклонение урожайности зерновых от тренда по абсолютной величине тоже было значительным: -6,2 ц/га. Но в том же году уровень тренда поднялся уже до 69,4 ц/га, поэтому интенсивность отклонения составила: -6,2: 69,4 = — 0,0896, или -8,96 %, что можно считать не сильным, а умеренным неурожаем.

Обобщающим показателем интенсивности колебаний урожайности зерновых культур во Франции служит отношение оценки генерального среднего квадратического отклонения уровней от тренда S(t) к средней величине урожайности за весь период 1970–1995 гг., что, согласно приложению 1, составляет: 3,54 ц/га: 51,25 ц/га = 0,069 ц/га, или 6,9 %.

Напомним, что при криволинейном тренде средний уровень не равен свободному члену уравнения тренда, так же как и при прямолинейном тренде, но при отсчете периодов от начала, а не от середины ряда. В этих случаях делить обобщающий показатель силы колебаний S(t) нужно не на свободный член уравнения, а на средний уровень изучаемого показателя. Например, интенсивность колебаний расхода условного топлива на выработку 1 кВт-ч электроэнергии (см. табл. 5.5) составляет:

√[382/(7–2)]:(2555/7) = 8,74:365 = 0,0239, или 2,39 %.

Колеблемость очень слабая. Аналогично коэффициенту пространственной вариации отношение среднего квадратического отклонения от тренда к среднему уровню временного ряда называют коэффициентом колеблемости, который мы обозначаем, для отличия от коэффициента пространственной вариации, как V(t). Его формула

V(t) = S(t)/y¯(6.6)

— для оценки генеральной величины и прогнозов или

V(t) = σ(t)/y¯(

— для измерения интенсивности колебаний за данный период как изолированный отрезок, без распространения на прошлые и будущие периоды времени.

Величина коэффициента колеблемости также играет важную роль при анализе устойчивости в динамике (см. гл. 8).

В заключение необходимо подчеркнуть, что любая погрешность в определении типа тренда или при расчете его параметров приводит к преувеличению показателей силы и интенсивности колебаний. Так как реальные временные ряды всегда отклоняются от строго линейной, параболической, экспоненциальной или иной любой абстрактно-математической линии, то колеблемость всегда несколько преувеличивается за счет неполного соответствия истинной тенденции динамики какому-либо принятому типу линии тренда. Например, наверняка часть колеблемости численности населения Земли (см. табл. 5.6) на самом деле объясняется тем, что «истинная» тенденция роста населения не являлась за 1950–2000 гг. строго экспоненциальной.

6.3. Особенности измерения сезонных колебаний

Сезонными называют колебания, связанные со сменой времен года и повторяющиеся поэтому ежегодно. Связь может быть непосредственной, как, например, связь сезонной смены температур воздуха с объемом товарооборота разных видов одежды и обуви или мороженого. В других случаях связь колебаний изучаемого показателя с временами года опосредована социальными, юридическими и экономическими факторами, как, например, сезонное увеличение средней заработной платы и среднедушевого дохода в декабре (13-я зарплата, премии по итогам годовой деятельности, распределение доходов к Новому году и Рождеству и т. п.). Таковы же сезонные колебания числа браков, приурочиваемых традицией к тем или иным праздникам.

Непосредственно связанные со сменой температуры колебания имеют характер плавных циклов, без скачкообразных изменений уровней, т. е. так, как меняется в течение года сама температура воздуха. Опосредованные же сезонные колебания могут иметь резкие скачки уровней, несколько максимумов и несколько минимумов за год. Это различие существенно для выбора статистической модели сезонной колеблемости.

Для правильного измерения сезонных колебаний очень важно, чтобы тренд был рассчитан правильно, что, в свою очередь, требует учета сезонных колебаний (см. разд. 5.5).

6.3.1. Плавные синусоидальные колебания при несущественности тренда

Поскольку колебания такого рода связаны с сезонным ходом температуры воздуха, целесообразно рассмотреть колебания самой температуры (табл. 6.1).

Данные табл. 6.1 позволяют сделать ряд важных выводов для методики изучения сезонных колебаний:

1) температура воздуха в одноименные месяцы разных лет неодинакова. Самым холодным является то январь, то февраль, то декабрь; самым теплым бывает июнь, июль или август. Вывод: в уровнях отдельного года отражены не только закономерные сезонные колебания для климата данного города, но и случайные отклонения погоды в отдельные годы от климатической нормы. А значит, случайные колебания будут (были!) присущи и всем экономическим показателям этих лет, связанным с изменением температуры воздуха;

2) средняя температура воздуха за 1995–1997 гг. совпадает со средней за 1988–1997 гг., что означает отсутствие существенной общей тенденции на протяжении 10 лет (более подробные исследования динамики температуры воздуха в Ленинграде (Санкт-Петербурге) за 40 лет показали, что тенденция существует, но слабая: среднегодовой абсолютный прирост температуры составил 0,0255° в год, что на протяжении до 10 лет, конечно, несущественно);

3) по данным одного только года нельзя точно измерить сезонные колебания, так как они будут смешаны со случайными колебаниями. Чтобы измерить сезонные колебания, необходимо усреднить уровни каждого месяца за достаточное число смежных лет, чтобы случайные колебания уровней в основном взаимопогасились. В данном примере усреднены месячные температуры за 10 лет. Часто в учебниках по статистике для экономии места приводят при анализе сезонных колебаний среднемесячные уровни за 2–3 года, что, конечно, совершенно недостаточно для взаимопогашения случайных колебаний, особенностей отдельных лет.

В чем же состоит измерение сезонных колебаний по усредненным за ряд лет данным? Традиционным показателем служат так называемые индексы сезонности, под именем которых понимают отношения уровней каждого месяца к среднемесячному уровню за весь год. Обычно их выражают в процентах. Например, средняя температура июля составляет в Ленинграде (Санкт-Петербурге) 310 % к средней температуре за год. Отрицательные индексы в данном примере неинтерпретируемы, так как температура исчислялась от условного нуля, а не от абсолютного нуля (в шкале Кельвина).

Обобщающим абсолютным показателем силы сезонных колебаний служит среднее квадратическое отклонение средних температур месяцев от среднегодовой температуры:

Эта величина — один из основных показателей климата данной территории. Например, в регионах с так называемым морским климатом, на островах, побережье океанов сезонные колебания температур намного слабее, чем в глубине материков, в регионах с континентальным климатом, где колебания гораздо сильнее. Например, на северо-западе Великобритании σ ~ 3°, а в Узбекистане (г. Бухара) σ ~ 12°.

Относительный показатель интенсивности колебаний для температур в Петербурге непригоден по уже указанной причине, как и для всех рядов, имеющих положительные и отрицательные уровни.

Сезонные колебания можно изобразить графически двумя способами: в прямоугольных и полярных координатах. На рис. 6.4 хорошо видно, что в разные годы продолжительность лета и зимы разная.

Выше 15 °C — дни считаются летними, ниже 0 °C — зимними.

Графическое изображение сезонных колебаний в полярных координатах покажем на примере другого вида колебаний (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Колебания месячной температуры воздуха в Санкт-Петербурге за 1995–1997 гг.

6.3.2. Сезонные колебания, не имеющие синусоидальной формы при наличии существенной тенденции

В качестве примера такого вида сезонных колебаний рассмотрим динамику реализации свиней после откорма, имеющую пик в 4-м квартале года (табл. 6.2), и сезонные колебания затрат труда на развивающемся предприятии с двумя пиками в мае-июне и в августе-сентябре (табл. 6.3).

a = 42,67; b = 308/60 = 5,13

Первичный тренд: у^ = 42,67+ 5,13t_i, где t_i = 0 в 1-м квартале II года.

При наличии сезонных колебаний, не имеющих синусоидального характера, особенно для рядов, имеющих резкий пик в первые или в последние месяцы года, методики расчета параметров тренда, описанные ранее (см. гл. 5), оказываются недостаточно пригодными, особенно если ряд не очень длинный и нельзя применить многократное выравнивание. Рассмотрим, например, ряд квартальных уровней за два года и один квартал, так как необходимо, как уже подчеркивалось в гл. 5, чтобы начало и конец ряда (база выравнивания) приходились на одну и ту же фазу цикла или часть года (квартал, месяц). Далее будем считать, что резкий пик уровней приходится ежегодно на 4-й квартал.

Резко выделяющийся пик уровней приходится на периоды со значениями t_i, равными -1 и 3, в среднем положительными. Наоборот, минимальные уровни первых кварталов приходятся на значения t_i, равные соответственно -4; 0; 4, в среднем нулевые веса; низкие значения уровней вторых кварталов приходятся на значения t_i, равные соответственно -3 и 1, в среднем отрицательные. Значения уровней третьих кварталов также более низкие, чем в среднем за год, приходятся на значения t_i, равные -2 и 2, в среднем нулевые. Итак, в целом высокие значения уровней входят в расчет параметра Ь с положительными весами, а остальные, низкие, уровни — с нулевыми или отрицательными весами. Следовательно, параметр Ь (средний годовой прирост) завышается за счет асимметричного расположения пика уровней в году. Не помогло даже соблюдение правила об окончании ряда (базы расчета параметров) на той же фазе (квартале), как и на начало ряда.

Чтобы скорректировать расчет, необходимо «снять» из числителя параметра Ь указанное неравенство, т. е. превышение положительных произведений отклонений от тренда на веса по четырем кварталам над отрицательными произведениями отклонений от тренда по остальным кварталам.

Средний вес пиковых уровней равен 1, следовательно, положительное превышение за счет асимметрии весов равно: (100 + 60) 1 = 160. Нулевые произведения не дают искажений, а отрицательные произведения дают уровни 2 кварталов, их средний вес равен -1, произведение равно: (26 + 38) (—1)= -64. Избыток положительного искажения над отрицательным составил: 160 — 64 = 96. Эту величину следует исключить из числителя при расчете параметра Ь. В результате имеем:

Ь_кор = (308 — 96)/160 = 3,533.

Итак, корректированное уравнение тренда имеет вид:

y^_{i корр} = 42,67 + 3,53∙t_i, t = 0 в 1-м квартале II года.

Таким образом, преувеличение среднего прироста уровней за квартал за счет несимметричного распределения сезонных пиков уровней составляло: 5,13 — 3,53: 3,53 = 0,45, или 45 %. Индекс сезонности для 1 — го квартала I года при первичном тренде составил бы: 20: 22 = 0,909, а при корректированном тренде — 0,690, т. е. величина сезонного снижения уровня составила бы не 9,1 %, а 31 %, т. е. втрое больше. Следовательно, без корректировки тренда вся картина динамики была бы сильно искажена.

К сожалению, еще более сложные методики корректировки для других типов тренда не могут быть здесь изложены, тем более что многие из них еще предстоит разработать и ввести в пакеты статистических программ для ЭВМ.

При длительном временном ряде и расположении пика сезонных колебаний в середине года либо примерно на равном расстоянии от середины года достаточно выполнить многократное скользящее выравнивание. Рассмотрим подробно измерение сезонных колебаний затрат труда на прогрессивно развивающемся сельскохозяйственном предприятии за три года (табл. 6.3).

_{Примечание. Я — январь, Ф — февраль, М — март, А — апрель, И — июнь. Ил. — июль, Ав. — август, С — сентябрь, О — октябрь, Н — ноябрь, Д — декабрь.}

После вычисления тренда и его уровней за все месяцы вычисляются отношения фактических уровней к уровням тренда, т. е. индексы сезонности. Однако в них включены и случайные колебания. Чтобы очистить индексы сезонных колебаний от случайности, нужно их усреднить за несколько (лучше 10 и более) лет. В учебном примере у нас только три года (для января — четыре), что на самом деле недостаточно для отделения сезонных, типичных колебаний от случайных особенностей процесса в разные годы. Вычисляем средние индексы сезонных колебаний:

Сумма индексов составила 12,14 6, хотя средний индекс должен быть равен единице. Следует откорректировать индексы на пропорциональную величину, т. е. от больших отнять больше, от меньших — меньше, примерно на 0,01 от общей величины. Корректированные индексы запишем слева от названий месяцев.

Далее, умножая уровень тренда на корректированные средние индексы, находим уровни с учетом тренда и сезонных колебаний, но, исключая случайные колебания, y^_ii¯_сезi округлены в табл. 6.3 до целых. То, что ³⁷Σ_i=1y^_ii¯_сезi меньше ³⁷Σ_i=1y^_i, не является недостатком расчета: дело в «лишнем» январе, уровень которого с учетом сезонного колебания в среднем за три года ниже тренда на 30, в результате даже с учетом этого остается небольшой избыток ³⁷Σ_i=1y^_ii¯_сезi, объясняемый округлением. Избыток на 6 при сумме уровней 2220, разумеется, несуществен.

Далее вычисляем отклонения фактических уровней от y^_ii¯_сезi, т. е. случайные колебания и их квадраты, с целью вычисления среднего квадратического отклонения уровней затрат труда от «модели», учитывающей тренд и средние сезонные колебания:

S(t)_случ = √[393/(37 — 2 -11)] = 4,05 тыс.ч.

В знаменателе стоит число степеней свободы случайной колеблемости: вычитается из числа уровней 37 две степени свободы линейного тренда и 11 степеней свободы месячных колебаний (двенадцатый индекс сезонности — величина несвободная, так как задана их сумма за год, равная 12 целым). Коэффициент случайной колеблемости составил: 4,05: 60 = 0,0675, или 6,75 %. Колеблемость слабая. Силу самих же сезонных колебаний можно оценить по их среднему квадратическому колебанию:

Сезонные колебания за год имели 11 степеней свободы вариации, но в ряду отклонении у y^_i — y^ x i¯_сезi повторяются три раза, так что правильно будет считать всего 33 квадрата сезонных колебаний и делить сумму квадратов на 33, иначе получится нереально большая величина. Вопрос о степенях свободы вариации при сезонных колебаниях требует дальнейшего исследования. Коэффициент сезонной колеблемости V(t)_ceз = 31,35/60 = 0,522, или 52,2 %. Сезонная колеблемость сильная.

Графическое изображение сезонных колебаний затрат труда на сельскохозяйственном предприятии построим в полярных координатах (рис. 6.5), т. е. каждый месяц в окружности занимает 30° (360°: 12). Радиус равен 1, а точки откладываются от центра на величину р = i¯_сезi

Рис. 6.5. Сезонные колебания затрат труда на сельскохозяйственном предприятии.

При отсутствии сезонности фигура I (см. рис. 6.5) лежала бы точно по окружности.

6.3.3. Представление синусоидальных колебаний в форме тригонометрического уравнения Фурье

Выдающийся французский математик Жан Батист Жозеф Фурье (1768–1830) предложил метод преобразования периодических функций в ряд тригонометрических уравнений, называемых гармониками. Этот метод подходит для аналитического выражения сезонных колебаний, имеющих синусоидальную форму. Исходным рядом для преобразования Фурье лучше всего принять не первичный ряд за несколько лет, а усредненный ряд месячных уровней, в котором исключен тренд и (или) в основном погашены случайные колебания. Рассмотрим сезонные колебания среднего по ферме надоя молока на 1 корову (табл. 6.4).

Тригонометрическое уравнение ряда Фурье для его первой гармоники, которой мы здесь и ограничимся, имеет форму:

Смысл уравнения состоит в том, что без сезонных колебаний все уровни были бы равны среднемесячному, т. е. у¯; колебания же в равной мере разнесены на sin t и cos t. В первом квадранте (т. е. от января до апреля) косинус является положительной величиной и снижается от 1 до 0, синус тоже положителен и возрастает от 0 до 1. Во втором квадранте (апрель — июль) косинус отрицателен и снижается от 0 до -1, синус положителен и снижается от 1 до 0. В третьем квадранте (июль — октябрь) косинус отрицателен, но возрастает от -1 до 0, а синус снижается от 0 до -1. В четвертом квадранте косинус возрастает от 0 до 1 (к декабрю до 0,866), а синус возрастает от -1 до 0 (к декабрю до -0,5). Цикл завершается новым январем. За счет комбинации изменений косинуса и синуса при разных значениях параметров b₁ и Ь₂ удается отобразить, как показывает табл. 6.4 (графа y^_i), любое синусоидальное колебание уровней временного ряда. Имеем: b₁ = -484/6 = -80,7; Ь₂ = 284/6 = 47,3. Уравнение сезонных колебаний продуктивности коров имеет вид:

y^_i = 310 — 80,7∙cos t_i + 47,3 sin t_i,

где t_i = 0° в январе, а месяц = 30° дуги.

Отклонения фактических уровней (но усредненных за ряд лет) от расчетных по ряду Фурье очень малы: максимальное отклонение 7, среднее (по модулю) 3,33, что составляет лишь 1,07 %. Такая точность вполне достаточна для прогнозов и других расчетов. Если же отклонения оказались значительными, следует на основании ряда отклонений повторить расчет, т. е. рассчитать вторую гармонику, и тогда окончательные уровни модели (ряда Фурье) будут представлять собой сумму всех гармоник:

где т — число гармоник;

к — номер гармоники.

Однако если колебания явно не имеют синусоидальной формы, то требуется много гармоник, расчет становится трудоемким и гораздо проще применить метод, описанный в разд. 6.3.2.

6.4. Измерение тренда колеблемости

Неоднократно указывалось на большое значение мониторинга колебаний. Как правило, производство, экономика заинтересованы в уменьшении колеблемости. Чтобы измерить изменение абсолютного показателя силы колебаний S(t), проще всего рассчитать эту величину за последовательные отрезки времени, а затем по полученным значениям S(t)1, S(t)2 и т. д. до S(t)n провести аналитическое выравнивание, т. е. вычислить тренд того или другого типа. Однако для более надежного вычисления меры колеблемости необходимо как минимум 7–9 уровней первичного временного ряда, а для вычисления тренда по этим мерам колеблемости — опять 7–9 таких же частных мер S(t). А для этого первичный ряд должен содержать примерно 8 x 8 = 64 уровня. Такие ряды анализируются нечасто, а значит, пет и условий для расчета тренда мер колеблемости.

Положение отчасти спасает то, что для вычисления тренда колеблемости вовсе необязательно, чтобы за весь изучаемый период существовал единый тренд уровней показателя. Вполне допустимо для расчета тренда колеблемости объединить отрезки времени с разными по типу трендами или с кусочно-линейным трендом. От изменения скорости роста или даже типа роста, или направления тенденции динамики колеблемость зависит мало или совсем не зависит. Но и с учетом этой ее особенности измерить тренд колеблемости по ряду отдельных отрезков времени сложно. При длине первичного ряда в 15–20 уровней получается всего два значения S(t), чего явно не хватает для расчета тренда.

Не вполне корректными с математической точки зрения являются расчет скользящих показателей колеблемости со сдвигом в один период времени и последующее их аналитическое выравнивание. Конечно, скользящие показатели уже зависят друг от друга, но выявить общую тенденцию изменения силы колебаний и приближенно измерить тренд S(t) все же возможно. Покажем применение этого метода на примере временного ряда урожайности зерновых культур во Франции (см. разд. 5.1). В приложении 1 вычислены отклонения уровней от тренда, с которых и начинается измерение тренда среднего квадратического отклонения (табл. 6.5).

Скользящие показатели колеблемости S(t)_i будем рассчитывать по 11-летним подпериодам, т. е. первый за 1970–1980 гг., второй ~ за 1971–1981 гг. и т. д. Первая величина S(t) будет относиться к середине подпериода, т. е. 1975 г. и т. д., последняя скользящая средняя за 1985–1995 гг. относится к 1990 г. Итого получаем 16 скользящих значений показателей колеблемости, которые и выравниваем по уравнению прямой.

Тренд среднего квадратического отклонения уровней урожайности от их тренда имеет вид:

S^(t) = 3,42-0,1235 x t_i; t_i = 0,5 в 1983 г.

Таким образом, имеется тенденция снижения силы колебаний урожайности зерновых культур во Франции за рассмотренный период. Остается проверить надежность расчета среднегодового снижения величины S(t), т. е. сравнить bS(t) со средней ошибкой репрезентативности. Это необходимо для применения полученного тренда силы колебаний в прогнозировании урожайности, т. е. для распространения выборочной оценки на генеральную совокупность периодов времени.

Для указанной цели придется использовать излагаемую только в гл. 7 методику вероятностных оценок параметров.

Средняя ошибка репрезентативности среднегодового изменения — bS(t), т. е.

S¯(t) = 54,65/16 = 3,42; b_S(t) = -42,0/340 = -0,1235 ц/га в год.

Здесь в числителе стоит величина среднего квадратического отклонения скользящих значений S(t)i от их трендовых значений S^(t)i (вторая справа графа в табл. 6.5). Имеем:

Критерий Стьюдента^[21] равен отношению

b_S(t)/m_b(S)t = 0,1235/0,0545 = 2,28

Табличное значение критерия Стьюдента при 15 степенях свободы вариации и значимости 0,05 составляет 2,13. Фактическое значение критерия больше табличного, следовательно, можно считать достаточно надежно установленным уменьшение колебаний урожайности зерновых культур во Франции за 1970–1995 гг. (см. также разд. 8.3).

6.5. Автокорреляция отклонений от тренда

Автокорреляция — это корреляция уровней ряда друг с другом либо отклонений от тренда друг с другом, т. е. корреляция внутри одного и того же временного ряда, но с разными сдвигами во времени. Автокорреляция уровней ряда, если она существенна, говорит о наличии тренда, т. е. служит одним из методов обнаружения тренда. В данном разделе рассматривается автокорреляция отклонений от тренда как один из способов исследования колеблемости.

Методика состоит из последовательного вычисления коэффициентов автокорреляции отклонений с разными сдвигами во времени. Коэффициент автокорреляции со сдвигом на один интервал времени был рассмотрен в разд. 6.1. Аналогично строятся и формулы коэффициентов автокорреляции со сдвигом в два, три и т. д. периодов времени. В общем виде коэффициент автокорреляции порядка m, т. е. со сдвигом на m периодов времени, вычисляется по формуле:

Первые (т — 1) отклонений от тренда и последние (т — 1) отклонений участвуют в произведениях (в числителе) по одному разу, остальные — дважды. Соответственно в знаменателе первые (т — 1) квадратов и последние (т — 1) квадратов входят с половинным весом в сравнении со средними отклонениями. Рассмотрим пример расчета коэффициентов автокорреляции отклонений от тренда и их значения (табл. 6.6).

Авторы расчетов дают следующую интерпретацию серий коэффициентов автокорреляции по Северному региону: «смешанный тип динамики колебаний, при котором какая-либо закономерность визуально не просматривается».

Мы считаем полезным добавить, что по Северному региону семь коэффициентов из восьми незначимо отличны от нуля, это говорит об отсутствии каких-либо циклов, о случайном распределении отклонений во времени.

По Центрально-Черноземному региону: «квазипериодические волны — чередование подъемов и спадов колебаний урожайности относительно тренда, различных по продолжительности».

Относительно Поволжского региона: «маятниковая колеблемость, которая характеризуется последовательным чередованием подъемов и спадов колебаний урожайности относительно тренда».

По нашему мнению, можно добавить, что чистой маятниковой колеблемости здесь нет, так как наблюдается и по два отклонения одного знака подряд; есть, видимо, смесь маятниковой и случайно распределенной колеблемости. Строго циклическая колеблемость, например сезонная, в рядах коэффициентов автокорреляции отклонений от трендов проявится как волнообразные изменения значений этих коэффициентов с алгебраическими минимумами при лагах величиной в 0,5; 1,5 и т. д. длины цикла и алгебраическими максимумами при лагах величиной в целое число длительности цикла.

Глава 7. ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА СУЩЕСТВЕННОСТИ ПАРАМЕТРОВ ТРЕНДА И КОЛЕБЛЕМОСТИ

Статистика лишь в виде редкого исключения может вести анализ какого-то процесса от начала до конца. Обычно исходный временной ряд — это лишь выборка во времени, отражающая некоторый этап или просто отрезок развития данного процесса и его показателей. Однако задача исследования может заключаться не только в получении характеристик процесса на ограниченном отрезке времени (показателей выборки), но и в оценке генеральных параметров процесса (показателей гипотетической генеральной совокупности). Например, проведен анализ динамики среднегодовой температуры воздуха в Санкт-Петербурге за последние 40 лет и измерен линейный тренд. Но нас интересует среднегодовой прирост не только как факт, относящийся к 1957–1997 гг., но и как характеристика процесса потепления климата города вообще для распространения ее на будущее, например, на столетие. В этом случае параметры полученного тренда — лишь выборочные оценки генеральных параметров с некоторой вероятной ошибкой.

Наличие случайных колебаний уровней в отдельные периоды или моменты времени вносит неизбежный элемент случайности во все показатели динамики, если их хотят распространить на генеральную совокупность.

Само наличие тренда или его отсутствие на изучаемом отрезке времени может быть доказано лишь с некоторой вероятностью, для чего используются специальные критерии. При изучении случайной колеблемости очень важно определить вероятность крайних, максимальных отклонений от тренда: сильных неурожаев, морозов, наводнений и т. п.

По указанным причинам в данной главе рассматриваются методы вероятностной оценки параметров тренда и колеблемости, которые приводились в предыдущих главах без таковой, но на самом деле обязательно должны сопровождаться указанием степени надежности и доверительным интервалом для оценки генеральной величины показателя.

7.1. Оценка надежности параметров тренда

Вероятностная оценка любого выборочного показателя осуществляется путем сравнения его величины с величиной средней квадратической ошибки (среднего квадратического отклонения выборочных показателей при данном типе и объеме выборки от генерального показателя). Подробнее об этом можно узнать в учебных пособиях, посвященных выборочному методу.

Надежность следует проверять для основного параметра тренда: среднегодового абсолютного изменения при линейном тренде, ускорения при параболе II порядка, коэффициента роста при экспоненте. Свободный член, если он ненадежно отличен от нуля, нужно оцепить с точки зрения экономики, технологии или другой науки по существу процесса, и если такое положение допустимо, то тренд надежен, если надежен его главный параметр. Если же по существу свободный член, т. е. уровень тренда в период, принятый за начало отсчета времени, не может быть равен нулю, то тренд ненадежен, несмотря на надежность главного параметра.

Рассмотрим проверку надежности тренда численности занятых в народном хозяйстве России за 1990–1996 гг. (см. рис. 4.1 и табл. 5.3).

Тренд имеет вид:

у^_i = 70,5–1,614t_i, млн чел.,

где t_i = 0 в 1993 г., среднее квадратическое отклонение уровней от тренда S(t) = 0,2864 млн. чел.

Средняя ошибка репрезентативности выборочного коэффициента линейного тренда определяется по формуле

где S(t) — оценка среднего квадратического отклонения уровней от тренда;

ⁿΣ_i=1 t²_i— рассчитывается при отсчете t_i от середины ряда или

ⁿΣ_i=1(t_i — t‾)² отсчете t_i от начала ряда;

n — число уровней ряда

m_b = 0,2864/√28 = 0,0541

Отношение среднегодового изменения к его средней ошибке — это t-критерий Стьюдента:

t = |b/m_b| = |-1,614/0,0541 | = 29,8

Величину критерия сравниваем с табличной величиной критерия Стьюдента для 7–2=5 степеней свободы, которая для значимости (вероятности нулевой гипотезы) 0,05 равна 2,57, а для значимости 0,01 она достигает 4,07. Фактическая величина критерия много больше табличных, следовательно, вероятность нулевой гипотезы (о равенстве параметра Ь нулю) чрезвычайно мала. Достоверно известно, что тренд существовал, и что численность работников народного хозяйства снижалась не случайно.

Если исходный ряд достаточно велик и применялось многократное скользящее определение среднего изменения уровней, формула средней ошибки параметра тренда видоизменяется. Рассмотрим актуальную научную задачу: насколько надежно можно установить наличие тренда среднегодовой температуры воздуха, например, по данным ряда температур в Санкт-Петербурге за 1957–1997 гг. (табл. 7.1).

Проведено многократное выравнивание: 21 раз по 21 уровню в каждой базе.

Тренд имеет вид:

у^_i = 51,83 + 0,02554t_i t = 0 в 1977 г.

Колеблемость характеризуется величиной S(t) = 1,121 градуса.

Величина среднегодового прироста температуры очень мала — сотые доли градуса за год, что вызывает подозрение в его несущественном, ненадежном отличии от нуля. Необходимо проверить вероятность нулевой гипотезы.

Каждое из 21 значения параметра тренда — это одна выборка. Можно для каждой такой выборки определять величину S(t) и ошибки оценки среднегодового изменения, а затем вычислить ошибку среднего значения параметра всей 21 выборки, которая будет в √21 раз меньше. Однако, по нашему мнению, можно упростить расчет ошибки, применив формулу

Здесь l — число баз расчета среднего параметра;

²¹Σ_i=1 t²_i — сумма квадратов номеров периода при отсчете от середины ряда в 21 уровень.

Имеем:

m_b‾ = 1,121/√(21∙707) = 0,00920 градуса

При этом г-критерий Стьюдента равен:

b‾/m_b‾ = 0,02554/0,00920 = 2,78

Табличное значение критерия для значимости 0,05 (вероятность нулевой гипотезы) при 41 — 2 = 39 степенях свободы вариации составляет 2,02. Следовательно, вероятность нулевого значения среднегодового прироста температуры менее 0,05, а надежность того, что среднегодовая температура воздуха в городе повышается, больше 0,95. Необходимо, конечно, уточнить причины потепления: не только общее изменение температуры по всему Земному шару, но и рост энергопотребления в самом городе. Для того чтобы установить, происходит ли общее потепление, нужно вести анализ не по городам, а по территориям, не имеющим местных источников возможного потепления, и на большом числе таких территорий.

Для основного параметра параболы II порядка с средняя ошибка репрезентативности выборочной оценки параметра вычисляется по формуле

Под корнем, при условии отсчета номеров периодов (моментов времени) от середины ряда, стоят выражения: средняя величина четвертых степеней t_i минус квадрат среднего квадрата t_i; по существу это дисперсия, но не линейная, а квадратическая аргумента параболы. Если же отсчет периодов времени идет не от середины ряда, а от начала, то подкоренное выражение принимает вид:

Здесь черта над скобками — знак средних величин. Рассмотрим пример по данным, представленным на рис. 4.2, - динамика экспорта Японии в 1988–1995 гг., имеющая параболический тренд. Его уравнение имеет вид:

y^_i = 323,2 + 25,2t_i + 2,40t_i².

Проверим, надежно ли отличие от нуля параметра с, половины ускорения. Колеблемость уровней экспорта измеряется величиной

S(t) = √ [67/(8–2)] = 3,66.

Находим необходимые для расчета ошибки параметра величины при измерении периодов от середины ряда при п = 8. Имеем:

Имеем:

m_c = 3,66/√(48,56–27,56) = 0,7987 ~ 0,8

Критерий Стьюдента равен отношению

c/m_c = 2,4/0,8 = 3,0

Табличное значение критерия при пяти степенях свободы составляет 2,57. Таким образом, отличие ускорения роста экспорта Японии от нуля за 1988–1995 гг. установлено с надежностью, большей, чем 0,95.

Для оценки основного параметра экспоненциального тренда — среднего коэффициента изменения уровней k — целесообразнее всего применить предложенную Е.М. Четыркиным [18, с. 173–174] методику: проверяется отличие от нуля логарифма среднего коэффициента изменения с учетом среднего квадратического отклонения логарифмов фактических уровней от логарифмов уровней тренда. Иначе говоря, методика та же, как для прямой линии, но только не для абсолютных величин, а для их логарифмов.

Формула средней ошибки логарифма коэффициента изменения к имеет вид:

Рассмотрим эту методику на примере экспоненциального роста народонаселения Земли по десятилетиям 1950–2000 гг. (см. рис. 4.3 и табл. 5.6). Тренд имеет вид:

y^_i = 4004∙1,195^t

В логарифмическом виде

In y^_i = 8,295 + 0,1783t_i.

Дополнительно вычисляем отклонения логарифмов уровней от логарифмов тренда (табл. 7.2).

Среднее квадратическое отклонение логарифмов:

S_(t)lnyi = √[0,000859/(6–2)] = 0,014654

Средняя ошибка логарифма коэффициента изменения:

m_lnk = 0,014654/√17,5 = 0,003503

Критерий Стьюдента:

ln_k/m_lnk = 0,1783/0,003503 = 50,9.

Табличный критерий Стьюдента при четырех степенях свободы и значимости 0,01 равен 4,60. Полученное значение критерия много больше табличного, так что вероятность нулевой гипотезы можно считать равной нулю, а рост населения Земли — достоверным. Понятно, что столь очевидное явление и не требовало проверки, пример приведен для показа методики надежности экспоненциального тренда, а не для проверки самого факта роста населения, как это имело место в примере с ростом среднегодовой температуры.

Для кривых, не имеющих постоянного основного параметра, вышеизложенный метод проверки надежности неприменим. В таких случаях можно, во-первых, проверять сам факт наличия какого-либо тренда путем сравнения средних уровней за первую и за вторую половины периода, во-вторых, с помощью обычной методики проверки надежности различия двух средних величин в теории выборочного метода. Если различие средних уровней в более ранний период и в более поздний период надежно (нулевая гипотеза отвергается), значит, тренд существует. А о форме уравнения тренда судим по тем методикам и показателям, которые изложены в гл. 5.

7.2. Доверительные границы тренда

Если уравнение тренда рассматривается как выборочное, имеющее ошибки репрезентативности своих параметров, то можно рассчитать доверительные границы, внутри которых с заданной, достаточно большой вероятностью, проходит линия тренда в генеральной совокупности. Рассмотрим этот случай на примере простейшего, линейного тренда. Оба его параметра — свободный член а и среднее изменение за единицу времени Ь имеют ошибки репрезентативности выборочных оценок. Свободный член уравнения тренда — это выборочная средняя величина уровней временного ряда, средняя ошибка репрезентативности которой определяется по формуле

m_a = S(t)/√n

Средняя ошибка репрезентативности параметра Ь, как упоминалось выше, равна:

Свободный член уравнения линейного тренда и среднее изменение за единицу времени — величины независимые, а следовательно, согласно теореме сложения дисперсий независимых величин, дисперсия их суммы равна сумме дисперсий слагаемых, а среднее квадратическое отклонение (средняя ошибка) — корню квадратному из суммы дисперсий, т. е. из суммы квадратов ошибок m²а и m²Ь. Однако мы рассматриваем ошибку не в статике, а в динамике. Средняя ошибка положения линии тренда за счет ошибки свободного члена — это константа для любой точки линии тренда, а средняя ошибка изменения уровня тренда за счет ошибки параметра Ь — это величина переменная, ибо в разных точках линии тренда его уровень равен а + bt_i, и ошибка параметра Ь возрастет в t_i раз по сравнению с ошибкой в точке, где t_i = 1. Следовательно, ошибка линии тренда минимальна в середине базы его расчета — в середине временного ряда. В этой точке, где t = 0, средняя ошибка положения линии тренда равна ошибке его свободного члена, т. е. S (t)/√n, а в любой иной точке тренда его средняя ошибка вычисляется по формуле

— для однократного выравнивания и при t_i = 0 в середине ряда. При нумерации периодов времени от начала ряда вместо t_i в формулу следует подставить величину (t_i — t‾);(t_m - t‾)².

При многократном скользящем определении параметра Ь второе слагаемое подкоренного выражения примет вид:

где n — длина одной базы расчета тренда;

l — число баз.

Рассчитаем среднюю ошибку тренда среднегодовой температуры воздуха в Санкт-Петербурге:

Для середины ряда — 1977 г. — средняя ошибка тренда составила:

1,121∙√(1841) = 0,175°

А для крайних уровней — 1957 г. и 1997 г.-

средняя ошибка тренда составляет:

Таким образом, ошибка тренда возрастает от середины базы его расчета (середина ряда) к его краям, образуя конусообразную зону вероятных значений генерального тренда.

Если эту зону мы хотим определить с достаточно большой вероятностью, то среднюю ошибку следует умножить на величину t-критерия Стьюдента для соответствующей вероятности. Границы доверительной зоны тренда среднегодовой температуры с вероятностью 0,95 изображены на рис. 7.1.

Чем сильнее колеблемость уровней и чем меньше база расчета тренда, тем шире доверительная зона генерального тренда и тем быстрее она расширяется от середины ряда к его концам. Зона для параболического тренда расширяется при этом гораздо сильнее, чем для линейного тренда.

Рис. 7.1. Доверительные границы генерального тренда среднегодовой температуры воздуха в Санкт-Петербурге

_{____ — средний тренд}

_{____ — границы тренда с вероятностью 0,95}

7.3. Вероятностная оценка показателей колеблемости

Для сравнения показателей колеблемости разных временных рядов необходимо использовать известные в математической статистике методы вероятностной оценки среднего квадратического отклонения иликоэффициента вариации. Их можно применять для вероятностных оценок среднего квадратического отклонения уровней ряда от тренда и коэффициента колеблемости.

Средняя ошибка репрезентативности выборочной оценки генерального среднего квадратического отклонения от тренда при их нормальном распределении имеет вид [19, с. 499–500]:

m_S(t) = S(t)/√2n

где S(t) — среднее квадратическое отклонение уровней от тренда;

n — число уровней.

Критерий Стьюдента — отношение среднего квадратического отклонения уровней от тренда к его средней ошибке — примет вид: S(t): m_S(t) = √2n. Так как эту величину, как и табличное значение критерия Стьюдента для вероятностей 0,95 и 0,99, можно свести в одну таблицу, получаем готовую таблицу для оценки надежности отличия генерального среднего квадратического отклонения уровней от нуля (табл. 7.3).

Таким образом, если обнаружена колеблемость уровней ряда, число уровней которого более 5, то можно считать достаточно надежно установленным, что отличие S(t) от нуля не случайно.

Доверительная граница среднего квадратического отклонения уровней от тренда с заданной вероятностью равна

S(t) ± t_Стьюд∙m_S(t).

Например, доверительный интервал средней силы колебаний среднегодовой температуры воздуха в Санкт-Петербурге за 1957–1997 гг. с вероятностью 0,95 составил:

1,121 ± 2,03∙1,121/√(2∙41) = 1,121 ± 0,251°.

Доверительный интервал среднего квадратического отклонения урожайности зерновых культур во Франции за 1970–1995 гг. (см. табл. 6.5) с вероятностью 0,99 составляет:

3,54 ± 2,80∙3,54/√(2∙26) = 3,54 ± 1,37 ц/га

Ввиду довольно значительной силы колебаний, доверительный интервал оценки генерального среднего квадратического колебания также довольно широк, Ошибка возрастает прямо пропорционально силе колеблемости и росту надежности оценки, а уменьшается обратно пропорционально корню квадратному из числа уровней ряда.

Средняя ошибка репрезентативности выборочной оценки генерального коэффициента колеблемости имеет вид [20]:

где V(t) — коэффициент колеблемости, %.

Например, коэффициент вариации урожайности зерновых во Франции за 1970–1995 гг. составил 6,9 %. Если рассматривать этот показатель как выборочный для Франции вообще на больший период, то средняя ошибка коэффициента как оценки генерального равна:

[6,9/√(2∙26)]∙√(1 + 2∙0,069²) = 0,96%

С вероятностью 0,95 при 25 степенях свободы вариации доверительные границы генерального коэффициента вариации составят 6,9 % ± 2,06 0,96 %, или от 4,94 до 8,86 %. Таким образом, почти наверняка колеблемость слабее 10 %.

Не менее, а может и более, важной задачей, чем вероятностная оценка генеральных параметров колеблемости, является вероятностная оценка крайних отклонений от тренда, например, сильных неурожаев, экстремальных температур и влажности воздуха, скорости ветра и т. п. Эти экстремальные отклонения определяют производственные риски, а оценка вероятности рисков — одна из главных задач менеджмента в любой отрасли народного хозяйства.

Вероятностная оценка отклонений от тренда возможна в том случае, если известен закон вероятностей их распределения по величине отклонений. Хотя ни в одном реальном временном ряду отклонения не подчиняются абсолютно точно какому-то теоретическому распределению вероятностей, во многих процессах распределение вероятностей отклонения от тренда близко к нормальному закону. В нашем примере распределение отклонений от тренда среднегодовой температуры воздуха в Санкт-Петербурге близко к нормальному (табл. 7.4).

Вероятность попасть в интервал при условии нормального распределения отклонений по их величине Pi — это половина разности интегральных функций нормального распределения:

0,5[F(t₁) — F(t₂)], где t₁, t₂ — значения критерия для границ интервала. Для среднего интервала от

t₁ = -0,36 до t₂ = +0,36

вероятность Р = F(0,36). теоретические частоты f_Ti есть произведение n∙ Pi, где n = 41.

Итог последней графы — это критерий χ² (хи-квадрат). Табличное значение критерия для значимости 0,10 равно 4,60 при двух степенях свободы, а фактическое — много ниже табличного. Следовательно, вероятность сходства распределения отклонений температуры от тренда с нормальным много больше, чем 0,1, и гипотеза о нормальном распределении не отвергается.

Другие временные ряды, рассмотренные в данном учебном пособии, слишком коротки для проверки по χ². В 1976–1980 гг. кафедрой статистики Ленинградского сельскохозяйственного института (ЛСХИ) было проведено по договору с Управлением статистики сельского хозяйства Центрального статистического управления (ЦСУ) СССР изучение колебаний урожайности по многим культурам в областях и краях РСФСР. Среди других был получен вывод о близости распределения отклонений урожайности от трендов по величине отклонений к нормальному закону распределения [19, с. 3–9].

Этот эмпирический вывод подкрепляется теоретическими соображениями: колебания урожайности зависят от очень большого числа сравнительно независимых факторов, каждый из которых не играет определяющей роли. Следовательно, колебания урожайности отвечают условиям «предельной теоремы Ляпунова», которая устанавливает, когда случайная переменная имеет нормальное распределение вероятностей. На этом основании будем считать, что и колебания урожайности зерновых во Франции подчинены нормальному закону. Среднее квадратическое отклонение, согласно данным табл. 6, равно 3,54 ц/га. Находим вероятности рисков, т. е. что отклонение от тренда вниз (неурожай) превышает уровни -5 ц/га; -7 ц/га; -10 ц/га; -12 ц/га (табл. 7.5).

Вероятность Р равна половине разности между единицей и F(t), т. е. применяется односторонний критерий (иногда в литературе приводится готовая таблица вероятностей именно этого критерия). Поясним определение этой вероятности с помощью графика (рис. 7.2), из которого ясно и то, что у нас обозначено как F(t).

Рис. 7.2. Вероятность отрицательного отклонения, большего по величине, чем заданная граница

Таким образом, вероятность небольшого неурожая (отклонения на 5 ц/га или больше) почти равна 8 %, т. е. в среднем может случиться 8 раз за 100 лет, а вот вероятность сильного неурожая во Франции (больше, чем на 10 ц/га вниз от тренда) очень мала — всего 0,002. Таким риском можно пренебречь. Конечно, это относится к стране в целом, а для отдельного фермера и колеблемость урожаев будет гораздо больше, и вероятность риска. Для ее определения нужно анализировать временной ряд урожайности на ферме.

Логически ясно (это видно из графика, рис. 7.2), что точно такова же, как вероятность неурожая больше, чем на 2S(t) от тренда вниз, так и вероятность высокого урожая больше, чем на 2S(t) от тренда вверх. И с таким «сверхурожаем» тоже может быть связан коммерческий риск — риск сильного падения цены на товар.

Если же распределение колебаний по их величине далеко от нормального, а закон распределения вообще неизвестен, приближенную оценку вероятностей риска возникновения больших отклонений от тренда можно получить на основе эмпирических частостей таких отклонений. Для этого, конечно, необходим достаточно длинный временной ряд. Нельзя на основе данных за 5–6 лет предсказывать вероятность отклонения, случающегося в среднем раз в 20–25 лет. Методику эмпирической оценки возможности крупных отклонений покажем на условном примере, приведенном в табл. 7.6.

Средняя ошибка репрезентативности выборочной доли (частости), как известно, равна:

Вычислив средние ошибки всех частостей, умножаем их на 2 и получаем вероятные ошибки приблизительно с вероятностью 0,95 или на 3 и тогда получаем приблизительно с вероятностью 0,995. Так как распределение не является нормальным, лучше для гарантии взять трехкратную среднюю ошибку частости и сделать вывод о возможной частости отклонения от тренда на указанный процент по величине этой частости плюс трехкратная средняя ошибка.

Таким образом, крайне маловероятно, что отклонение вниз от тренда более чем на 20 % встретится чаще, чем 16 раз за 100 рассматриваемых периодов (это могут быть и годы, и месяцы, и другие отрезки времени в исходном ряду). Вероятность отклонения от тренда вверх более чем на 30 %, наверняка, не превысит 0,12, или 12 раз за 100 интервалов времени. Напомним, что расчет этот сделан с большим запасом осторожности ввиду неизвестности закона распределения и не очень большого объема выборки (числа уровней в исходном ряду).

В заключение рассмотрим задачу о сравнении двух значений показателей колеблемости, которая тоже требует вероятностной оценки. Задача связана с мониторингом колебаний; при этом весьма важно следить за тем, чтобы прогресс агротехники приводил к уменьшению величины колебаний хотя бы той же урожайности. Для того чтобы определить, надежно ли изменение величины S(t) в сравнении с прошлым периодом (например, десятилетием), нужно проверить нулевую гипотезу о случайном различии величин S(t)₀ — базисного периода и S(t)₁— текущего периода. Для решения задачи о различии двух или более дисперсий (т. е. S(t)²) применяется критерий Бартлетта. Он основан на том, что если сравниваемые величины равны, то их арифметическая средняя (взвешенная или простая) равна их геометрической средней, а если величины различаются, то чем больше они различаются, тем больше и различие между арифметической и геометрической средними.

Взвешенная арифметическая средняя дисперсия равна:

где k — число дисперсий;

n_i — их веса, число уровней в подпериодах.

Взвешенная геометрическая средняя:

Критерий Бартлетта имеет вид:

его средняя ошибка:

Отношение М/С имеет распределение χ (хи-квадрат) с числом степеней свободы k — 1.

При сравнении двух дисперсий и равном числе уровней в каждом подпериоде (средние будут невзвешенные) формулы упрощаются:

Например, сравним силу колебаний урожайности зерновых культур во Франции (см. гл. 5 и 6) за первые 11 лет (1970–1980 гг.) и за последние 11 лет (1985–1995 гг.):

S(t)_70–80 = √[(180,96/(11 — 1)] = 4,254 ц/га;

S(t)_80–95 = √[(71,04/(11 — 1)] = 2,665 ц/га;

Соответственно дисперсии равны:

S²(t)_70–82 = 18,1; S²(t)_85–95 = 7,1;

их арифметическая средняя равна:

S²_арифм = 12,6

а их геометрическая средняя:

S²_геом = √(18,1–7,1) = 11,34;

M = 2∙ln (12,6/11,34)∙22 = 4,636;

C = 1 + [(1/11) — (1/22)]/3 = 1,015.

М/С = 4,57. Табличное значение критерия % при одной степени свободы и значимости 0,05 составляет 3,84. Фактическое значение 4,57 больше табличного, следовательно, можно считать, что колеблемость в последние 11 лет ниже, чем в первые 11 лет изучавшегося периода, т. е. колеблемость урожайности зерновых во Франции уменьшилась.

Глава 8. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ УРОВНЕЙ РЯДА И ТРЕНДА

Устойчивость временного ряда — понятие многоплановое. Его следует рассматривать с двух позиций:

• устойчивости уровней временного ряда;

• устойчивости тенденции (тренда).

Вопрос определения понятия устойчивости невозможно решить без статистической теории динамического ряда, разработанной известными статистиками А.М. Обуховым, Н.С. Четвериковым, Альб. Л. Вайнштейном, С. П. Бобровым, Б. С. Ястремским. Согласно этой теории статистический показатель содержит в себе элементы необходимого и случайного. Необходимость проявляется в форме тенденции динамического ряда, случайность — в форме колебаний уровней относительно кривой, выражающей тенденцию. Тенденцией характеризуется процесс эволюции. В явном виде невозможно видеть все причины, порождающие тенденцию (тренд). Полное разделение элементов случайного и необходимого существует только в виде научной абстракции.

Расчленение динамического ряда на составляющие элементы — условный описательный прием. Тем не менее, несмотря на взаимозависимость тенденции и колеблемости, решающим фактором, обусловливающим тенденцию, является целенаправленная деятельность человека, а главной причиной колеблемости — изменение условий жизнедеятельности. Исходя из вышеизложенного можно отметить следующее. Устойчивость не означает обязательное повторение одинакового уровня из года в год; такое понимание устойчивости приравнивало бы ее к застойному состоянию изучаемого явления. Слишком узким и жестким было бы понятие устойчивости ряда — как полное отсутствие в динамическом ряду всяких колебаний, так как полностью устранить влияние случайных факторов на показатель невозможно. Сокращение колебаний уровней ряда — одна из главных задач при повышении устойчивости, но этим она не исчерпывается, необходимо развитие явления. Отсюда и следует, что устойчивость временного ряда — понятие не простое, а многоплановое.

Устойчивость временного ряда — это наличие необходимой тенденции изучаемого статистического показателя с минимальным влиянием на него неблагоприятных условий.

Из этого вытекают основные требования устойчивости:

• минимизация колебаний уровней временного ряда;

• наличие определенной, необходимой для общества тенденции изменения.

Устойчивость временного ряда можно оценивать на различных явлениях. При

этом в зависимости от явления будут меняться показатели, которые используются в качестве форм выражения существа исследуемого процесса, но содержание понятия устойчивость будет оставаться неизменным.

8.1. Методы измерения устойчивости уровней ряда

Наиболее простым, аналогичным размаху вариации при измерении устойчивости уровней временного ряда, является размах колеблемости средних уровней за благоприятные и неблагоприятные, в отношении к изучаемому явлению, периоды времени:

R_Y^ = У^‾_благ — У^‾_неблаг (8.1)

Причем к благоприятным периодам времени относятся все периоды с уровнями выше тренда, к неблагоприятным — ниже тренда (однако, например, при изучении динамики производительности труда если это трудоемкость, то все должно быть наоборот).

Отношение средних уровней за благоприятные периоды времени к средним уровням за неблагоприятные У^‾_благ/У^‾_неблаг ^также может служить показателем устойчивости уровней. Чем ближе отношение к единице, тем меньше колеблемость и соответственно выше устойчивость. Назовем это отношение индексом устойчивости уровней динамических рядов и обозначим:

i_У^‾ = У^‾_благ/У^‾_неблаг, или i_У^‾ = У^‾_б/У^‾_н  (8.2)

— отношение средней уровней выше тренда к средней уровней ниже тренда (при тенденции роста).

Например, по данным табл. 5.7 индекс устойчивости уровней валового сбора чая в Китае за 1978–1994 гг. составил 1,02.

При измерении колеблемости уровней исчисляются обобщающие показатели отклонений уровней от тренда за исследуемый период.

Основными абсолютными показателями являются среднее линейное и среднее квадратическое отклонения (см. гл. 6, формулы 6.4; 6.5):

среднее линейное отклонение

среднее квадратическое отклонение

где y_i — фактический уровень;

У^‾_i - выровненный уровень;

n — число уровней;

р — число параметров тренда;

t — номера лет (знак отклонения от тренда).

Эти показатели выражаются в единицах измерения анализируемых уровней и не могут служить для сравнения колебаний различных динамических рядов. Сравнение средних линейных и квадратических отклонений по базам скольжения при многократном аналитическом выравнивании дает информацию о снижении или о повышении устойчивости уровней за период исследования. Аналитическое выравнивание a(t) и Sy(t) и расчет параметров уравнения их трендов позволяют определить количественные характеристики изменения абсолютной колеблемости во времени: среднегодовое изменение, темп изменения. Снижение колеблемости во времени будет равнозначно повышению устойчивости уровней (см. разд. 6.4).

Для характеристики устойчивости (неустойчивости) Д. Бланфорд и С. Оффат рекомендуют следующие показатели [23]:

1. Процентный размах (Percentage Range)

PR оценивает разность между максимальным и минимальным относительными приростами в процентах.

2. Показатель скользящие средние (Moving Average) — МА, который оценивает величину среднего отклонения от уровня скользящих средних:

3. Среднее процентное изменение (Average Percentage Change) — АРС, которое оценивает среднее значение абсолютных величин относительных приростов и квадратов относительных приростов:

Бланфорд и Оффат, анализируя вышеперечисленные коэффициенты, отмечают их хорошую согласованность относительно коэффициента Спирмена.

Относительные показатели колеблемости, чаще всего используемые в статистике, вычисляются делением абсолютных показателей на средний уровень за весь изучаемый период (см. разд. 6.2.2):

коэффициент линейной колеблемости: V^d_y(t) = d_y(t)/y‾ (8.8)

коэффициент колеблемости: V_y(t) = S_y(t)/y^~ (8.9)

где y^~ — средний уровень ряда.

Эти показатели отражают величину колеблемости в сравнении со средним уровнем ряда. Они необходимы для сравнения колеблемости двух различных явлений и чаще всего выражаются в процентах. Если V_y(t) — коэффициент колеблемости, то величину

К_у = (100 — V_y(t)) (8.10)

называют коэффициентом, устойчивости. Такое определение коэффициента устойчивости интерпретируется как обеспечение устойчивости уровней ряда относительно тренда лишь в (100 — V_y(t)) случаях. Если Ку составил 0,9, это означает, что среднее колебание составляет 10 % среднего уровня. Однако вероятность того, что отдельное колебание (т. е. отклонение от тренда в отдельном периоде) не превзойдет средней величины колебаний S_y(t), составляет лишь 0,68, если распределение колебаний по их величине близко к нормальному.

Например (см. гл. 6, разд. 6.2.2), коэффициент колеблемости урожайности зерновых культур во Франции за 1970–1995 гг. составил 6,9 %, следовательно, коэффициент устойчивости уровней равен 93,1 %.

8.2. Методы измерения устойчивости тенденции динамики

Наиболее простым показателем устойчивости тенденции временного ряда является коэффициент Спирмена Кр [3, с. 39]:

где d — разность рангов уровней изучаемого ряда (Ру) и рангов номеров периодов или моментов времени в ряду (Pt); n — число таких периодов или моментов.

Для определения коэффициента Спирмена величины уровней изучаемого явления у^ нумеруются в порядке возрастания, а при наличии одинаковых уровней им присваивается определенный ранг, равный частному от деления суммы рангов, приходящихся на эти значения, на число этих равных значений. При наличии дробных рангов необходима поправка к формуле Спирмена:

j — номера связок по порядку (см. нижнюю формулу);

A_j — число одинаковых рангов в j-й связке (число одинаковых уровней).

При малой вероятности совпадения уровней и достаточном их числе эта поправка несущественна.

Коэффициент рангов периодов времени и уровней динамического ряда может принимать значения в пределах от 0 до ±1.

Интерпретация этого коэффициента такова: если каждый уровень ряда исследуемого периода выше, чем предыдущего, то ранги уровней ряда и номера лет совпадают, Кр = +1. Это означает полную устойчивость самого факта роста уровней ряда, непрерывность роста.

Чем ближе Кр к +1, тем ближе рост уровней к непрерывному, выше устойчивость

роста. При Кр = 0 рост совершенно неустойчив. При отрицательных значениях чем ближе Кр к -1, тем устойчивее снижение изучаемого показателя. В рассмотренном ранее ряду динамики урожайности зерновых во Франции за 1970–1995 гг. коэффициент Спирмепа составил 95,62 %.

Коэффициент устойчивости роста (Кр) можно получить и по другой формуле.

Этот вариант расчета несколько сокращает вычисления. Коэффициент Спирмена здесь применен в совершенно новой функции, и его нельзя трактовать как меру связи изучаемого явления со временем. Преимуществом коэффициента корреляции рангов как показателя устойчивости является то, что для его вычисления не требуется аналитическое выравнивание динамического ряда. Это сложная и чреватая ошибками стадия анализа динамики.

Следует иметь в виду, что даже при полной (100 %) устойчивости роста (снижения) в ряду динамики может быть колеблемость уровней, и коэффициент их устойчивости будет ниже 100 %. При слабой колеблемости, но еще более слабой тенденции, напротив, возможен высокий коэффициент устойчивости уровней, но близкий к нулю коэффициент устойчивости изменения.

Например, коэффициент устойчивости уровней урожайности картофеля в России за 1982–1997 гг. составил 0,919, а коэффициент устойчивости (снижения) тренда — только -0,612. Устойчивого тренда нет.

Обычно эти показатели изменяются совместно: большая устойчивость уровней наблюдается при большей устойчивости изменения.

Недостатком коэффициента устойчивости роста Кр является его слабая чувствительность к изменениям скорости роста уровней ряда, он может показать устойчивый рост при незначительно отличающихся от нуля приростах уровней.

В качестве характеристики устойчивости изменения можно применить индекс корреляции:

где У_i — уровни динамического ряда;

у‾ — средний уровень ряда;

у‾_i — теоретические уровни ряда.

Индекс корреляции показывает степень сопряженности колебаний исследуемых показателей с совокупностью факторов, изменяющих их во времени. Приближение индекса корреляции к 1 означает большую устойчивость изменения уровней динамического ряда.

Сравнение индексов корреляции по разным показателям возможно лишь при условии равенства числа уровней. Так, с ростом длины периода при том же среднем приросте (b_y), той же абсолютной (S_y(t) и относительной колеблемости (V_y(t)) он автоматически увеличивается из-за накопления изменений за счет тренда.

8.3. Комплексные показатели (критерии) устойчивости

Сущность комплексных показателей заключается в определении их не через уровни динамического ряда, а через показатели их динамики. Так, М.С. Каяйкиной [9] был предложен один из таких показателей (К). Он определяется как отношение среднего прироста линейного тренда у‾ = а + bt_j, т. е. параметра Ь к среднему квадратическому отклонению уровней от тренда S_y(t):

K = b/S_y(t) (8.15)

Чем больше величина К, тем менее вероятно, что уровень ряда в следующем периоде будет меньше предыдущего. Например, если считать, как и ранее, что распределение колебаний близко к нормальному, то при К = 1 вероятность того, что отклонение от тренда будет не больше прироста (по модулю), составляет F(l) ~ 0,68. Поскольку отклонения от тренда разных знаков одинаково вероятны, можно сказать, что вероятность того, что уровень следующего года (месяца, дня) будет ниже, чем предыдущего, составит: 0,5 — F(t):2 = 0,5–0,34 = 0,16. Если же показатель К составляет только 0,25, то вероятность снижения уровня следующего периода по сравнению с предыдущим составит: 0,5 — F(0,25) = 0,5–0,1974:2 = 0,4013. При отрицательном Ь вероятность снижения уровня становится больше 0,5: так, если Ь = — 0,4 Sy(t), т. е. К= -0,4, вероятность снижения следующего уровня такова:

0,5 — F(-0,4):2 = 0,5 + F(0,4):2 = 0,5 + 0,3108:2 = 0,6554.

Как видим, при К = -0,4 тенденция снижения уровней еще довольно неустойчива.

Рассмотрим показатели такого же рода для экспоненциального и параболического трендов. Основным параметром, характеризующим динамику по экспоненте, служит средний темп роста (коэффициент роста уровней в разах) к уравнения экспоненты:

у^~ = ак^t∙k

величина отвлеченная, притом всегда положительная (знакопеременные уровни здесь не рассматриваются).

Недопустимо сопоставлять темпы с абсолютным показателем колеблемости Sy(t), логично сравнить темпы роста уровней по экспоненциальному тренду с темпами изменения колеблемости. Для этого необходимо построить динамический ряд величин S'y(t) хотя бы скользящим способом и выравнивать его тоже по экспоненте, чтобы определить величину среднегодового темпа (в разах) величины колебаний, т. е. показатель KS(t). Так как для одноразового надежного вычисления показателя колеблемости уже необходимо иметь не менее 11–15 уровней, то для получения динамического ряда Sy(t) и его среднегодового темпа изменения необходим динамический ряд исходных уровней значительной длины (не менее 11–15 плюс еще 9-11), т. е. более 20 уровней, а лучше около или более 30. Далеко не всегда можно получить такой длинный ряд достаточно однокачественных уровней с единым трендом.

Сопоставляя темпы роста уровней ряда с темпами изменения колеблемости, получим показатель опережения:

Q_kэ = k‾/k‾_Sy(t) (8.16)

Если Q_kэ > 1, это свидетельствует, что уровни ряда в среднем растут быстрее колебаний (или снижаются медленнее колебаний). В таком случае, как понятно без доказательства, коэффициент колеблемости уровней будет снижаться, а коэффициент устойчивости уровней повышаться. Если наоборот, колебания растут быстрее уровней тренда и коэффициент колеблемости растет, а коэффициент устойчивости уровней снижается. Таким образом, величина Q_kэ определяет направление динамики коэффициента устойчивости уровней.

Параболический тренд y^~ = a + bt_i + ct_i² имеет два динамических параметра: среднегодовой прирост Ь и половину ускорения прироста с. Величина Ь в параболе не является константой, и для построения показателей комплексной устойчивости W нужно взять среднюю за весь ряд величину Ь‾. В остальном интерпретация та же, что и для прямой. Второй показатель — половину ускорения с или ускорение прироста 2с — логично сопоставлять уже не с самой величиной колеблемости Sy(t), а с ее среднегодовым приростом bSy(t), полученным по достаточно длинному ряду путем выравнивания показателей Sy(t), скользящих или следующих друг за другом. Имеем показатель

Q_c = 2c/b_Sy(t) (8.17)

Интерпретация показателя О_с такова: если О_с > 1, значит, положительное ускорение (прирост абсолютного прироста уровней) больше, чем прирост среднего квадратического отклонения от тренда. Значит, отношение прироста уровней к среднему отклонению от тренда станет увеличиваться, т. е. показатель К будет возрастать, что свидетельствует о повышении устойчивости динамики тренда. Если О_с < 1, значит, колебания растут сильнее, чем происходит прирост уровней, показатель устойчивости К будет снижаться.

Это общее положение, однако требует конкретизации, так как числитель и знаменатель показателя О_с могут принимать как положительные, так и отрицательные значения. Следовательно, может иметь место восемь возможных сочетаний: четыре — по знакам и два — по величине. Рассмотрим интерпретацию каждого из восьми возможных сочетаний:

1. с > 0; b_Sy(t) > 0; 2с > b_Sy(t).

Прирост уровней ряда растет, колебания тоже растут, но медленнее, в результате К увеличивается, т. е. устойчивость тенденции возрастает. Уточним, что при этом не обязательно растут и уровни ряда, так как параметр by может быть и отрицательным, так что часть периода уровни ряда могут снижаться.

2. с > 0; b_Sy(t) > 0; 2с < b_Sy(t).

Хотя прирост уровней возрастает (ускоряется), но колеблемость растет еще быстрее, а, значит, показатель устойчивости тенденции К снижается. Это менее благоприятный тип динамики, чем случай 1.

3. с > 0; b_Sy(t) < 0; 2с > b_Sy(t).

— очевидная ситуация. Эта комбинация означает, что прирост уровней растет, а колеблемость снижается. Ясно, что при этом показатель устойчивости тенденции К возрастает.

4. с > 0; b_Sy(t) < 0; 2с < b_Sy(t).

— нереальная комбинация, третье неравенство противоречит двум первым.

5. с > 0; b_Sy(t) > 0; 2с > b_Sy(t).

— также нереальное сочетание по той же причине.

6. с > 0; b_Sy(t) > 0; 2с < b_Sy(t).

— очевидная ситуация. Это означает, что прирост уровней снижается, а колебания возрастают. Естественно, показатель устойчивости тенденции уменьшается и за счет знаменателя, устойчивость падает, это самый неблагоприятный тип динамики производства относительно его устойчивости.

7. с < 0; b_Sy(t) < 0; 2с > b_Sy(t).

Отсюда следует, что прирост уровней сокращается, но медленнее, чем колеблемость, так как неравенство 2с > bSy(t) понимается по алгебраической величине, а не по модулю, т. е., например, с = -0,05, а 2с > bSy(t) = -0,13, имеем: 2с = -0,1, что больше, чем -0,13. В таком случае показатель устойчивости тенденции К будет возрастать, хотя уровни ряда либо тоже снижаются, либо растут с замедлением, так что для производства это не самый благоприятный тип динамики.

8. с > 0; b_Sy(t) < 0; 2с < b_Sy(t).

— также понимается по алгебраической величине.

Прирост уровней снизится быстрее, чем колебания, показатель устойчивости К снижается, тип динамики неблагоприятный, хотя и не столь сильно, как тип 6.

Итак, исключив два нереальных сочетания из восьми, получим при параболическом тренде шесть типов динамики устойчивости, из них типы 1 и 3 благоприятные для производства, 2 и 7 благоприятны в одном отношении, но неблагоприятны в другом, а типы 6 и 8 явно неблагоприятны относительно устойчивости.

Еще раз подчеркнем, что для надежного определения всей предлагаемой системы показателей устойчивости при параболическом тренде необходим достаточно длинный динамический ряд — не менее 20 уровней при едином типе тенденции. При более коротких рядах следует ограничиться показателями, не требующими оценки тенденции динамики колебаний bSy(t).

Глава 9. ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ КОМПЛЕКСА ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ПРИЗНАКОВ

В предыдущих главах рассматривалась динамика одного признака, выраженного тем или иным показателем, но фактически наука и практика всегда имеют дело не с изолированными признаками, а с их системами, жестко связанными функциональной либо корреляционной связью. В данной главе будут последовательно рассмотрены методики анализа таких систем признаков, а также свойства трендов и колеблемости при агрегировании объектов по совокупности, описаны связи, особенно корреляционные, в динамике. Все эти проблемы на порядок сложнее ранее изложенных и ввиду ограниченности объема учебника могут быть изложены только очень кратко. Желающим глубже изучить проблемы анализа и прогнозирования систем взаимосвязанных признаков рекомендуется обратиться к специальной литературе [1, 5, 6, 10, 14, 16, 18, 21].

9.1. Динамика жестко связанной системы признаков (показателей)

Насколько нам известно, в полном объеме динамика жестко связанной системы в нашей литературе впервые описана Л.Н, Кривенковой в диссертации, защищенной при Санкт-Петербургском университете экономики и финансов^[22]. Изложение материала начнем с конкретной задачи: необходимо рассмотреть тенденции и колеблемость трех функционально взаимосвязанных признаков: площади посева зерновой культуры, ее урожайность и валовой сбор зерна (табл. 9.1). Если площади в разные годы обозначим как ni урожайность — y_i, валовой сбор — b_i, то имеем функциональную связь: b_i = П_i∙y_i, справедливую для каждого года (ошибки регистрации не принимаем во внимание). Для соблюдения жесткости связи численные значения округлим до целых (табл. 9.1). Тренды площади и урожайности берем линейные.

Тренд площади: П^{^}_i = 120 + 5t_i, t = 0 в пятом периоде от начала ряда.

Тренд урожайности: У^_i = 29 + t_i, t = 0 в пятом периоде от начала ряда.

Тренд валового сбора: b^_i = 3472,2 + 264,3t_i + 4,94t_i², t = 0 в пятом периоде от начала ряда.

Сначала рассмотрим взаимосвязь трендов в случае, когда колеблемость отсутствует. Тогда валовой сбор каждого года является произведением уровней трендов площади и урожайности, которые совпадают с фактическими уровнями площади и урожайности, т. е. имеет место равенство:

b^_i = П^{^}_i∙y_i = b_i, а вектор валового сбора представлен в табл. 9.2.

Как видим, тренд валового сбора при отсутствии колебаний площади и урожайности был бы параболой II порядка с параметрами: B^_i = 3480 + 265t +5t².

(Напомним, что параметр с — это половина ускорения; параметр Ь — средняя по всем периодам величина среднего абсолютного прироста; параметр а — уровень тренда в период с нулевым значением t_i).

Уравнение тренда валового сбора с уравнениями трендов площади и урожайности при условии отсутствия колебаний связано так же, как сам показатель валового сбора с показателями площади и урожайности.

Тренд признака-произведения есть произведение трендов признаков-сомножителей. если колеблемость равна нулю:

Ь^ = П^∙у^ = (120 + 5t)∙(29 + t = 120∙29 + 5t∙29 + 120t + 5t∙t = 3480 + (145 +120)t + 5t²,

что точно совпадает с ранее полученным по ряду уровней самого валового сбора уравнением его тренда. Полученный результат полностью соответствует логике взаимосвязи показателей и кажется тривиальным. Однако фактический тренд валового сбора по данным табл. 9.1 вовсе не соответствует этой логике, т. е. тренд валового сбора при наличии колеблемости площади и (или) урожайности уже не равен произведению трендов площади и урожайности. Парабола II порядка, вычисленная по данным ряда валового сбора табл. 9.1, имеет вид:

B^_i = 3472,2 + 264,3t_i + 4,9t_i².

И если в данном примере расхождения параметров невелики, то при более сильной колеблемости они могут оказаться уже значительно большими. Главный результат наших исследований состоит в том, что установлен факт несовпадения тренда произведения с произведением трендов сомножителей.

Следующая наша задача — теоретическое объяснение этого факта. Введем обозначения: X_i и Z_i — фактические значения уровней временных рядов признаков-сомножителей; X^_i, Z^_i — их трендовые значения; y^_i — трендовые значения признака-произведения; y_i — его фактические уровни. При этом имеется точное равенство: y_i = X_i∙Z_i. Тренды X^_i, Z^_i полагаем линейными, следовательно, тренд y^_i — парабола II порядка. Будем также для упрощения записи вести отсчет номеров периодов времени t_i от середины временных рядов. Фактические уровни признаков можно представить как сумму уровня тренда и отклонения от него, обозначаемого соответственно Ux_i, Uz_i, Uy_i, так что

x_i = x^_i + Ux_i; z_i = z^_i + Uz_i; y_i = y^_i + Uy_i.

Так как

y_i = x_iz_i, то y_i = (x^_i + Ux_i)∙(z^_i + Uz_i). (9.1)

Рассмотрим произведение трендов сомножителей:

x^_i∙z^_i = (x‾ + b_xt_i)∙(z‾ + b_zt_i) = x‾∙z‾ + x‾b_zt_i + z‾b_xt_i + b_xt_i∙b_zt_i = x‾∙z‾+ (x‾b_z + z‾b_x)∙t_i + b_xb_zt_i² (9.2)

Уравнение (9.2) есть уравнение параболы 11 порядка, в котором свободный член равен произведению средних величин признаков-сомножителей, он же — средняя величина признака-произведения у‾. Второй член — это средний абсолютный прирост признака-произведения за период, а третий член — половина ускорения признака-произведения. Эти результаты не новы, но следует твердо усвоить, что при равномерном росте (изменении) признаков х и z их произведение у изменяется не равномерно, а с ускорением. Если изменения признаков-сомножителей имеют одинаковые знаки, то это ускорение — положительная величина; если изменения признаков имеют разные знаки, ускорение их произведения — отрицательная величина. При наличии более двух сомножителей тренд их произведения будет параболой более высокого порядка со значительно сложным поведением, в данном учебнике подробно не рассматривается.

Упомянем все же, что если оба признака-сомножителя изменяются по параболе II порядка, то тренд их произведения будет уже параболой IV порядка. Если тренды сомножителей — экспоненты, то и тренд их произведения — тоже экспонента, но вот каков ее параметр, об этом часто судят неверно. Многие руководители предприятий полагают, что если число работников будет возрастать на 10 %, а производительность их труда — на 8 % в год, то выпуск продукции будет увеличиваться на 10 + 8 = 18 % или даже на 10∙8 = 80 %) в год! Оба эти ответа неправильны. Тренд произведения будет иметь среднегодовой темп роста, равный произведению темпов сомножителей, т. е. 1,08∙1,10= 1,188, или 118,8 %); следовательно, прирост продукции составит 18,8 %) в год к предыдущему уровню.

Далее рассмотрим свойства тренда признака-произведения при наличии колебаний каждого из признаков-сомножителей, опишем структуру каждого из параметров его параболического тренда

y^_i = a_y + b_yt_i + c_yt_i²,

начиная со среднего абсолютного прироста Ь_у который и вычисляется первым из уравнения МНК:

Далее не будем указывать границ суммирования, они всегда проходят по всем уровням ряда (по всем периодам). При этом, так как y_i = X_iZ_i, имеем:

Рассмотрим суммы каждого из слагаемых в числителе (9.3):

основание равенства нулю: так как сумма или математическое ожидание произведений величин, математические ожидания (или суммы) каждого из которых равны нулю, тоже равны нулю:

Эти члены разложения (9.3) в общем случае не равны нулю, так как U_Zit_i², U_Xit_i², - случайные величины, зависящие от распределения отклонений от тренда по периодам времени.

Этот член произведения (9.3) в общем случае не равен нулю, если имеет место корреляция отклонений от трендов признаков х и z.

Итак, кроме членов, равных аналогичным параметрам произведения трендов сомножителей, средний прирост в тренде произведения Ь_у содержит еще три члена, в общем случае не равных нулю. Следовательно, в общем случае b_y не равен b_Xb_Z, что мы и наблюдаем на примере табл. 9.1.

Рассмотрим далее квадратический параметр тренда признака-произведения, т. е. с. Из расчета по методу наименьших квадратов (см. гл. 6) для параболы II порядка имеем:

Выражение (9.4) во второй скобке не содержит величин признаков и не нуждается в анализе. В первую скобку подставляем значения:

Рассмотрим каждый из 18 членов разложения, используя уже известные из предыдущего анализа равенства.

т. е. равен первому (свободному) члену произведения трендов сомножителей.

Этот член произведения в общем случае не равен нулю при наличии корреляции между отклонениями от тренда.

— в общем случае, как ранее показано, не равны нулю, так как зависят от распределения отклонений от трендов по времени.

В общем случае эти члены не равны нулю при асимметричном распределении отклонений от тренда по длине периода, особенно при ограниченной длине ряда.

в общем случае и этот член не ранен нулю при наличии корреляции между отклонениями.

Суммируя члены разложения 1,4, 10 и 13, получаем:

После деления этого элемента на правую часть формулы (9.4) имеем: b_xb_z, т. е. точные значения квадратического члена произведения трендов сомножителей.

Но в общем виде из-за наличия дополнительных членов разложения, не равны нулю члены разложения 9, 14, 15, 16, 17 и 18, квадратический член параболы — тренда признака-произведения не равен аналогичному члену произведения трендов сомножителей, что и видим по данным табл. 9.1.

Свободный член тренда признака-произведения вычисляется системно вместе с квадратическим членом, а, значит, расхождение последнего с таковым в произведении трендов сомножителей означает, что и свободные члены расходятся. Следовательно, в общем случае а_у = x‾∙z‾, свободный член уравнения параболическоготренда при неравенстве нулю квадратического параметра вообще никогда не равен средней арифметической величинепризнака:

а_у не= y‾ = x‾∙z‾

Итак, на вопрос о причинах отличия параметров тренда признака-произведения от произведения соответствующих параметров трендов сомножителей можно дать ответ: параметры тренда признака-произведения при наличии колебаний уровней признаков-сомножителей относительно их трендов содержат дополнительные случайные члены, зависящие от распределения отклонений признаков-сомножителей от тренда по длине ряда и от наличия корреляции между этими отклонениями.

Можно сказать, что тренд произведения больше зависит от случайностей, чем зависело бы произведение трендов сомножителей. Это положение необходимо учитывать при обсуждении методики прогнозирования системы жестко связанных признаков.

Теперь кратко рассмотрим связи между колебаниями признаков.

Из табл. 9.1 видно, что лишь четыре раза из девяти позиций знак отклонения от тренда валового сбора соответствует знаку произведения отклонений от тренда площади и урожайности. Представляется на первый взгляд, что колебания признаков вообще никак не связаны.

Более точный анализ связи показал, что коэффициенты корреляции между отклонениями от трендов составили:

Следовательно, колебания валового сбора в основном были вызваны колебаниями урожайности, а колебания размеров площади слабо связаны и с колебаниями урожайности, и с колебаниями валового сбора.

Что касается интенсивности и силы колебаний, то имеем следующие показатели:

S(t)n = 7,4 га; V(t)n = 6,2 %; колеблемость площади слабая;

S(t)y = 4,4 ц/га; V(t)y = 15,2 %; колеблемость умеренная;

S(t)b = 633,6 ц; V(t)b = 15,3 %; колеблемость умеренная.

Величина каждого отклонения валового сбора от тренда, ввиду несовпадения тренда последнего с произведением трендов площади и урожайности, не равна сумме произведения отклонения площади па трендовый уровень урожайности плюс произведение отклонения урожайности на трендовую величину площади, как «должно было бы быть». Между отклонениями от тренда нет жесткой функциональной связи: множественный коэффициент детерминации колебаний валового сбора колебаниями площади и урожайности равен лишь 0,566, или 56,6 %. Жесткая связь колебаний была бы только при такой же жесткой связи колебаний площади и урожайности. Но такой связи не может быть на практике, ибо причины колебаний размера посевной площади в основном имеют экономическую или организационно-хозяйственную основу, а па колебания урожайности влияют причины природного характера.

Итак, можно сделать лишь качественные выводы о связи и силе колебаний жестко взаимосвязанных признаков:

1) при существенной и прямой связи колебаний факторов-сомножителей колебания признака-произведения будут в среднем сильнее, чем каждого из сомножителей, а при обратной и существенной связи колебаний сомножителей колеблемость признака-произведения будет в среднем слабее, чем колеблемость сомножителей;

2) при слабой связи между колебаниями сомножителей колебания признака-произведения приблизительно такие же, как колебания сомножителя с наибольшей колеблемостью по величине коэффициента V(t),

3) ввиду случайного распределения колебаний сомножителей во времени для изучения их связи необходимо рассмотреть достаточно длинные ряды, не менее 13–15 уровней в каждом.

9.2. Агрегирование трендов и колебаний по совокупности объектов

9.2.1. Тренды объемных признаков

Рассмотрим проблему соотношения тренда и колеблемости по совокупности объектов (например, тренда и колеблемости валового сбора по району в целом) и соотношения трендов и колебаний того же показателя в каждой единице совокупности (по каждому хозяйству). Иначе говоря, в отличие от мультипликативной системы, представленной в разд. 9.1, рассмотрим аддитивную систему.

Эта проблема в нашей статистической литературе рассматривалась очень кратко для частного случая И. Поповой [13, с. 57–61] ив общем случае В.Н. Афанасьевым [2].

Сначала обсудим проблему агрегирования трендов объемных признаков, например валового сбора. Очевидно, что каждый уровень признака по совокупности хозяйств равен сумме валовых сборов всех единиц этой совокупности:

X_i = Σ^k_j=1x_j.

Средний уровень за ряд лет по совокупности — свободный член линейного тренда — равен, следовательно, сумме свободных членов линейных трендов валового сбора по всем единицам совокупности.

Далее покажем, из чего складывается среднегодовой прирост валового сбора по совокупности:

где j — номера единиц совокупности.

Следовательно, средний абсолютный прирост тренда по совокупности в целом равен сумме средних абсолютных приростов по всем единицам совокупности. Таким образом, теорема агрегирования для линейных трендов доказана.

Для параболических трендов средний абсолютный прирост совпадает с таковым для прямой, доказательство уже имеется. Система уравнений МНК для других параметров параболы по совокупности в целом имеет вид:

Подставляя в правые части

X_i = Σ^k_j=1x_ij.

имеем

Решая эту систему уравнений, получаем:

Вторая скобка не содержит величины признака Х_ij и в рассмотрении не нуждается. Первая скобка преобразуется в следующее выражение:

что после деления каждого из у слагаемых на вторую скобку дает

Σ^k_j=1C_j.

т. е. квадратический параметр параболы по совокупности в целом равен сумме квадратических параметров по всем единицам совокупности. Свободный член параболического тренда по совокупности А вычисляем после нахождения С по формуле

Таким образом, свободный член параболы по совокупности в целом равен сумме свободных членов уравнений трендов по всем единицам совокупности. Доказана и теорема сложения для параболических трендов. Разумеется, если по части единиц совокупности тренды линейные, а по другим единицам — параболические, то и в этом случае соблюдается правило суммирования трендов. Прямую можно считать частным случаем параболы при пулевом ускорении.

В случае экспоненциальных трендов по каждой единице совокупности тренд по совокупности в целом также является экспонентой, коэффициент роста которой к является не постоянной, а переменной величиной, в каждом периоде равной средней арифметической взвешенной из индивидуальных темпов к у по величине уровней предыдущего периода. С течением времени общий темп роста по совокупности асимптотически приближается к величине темпа роста, являющегося наибольшим из всех индивидуальных темпов, так как уровень признака у единицы совокупности с наибольшим темпом роста со временем становится преобладающим в совокупности, его доля стремится к единице. Разумеется, теорема сложения трендов к экспонентам неприменима. Она заменяется теоремой усреднения трендов, которую здесь излагать не будем.

9.2.2. Тренды качественных признаков

Более сложная проблема — агрегирование трендов качественных признаков, таких, как урожайность, производительность труда, коэффициент рентабельности и т. д. Очевидно, что величина каждого уровня качественного признака по совокупности в целом есть средняя взвешенная арифметическая величина, из значений данного признака по единицам совокупности; весами являются значения объемного признака — знаменателя изучаемого качественного показателя; для урожайности — это площадь посева.

Кратко изложим результат исследования, начиная с простейшего случая: при постоянстве весов, т. е. постоянном распределении площади (весового признака) между единицами совокупности, параметры тренда урожайности по совокупности в целом (для всех парабол, включая прямую линию) есть средние взвешенные на доли единиц совокупности в общей площади параметры из всех трендов по каждой единице:

А = a‾; В = Ь‾. Таким образом, тренд урожайности по совокупности хозяйств есть средняя величина, состоящая из трендов по отдельным хозяйствам. При малой колеблемости долей хозяйств в общей площади культуры по совокупности тренд урожайности в совокупности будет приблизительно равен среднему взвешенному тренду отдельных хозяйств. При существенных изменениях в распределении площадей между хозяйствами с разными трендами общий тренд урожайности по совокупности уже не будет равен среднему из трендов по хозяйствам.

Если бы число единиц совокупности было достаточно большим, а изменения их долей в общем объеме признака-веса были случайными, не связанными или слабо связанными с уровнями урожайности и со скоростями ее изменения в отдельных хозяйствах, то, в силу закона больших чисел, параметры тренда урожайности по совокупности в целом в вероятностном смысле приближались бы к их математическому ожиданию, т. е. к среднему из всех индивидуальных трендов. Насколько реальное изменение площадей в совокупности хозяйств отвечает этим условиям, необходимо конкретно исследовать в каждой отдельной задаче.

9.2.3. Агрегирование показателей колеблемости

Ранее доказано, что каждый фактический уровень объемного признака X_i по совокупности в целом равен сумме уровней этого признака для всех единиц совокупности:

X_i = Σ^k_j=1x_ji.

Точно так же каждый уровень тренда X^{^}_i по совокупности есть сумма уровней трендов по единицам совокупности:

X^{^}_i = Σ^k_j=1x^_ji.

Тогда и каждое отклонение от тренда по совокупности в целом:

U_i = X_i — X^_i = Σ^k_j=1x_ji — x^_ji = Σ^k_j=1u_ij

Квадрат отклонения в i-м году от тренда по совокупности в целом равен:

сумма квадратов отклонении по совокупности в целом:

Формула (9.5) означает, что сумма квадратов отклонений уровней признака по совокупности от их тренда равна сумме по годам сумм по единицам совокупности квадратов их отклонений от своих трендов плюс удвоенная сумма произведений отклонений за тот же год уровней для разных единиц совокупности от своих трендов. Эта последняя удвоенная сумма парных отклонений по всем (сочетание из к по 2) есть удвоенная сумма ковариаций колебаний по всем возможным парам единиц совокупности. Так как коэффициент каждой парной корреляции колебаний — величина

то

где γ — число степеней свободы (для прямой γ = n — 2, для параболы γ = n — 3).

В свою очередь, Σⁿ_i=1U_i² по совокупности в целом можно выразить как γ х S²(t)_cов по совокупности в целом. Учитывая это и результат (9.6), можно записать вместо (9.5):

Сократив обе части равенства на число степеней свободы γ, имеем окончательный результат для объемных признаков:

Итак, можно сделать вывод: дисперсия колебаний признака в целом по совокупности с объемом k единиц, равна сумме дисперсий по всем к единицам плюс удвоенная сумма произведений средних квадратических отклонений по всем сочетаниям единиц совокупности C_k² на парные коэффициенты корреляции колебаний.

Из этого важного вывода вытекает следствие: если бы колебания признака у всех единиц совокупности были независимы друг от друга (все r_umup = 0), дисперсия признака по совокупности в целом была бы равна сумме дисперсий признака для всех единиц совокупности.

Например, если в каждом из 20 предприятий района валовой сбор имел бы дисперсию колебаний, равную 9000 ц², то дисперсия валового сбора по району была бы равна 180000 ц². В таком случае имели бы: S(t)_сов = √180000 = 424,26 ц, в то время, как по каждому предприятию S(t)_j = √9000 = 94,87 ц, и их сумма по 20 предприятиям составила бы: 94,87∙20 = 1897,49. Отсутствие связи колебаний у разных единиц совокупности, независимость их распределения во времени более чем вчетверо снизили бы величину колебаний признака по совокупности в целом. К сожалению, в границах не только административного района, но даже и области, края, небольшого государства многие факторы колебаний валового сбора сельскохозяйственных культур являются общими, действующими на всей территории более или менее согласованно. Это означает, что коэффициенты корреляции r_umup в преобладающей части — положительные величины. Если предположить, что в среднем общие факторы объясняют половину колебаний, т. е. r‾² = 0,5, г‾ ~= 0,7, то получим следующий результат по (9.7):

S(t)_сов = √(180000 + C²₂₀∙94,87²) = √(180000 + 190∙94,87²) = 1374,8 ц.

Как видим, и эта величина все еще существенно меньше, чем сумма колебаний по 20 единицам. Так как на практике невозможно, чтобы все факторы колеблемости для всех единиц совокупности были только общими, всегда есть и часть специфических факторов колеблемости для отдельных предприятий, то коэффициенты корреляции отклонений от трендов всегда в среднем меньше единицы, а тогда правая часть выражения (9.7) меньше, чем квадрат суммы колебаний. В результате имеем общий закон агрегирования колебаний объемного признака для совокупности хозяйств или любых иных объектов: абсолютная колеблемость объемного признака в совокупности всегда меньше, чем сумма абсолютных мер колеблемости по всем единицам совокупности, и коэффициент колеблемости по совокупности меньше средней величины коэффициентов колеблемости в единицах совокупности:

S(t)_сов < Σ^k_j=1S(t)_j

V(t)_сов < V^‾(t)_j.

Если же имеет место обратная корреляция колебаний между единицами совокупности, например, между колебаниями валового сбора в разных регионах большой страны или всего мира, то компенсирующие друг друга колебания могут еще резче снизить общую колеблемость по совокупности и даже свести ее к нулю^[23].

Данный закон справедлив и для вторичных признаков, таких, как урожайность. Если бы колебания урожайности у всех единиц совокупности были жестко связаны (т. е. все r_umup были равны единице), то колебания урожайности по совокупности были равны средней из показателей S(t)_j каждой единицы совокупности. Но так как на разных предприятиях, в хозяйствах есть не только общие для совокупности факторы колеблемости, но и специфические, все r_umup < 1, а, значит, колебания средней урожайности по совокупности хозяйств, даже если взять простую среднюю, будут меньше, чем среднее квадратическое отклонение по всем единицам. А если еще среднюю урожайность по совокупности вычислить как взвешенную по площадям, то их колебания, конечно, не строго согласованные по всем единицам совокупности, также будут снижать колеблемость средней урожайности по совокупности.

Знающие векторную алгебру легко усвоят закономерности уменьшения колеблемости при агрегировании объектов, если примут во внимание, что колебания — не скалярная величина, а векторная, направление которой — ее распределение во времени. Векторная сумма, как известно, всегда меньше скалярной суммы векторов, не учитывающей их направленности.

9.3. Корреляция между временными рядами: сущность, ограничения

Предполагается, что читатель знаком с теорией корреляции в пространственных совокупностях и ее показателями, которые здесь используются. Корреляция временных рядов применяется:

• взамен пространственной корреляции, ввиду отсутствия однородной совокупности или данных о таковой. Например, при изучении связи между средним душевым доходом в стране и душевым потреблением картофеля. Совокупность стран явно неоднородна, не везде потребляется картофель, единственная возможность измерить связь — по данным той же страны за ряд лет;

• при изучении взаимодействующих процессов, например при изучении связи между урожайностью и колебаниями солнечной активности. Изучать эту связь по пространственной совокупности вообще невозможно: для всех регионов на Земле показатели солнечной активности одинаковы;

• там, где следует применять пространственную корреляцию. Например, дипломник проходил практику в отдельном колхозе, на предприятии, а не в районе. У него нет данных по совокупности хозяйств о внесении удобрений и об урожайности, он берет данные колхоза за 7-11 лет и по ним измеряет связь урожайности с дозой удобрений, получая, как правило, низкий коэффициент корреляции или даже отрицательный, потому что урожайность разных лет колеблется вовсе не из-за различия доз удобрения, а совсем из-за других причин. Это просто суррогат настоящей пространственной корреляции, к которому прибегать не рекомендуется.

Корреляция между двумя (для простоты возьмем два) признаками означает, что если величина одного из них больше средней по совокупности, то и величина другого в основном тоже больше его средней (прямая связь) или же в основном меньше его средней (обратная связь). Но если оба признака имеют одинаково направленные тренды, то уровни лет после середины периода, как правило, больше средних величин или, при трендах к снижению, оба признака имеют уровни меньше средних. Выходит, что в динамике между любыми признаками, имеющими тенденцию изменения, всегда есть связь: либо прямая (оба тренда в одном направлении), либо обратная (тренды в разных направлениях). Результат абсурдный. В любой развитой стране в 1970–1990 гг. рос уровень производства компьютеров. Одновременно росло число инфицированных ВИЧ-инфекцией и больных СПИД. Но при очень высокой корреляции уровней обоих рядов никакой реальной связи процессов нет. Это один из видов ложной корреляции. Как же отличить ложную корреляцию от истинной? Конечно, прежде всего, как и при изучении связей в пространственной совокупности, нужно обосновать связь по существу, объяснить ее причинный механизм. Эта задача не статистическая, поэтому в данном учебнике не рассматривается. Она решается специалистом в той сфере знаний, которая изучает объект, процесс, — агрономом, инженером, экономистом, социологом, биохимиком, астрономом и т. д. Без причинного обоснования лучше не начинать измерение связи в динамике.

Но даже и после такого обоснования остается открытым вопрос: при наличии одинаково направленных трендов двух причинно-связанных признаков не преувеличится ли теснота связи за счет трендов? Если, например, в стране растет производство и применение минеральных удобрений, растет и урожайность сельскохозяйственных культур, но последняя растет не только по причине увеличения применения удобрений, а также и за счет других факторов — селекции новых сортов, мелиорации, орошения, механизации производства, роста экономической заинтересованности фермеров и др. А при коррелировании уровней урожайности и доз удобрений за 20–25 лет прогресс всех факторов урожайности будет отнесен на дозу удобрений. Получится коэффициент детерминации, превышающий 50 или даже 70 %, и где гарантия, что к истинной корреляции и здесь не примешана ложная? Такой гарантии нет.

Могут возразить: «А разве не может так случиться, что и в пространственной совокупности предприятий, у тех из них, которые вносят большие дозы минеральных удобрений, одновременно и семена лучше, и сельскохозяйственные машины, и кадры более подготовлены, и экономика сильнее?» Да, это возможно, но именно лишь возможно, как возможно и несовпадение факторов, влияющих на урожайность. А параллельная тенденция динамики факторов во времени — это не просто возможность, а в 90 % стран и регионов — достоверный факт. Так что примесь ложной корреляции в пространственных совокупностях намного меньше, чем при коррелировании временных рядов. И, следовательно, если есть возможность изучать, измерять, моделировать связь результативного признака с его факторами не по рядам динамики, а в пространственной совокупности, это обязательно следует делать.

Проблема ложной корреляции почти целиком снимается, если причинная связь обоснована не столько между тенденциями динамики, сколько между колебаниями факторного и результативного признаков. Например, колебания урожайности во влагонедостаточных регионах, например, таких, как Оренбургская область, причинно связаны не с какой-либо тенденцией изменения суммы осадков, а с ее колебаниями в отдельные годы. К тенденции же роста урожайности осадки никакого отношения (причинной связи) не имеют. Снимается ложная корреляция тем, что колебания других факторов, влияющих на урожайность, — экономических, организационных — не связаны или слабо связаны с колебаниями осадков. Тенденции факторов связаны часто, колебания — почти никогда. Поэтому связь между колебаниями одного фактора с результативным показателем (его колебаниями) почти всегда свободна от ложной корреляции, наведенной другими факторами.

В последующих разделах данной главы в основном будут рассматриваться корреляция между колебаниями признаков, а также методики ее измерения и моделирования. Что же касается измерения связи между тенденциями, между самими уровнями временных рядов, включающих тенденцию, а не только колебания, то эта проблема не может считаться решенной. Некоторые указания читатели учебника могут найти в разделе о смешанных прогностических моделях (гл. 10). Излагаемые здесь методики решают только ограниченный класс задач — измерение связи между колебаниями факторного (факторных) признака и колебаниями результативного признака.

Строго говоря, это жесткое ограничение относится и к пространственной корреляции в том смысле, что и в ней измеряется связь вариации результативного признака с вариацией фактора. Например, за счет вариации дозы минеральных удобрений объясняется 38 % вариации урожайности пшеницы между хозяйствами области (r² = 0,38), а не 38 % уровня урожайности, как иногда неверно считают.

9.4. Методы измерения корреляции между колебаниями признаков

Итак, в предыдущем разделе было установлено, что единственная «чистая» задача об измерении корреляции временных рядов — это измерение связи между колебаниями их уровней. Колебания — это, как правило, случайная составляющая, в отличие от тренда. Если же и колебания не случайны, а строго упорядочены, как, например, сезонные, то и задача о связи таких колебаний не является «чистой», так как содержит риск ложной связи. В связи с этим далее рассматриваются лишь случайно распределенные во времени колебания, например колебания урожайности.

Классический пример, иллюстрирующий отличие корреляции отклонений от тренда и корреляции уровней ряда, — это связь, наблюдавшаяся в 1970–1989 гг. в СССР между урожайностью сельскохозяйственных культур и себестоимостью единицы их продукции. Урожайность большинства культур в подавляющей части регионов в 70–80 % хозяйств имела тенденцию роста, хотя и медленного, а в отдельных хозяйствах — довольно быстрого. Согласно законам экономики, как рыночной, так и плановой, рост урожайности должен приводить к снижению себестоимости единицы продукции. Однако на самом деле в большинстве, если не во всех хозяйствах и регионах, наоборот, себестоимость имела тенденцию роста. Скрытой причиной этого явления была не признаваемая официально инфляция — рост цен на все элементы затрат на производство: сельскохозяйственные машины, энергоносители, удобрения. Рассмотрим пример, представленный в табл. 9.3.

Средние: х‾ =119,92 ~= 120; у‾ = 19,0.

Уравнения трендов:

урожайности: х^ = 119,9 + 3,81t;

себестоимости: у^ = 19,0 + 1,22t, где t = 0 в 1983 г.

Если рассчитывать коэффициент корреляции между уровнями рядов по обычной формуле

то получаем величину -0,055, незначимо отличную от нуля. Параллельность трендов урожайности и себестоимости погасила обратную связь их колебаний, что привело к результату, противоречащему законам экономики.

Рассмотрим теперь другую методику: измерение корреляции между отклонениями уровней от трендов. Подставляя отклонения от трендов в обычную формулу коэффициента корреляции, имеем:

Однако так как средние величины отклонений от линейных и параболических трендов всегда равны нулю, а от других форм тренда близки к нулю, если эти формы трендов правильно выбраны, то

U^‾_x = U^‾_y = 0

и формула приобретает вид:

Соответственно формула коэффициента регрессии также меняется:

Свободный член уравнения регрессии определяем по обычной формуле: а = у‾ — Ьх‾, т. е. для отклонений от трендов: а = U^‾_y — bU^‾_x = 0

Уравнение регрессии имеет вид:

U_Yi = bU_Xi (9.10)

Подставляя данные из табл. 9.3, получаем:

r_UxUy = -952,7/√(7678∙133,3) = -0,9414; r² = 88%

Таким образом, колебания себестоимости картофеля в совхозе почти целиком были связаны с колебаниями урожайности, связь обратная, как и требуют законы экономики. И вся она была подавлена тем, что оба тренда имели одно и то же направление по совершенно разным причинам: прогресс агротехники — не причина инфляции и роста цен. Равно как и наоборот: инфляция скорее тормозила прогресс урожайности.

Коэффициент регрессии:

b = -952,7/7678 = -0,124

уравнение регрессии: U_Yi = -0,124∙U_Xi. Смысл этого уравнения таков: в среднем отклонение себестоимости от ее тренда в i-м году составляет 0,124 величины отклонения урожайности от своего тренда с обратным знаком. Значения себестоимости, рассчитанные по модели с учетом тренда себестоимости и колебаний урожайности, приведены в последней графе табл. 9.3:

y^(x)_i = (19,0 + 1,22t_i) + (-0,124U_Xi).

Как видим, полученные по этой модели уровни себестоимости довольно близки к фактическим.

Другим методом измерения корреляции между временными рядами служит метод корреляции цепных показателей динамики, которые являются константами трендов. Для линейных трендов — это абсолютные цепные изменения. Метод предпочтительно применять для таких рядов, в которых среднее изменение (параметр Ь) существенно меньше, чем среднее колебание S(t), иначе говоря, показатель К значительно меньше единицы.

Логика применения метода заключается в том, что если колеблемость намного больше изменения тренда за единицу времени, то цепные абсолютные изменения, т. е. разности соседних уровней, в основном состоят из колебаний. В связи с этим корреляция абсолютных изменений будет мало отличаться от корреляции отклонений от тренда. Метод имеет и преимущество: не нужно вычислять тренд, ошибка в выборе типа тренда не влияет на конечный результат. Расчет идет непосредственно по исходным временным рядам. По данным табл. 9.3 имеем:

Δ_x = +5,57 ~= +5,8; Δ_y = +0,738 ~= +0,74.

В отличие от отклонений от тренда средняя величина цепных абсолютных изменений не равна нулю. В связи с этим для расчета параметров корреляции необходимо пользоваться полными формулами, а не сокращенной формулой (9.8). Соответствующие суммы квадратов и произведения отклонении от средних приростов приведены в табл. 9.4.

Исходя из них имеем:

что почти совпадает с ранее полученной величиной коэффициента корреляции отклонений от трендов.

Если тренды признаков являются экспонентами, то вместо корреляции отклонений от трендов можно применить метод корреляции цепных темпов роста уровней, поскольку именно темпы роста — основной параметр экспоненциальных трендов.

Остаются недостаточно проработанными следующие вопросы: насколько допустима корреляция абсолютных изменений, если тренды имеют другой вид (гиперболический, логистический, логарифмический и т. д.)?; если тренд факторного признака одного типа, а результативного — другого типа? Достаточного практического опыта для убедительного ответа на эти вопросы у авторов нет, они будут благодарны читателям, если кто-то из них предложит свои ответы на эти вопросы. Еще раз, и не последний, авторы подчеркивают, что наука — открытая система, продолжающийся процесс познания, открытия новых «материков» (реже) и «островов» (чаще) в бесконечном океане неведомого.

В заключение напомним, что метод корреляции отклонений от трендов основной, он работает независимо от того, одинаковы типы трендов коррелируемых показателей или нет. Прочие методы — суррогаты, имеющие чаще всего, ограничения по типам трендов.

Эти методы лучше применять только при явном преобладании колеблемости над тенденцией изменения за единицу времени, т. е. при малом показателе К для линейных трендов или малых аналогичных показателях для других типов трендов (см. разд. 8.3).

9.5. Корреляция с учетом лага и циклов

Среди природных и общественных явлений нередко встречаются такие, которые связаны между собой не в одном и том же периоде времени, а с некоторым запозданием — по-английски — lag, откуда пошел термин лаг. Например, капиталовложения в создание машиностроительного, автомобильного завода отразятся в росте объема производства не в том году, когда они произведены, а через два-три и более лет, капиталовложения в строительство крупной гидроэлектростанции — через 6–8 лет. При наличии лага в реальной связи изучаемых явлений измерять корреляцию факторного признака с результативным нужно, конечно, не по одновременным уровням, а с учетом лага. Например, отклонение от тренда капиталовложений скажется на отклонении от тренда выпуска продукции через к лет. Значит, измерять корреляцию нужно через произведения

Методика корреляции с учетом лага делится на два подвида:

А. Случай, когда величина лага известна заранее.

Б. Случай, когда саму величину лага следует определить на основе измерения корреляции.

Вначале рассмотрим случай А. Например, на сельскохозяйственном предприятии принят и длительное время действует следующий севооборот: после трех лет многолетних трав участок занимает пропашная культура: картофель, бобовые, овощи, под которые вносится большая доза органических удобрений, а в следующем году на участке высевают зерновые культуры. Необходимо измерить связь между дозой органических удобрений, внесенных под пропашные культуры, и урожайностью зерновых. В данном случае k = 1 году, расчет корреляции приведен в табл. 9.5.

При этом будем считать, что тренд дозы внесенных органических удобрений отсутствует или несуществен.

Средняя доза удобрений: X^‾ = 451:11 = 41 т/га.

Тренд урожайности: y^_i = 18,0 + 0,6∙t_i; t = 0 в 1992 г.

Коэффициент корреляции с учетом лага в 1 год имеет вид:

Связь колебаний дозы удобрений под предшественник зерновых с колебаниями их урожайности на следующий год оказалась средней силы: за счет этой связи объясняется 35 % всей колеблемости урожайности.

Коэффициент регрессии: Ь(х) = 70,4/305 = 0,2308, т. е. 1 т удобрений под пропашные культуры в среднем давала прибавку урожайности зерновых на следующий год 0,23 ц/га.

Уравнение регрессии имеет вид: U_Yi+1(x) = 0,2308∙Δ_Xi, свободного члена это уравнение не имеет, так как средние отклонения от тренда и от средней дозы равны нулю. Рассчитанные по этой формуле значения урожайности, т. е. трендовые значения у^_i + U_Y(X)i+1, даны в последней графе табл. 9.5.

Обратите внимание на особенности сумм произведений и сумм квадратов в формулах коэффициента корреляции и коэффициента регрессии: в сравнении с суммами при корреляции отклонений без лага число слагаемых на единицу меньше: в одной из сумм — от конца, в других — от начала. Если же лаг велик, то число слагаемых сильно сократится, а значит, корреляция станет менее надежной: ведь оценка надежности коэффициентов должна рассчитываться в этом случае не по общему числу членов первичного ряда, а исходя из числа реально участвующих в работе коэффициентов. При лаге в 5 лет это число составит (n — 5), а затем еще надо исключить две степени свободы при парной корреляции. Откуда следует еще один вывод: при коротком исходном ряде (рядах) и большом лаге показатели связи колебаний признаков будут заведомо ненадежны.

Теперь рассмотрим случай Б, когда величина лага заранее неизвестна и должна быть определена с помощью корреляционного анализа. Имея в данном случае дело с недостаточно изученными явлениями, назовем коррелируемые признаки «икс» и «игрек». Если их временные ряды достаточно велики, находим тренды x^ и у^, отклонения отдельных уровней от трендов U_Xi, U_Yi и начинаем вычислять корреляцию между ними: сначала без лага, затем с лагом в один период, с лагом в два периода и т. д. Получается серия (или вектор) коэффициентов корреляции между колебаниями признаков х и у с возрастающим лагом. Графическое изображение этого вектора принято называть коррелограммой.

Коррелограмма может иметь два вида:

• коэффициенты до какого-то сдвига растут, а затем убывают до незначимо отличных от нуля величин, тогда лаг считается равным тому сдвигу отклонений, при котором коэффициент корреляции по модулю максимален;

• коэффициенты поочередно растут и убывают, образуя циклы или квазициклы, т. е. локальные максимумы наблюдаются, скажем, то через три года, то через четыре года. Лагом в этом случае считается средний промежуток времени между локальными максимумами коэффициентов корреляции, между отклонениями от трендов.

Рассчитываем коэффициенты корреляции отклонений от тренда, начиная с нулевого лага (табл. 9.6):

Нет смысла продолжать корреляцию, так как остается все меньше и меньше слагаемых в суммах и коэффициент становится все более случайным. Можно сделать достаточно уверенно вывод о том, что лаг равен трем годам, так как коэффициент с лагом три года довольно резко выделяется. Такой вывод будет справедлив, если по существу известно, что связь должна быть прямой, например, х — капиталовложения, млрд. руб., у — ввод в эксплуатацию жилой площади, млн. м². Если же неизвестен априори не только лаг, но даже и направление связи, то следует проверить и альтернативную гипотезу: обратную связь при лаге в два года.

Глава 10. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ

В данной главе рассмотрим следующий за анализом этап — построение модели развития изучаемого показателя и прогнозирование его возможных значений на будущее. Собственно, уравнение тренда (см. гл. 5) уже есть модель временного ряда. В гл. 6, в частности, в разделе о сезонных (и иных циклических) колебаниях получены и некоторые модели колеблемости. Остается свести их в общую модель изменения изучаемого показателя с течением времени и оценить возможность прогнозирования его будущих значений.

Прогноз (в переводе с греческого языка — предвидение, предсказание, предзнание) — неотъемлемая составляющая всей человеческой деятельности, в том числе экономической. Это промежуточное звено между познанием объективной реальности и деятельностью людей по ее преобразованию. Один из основоположников позитивизма Огюст Конт (1798–1857) говорил:

«Savoir pour prevoir; prevoir pour agir» (знать, чтобы предвидеть; предвидеть, чтобы действовать).

Самые разные прогнозы — от прогноза погоды на завтра до прогноза результатов президентских выборов — составляют значительную часть информации, циркулирующей в обществе. Разработкой прогнозов рынка сбыта, финансовых потоков, курса валют и других важнейших показателей деятельности заняты тысячи, если не миллионы работников банков, фирм, государственных органов, частных компа-

Создание методов прогнозирования — одна из главных проблем науки и, может быть, труднейшая их них. Не случайно ученый-геолог, писатель-фантаст и один из самых глубоких мыслителей России XX в. Ив. Аит. Ефремов (1907–1972) предусмотрел в далеком будущем человечества наличие специальной «Академии Стохастики и Прогнозирования» для изучения возможных рисков при осуществлении проектов изучения других звездных систем и крупных проектов на Земле. Увы, сейчас нет ни такой академии, ни методики предсказания землетрясений, ни погоды хотя бы на полгода вперед. Излагаемые в данной главе методы, как будет показано, имеют серьезные ограничения, которые нужно хорошо знать пользователям. Но задача настолько важна, что любой, пусть и несовершенный, ограниченный метод прогнозирования заслуживает внимательного изучения и проверки в практической деятельности.

10.1. Сущность и условия прогноза по тренду с учетом колеблемости

Рассказывают, что однажды к древнегреческому философу Диогену Синопскому (ок. 400 — ок. 325 до н. э.), проживавшему в бочке на берегу залива, обратился неизвестный путник с посохом и мешком за плечами:

«Скажи, мудрый человек, дойду ли я отсюда к закату до Афин?» Диоген посмотрел на стоящего путника и сказал ему: «Иди!» — «Но я же тебя спрашиваю, дойду ли я до Афин засветло?» — повторил странник. — «Иди!!» — еще громче, сердито закричал Диоген. Путник пожал плечами и пошел вдоль берега. Диоген смотрел вслед ему некоторое время и закричал: «Вернись!» Путник вернулся. «Вот теперь я могу тебе сказать, что до заката солнца ты до Афин не дойдешь. Лучше оставайся до завтра у меня». — «А что же ты мне сразу не сказал, зачем прогнал меня?» — «А как же я скажу, дойдешь ли ты к закату до Афин, если я не видел, как быстро ты идешь?»

В этом предании выражена, можно сказать, суть прогнозирования по тренду: чтобы знать, какого уровня достигнет тот или иной «идущий» процесс, например, через пять лет, нужно знать среднюю скорость изменения уровня за год, т. е. знать параметры тренда.

Более того, притча о Диогене содержит и ограничения прогноза по тренду. Представим себе, что путник, спросивший «прогноз» у Диогена, был бы хорошим атлетом и, услышав неудовлетворительный прогноз, взял бы да побежал в Афины бегом, таким образом, опровергнув прогноз Диогена! Ведь и в экономике предприятие или другой объект прогноза могут принять меры к ускорению движения в сравнении с прежним трендом, и прогноз по нему не оправдается. Однако и в этом случае прогноз вовсе не бесполезен, наоборот, он сыграл роль «предупреждения» о необходимости изменить скорость процесса. Роль предупреждающего прогноза не в том, чтобы он исполнился, наоборот, его роль заключается именно в том, чтобы менеджер фирмы, агроном, банкир, правительство страны приняли меры, не допускающие исполнения прогноза.

Тренд производственных показателей не всегда может быть изменен даже в отдельном предприятии. Для этого необходимы средства: капитал, знания (ноу-хау), воля менеджера, квалифицированные и заинтересованные в прогрессе предприятия работники. Если эти условия налицо — прогноз по прежнему тренду сохраняет только значение предупреждающего. Если же указанные условия изменения тренда отсутствуют, то прогноз по тренду осуществится на деле. Как говорил В. Черномырдин: «Хотели, как лучше, а получилось, как всегда!», т. е. хотели изменить тренд, но не сумели.

Если же объектом прогнозирования является крупная система, например сельское хозяйство региона, страны, то изменить тренд в короткие сроки, как правило, невозможно: для этого потребовались бы нереально большие средства. Невозможно за пять-шесть лет существенно изменить плодородие почв области, чтобы резко увеличить урожайность. Тем более за десяток лет не изменится тренд численности народонаселения Земли. Не остановится и не замедлится существенно тенденция роста энергопотребления человечеством топлива и других источников энергии, а значит, и тенденция роста средней температуры воздуха. Отсюда вывод:

• для крупных систем и объектов, обладающих большой инерционностью развития, прогноз по тренду за предыдущее время, как правило, возможен и реален;

• второе условие возможности прогноза по тренду связано с надежностью его параметров, рассмотренной в гл. 7. Если эти параметры ненадежны, ненадежен и прогноз;

• период прогнозирования, т. е. срок удаления прогнозируемого уровня во времени от конца базы расчета тренда, должен быть не более трети, в крайнем случае половины длительности базы (так рекомендуют, как правило, пособия по статистическому прогнозированию). Если, например, тренд урожайности зерновых культур во Франции был рассчитан за 1970–1995 гг. (база в 25 лет), то прогноз урожайности нежелательно строить более чем на восемь лет вперед, т. е. до 2003 г. Чем дальше удален прогнозный уровень от базы расчета тренда, тем больше ошибка прогноза, как будет показано в дальнейшем.

Прогноз по тренду — лишь один из статистических методов прогнозирования. Полезно сравнить его свойства, положительные и негативные, со свойствами прогнозирования на основе многофакторных регрессионных моделей. Начнем с положительных свойств прогноза по тренду. Коэффициент при номере периода в уравнении тренда (Ь — в линейном уравнении) — это комплексный коэффициент регрессии при всех реальных факторах, влияющих на уровень изменяющегося показателя, которые сами изменяются во времени. Подчеркнем: при всех факторах! Ни в одну (факторную регрессионную модель мы не можем включить все факторы, влияющие па изучаемый показатель, например на урожайность. Во-первых, часть факторов вообще неизвестна, так как наши знания, наука не имеют статуса абсолютной, полной истины. Во-вторых, часть факторов теоретически известна, но на практике по ним нет достаточно надежной или даже вообще никакой информации. В-третьих, если число известных факторов велико, то всех их явно невозможно включить в уравнение регрессии поматематическим ограничениям: мультиколлипеарность, гетероскедастичность, превышение числа факторов над численностью выборки и т. п. Таким образом, уравнение тренда имеет преимущество в охвате (хотя и в неявной форме) всех факторов изменения уровней прогнозируемого показателя.

Второе преимущество состоит в том, что уравнение тренда есть модель динамики процесса, и на ее основании мы прогнозируем динамику, т. е. логическая основа тренда соответствует задаче. Напротив, уравнение многофакторной регрессии — это модель вариации уровня показателя в статической совокупности. Эта модель объясняет не изменение, например, урожайности во времени, а ее различия в совокупности хозяйств в данный период. Логическая база прогноза по многофакторной регрессии в статике неадекватна задаче прогнозирования. Конкретный пример: один из главных факторов вариации урожайности в регрессионной модели — тип почвы, почвенная разность, но почвы области не будут в динамике за несколько лет меняться, и на динамику этот фактор не влияет. Зато в регрессионной модели за данный год по всем хозяйствам области средняя температура месяца почти одинакова, и из регрессионной модели этот фактор исключается. Однако в динамике температура месяца может сильно колебаться, и в прогнозе это следовало бы учитывать.

Последнее, хотя и не очень существенное преимущество прогноза по тренду заключается в том, что для него не требуется большого объема исходной информации о факторах. Достаточно однородного по характеру тенденции периода за 20–25 лет, т. е. всего два десятка уровней, например, урожайности.

Но у прогнозирования по тренду есть, конечно и свои недостатки. Неявность факторов динамики, скрытых за «номером периода», лишает исследователя возможности учесть ожидаемый или планируемый перелом, скачок в развитии того или иного фактора. Нет возможности проигрывать разные варианты прогноза при разных сочетаниях значений факторов, что обычно делается при прогнозе по регрессионной модели с управляемыми факторами.

Прогноз по тренду несет в себе как бы черты фатализма: будет то-то, изменить ничего нельзя. Ведь мы не можем изменить или отменить ход времени, а аргумент уравнения тренда — это время. Конечно, на самом деле тренд образовался как под влиянием природных факторов, так и деятельности человека. Но слитность этих факторов все равно оставляет впечатление, что человек устранен из процесса, так что психологически данный метод нередко отторгается именно по причине своего фаталистического имиджа. Особенно это чувствовалось в плановокомандной экономике, когда считалось, что в будущем будет то и столько, сколько мы запланируем. Прогнозирование в этой системе управления было подавлено «прямым директивным планированием».

Теперь ясно, что прогнозирование — неотъемлемый элемент менеджмента, оно составляет этап и разработки стратегии развития. и плана деятельности предприятия, фирмы, правительства.

10.2. Простая трендовая модель и прогноз по ней

Простая трендовая модель динамики — это уравнение тренда с указанием начала отсчета единиц времени. Прогноз по этой модели заключается в подстановке в уравнение тренда номера периода, который прогнозируется. Например, тренд урожайности зерновых культур во Франции, рассчитанный в гл. 5, имеет вид:

y^_i = 51,25 + 1,452∙t_i, t = 0 в 1983 г.

Прогноз по этому тренду на 2000 г., номер которого от 1983 г. равен 17, составит:

y^₂₀₀₀ = = 51,25 + 1,452∙17 = 75,93 ц/га.

Интерпретация этого прогноза должна быть следующей: если урожайность зерновых во Франции будет возрастать до 2000 г. с той же средней скоростью (среднегодовым приростом), с какой она росла в период с 1970 по 1995 г., то тренд урожайности в среднем пройдет в 2000 г. через точку 75,93 ц/га. Такой прогноз и называется точечным прогнозом. Разумеется, точечный прогноз — это скорее абстракция, чем реальность. Если уровни урожайности и параметры тренда можно было бы определять с бесконечной степенью точности, то и вероятность точного осуществления точечного прогноза урожайности, составляющего 75,9324501387455603279… ц/га, была бы равна нулю. Поскольку мы дали прогноз с двумя знаками за запятой, то реально это уже не строго точечный прогноз, а прогноз попадания тренда в интервал от 75,9250001 до 75,934 9999 ц/га, т. е. в интервал шириной 0,01 ц/га. Если точечный прогноз дать в целых центнерах с гектара, то это означает прогноз на прохождение линии тренда в прогнозируемом периоде в интервале от 75,500001 до 76,49999…, т. е. в интервале шириной в 1 ц/га. Вероятность этого события уже не мала.

От строго математических дефиниций перейдем к более практическим свойствам точечного прогноза. Он означает, что при нормальном законе распределения отклонений от тренда вероятности того, что урожайность окажется ниже точечного прогноза или выше пего, равны между собой (каждая равна 0,5). Точечный прогноз в то же время указывает наивероятнейшее из всех возможных значений прогнозируемого показателя. Он, таким образом, является и средней величиной, и медианой, и модой возможных значений прогнозируемого показателя.

При расчете точечного прогноза не обращалось внимания на колеблемость уровней признака. Если бы колеблемость полностью отсутствовала, точечный прогноз был бы уже не только средним ожидаемым значением, но и единственно возможным значением признака (при соблюдении, естественно, условий реальности прогноза по тренду вообще). Также и автомобиль с отъехавшим от нас товарищем, двигаясь по шоссе пять часов со строго постоянной скоростью 90 км/ч, оказался бы на расстоянии 450 км от точки отъезда. Но ни автомобиль не может пять часов ехать с точно неизменной скоростью, ни тем более урожайность пять лет не может возрастать без малейших колебаний точно на 1,452 ц/га. В гл. 7 было показано, что, распространяя уравнение тренда на будущее, мы обязаны считать его лишь выборочной оценкой генеральных параметров, точно нам не известных. Наличие случайной колеблемости уровней порождает ошибку репрезентативности выборочных оценок тренда, которую следует принимать во внимание при прогнозировании.

Есть, однако, такие процессы, при которых колеблемость несущественна. Таковы, например, процессы распада радиоактивных элементов. Зная точную скорость протекания ядерных реакций, персонал атомных электростанций может рассчитать долю прореагировавшего урана 235 в топливных элементах на любой срок вперед, а значит, и планировать их замену. Итак, при несущественности колебаний процесса точечный прогноз оказывается самодостаточным и не требует каких-либо дополнений. В экономике, увы, «бесколебательные» процессы не встречаются.

ЛИТПОРТАЛ

Адепт Сергеев

Святослав Логинов

Трудно приходится в экспедиции непьющему человеку! Начальник знает о твоем странном свойстве и доверяет ключ от железного ящика, в котором хранится запас ректификата, но и все остальные знают, что начальник знает… и ты становишься объектом самого беззастенчивого и просто наглого вымогательства. Особенно трудно тому, кто хоть раз не выдержал и, поддавшись на уговоры, отворил заветный ящик. А ведь если бы не спиртовые баталии, Сергеев был бы попросту счастлив. И как не быть счастливым, если найден, наконец, детинец — деревянный кремль одного из городков-крепостей, прикрывавших в неспокойном тринадцатом веке западные границы свободной еще от батыевых толп Руси.

Хотя, если бы и вовсе ничего не нашли, то все равно Сергеев жил бы сейчас счастливо. Он истово любил раскопки: и неблагодарный труд землекопа, поднимающего крышу над гипотетическим захоронением, и ювелирную работу оператора. Его радовала тяжеловесная ловкость широкой четырехугольной лопаты с короткой, пальцами отполированной рукояткой. Нравилось часами сгибаться с ножом и кисточкой над появившимся из земли предметом. Приятно было каталогизировать найденное — занятие, казалось бы, непревзойденно скучное.

Короче, Сергеев любил свою работу. Он забывал о том, что уже два месяца не виделся с Наташей, что экспедиция, в которую он напросился, не по его теме, а значит, еще на полгода откладывается защита диссертации. Главное, что он опять на раскопках.

На широком крепостном дворе археологи вскрыли остатки воеводских изб, жилых и с товарами. От одних в земле оставались только камни, когда-то подпиравшие курицу, от других уцелел один или два венца. Предки не любили тайн, так что почти сразу становилось ясно, для чего служила та или другая постройка. И только один дом, тот, который досталось раскапывать Сергееву, вызывал недоумение. Сначала, когда Сергеев обнаружил кучу хорошо пережженного березового угля, а затем и проржавевший горн, все дружно решили, что это кузня. Но затем из земли появились сплавленные стеклянные перлы разных цветов, помутневшие осколки скляниц и целая коллекция причудливых костей — человеческих и звериных. Прослышав о находках, собрались сотрудники. Начальник экспедиции, доктор и многократно заслуженный деятель профессор Алпатов долго смотрел в раскоп и совершенно не профессорским жестом скреб лысину.

— Неужели апотека?.. — произнес он наконец.

— Апотечная палата основана в 1582 году, — подал голос из-за спин Коленька. Конрад — великий знаток ненужных фактов и главный змей-искуситель Сергеева.

— Зелейные огороды были и раньше, — возразил Алпатов, — значит и апотеки могли быть раньше… но не в тринадцатом же веке!

— Константин Егорович! — вмешался в спор Сергеев. — Давайте, я сначала площадку расчищу, а там уж будем решать, что это.

— Да, конечно, — согласился шеф. Он еще раз поскреб темя и добавил: — Вы продолжайте работу, только осторожнее, и каждый слой прошу фотографировать, а я поеду в город, попробую договориться о продлении сроков.

На следующий день Сергеев с двумя помощниками наткнулись на что-то вовсе несообразное. Круглая печурка из крепко обожженной глины с большой открытой сверху духовкой сохранилась просто замечательно, так что нельзя было ее спутать ни с горном, ни с чем другим. Опять сбежались сотрудники и рабочие.

— Тантур это, — безапелляционно заявил Ахмет. — У меня мама в таком лепешки печет.

Твоя мама печет лепешки в Узбекистане, а тут земли Волынские, — осадил практиканта Коленька Конрад. В отсутствии профессора он не боялся стоять в первом ряду и говорить громче всех. — Но в одном ты прав, — продолжал он уверенно, — среднеазиатские тантуры свое устройство и название позаимствовали у алхимических печей. Это, друзья мои, печь философов — анатор!

— Вот загнул! — сказал Сергеев. — То аптека, а теперь и вовсе алхимическая лаборатория. Откуда ей здесь взяться?

— А что? — не унимался Коленька. — Тринадцатый век — золотое время алхимии. Альберт Великий, Раймонд Луллий, Альберт из Виллановы, Роджер Бэкон… Имена-то какие! И география тоже: Италия, Тулуза, Оксфорд…

— Здесь Волынь, а не Оксфорд, — напомнил Сергеев.

— А теперь еще и Волынь, — согласился Конрад. — Не понимаю, почему бы кому-нибудь из адептов не поселиться в наших краях. Или православным князьям золото не нужно? Так что, поздравляю с открытием, с тебя причитается…

Как ни удивительно, но, скорее всего всезнающий Коленька был прав: на окаменевшей глине анатора Сергеев обнаружил изображение Солнца — алхимический знак золота.

Алпатов задерживался в городе, а раскопки шли полным ходом. Следующей находкой были осколки большого стеклянного сосуда: колбы или алембика. Почва в этом месте выделялась густым ярко-красным цветом, очевидно, в сосуде хранился какой-то минеральный пигмент, уцелевший в течение столетий и окрасивший землю вокруг. Пробу красителя Сергеев отправил на анализ, и к вечеру лаборантка Зина Кравец принесла ответ, еще раз подтвердивший алхимическую гипотезу: краска представляла собой почти чистую киноварь — красный сульфид ртути.

В самом центре киноварной линзы нож Сергеева скользнул по твердому. Сергеев отложил нож и взялся за кисточку, полагая, что наткнулся на очередной осколок стекла. Но это был всего лишь спекшийся кусочек киновари, продолговатый камешек насыщенного красного цвета, крошившийся, если на него сильно нажать. Отколовшийся край камня Сергеев на всякий случай передал Зине, а остаток сунул в нагрудный карман. Камешек был красив, и Сергеев хотел показать его ребятам.

Вечером археологи сидели у костра, пили чай, Ахмет и Коленька Конрад по очереди бренчали на гитаре и пытались петь. Ленивый разговор вился вокруг дневных событий.

— Ну что, — обратился к Сергееву Конрад, — философского камня пока не выкопал?

— Выкопал, — ответил Сергеев, достал камешек и подкинул на ладони. Коленька заинтересовано потянулся к находке.

— Действительно, — сказал он. — Похоже.

Он повертел камень перед огнем, мечтательно закатил глаза и принялся вдохновенно цитировать, благо, что некому и негде было проверить точность цитаты:

— Возьми кусочек этого чудесного медикамента величиной с боб и брось на тысячу унций чистой ртути. Вся она обратится в сверкающий красный порошок. Унцию порошка брось на тысячу унций ртути, и она также превратится в красный порошок. Унцию этого нового порошка брось на тысячу унций ртути, и она превратится в золото, которое лучше рудничного… — Коленька перевел дыхание и добавил: — Автор Раймонд Луллий — яснейший доктор. Тринадцатый век, между прочим. А медикамент — одно из названий философского камня. Вот этого.

— Болтун ты философский, — сказала Зина Кравец. — Я анализ провела, это та же киноварь, только очень чистая. Никаких примесей.

— Камень философов, — обиженно начал Коленька, — состоит, как и все сущее, из серы и ртути, но только из самой чистой огненной серы и наилучшей ртути. Так что, если его разложить, то найдешь серу и ртуть и решишь, что это была киноварь, в то время как держал в руках эликсир. Эликсир — одно из названий философского камня, — добавил он быстро.

— Интересно, где твой Луллий намеревался достать миллиард унций ртути? — спросила Зина, — и, кстати, сколько это — унция?

— Унция?.. Что-то около десяти граммов. Значит, десять тысяч тонн ртути. Не так много.

— Врешь ты все, — сказала Зина. — Я не знаю, сколько граммов в унции, но не десять. Это ты только что придумал. И Луллия никакого на свете не было.

— Не верь… — пожал плечами Конрад. — Но только унция это действительно около десяти грамм, точнее — девять и восемь десятых. А Луллий был замечательным человеком. О нем говорят, что он осуществлял трансмутацию металлов и умел получать квинтэссенцию…

— Квинтэссенция — одно из названий философского камня, — ехидно вставила Зина.

— Вот именно. Луллий же, между прочим, всему человечеству великую услугу оказал, он был первым европейцем, получившим чистый алкоголь.

— Хороша услуга!

— Да. Прожил он без малого сотню лет, а когда его спрашивали, как он достиг столь почтенного возраста, то всегда отвечал, что только благодаря ежедневному и неустанному употреблению важнейшего компонента эликсира жизни. Дело в том, что эликсир жизни и вечной молодости представляет собой спиртовой раствор философского камня. Пил Раймонд каждый день, потому и жил долго.

— А все-таки умер, — сказал Сергеев. Он забрал у Конрада камешек и принялся рассматривать его матово-алую поверхность. — Почему же Луллий умер? — спросил он. — Ведь у него был и второй компонент эликсира жизни.

— Так он бы не умер, — пояснил Конрад, — да вот беда, вздумал слово божие мусульманам проповедовать, переусердствовал в этом занятии, и его в Египте камнями закидали. Простыми, не философскими…

Разговор затих. Рабочие, наскучив ученой перебранкой, постепенно разошлись, у догорающего костра осталось всего три человека.

— Зина! — позвал Коленька. — У тебя ртуть есть?

— Нет, — ответила Зина. — А зачем тебе?

— Трансмутацию бы осуществили. Жаль… Слушай, а если из термометра добыть?

— Чтобы я из-за твоих глупостей термометр била? — возмутилась Зина. — Иди ты, знаешь куда?..

— И пойду, — покорно сказал Коленька, поднялся и скрылся в палатке. Слышно было, как он возится там, жужжит мигающей динамкой. Раздалось несколько негромких металлических ударов, зазвенело стекло, и довольный Коленька вылез из палатки.

— Вот, — сказал он, поднося ладонь к свету. На ладони лежала большая серая капля ртути, — пожертвовал для науки личным градусником. Меня мать всегда собирает так, словно в чумную местность еду. А теперь градусник пригодился. Дай-ка камень, мы сейчас эту ртуть в золото превратим, лучше рудничного.

Сергеев молча протянул камешек и включил большой аккумуляторный фонарь.

— Градусник разбил, дурак, — резюмировала Зина, но тоже пододвинулась посмотреть.

Коленька зажал камень между указательным и безымянным пальцами, а ногтем большого тихонько поскреб его. Несколько крупинок упало на ладонь. Казалось, их было ничтожно мало, но они сумели каким-то образом покрыть всю каплю, на ладони осталась пушистая горка красной пыли.

— Ну конечно! — воскликнул Коленька. — С первого раза золота и не должно быть, потому что ртуть обращается в "сверкающий красный порошок". Вот здорово!

— Фокусник… — проворчала Зина. — Эмиль Кио. В Шапито бы тебя. Припудрил каплю — и доволен. Ну-ка, пусти… — Зина наклонилась над ладонью и осторожно подула. Порошок разлетелся, осталось лишь слабое красное пятно.

— Зачем ты?! — страдальчески закричал Коленька. — Полкило золота по ветру пустила!

— Не ври ты, — Зина была неумолима. — Сам же каплю на землю стряхнул, пальцы чуть-чуть раздвинул — и все. Ищи ее среди травы.

— А почему порошка много было? — не сдавался Конрад.

— Потому, что он рыхлый и легкий. И вообще, хватит мне мозги пачкать, спать пора.

Зина поднялась и вышла из освещенного круга. Коленька безнадежно махнул рукой, потом, повернувшись к Сергееву, быстро заговорил:

— Ты-то ведь веришь? Ты же сам видел, как она превратилась. А в момент трансформации ладони холодно стало, и вообще, словно ледяным адским дыханием подуло.

— Эндотермическая реакция, — донесся из темноты Зинин голос. — Вы потише, пожалуйста, люди спать хотят.

Коленька перешел на шепот, но убежденность в его голосе все нарастала:

— Вот видишь, и наука подтверждает: реакция эндотермическая… но главное, ты своими глазами видел трансмутацию. Фома Аквинский говорит, что существует три степени достоверности: высшая, данная божественным откровением, вторая, доказанная наукой, и третья, полученная из личного опыта. Все три свидетельствуют о принципиальной возможности трансмутации.

— В писании, — возразил Сергеев, — о философском камне ни слова, мнение науки ты слышал, а что касается личного опыта, то ты лучше меня знаешь, как это делается.

В самом деле, с первого дня Коленька Конрад привлек всеобщее внимание ловким исполнением мелких фокусов с исчезновением шариков и вытаскиванием из незнакомой колоды заранее загаданной карты.

И все же Коленька продолжал убеждать.

— Слушай! — горячо зашептал он в ухо Сергееву, — ведь можно еще один эксперимент провести. Эликсир жизни! Неужели ради такого дела сто грамм спирта жалко?

— Киноварь в спирте не растворяется, — скучным голосом сказал Сергеев.

— Ну и хорошо. Не растворится камень, значит и говорить не о чем. И спирт чистым останется, не пропадет.

Сергеев, поняв, куда клонит Конрад, усмехнулся, встал с земли и пошел к технической палатке. Коленька светил ему динамкой. Сергеев отомкнул замочек, из литровой бутыли налил на три четверти в тонкий химический стакан. Осторожно, двумя пальцами опустил камень в спирт. Раздалось тихое шипение, камень исчез, а жидкость окрасилась в густой красный цвет. Коленька от неожиданности перестал нажимать на динамку, свет погас.

— Пей! — зло сказал Сергеев. — Но если это очередной фокус, то смотри у меня!

— Сейчас, — Конрад засуетился, выбежал из палатки, вернулся с пол-литровой банкой воды, пожужжал фонариком, разглядывая кровавый раствор, неуверенно пробормотал: — Разбавить бы…

— У Луллия что написано? — спросил Сергеев. — Разбавлять надо?

— Нет вроде. Всего два компонента: спирт и камень.

Коленька опасливо повертел стакан. Красный цвет явно смущал его.

— А ты говорил — не растворится, — пожаловался он. Потом поставил стакан на ящик и признался: — Страшно. Ртуть все-таки. Ивана Грозного, вон, ртутью отравили.

— Да не должна киноварь растворяться! — раздраженно сказал Сергеев. — Как бы иначе линза среди подпочвенных вод сохранилась?

— Подпочвенного спирта в наших краях пока не обнаружено, — попытался шутить Конрад. — А если это не ртуть, то тогда еще страшнее.

— А ты оказывается трус… — протянул Сергеев.

На него вдруг нахлынуло вредное чувство самоподначки, которое заставляло его дважды в год, трясясь от страха, идти на донорский пункт сдавать кровь или, на глазах у тысячного пляжа прыгать с вышки, хотя он панически боялся высоты. Сергеев поднес стакан к губам, внутренне сжался и начал пить. Жгучая и в то же время какая-то пресная жидкость опалила рот, красные струйки стекали по подбородку, горло свела судорога, и Сергеев все глотал и глотал, хотя стакан был давно пуст. Конрад сунул ему в руку банку с водой, Сергеев отхлебнул немного и только тогда смог вдохнуть воздух.

— Силен! — восхитился Коленька. — Сто пятьдесят неразбавленного мелкими глоточками выцедил как лимонад! Ну-ка дай теперь мне…

Сергеев тряс головой и ничего не понимал. В желудке рос огненный ком, при каждом выдохе тошнотворный спиртовый запах бил в нос, голова кружилась любую мысль приходилось вытаскивать наружу сквозь туман. Сергеев безучастно смотрел, как Коленька ополоснул стакан, налил туда спирта, потом запрокинул голову, вылил спирт в рот, отправил следом остатки воды из банки, лишь после этого один раз глотнул и весело сказал:

— Вот как надо.

Они вернулись к костру, подбросили на угли хвороста. Коленька щипал струны гитары и не в такт пел:

Проходит жизнь, проходит жизнь

Как ветерок по полю ржи…

Звуки тоже доходили к Сергееву сквозь туман. У костра появились трое рабочих-землекопов. Один из них по прозванью Саша-Шурик что-то спросил у Конрада. Тот улыбнулся и сделал приглашающий жест в сторону технической палатки. Саша-Шурик повторил вопрос Сергееву. Сергеев не расслышал, но тоже заулыбался и сказал:

— Разумеется! О чем речь?..

В голове звучала песня: "Проходит жизнь, проходит жизнь…"

— А ведь ты теперь бессмертный, — сказал Коленька. — Ну, не совсем, конечно, но триста лет молодости тебе гарантировано.

— Триста лет? — спросил Сергеев. — Триста лет назад Алексей Тишайший правил. Головы рубил на Болоте. Я не хочу триста лет.

— И то верно! — засмеялся Коленька, — зачем тебе столько? Водки не пьешь, женщин не любишь, жена у тебя одна, хорошая, это правда, но через тридцать лет старухой станет, а ты еще жить не начинал. Ха-ха! Придется тебе мещанские добродетели оставить…

— Я не хочу, — повторил Сергеев. Он представил себе старую некрасивую Наташу и заплакал.

Потом было еще что-то, вокруг ходили, говорили, что-то делали, но изо всего Сергеев запомнил только злое лицо Зины, которая яростно терла ему уши и, не в такт двигая губами, пела голосом Коленьки Конрада:

Сергеев проснулся в палатке. Болела голова. Из-за края откинутого полога появился свежий умытый Конрад, кинул полотенце на свою постель, сказал, блестя зубами:

— Ну, ты и надрался вчера! Ты же, вроде, не добавлял. Неужели тебя так со ста пятидесяти грамм развезло? Должно быть, с непривычки, да и товар неразбавленный. Слушай, а ты что, в самом деле, вчера киноварь выпил?

— Ну… — сказал Сергеев.

— Может тебя с нее так и повело… Зря ты. Хотя сейчас, кажется, все сроки для отравления уже прошли. Но все равно, зря. Опасно ходишь, другой раз сорваться можно.

Сергеев молча поднялся, нетвердо ступая, прошел в техническую палатку. Железный ящик был открыт, три литровые бутыли, содержимое которых экономно расходовалось на протирку находок при первичной реставрации, были пусты, только на дне одной оставалось грамм двести спирта. Трудное предстоит объяснение непьющему Сергееву с его заслуженным шефом.

В этот день рабочие выходили на объекты неохотно, с опухшими лицами и тяжелыми головами. Расходились по местам, стараясь не смотреть в глаза Сергееву. А самого Сергеева мучило другое. С Константином Егоровичем он как-нибудь объяснится, а вот как быть с камнем? Последнее, что твердо запомнил Сергеев, было зрелище камня, с легким шипением исчезающего от прикосновения жидкости. Ни одно вещество на свете не способно растворяться так быстро. Значит, речь идет уже не о погубленной археологической находке, а о похороненном открытии. А если это действительно камень мудрецов? Тогда впереди триста лет угрызений совести и отчаянных попыток повторить то, что не удалось лучшим из адептов за семьсот лет существования алхимии, и что каким-то чудом сделал никому неведомый герметик из православной Волыни. И еще впереди предсказанный Конрадом кошмар кащеевой жизни, когда умирают все, кто был дорог тебе, меняется самая жизнь, а ты остаешься древней диковиной, словно допетровский стрелец, объявившийся посреди проспекта Калинина.

Коленька Конрад переживал случившееся по-своему. Он измучил Сергеева, уговаривая его признаться, что камень он подменил, а в спирт всыпал порошок какой-то краски. Демонстрировал изнанку своих фокусов и, заглядывая в глаза, спрашивал:

— Ты ведь так сделал? Да?

— Я бросил туда камень, а потом выпил, — бесцветным голосом отвечал Сергеев.

Коленька скатал в город, привез баночку с чистой металлической ртутью. Порошок киновари из линзы разбегался по зеркальной поверхности, не оказывая на нее никакого действия. В припадке самобичевания Коленька признался, что про унцию он действительно выдумал, на самом деле унция оказалась двадцать девять целых и восемьдесят шесть сотых грамма. Но и точно взятые навески ртути и порошка реагировать не хотели.

Коленька разжился где-то спиртом (Сергеев наотрез отказался выдать хотя бы каплю из оставшихся двухсот миллилитров), но киноварь, не растворяясь, ложилась на дно темно-красным слоем. Второго камушка в линзе тоже не было.

Из города вернулся Алпатов. Добиться продления сроков ему не удалось, теперь раскопки надо было срочно консервировать до следующего сезона, а лагерь сворачивать. Алпатов был расстроен, и потому, вероятно, объяснение с ним прошло для Сергеева относительно безболезненно, хотя злосчастного ключа Сергеев, к тайному своему удовольствию, лишился надолго, а может быть, и навсегда.

Началась предотъездная сутолока, и произошедшее отходило на задний план. Полно, да и было ли все это? Разве могут минералы растворяться с такой легкостью? Спирт они выпили — его грех, а все остальное. да чего не привидится человеку с пьяных глаз!

Стучали колеса, за окном пробегали знакомые места, и Сергеев успокаивался. Не коммутируют в сознании красный философский камень и до мелочей знакомый, нелепый, двухэтажный Витебский вокзал с его короткими платформами, усеянными крошечными, совершенно археологическими лючками с литой надписью: "Инженеръ Басевичъ С-П-бургъ". Теперь Сергеев думал только об одном, что сейчас приедет домой, а Наташа ждет его.

В прихожей Сергеев скинул рюкзак и принялся расшнуровывать до смерти надоевшие за два месяца кеды. Он старался действовать потише, но Наташа все равно услыхала его возню, выбежала в коридор и, счастливо взвизгнув, повисла на шее у не успевшего до конца распрямиться Сергеева.

— Приехал! — повторяла она. — Наконец-то! А загорел-то как! Поправился! Похорошел! Слушай, да ты прямо помолодел, честное слово, экспедиции тебе на пользу. Ей-богу, помолодел!

Сергеев побледнел и слабо пробормотал:

— Не надо…

ХИМИЯ

Малый алхимический свод

Альберт Великий

Редактор раздела: В.Н.Витер

Альберт Великий (Albertus Magnus), Альберт фон Больштедт (Albert von Bolstadt) (ок. 1193, Лауинген-на-Донау, Швабия — 15 ноября 1280, Кельн), немецкий философ и теолог. При жизни его обычно называли Альбертом Лауингенским или Кёльнским.

Старший сын богатого и знатного герцога. Образование, которое он получал в Падуе, заключалось главным образом в штудировании трудов Аристотеля. Там же в Падуе в 1223 вступил в доминиканский орден. С этого момента жизнью Альберта распоряжались генералы ордена, которые в 1228 принимают решение о его переезде в Кельн. В Кельнском университете Альберт читает лекции (строго следуя Аристотелю) по этике, физике и логике. Кроме того, философ занимается комментированием Священного Писания и «Сентенций» Петра Ломбардского. Его преподавательская деятельность не огранивалась, однако, только Кельном, он так же много и часто преподавал во многих городах Франции и Германии (Страсбурге, Регенсбурге, Париже и др.) В 1260 он становится епископом Регенсбурга.

Альберт Великий занимался адаптацией трудов Аристотеля к нуждам современного ему христианства.

Известны его комментарии к «Этике», «Физике» и «Политике» Аристотеля. Впоследствии эту работу продолжил его ученик Фома Аквинский. К сожалению, Альбертом Великим не была создана целостная философская система, поскольку большее внимание уделялось им преподаванию и разработке отдельных, наиболее заинтересовавших его проблем.

Одной из таких проблем было познание. Согласно взглядам Альберта Великого познание осуществляется благодаря взаимодействию чувственного восприятия и мышления, разум сводится к чувствам и неотделим от них, то есть от осуществляемого в них процесса.

Альберт Великий много сделал для развития науки, резко ограничив ее от теологии. Считая, что научное исследование должно строится главным образом на наблюдении, он написал двухтомный труд по зоологии, к сожалению, многие из его работ по естествознанию утрачены. Ему принадлежат также трактаты о минералах.

Альберт многое сделал для популяризации сочинений Аристотеля. Им написаны комментарии к большинству сочинений Аристотеля. Альберт, однако, не простой толкователь Аристотеля, но философ и богослов, разъясняющий и дополняющий сочинения Аристотеля и в то же время исправляющий их для приведения в согласие с христианским вероучением. Альберт обладал самым всесторонним образованием из всех ученых XIII века, вследствие чего получил от современников и потомства название Великого, или "Doctor universalis". Его необыкновенные для того времени знания в физике, химии и механике (ему приписывают создание механических кукол в человеческий рост) были причиной того, что Альберта порой подозревали в колдовстве, и в этом отношении с его именем связаны многочисленные средневековые легенды.

Умер Альберт в возрасте 74 лет в Кёльне 15 ноября 1280 г. Альберт был беатифицирован в 1622 г., а затем канонизирован и причислен к учителям церкви папой Пием XI в 1931 г. День памяти святого 15 ноября. Критическое издание его трудов осуществлено в Кёльне (1951–1971 гг.)

Преуведомление

"Вся мудрость исходит от Господа нашего и всегда с ним и присно и ныне, и во веки веков"¹. И да возлюбит каждый эту божественную мудрость, взыскует ее и вымолит мудрость и разумение у Того, "кто дарует разумение и мудрость, изобильно и без препон", — каждому, не укоряя, не попрекая, Он есть высочайшая высота и глубочайшая глубина всякого знания. Он есть сокровищница всякого знания, Он есть сокровищница всей мудрости. Вот почему "все сущее — от Него, через Него и в Нем"; без Него ничто не может быть сделано, без Него ничто не может быть совершено. Честь и слава Ему во веки веков. Аминь.

Итак, приступая к сему рассуждению, я, уповая на помощь и благоволение Того, Кто первопричина и Кто исток всякого блага и любви, прошу Его сподобить скудные мои знания частице божественного Духа, дабы я оказался в силах высвободить свет, открытый во мраке, и повести тех, кто погружен во грех, по тропе истины. Да поможет мне в замысленном предприятии моем Тот, Кто вечно пребывает в высочайшей высоте высот. Аминь.

Несмотря на все мои многотрудные странствия по многочисленным землям и провинциям, городам и замкам, странствия, вдохновленные моим интересом к науке, зовущейся алхимией, несмотря также и на то, что я вдумчиво собеседовал с учеными людьми и мудрецами, хранителями алхимической премудрости, употребляющими ее, чтобы исследовать свой предмет сполна; несмотря даже на то, что поглощал их писания одно за другим, бессменно склоняясь снова и снова над трудами мудрецов, я не нашел в них сути того, что сии мудрецы провозглашали в своих сочинениях. Я изучал алхимические книги двояко, стараясь уразуметь в них и то, что говорит в пользу мужей, их написавших, и то, что говорит против них, но установил, что эти книги никчемны, бессмысленны и бесполезны.

Вдобавок я обнаружил еще, что многие ученые: богачи, аббаты, епископы, каноники, знатоки натуральной философии — будто вовсе были они неграмотными, потерпели крах, затратив бездну бесплодных усилий и вконец разорившись. И все только потому, что, увлеченные своим искусством, они оказались неспособными вовремя остановиться или свернуть с начатого пути.

Однако меня не оставляла надежда. Я продолжал безостановочно трудиться. Я продолжал тратить имеющиеся у меня средства и, путешествуя по городам, монастырям и замкам, продолжал наблюдать. Но наблюдал, размышляя, ибо, как говорит Авиценна, "возможно ли это? Но если этого не может быть, то каким образом этого не может быть?"² я настойчиво изучал алхимические сочинения и размышления над ними, пока наконец не нашел того, чего искал, но не посредством моих собственных скудных знаний, а посредством божественного Духа. Но как только я стал отличать и понимать то, что лежит за пределами природы, я начал более пристально и с большим тщанием следить за процедурами вываривания³ и возгонки, растворения и перегонки, размягчения, обжига и сгущения в алхимических и иных работах. Я делал это до той поры, пока не убедился, что превращение в Солнце и Луну возможно, причем алхимическое Солнце и алхимическая Луна в испытаниях и обработке оказываются лучше природного [золота] и природного [серебра]⁴.

Вот почему я, ничтожнейший из философов, вознамерился ясно изложить истинное искусство, свободное от ошибок, для моих единомышленников и друзей; но таким, однако, образом, чтобы они увидели и услышали то, что для них самих сокрыто и остается невидимым, неслышимым и неумопостигаемым. Вот почему я прошу тебя и заклинаю тебя именем Творца всего сущего утаить эту книгу от невежд и глупцов⁵. Тебе я открою тайну, но от прочих утаю эту тайну тайн, ибо наше благородное искусство может стать предметом и источником зависти. Глупцы глядят заискивающе и вместе с тем надменно на наше Великое Деяние, потому что им самим оно недоступно. Поэтому они и полагают наше Великое Деяние отвратительным, но верят, что оно возможно. Снедаемые завистью к делателям сего, они считают тружеников нашего искусства фальшивомонетчиками. Никому не открывай секретов твоей работы! Остерегайся посторонних! Дважды говорю тебе: будь осмотрительным, будь упорным в трудах твоих и при неудачах не расхолаживайся в рвении своем, помня о великой пользе, к коей ведет твой труд.

1. О многоразличных ошибках

А сейчас в этом малом своде я поведаю тебе коротко и просто о том, как тебе следовало бы поступить, зачиная столь великое искусство. Но прежде я укажу тебе на всевозможные уклонения, ошибки и камни преткновения, встающие на пути подвижников этого искусства. Об эти препятствия многие — даже почти все — спотыкаются.

Я видел немало таких, кои с большим тщанием совершали процедуру возгонки, проходящую обычно наверняка, но не доводили до конца, спотыкаясь на непонимании изначальных принципов.

Я видел и иных, хорошо начинавших, но склонных к выпивке и прочим глупостям. И они не доводили дело до конца. Я видел, например, и таких, кои хорошо умели вываривать, перегонять и возгонять. Но путь был длинным, и терпения им не хватало. Поэтому-то и они оставляли дело незавершенным.

Мне попадались и такие люди, которые вполне владели истинным искусством и которые умело и терпеливо совершали разные операции, но теряли летучие начала⁶ при возгонке, потому что сосуды их были дырявыми. Усомнившись, они не шли дальше.

Среди встреченных мною были и такие, что желали добраться до цели нашего искусства, но в нетерпении дождаться окончания дела, слишком быстры были в совершении возгонок, перегонок и растворений. В результате летучие начала оказывались разложившимися, оскверненными (rubiginatos), а водные растворы и дистилляты — взболтанными и взмученными. Так вот и рушилась вера сих нетерпеливых в истинность нашего искусства.

Бывали и такие, которые терпеливо продвигались вперед, но по пути их ждала неудача, потому что им не хватало приличествующей их занятию выдержки и твердости. Ибо, как сказал поэт:

Наше искусство не для бедняков, ибо у каждого взявшегося за дело должно быть достаточно денег, по меньшей мере, года на два. Так, если кому-то случится ошибиться и потом начать все заново и продолжить начатое вновь, этот кто-то не должен впасть в нищету. Между тем как раз противоположному я бывал свидетелем не единожды.

Мне встречались мастера, коим удавалось осуществлять чисто, хорошо многократные — до пяти раз — возгонки. Но на этом умение их кончалось. Если они шли дальше, то все больше и больше впадали в заблуждение и обман: они выбеливали медь, прибавляя к ней пять или шесть частей серебра, равно дурача себя и других.

Я видел людей, которые возгоняли летучие, а потом, сгущая, осаждали их, надеясь с их помощью окрасить медь или олово. Когда же ничего не отпечатлевалось на меди или олове и не происходило проникновения окрашенных сгущенных летучих [начал] в металлы, ими овладевало сомнение в истинности [искусства].

Я видел тех, кто осаждал и сгущал летучие, нанося проникающее масло, до проникновения оного в субстанциальную массу. Затем они добавляли одну часть серебра на одну часть меди. При этом медь выбеливалась, становясь похожею на серебро по ковкости и прочим проверкам (examinationem), а по белизне могла выдержать двух- или трехкратное испытание и все-таки не была совершенной, потому что медь, прежде чем выбелить, не обожгли и не очистили от примесей. Недаром Аристотель говорит: "Я не верю, что металлы могут превращаться один в другой без того, чтобы прежде не быть превращенными (transformari) в первоматерию, то есть приведенными к состоянию золы обжиганием на огне. Вот тогда-то и возможно [превращение]"⁸.

Я видел, наконец, и таких мудрецов, которые совершили возгонку и осаждение порошков и летучих, приготовили растворы и дистиллаты из этих порошков, сгустили, осадив их, и подвергли металлы обжигу, выбелив и выкрасив их массы⁹. После этого им было возвращено твердое состояние и цвет, свидетельствующий то, что они стали Солнцем и Луной, по ковкости и прочим проверкам лучше природного [золота] и природного [серебра].

Видя, однако, такое несметное число ошибавшихся и заблудших, я решил, что должен написать истинную и многократно испытанную в деле книгу, лучшую [из сходных], написанных всеми прочими философами, среди которых я работал и рукотворил. В этой моей книге не будет ничего такого, чего я не зрил бы собственными глазами.

2. Как появились металлы

Алхимия есть искусство, придуманное алхимиками. Имя ее произведено от греческого archimo, что по-латыни означает massa¹⁰. С помощью алхимии заключающиеся в минералах металлы, пораженные порчей, возрождаются, причем несовершенные становятся совершенными.

Должно заметить, что металлы отличаются друг от друга только своими акцидентальными (внешними) формами, но отнюдь не эссенциальными (сущностными). Следовательно, лишить металлы их проявлений — дело вполне возможное. Возможно, стало быть, также посредством алхимического искусства осуществить новое вещество, подобно тому как все разновидности металлов образуются в земле от смешения серы и живого серебра¹¹ — или зловонной земли. В самом деле, дитя в материнском лоне немощно сжимается из-за болезни неправильно расположенной матки, да вдобавок еще пораженной заразой. И хотя сперма здоровая, дитя, однако, рождается прокаженным только из-за того, что матка подверглась порче. Точно так и металлы подвержены порче либо от нечистоты серы, либо от зловонной земли. От этого и проистекают особенности, отличающие один металл от другого.

Когда чистая красная сера входит в соприкосновение с живым серебром во чреве земли, долго ли, коротко ли зачинается золото, либо от продолжительности [соприкосновений], либо от выварки, которой споспешествует природа. Когда чистая и белая сера входит в соприкосновение с живым серебром в чистой земле, зачинается серебро, которое отличается от золота тем, что сера в золоте — красная, а в серебре — белая. Когда же, однако, красная сера, порченая и пригорелая, входит в соприкосновение с живым серебром в земле, зачинается медь, которая не отличается от золота ничем, разве что в золоте сера здоровая, а здесь [в меди] — порченая. Когда белая сера, порченая и пригорелая, входит в соприкосновение с живым серебром в земле же, зачинается олово. Оно (как это установлено на опыте) хрустит на губах и легко разжижается. А происходит это оттого, что живое серебро было плохо смешано с серой. Когда белая сера, порченая и пригорелая, входит в соприкосновение с живым серебром в зловонной земле, зачинается железо. Когда же, наконец, сера, черная и порченая, входит в соприкосновение с живым серебром, зачинается свинец. Свинец, как сказал Аристотель, прокаженное золото.

Кажется, уже достаточно поведано о происхождении металлов, а также и о том, что отличаются они друг от друга только своими внешними проявлениями, будучи сущностно тождественными. Остается теперь лишь проверить доказательства философов и авторитетов и убедиться, подтверждают ли они, что алхимическое искусство — истинноеискусство. Тогда-то у нас будет право оспорить тех, кто утверждает обратное.

3. Доказательство того, что алхимическое искусство — истинное искусство

Есть люди, — а их предостаточно, — которые любят перечить нам. В особенности те из них, кто не сведущ ни в нашем искусстве, ни в природе металлов и кто профан также и в том, чтобы отличить существенные свойства металлов от их внешних, несущественных свойств, мало что смысля относительно их [металлов] протяженности и плотности (profunditates). Тем же, кто, противясь нам, выдвигает в качестве аргумента слова Аристотеля — "пусть искусники в алхимии знают, что виды вещей изменить невозможно", мы должны ответить, что сказано это про тех, кто верит и жаждет осуществить превращение металлов, которые уже испорчены окончательно. А это, без сомнения, действительно невозможно. Давайте теперь прислушаемся вот к таким словам Аристотеля: "Истинно то, что эксперимент разрушает формы видов, в особенности же металлов". Может статься, например, что некий металл, если его прокалить, обратится в золу и окалину. Затем его мельчат, промывают, размягчают в кислых водах в той мере, в какой это нужно, чтобы придать ему белизну и естественность. Таким-то вот образом эти тела путем обжигания и прочих процедур (medicinas) могут утратить бурые пары порчи и гнили (himiditatem corruptum et adustivam), обрести воздушность, преисполниться паром жизни, и белая окалина затвердеет, ставши белой или красной. Да и Гермес¹² говорит, что духи (духовные субстанции) не могут войти в тело металлов, прежде чем эти последние не будут очищены. После очищения духи войдут в тела при посредстве веры. Аристотель говорит: "Я не верю, что металлы можно превратить один в другой, минуя предварительно их возвращение к первоматерии". А это достигается лишь очищением металлов от порчи — только огнем.

Тем же, кто еще не уверовал или недостаточно тверд в вере, я желаю обрести большую ясность, потому что мы-то точно знаем, о чем толкуем и на чем настаиваем: нам ясно, что различные виды обретают различные формы в разное время. Так, ясно, что вывариванием и тесным соприкосновением красное в мышьяке можно сделать черным, а позже — и белым с помощью возгонки¹³. так бывает всегда.

Если же некто скажет, что иные виды могут видоизменять первоначальный свой цвет в другой, а с металлами такого не бывает, я возражу ему, ссылаясь на авторитеты, выдвинув в качестве аргументов множество определений и не меньше обоснований и до конца развею эти заблуждения.

Так, мы видим, что лапис-лазурь¹⁴, именуемая transmarinum¹⁵, происходит из серебра. Но еще легче заметить, что если некая вещь совершенствует собственную свою природу, избавляясь от порчи и гнили, внешние свойства разрушаются в большей мере, чем свойства, связанные с сущностью. Двинемся дальше, и мы увидим, что медь приобретает желтый цвет от каламинового камня¹⁶, но и медь, и каламиновый камень, покуда они не подверглись воздействию огня, далеки от совершенства.

Мы знаем, что свинцовый глет¹⁷ изготовляется из олова. Олово же в результате многократных вывариваний приобретает золотистый цвет. Однако нет ничего невероятного и в том, чтобы обратить олово в одну из разновидностей серебра. Ведь олово той же, что и серебро, природы.

Нам ведомо, что железо превращается в живое серебро. Кое-кому это может показаться невероятным. Прежде я уже показывал, что такое возможно. Ведь все металлы происходят из живого серебра и серы. Значит, если живое серебро есть прародитель всех металлов, ничего невозможного нет и в том, чтобы и железо, например, вновь вернулось в свое прежнее состояние — превратилось в живое серебро. Ничего не стоит вообразить, скажем, такое: зимой вода затвердевает, обращаясь в лед, под воздействием избыточного холода; летом же, напротив, припекаемый солнцем, лед плавится, становясь, как прежде, водой. Точно так и живое серебро, в каком бы месте земли оно ни помещалось, и сера, если и она есть в земле, сочетаются друг с другом путем очень мягкой и крайне медленной варки, длящейся весьма долго. Эти исходные начала, соединяясь, отвердевают, становясь минералами, из коих, в свою очередь, можно извлечь тот или иной металл.

Впрочем, мы знаем также, что белый свинец изготовляется из свинца, красный свинец — из белого, а свинец — из красного¹⁸.

Вот и смотри! Более чем предостаточно доказано уже, как виды вещей, изменяя (permutantur) цвет свой — один на другой, — трижды, а то и четырежды переходят из формы в форму. Из этого с непреложностью следует, что металлы, схваченные болезнью и порчей, могут стать чистыми, если их подвергнуть нужным операциям.

Выявив исходные положения нашего искусства, посмотрим теперь, на чем же они сами основаны. Так, если эти основания подобны сену, соломе или дереву, то они обязательно сгорят под действием огня. Но если мы установим, что основания эти подобны камню, а камень ни горению, ни порче не подвержен, то лишь тогда мы будем вполне свободны от каких бы то ни было опасений.

Озаботясь трудностями нашего искусства и ища его главный принцип, главное основание, мы установили, что искусство наше — истинное искусство. Теперь остается рассмотреть, как продвинуться еще дальше и определить уместность и своевременность Великого Алхимического Деяния.

Но прежде всего остального установим определенные заповедные правила.

Наипервейшее правило состоит в том, что сподобленный этому искусству должен хранить молчание и ни одной живой душе не выдавать его тайну. Ведь нет иного способа сохранить тайну, как не увеличивать число людей, в нее посвященных. Когда же тайна пойдет по рукам, она исказится, станет неистинной. Если утратишь тайну искусства, совершенства тебе вовек не достигнуть.

Второе правило — такое правило, согласно которому посвященный должен выбрать для работы соответственное работе место в особом доме, сокрытом от глаз людских. В доме этом должно быть две или три комнаты, в которых следует осуществлять необходимые операции над веществом — возгонку, растворение и перегонку. Подробности я поведаю тебе позже.

Третье правило. Необходимо строго блюсти время работы. Важно соблюдать, например, часы совершения возгонки и растворения. Скажем, результаты возгонки, совершенной в зимнее время, почти никакой ценности не имеют. Растворение и обжиг, напротив, можно совершать в любое время. Обо всех этих вещах я расскажу тебе, впрочем, в свое время (когда буду обсуждать все эти операции).

Четвертое правило. Посвященному следует тщательно и упорно направлять свои усилия, без устали приближаясь к концу. Коли начнешь усердно, а потом ослабишь упорство, потеряешь все — все, что у тебя было, и все время свое.

Пятое наставление состоит в строгом соблюдении всего того, что принято в нашем искусстве.

Во-первых, следует собрать воедино [все то, с чем должно работать]; во-вторых, нужно возгонять; в-третьих, сгустить вещество; в-четвертых, обжечь; в-пятых, растворить; в-шестых, перегонять; в-седьмых, осадить; и так далее, в строгом порядке.

Если пытаться произвести тинкториальное превращение — изменение цвета вещества, — минуя возгонку, осаждение или перегонку, можно попусту растратить все порошки, потому что, высыхая по мере улетучивания жидкости, они быстро рассеяться. Или, скажем, возникнет желание окрасить уплотненные в сплошную массу порошки, кои прежде не были обработаны ни растворением, ни последующей перегонкой. В этом случае окажется невозможным достичь ни проникновения, ни хорошего смешивания с телами, предназначенными для [тинкториальных — цветовых] превращений.

Шестое предписание настоятельно требует, чтобы сосуды, предназначенные для операций с водами или маслами, с участием огня или без такового, были либо из стекла, либо с внутренней стороны покрыты глазурью. Иначе приключатся многие беды. Так, если кислые воды поместить в медную посудину, стенки ее позеленеют, если в сделанную из железа или свинца — стенки этих сосудов почернеют, на них нападет порча (inficiuntur). Если же кислые воды¹⁹ налить в глиняный горшок, они проникнут сквозь пористые стенки глиняного горшка, и вся затея невозвратно пропадет.

Седьмое правило. Следует быть очень осторожным, особенно тогда, когда работаешь на глазах у твоих хозяев, могущественных властителей — монархов и князей. Две опасности, две беды стерегут тебя. Если тебе поручено некое златоискательское дело, они не перестанут терзать тебя время от времени расспросами: "Ну, мастер! Как идут твои дела? Когда наконец мы получим приличный результат?" И, не дождавшись окончания работы, они станут всячески глумиться над тобой. В результате тебя постигнут великое разочарование, унижение и великие беды. Если же, напротив, ты будешь иметь успех, они постараются задержать тебя в плену, где ты будешь работать им на пользу, не имея возможности уйти. Считай, что лишь из-за собственных слов и твоих собственных рассуждений ты попался в ловушку.

Наконец, восьмое предписание требует того, чтобы никто не начинал нужных операций без достаточных средств, не приобретя все необходимое, что используется в сем искусстве. Если ты начнешь алхимическое свое предприятие без достаточных на то средств, тебя ждет неудача. Ты потеряешь также все то, что было у тебя прежде.

4. Разновидности печей, потребных в алхимии

А теперь следует рассмотреть, как складывать печи и какие существуют разновидности печей.

Чтобы определить количество печей, которые нужно сложить, нужно принять в соображение объем задуманной работы. Так. если ты вполне обеспечен всем необходимым и хочешь затеять большие дела, тебе следует замыслить и сложить довольно много печей. Если же, напротив, средства твои недостаточны, ты должен ограничить себя совсем малым числом печей в соответствии с количеством имеющегося у тебя порошка и прочих составов.

Я намерен поведать тебе в дальнейшем, каково устройство печей, равно как и требуемое их количество, которые подошли бы и для богатых, и для бедных приверженцев нашего искусства.

Перво-наперво должен описать печь философов. Сложи печь вблизи стены, да так, чтобы до нее не добирался ветер. Печь, следовательно, должна быть сложена на расстоянии руки от стены. Вырой в земле яму глубиной в один локоть, а в ширину — около двух или немного больше и выложи сверху и вокруг гончарной глиной (argilla magisterii). Над [ямою] возведи круговую стенку, тоже облицованную гончарной глиной.

5. О качестве и количестве печей

Возьми обыкновенной глины²⁰, к четырем частям ее добавь одну часть гончарной глины и хорошо измельчи. Затем добавь немного песка, измельчи еще раз (иные предусмотрительно добавляют навоз как таковой либо навоз, разжиженный в подсоленной воде). Приготовив материал, возведи стену над ямой так, как я советовал прежде. Размеры стены пусть будут такие: две пяди (или немного меньше) в высоту и одна пядь в толщину. Выложив стену, дай ей после этого хорошенько просохнуть. Затем из гончарной глины сделай диск, который бы выдерживал сильный огонь. Пробей в диске, в зависимости от его размеров, пятьдесят или шестьдесят отверстий толщиной в палец. Верхняя часть каждого отверстия пусть будет узкой, а нижняя — пошире, дабы зола легко ссыпалась. Пророй в земле проход к стенке, однако до того, как установишь диск на место. Проход должен быть на дне ямы узким, а у стены — снаружи — более широким, около пяди в ширину, чтобы мог поддувать ветер. Проход этот следует обмазать глиной, после чего диск поместить наверх, но таким образом, чтобы широкие основания отверстий оказались на внутренней поверхности диска. Затем возводится еще одна стенка над первой стенкой и диском на расстоянии в одну пядь. Стенка же над диском располагается на расстоянии одной руки. Посередине, над диском, печь должна иметь отверстие, куда насыпаются угли. Наверху следует оставить отверстие, куда помещаются нагреваемые сосуды. Это отверстие необходимо отделать мягким, но плотным покрытием. Внизу²¹ печь может быть снабжена четырьмя или пятью небольшими отверстиями, шириной приблизительно пальца на три²².

Таков общий план печи.

Заметь, между прочим, что над диском надо поместить глиняный треножник. На треножник ставят сосуды, предназначенные для обжига в них всевозможных веществ, а под треножник помещают угли.

6. Какие разновидности печей для возгонки, и какая от них польза

Теперь надлежит рассмотреть печи для возгонки, которых требуется, по крайней мере, две или четыре. У этого рода печи всегда должны быть диск, проход и отверстия, как и у печи философов, только несколько меньших размеров. Добавим: их следует помещать всегда вместе, чтобы удобнее было за ними [следить].

7. Как [складывают] печи для перегонки

Печи для перегонки следует складывать следующим образом: их делают точно так же, что и печи, о которых сообщено мною прежде, — из глины. Круговая стенка воздвигается на земле, стенка эта в четыре пальца толщиной и три ладони в ширину (то есть в диаметре). Надо, чтобы печь была снабжена отверстием сбоку в три пальца в ширину. Печь должна быть вверху шире, нежели у основания.

Сложи сперва лишь две таких печки, коих на первых порах будет предостаточно. [Изготовь] несколько сосудов, приспособленных к печкам: для перегонки, для обжига и для осаждения.

8. О печах обливных

Обливную печь складывают точно так же, что и все иные, пригодные для нанесения глазури.

9. Как облицовывают глиняные сосуды

Подбери хорошо обожженный глиняный²³ сосуд, предназначенный для облицовки. Обмажь его хорошенько красным свинцом, приготовленным следующим образом. Разведи отвар от пивного или винного брожения водой в отношении десять к одному. Затем прибавь красного свинца²⁴ столько, сколько хочешь, хорошо размешай и нанеси раствор на поверхность сосуда кистью или рукой. Дай сосуду просохнуть. Далее помести сосуд в печь, повернув вогнутой стороной вниз и закрепив неподвижно на двух жестких железных подпорках, помещенных в середину печи. Если ты хочешь обработать таким образом несколько сосудов, заложи устье печи камнем или обмажь глиной. Спервоначалу на протяжении одного часа нагревай медленно. Потом увеличь нагревание до тех пор, покуда не заметишь, что красный свинец, размягчаясь, стал подобен воску. Засим дай сосуду охладиться, отвори печь и достань оттуда хорошо облицованный сосуд. Заметь к тому же, что красный свинец, полученный из белого свинца, вдесятеро ценней белого свинца как такового или красного свинца, выработанного из свинцовой окалины.

Этим и заканчивается наше обсуждение того, как устроены всевозможные печи. Дальше мы обсудим изначальные духовные принципы и некоторые панацеи.

Заметь себе, что четыре духа металлов суть ртуть, сера, аурипигмент, или мышьяк, и нашатырь²⁵ — эти четыре духа окрашивают металлы в красный и белый, иначе — превращают их в Солнце и Луну. Сами по себе они, покуда их специально не обработали особыми веществами, не летучи (non effugiant ignem), а помещенные в пламя ярко горят. Эти духи выявляют Луну в железе и олове или Солнце — в меди и свинце.

Итак, буду кратким. Все металлы могут превратиться в Золото и Серебро, которые ничем не отличаются от природных. Хотя, впрочем, алхимическое железо не притягивается алмазным камнем²⁶. Верно, и алхимическое золото едва ли сможет вылечить человеческое сердце или, допустим, проказу. Более того, язвы больных проказой разрастаются, чего никогда не бывает от золота природного²⁷. но что уж вполне достоверно, так это то, что все иные свойства золота алхимического ничем не отличаются от свойств золота природного. Я говорю о ковкости, цвете и прочем. Из этих четырех духовных начал приготовляют тинктуру, которую арабы называют эликсиром, а латиняне ферментом²⁸.

11. О том, что есть эликсир, а также о том, сколько металлов могут быть превращены посредством четырех духовных начал

Эликсир — имя арабское, а фермент — латинское. Подобно тому, как хлебы всходят на добрых дрожжах, так и материя всех металлов может быть посредством наших четырех духовных начал стать белой и красной. Особенно же посредством ртути, ибо именно ртуть — источник и родитель всех металлов.

12. О разновидностях веществ и об их именах

А сейчас последует перечень имен и иных начал медикаментов: универсальная соль (sal commune), щелочная соль, соль нитрум2⁹, бура³⁰, римские квасцы, квасцы из Йемена, винный камень, атраментум³¹, зеленая медь, каламиновый камень, купорос³², тутия³³, киноварь, красный свинец, белый свинец, куриные яйца, яичная скорлупа, уксус, моча, кадмия³⁴, марказит³⁵, магнезия³⁶. Есть великое множество и всяких прочих вещей, кои в нашей книге нет нужды упоминать. Все эти вещества не обладают тинкториальной преобразующей силой, однако и они полезны, их можно легко приготовить, растворить и в их растворах вымочить окалину разных металлов, что, [в свою очередь, необходимо для] перегонки их в виде паров.

В главах, кои последуют дальше, я тебе покажу по порядку, где можно эти вещества найти, как их приготовить, каким способом их прокаливать и в чем растворять.

13. Что есть ртуть и каково ее происхождение

Ртуть³⁷ — _это плотная жидкость, которая находится в чреве земли и от умеренного нагревания соединяется с белой тонкой землицей, в конечном счете, в равном соотношении. Она легко и подвижно бегает по гладкой поверхности и, вопреки жидкой своей природе, не просачивается в ту поверхность, по которой скользит. Ртуть плотна, но и суха. Сухость ртути умеряет ее сродство [с поверхностями], с которыми ей приходится соприкасаться.

Ртуть — материя металлов. Соединившись с серой, она образует то, что мы зовем красным камнем³⁸, из коего можно извлечь живое серебро. Встречается же ртуть в горах, особенно в старых ущельях и балках, притом в больших количествах.

По своей природе ртуть холодна и влажна³⁹.

Она источник всех металлов, как уже отмечено мною раньше. Все металлы сотворены из нее. Она смешивается с железом, и ни один металл не может быть озолочен⁴⁰ без помощи ртути.

Прибавлю еще⁴¹. Живое серебро и сера, если их подвергнуть возгонке с нашатырем, обратятся в сверкающий красный порошок⁴². Когда же этот порошок сгорает в пламени, он вновь возвращается к прежнему — жидкому — состоянию.

14. Что такое сера, каковы ее свойства и где ее можно отыскать

Сера⁴³ — или, другими словами, жирная земля — сосредоточивается в минералах земли благодаря умеренной естественной варке, становясь, таким образом, твердой и плотной. А затвердев, и прозывается серой.

Сера обладает очень сильным действием⁴⁴ и представлена повсеместно как постоянная и однородная субстанция⁴⁵. Именно поэтому маслообразную серу нельзя отделить от обыкновенной серы с помощью перегонки в отличие от других веществ, тоже образующих масла. Предпочитают обычно делать это с помощью крепких вод, подвергая серу кипячению в этих водах. Сера встречается в земле, иногда в горах и на болотах. Существует много разновидностей серы. Вот они, эти разновидности: белая, красная, зеленая и черная. Помимо поименованных есть еще и мертвая форма серы⁴⁶. эта форма серы оживает, иногда извлекается из плавких земель: она очень хороша при чесотке. Разлитая в цилиндрические сосуды, сера вновь умирает, о чем превосходно знают аптекари.

Еще прибавлю. Природа серы огненная, горючая. Сера размножается, подобно камеди, и нацело сгорает, улетучиваясь в дым.

15. Что такое аурипигмент и какое у него происхождение

Аурипигмент⁴⁷ — это минеральный камень. Образуется он так. Скопления перегноя в земляных глинах путем медленной естественной выварки постепенно переходят в аурипигментную субстанцию. Аурипигмент бывает двух сортов по внешнему своему виду и по фактуре: ясный и чистый, тусклый и грубый. Чистый аурипигмент получают промыванием и варкой его в моче, грубый — путем возгонки. Но об этом поведаю тебе дальше.

Добавлю. Аурипигмент — активное горючее вещество, до тех пор покуда не стал белым. Обработанный возгонкой аурипигмент может выбелить медь до состояния и качества серебра. Этого можно добиться, если прибавить две части нашатыря к четырем частям "каменной соли'⁴⁸, поместив ее сверху. Повтори возгонку трижды, и ты будешь весьма доволен [результатом твоей работы].

16. Что такое мышьяк

Мышьяк⁴⁹ — нежная тонкая субстанция серного цвета и попадается в виде красного камня. Природа его сходна с природой аурипигмента. Мышьяк бывает двух цветов — белый и красный. Легко возгоняется и может быть выбелен двумя способами — выветриванием и возгонкой⁵⁰.

17. Двойственная природа нашатыря

Нашатырь⁵¹ бывает двух сортов: естественный и искусственный. Естественная его разновидность белого и красного цвета встречается в земле. И красный, и белый нашатырь можно извлечь из твердого кристаллического минерального камня, очень соленого на вкус, теплой и сухой природы. Нашатырем промывают [металлы], очищая их и рафинируя. Искусственный нашатырь в нашем деле лучше натурального и обладает против прочих солей большим благородством. Нашатырь размножает ртуть, если его прежде прокалить, измельчить и смешать с оной. Если же [нашатырь] развести в жидкости, он растворяет железо и свинец. Нашатырь дает масло, твердеющее от огня. По своей природе нашатырь теплый и влажный и используется в качестве мягкого начала при изготовлении эликсира, поскольку без нашатыря вещества нельзя ни растворить, ни как следует перемешать.

Заметь себе, что нашатырное начало само по себе вовсе не обладает тинкториальною силой. С его помощью нельзя обратить тела ни в красный, ни в белый цвет. Но зато нашатырь споспешествует тому, чтобы другие медикаменты лучше проникали в неблагородные вещества, очищали и высветляли их, спасая от черноты. Таким образом, сам нашатырь как бы незрим в отличие от иных начал, смешанных с неблагородными телами. Зато он помогает их взаимодействиям, а сам же эти взаимодействия как бы минует.

Прибавлю к этому. Раствор нашатыря, сублимированного или нет, но процеженный несколько раз сквозь толстую ткань с упорядоченным рисунком, помогает проникнуть телам, подвергнутым обжигу, в другие плавкие тела. Здесь-то и случается долгожданное: обожженные тела легко поглощаются на поверхностях плавких веществ. Так совершается сгущение и окончательное смешение в нечто однородное. Если приготовить шафран марсов (crocus ferri) таким же способом, можно получить тинктуру для получения из серебра самого лучшего золота.

18. Для чего нужна универсальная соль и как ее приготовить

Универсальная соль⁵² есть ключ нашего искусства, потому что она отворяет и затворяет все вещи. Ни одно алхимическое действо не может без нее завершиться. Приготовлять ее нужно так. Возьми соли столько, сколько пожелаешь, растолки ее в небольшой ступе, налей теплой воды и хорошенько размешай, процеди сквозь плотную ткань в вертикальный сосуд. Прибавь еще горячей воды и раствори оставшийся осадок.

Кипяти этот раствор в стеклянном, свинцовом или же медном сосуде, покуда вся вода не испарится. Помести эту соль в новый сферический сосуд (olla) и закрой его. Поставь сосуд в печь для обжига и доведи соль до совершенной сухости.

Потом отставь сосуд [с солью] в сторону и не трогай его, покуда я тебя не научу, как следует растворять и перегонять вещества.

Хочу еще прибавить к сему. Я установил, что для этого дела потребна вовсе не металлическая, а обливная глиняная посуда, ибо, как говорит Гебер⁵³ в первой части своего трактата "О разузнавании совершенств": "Раствори соль в теплой воде, перегони, одновременно процеживая, сгусти в подходящем для этого сосуде на слабом огне". Говоря иначе, помести соль в печь для обжига или в печь для выпечки хлеба, хорошо высуши и отложи на время.

19. Соляная вода, или вода, в коей растворена любая [какая тебе только придет на ум] соль

Расплавить соль можно так. Раздобудь пинктавианской соли, хорошенько размельчи ее в медной ступе. Затем наполни ею четыре сосуда (mutonias). [Закупорь горла сосудов], тщательно обмотай пробки ветошью и перевяжи веревкой, сделав [сосуды] непроницаемыми для воздуха. Наполни твой большой алхимический котелок (cacabis) дождевой водой. Закрепи в нем жесткий прут, подвесив на нем два сосуда с солью, погрузив сосуды в воду по самое горлышко, но прежде заполнив их водой. Так и оставь все это на время, равное естественному дню. Дай раствору отстояться, а после этого процеди раствор. Поглядывай внутрь сосудов, наблюдая за осадком. Если кое-какое количество соли останется, оставь котелок еще на день, а потом повтори то же, что и прежде, покуда соль полностью не растворится в воде, затем отфильтруй и остуди. Помести твердую составляющую в глиняный горшок, предварительно равномерно обернув огнеупорной прокладкой, сам же горшок подвесь над огнем, полученным от зажженных углей. Нагревай горшок со всех сторон. Пусть греется над огнем, можно, впрочем, и в печи, покуда жар не остынет. Охлади. Отвори сосуды с солью, которая станет металлу подобна. Проделай все это не меньше семи раз.

20. Какая польза от щелочной соли и как ее приготовить

Щелочная соль⁵⁴ очень важна в нашем искусстве. Если эту соль хорошо приготовить, с ее помощью можно высвобождать твердые окалины всевозможных тел. Природа ее тепла и влажна. Щелочную соль готовят так. Возьми побольше гнилостной дубовой золы или же, еще лучше, массу, оставшуюся в результате винного брожения, которой чистят одежду, мелко-мелко измельчи, прибавь одну шестую часть негашеной извести, перемешай, положи на плотную ткань, а ткань помести над сосудом из-под вина. Потом примешай в эту массу окалины и залей сосуд доверху горячей водой. Затем отцеди, покуда полностью не исчезнет всякая горечь. Слей жидкость и залей вновь свежей водой. Еще раз повтори [все], чему я тебя только что учил. Помести все фильтраты в тот же сосуд и оставь до утра. Утром перегони через фильтр. Потом нагревай в небольшом котелке (caldarium), покуда весь раствор не выпарится, а остаток не отдымит. Дай тому, что осталось, поостыть. То, что останется, и есть твердый камень, который называют щелочью, или горькими отбросами. Засыпь этой солью глиняный кувшин до половины и поставь незакрытым в печь. Сперва грей на медленном огне, прогревай мягко, чтобы масса не вскипала и даже не булькала. Потом начинай греть сильнее, покуда щелочь не покраснеет и не разжижится до воскоподобного вида. Затем при помощи щипцов перелей содержимое сосуда в другой стеклянный сосуд. Но сделай это быстро-быстро, чтобы жидкость не затвердела. Помести стеклянный сосуд с белой щелочной солью в теплое и сухое место, несмотря даже на то, что щелочь со временем, расплывшись, станет жидкой.

Прибавлю к этому. Ту же самую щелочную соль можно приготовить и по-другому. Возьми золу, образовавшуюся от сгорания вполне определенных растений, — золу, которую называют содой⁵⁵, хорошенько разотри [и] прокипяти в горшке с водой.

Потом пропусти раз или два сквозь сито, сходное с тем, которым пользуются для процеживания красного вина, [и] перегони через фильтр.

Затем помести [раствор] в новый глиняный горшок и сгущай сначала на медленном огне. Увеличь жар, покуда соль не затвердеет. Помести соль в чистое сухое место.

Это — растительные квасцы, их называют по-разному: щелочные квасцы, щелочная соль⁵⁶ и клавельная зола, [которая], если сказать точнее, как раз и делается из этих самых растительных квасцов.

Размельчи и раствори йеменские квасцы в трех фунтах перегнанной мочи. Отгони через новый фильтр. Когда белый осадок затвердеет, размельчи его на мраморной плите. Окропи перегнанным уксусом другую мраморную плиту. Переложи измельченные квасцы с первой плиты на вторую. Осторожно приподымай плиту одной стороной так, чтобы прозрачная жидкость сливалась в стеклянный сосуд, а белый землистый осадок пусть останется на плите. Все это должно проделать в холодном и влажном помещении. Раствор же следует собрать в сосуды, хорошо их после этого закупорив. Полученная жидкость может быть отвержена на медленном влажном жару⁵⁷.

Этими квасцами можно фиксировать начальные принципы, а жидкостью можно обмывать тела, подвергшиеся обжигу.

21. Как выбелить и как растворить в воде квасцы

Возьми столько квасцов, сколько тебе заблагорассудится. Засыпь их в кувшин до половины (или чуть меньше). Помести в печь и медленно нагревай. Потом нагревай сильнее, дав квасцам высушиться. Суши их таким образом целый день, подавая как можно больше тепла. По охлаждении перенеси квасцы снежной белизны на мраморную плиту, а плиту, в свою очередь, помести в сырое, прохладное место. Квасцы применяются для приготовления отбеливающей жидкости.

Прибавлю. Поступая так, как я тебе только что посоветовал, ты можешь распустить квасцы в жидкое состояние либо втереть в них некоторое количество нашатыря и употреблять эту смесь для чистки мраморных плит, освежения навозных [ям], устранения запаха зловонных дымов и паров и для иных, подобным этим,

22. Как же можно окрасить в красный цвет атраментум, а также растворить его в воде

Атраментум⁵⁸ — это черная земля, издающая при горении сероподобный запах. Черный цвет его при обжиге переходит в устойчивый красный. Возьми столько, сколько захочешь, толченого атраментума, помести его в кувшин до половины или же по горло, накрой небольшой крышкой, замажь глиной, пусть высохнет. А потом поставь в печь для обжига. Начни медленно в течение трех часов нагревать. Затем прибавь жару и грей так еще три часа или больше, покуда твой кувшин не накалится докрасна. Возобнови точно такой же обогрев спустя день и ночь. Однако следи, чтобы твой атраментум не разжижился. Охлади и достань обработанную таким образом субстанцию из кувшина. Итак, ты обладатель красного атраментума, который именуют атраментумом цветущим. Береги его, он тебе еще понадобится, когда наступит пора духам и телам предстать в пурпурном одеянии. Раствор атраментума поможет тебе придать устойчивый красный цвет любой вещи.

Добавление о квасцах к тому, что изложено раньше.

Легчайшие квасцы⁵⁹ готовят так. Хорошенько размельчи квасцы и прокипяти в заранее очищенной моче. [Моча] должна покрывать [квасцы] не более чем на два пальца. Кипяти-кипяти, покуда все квасцы не растворятся в моче. Потом пропусти через фильтр, сгусти и отверди между двумя глиняными подами (patellae), подавая снизу медленный огонь.

Пусть ты пожелал высушить субстанции неодушевленные. Их можно сушить по-разному, но ты поступи так. Помести то, что должно высушить, в сосуд, со всех сторон непроницаемый. Оставь лишь сверху совсем небольшое отверстие необходимого размера. Сосуд с веществом поставь в печь для выпечки хлеба, но прежде вынув оттуда хлебы. Дай легкий жар, поддерживая его таким всю ночь; к утру твое вещество, как утверждают, достигнет совершенной сухости. Об этом ты можешь узнать в сочинении Аристотеля "О совершенном магистерии" ("De perfecto magisterio")⁶⁰.

23. Как приготовить винный камень, да так, чтобы масло, извлеченное из него, могло растворять окалины

Винный камень весьма полезен в алхимическом искусстве. Его приготовляют так. Наполни кувшин сырым винным камнем⁶¹, взятым из мутного красного или белого вина, и закрой кувшин. Помести его в печь. Сперва нагревай медленно, а потом — сильней. Дли нагревание три дня и три ночи, покуда кувшин не раскалится докрасна или добела. Вынь кувшин и сохраняй. Немного погодя, я покажу тебе, как сделать из содержимого твоего кувшина масло, с помощью коего ты сможешь растворять в воде окалины любых тел и любых духов, потому что наш винный камень упрощает узы [духа и плоти], способствует их единению.

Добавлю. Не очень-то хорошо наполнять кувшин, стоящий на сильном огне. Сие проверено мною не единожды.

24. Как готовят зеленую медь, как ее окрашивают в красный цвет и чем она полезна для алхимического искусства

Делай зеленую медь⁶² так. Спервоначалу обработай медные пластины нашатырем и медом. Скрепи пластины и подвесь их в парах крепкого уксуса, налитого в прочный, хорошо закрытый — чтобы пары не улетучивались — сосуд. Все это помести в теплое место, где и будет испаряться уксус. Пусть сосуд постоит три или четыре недели. Потом открой твой сосуд, и ты узришь зеленую медь, налипшую на пластины. Соскобли медную зелень и сохрани ее. А теперь сызнова подвесь пластины над уксусом, покуда медь и на этот раз не обратится в зелень. Затем подвергни зеленую медь обжигу точно так же, как я учил поступать тебя в этом случае с атраментумом. Вот тогда-то ты и обретешь истинный и устойчивый красный цвет⁶³. Атраментум растворяется в воде и окрашивает в устойчивый красный цвет тела и духи. И здесь атраментум упрочает узы меж духами, выявляя множество скрытых свойств, таящихся и в самой воде⁶⁴.

Прибавление к только что сказанному. А вот как приготовить зеленую медь иначе. Возьми один фунт медной стружки, половинный вес купороса⁶⁵ и нашатыря и замеси это на крепком уксусе в виде пасты. Положи [пасту] в лошадиный помет, находящийся в стеклянном сосуде. Пусть все это перегниет. Тогда-то и получится преотличная зеленая медь.

[Медный] цвет. Возьми ясные медные пластины. Подвесь их [в сосуде] над вяжущим уксусом и выставь на солнце. Пройдет четырнадцать дней. Открой сосуд и достань оттуда пластину. Соскобли с пластины цвет, и ты будешь обладать (действуя, как я тебя учу) наитончайшей [зеленой медью]. Заметь себе хорошенько, что говорит Гебер в своей "Книге о печах"⁶⁶в главе о серебре: медь должно очистить и растворить; только тогда из нее можно извлечь наичистейшую серу, уже окрашенную, сгущенную и закрепленную.

25. Как и из чего делают киноварь

Киноварь — субстанция благородная. Она занимает подобающее ей место в искусстве [алхимии]. Ее именуют "юзифур"⁶⁷. Киноварь делают из живого серебра и серы так. Возьми две части ртути, а третьей частью да будет сера. Смесь размельчи так, как размельчают вермиллон⁶⁸. Помести [смесь] в стеклянный сосуд с узким горлом. Обмажь верх сосуда слоем глины толщиной в палец и, высушив, поставь сосуд на треножник. Еще раз проверь, хорошо ли закупорен сосуд, и полдня нагревай на медленном огне. Потом усиль огонь, прокаливая теперь уже целый день, покуда не углядишь красные дымы, кои воскурятся над сосудом. Охлади, а потом и вскрой сосуд, вынув из него содержимое. Добрая и ясная киноварь и будет этим содержимым. Итак, работа завершена, а истина — в твоих руках.

Ты увидел киноварь. А теперь следи, как влага начнет улетучиваться из сосуда. Когда же ты заметишь желтые дымы, подымающиеся из сосуда, осторожно открой его совсем. Не пройдет и часу, как пары станут красными, а красный [цвет] — знак киновари. Затем, опустив в ампулу⁶⁹ стержень, зацепи им немного содержимого, чтобы испытать его на все свойства киновари.

Добавление. Ртуть, однако, прежде следует отмыть с золой и солью и пропустить сквозь ткань неупорядоченной фактуры. Точно так же и серу нужно прокипятить в моче и в уксусе, снимая всплывающую на поверхность муть⁷⁰. Потом серу сушат. А после высушивания ее вновь вымачивают в течение дня в уксусе, а на другой день — в моче. Мне попадался [рецепт] получения киновари и в других сочинениях. Так, согласно Гермесу, следует взять две части ртути, три части серы и четыре части нашатыря.

26. Как и из чего можно приготовить лазурит

Хотя лазурит⁷¹ не столь уже необходим в нашем искусстве, мне хотелось бы все же рассказать тебе, как делать его. Возьми две части ртути и по одной части серы и нашатыря и все это измельчи так, как я учил тебя, когда речь шла о приготовлении киновари. Положи смесь в стеклянный сосуд. Затем прокали, как и в случае с киноварью. Когда ты увидишь сквозь стекло голубой дым, можешь считать, что [работа] подошла к концу. Вот уж и охладился сосуд. Вскрой его, и твоему взору предстанет великолепный лазурит. Раздроби его на камне всухую. Часть твоих затрат ты можешь оправдать [если продашь немного лазурита].

Добавлю. Иные утверждают, что стеклянный сосуд следует подержать на огне, покуда вся влага не улетучится. Встретился мне один трактат, в котором сообщалось, как была получена одна весовая часть лазурита из двадцати двух весовых частей ртути, восьми весовых частей серы и четырех — нашатыря.

Точно так же еще в одном трактате мне довелось прочесть о том, как брали одну весовую часть нашатыря, удвоенное количество серы и утроенное — ртути. Все это помещали в обмазанный глиной сосуд, а потом ставили в навоз на три дня. Засим кипятили, как тому в свое время учил Гермес.

А вот еще способ. Возьми фунт ртути, четыре унции серы и две унции нашатыря. Размельчи и возгони. На медленном огне ты получишь ультрамариновый лазурит.

Или так. Возьми двенадцать драхм⁷² ртути, четыре драхмы серы и три — нашатыря. Но можно и по-другому. Возьми две части ртути, третью часть серы и одну восьмую — нашатыря. Растерев, положи в обмазанный глиной [сосуд] с узким горлом. А положив, замажь отверстие. Умеренно подогревай полдня. Потом можно и посильнее. Когда повалит голубой дым, можно считать, что работе пришел конец. Иные, однако, предпочитают смесь из двадцати двух весовых частей ртути, восьми весовых частей серы и четырех — нашатыря. Со смесью этой поступают точно так же, как и со смесью в случае юзифура.

27. Как и из чего делают белый свинец

Белый свинец⁷³ делают так. Возьми свинцовые пластины и подвесь их в парах крепкого уксуса, налитого в прочный кувшин. Закрой сосуд и поставь в теплое место. Потом тебе надлежит поступить так, как ты бы поступил, если бы [готовил] зеленую медь. Ты увидишь белый свинец, налипший на пластины. Соскабливай и накапливай белый свинец, покуда порядочно не накопишь. И только потом уже приготовь из него свинцовый сурик.

28. Как из белого свинца приготовить свинцовый сурик

Свинцовый сурик из белого свинца⁷⁴ делают вот как. Хорошенько разомни на камне с водою белого свинца и слепи из смеси несколько лепешек. Положи эти лепешки в глиняную не круглую, но и не слишком продолговатую миску. Возьми [в качестве подставки] камень или сделай две глиняные стенки, каждую в одну пядь высотой. Поставь на этот упор большой глиняный кувшин, да так, чтобы дно упиралось в одну стенку, а отверстие — в другую. Потом помести чашку с белым свинцом вовнутрь кувшина, закрыв ее такой же точно чашкой. Раздуй медленный огонь, а по прошествии полудня усиль жар. Дай веществу остыть. Тогда-то ты и получишь свинец равномерно красного цвета⁷⁵. Повтори все сызнова. Растирай в течение полудня. Вынь, и ты станешь обладателем [нужного тебе] количества доброго свинцового сурика.

29. Как изготовить свинцовый сурик из свинцовой окалины

Возьми кувшин и помести его над двумя стенками так, как я только что тебе о том поведал. Положи туда свинца и сильно нагрей. Когда же свинец расплавится, помешай расплав длинной железной ложкой. Мешай, и ты заметишь, как свинец будет превращаться в окалину. [Дли перемешивание], покуда весь свинец не сгорит. По охлаждении проверь, что останется, сквозь ткань или тонкое сито. Вновь помести в кувшин. И опять перемешай, покуда все твое вещество не превратится в блестящий порошок. Просей вслед за тем на камне. Размельчи еще раз с водою и обработай так, как я тебя наставлял в случае с белым свинцом. Измельчай и прокаливай, покуда не получишь свинцовый сурик.

Прибавлю к этому. Свинцовый сурик можно приготовить и так. Положи пять или шесть фунтов свинца в любой, какой тебе заблагорассудится, сосуд. Расплавь на сильном жару, помешивая железным прутом, покуда весь свинец не распылится внутри сосуда. Оставь так на два часа. Увлажни мочой и нагревай свинец в кувшине, предварительно хорошо разогрев кувшин в течение одной восьмой часа. Дождись, пока огонь не умрет собственною смертью. Тогда-то и явится вещество красного цвета. Измельчи его на плите, рассыпь в небольшие трубки (саппа) и поставь на умеренный огонь на день. Вот тогда дело можно считать свершенным.

Иной путь. Возьми третью часть "каменной соли" (sal petrae), две части красного мышьяка и побольше живого серебра. Перемешай все вместе. Так ты тоже сможешь получить сурик.

30. Что такое возгонка и сколько существует способов возгонки

Возгонка есть улетучивание сухой субстанции под действием огня, омывающего стенки сосуда. Возгонка может быть разнообразной в зависимости от природы возгоняемых веществ. Один вид возгонки [требует] воспламенения, как это бывает с марказитом, магнезией или тутией. Другой совершается при умеренном прокаливании, как в случае со ртутью и мышьяком. Но бывает возгонка и при низком пламени, как, скажем, для серы. В самом деле, при возгонке ртути от нее отделяется ее земля, и поэтому меняется ее жидкообразность. Часто бывает и так, что избыточная земля смешивается с веществами, с коими она не имеет сродства⁷⁶, значит, возгонку нужно повторять. К таким веществам мы отнесем окалины яичной скорлупы, белого мрамора и тонко измельченного стекла, а также ряд солей. От этих последних [землю] можно очистить, от иных — нет, если, конечно, тела не пребывают в совершенном [состоянии]. Однако такого рода тела уже схвачены порчей, ибо их серность подымается в ходе возгонки с возгоняемыми телами. А серность сих веществ сводит на нет, обезображивает весь труд целиком. Вот тебе близкий пример. Если ты возгоняешь олово или свинец, ты обязательно заметишь, что эта возгонка оскверняется нездоровой чернью. Следовательно, лучше осуществить возгонку тех веществ, с коими возгонка [по природе этих веществ] разногласна. В то же время, в общем виде, возгонка должна была бы проистекать куда легче у тех веществ, меж которыми есть согласие [природного сущностного] свойства. В случае же серности такого [природного] согласия нет⁷⁷. Чтобы удалить влажность, нужно смешать и измельчить вещество с окалинами, подлежащими возгонке, покуда металл сделается неразличимым. Далее медленно грей, и ты удалишь влажность. По мере улетучивания [влажности смеси] будет также улетучиваться и влажность ртути. Но об этом я поведаю тебе в свое время, когда настанет очередь рассказать о возгонке духовных изначальных субстанций.

31. Что такое обжиг и сколько может быть способов обжига

Любой обжиг или прокаливание есть, в сущности, измельчение вещества действием огня, имеющего целью удалить влажность, которая связует все части тела. Обжигу подвергают тела, невполне совершенные.

Существует несколько способов прокаливания. Тело прокаливают для того, чтобы удалить оскверняющую и заражающую тело серность. В самом деле, любую серность можно выжечь из вещества, с коим она объединена, но удалить ее без прокаливания невозможно. Мягкие тела под действием накаливания частично отвердевают и оказываются способными легко произвести на нас впечатление вполне совершенных и чистых тел. Изначальные духовные принципы легче фиксируются и легче растворяются. Любое прокаленное тело фиксируется и возгоняется легче и лучше тела непрокаленного. Итак, мягкие тела могут быть легко обожжены с помощью огня. Телам твердым потребен для обжига очень сильный огонь. Но этому я научу тебя в конце [данной книжицы].

Прибавление к только что сказанному. Серебро прокаливают так. Возьми унцию наичистейшего серебра (а можешь взять, коли пожелаешь, и больше). Сделай из этого серебра тонкие пластины с ноготь [пальца] руки. Прибавь третью часть универсальной соли, приготовленной и обожженной обычным способом, и четвертую часть ртути. Измельчи соль, разотри с ртутью, и ты получишь порошок.

Склей пластины с помощью порошка. Затем начни возгонку на медленном огне, покуда влажность смеси не улетучится. Тщательно затвори отверстия и прибавь жару. Нагревай весь день. Позаботься о том, чтобы не вдруг вынуть сосуд из огня, а охлаждай не спеша, [в течение] трех часов. Покуда не охладится, не открывай сосуд, иначе духовные принципы возлетят. Когда сосуд охладится, извлеки из него ртуть, чистую, как кристалл, и отложи в сторонку. Потом извлеки и серебро, что осталось в сосуде, наполовину прокаленное с универсальной солью. По возможности сразу же растолки на порфире⁷⁸ соль и полупрокаленное серебро. В ином случае положи это все в стеклянную кассолу⁷⁹ и отдели всю соль полностью, промывая в кипящих водах⁸⁰, покуда вовсе не пропадет соленый вкус; высуши оставшуюся окалину на дне паропсиса⁸¹ и сразу же вновь прокали с новой порцией соли и с новой ртутью, пятикратно или шестикратно возогнанной. Чередуй прокаливание и отмывание серебряной окалины, покуда вкус соли будет вовсе неощутим. Твое прокаленное серебро станет самым белым и самым чистым серебром, какое только возможно. Оно будет подобно лучам звезд. Так, если случится сплавить это серебро с бурой, либо с добрым нитрумом, либо со щелочною солью, ты обнаружишь, что твое серебро обернулось белым золотом.

32. Что такое сгущение и почему к этой операции прибегают

Сгущение — это возвращение жидких субстанций к их твердому состоянию. Данная операция сопровождается утратою веществами своих паров. Сгущение предназначено для того, чтобы отвердить ртуть и очистить медикаменты от влажности, вкрапленной в их массу. Ртуть сгущается путем приведения ее в твердое состояние силою сухости огня⁸². Сухость огня удаляет влажность. Эту процедуру осуществляют в длинном узком сосуде.

33. Что такое закрепление и сколько существует способов закреплять тела

Закрепление⁸³ есть соответствующая мера закаливания летучего вещества в огне. Закрепление задумано также таким образом, чтобы любые изменения цвета или вообще любая субстанциальная перемена увековечивалась, оставалась бы постоянной. Так, тела, утратившие часть своего совершенства, в результате прокаливания закрепляются, если их освободить от порчи и летучей серности. Серу и мышьяк закрепляют двояким образом. Первый способ состоит в том, что повторяют прокаливание их, переводя эти вещества из одного состояния в другое⁸⁴, покуда они не достигнут абсолютной устойчивости. Духовные принципы закрепляют иначе: либо с помощью растворов металлов, либо с помощью масла из винного камня⁸⁵. Но об этом я сообщу тебе не сейчас.

Добавление. Возьми возогнанной ртути и столько же нашатыря. Возгони все это семикратно или же нагревай, покуда смесь не расплавится. А камень пусть остается на дне твоей посудины. Растолки его и выставь на влажный воздух. Ты вскоре увидишь, как твой камень разжижится. Замочи металлический мышьяк в этой жидкости, раствори в перегнанном уксусе и семикратно перегони. Или же сгусти, а потом раствори. На дне окажется камень.

Металлический мышьяк⁸⁶ приготовляют посредством сплавления одной части мышьяка с двумя частями белого мыла. Иной [способ] дан у Гебера в его "[Книге] о печах". Лишь пожелай, и ты сможешь там вычитать [это].

Итак, возгони либо ртуть, либо серу, либо приготовленный как положено мышьяк, либо и то, и другое, и третье вместе. Но и одновременно проделай то же либо с винной солью, либо с "каменной солью", либо же с нашатырем. Повторяй это многажды, покуда твои вещества не закрепятся. Засим постарайся извлечь [их] с помощью теплой воды.

34. Что такое растворение и сколько существует способов растворять вещества

Растворение есть слияние какого-либо прокаленного вещества с водою. Процедура эта изобретена для того, чтобы скрытые качества веществ могли бы стать явными твоему взору, а явленные качества, напротив, уйти вглубь. Растворение надобно еще и для того, чтобы удобно было перегонять вещества. А это очень помогает освобождать их от загрязнений. Растворения можно достичь либо нагреванием или увлажнением, либо охлаждением и увлажнением. Но этому я научу тебя в свое время.

Прибавление к только что сказанному. Есть [вещества], кои прежде прокаливают с равным им по весу количеством серы и лишь потом растворяют в закрытом тигле в воде или в лимонном соке.

35. Что такое перегонка и как ее осуществляют

Перегонка⁸⁷ есть поднятие паров жидкости в особое вместилище. Имеются многоразличные способы перегонки с огнем и без оного. Перегонка с огнем тоже бывает двух видов. В одном случае перегонку осуществляют путем поднятия паров с

помощью алембика⁸⁸, в другом — путем схождения сгущающихся паров и переноса их в соответствующие сосуды.

Общая цель перегонки состоит в очистке жидкости от примесей. Очевидно, то, что получается в результате перегонки, чище [чем первоначальная жидкость]. Удалив нежелательные примеси из наших медикаментов и очистив наши духовные принципы, мы можем растворить полученные таким образом чистые вещества в чистой воде. Перегонку придумали еще и для того, чтобы извлекать и отводить по патрубкам чистые по своей природе масла. Но по их чистоте еще нельзя судить об их горючести. Перегонка с процеживанием служит лишь для того, чтобы получить ясную и чистую жидкость.

Добавлю к этому. Чтобы возогнать ртуть, поступай так. Возьми одну унцию сухого купороса и столько же универсальной соли, сперва прокаленной. Размельчи, смешай, а потом добавь унцию ртути. Еще раз разотри и окропи небольшим количеством перегнанного уксуса, чтобы несколько усилить смесь. [А еще лучше] применить в этом случае немного крепкой воды⁸⁹, которая обладает большею, нежели уксус, силою. Затем помести все это в аппарат для возгонки. Если этот сосуд стеклянный, [поставь его] посреди золы и обмажь его критской глиной, истолченной с мукой и яичным белком. Если же твоя посуда гончарной выделки, обмажь ее гончарной глиной и негашеной известью, увлажненной смесью лошадиного помета и подсоленной воды, как это делали в старые добрые времена и [как о том сообщают] наиболее авторитетные папирусы. Подбрось уголья и подожги.

36. Что такое умягчение и как это делается

Умягчение⁹⁰ есть расслабление сухих и неплавких субстанций. Ясно, что эту процедуру придумали для того, чтобы умягчить тело с надеждою преобразовать его и таким образом позволить другим веществам проникнуть в его материю. Ведь тело, лишенное жидкостности, неспособно допустить в себя проникновение каких бы то ни было видимых субстанций. Иные полагают, что умягчение следует осуществлять с помощью жидкостей и жидких масел. Но эти люди пребывают в заблуждении. Вряд ли отыщется такое твердое вещество, в коем влажности было бы больше, нежели в сере или мышьяке. Серу и мышьяк с помощью возгонки можно умножить во много раз, потому что, благодаря наличию в них умягчающей субстанции, тождественной их влажности, они очень хорошо подвергаются плавлению. В то же время совершенно обязательно очистить их от всякой порчи. Но еще лучше закрепить их с помощью масла, добытого из винного камня. А уж после этого очень удобно их умягчать. Пожалуй, этих сведений тебе хватит.

К этому прибавлю еще. Умягчать необходимо духовные принципы, камни и тела при получении всевозможных эликсиров. Едва ли найдется хотя бы один философ, который не согласился бы с этим. Умягчение делается следующим образом. Тело [считается] умягченным, если оно ощущается воскообразным и всплывает на поверхность воды. Раствори [эликсир] в фиале⁹¹ помещенной в навоз. Разок перегони и удали примеси, подернутые чернью. Затем поставь на закалку в небольшую печь. Каковы же признаки превращения? Если небольшое количество эликсира, помещенного в тигель над огнем, расплавится, то, значит, все в порядке. Ежели нет — начинай сызнова.

37. Как приготовить белоснежную ртуть

Возьми фунт ртути, разотри на камне с прокаленной яичной скорлупой, белым мрамором или зеленой медью. Налей доверху достаточное количество крепкого уксуса и замеси пасту. Прибавь немного ртути. Вотри ее, покуда не смешается со всем остальным. Снова прибавь немного ртути и опять разотри точно так же, как и прежде⁹². Слепи из пасты небольшие таблетки, помести в сосуд и держи их там, покуда [ртуть не] выступит на поверхности таблеток. Переложи таблетки на [противень] и высуши их в печи на умеренном жару, дабы от сверхнагрева не улетучилась ртуть. Возьми один фунт ртути и столько же прокаленного нашатыря. Смешай и разотри, покуда ртуть не потеряет собственную видимую индивидуальность. Хорошенько высуши [и смешивай] с уксусом, опять-таки до тех пор, покуда ртуть не утратит собственного своего вида. Проверь теперь, достигнуто ли тобой совершенное смешение и растирание. Увлажни немного смесь слюною. Помажь смесью серебряный динарий и [следи], упадет [ли] ртуть. Если да, то это значит, что ты плохо растер свою смесь. В ином случае все в порядке. Тогда еще раз тщательно все разотри, помести в сосуд для возгонки и тщательно его закрой.

Поверхность вещества, помещенного [в сосуд], [выравнивать] не следует. Замажь вместилище вещества гончарной глиной. С особенным тщанием отнесись к обмазке соединительных швов в сосуде, дабы предупредить утечку. Помести в печь для возгонки и затепли медленный огонь на полдня, покуда влажность не улетучится. Проверь конец исхода влажности по пластинке, не запотевает ли. Теперь, когда все вполне сухое, залепи хорошенько твой сосуд гончарной глиной и прибавь жару. К концу же раскали огонь максимально возможной силы. Ночью пусть [сосуд] охлаждается. Поутру открой. В верхней части алудела⁹³ ты [заметишь] непрореагировавшее вещество. У подножия стенок сосуда, а кое-где и вверху ты увидишь белоснежные вкрапления то там то сям. Собери и сбереги снегоподобную субстанцию. Боже упаси тебя прибавить к полученному веществу жидкости: ты вернешь твоей ртути былую оживленность, и весь труд твой тогда окажется зряшным. Затем возьми одну часть соли, приготовленной так, как я тебя когда-то учил, очисти ее и высуши. Прибавь к ней полчасти возогнанной ртути, смешай рукою и положи в сосуд для возгонки. Разровняй, закрой и возгони, как это мною уже описано. Поутру вынь возогнанное, собери и испытай. Обрати внимание на остатки. Быстро возьми щелочь остатков и положи поверх горящих угольев. Ежели задымит, повтори уже знакомую тебе процедуру возгонки и [на] другой день. После всего тщательно собери возогнанное вещество — все до крупицы. На третий день возгони с новой порцией соли и продолжай, как и прежде. Вот тогда-то будешь ослеплен веществом куда более белым, нежели снег. Глянь, а не осталось ли чего еще на дне. [Коли да], то продолжай возгонять, покуда все остатки не превратятся во что надо. Еще и еще повторяй все сызнова. Бери новые порции соли и поступай, как прежде. Четырехкратно (а может быть, и более) возведи свою субстанцию к закреплению. На этом и успокойся.

Добавление. Можно прокаливать и тальк⁹⁴. Знаменитый мастер Жан де Мен⁹⁵ прибавляет зеленую медь. Этот факт засвидетельствован им в его великом сочинении. Правда, он идет вперекор Геберу, который в главе о возгонке ртути говорит, что ртуть должно возгонять с веществами, лишенными серности.

Способ получше возгонять ртуть сообщает Разес⁹⁶ в "Прорицаниях" ("Divinationes") в двадцать третьей [главе] семнадцатой [книги]. Хорошенько измельчи одну часть горной соли [и] столько же египетского атраментума. Поверх налей живого серебра в количестве, равном горной соли и египетскому атраментуму, взятым вместе. Снова перемешай. Положи [смесь] на дно пергамского алудела⁹⁷. Сверху насыпь прокаленной горной соли. К ней прибавь немного медикамента, но прежде высушенного, а потом совершенно лишенного жидкости. [Теперь] затепли малый огонь под алуделом. Потом подкинь побольше углей, покуда живое серебро не возгонится. Затем собери, измельчи как следует и возгони. Сосуд должен быть в верхней части перегороженным и широким, в середине — много уже, а книзу — шириною с ладонь. [Соединение ртути] будет скапливаться в виде кристаллов под перегородкою алудела. [Субстанция], скапливающаяся над перегородкою, будет явлено вовсе не в виде камня, а в виде порошка. Проделай это семь раз. Если [имеешь] то, что над огнем затвердевает, а плита накалится (tabulam ignitam), значит, все в порядке. А если нет, повтори возгонку с атраментумом и солью, да так, чтобы пары не выходили за пределы сосуда. Плита вылудится, станет белой, и явится чистейшее серебро.

Если ты будешь возгонять ртуть еще, не забывай уменьшать остаток примерно на одну пятую часть. Если же станешь возгонять ртуть с купоросом и солью, чему я тебя уже научил, обязательно прокали купорос и соль.

Замазка для заделывания щелей и трещин может быть [приготовлена] из золы, гончарной глины и универсальной соли, растворенной в моче. Замечу: встречал я и таких, кто [пользуется] для этого же яичным белком и негашеной известью.

38. Как растворяют, выбеливают и закрепляют серу

Сперва прокипяти на протяжении целого дня серу в крепкой кислоте. Хорошо разотри комки и сними выплывшую на поверхность пену. Извлеки серу, высуши ее, прибавь к ней квасцов, приготовленных так, как я тебя научил в свое время, и помести в сосуд, предназначенный для возгонки ртути. Разведи под сосудом огонь, но слабее, однако, того огня, [который потребен] для возгонки ртути.

Потом убавь огонь и начни медленно возгонять и возгоняй так целый день. Наутро достань [возогнанное вещество], и ты увидишь, что оно почернело. Возгони еще разок, и оно побелеет. Возгони в третий раз вместе с солью, и твоему взору предстанет вещество белизны совершенной. Возгони еще два раза, закрепив таким образом достигнутое совершенство белизны, и отложи в сторону.

Добавление. Серу возгоняют так же, как и мышьяк, но с тем лишь отличием, что серу кипятят более энергично и значительно дольше.

39. Как выбеливают аурипигмент

Аурипигмент должно измельчить, а потом кипятить его целый день в уксусе или же в моче. Затем прибавь черного железного порошка (fuligine ferri) столько, сколько пожелаешь. Хорошенько размешай, а потом и возгони, поступая точь-в-точь как я учил тебя поступать с серою. Тогда-то твой аурипигмент и побелеет.

Прибавлю. Аурипигмент именуют желтым мышьяком. Нет лучшего способа очистить аурипигмент, как лишь с помощью уксуса и соли. Да и Разес в соответствующем месте говорит то же: нет ничего лучше соли для совершения очистки аурипигмента.

40. Как выбеливают мышьяк

Мышьяк есть субстанция, природа которой сходна с природою аурипигмента, с той лишь, однако, разницей, что кипятить его вовсе не обязательно. Итак, хорошо измельчи твой мышьяк, вымочи его в крепком уксусе дважды, трижды или четырежды, каждый раз высушивая. Между прочим, Роджер⁹⁸ настаивает на вымачивании в перегнанном уксусе в том месте своего сочинения, где он говорит о прокаливании тел. Обработал? А теперь измельчи твой мышьяк в порошок и так вот и храни его. Вещество в виде порошка очень удобно прокаливать. Но если тебе захочется возогнать мышьяк, измельчи его еще тоньше и прибавь к нему равновесное количество черного железного порошка. Повтори возгонку семь, а то и больше раз, поступая [так, как] я учил тебя, когда речь у нас с тобою шла о ртути. По завершении твоему взору предстанет мышьяк снежной белизны.

41. Как приготовить нашатырь

Если хочешь возогнать нашатырь, поступай так. Хорошо растолки его с нужным количеством универсальной соли, тщательно размешанной в какой-либо жидкости. Возгони на низком пламени в течение трех часов, а затем и на высоком пламени, но возгоняй уже весь день. Наутро вынь возогнанное вещество [из пламени] и сбереги его. Делай все это точно так, как я учил тебя поступать с ртутью. Возгони еще два-три раза, дабы вовсе очистить вещество от отбросов. Поставь [в сторонку].

Прибавлю к этому. Размягчи нашатырь с универсальной солью, соответствующим образом приготовленной. Высуши и повтори умягчение и сушку несколько раз, покуда нашатырь не перестанет уменьшаться в весе. Вот тогда-то твое вещество можешь считать вполне пригодным. Растворив нашатырь в уксусе, процедив через фильтр и высушив на солнце, прибавь [к нему] равновеликое количество обожженной соли, смешай и помести в закрытый сосуд⁹⁹. Сам же сосуд поставь на горячую золу. Затем [нашатырь] возгони с каким-нибудь веществом, пропитывающим нашатырь. А теперь расплавь нашатырь на плите, нагретой докрасна. Если нашатырь расплавится бездымно, значит, все исполнено как надо. Здесь я изложил [мнение] Роджера Бэкона.

Знавал я и таких, кто возгоняет нашатырь и с "каменной солью". Но, замечу, прежде чем возгонять на огне, соль эту следует очень хорошо высушить и очень хорошо смешать с нашатырем.

Иные — встречались мне и такие — возгоняют нашатырь с универсальной солью и особо приготовленным тальком, растолченным со слоем специально обработанной универсальной соли. Все это помещается в сферическое пространство сосуда и возгоняется четыре или пять раз.

Как приготовить нашатырь, если следовать за Разесом? Возьми кристаллизованного нашатыря, разотри с морского пеной¹⁰⁰ и солью нитрум. Возгоняй, положив на дно пергамского алудела над слоем обожженной соли. Собери возогнанное вещество и кипяти его с водою в трубках алембика¹⁰¹  [покуда не] растворится. Перегони или раствори в кошачьем пузыре¹⁰², помещенном над водою. Еще раз перегони. И все.

Закрепленный нашатырь растворять трудно. Поэтому пропитай его уксусом, положи в алудел, а [алудел] поставь в помет, покуда не растворится, и затем перегони. Будь, однако, аккуратным с водою, взятой для растворения. Пусть ее будет столько, сколько нужно, чтобы растворить лишь необходимое количество нашатырного духовного начала.

42. Об огнетворных веществах

Я уже поведал тебе принцип возгонки духовных начал. Остается теперь исследовать вещество огня. Я утверждаю, что огонь должен быть добыт из угля. И две причины укрепляют это утверждение. Первая. Подкладывать уголь в очаг куда легче, нежели дрова. Вторая причина. Дерево очень чадит, а дым мешает следить за тем, [как] идет дело. Сосуды лопаются на огне, если они сработаны из скверной глины или плохо обожжены. Когда лопаются гончарные сосуды, тотчас появляется белый дым, легко различимый в угольном пламени. Лишь задымится сосуд, немедля сними его с огня, и твой труд, связанный с возгонкой, еще не пропал. Следи за первым белым дымком. Будет поздно, коли проглядишь.

Заметь себе, что верхний сосуд, а именно алудел, должен быть обливным, что совсем не обязательно для нижнего. Ты можешь, и это очень даже обычно, привести к твердому состоянию твое вещество на скутелле, если оно не может быть возогнано. [Вещество это] измельчи и смешай с остатками первой обработки. Не сомневайся, что возгонка твоя будет успешной.

43. Дополнительная глава¹⁰³, продолжающая рассказывать о закреплении духовных начал

Закрепление серы. Измельчи ее, положи в ткань, а сверху перевяжи. Прокипяти в воде с негашеной известью. Сперва насыпь в сосуд — наполовину — окалины. Затем долей доверху обыкновенной воды. При этом матерчатый мешок¹⁰⁴ не должен касаться дна сосуда: расположи его посередине. Закрепи мешок меж вершиной и дном сосуда. Привяжи к мешку небольшой камень, да так, чтобы мешок ниспадал ко дну сосуда. Пусть жидкость кипит двадцать четыре часа или около того. Добавляй по мере выкипания новые порции горячей воды. Затем извлеки серу и прокипяти ее в подслащенной воде¹⁰⁵, очищенной от окалины. На том и закончи.

Наисильнейшая вода (aqua fortissima) для закрепления любого духовного начала. Сперва перегони раствор сокровенного белого камня, а именно четырех фунтов его с одним фунтом обожженной яичной скорлупы, хранимой до того в земле. Повтори так многократно. Об этой жидкости тебе надлежит знать следующее. К полутора фунтам прибавь две унции универсальной соли, приготовленной по второму способу, две унции лучшей щелочной соли, одну унцию нашатыря, возогнанного четырехкратно, и одну унцию птичьего белка, сгущенного сразу же по приготовлении. Все эти соли следует растворить в данной жидкости. Закрепив, помести все эти субстанции, представляющие изначальные духовные принципы, в двойную реторту¹⁰⁶, хорошо замазанную и потому герметичную. Так говорит Арнольд¹⁰⁷.

Помимо сего, многократно перегони, выявив остатки, возгони соли столь же хорошо, как если бы ты их растворял. Все это облегчит растворение солей в воде. Потом отгони воду. Так воздействуй на духовные начала. Причем не обязательно все это делать в двойных сосудах. Иногда духовные начала лишь на седьмой возгонке достигают закрепления с раствором, находящимся на днище реторты, благодаря доброй силе солей, равно как и пластине, дарующей через огонь тепло. Иной раз, впрочем, четвертая часть раствора может закрепиться и на четвертой возгонке. Вот тогда-то и прибавь все, что у тебя осталось, дабы завершить закрепление субстанциальных духовных начал.

Кое-кто говорит, что возогнанная ртуть, положенная на оловянную или железную плиту, расположенную в защитном шкафу (cellarium), сразу же переходит в жидкое состояние. Такая живая ртуть легко закрепляется путем растворения и сгущения. Жидкость, отделенная от белковой части яйца и затем очищенная с помощью прокаленной яичной скорлупы (albuminibus ovorum), йеменские квасцы, нашатырь (если взять по фунту каждого) — все это вместе является лучшим закрепляющим [составом] для субстанциальных духовных начал, совершеннейшая изо всех жидкостей. Но об этом я расскажу тебе в свое время.

Ртуть должно закреплять так. Размельчи возогнанную ртуть в ступке с винным камнем и грубой универсальной солью. Возгони. Потом снова размельчи и возгони еще раз. Продолжай так поступать раз десять, а то и больше, давая всякий раз новые порции соли и винного камня. Именно тогда твоя ртуть и будет в конце концов закреплена.

Ртуть можно закрепить также в двойной реторте в течение дня с маслом винного камня, вылитым на поверхность ртути. Причем реторту следует выставить на медленный огонь по крайней мере часа на два. Потом нужно продолжить обработку нагреванием, покуда вовсе не прекратится восхождение паров. Затем открой реторту или же, хотя бы одно отверстие в ней. Возьми ореховый прут, достань им до дна, дабы убедиться, есть ли жидкость на дне реторты. Если придонный остаток затвердел, значит, вещество закреплено. А если нет, то затепли огонь часа на три. Потом охлади. Вынь вещество, увлажни и повтори варку семикратно.

Жидкая ртуть. Возьми нашатыря и ровно столько же морской пены. Хорошо измельчи и помести в одинарную реторту. Положи сверху живого серебра. Излишки удали и перегони на медленном огне. Белая жидкость, что будет отгоняться вначале, ни на что не годна. После этого на короткое время усиль огонь. Живое серебро, наработанное или возогнанное вначале, станет отгоняться. Все закрепленные соли вместе с закрепленной ртутью еще больше закрепятся последующей возгонкой, покуда вся ртуть не расплавится.

Ртуть закрепляется с щелочной солью, окалинами тел или с тем и другим сразу. [А делается] это на умеренном огне, в подходящем сосуде, ибо умеренный огонь благоприятствует сохранению влажности. Ведь именно влажность есть причина плавления. Чрезмерный или же слишком буйный огонь, напротив, мешает плавлению, задерживает его.

Ртуть может быть закреплена с помощью возгонки между двумя прочно скрепленными скутеллами с попеременным перемещением вверх и вниз раз четырнадцать или пятнадцать — покуда не закрепится. Есть люди, которые утверждают, что все это следует производить в железном сосуде и что этот метод тоже сопряжен с огнем и мерой огня.

Если ты хочешь закрепить возогнанные изначальные духовные принципы, раствори окалины тел в жидком нашатыре. Жидкий нашатырь способен эти окалины поглотить. Таким образом, изначальные духовные принципы и закрепляются в форме окалин. Так считает [Роджер] Бэкон.

Закрепление нашатыря. Приготовь пасту негашеной извести с яичным белком в двух тиглях. Положи в пасту нашатыря в виде комков. Замажь [эти комки] упомянутой пастой и просуши. Затем обмажь все это глиною мудрых¹⁰⁸, вновь высуши и зарой в теплую золу на два дня и две ночи. Когда же истечет это время, знай, что нашатырь закрепится. Наконец, раствори закрепленный нашатырь в теплой воде и, коли хочешь, процеди и сгусти. Так [твой нашатырь] обретет чистоту.

44. Здесь начинается алхимическое откровение и научение тайнам сего искусства

В этом месте моей книги я могу достоверно сказать, что вполне обучил тебя собирать многоразличные цветы, источающие благоухание, приносящие здравие и красоту, венчающие славу мира. Но среди прочих цветов есть один — наикрасивейший, благоуханнейший из всех. Это цветок цветов, роза роз, наибелейшая лилия долины. Возликуйте и возрадуйтесь, любезные чада мои, в невинной богоданной юности вашей собирающие сии божественные цветы. Я привел вас в сады Парадиза. Срывайте цветы, выращенные в райском саду. Плетите из них венки. Венчайте ими чело ваше. Возликуйте и возрадуйтесь ликованием и радостью Божьего мира.

Я открыл перед вами, о дети мои, сокрытые смыслы. Пришла пора помочь вам сподобиться великих тайн нашего искусства, столь надолго сокрытых от взоров ваших, — вывести вас к свету.

Допрежь я научил вас, как изгонять порчу и собирать истинные цветы, доподлинные сущности тех субстанций, с коими вы имеете дело. Ныне же я выучу вас взращивать их для изобильного плодоношения. Но один из тех плодов вдруг окажется последним и венчальным из всех — плодом плодов — навечно, навсегда. Я выучу вас также и тому, как закреплять возогнанные порошки, способные выдержать все, какие есть, испытания огнем, способные к смешению и единению с разными телами. Все это достоверно истинно и достоверно возможно. Есть два пути к сей цели. [Их-то я вам укажу].

45. Здесь я научу тебя, как закреплять порошки, дабы их можно было бы смешивать с разными веществами

Возьми [порошка] столько, сколько тебе заблагорассудится, например фунт или два, помести в сосуд для закрепления и выложи отверстие доброй глиной, толщиною в палец, не прибегая к покрытию глазурью. Замажь все трещины глиною же, не какой-нибудь обыкновенной, а глиной мудрецов. А сделавши это, затепли печь, предназначенную для возгонки. И пускай весь день живет огонь твоей печи. Ежели дело происходит летом — к середине дня тепла столько, сколько потребно для возгонки ртути. В случае утренней возгонки перемещай раза два твое вещество, поменяв местами нижний и верхний слои. Затем вскрой сосуд и глянь, закрепился ли твой порошок. Помести самую малость порошка на уголья. Ежели улетит над угольями дымок, ежели порошок будет лежать на жару бездымным, закрепление совершилось. Это знак выявления субстанциального духовного принципа. В случае, ежели закрепление еще не достигнуто, возврати сосуд с порошком в печь, закупорив его, как прежде. Затепли огонь на пять дней или же нагревай до той поры, покуда не услышишь изнутри сосуда звуков, напоминающих стук падающих камней, как это часто случается, когда вещество излишне пересыхает. (Иные, правда, считают, что узнать о свершении закрепления можно и так: нужно положить образчик порошка на раскаленную платину, и, если порошок расплавится или рассечется бездымным образом, значит, закрепление удалось.)

Есть еще один способ [закреплять порошки]. Он состоит в пропитке их маслом винного камня. Ты можешь его осуществить, скажем, таким образом. Возьми возогнанного мышьяка, возогнанной серы или возогнанного аурипигмента. Раскроши на каменной плите с маслом винного камня, покуда вся масса не размягчится. Помести полученное в стеклянную чашу, а чашу поставь в золу, но прежде просеянную сквозь тонкое сито. Поставь затем чашу, взяв ее вместе с золою, в печь для перегонки. Дай совсем слабого огня, особенно сначала, и перемешивай содержимое. Следи, чтобы сосуд не лопнул. Как только стеклянная чаша прогреется, увеличь огонь. Высуши твое вещество в открытом сосуде, если захочешь. Но лучше все же [сушить] в сосуде закрытом. Установи сверху алембик, куда собирай отогнанную из твоего вещества воду. Этот [дистиллат] может еще тебе пригодиться. Когда вещество высохнет, сосуд следует разбить. Он может показаться тебе пустым, но это впечатление обманчиво. Ты обнаружишь на дне сосуда порошки, словно камень, отвердевшие. Хорошенько измельчи отвердевшую субстанцию так же, как приходилось тебе делать это и прежде, размешав с перегнанным маслом [винного камня]. Повторив ту же самую процедуру, вновь разбей стеклянный сосуд. Извлеки вещество. Хорошенько разотри и помести в другой сосуд, имеющий форму ампулы. Зарой это в теплый навоз на семь дней, после чего содержимое должно размножиться. Затем помести сосуд в теплую золу и грей на медленном огне. Вот тогда-то субстанциальные духовные начала предстанут закрепленными. Цвет закрепленной субстанции будет прочным и на этот раз окончательным. Прибавь одну часть данного порошка к пятидесяти частям обожженного железа или же обожженной меди, и ты увидишь, сколь хороши сделаются эти металлы по всем свойствам своим, не говоря уже об их ковкости.

46. Как следует растворять в воде субстанциальные начала

Субстанциальные духовные начала можно растворить двумя способами. Одному из этих способов я тебя уже обучил — это способ с применением масла винного камня. После семикратного сгущения субстанциальные духовные начала должно поместить на покатый мраморный камень, а сам камень — в закрытое влажное помещение. Все это следует проделать таким образом, чтобы дать возможность веществу, растворяющемуся во влаге, равномерно стекать в стеклянный сосуд.

Субстанциальные духовные начала растворяются и в [водном] растворе нашатыря. Делается это так. Возьми нашатыря или иной соли, какая тебе пожелается. Положи ее на камень или же в углубление, предназначенное для растворения, или же в стеклянное хранилище. Положив, тут же и раствори. Измельченный возогнанный порошок раствори в этой жидкости. Заметь себе, что возогнанную ртуть ни в коем случае нельзя смешивать ни с какой иной жидкостью, а только с растворенными в воде универсальной солью, нашатырем или же маслом винного камня. Семикратно попеременно разотри порошок в жидкости и ровно столько же раз высуши. Потом помести на камень растертый порошок, который — не сомневайся! — быстро разжижится. Сохрани вещество для перегонки. Прокаленные тела растворяются точно таким же образом, что и субстанциальные духовные начала. Так, медный цвет и цвет атраментума следует точно так же обработать, что и субстанциальные духовные начала. Потом каждый из них нужно перегнать.

Прибавления к только что сказанному. Запомни (здесь я отсылаю тебя к началу сей главы) — соль совершенно необходима во всех случаях, имеющих дело с растворением веществ.

Разес. Масло орла (oleum aguiale) приготовляют так. Возьми фунт нашатыря и приготовь из него пасту, растирая его на камне и смачивая достаточным количеством мочи. Затем, во-первых, положи [на камень] слой универсальной соли, во-вторых, [слой] нашатыря, в-третьих, слой окалины. Поверх соли положи немного прокаленной яичной скорлупы. Эту [слоеную смесь] нагревай на огне, покуда не расплавится. Когда же смесь твоя расплавится, сними ее с огня. Положи на камень и разжижай в масле четыре дня. По прошествии этого времени собери жидкость в стеклянный сосуд и до поры сбереги. Есть мастера, которые делают пасту из нашатыря, яичного белка и окалины, скатывают эту пасту в шарик, обмазывают глиной, сушат и закрепляют на огне. Негашеная известь, однако, не растворяется ни в чем ином, как в доброй водной соли, сперва высушенной и измельченной, или же в водной щелочной соли. После этого ее точно так же семикратно обрабатывают. Наконец, то, что получится, должно оживить в теплой воде, а потом растворить в ней. Если ты не поступишь именно так, раствор твой окажется не плодоносным.

Разес. Возьми раствору нашатыря, трижды или четырежды возогнанного. Увлажни им возогнанную ртуть. Совсем немного пройдет времени, и вещества пропитают друг друга. Высуши на солнце и поставь на низкопламенный огонь. Хорошенько закрой отверстие сосуда и зарой сосуд в навоз на семь дней. Если к исходу семидневья [твердое] не растворится, обнови навоз и продолжи, покуда жидкость не сделается ясной.

Масло для умягчения¹⁰⁹. Возьми нашатыря, столько же универсальной соли и две части негашеной извести с небольшим количеством свиного сала. Положи все это в стеклянный сосуд и перегоняй на медленном огне. По прекращении перегонки, трижды проделав все это, ты обнаружишь в сосуде белое масло. Оно-то и есть искомый эликсир для умягчения и услащения, а также для плавления окалин металлов. Но самое главное, эликсир этот незаменим как лучшее средство выбеливания веществ. Но об этом здесь говорить вряд ли стоит.

Жидкую ртуть приготовляют так. Берут унцию ртути и смешивают ее с удвоенным количеством крепкой волы. Крепкую же воду готовят смешиванием двух частей йеменских квасцов и одной части каменной соли. Но можно поступить и по-другому. Сгусти возогнанную ртуть, расплавляя ее семь или восемь раз и добавляя к ней кипящее олово. Всякий раз, когда будешь добавлять к ртути кипящее олово¹¹⁰, закрывай тигель, дабы пары без толку не улетучивались. Такая процедура обратит твою [субстанцию] в черный, отливающий маслом цвет. Затем хорошо разотри на мраморе, смешав с небольшим количеством нашатыря, и закопай в навоз. По растворении вещество должно быть дистиллировано либо процеживанием через фильтр, либо перегонкой. Эта вода с серебряной окалиной, возогнанным мышьяком и белым маслом философов годится для приготовления эликсира.

Распускание серы. Возьми фунт очищенного [возогнанного] белого амизадира¹¹¹, некое количество перегнанного уксуса (пусть его будет в пять раз больше, нежели серы) [и] помести в баню, наполненную илом. Ил меняй раз в три дня.

Разес. В книге "О совершенном магистерии", в главе, [повествующей] об отделении серы, ты найдешь все, что касается нашего предмета. Измельчи, просей и помести в реторту одну часть амизадира, три части морской пены, две части соли и одну часть мочи, добавив достаточное количество живого серебра. Свободно подвесь все это над сильным пламенем. Когда жидкость высветлится, извлеки ее и сохрани, покуда не потребуется. Как я уже учил тебя, раз в четыре дня следует менять ил в бане, если тебе не покажется необходимым делать это чаще. Я думаю, Разес наставлял [тебя], как растворять тела, [потребные] для более серьезных дел. Заметь себе и это.

Ртуть, дистиллированная двух- или трехкратно с помощью йеменских или горных квасцов, может быть растворена, если ее положить на мраморную [плиту], а плиту поместить в сырое место. А еще лучше положить ее рядом с грубой, пористой, впитывающей влагу субстанцией.

47. Как субстанциальные начала можно обратить в жидкость красного цвета

А сейчас ты увидишь, как субстанциальные духовные начала принимают красный цвет. Возьми красную жидкость, отогнанную из атраментума, и с ее помощью поглоти [закрепи] субстанциальные духовные начала, каковые ты хотел бы окрасить. Разотри вещество семь раз, поглощая и прокаливая. И затем положи на камень для растворения. Тогда и появится жидкость темно-красного цвета.

Прибавлю к этому. Красную жидкость, которую ты соберешь, не перегоняй, прежде чем не закрепишь цвет ее с помощью огня. Иначе в результате перегонки жидкость побелеет.

48. Как перегнать воду. Два способа

Перегонку осуществляют так. Помести в перегонный сосуд воду, которую ты хочешь перегнать. Сосуд же закопай в золу почти доверху. Жар и сухость¹¹² выступает в этом случае причиной перегонки. Ежели, однако, ты захочешь перегнать воду влажною теплотой, налей воды [в сосуд], но прежде насыпь в него золы. Можешь, впрочем, налить воду и в котелок, помещенный над перегонной печью. Брось в перегоняемую жидкость сена, накрыв его сверху стеклом. Постарайся придать всему этому устойчивость, дабы не завалить содержимое сосуда на одну сторону. Следи за тем, чтобы сено, покрытое поверх стеклом, лежало ровно. Позаботься также о том, чтобы не опустить холодное стекло в горячую воду или же наоборот. Ведь стекло может треснуть, что помещает твоей работе, и придется вернуться к началу. Заметь себе на всякий случай и такое. Если ты захочешь снять сосуд с печи, охлади его прежде, но лишь тогда, когда перегонка уже завершится. Следи внимательно и за тем, чтобы перегоняемая жидкость беспрерывно, покуда длится перегонка, кипела. Перегнав, собери и сохрани полученную жидкость. Запомни и сбереги в памяти сей рецепт таким, каким я его тебе преподал.

Добавление. Растворение тел. Возьми жженое золото или жженое серебро и равное количество возогнанного нашатыря. Смешай и размельчи на камне. Затем возгони нашатырь из твердой прожженной массы всей смеси. Измельчая, возгоняй. И так семикратно. Что же дальше? Помести смесь на поверхность камня, чтобы чуть позднее растворить ее. Есть, однако, и такие, кои, прежде чем возогнать вещество, погружают его в водный раствор буры и лишь потом измельчают. И такую вот процедуру делают семь раз.

Претворение тел в растворенное состояние. Измельчи заранее прокаленные тела с равным количеством нашатыря и обожженной яичной скорлупы. Положи это все в стеклянную чашу, а чашу поставь на умеренный огонь и грей, покуда смесь твоя не запечется в цельный крупный кусок. Охлади. Разбей чашу. Мелко истолки содержимое и положи в сосуд близ места, где тебе предстоит растворить этот порошок. Возогнанные субстанциальные духовные начала могут быть претворены в раствор на мраморной плите или же в навозной [бане]. Заметь себе, что навоз

следует часто подновлять. Но если ты пожелаешь вернуть твою субстанцию к прежнему состоянию, загусти все это на медленном огне, а потом сплавь с аттинкаром¹¹³. Золото, возогнанное с солью, можно растворить в виде красной жидкости с помощью уксуса повышенной терпкости.

49. О перегонке масла

Перегонка, которая [состоит в] стоке жидкости по трубкам, осуществляется так. Возьми глиняный сосуд, имеющий [трубчатую] форму, и помести в него либо золы, либо кореньев, либо дров и даже, если угодно, камень; одним словом, все то, из чего тебе хотелось бы отогнать масло. А теперь пророй в земле углубление. Поставь туда сосуд с выбитым днищем. В него же помести трубчатый сосуд. Обмажь его, дабы не протекал. А потом дай ему просохнуть, загороди нижний сосуд землею. Что же нужно делать дальше? А дальше затепли медленный огонь на часок. Каждый час мало-помалу увеличивай пламя, покуда не минет половина дня. Охлади. Собери и сохрани перегнанную жидкость и перегнанное масло.

50. О сгущении всех растворов

Сгущение всех растворов достигает совершеннейшего своего состояния лишь с помощью тепла и сухости. Налей в стеклянный сосуд с узкой шейкой жидкость, которую тебе захочется сгустить. Помести сосуд в золу. Затепли медленный огонь. Не пройдет и шести часов, как твоя жидкость сгустится, обозначив в себе самой белые или красные слои.

51. Как может быть прокалено золото и серебро

А сейчас следует рассмотреть обжиг всех металлов. Но прежде об обжиге золота и серебра. Погрузи стружки золота или же серебра — что тебе окажется более по душе — в уксус на девять дней. Затем вынь. А когда высохнут, изотри в сухой порошок. Потом прибавляй воды [и] нашатыря, растирая и высушивая. И так шесть раз. Положи все это на камень. Помнишь, я уже учил тебя этому, когда говорил о растворении? Ну, так вот. Раствори, перегони [через фильтр] и отставь до поры в сторонку; возьми из этой жидкости порошок для раствора.

Заметь, однако, что содержащие золото жидкости следует использовать для претворения растворов в красные, содержащие серебро — в белые.

52. Про реторту

Реторта есть сосуд, который можно помещать в котелок так, как будто бы в гнездо: помещенная в котелок реторта крепко-накрепко и устойчиво располагается в нем. Горлышко, куда подымается вода, отведено в сторону и хорошо закрыто. Реторту следует брать за отвод, а не за дно, иначе она может треснуть. Но вот уже в реторте твоей совсем немного воды, и ее нужно охладить. Помести реторту в воду, еще достаточно теплую, но ни в коем случае не в холодную, иначе твоя реторта может расколоться на части.

53. Как должно обжигать прочие металлы

Возьми пластины и нагрей их. Потом промой их, протирая соляной водою: ведь соль разъедает любые нечистые влажные вкрапления, пребывающие в телах. Выбери глиняный сосуд, особо приготовленный для данной цели. Заложи пластины в сосуд. Помести сосуд на треножник и — в печь для обжига. Засыпь под треножник уголья. Дай сильный огонь, а печь закрой. Когда пластины раскалятся, утишь огонь, дабы не расплавились. Но все же не сбивай всего пламени — пусть [пластины] обогреваются огнем, хотя и слегка успокоенным. Утром вынь пластины, поскобли их и сохрани. Ведь они уже обожжены. Если кое-какие еще не вполне обожжены, вновь увлажни их соляною водой и повтори всю процедуру, покуда [и эти пластины] не окажутся обожженными.

Добавления. Обжиг золота и серебра ведут через амальгамирование одного из них равными частями ртути и универсальной соли на медленном огне и при продолжительном перемешивании, покуда не улетучится ртуть. Промой осадок чуть теплой водою ипроцеди через фильтр. Тогда-то ты и обнаружишь твое вещество, обращенное в окалину. Иной [метод] обжига золота и серебра, как, впрочем, и других веществ, можно найти у Аристотеля в его трактате "О совершенном магистерии".

Более того. Двойной обжиг золота и серебра описан в книге, названной "Метод составления медикаментов путем уравнивания элементов"¹¹⁴, в главе "Об обжиге тел". Там-то и рассматривается обжиг многоразличных тел. Это сочинение принадлежит брату Роджеру Бэкону.

Обжиг золота. Разжижи золото, расплавив его. Сделай из расплава тонкие пластины. Положи пластины в железный тигель. Закрой, прежде положив туда универсальной соли. Пусть плавится. А можно взять вместо универсальной соли составной медикамент, равно содержащий нашатырь и гранатовую кислоту (mali granati). Этот состав поможет размолоть твою субстанцию в порошок с помощью заостренностей, коими обладают и соль, и кислота. Затем помести все это в печь для выпечки хлеба на день и на ночь. Потом вынь. Вот тогда ты и узришь желто-красную окалину, коей нету и не было равных.

Обжиг серебра. Расплавь его и сделай из расплава пластины. Положи их в железный тигель. Затем добавь в тигель универсальной соли. Слегка растолки ее. Закрой тигель. Начинай плавить. Вскорости благодаря соли пластины расплавятся. Все распадется, и это тоже благодаря соли. Положи подопытную субстанцию в печь для выпечки хлеба на день и на ночь. Потом вынь. Вот тогда взору твоему предстанет серебряная окалина, равной которой не бывало доселе.

Обжиг свинца. Расплавь свинец. Залей раствором универсальной соли и наикрепчайшим уксусом, дабы соль на какую-то часть растворилась. Затем погрузи расплавленный свинец в эту воду. Измельчи и помести в другой, грубо облицованный глиной кувшин. Высуши [его] в хлебной печи, причем суши один день и одну ночь. Наутро можешь вынимать. Ты увидишь снегоподобную, но тяжелую, как соль, окалину.

Обжиг олова. Растопи. Погружай десять раз в раствор универсальной соли, приготовленный растворением соли в наикрепчайшем белом уксусе, смешанном с двумя унциями пчелиного меда. Затем раскроши и помести в кувшин, а кувшин поставь в печь для выпечки хлеба на день и на ночь. Затем извлеки окалину олова.

Обжиг железа. Измельчи и пропитай раствором универсальной соли, рябиновояблочным уксусом (aceto-sorbarum) и гранатовой кислотой. В уксусе и гранатовой кислоте растворится соль. Высуши на золе десятикратно. Потом восстанови, растерев в порошок с крепкой водой до толщины в пять пальцев. Затем закопай в навоз на десять дней. Между тем масса будет растворяться. Сгущай жидкость в течение дня. Сгустившееся вещество окрасится. Измельчи и помести в печь для выпечки хлеба на один день и на одну ночь. Тогда-то перед тобою предстанет окалина столь же красная, сколь красна кровь. Это и есть окалина Солнца [золота], именуемая [шафраном железным].

Обжиг меди. Изготовь медные пластины. Кувшин же закопай в навоз на десять дней. Вынь пластины и соскобли высажденный на них слой. Повторяй эту операцию, покуда не очистишь пластины. Промой [разъеденные пластины] уксусом, мягко протри, промокни фильтрующей тканью. Соскобленный и отмытый "шлам" выбрось. Очищенные пластины весьма заметно истончатся. Пусть [уксусная вода] постоит, отстоится. Тогда-то ты сподобишься узреть всю тонкость, всю нежность, всю изысканность зеленой меди.

Обжиг живого серебра. [Этот метод] должно отыскать в главе о возгонке.

54. Как обжечь медные пластины

Нарежь медных пластин, каждая толщиной с динарий, смочи их соляной водой и положи в рядок на дно тигля.

Дважды натри пластины с каждой стороны мышьяком, настоянным на уксусе. Расположи обработанные пластины одну над другой, насколько позволит пространство твоего сосуда. Замажь сосуд горшечной глиной, дабы не протекал. Пусть просушится. Просушивши, помести в печь для обжига. И да стоит сосуд твой в печи полных четыре часа, покуда весь не раскалится. Однако будь внимателен и следи за тем, чтобы, упаси Боже, твоя медь не растеклась, расплавившись, как это часто случается. Потом охлади. Охладив и глянув, ты обнаружишь всеобщий распад и повсеместную гниль. Измельчи [все это] в ступке или же на камне. Разотри в порошок. Отставь его в сторонку. Хорошенько смешай еще не вполне обожженный остаток с порошком и продолжай обжигать.

Добавление. Красную медь очищают так¹¹⁵, как только ты прокалишь красную медь с аурипигментом, смешанным с нею глубинным образом, начни отмывать ее и отмывай до совершенной чистоты. [Затем] перегоняй, собирая [отгон] через отвод, покуда [медь] не выбелится, став подобной серебру. Измельчи да и пользуйся ею на славу. Если ты еще не достиг совершеннейшего из совершенств, не огорчайся: растирай, промывай и отмывай, перегоняй и очищай, покуда не достигнешь того, чего желаешь.

55. Как же укрепить и отвердить окалины различных тел.

Про это ты можешь узнать также и у Гебера.

Чтобы привести окалины различных тел к твердой, чистой и крупной массе, поступай [следующим образом]. Возьми окалину того металла, какой тебе больше по душе, и хорошенько разотри на камне. Потом два-три раза промой теплой водой, слив помутневшие воды. Отмывши дочиста, остановись. Сухой остаток как следует измельчи. Прибавь к раствору йеменских квасцов, смешанных с водою, подсоленной универсальной солью. Энергично разотри все это. А растирая, многократно насыщай [как прежде] этой водою. Потом высуши [смесь], покуда окалина не побелеет и не оживет. Таким образом, ты сможешь удалить из твоей субстанции все проявления серы, которая и споспешествовала рыхлению твоей материи, обращая ее в землеподобное состояние. Затем растолки со щелочной водой. Пусть высохнет. Высушив, положи в небольшой сосуд — наподобие тигля — и хорошо замажь его горшечной глиной. Высверли совсем небольшое отверстие в твоем сосуде, чтобы, расплавившись, вещество смогло вытечь. Потом замажь его. Поставь [сосуд] в печь. Энергично раздувая жар, прибавь огня, дабы скорее растопить твое вещество. Когда же вещество расплавится, открой отверстие и вылей вещество в железный цилиндр, чтобы видеть твой материал. Очам твоим предстанет белая цельная и единая субстанция. Очи твои возгорятся, а душа возликует. Эта субстанция может быть белого или красного цвета, ибо она свободна от всяческих примесей, от всяческой порчи. Если тебе пожелается сделать твою субстанцию красной, залей окалины металлов красною водой от цветов, взращенных на меди, либо из атраментума, либо же из свинцового сурика. А потом поступай точь-в-точь так, как ты только что поступал. И наконец, [обмой] щелочной водой и слей мутные помылки. Одним словом, действуй так, как я тебя учил действовать в подобных случаях. Тогда и предстанет пред тобою субстанция красного цвета, и ты возрадуешься.

Добавлю к этому. Есть и такие, кои растворяют соль нитрум и квасцы в уксусе и этой смесью очищают окалину от порчи и прочих чернот.

Другие же учат очищать медь так. Возьми щелочной соли и соли нитрум. Раствори эти соли в моче мальчиков. Смачивая этой мочой, в коей растворены твои соли, медную окалину, приготовь пасту на медленном огне, покуда она слегка не подсохнет. Потом усиль огонь и грей до тех пор, пока твоя паста не съежится. И лишь тогда прокали, а прокалив, охлади в универсальном масле. Проделай это ровно четыре раза, и ты узришь медь, подобную закрепленной соли или же чистому серебру. Медную окалину готовят посредством крепления ее универсальной солью. Причем крепят ее до тех пор, покуда ее еще можно измельчить и промыть.

56. Здесь начинается наипервейшая из операций

Возьми, во имя Господа нашего Иисуса Христа, по одной части белой ртути, серы и мышьяка. Все это смешай [и] прибавь полчасти жидкого серебра. Положи смесь в стеклянный сосуд и нагревай над добела раскаленным железом, покуда стекло не расплавится, а смесь не сгустится. А потом помести в золу над огнем. Пусть сгущается. Когда же сгущение завершится, загустевшая смесь примет прочный, ровно распространенный, глубокий коричневый цвет. Возьми далее одну часть твоей тинктуры на сто частей железной руды или же очищенной меди. Руда твоя или медь тотчас же обратится — нисколько не сомневайся! — в превосходный металл с прекрасной ковкостью и с иными металлическими качествами, явленными в высшей степени. Причем эти качества будут приданы твоей руде или же твоей меди навечно.

Прибавлю. Заметь, что тинкториальная субстанция прежде должна быть растворенной, а стало быть, обращенной, и лишь после смешанной с телами, предназначенными для обжига. Если жидкость смешать с водою, [их] невозможно будет отделить друг от друга, так же невозможно, [как] каплю красного вина [отделить] от огромного количества примешанной к ней воды. Но заметь, что эти ничтожные капельки обращают огромное количество бесцветной воды в столь же огромное количество воды красной.

Мне попадалось немало трактатов, в коих эта глава опускалась. Но здесь она нужна, [ибо ее смысл очень даже пригодится нам в главе] следующей.

57. Как же все-таки получишь золото и серебро, если поступать в согласии со всем тем, что я предписал тебе в этой книге

Возьми по одной части возогнанной и закрепленной ртути, закрепленного мышьяка и серебряной окалины. Тщательно разотри в порошок составленную смесь на камне и насыть раствором нашатыря. Трижды, а то и четырежды повтори все это: измельчай и насыщай. Прокали. Потом попробуй растворить, а раствор сохрани. Если же смесь не растворится, еще раз хорошо измельчи и добавь немного нашатыря. Тогда-то уж обязательно растворится. Дождавшись растворения, помести в теплую воду для того, чтобы потом перегнать. А потом [весь этот раствор] перегони, как я тебя когда-то учил. Не вздумай поставить раствор для перегонки в золу! Почти все у тебя тогда затвердеет, и тебе опять придется отвердевшую смесь растворять, как уже только что приходилось. Когда же перегонка окажется вполне завершенной, помести твой материал в стеклянную реторту, сгусти, и ты увидишь белую субстанцию, твердую и ясную, близкую по форме к кристаллу, разжижающуюся на огне, словно воск, всепроникающую и устойчивую. Возьми же только одну часть этой субстанции на сто частей любого очищенного и обожженного металла. Только попробуй, и ты на вечные времена улучшишь его — этого металла — природу. Боже упаси, не вздумай привести твою субстанцию в соприкосновение с неочищенным металлом! Металл твой немедля — после двух или трех проб — навсегда утратит свой цвет.

Прибавлю к этому. Аристотель в своей книге "О совершенном магистерии" сообщает о возогнанной и прокаленной ртути, под коей я понимаю ртуть закрепленную, ибо, если ртуть прежде не закрепить, едва ли возможно ее прокалить. А не прокаливши, и не растворишь ее ни за что. Обсуждая завершающий момент опыта, [кое-кто] говорит, что следует добавить белое — определенного сорта — масло философов для умягчения нашего медикамента. Если закрепленные субстанциальные духовные начала непригодны в качестве проникающей материи, прибавь к ним равновеликое количество незакрепленных тех же начал, раствори, а потом сгусти. Не сомневайся, что вот тогда ты достигнешь того, что субстанциальные духовные начала обретут всепроникающую способность и прочее. Точно так же, если какое-нибудь обожженное тело не поддается сжатию в твердое однородное состояние, прибавь к нему немного этого же вещества в расплавленном состоянии, и к тебе тоже придет удача. Раздели яйцо философов¹¹⁶ на такие четыре части, чтобы каждая обладала самостоятельной природой. Возьми каждой природы равномерно и в равных пропорциях, смешай, но так, однако, чтобы не нарушить их природной несовместимости. Именно тогда ты достигнешь того, что вознамерился достичь, с Божьей помощью.

Это и есть универсальный метод. Однако я объясняю тебе его в форме особенных отдельных операций, коих число есть четыре. Две из них можно выполнить очень даже хорошо, без каких бы то ни было помех и осложнений.

Когда же тебе удастся обладать водою из воздуха и воздухом из огня, ты сможешь получить и огонь из земли. Соотнеси воздушную и земляную субстанции с теплотою и влажностью, а потом приведи их в такое единство, которое будет слитным и неделимым и в котором бывшие составляющие этого единства явлены неразличимыми. Затем ты можешь прибавить к ним два действенных добродетельных начала, а именно воду и огонь. Это и есть тот предел, в коем алхимическое деяние свершится окончательно¹¹⁷. Слушай и вникай! Ежели ты примешаешь к единству воздуха и земли только одну воду, тебе откроется серебро. А ежели огонь — твоя материя примет красный цвет…

_{ПРИМЕЧАНИЯ}

_{1. Реминисценция на тему Екклизиаста.}

_{2. Алхимический трактат Авиценны "De Anima" ("О душе") особенно часто цитировали в XIII столетии. Так, алхимические реминисценции из него встречаются, кроме Альберта, у Роджера Бэкона и Винсента из Бове. Впервые трактат "О душе" напечатан в Базеле в 1527 г. Принадлежность этого трактата Авиценне оспаривают. Л. Торндайк приводит перечень алхимических сочинений, необоснованно приписываемых Авиценне (Thorndike L. A history of magic and experimental science. V. 1–8. London, 1923–1941. V. 2. P. 471).}

_{3. От decoguere (лат.) — отваривать, варить. В алхимическом опыте это действие означает принудительное выпаривание воды или иной жидкости, для того чтобы извлечь растворимые или взвешенные частицы твердого вещества. "Выпаривание" осуществляют также для концентрирования растворов.}

_{4. В оригинале — "in Solem et Lunam" (лат), то есть "в Золото и Серебро". Планетарная символика широко распространена в алхимии. Ею пользуется и Альберт. Двоякое именование металла — именем соответствующей планеты или своим собственным, "мирским", создает определенные трудности при переводе. Так, Venus (Венера) и cuprum равно означают медь. Однако эмоциональное, сакрального свойства различие здесь вполне ощутимо. Мы посчитали возможным отличить эти почти синонимы, переводя Venus как Медь, a cuprum как медь. См., например: Kihre P. The Achimia minor ascribed to Albertus Magnus // Isis. 1949. June. XXXII (2) и др.}

_{5. Такого рода выражения весьма характерны для герметической фразеологии приверженцев христианства. Однако эта фразеология имеет давнюю традицию, уходящую во времена александрийской учености. М. Бертло, например, усматривает подобное в одном греческом манускрипте: "Возжелав поведать друзьям моим о таинствах нашего искусства, я буду писать или говорить так, чтобы те, кому не следует знать о наших тайнах, глядели в мой текст, ничего в нем не видя, и слушали, ничего не понимая. Заклинаю вас именем Бога нашего сохранить эту книгу мою от невежественных глупцов" (Berthelot М. Introduction а 1'etude de la chimie des anciens et du moyen age. 1889. P. 205–207). He правда ли, почти прямая реминисценция?}

_{6. Spiritus (лат) — душа, дух, жизнь, воздух, энергия, дуновение, веяние, дыхание. Возможно, Альберт имеет здесь в виду одну из четырех "летучих субстанций": ртуть, серу, аурипигмент или нашатырь.}

_{7. Cum labor damno est, crescit mortalis egestas: / Multa eicet sapias, re sine nullus eris (лат). Автор этих стихов в оригинале не назван.}

_{8. Л. Торндайк считает, что эти слова принадлежат Авиценне, а не Аристотелю, хотя "аристотелизм" Альберта представляется бесспорным. Ф. Тейлор, например, утверждает, что "главное дело святого Альберта и святого Фомы состояло в том, чтобы очистить Аристотеля от арабских фальсификаций и лишь после этого осуществить синтез аристотелевой философии и католической доктрины" (Taylor Е. St. Albert. Patron of Scientists. Oxford, 1950. P. 7). Трактаты Альберта Великого изобилуют ссылками на Аристотеля, по большей части апокрифического.}

_{9. Ad album (лат.) — "к белому цвету", то есть к серебру; Ad rubeum (лат.) — "к красному цвету", то есть к золоту. Такого рода цветовые иносказания особенно характерны для европейской алхимической литературы XIII — хумос" (соединение арабской частицы "ал" с греческим словом "хюмос") — читаем XIV вв.}

_{10. "Vel melius ex articulo arabico al et verdo graeco хумос" (соединение арабской частицы "ал" с греческим словом "хюмос") — читаем мы в подстрочном примечании Э. Борнье (Т. XXXVII, 1898. С. 547). Появление арабской частицы "ал" при слове "химия" относят к VIII–IX вв. и приписывают Халиду.}

_{11. Argento vivo (лат.). Так, следуя древним, алхимики иногда называют ртуть — одно из двух алхимических начал (наряду с серой). Утверждение этих начал — один из исходных постулатов ртуть-серной теории, фундаментальной теоретической доктрины христианских алхимиков.}

_{12. Гермес Трисмегист (Трижды Величайший) — легендарный основатель гермегических искусств (в первую очередь алхимии). "Тезка" одного из богов греческого пантеона и нередко отождествляется с последним. Однако он ближе к Тоту, многомудрому божеству эллинистического Египта. Тот и Гермес в ранней неоплатонической традиции — почти синонимы. Позднеэллинистический Тот-Гермес — универсальный источник мудрости, непревзойденный знаток математики, музыки, медицины, алхимии и всевозможных ремесел, покровитель магов и искусников разного толка.}

_{13. Альберт имеет в виду превращение при обжиге красных сульфидов мышьяка — реальгара и аурипигмента — сначала в черную массу, а затем в возгоняющийся оксид трехвалентного мышьяка ("белый мышьяк").}

_{14. Azurum, или лапис-лазурь, которую греки называли сапфиром.}

_{15. Возможно, ультрамарин.}

_{16. Так древние греки называли цинковые руды. Более конкретно "каламиновым камнем" считают силикат цинка. Сплав, получающийся с медью, близок к латуни.}

_{17. Моноокись свинца получают купеляцией (окислительным плавлением серебристого свинца). Свинец был известен еще в Древнем Египте. Однако в практике алхимиков-александрийцев он нередко отождествлялся с оловом.}

_{18. Имеются в виду переходы: металлический свинец — белый ацетат свинца — свинцовый сурик.}

_{19. Арабские алхимики называли любую кислоту уксусом (vinegar).}

_{20. Argilla simplici (лат) — огнеупорная глина, получаемая при смешении песка и глины, содержащей незначительные примеси железа, извести и магнезии. К этой смеси добавляли также гончарную глину (argilla figulorum) для придания массе большей пластичности.}

_{21. Alibi, supra (лат.), то есть в другом месте, наверху, — разночтения в различных версиях "Libellus de Alchimia".}

_{22. 1 палец = 0,726 дюйма; 4 пальца = 1 ладонь = 2,90 дюйма. Такие значения даются в английском переводе "De re metallica" Георга Агриколы.}

_{23. Fictilia (лат.) — глиняный, гончарный, керамический.}

_{24. Minium (лат.) — свинцовый сурик (белый и красный). Алхимики знали эти две формы в достаточно чистом виде. При остывании после предварительного нагревания до воскообразного состояния сурик образует на стенках глиняного сосуда глазуреподобную водозащитную поверхность.}

_{Белый сурик обладает лучшими водонепроницаемыми свойствами, нежели красный. В данном переводе сурик предпочтительней называть свинцом. Смысловая неточность находит здесь свое оправдание в исторически достоверной терминологии.}

_{25. Четыре металлических "духа" — устойчивый "алгоритм" ранних алхимиков.}

_{Это обстоятельство отмечают почти все историки алхимии, начиная с М. Бертло. При этом ртуть, как уже указывалось, называют живым серебром. Проникновение данной четверицы в первые алхимические латинские тексты связывают с Джабиром ибн Хайямом (см. примеч. 53).}

_{26. Магнегит, или магнитный железняк.}

_{27. Алхимическое золото, согласно Альберту, — рукотворный аналог природного золота, кое в чем, однако, уступающий последнему. Природный образ не вполне тождествен изготовленному образцу. Это место свидетельствует о несколько смиренной гордыне правоверных приверженцев алхимии, втягиваемых в христианский мир и приспосабливающихся к общепринятому христианскому послушанию.}

_{28. Al-ikser (араб.), fermentum (лат.) — закваска, катализатор, эликсир, тинктура, магистерий, фермент, медикамент — почти синонимы философского камня, получившие достаточно произвольное распространение в алхимической фразеологии XII–XVI вв. в средневековой Европе. Эликсир как главный синоним философского камня имел два "цветовых" определения — белый и красный. Первый (низшего рода) призван был обращать несовершенные металлы в серебро, второй — в золото.}

_{29. Sal nitrum (лат.), в отличие от остальных веществ, поименованных в этой главе, далее не описывается. Обычно так называли соду, реже — поташ.}

_{30. Агрикола отождествляет borax с бурой в современном значении.}

_{31. Atramentum (лат.) — грубая смесь сульфатов окисных меди и железа.}

_{32. Возможно, черная окись меди или сульфат окисного железа.}

_{33. В "Liber de mineralibus" Альберт утверждает, что тутия необходима для превращения металлов. Состав ее не дается. Альберт намекает на содержание в ней желтой меди и возгоняемого олова. Тутия может принимать многообразные оттенки от белого до желто-красного.}

_{34. Цинковая руда с примесями соединений меди и свинца.}

_{35. Марказитом обычно называют одну из форм железного колчедана. По-видимому, здесь он и имеется в виду. У Альберта встречаются, однако, термины marchasita или marchasida (серебряная или золотая марказита). Что это такое, не вполне ясно. Возможно, подобие искомого философского камня (Liber de mineralibus, III, VIII, 102).}

_{36. Magnesia (magnesium) (лат.) у Альберта — камнеобразное вещество черного цвета, нанесение которого на гладкие твердые поверхности придает последним стеклообразный вид (Liber de mineralibus, 111, VIII, 208).}

_{37. Ртуть как металл известна приблизительно с 1500 г. до н. э. Аристотель (Meteorologica, IV, 8, II) называет ее жидким серебром. У Плиния самородная ртуть именуется argentum vivum — "живое серебро", а искусственная (полученная из киновари) "гидраргирум" — "водоподобное серебро".}

_{38. Красный сульфид ртути (киноварь). Алхимики нередко отождествляли красную разновидность киновари с красной окисью свинца (суриком).}

_{39. Аристотелевы стикии-качества в "матричном" мышлении алхимиков отождествлялись с металлами (а также с серой). При этом ртуть, например, воплощала холод и влажность ("сухую влажность"), а сера — тепло и сухость ("влажную сухость").}

_{40. Альберт имеет в виду ртутно-золотые амальгамы. Амальгамирование ртутью золота и серебра и золочение с помощью амальгамы — вполне освоенный техно-химический прием первых веков исторической жизни алхимического искусства, равно как и химических ремесел.}

_{41. Здесь и далее "добавления" к главам следует отнести, с полной мерой доказанности, ко времени после Альберта.}

_{42. Взаимодействие ртути и серы приводит к образованию киновари, это было известно еще в александрийские времена.}

_{43. Гебер в трактате "Summa perfectionis magisterii" (см. примеч. 53) называет серу "жиром земли". Затвердевшая сера, согласно Геберу, — сухая субстанция.}

_{44. По-видимому, имеются в виду, как активность самой серы, так и свойства ее соединений: двуокиси серы и серной кислоты.}

_{45. Т. М. Швертнер, вслед за Дж. В. Мелером, толкует это место как предвосхищение Альбертом элементарной природы серы — за пятьсот лет до А. Лавуазье (Schwertner Th. М. St. Albert the Great, Milwankee, 1932, P. 366, n. 35). Однако данное утверждение следует рассматривать, на наш взгляд, как следствие модернизаторских установок этих комментаторов.}

_{46. Вероятно, имеется в виду сера, мелко рассеянная в почве и выделяющаяся при термообработке. Но, может быть, речь идет о химически связанной, например полисульфидной сере, которая при определенных условиях могла в алхимических опытах выделяться и в свободном виде.}

_{47. Золотистый цвет этого минерала нашел отражение в его названии, идущем с древности. Его простейшая формула AS3S3.}

_{48. "Каменная соль" (sal petrae) — так в средние века называли селитру. Отсюда немецкие термины Salpeter (селитра) и Salpeter saure (азотная кислота),}

_{49. Возможно, речь идет об окисле мышьяка, а не о металлическом мышьяке. Это замечание восходит к Агриколе.}

_{50. Красный камень — красного цвета реальгар (AsS), который желтеет на свету, образуя смесь As2S3 (желтого цвета) и белой окиси мышьяка As2О3. Оба сульфида сгорают до трехокиси мышьяка, возгоняясь при нагревании в присутствии воздуха.}

_{51. Названия: sal ammoniacum, sal armoniacum (у Альберта), sal harmmoniacum, sal armeniacum (лат.). Все они восходят к Плинию и равно встречаются и в сочинениях западных алхимиков, и у арабов. Источником соли (NH4Cl) считалась человеческая моча (преимущественно юношей). Альберт относит наша тырь к разновидности обычной соли. Между тем арабские химики отличали sal ammoniacum от последней.}

_{52. Вероятно, sal ammoniacum, то есть нашатырь.}

_{53. Абу Муса Джабир ибн Хайям (Джабер, Джабир, Гебер) — арабский алхимик VIII–IX вв., авторитетнейший ученый среди арабских химиков. Позднее христианские адепты припишут ему множество алхимических трактатов. Часть из них принадлежит некоему Псевдо-Геберу, или Псевдо-Джабиру, согласно версии Петра Бонуса, испанского алхимика XIV в. Гебер-испанец — так называет его Бонус, связывая с ним ряд трактатов, получивших широкое хождение среди западных алхимиков, например: "Summa perfectionis magisterii", "De investigatione perfectionis", "De inventione veritatis", "Liber fornacum". Альберт, умерший в 1280 г., никак не мог ссылаться на Псевдо-Гебера; все ссылки на эти тексты следует считать позднейшими приписками.}

_{54. Sal alkali (лат.) — получают при взаимодействии зольного щелока — поташа с известью. Иногда так называли и сам поташ. До Р. Бойля (XVII в.) это был единственный вид настоящей щелочи.}

_{55. Соду, или nitrum, и щелочь (alkali) до XVII в. не различали вследствие близости свойств.}

_{56. Alofer, или alafur.}

_{57. Иносказательное описание водяной бани.}

_{58. Атраментум обозначает здесь грубую смесь сульфатов меди и железа. Нагревание смеси приводит к однородной массе красного цвета. Атраментум, применявшийся древними для приготовления черной краски, предполагал использование танинов (дубильных веществ).}

_{59. Судя по технологии, речь идет об обезвоженных квасцах.}

_{60. Одна из многочисленных работ, с большой долей сомнения приписываемых в средние века Аристотелю. С не меньшей настойчивостью этот текст приписывался и Арнольду из Виллановы, алхимику и врачу XIII в. Псевдоаристотелевские тексты имели в XIII–XV вв. широкое хождение среди алхимиков, приверженных христианству.}

_{61. "Сырой винный камень" — тартрат калия. После прокаливания добела он превращается в окись калия. "Масло винного камня" — концентрированный щелочной раствор.}

_{62. Viride aeris, Aes (лат) — спутник медных и оловянных руд. Aes cuprum — медь, добытая на острове Кипр (Cyprus). Отсюда и название для меди — cuprum.}

_{Возможно, в этом месте речь идет об ацетате меди; пигмент verdigris — ярко-зеленый.}

_{63. Закисная форма меди красного цвета, результат восстановительного разложения ацетата.}

_{64. Недвусмысленное указание на священнодейственный статус воды, таящей множество возможностей метафизического характера.}

_{65. Vitriol (лат) — медный купорос. Первое употребление термина часто приписывают Альберту. Однако есть более ранние свидетельства употребления этого названия — VIII в., на что указывал еще М. Бертло (Berthrelot М. La Chimie au moyen kge. Paris, 1893. ч, 1, 7 fragm.).}

_{66. "Liber fornacum" — одно из сочинений Псевдо-Гебера (примеч. 53).}

_{67. Uzifur (лат.), zanjifur (араб.) — киноварь.}

_{68. Здесь vermilion (лат) — означает красный свинец (сурик).}

_{69. Ampulla (лат) — стеклянный или глиняный сосуд, подобие колбы Эрленмейера.}

_{70. Способы очистки ртути и серы. Операция очистки предшествует получению киновари.}

_{71. Azurium (лат.) — минерал лазурит голубого (лазоревого) цвета, содержит медь. Данный рецепт, оперирующий со ртутью, серой и нашатырем, может быть понят как способ получения ультрамарина, имеющего голубой цвет. При этом необходимо наличие силикатов. Смесь глины, соды, серы и древесных опилок при нагревании в закрытом сосуде приобретает красный цвет, обращаясь в белый ультрамарин. Повторная добавка серы при последующем нагревании приводит, согласно Партингтону, к голубой разновидности ультрамарина. Различие лазурита и ультрамарина связано с содержанием в первом меди, во втором — натрийалюминиевого силиката с примесями серы.}

_{72. Одна драхма соответствует 1/8 унции, или 3,888 г.}

_{73. Cerussa (лат) — "белый свинец", в данном случае — ацетат свинца. Последний получают длительным действием паров уксусной кислоты на свинец в закрытых сосудах. Эта технология восходит к древним временам (точное время не установлено). Вообще же церусситом называли и называют белую свинцовую руду — карбонат свинца.}

_{74. При нагревании церуссита образуется желтая окись свинца. Тщательно управляемое нагревание на воздухе обращает церуссит в красный свинец, или сурик. Сильное нагревание вновь приводит к образованию светлого окисла. Свинец и его окислы были известны еще в глубокой древности. Окислы свинца употреблялись, как и сейчас, в качестве пигментных веществ.}

_{75. Согласно Партингтону, этот способ близок к современному. Так, если белый свинец (массикот или церуссит) нагревать в воздухе около 340 °C, он абсорбирует кислород и превращается в кристаллический порошок (красный свинец, или сурик). Нагревание выше 450 °C восстанавливает сурик до моноокиси свинца.}

_{76. Сродство (affinitas — лат.) — термин, встречающийся в издании Э. Борнье. Вероятно, Альберт разумеет под ним причину возгонки металлов с серой.}

_{77. Существенное теоретическое положение, которое именно поэтому следует воспроизвести на языке оригинала: "Et propter hoc si sublimas a stanno velplumbo, post sublimationem ipsum conscipicies nigredine infectum; ergo melior est sublimatio per ea cum guibus non convenit: melius autem esset cum eis cum}

_{78. Porphyry — природный строительный материал, добывающийся в Египте. Алхимикам он часто заменял мраморные подставки.}

_{79. Cassola (лат.) — род небольшого противня с ручкой (соусница, сковородка).}

_{80. Не исключен второй смысл: концентрированный спирт, предназначенный для осаждения соли.}

_{81. Paropsis — небольшое блюдце (типа чашки Петри).}

_{82. В аристотелевской натурфилософии и земля, и огонь — сухие субстанции.}

_{Однако огонь сух по преимуществу (поскольку он еще и горяч, в отличие от земли).}

_{83. Закрепление, или фиксация (fixatio — лат.), — алхимическая операция, состоящая в стабилизации вещества путем удаления из его пор паров или переведения последних в иное агрегатное состояние.}

_{84. "Super ilia in aliis" (лат.) — "из состояния невозогнанного в возогнанное".}

_{85. См. примеч. 61.}

_{86. Скорее всего собирательное имя самородных ядовитых мышьяковых сульфидов и Сандарака. История химии не знает имени первооткрывателя металлического мышьяка. Однако существует версия, приписывающая это открытие Альберту, получившему мышьяк нагреванием аурипигмента с мылом (Weeks М. Е. Discovery of the Elements, Easton. P., 1933. P. 10).}

_{87. Перегонка — старинная технохимическая операция. Одно из ранних описаний перегонки принадлежит Диоскориду (I в.), который сообщил о перегонке ртути, выделенной из киновари. Примитивные сосуды для перегонки, найденные в Месопотамии, относятся к III тысячелетию до н. э.}

_{88. Al-imbig (араб.) (у Диоскорида — embic) — ретортообразный сосуд с идущим от крышки-колпачка отводом для сбора конденсата, образующегося при перегонке.}

_{89. Aqua fortis (лат.) — может быть, азотная кислота.}

_{90. Ceratio (лат.) — одна из технохимических алхимических операций, состоящая в размягчении твердого тела, приведении его в воскообразное состояние.}

_{91. Phiala (греч., перс.) — небольшая, сферической формы чаша (пиала).}

_{92. Ртуть, смешанная с толченым мелом или же с измельченной яичной скорлупой, скатывается в комкообразную массу.}

_{93. Алудел — сосуд, открытый с обоих концов, соединенный с себе подобным; род холодильника, конденсационной трубки в перегонном аппарате.}

_{94. Тальк — силикат магния.}

_{95. Жан де Мен (XIII в.) — французский поэт, переводчик Боэция, ученый. Ему приписывают немало сочинений по алхимии.}

_{96. Абу-Бакр Мухаммед ибн Захарийя ар-Рази (обычно Разес, или Ар-Рази) — крупнейший арабский алхимик IX–X вв., автор ряда медицинских сочинений, имевших широкое хождение в Европе в XII в. в виде латинских версий. Разесу приписывают и другие алхимические сочинения XII–XIII вв. (как, впрочем, Аристотелю, Джабиру и Авиценне). Доподлинно известно, что "Книга тайн" и "Книга тайны тайн" действительно принадлежит этому ученому. "De aluminibus et salibus" — первое алхимическое сочинение Рази, переведенное на латинский язык Герардом Кремоной (XII в.).}

_{97. Название восходит к городу Пергам (Pergamum, Pergamon) — столице древней Мизии, государства в Малой Азии, в эпоху Атталидов (III–II в. до н. э.) — крупнейший культурный центр Малоазиатского региона.}

_{98. Английский ученый, францисканский теолог и философ, монах Роджер Бэкон (XIII в.) — младший современник Альберта. Традиция приписывает ему ряд алхимических сочинений. Роджеру Бэкону достоверно принадлежат Большое, Малое и Третье сочинения (Opus Maius, Opus Minus, Opus Tertium), содержащие обширные сведения из различных областей средневекового природознания (оптика, алхимия, астрология). Универсальная опытная наука Бэкона, хотя и основана на "опыте" и созерцательном наблюдении, — лишь иллюстрация и подтверждение "опыта внутреннего", связанного с интуитивным актом божественного озарения.}

_{99. In cluteo (лат.). В. Хайнс предполагает, что это написание ошибочно: скорее, cludo (claudo) от occludo — включаю.}

_{100. Речь может идти об организме — губке или, возможно, о пемзе.}

_{101. Имеется в виду многотрубчатый алембик (алембик с двумя трубками — дибик, с тремя — трибик).}

_{102. Cisti felis (лат) (cista — вместилище, feles — кошка). Пузырь — род диализной мембраны (если интерпретировать с нынешних позиций).}

_{103. Эта дополнительная глава (caput additum) появляется впервые в издании П.Джемми (Лион, 1651).}

_{104. Sacculus (лат.) — матерчатый мешочек, употреблявшийся для процеживания вина.}

_{105. Aqua dulci — скорее всего подщелоченная вода, dulci — подслащенная, сладкая — метафорический парафраз, в противоположность подкислению.}

_{106. Возможно, часть алембика, герметически соединенная с последним.}

_{107. Не иначе как Арнольд из Виллановы (см. примеч. 60).}

_{108. Luto sapientiae (лат). Точный состав этой глины неизвестен. Применялась для замазывания трещин нагреваемых сосудов.}

_{109. Это масло может содержать мылообразные вещества, а также свиной жир.}

_{110. Ртуть с оловом образует амальгаму.}

_{111. Amizadir, или almicadir (араб.) — нашатырь.}

_{112. Caliditate et sinceritate (вариант: caliditate et rumiditate) (лат.) — жар и сухость. Первый вариант предпочтительнее и зафиксирован в изданиях П. Джемми и Э. Борнье.}

_{113. Аттинкар — одно из названий соды (sal nitrum; nitrum).}

_{114. "Modo componendi medicinam per aequationem elementorum" — сочинение, приписываемое Роджеру Бэкону.}

_{115. Указания на этот способ встречаются у древних авторов: Витрувия, Диоскорида, Теофраста. Плиния Старшего.}

_{116. Здесь идет речь о философском камне, гипотетическом веществе, осуществляющем превращение несовершенных металлов в золото и серебро. Первое упоминание о философском камне относят к VII в. "Яйцо философов" — символический парафраз физической Вселенной; кроме того, оно — иносказательный образ четырех металлов: меди и олова (желток и белок), свинца и железа (кожица и скорлупа). Возможно, что "яйцо философов" как средоточие четырех металлов воспроизводит "все металлические" свойства золота (металл в наивысшей степени), а значит, и посредника между несовершенным металлом и совершенным, то есть философского камня.}

_{117. Так, по мысли Альберта, окончательно осуществляется алхимическое превращение. Вместе с тем в теоретическом плане алхимическая ртуть-серная теория вновь видоизменяется в Аристотелеву натурфилософскую доктрину четырех элементов-стихий и свойств-качеств. Именно в таких терминах представлен заключительный раздел трактата. Лишь в середине XVI в. бинарная алхимическая доктрина (ртуть-сера) обернется триадой (ртуть-соль-сера). Эту триадическую концепцию связывают с именем Парацельса-Ауреола Теофраста Бомбаста фон Гогенгейма, знаменитого немецкого врача и ятрохимика (лекарственного химика). Тринитарная ртуть-соль-серная теория Парацельса существенно поколебала Аристотелеву натурфилософскую концепцию и сопутствующие ей дихотомические построения.}

ТЕХНОЛОГИИ

Домашнее виноделие

ВВЕДЕНИЕ

Под названием натурального вина в настоящее время понимаются перебродившие соки (винограда, фруктов) без добавления каких-либо посторонних веществ.

Иногда, по необходимости, в натуральные вина добавляют воду, сахар, мед, чистый спирт. В таких случаях натуральное вино называется разбавленным, подслащенным или спиртованным.

В древние времена натуральные вина делали только из виноградного сока, в котором наилучшим образом сочетаются сахара, кислоты, дубильные и другие вещества. Виноградное вино содержит нормальное количество кислот, спирта и вполне устойчиво при хранении.

Позже вина стали готовить и из сока плодов и ягод, добавляя к ним мед (в то время сахара еще не было). Их называли медами — вишневый мед, земляничный, малиновый, яблочный и т. д.

Натуральные вина имеют диетическое и целебное значения. Они содержат важные для жизнедеятельности человека органические кислоты, азотистые, пектиновые, дубильные вещества и сахара. Вино содержит витамины группы В и С. Высокая калорийность (600 кал/л для столового вина) и питательность способствуют поддержанию работоспособности организма.

Хорошо известны бактерицидные свойства вина: в нем погибают, в частности, тифозные бактерии, холерные вибрионы и кишечные палочки. Для большинства бактерий гибельной средой является даже легкое, слабоградусное столовое вино, на 2/3 разбавленное водой.

Различный состав вин обусловливает различия их целебных свойств. Легкие белые столовые вина диуретичны, красные тоничны, крепкие возбуждающи, а сладкие питательны. Черносмородиновые вина содержат витамин С, земляничные и малиновые — следы салициловой кислоты, клюквенные — следы йода, сливовые и черничные благоприятно действуют на пищеварение.

Целебные свойства, впрочем, проявляются лишь при умеренном употреблении.

Соки плодов и ягод содержат много органических кислот и мало сахара — значительно меньше, чем его требуется для приготовления вина. Поэтому без их предварительной подготовки получаются слабоалкогольные и скоропортящиеся вина. В связи с этим долгое время считалось, что плодовые и ягодные соки непригодны для виноделия. Однако жизнь показала, что это далеко не так, и вы убедитесь в этом сами, использовав рецепты этой публикации, составленные по отечественным и зарубежным публикациям разных лет и с учетом советов знатоков.

По содержанию сахара вина разделяются на сухие, полусухие и сладкие. Сухими они называются потому, что сахар в них сброжен почти полностью («насухо»), т. е. имеется в очень малых количествах (не более 1 %).

Сухие и полусухие (с содержанием сахара менее 7 %) вина являются столовыми, а полусладкие (свыше 7 % сахара) и сладкие (от 10 до 20 %) — десертными.

I. ПОДГОТОВКА ТАРЫ И ОБОРУДОВАНИЯ

Прежде чем приступить к переработке плодов, ягод и винограда на вино, необходимо подготовить оборудование и тару. Самой лучшей тарой для приготовления вина считаются дубовые бочки. Перед приготовлением вина новые дубовые бочки следует замачивать холодной водой в течение 10 дней, ежедневно меняя воду. Места, дающие течь, ремонтируют. После замачивания новые бочки пропаривают кипящей водой с кальцинированной содой (25 г на ведро воды), затем воду сливают и бочку тщательно промывают холодной водой.

Старые бочки для приготовления вина годятся только из-под вина же. В виноделии не допускается применение тары из-под соленых или квашеных овощей и плодов. Старые бочки замачивают в течение 3 дней, ежедневно меняя воду, а затем пропаривают и промывают также как и новые.

Замоченную и промытую бочкотару за сутки перед наполнением необходимо окурить серой, чтобы предупредить постороннее брожение. Для этого чистую серу в количестве 15–20 г укладывают в окурочное приспособление (металлическая чашечка небольшого диаметра, укрепленная на длинной проволоке). Уложенную в чашечку серу поджигают, через шпунтавочное приспособление опускают в бочку и держат до полного сгорания серы. После чего извлекают, а бочку укупоривают.

Для начального брожения и отделения сока от мезги применяют специально приспособленную бочку, в которой одно из доньев снято, а в нижней части (в боковине) просверлено отверстие диаметром 5–8 мм, закрываемое длинной деревянной пробкой.

Если же вам не посчастливилось обзавестись дубовой бочкотарой — вам пригодятся стеклянные баллоны большого объема (не менее 3 литров) и эмалированные ведра. Санитарная обработка их не сложна, а прозрачность стекла позволяет следить за процессом приготовления вина. Железную, алюминиевую и медную посуду употреблять не следует — это сильно ухудшает качество вина.

Всю посуду необходимо тщательно промыть холодной, затем горячей водой с содой и снова холодной водой, чтобы устранить всякий посторонний запах.

Во время приготовления вина следует соблюдать чистоту. Если вы используете эмалированные ведра, проследите, чтобы не было повреждений эмали. От соприкосновения с железом вино чернеет.

II. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВИНОГРАДНОГО ВИНА

Для приготовления вина отбирают спелый сладкий виноград. Из наших южных сортов наилучшие: Шасла белая, Шасла розовая, Шасла мускатная, Алиготе, Мускат розовый, Мускат гамбургский и Лидия. Годятся и другие сладкие сорта. При малой сахаристости винограда (меньше 20 %) вино не будет иметь достаточного количества спирта, что может вызвать его порчу (появление плесени и т. д.). Для улучшения его качества добавляют сахар в количестве 50-100 г (в зависимости от вкуса винограда) на 1 литр сока.

Виноград сортируют, отделяют ягоды от кистей, удаляют поврежденные и загнившие. Затем небольшими порциями выкладывают в дуршлаг, установленный над эмалированным ведром, и разминают тыльнойчастью кулака. Если у вас есть ручной пресс — сок можно получить с его помощью. При этом вино получается менее терпким, поскольку косточки винограда, содержащие дубильные вещества, в брожении не участвуют. Кроме того, под кожицей ягод находятся ароматические вещества, которые при отжатии сока на ручном прессе из винограда извлекаются не полностью, и вино получается менее ароматным. При брожении размятых вручную ягод вино более ароматное, но несколько терпковатое.

Полученный сок и мезгу сливают в баллон, увязывают его горловину чистой проглаженной марлей в 3–4 слоя и ставят для брожения в темное место. с температурой 25–28 °C на 2–3 дня.

Правильное брожение можно обеспечить специальными культурами винных дрожжей. При отсутствии их брожение происходит с помощью «диких» дрожжей, имеющихся на поверхности ягод.

В зависимости от температурных условий, на второй или третий день брожения сусла мезга всплывает, а сок выделяется в нижней части баллона, как показано на рис. 1.

На 6—7-й день сок из баллона сливают через дуршлаг в эмалированное ведро, а мезгу отжимают руками над дуршлагом. Собранный виноградный сок: (без мезги) сливают в чистый баллон, устанавливают водяной затвор (рис. 2) и ставят на дображивание.

Водяной затвор представляет собой резиновую, силиконовую или любую другую трубку диаметром 8-10 мм, один конец которой, герметически вмонтирован в крышку баллона при помощи алебастра, гипса-, парафина, воска или пластилина, а другой конец погружен в стакан с водой.

Процесс сбраживания виноградного сахара на спирт протекает при недостатке кислорода. Если герметичность водяного затвора в процессе брожения будет нарушена, внутрь баллона попадет кислород воздуха, который вызовет разложение спирта на уксусную кислоту и воду.

Дображивание сока под водяным затвором проводят до полного прекращения брожения, которое, в зависимости от температурных условий, может длиться от 12 до 20 дней. В процессе брожения виноградный сок мутный, что объясняется действием дрожжей. Признаки окончания брожения следующие: из трубки в стакане с водой перестают выделяться пузырьки газа, дрожжи оседают на дно баллона, и вино частично самоосветляется.

По окончании брожения его при помощи сифона осторожно сливают с осадка дрожжей в чистый баллон (рис. 3), вновь устанавливают водяной затвор (или надевают на горло баллона резиновую хирургическую перчатку) и ставят баллон в холодное темное место (погреб) с температурой 8-12 °C на 2–2,5 месяца. При холодном хранении вина под водяным затвором винно-каменная кислота оседает на стенках и дне баллона в виде мелких кристаллов. Кислотность резко снижается, вино самоосветляется и становится прозрачным.

Готовое вино разливают в чистые бутылки на 2–3 см ниже пробки и герметически укупоривают, для чего пробку заливают сургучом или парафином. Пробку лучше использовать натуральную.

Хранить вино в бутылках следует в холодном погребе или подвале в лежачем положении.

Полученное вино называется сухим, так как содержащийся в винограде сахар почти полностью перебродил на спирт. Сахаристость сухого вина незначительна.

Способ и последовательность приготовления вина в бочкотаре

Зрелый виноград сортируют, отделяют ягоды от гребней, удаляют поврежденные и загнившие, дробят вручную или на деревянной двухвалковой дробилке. Полученные мезгу и сок сливают в бочку, наполняя ее не более чем на 3/4 емкости. Затем бочку закрывают снятым дном, а сверху кладут чистую ветошь. Для брожения бочку устанавливают на табурете в теплом помещении. На 3-4-й день, когда мезга поднимется кверху, полученный виноградный сок сливают через нижнее отверстие бродильной бочки, а мезгу отжимают вручную или на ручном виноградном прессе.

Полученное виноградное сусло сливают в подготовленную бочку, в шпунтовочное отверстие устанавливают водяной затвор, в месте его установки хорошо обмазывают трубку гипсом или алебастром, чтобы воздух извне не поступал в бочку.

На 12-20-й день (в зависимости от температуры помещения) выделение пузырьков газа в стакане водяного затвора прекращается, бурное брожение заканчивается.

Полученному вину дают отстояться еще два дня, после чего водяной затвор снимают и при помощи сифона вино сливают с осадка дрожжей в эмалированное ведро, а затем переливают в подготовленную бочку, наполняя ее «под пробку».

Затем бочку переносят в холодный подвал и выдерживают 3–4 месяца, чтобы винный камень выпал в осадок. После этого кислотность вина значительно уменьшается, оно самоосветляется и становится прозрачным.

Готовое вино разливают в чистые бутылки или баллоны на 1–2 см ниже пробки и герметично укупоривают:

Хранят их в холодном подвале или погребе в лежачем положении.

III. ПЛОДОВО-ЯГОДНЫЕ ВИНА

Сырье для виноделия

Хорошим сырьем для приготовления плодово-ягодных вин являются яблоки, айва, рябина, ирга, вишня, слива, смородина (черная, белая, красная), малина, земляника и др.

Для приготовления вина плоды и ягоды должны быть зрелые. Из перезрелых ягод сусло хуже сбраживается, плохо и совсем не осветляется. Вино из перезрелых плодов и ягод содержит повышенное количество вредного для здоровья метилового спирта. Нельзя употреблять для виноделия испорченные, высохшие, гнилые, заплесневелые плоды и ягоды. Исключение составляют ягоды земляники, пораженные серой гнилью (пушок мышиного цвета) в начальной стадии развития. Но вина из таких ягод требуют более длительной выдержки — не менее 7–8 месяцев.

Яблоки. Из многочисленных сортов яблок лучшие для приготовления вин осенние и зимние, т. к. они содержат больше сахара, кислот и дубильных веществ (Антоновка, Пармен-зимний, Славянка, Анис и др.).

Зимние сорта яблок рекомендуется подвергнуть непродолжительной лежке не более месяца. Прекрасное, ароматное вино получается из летнего сорта Грушевка московская, а также из ранеток и китаек, но из-за высокой кислотности сок их следует разбавить водой или лучше соком менее кислых яблок.

Айва. Из айвы после дозирования приготовляют ароматные десертные и ликерные вина.

Рябина. Хорошие десертные и ликерные вина получаются из различных сортов рябины (Моравской, Кубовой, Нежинской), а также из мичуринских (Бурка, Ликерная, Гранатная, Черноплодная). Вино из рябины Гранатной слегка горчит. Черноплодную рябину из-за низкой кислотности купажируют с более кислым вином, например, из красной смородины. Дикая лесная рябина в чистом виде из-за очень сильной горечи для приготовления вина не рекомендуется.

Ирга. Из ирги готовят десертное вино. Но, так как кислотность у ирги недостаточна, то к ее соку нужно добавить 20 % сока красной или белой смородины. Ягоды ирги хорошо слегка подвялить, это увеличит сахаристость и улучшит аромат.

Вишня. Из вишен готовят различные типы вин, как десертные, так и сухие. Вино из вишни не требует выдержки, оно прекрасно самостоятельно осветляется и готово к употреблению в первый же год.

Черешня. Плоды черешни из-за низкой кислотности для виноделия непригодны, но сок можно смешивать с соком вишни.

Слива. Из слив готовят десертные вина, мягкие и гармоничные. Но вино получается мутное, поэтому его следует осветлять. Во время хранения качество вина улучшается.

Черная смородина. Из черной смородины получаются густо окрашенные, ликерного типа вина. Но из нее также можно приготовить хорошие десертные, полусладкие и сухие вина. Однако не всем нравится специфический, очень сильный аромат черной смородины. Для уменьшения аромата в сок перед брожением рекомендуется добавлять от 20 до 50 % сока красной или белой смородины.

Красная и белая смородина. Из ягод красной смородины получаются очень прозрачные вина красивого цвета. Для аромата в вино из красной смородины добавляет вино из малины, вишни или черной смородины. Очень нежные, с тонким букетом, легкие и гармоничные вина всех трех типов получаются из белой смородины Версальская.

Малина. Из красноплодных сортов малины Усанка, Мальборо, Новость, Кузьминка, Техас, Калининградская готовят высококачественные вина ликерного типа, которые отличаются красивым цветом, очень сильным ароматом, хорошо осветляются и готовы к употреблению в первый же год.

Черника и голубика. Из черники готовят столовые сухие вина. Десертное вино из черники делают в смеси с соком более кислых ягод. Черника очень нежная ягода, поэтому перерабатывать ее нужно немедленно после сбора, иначе, вино легко скисает. Голубика как самостоятельная культура для виноделия непригодна. Сок ее перед брожением смешивают с соком черной смородины.

Клюква. Из клюквы рекомендуется приготовлять десертные вина. Лучше всего собирать подснеженную клюкву, т. к. она содержит больше сахара и меньше кислоты и, по сравнению с осенней клюквой, имеет более нежный вкус. Клюква прекрасно хранится в замороженном состоянии, а поэтому готовить из нее вино можно в продолжение всей зимы. Вино из клюквы хорошо осветляется и бывает готово к употреблению в первый год. Но из-за высокой кислотности сок клюквы приходится сильно разбавлять водой, а поэтому вино из клюквы получается жидким.

Земляника. Из ее ягод получаются вина ликерного типа. Для приготовления вин берут ярко окрашенные сорта (Комсомолка, Рощинская, Коралка, Рубиновая). Не нужно отбраковывать ягоды, пораженные серой гнилью. Небольшое количество таких ягод (в зрелом состоянии) быстрее осветляет вино.

Ревень. Хотя ревень относится не к плодово-ягодному сырью, а к листовым овощам, из черешков ревеня можно приготовить своеобразное по аромату легкое столовое вино с освежающим вкусом. Для приготовления вина собирают мягкие листовые черешки ревеня в мае. В одеревеневших черешках листьев ревеня находится щавелевая кислота.

Приготовление закваски

В домашних условиях для брожения плодово-ягодного сока используют дикие дрожжи, находящиеся на поверхности самих ягод (хлебные дрожжи непригодны). Поэтому, чтобы не смыть дрожжи, ягоды мыть не следует.

Разводку диких дрожжей готовят следующим образом. За 10 дней до начала приготовления вина собирают спелые ягоды ранних культур — земляники, малины (надо собирать ягоды не засоренные землей). Два стакана немытых ягод раздавливают, помещают в бутылку, добавляют стакан воды и 1/2 стакана сахарного песка. Затем взбалтывают, закрывают ватной пробкой и ставят в темное место, где поддерживается температура 22–24 градуса.

Через 3–4 дня сок начинает бродить, его процеживают через марлю и используют. Закваску приготавливают 1 раз в сезон. Ее нельзя хранить больше 10 дней. Для приготовления десертного вина необходимо брать 3 % закваски, для сухого и полу сладкого вина — 2 %.

Например, для приготовления 10 литров вина нужно иметь 0,3 или 0,2 л закваски. Если необходимо поставить на брожение поздно созревающие плоды: крыжовник, яблоки, сливы и другие, то вместо закваски пользуются осадком, образующимся при брожении сока более ранних культур. Осадки требуется брать в меньшем количестве. Для нормального брожения достаточно 1 % осадка к поставленному на брожение суслу.

Нагревание и сбраживание мезги

Тщательно отсортированные, промытые плоды и ягоды освобождают от чашелистиков, плодоножек, кистей. Затем яблоки, груши и айву дробят на кусочки в 5–6 мм шинковкой с диском. Предварительно у плодов удаляют семена. Ягоды раздавливают деревянной толкушкой в эмалированном ведре или деревянным валиком на деревянном лоте. При дроблении вишни раздробленных косточек должно быть не больше 5 %.

Полученную мезгу немедленно обрабатывают одним из трех способов в зависимости от консистенции сока.

1-й способ: после дробления в мезгу вишни, белой и красной смородины, имеющих жидкую консистенцию Сока, добавляют 200–300 г воды (на килограмм мезги), перемешивают и тотчас же подвергают прессованию для получения сока.

2-й способ: мезгу черной смородины, крыжовника, малины, черники, имеющих

густую консистенцию сока, нагревают перед прессованием в эмалированном тазу в течение 30 минут при 60 градусах. Предварительно в таз наливают подогретую до 70 градусов воду (300 г на килограмм мезги). После нагревания горячую мезгу прессуют.

3-й способ: можно приготовить мезгу этих же культур к прессованию не нагреванием, а подбраживанием. Раздробленную мезгу выливают, в эмалированное ведро или стеклянный баллон с широким горлом. Посуда должна быть заполнена на 3/4 своего объема. Туда же добавляют воду, подогретую до 24 градусов (250 г на 1 кг мезги), и четырехдневную закваску дрожжей. Затем мезгу перемешивают, покрывают посуду чистым полотенцем и оставляют для брожения при температуре 20–22 градуса, ежедневно перемешивая, ее. Через 2–3 дня мезгу отпрессовывают.

Мезгу рябины перед прессованием настаивают с водой в течение суток при температуре 10–12 градусов.

Прессование

В основном сок извлекают из мезги при помощи пресса (рис. 4) так же, как при получении диетических соков. Если пресса нет, мезгу откидывают на эмалированный дуршлаг или в кастрюлю-пароварку. Когда сок отделится, оставшееся небольшое количество мезги выжимают в мешке из редкой ткани, закручивая руками. Затем к мезге добавляют немного воды и снова отжимают. Все количество воды, которое добавлено к мезге, нужно учитывать.

ДЕСЕРТНЫЕ ВИНА

Добавление в сусло сахара и воды для получения десертного вина.

После отжатия мезги замеряют количество воды, прибавленной до и во время прессования, и получают выход чистого (без воды) сока. В отличие от виноградного, плодово-ягодные соки (кроме яблок, груш, черешни) содержат слишком много кислоты и мало сахара. Поэтому в них сразу после прессования добавляют воду и сахар, пользуясь таблицей 1.

В таблице приведены количества воды и сахара, которые необходимо добавить к 1 л чистого, без воды, сока, чтобы получить десертное вино с кислотностью 0,8 %. В таблице не приводится слива, так как кислотность сливового сока колеблется в зависимости от сорта и района произрастания. Сливовый сок разбавляют водой по вкусу, сахар добавляют до брожения по 200 г на 1 л сусла (т. е. смеси сока и воды).

На 5-й и 10-й день брожения добавляют еще по 20 г сахара на 1 л сусла.

Сбраживание сусла

Сусло нагревают до 22 градусов, разливают в стеклянные бутыли или деревянные бочонки, наполняя их на 3/4 объема. Если сусло не подвергалось брожению вместе с мезгой, то к нему необходимо добавить закваску дрожжей (3 % от поставленного сусла). Для питания дрожжей в сусло вносится 0,3 г хлористого аммония на 1 кг сусла. Содержимое тщательно перемешивают до полного растворения сахара, раскачивая посуду. Затем увязывают посуду чистой марлей и ставят в помещение с температурой 20–22 градуса. Остальной сахар равными долями вносят на 4-й, 7-й и 10-й день брожения, растворяя в небольшом количестве бродящего вина. Для сохранения аромата и предотвращения процесса окисления посуду с бродящим вином каждый день доливают таким же вином. Для этого сусло на брожение нужно ставить не менее как в 2-х баллонах, один из которых должен быть меньше другого, чтобы вином из меньшего доливать большой баллон. После окончания бурного брожения большой баллон доливают доверху, а из меньшего баллона вино переливают в еще меньшую тару до горлышка.

Затем 3–4 недели продолжается тихое брожение. Окончание определяется отсутствием сахара на вкус, а также осветлением вина.

Так как на дне посуды образуется осадок, то вино надо отделить от этого осадка. Для этого бутыль с вином ставят на табуретку, а пустую посуду на пол. В вино погружают резиновую трубку так, чтобы она была на 3 см выше дрожжевого осадка. С другой стороны этой трубки втягивают ртом прозрачное вино и, когда оно начинает течь, опускают конец шланга в стоящую ниже бутыль. При помощи этого сифона вся жидкость из верхней посуды спускается в нижнюю. Оставшийся дрожжевой осадок переливают в меньшую бутыль, дают ему еще раз отстояться, после чего таким же способом сливают прозрачное вино. Вино фильтруют через матерчатый фильтр.

Отфильтрованным вином наполняют баллоны до половины горлышка — укупоривают пробками или деревянным шпунтом и ставят в холодное (по возможности) помещение для отстоя. Через месяц вино снова снимают с осадка. Вино в таком незаконченном виде называется виноматериалом. Оно еще не выдержано по кондициям. Для того чтобы придать виноматериалу мягкость, полноту вкуса и сладкость, в него добавляют сахар (для ликерных вин 200 г на 1 л, для десертных — 100–160 г на 1л, а для полусладких — 50 г на 1 л вина). Сахар вносят в виде сиропа, растворенного" в небольшом количестве отлитого подогретого вина. Готовое сладкое десертное вино сливают в баллоны или в бутылки до половины горлышка, плотно закупоривают пробками (корковые пробки заливают смолой) и наклеивают этикетки.

Правильно приготовленное десертное вино не подвержено заболеваниям, например, уксусному скисанию, и не плесневеет при любой температуре хранения. Но при температуре выше 15 градусов в неполно налитой посуде вино мутнеет, буреет, окисляется и приобретает очень неприятный вкус. Вина из разных культур приобретают максимально хороший вкус при разных сроках выдержки. Так, вина из белой, красной, черной смородины, малины, вишни готовы по вкусу к употреблению через 2–3 месяца. Вина из крыжовника, земляники становятся гармоничнее и мягче во вкусе через полгода. А вина из рябины приобретают наилучшие качества через год. Хранить их нужно в полной укупоренной посуде при температуре. 15 градусов и ниже.

Особенности приготовления полусладких вин

В полусладких винах меньше спирта, сахара и экстрактивных веществ, чем в десертных. Это мягкий и приятный напиток. Для его приготовления не следует использовать плоды и ягоды с грубым вкусом (рябина) или с очень высокой кислотностью (клюква, японская айва).

Для приготовления полусладкого вина отжатый (так же как и для десертного) сок разбавляют водой и сахаром (таблица 2).

_{Примечание к таблице: Из указанного количества воды необходимо вычесть количество воды, внесенной в мезгу. Брожение полусладкого вина проводится так же, как и десертного.}

Так как полусладкое вино из-за незначительного содержания спирта непрочно, легко забраживает, то его необходимо обработать одним из двух способов.

Первый способ: Готовое, подслащенное полусладкое вино, разлитое в бутыли, нужно пастеризовать при температуре воды в бачке 75 градусов в течение 30 минут.

Второй способ: Готовый виноматериал для полусладкого вина разливают по бутылкам, укупоривают, пробки заливают сургучом и хранят до употребления. Перед употреблением добавляют сахарный сироп или 1/2 стакана сахара на 1 л вина.

Для приготовления сахарного сиропа берут 1 л сока ягод и 800 г сахарного песка, нагревают до растворения сахара, разливают в маленькие бутылочки, емкостью 0,250 л, закрывают прокипяченными пробками, обвязывают и пастеризуют 15 минут при 75 градусах. Затем пробки заливают парафином или смолой. Для того чтобы сироп был ароматным, раздавленные ягоды перед отжатием из них сока предварительно слегка прогревают в эмалированной кастрюле. Сахарный сироп можно приготовить и на воде; но лучше на этом же вине, растворив сахар в подогретом вине.

Сироп добавляют по вкусу перед употреблением вина. Рекомендуется добавлять около 1/2 стакана на литр вина.

Очень вкусное вино получается, если вместо сиропа к нему добавить липовый или цветочный мед (от 50 до 100 г на 1 л вина). Мед добавляют в вино перед употреблением. Особенно приятным становится вкус яблочного или крыжовникового вина. Полусладкое вино лучше хранить при температуре ниже 15 градусов.

СУХОЕ ВИНО

Столовое (сухое) вино, крепость которого не выше 12 градусов, не содержит сахар. Оно обладает легким сортовым ароматом, мягким гармоничным вкусом с приятной кислотностью. Поэтому ягоды с тяжелым сильным и резким ароматом для приготовления столовых вин непригодны. Так, например, малина является прекрасным сырьем для приготовления десертных вин, а для столовых вин она не годится.

Лучшим сырьем для приготовления столовых вин являются яблоки, вишня, белая смородина и особенно некоторые сорта крыжовника (Английский жёлтый, Английский зеленый). Хорошее столовое вино получается, если сок красной смородины смешать пополам с соком черной смородины.

Неплохое столовое вино получается из ревеня. Черешки ревеня, собранного в мае, нарезают мелкими кусочками нержавеющим ножом. Их проваривают в эмалированной кастрюле в небольшом количестве воды до тех пор, пока они не станут мягкими (при этом частично разлагается щавелевая кислота). Затем черешки вместе с водой прессуют. Сок из ревеня рекомендуется добавлять в сок из яблок, заготовленный способом пастеризации с осени.

Процессы добавления, нагревания мезги, прессования и осветления при изготовлении столовых вин являются общими с десертными винами. Подготовку мезги к прессованию проводят по второму способу — нагреванием мезги.

При разбавлении соков водой для понижения кислотности необходимо учитывать, что вина из яблок при брожении теряют до 2 г кислоты на 1 л, вина из крыжовника теряют кислоты меньше. Нельзя сильно снижать кислотность в столовых винах, потому что слабоградусные вина, обладающие низкой кислотностью, плохо бродят и легко портятся.

Количество воды и сахара, добавленных к одному литру сока плодов и ягод с учетом потерь кислоты во время брожения, приведены в таблице 3.

_{Примечание: Из указанного количества необходимо вычесть количество воды, внесенной в мезгу.}

Сок, разбавленный водой и раствором сахара, наливают в баллоны или бочонок на 3/4 их объема, туда же немедленно добавляют 2 % закваски дрожжей и хлористый аммоний (0,3 г на 1 л сусла).

Очень важно проследить, чтобы закваска была в стадии бурного брожения. После внесения закваски посуду с соком, оставленным на брожение, увязывают чистой марлей и изолируют от прямых лучей солнечного света.

На второй или третий день сок начинает бурно бродить.

Температура сусла, поставленного на брожение, должна быть 18–20 градусов. В период брожения сока необходимо следить, чтобы температура не повышалась, так как при более высокой температуре в нем будут активно развиваться уксусные бактерии.

Через 4–5 дней необходимо сменить марлевую увязку на бродильный шпунт (водяной затвор) и сразу же долить посуду вином того же сорта. Доливают вино понемногу через каждые 2–3 дня с таким расчетом, чтобы за 10 дней посуда была наполнена вином. При заливе водяной затвор снимают, а затем вновь устанавливают на место.

После этого в вине продолжается тихое брожение, которое длится примерно 1,5 месяца. К концу его остатки, сахара превратятся в спирт и углекислый газ, и вино постепенно осветлится, станет прозрачным. В это время вино необходимо снять с осадка (как указано для десертного вина). Если этого не сделать, оно может приобрести неприятный дрожжевой привкус. Затем вино разливают в бутылки или баллоны до половины горлышка. Посуду плотно укупоривают распаренной пробкой, заливают смолой и наклеивают этикетку с названием сорта и года. Хранят столовое вино при температуре 10–15 градусов и обязательно в полно налитой посуде, так как при более высокой температуре оно легко подвергается порче. А вино в неполно налитых бутылках может закиснуть или покрыться плесенью. Бутылки с вином хранят лежа.

КУПАЖНЫЕ ВИНА

В некоторых случаях плодово-ягодные вина во многом выигрывают, если их приготовить из смеси соков различных культур. Можно купажировать (смешивать) также готовые виноматериалы. Например, невкусное грушевое вино нуждается в обязательном смешивании с каким-либо более сладким. К слишком сладкому яблочному вину можно добавить кислые и терпкие вина из рябины или айвы. Сильный аромат черной смородины можно ослабить добавлением красной или белой смородины. С голубикой гармонирует черная смородина и т. д.

В том случае, если примесь не превышает 20 %, вино называется по преобладающему качеству: яблочное, вишневое и т. д. Если же примесь более 20 %, вина называют по цвету.

Прежде чем приступить к смешиванию, нужно произвести пробный купаж — смешать вина в небольшом, но строго определенном количестве и найти лучшее соотношение.

Необходимо учитывать возраст вина: нельзя смешивать молодое со старым, так как в этом случае может произойти помутнение или начаться брожение. Лучше купажировать молодые вина.

Приведем несколько рецептов:

Рябиновое вино (типа десертного):

Состав:

рябиновый виноматериал — 8л,

яблочный виноматериал — 2 л,

сахар — 1,6 кг.

Рябино-смородиновое вино (типа десертного):

Состав:

рябиновый виноматериал — 5л,

красно-смородиновый виноматериал — 5 л,

сахар — 1,6 кг.

Медово-рябиновое вино (типа десертного)

Состав:

яблочный виноматериал — 2 л,

мед — 1 л.

Черносмородиновое вино (десертное)

Состав:

черносмородиновый виноматериал — 8л,

черничный виноматериал — 2 л,

сахар — 2 кг.

Красное сладкое

Состав:

клюквенный виноматериал — 2,5 л,

яблочный виноматериал — 5 л,

черничный виноматериал — 2.5 л,

сахар — 1 кг.

Осветленные виноматериалы купажируются после того, как они сняты с осадка. Затем им дают 2 недели отстояться, снимают вторично с осадка, разливают в бутылки, укупоривают и хранят как десертные вина.

ВЕНГЕРСКИЕ РЕЦЕПТЫ

Вино из шиповника. Очистить и промыть 2 кг уже охваченного морозом шиповника и положить в баллон. Сварить сироп из 5 литров воды и 2 кг сахара. Тепловатым сиропом залить шиповник, установить водяной затвор и оставить стоять до тех пор, пока не перестанут выделяться пузырьки. Это продолжается, в зависимости, от температуры, 3–4 недели. Затем процедить, разлить по бутылкам, закупорить и поставить в подвал или другое прохладное место на 2–3 месяца. Чем дольше напиток будет стоять, тем лучше. Шиповник, с которого уже слито вино, можно снова залить таким же количеством сиропа, как в первый раз.

Вино из ежевики. Размять 5 кг очищенной ежевики и залить 6 литрами воды. Поставить баллон на 4 дня в прохладное место. Затем процедить массу через сито, жидкость отставить, а ягоды помять немного руками, залить 4 литрами воды и оставить стоять в продолжение 6-ти часов. Затем вновь процедить сквозь сито, хорошо отжав ягоды, а выжимки выбросить. Всю полученную жидкость (приблизительно 10 литров) смешать вместе, прибавить 3 кг сахара и 500 г меда. Влить жидкость в баллон, а лучше в маленький бочонок, увязать чистой марлей в несколько слоев и поставить в прохладное место. Брожение продолжается полгода, после чего получается прекрасное ароматное вино. Его разливают по бутылкам, укупоривают и выдерживают в прохладном месте не менее месяца.

IV. ОКЛЕЙКА ВИН

Оклейка или осветление — прием, направленный на удаление мути из вина. Для осветления применяют желатин, свежий яичный белок, казеин, танин. Можно применять и плодово-ягодные соки, богатые дубильными веществами. Используют также и сепараторы.

Сущность оклейки заключается в том, что вещества-осветлители, осаждаясь, увлекают за собой взвешенные частицы, находящиеся в вине.

Успешная оклейка возможна лишь в том случае, когда осветляющего вещества взято столько, сколько нужно. Если его мало — осветления не произойдет. Если много — в некоторых случаях осадок совсем не выпадает, и вино становится еще более мутным. Чтобы не допустить этого, делают пробную оклейку.

Раствор или взвесь оклеивающих веществ лучше приготовлять в эмалированном ведре, тщательно перемешивая или переливая из одного ведра в другое. Затем быстро вливают в осветляемое вино и хорошенько перемешивают.

К лучшим осветлителям яблочных и грушевых вин относится пищевой желатин. Количество его на 10 литров вина — от 2 до 25 г. Пробная оклейка желатином выполняется следующим образом: часть вина, предназначенного для осветления, разливают в 10 бутылок белого стекла (чтобы наблюдать за процессом). Положив 2,5 г желатина в 500 мл вина, нагревают его на слабом огне. Полученный раствор при помощи пипетки быстро вливают в пробные бутылки в возрастающем количестве: в первую — 10 мл, во вторую — 20 мл, и т. д., (в десятую — 100 мл). Через несколько часов можно установить, при каком минимальном количестве желатина вино лучше всего осветляется. Например, оказалось, что вполне достаточно 40 мл раствора, чтобы получить совершенно прозрачное вино. Значит, на 10 литров вина надо взять 4 г желатина.

Для вин, богатых танином и красящими веществами, применяют белок куриного яйца. После отделения от желтка белок взбивают и смешивают с небольшим количеством вина. Затем полученным раствором производят осветление. На 10 литров вина расходуется половина белка (иногда значительно меньше).

Казеин применяют для осветления сильно окрашенных вин. Его (в отличие от других осветлителей) размешивают только в воде, так как в вине он быстро свертывается в хлопья. При сильном взбалтывании готовят 10–20 % раствор молочного цвета. Затем доливают раствор в вино. Казеин под влиянием кислот свертывается и осветляет его. На 10 литров вина расходуется от 1 до 4 г казеина. Рекомендуется также провести пробную оклейку казеином (как в случае с желатином).

ЭЛЕКТРОНИКА

Ремонт СД-проигрывателей

Марчук Р.П.

Немного об истории цифровых форматов

Начиная с 70-х годов во многих странах, в том числе и в СССР, велись работы по созданию цифровой системы звукозаписи-воспроизведения. В результате было представлено несколько интересных систем, но наиболее перспективной была признана совместная разработка фирм Sony и Philips. Sony предложила эффективный способ обработки сигнала, с точки зрения защиты от ошибок, которые могли возникать из-за повреждения или загрязнения компакт-диска, a Philips — способ записи с помощью сфокусированного луча лазера при постоянной линейной скорости движения луча по дорожке.

В результате в 1982 году плоды работы вышеупомянутых фирм были утверждены в качестве международного стандарта на систему звукозаписи — воспроизведения "Компакт-Диск". Другим фирмам пришлось покупать лицензии у Sony и Philips. Высокое качество записи на дисках сулили разработке большую популярность. Так начался путь цифрового компакт-диска.

На зарубежном ринке начали продаваться первые проигрыватели компакт-дисков и сами диски (Audio CD). Правда на отечественный рынок они попали с опозданием на 10 лет.

В 1987 г. был разработан формат цифровых кассет R-DAT, которому в момент его появления предсказывали место наследника компакт-кассет.

В 1989 г. предложен еще один формат цифровых кассет DCC.

В 1993 г. появляется MiniDisc.

Но звезды потухли, так и не успев засверкать во всей своей красе. Вышеупомянутые форматы не стали массовыми, а прижились разве-что в студиях звукозаписи и на радиостанциях.

Развитие компьютерной индустрии способствовало росту популярности компакт-дисков. На компьютерные компакт-диски (CD ROM) стали записывать разную информацию, хотя формат записи отличался от Audio CD. Изобретение форматов сжатия аудиозаписей (MP3) и видеозаписей (MPEG4) сделало возможным записывать на диск более 6 часов музыки или 74 минуты видео приемлемого качества.

В 1996–1997 г. разработан новый стандарт цифровых носителей DVD. Стандарт в основном предназначался для записи и воспроизведения видеоинформации. Внешние геометрические характеристики DVD такие как у CD, но в DVD поменьше размеры информационных дорожек, а также DVD может иметь несколько слоев.

Окончательно основной стандарт DVD не утвержден. Одни разработчики DVD устройств выступают за применение технологии с использованием красного лазера, а другие — за применение более дорогой и более емкой технологии с использованием голубого лазера

Емкость компакт диска — 700 МБ; DVD с применением красного лазера — 4,7–9,4 Гб; DVD с применением голубого лазера — до 27 Гб.

Заметное падение цен на компьютерную технику в последние годы, в особенности на пишущие СД приводы и болванки никак не уменьшило популярность компакт-дисков, а, скорее всего, наоборот. Хотя, в свою очередь, цены на DVD приводы и диски становятся все более приемлемыми. Но формат CD, в ближайшее время, не собирается уступать свое место.

1. Принципы работы

1.1. Принцип оптического считывания информации в СД-проигрывателях

Для считывания информации с компакт-диска используется лазерная головка (ЛГ). В корпусе ЛГ установлены лазерный диод, внутренняя оптическая система (дифракционная решетка, цилиндрическая, коллиматорная и другие линзы, призма), катушки фокусировки и трекинга с фокусирующей линзой, лазерный диод (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Конструкция лазерной головки

При подаче напряжения питания полупроводниковый лазерный диод генерирует когерентный (разность фаз волн постоянна во времени) луч, который с помощью дифракционной решетки разделяется на основной луч и два дополнительных. Пройдя через элементы оптической системы и фокусирующую линзу, эти лучи попадают на компакт-диск (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Фокусировка луча на поверхности диска

Точную фокусировку лучей на диске осуществляют катушки фокусировки, устанавливающие нужное положение линзы. Отразившись от диска, лучи снова попадают на фокусирующую линзу и дальше в оптическую систему. При этом отраженные лучи отделяются от падающих благодаря их разной поляризации. Перед тем, как попасть на фотодатчики (фотодиодную матрицу), основной луч проходит через цилиндрическую линзу, в которой используется эффект дисторсии для определения точности фокусировки (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Лучи и сигналы на фотодетекторах

Если луч сфокусирован точно на поверхности компакт-диска, отраженный луч на фотодатчиках имеет форму круга, если перед или за поверхностью — форму эллипса.

Сигналы с фотодатчиков предварительно усиливаются, и по разности сигналов (А+С) и (B+D) определяется ошибка фокусировки FE (Focus Error). При точной фокусировке сигнал FE равен нулю.

Два боковых луча попадают на датчики Е и F. Они используются для отслеживания прохождения основного луча по считываемой дорожке (треку) (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Принцип отслеживания трека:

_{а) — точное прохождение луча по треку; б) — ошибочное.}

Разность сигналов Е и F определяет ошибку трекинга (отслеживания дорожки) ТЕ (Tracking Error).

Суммарный сигнал с датчиков А, В, С и D представляет собой высокочастотный (RF) сигнал (>4 МГц) в формате EFM (Eight-to-Fourteen Modulation). Он содержит закодированную аудиоинформацию и дополнительные данные.

1.2. Работа сервосхем и основные сигналы в процессе считывания диска

При установке компакт-диска двигатель позиционирования (Slide motor) перемещает лазерную головку в начальное положение, пока не замкнется концевик "Начальное положение головки". (В некоторых моделях для передвижения каретки и позиционирования имеется не два, а один двигатель.) Дальше головка начинает медленно отъезжать, пока не разомкнется концевик.

По сигналу LDON сервосхема автоматического питания лазера (ALPC — Automatic Laser Power Control) подает питание на лазерный диод. Иногда могут применяться дополнительные концевики для блокировки включения лазера и предотвращения попадания в глаза лазерного луча при разобранном механизме, а иногда лазер постоянно включен при закрытой каретке. Система ALPC поддерживает на заданном уровне мощность излучения лазерного диода. Текущую мощность излучения контролирует фотоприемник, помещенный в одном корпусе с лазерным диодом.

Сервопроцессор начинает вырабатывать импульсы начального поиска фокуса (FSR), которые поступают к сервосхемам фокусировки и далее через драйвер — на фокусирующую линзу. Сервосхема фокусировки предназначена для компенсации биений компакт-диска (вверх-вниз). Драйвер (выходной каскад) используется для усиления мощности сигналов. Линза начинает перемещаться вверх-вниз. При точной фокусировке луча на поверхности компакт-диска сигнал ошибки фокусировки FE=(А+С)-(B+D) станет минимальным, отключится подача импульсов FSR, и сервосхема фокусировки начнет управлять фокусирующей катушкой с помощью сигнала FEM, который представляет собой скорректированный сигнал FE. После удачной фокусировки вырабатывается сигнал FOK (FocusOk). Если после 3–4 FSR-импульсов сигнал FOK не вырабатывается, то определяется отсутствие компакт-диска, и работа проигрывателя останавливается.

Сигнал FOK поступает к сервосхемам управления скоростью вращения двигателя (СУСВД). Они вырабатывают сигналы MON (разрешение), MDS (обороты), MDP (фаза), CLV (управление) для управления работой двигателя и регулирования его скорости вращения. Двигатель начинает вращаться и набирать скорость. В некоторых проигрывателях импульсы запуска двигателя генерируются еще до подачи сигнала FOK вместе с FSR-импульсами. При постоянной угловой скорости вращения от начала к концу диска увеличиваются диаметр дорожки и линейная скорость. СУСВД поддерживает на постоянном уровне линейную скорость вращения диска, а после остановки проигрывателя притормаживает обороты двигателя.

Номинальная скорость потока считываемой информации с диска 4,3218 Мбит/с.

Одновременно сигнал FOK поступает к сервосхеме трекинга и активизирует ее работу. Эта сервосхема обеспечивает точное прохождение луча по центру дорожки. Для отслеживания положения луча используется сигнал ошибки трекинга (TE = E — F). Отфильтрованная высокочастотная составляющая сигнала ТЕ (сигнал TER) поступает на катушку трекинга. Катушка трекинга перемещает линзу в перпендикулярном к дорожкам направлению и может обеспечить считывание до 20 треков без перемещения ЛГ. Отфильтрованная низкочастотная составляющая сигнала ТЕ (сигнал RAD) подается на двигатель позиционирования, который перемещает ЛГ по полю диска. Лазерная головка периодически перемещается, когда количество прочитанных дорожек выходит за пределы, допустимые для катушки трекинга.

Схемы трекинга не могут самостоятельно определить нахождение луча на информационной дорожке или между ними. Для этого используется зеркальный детектор, который по амплитуде высокочастотного сигнала EFM определяет положение луча и корректирует его. Если луч находится между дорожками, то амплитуда сигнала EFM минимальна. При удачном отслеживании сервосхемы трекинга вырабатывают сигнал ТОК (Tracking OK).

После этого начинается считывание информации с диска. Протактированный импульсами с кварцевого генератора, PLL-детектор подстраивается по частоте и фазе к высокочастотному EFM-сигналу и выделяет из него данные. В сдвиговом регистре последовательные данные преобразуются в параллельные. Дальше информация декодируется, проходит начальную обработку (деперемежение, коррекция ошибок и т. п.) и помещается в буфер "половинного состояния". СУСВД поддерживает заполнение буфера на уровне 50 %. Если скорость вращения низкая и буфер заполнен менее чем на 50 %, то сервосхема увеличит обороты двигателя, и наоборот. Можно на некоторое время притормозить диск, но звук не прервется. Это объясняется наличием буфера. Похожий принцип работы в AntiShock-схемах, но у них емкость и процент заполнения больше.

Информация в буфер записывается и считывается по импульсам WFCK и RFCK соответственно. Считанная информация разделяется на аудиоданные и субкод. Субкод — это служебная информация, которая содержит синхронизирующие биты, сведения о текущем треке, времени. Субкод используют сервосхемы для позиционирования лазерной головки в нужную точку. Скорость потока субкода составляет 58,8 кбит/с. Аудиоданные обрабатываются в звуковых схемах, и на выход поступает аналоговый аудиосигнал.

1.3. Преобразование звука

Преобразование звука из цифрового в аналоговый формат происходит в звуковых схемах. Первоначально данные левого и правого каналов смешаны (мультиплексированы) и размещены в одном потоке. Аудиоданные проходят дальнейшую обработку (интерполяция, замещение) в цифровых аудиосхемах.

Для улучшения качества звука и уменьшения шумов могут использоваться цифровые фильтры и схемы ускоренной выборки (OVERSAMPLING). Цифровые фильтры преобразуют разрядность аудиосигнала с 16 до 18 или 20 бит, уменьшая ступеньку квантования в выходном сигнале. При использовании 18-разрядного фильтра и ЦАП ступенька уменьшается в 4 раза и, соответственно, звук становится более приятным. Схемы ускоренной выборки перемещают шумы квантования (>22 кГц) в область более высоких частот. Данные для ЦАП считываются и преобразуются со скоростью в 2, 4, 8 или 16 раз большей, чем номинальная.

ЦАП преобразовывает цифровые сигналы в аналоговую форму. Возможны два варианта (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Включение ЦАП в звуковых схемах

В дорогих моделях используется вариант, показанный на рис. 1.5,а. Мультиплексированный цифровой сигнал поступает на демультиплексор, который по тактирующим импульсам разделяет его на 2 цифровых потока соответственно для левого и правого каналов. Для каждого канала используется свой ЦАП. В другом варианте (рис. 1.5,б) применяется один ЦАП, аналоговый сигнал с которого разделяется коммутатором на два канала. В обоих случаях линия задержки используется для выравнивания по времени данных правого и левого каналов.

Аудиосигналы с выхода ЦАП усиливаются и поступают на выходные фильтры. Фильтры обрезают высокочастотные составляющие (>20 кГц), шумы квантования и сглаживают ступеньку.

В аудиосхемах используются транзисторные ключи, которые управляются сигналом MUTE изакорачивают выходной сигнал на корпус. Если диск считывается нормально, то в режимах "Воспроизведение" или "Перемотка по треку" процессор отключает блокировку звука. Во всех остальных режимах функция MUTE активизирована.

От качества фильтра напрямую зависит качество аудиосигнала. В дорогих моделях используют фильтры более высоких порядков.

1.4. Функционирование проигрывателя в различных режимах

1.4.1. Загрузка диска

При включении проигрывателя в сеть вырабатывается сигнал сброса Reset, который обнуляет регистры процессора. Процессор проверяет положение каретки, лазерной головки (при необходимости позиционирует в начальное положение) и наличие компакт-диска. В некоторых моделях при наличии диска проигрыватель переходит в режим воспроизведения.

При нажатии клавиши "Open/Close" процессор подает сигнал на двигатель каретки, каретка выезжает. При полном выезде каретки срабатывает концевик "Конечное положение каретки", и процессор останавливает двигатель. В некоторых моделях проигрывателей применяются электрические схемы без концевиков, которые по силе тока, потребляемого двигателем, определяют начальное и конечное положения каретки.

Диск устанавливается в каретку. При повторном нажатии клавиши "Open/Close" процессор запускает двигатель. Каретка заезжает, пока не сработает концевик "Начальное положение каретки". Диск устанавливается на столик и прижимается к нему. Проигрыватель пытается считать заголовок диска.

Информация с диска считывается в направлении от центра. Физически заголовок расположен в начале компакт-диска. В нем записана информация о количестве композиций, общем времени и т. п. Если информация считается удачно, на экране высветятся характеристики диска. В противном случае на дисплее появится сообщение "Error", "No Disc" или а в некоторых моделях режим воспроизведения будет заблокирован.

1.4.2. Воспроизведение

ЛГ начинает считывать диск, ищет начало первого трека и начинает воспроизводить его. Одновременно отображаются номер и время трека на дисплее.

1.4.3. Пауза

Приостанавливается воспроизведение диска. Выходной аудиосигнал блокируется. Лазерная головка остается на одном месте.

1.4.4. Перемотка по трекам

ЛГ ищет начало нужного трека и начинает его воспроизводить.

1.4.5. Перемотка по треку "<", ">"

В этом режиме ускоренно проигрывается трек. Процессор вырабатывает сигналы JF (прыжок вперед) и JP (прыжок назад). Катушка трекинга и ЛГ медленно перемещаются вперед (назад). Считывающий луч постоянно перепрыгивает с текущей дорожки на следующую. С помощью детектора подсчитывается количество пересеченных дорожек. Соответственно вырабатывается сигнал для управления катушкой трекинга (до 25 треков) и двигателем позиционирования. Амплитуда аудиосигнала на выходе немного снижается.

2. Особенности СД-проигрывателей

2.1. Поиск и замена неисправных микросхем

Наряду с основными сигналами вырабатывается много вспомогательных. Часто процессоры связаны между собой разными сигналами. Например, процессор А вырабатывает сигнал А1, который поступает к процессору В, а процессор В вырабатывает сигнал В1, который идет к процессору А, и тогда процессор А вырабатывает сигнал А2 (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Взаимодействие процессоров

Из-за сложных связей сложно локализировать неисправность: отсутствие одного из необходимых сигналов может привести к ложному выводу о неисправности некоторого элемента [4, с.261].

Нужно внимательно и в правильной последовательности проверять управляющие сигналы. При отсутствии принципиальных схем пользуются справочными данными о микросхемах и по ножкам контролируют сигналы. Иногда контрольные точки основных сигналов помечены на плате.

Если микросхемы перегреваются, это свидетельствует об их неисправности. При отсутствии специального оборудования (паяльных станций и т. д.) отпаивать планарные микросхемы можно следующим способом:

• изготавливают жгут из тонких медных проводов (экран кабеля) и смачивают в растворе канифоли;

• прижимая жгут к ножкам микросхемы и нагревая его паяльником, снимают часть припоя с выводов;

• нагревая маломощным паяльником каждый вывод, тонкой иголкой отгибают его вверх.

При пайке и замене микросхем нужно следить за тем, чтобы они не перегрелись. Помните, что планарные микросхемы могут быть приклеены к плате. Очень важную роль играют практические навыки и опыт, полученные в процессе ремон-

2.2. Компакт — диски

При считывании диска лазерный луч, проходя сквозь границу воздух-диск, преломляется, проходит сквозь материал диска, отражается от металлизированной поверхности и при выходе с материала диска снова преломляется (рис. 1.1). Из-за эффекта двойного преломления (возникновение дополнительного луча при преломлении), а также из-за потерь при прохождении сквозь материал диска мощность отраженного луча значительно уменьшается [3, с.13]. Если оптические свойства материала диска не соответствуют техническим нормам, уменьшение мощности выходного луча превысит допуск, и диск будет плохо читаться.

При расцентровке диска или его установке не точно по центру, из-за колебаний дорожки в горизонтальной плоскости сервосхемы трекинга не смогут надежно отслеживать дорожку.

Проигрыватель наименее чувствителен к царапинам от центра к краю диска (направленным по радиусу), а наиболее — к царапинам по кругу (по длине дорожки). При царапинах, направленных по кругу, возможно постоянное "перепрыгивание" или зацикливание диска на одном месте. Для уменьшения влияния царапин диск можно попытаться отполировать, например, с помощью ластика, зубной пасты, пасты ГОИ и т. п. Чтобы предотвратить зацикливание, нужно определить место (царапину) на поверхности диска и нанести маленькую точку цветного лака. Тогда это место зацикливания будет просто "перепрыгнуто". Проделав это несколько раз, можно наработать определенные навыки.

2.3. Тестовый диск

Для настройки желательно иметь тестовый или бракованный, плохо читающийся диск. Если проигрыватель сможет прочитать этот плохо читающийся диск, то нормальный диск будет считываться без проблем.

Нужно иметь в виду, что один поцарапанный диск может нормально читаться одним проигрывателем, но плохо читаться другим. Это объясняется отличиями в лазерных головках, сервосхемах и т. д. Например, проигрыватели с однолучевым лазером и радиальной механикой фирмы Philips смогут прочитать диски, которые обычные трехлучевые лазеры не читают.

2.4. Транспортировка проигрывателя

В некоторых моделях для транспортировки проигрывателя предусмотрен транспортный винт. Винт блокирует перемещение лазерной головки, которая очень чувствительна к импульсным движениям и ударам. При транспортировке проигрывателя винт нужно зажать. Внизу корпуса проигрывателя находится отверстие для зажатия/отжатия винта.

Категорически воспрещается включать проигрыватель при зажатом транспортном винте. Из-за этого могут разрушиться механические элементы. После транспортировки винт нужно отжать.

3. Настройка сервосхем

К системам автоматического управления можно отнести схемы: фокусировки луча на поверхности диска; отслеживания дорожки (трекинга); управления скоростью вращения диска; PLL (извлечения цифровых данных с потока считываемой информации); поддержания постоянной мощности излучения лазерного диода. Все настройки желательно проводить по документации.

Примерная последовательность настройки сервосхем:

• по максимальной амплитуде сигнала EFM выставляют баланс (EF-Bal) и смещение (ТЕ-Offset) трекинга;

• по четкости сигнала EFM или минимальной амплитуде сигнала FER настраивают смещение фокуса (FO-Offset);

• по амплитуде FER и TER выставляют сигналы фокусировки и трекинга: FGain и TGAIN соответственно;

• настраиваем PLL-детектор по стабильному захвату сигнала EFM.

См. также: Работа сервосхем.

3.1. Система автофокусировки луча

Сервосхема фокусировки предназначена для компенсации биений компакт-диска (вверх-вниз).

Настроечные элементы:

1. Fofs (Focus Offset) — смещение фокуса, т. е. постоянная составляющая напряжения на катушке фокусировки. Настраивать смещение фокуса нужно с помощью осциллографа. Сигнал EFM при развертке 5…10 МГц должен быть максимально четким и сфокусированным (рис. 3.1).

Рис. 3.1. EFM сигнал и его регулировка

При отсутствии осциллографа смещение фокуса можно отрегулировать по шуму фокусной катушки. В оптимальном положении уровень шума минимальный. При вращении ползунка регулятора по или против часовой стрелки относительно оптимального положения шум возрастает.

2. (FE-Gain, FE) — сигнал ошибки фокусировки. Если амплитуда сигнала FE занижена, проигрыватель становится чувствительным к наименьшей вибрации и дефектам компакт-диска, часто соскакивает с текущего трека. Проверяется это легким постукиванием по корпусу проигрывателя. При завышенной амплитуде сигнала FE слышен сильный шум от катушки фокусировки, может увеличиться время поиска трека. На практике оптимальным является среднее значение между двумя вышеописанными.

В CD-проигрывателях с однолучевой механикой Philips радиального типа (модели 85–90 гг. выпуска) есть всего два регулятора: ток лазера и начальное смещение фокуса. Настроить начальное смещение фокуса можно так:

• запустить CD;

• запомнить расстояние от линзы к диску (чтобы можно было увидеть линзу при воспроизведении, нужно частично разобрать механику);

• остановить CD;

• регулируя Fofs, выставить такое же расстояние от линзы к диску, как и при воспроизведении.

3.2. Система автотрекинга

Система автотрекинга используется для точного отслеживания информационной дорожки на поверхности компакт-диска.

Настроечные элементы:

1. ТЕ, TEGain — сигнал ошибки трекинга. При заниженном уровне сигнала возможны частая потеря дорожки или срыв ее отслеживания. При завышенном уровне слышен сильный механический шум катушки трекинга, увеличивается время поиска трека (проверяется перемоткой по трекам). На практике выбирают среднее значе-

2. EF-Balans, EF — баланс трекинга. Регулятор изменяет амплитуду сигнала с датчика Е или F, чтобы направить луч точно по дорожке компакт-диска.

На практике возможна следующая последовательность настройки:

• немного уменьшить амплитуду сигналов FE и ТЕ;

• легкими толчками корпуса сбивать трекинг (приводить к потере дорожки);

• по таймеру на дисплее отслеживать, в какую сторону перепрыгивает головка: вперед или назад;

• настроить регулятор баланса таким образом, чтобы при постукивании трек сбивался то вперед, то назад приблизительно на минимальное время;

• восстановить прежний уровень сигналов FE и ТЕ.

Данная последовательность настройки невозможна в проигрывателях, в которых при потере трека процессор специально позиционирует головку точно в утерянное место. Можно также настраивать по максимальной амплитуде сигнала EFM. Желательно иметь старый сильно поцарапанный диск. Зная заранее, где диск должен "прыгать", а где зацикливаться, можно грубо выставить баланс трекинга.

3. ТЕ-Offset, ТЕ-Off — смещение трекинга. Регулятор настраивает постоянную составляющую напряжения на катушке трекинга. Влияние этого регулятора на функционирование проигрывателя немного похоже на влияние регулятора баланса. Часто оптимальным является среднее положение регулятора. При неправильной настройке баланса или смещения трекинга проигрыватель может часто перепрыгивать вперед с трека на трек, прыгать назад или зацикливаться.

3.3. Система управления скоростью вращения диска (СУСВД)

СУСВД используется для обеспечения постоянной линейной скорости считывания компакт-диска. Данная сервосхема функционирует полностью в автоматическом режиме и настроечных элементов не имеет. Требования к точности оборотов двигателя довольно низкие (что объясняется описанными ранее особенностями СУСВД), поэтому используются недорогие двигатели.

3.4. PLL-детектор

PLL-детектор используется для выделения информации из считанного сигнала. Его настраивают по надежному захвату сигнала EFM и по максимальному проценту выделения (100 %) полезных цифровых данных. Для захвата частоты в детекторе применяются схемы частотной и фазовой автоподстройки. О наличии выделенных детектором цифровых данных можно судить по аудиосигналу на выходе, изменению времени трека на дисплее в режиме "Воспроизведение" или по начальному считыванию информации после загрузки диска.

Для настройки данной сервосхемы может использоваться подстроечный резистор или подстроечный колебательный контур. При неправильной настройке диск вращается, но звук на аудиовыходе некачественный (из-за выпадения данных слышны шорох и треск) или диск вообще не считывается. На практике ползунок подстроечного резистора устанавливают в среднее положение между двумя крайними позициями, в которых проигрыватель перестает считывать информацию. Практически настраивать колебательный контур приходится очень редко. Потребность в этом может возникнуть при искажении аудиосигнала, шорохе и треске в нем. В некоторых моделях проигрывателей подстроечные элементы детектора отсутствуют.

3.5. ALPC и настройка тока

Система автоматического контроля питания лазера поддерживает на заданном уровне мощность излучения лазерного луча.

В корпусе лазерного диода (рис. 3.2) вмонтирован фотоприемник VD2, который контролирует мощность излучения лазерного диода VD1. Нужный ток задается резистором R1. Подстроечный резистор может быть расположен на корпусе лазерной головки или на плате проигрывателя. Схема питания с помощью транзистора VT1 управляет током лазера.

Рис. 3.2. а) — размещение выводов лазерного диода; б) — схема ALPC

Сгенерированный лазерным диодом луч можно увидеть на фокусирующей линзе в виде красного пятна диаметром около 1 мм. Основная частотная составляющая лазерного луча лежит в невидимом спектре (длина волны 780 нм). Присутствие красного свечения на фокусирующей линзе еще не свидетельствует об исправности

лазерного диода. Категорически запрещается смотреть прямо на линзу, потому что луч, сфокусировавшись на сетчатке глаза, может ее повредить. Человеческий глаз — намного ценнее проигрывателя! В неисправных ЛГ можно наблюдать рассеянное свечение на всей поверхности линзы. Это связано с потерей когерентности луча.

Настройка: Рабочий ток лазерного диода можно узнать по этикетке на корпусе оптического блока или по документации (рис. 3.3).

KSS-150A

28692

ST466

Рис. 3.3. Этикетка на оптическом преобразователе фирмы Sony

Три последние нижние цифры, деленные на 10, обозначают ток в миллиамперах (44,6 мА). Измерить ток лазера I можно миллиамперметром, включенным последовательно в цепь питания лазерного диода, но гораздо удобнее измерять ток по падению напряжения DU на ограничительном резисторе в цепи питания лазера (R2 на рис. 3.2). Ток определяют по закону Ома: I =DU/R2.

В среднем ток лазера составляет 50 мА. Со временем лазерные диоды деградируют, теряя эмиссионную способность, "садятся" (в основном после 5-10 лет эксплуатации). Если лазер "подсевший", то амплитуда с фотодатчиков занижена и недостаточна для обеспечения нормального уровня сигналов EFM, FE, FOK. Из-за этого возможны выпадение аудиоданных и, как результат, плохое считывание дисков и треск на аудиовыходе. Также нужно иметь в виду, что амплитуда сигнала с датчиков при использовании CD-R болванок в 1,5–2 раза ниже, чем в обычных дисках. Поэтому, чтобы "подсевший" диод излучал луч требуемой мощности, нужно увеличивать ток до 70…80 мА. Поступать так можно только в исключительных ситуациях, удостоверившись, что другого выхода нет. При увеличении тока до 70…80 мА деградация диода возрастает и соответственно резко уменьшается срок службы. На практике такие диоды работают не более 1–2 лет. При увеличении тока до 100…120 мА диод перегревается и моментально выходит из строя. Замена лазерного диода невозможна и придется полностью менять оптический блок.

Нежелательно изменять ток лазера без измерительного прибора, потому что в некоторых позициях ползунка регулятора ток может превысить 100…120 мА.

При замене лазерной головки (оптического блока) нужно иметь в виду, что лазер может быть поврежден статическим электричеством. В новых ЛГ диод закорочен на корпус. При установке перемычку нужно отпаять, чтобы не повредить ALPC.

4. Диагностика и настройка оптических и механических элементов

Все виды юстировок (механических настроек) можно проводить, точно удостоверившись в их необходимости, чтобы ошибочно не нарушить заводскую юстировку. Перед началом настроек желательно пометить начальные положения настроечных элементов.

4.1. Лазерная головка

4.1.1. Проверка и настройка тока

См. пункт 3.5.

4.1.2. Проверка линзы

Для просмотра поверхности линзы желательно использовать лупу и источник яркого света. Линза должна быть чистой, прозрачной, без царапин, в противном случае падает мощность считываемого луча и наблюдается эффект "подсевшего лазера". Поверхность линзы покрыта специальным фоточувствительным слоем, который придает ей голубоватый оттенок.

Для прочистки линзы выпускаются баллончики со специальной жидкостью. Также можно использовать спички с ватой и спирт. Смоченным в спирте ватным тампоном протирают линзу и сразу же сухим тампоном удаляют следы от спирта. Делать это нужно очень аккуратно, чтобы не повредить подвеску и не нарушить юстировку фокусирующей линзы. Из-за применения для чистки активных веществ линза со временем может помутнеть.

На практике допускаются маленькие царапины, но при больших повреждениях считывание информации становится невозможным. Нужно заменить лазерную головку или реставрировать ее.

4.1.3. Проверка наклона линзы

Наклон линзы — это отклонение от параллельности плоскости линзы относительно плоскости диска. Эта величина должна быть минимальной (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Наклон линзы

Из-за увеличения наклона линзы уменьшается амплитуда полезных лучей, ухудшается отслеживание трека, поэтому диски плохо читаются. Со временем из-за изменения характеристик материала подвески катушки (внутреннее напряжение и т. п.) наклон линзы может увеличиться.

Настройка: Регулировку наклона линзы можно проводить в одной или двух плоскостях, в зависимости от модели ЛГ, либо же она не предусмотрена вообще (рис. 4.2, где 1 — регулировочные винты; 2 — пружина; 3 — винт с пружиной; 4 — фиксирующий винт; 5 — отверстие для регулировочного ключа).

Рис. 4.2. Регулировка наклона линзы

Регулировку осуществляют с помощью винтов 1. В большинстве случаев настройку наклона можно проводить только при разобранной механике, "в воздухе". Точно наклон настраивают по максимальной амплитуде сигнала EFM.

Если этот сигнал отсутствует или слабый, возможно, сначала нужно провести грубую настройку "на глазок". Для этого следует подать напряжение 1…2 В на фокусирующую катушку, чтобы линза поднялась вверх к диску, не дотрагиваясь до него. При этом легче увидеть погрешность наклона (рис. 4.1). Выше некоторого уровня линза подняться не сможет, потому нужно следить за тем, чтобы не сжечь катушку. Затем нужно настроить наклон линзы по максимальной параллельности. После грубой регулировки при запуске линза должна фокусироваться, и диск должен вращаться.

4.1.4. Дифракционная решетка

Дифракционная решетка расщепляет лазерный луч на лучи разных порядков. В проигрывателе используются основной луч для считывания информации и два дополнительные луча первого порядка для отслеживания трека. Мощность дополнительных лучей составляет 25 % от мощности основного. Регулируя положение дифракционной решетки, можно изменить положение дополнительных (отслеживающих) лучей относительно основного.

Регулировка возможна в некоторых (в основном старых) моделях оптических головок (рис. 4.3, где 1 — отверстие для регулировки; 2 — фотодатчик; 3 — лазерный диод; 4 — прижимные винты; 5 — регулировочный ключ).

Рис. 4.3. Юстировка дифракционной решетки Головки показаны со стороны соединительной платы.

Специальный регулировочный ключ 5 можно изготовить самостоятельно. Отверстие для регулировки может быть залито клеем. В головках SF-91 (рис. 4.3) дифракционная решетка конструктивно расположена в одном корпусе с лазерным диодом, поэтому перед регулировкой нужно слегка отпустить винты 4 и желательно отпаять диод от платы, временно соединив его с платой тонкими проводниками. Данным способом можно попробовать восстановить неисправную лазерную головку, которая не отслеживает трек (луч фокусируется, и сигнал FOK вырабатывается).

Настройка: В процессе попытки считывания трека нужно плавно поворачивать ключ и выставить решетку по максимальной амплитуде сигналов EFM и TER.

4.2. Диагностика двигателя

При износе двигателя, вращающего диск, в нем увеличивается зазор между осью коллектора и бронзовой втулкой, в результате чего в несколько раз увеличиваются вибрация и колебания компакт-диска в вертикальном и горизонтальном направлениях. Сервосхемы фокусировки и трекинга не могут отследить дорожку, и из потока считываемой информации начинают выпадать полезные данные. Слышен шорох в выходном аудиосигнале (как у виниловой пластинки), диск плохо читается или не читается вообще.

При обгорании и искрении контактов коллектора, некачественной разводке и экранировке схем питания также может возникнуть треск и шорох в аудиосигнале. Если двигатель разбит, то он будет издавать сильный механический шум и треск.

4.2.1 Проверка на износ втулок (на "разбитость")

В корпусе двигателя установлены две бронзовые втулки, играющие роль подшипников. В процессе работы втулки изнашиваются, увеличивается зазор между ними и валом двигателя dS (рис. 4.4, где 1 — ось; 2 — направление вибраций; 3 — бронзовая втулка; 4 — корпус), увеличивается вибрация и дребезг вала двигателя.

Рис. 4.4. Износ двигателя

Дребезг передается компакт-диску. Если колебания диска в радиальном направлении больше допустимой нормы, система трекинга не может отследить дорожку (диск читается плохо или вообще не читается).

В "разбитых" двигателях резко увеличивается механический шум. Например, при позиционировании головки слышен сильный треск. На практике определить износ двигателя можно следующим способом:

• извлечь двигатель, снять с вала шестеренку или столик;

• присоединить двигатель к регулируемому блоку питания 0…5 В, 100 мкА;

• плавно увеличивая напряжение от 0 до 3 В и наоборот, внимательно прислушиваются к механическому шуму.

В разбитом двигателе при некоторых значениях оборотов из-за резонанса в несколько раз увеличиваются шум и треск. В исправном двигателе шум меняется плавно. Для начала можно сравнить работу двигателя с заведомо исправным (эталонным). Попрактиковавшись несколько раз, можно научиться отбраковывать изношенные двигатели. В процессе проверки нужно быть осторожным с напряжением питания, чтобы не вывести из строя двигатель. Разбитые двигатели нужно заменять аналогичными или реставрировать.

Износ двигателя диска значительно больше влияет на качество считывания по сравнению с износом двигателя позиционирования. Поэтому, если разбит двигатель диска, то можно попытаться поменять его местами с двигателем позиционирования, при условии что оба двигателя одинаковой марки. Но часто вал двигателя диска по длине больше, чем вал двигателя позиционирования. В этом случае можно разобрать два двигателя и поменять местами их корпуса или попытаться его реставрировать.

4.2.2. Проверка на "мертвую точку"

"Мертвой точкой" называют положение двигателя, в котором из-за искрения и обгорания контактов пропадает контакт между коллектором и щетками. При вращении вала двигатель может по инерции проскакивать мертвую точку, поэтому определять ее нужно во время запуска двигателя.

Для проверки наличия мертвой точки нужно подать на двигатель напряжение питания, достаточное для его медленного вращения и, притормаживая рукой вал двигателя, постараться найти положение, из которого двигатель перестает запускаться. Если после нескольких попыток найти мертвую точку не удается, то можно предположить, что двигатель исправен.

4.3. Диагностика механики

4.3.1. Проверка перпендикулярности плоскости столика к своей оси (кривизна столика)

Для проверки перпендикулярности столика нужно установить диск на столик и зафиксировать его магнитом. Затем следует слегка крутануть диск рукой. Если амплитуда колебаний диска на краю (А на рис. 4.5) превысит 0,5 мм в вертикальном направлении, можно попытаться его выровнять или заменить другим.

Рис. 4.5. Настройка кривизны столика

На практике выравнивать можно следующим образом:

• устанавливают старый диск и, вращая его, находят места максимального отклонения диска вверх (вниз);

• надавливая на столик (направления надавливания указаны стрелками на рис. 4.5), пытаются его выровнять.

Надавливать нужно легонько, чтобы не повредить столик или двигатель. Для исключения повреждения или искривления столика снимать его с двигателя можно только за нижнюю часть, помогая при этом отверткой.

При колебаниях диска выше допустимых сервосхемы фокусировки не смогут обеспечить надежную фокусировку луча на поверхности диска. Поэтому процесс считывания может перерываться. Этот эффект особенно заметен на последних треках.

Если сила магнита "ослабла", диск на столике в моменты пуска и остановки проигрывателя может проскальзывать.

4.3.2. Проверка высоты столика

Установив параллельно с осью двигателя штангенциркуль, измеряют расстояние от плоскости столика к шасси, на которой закреплен двигатель (А на рис. 4.6).

Рис. 4.6. Настройка высоты столика

В проигрывателях Sony KSM-210 (KSM-240, KSM-150), Sanyo SF-90 высота столика равна 19,5 ± 0,25 мм. У других проигрывателей это расстояние может быть другим (точную высоту определяют по документации). Есть смысл измерять высоту столика для разных типов "механики" и записывать в блокнот. Это может пригодиться при следующих ремонтах.

В процессе эксплуатации высота столика может немного измениться. Из-за этого проигрыватель начинает запускаться только со второго или третьего раза. При сильном отклонении высоты столика луч не может сфокусироваться.

Грубо высоту столика можно выставить, основываясь на том, что при считывании диска фокусная линза должна иметь запас для возможности перемещения вверх и вниз.

После изменения высоты столика нужно настроить смещение фокуса FO-Offset.

4.3.3. Проверка позиционирования ЛГ

Для проверки позиционирования лазерной головки нужно:

• отключить Slide-двигатель от схем проигрывателя;

• при отсутствии смазки на направляющих ЛГ и шестернях нанести смазку;

• подать на Slide-двигатель напряжение 1…5 В нужной полярности, чтобы ЛГ двигалась от начального к конечному положению и в обратную сторону. Можно попробовать покрутить вал двигателя рукой.

Если ЛГ движется неравномерно, приостанавливается, слышен сильный треск, заметно подклинивание или проскальзывание, то, возможно, поврежден двигатель, шестерни или пассики. Шестерни нужно осмотреть на отсутствие повреждений, разломов, лишних механических элементов. Пассиковые передачи должны надежно передавать движение. Если натяжение пассика ослабло, он начинает проскальзывать. При замене пассиков следует иметь в виду, что при использовании короткого, сильно натянутого, пассика большая часть энергии теряется из-за трения в передаче, а также сильно изнашивается двигатель. Из-за этого может часто прерываться считывание диска.

Если в двигателе позиционирования есть мертвая точка, то при воспроизведении проигрыватель может самопроизвольно переходить в режим остановки. При обгорании контактов в двигателе позиционирования ЛГ позиционируется рывками, проскакивая необходимое положение. В случае неисправности двигателя его заменяют или реставрируют.

В некоторых CD-проигрывателях Telefunken для позиционирования ЛГ применяется фрикционная передача, которая при ослаблении пружины может сильно проскальзывать. ЛГ позиционируется рывками, часто теряет трек. В данном механизме отсутствует концевик начального положения ЛГ, поэтому фрикционная передача не должна быть очень жесткой, чтобы иметь возможность проскальзывать при установке головки в стартовую позицию.

4.3.4. Каретка

При нажатии клавиши "Open/Close" каретка должна выехать и, замкнув концевик, остановиться. Для возможности извлечения диска лазерная механика может опуститься вниз, или используется специальный механизм для поднятия диска.

Для диагностики движения каретки подают напряжение 2…5 В или пробуют вращать рукой вал двигателя каретки. Если каретка не выезжает, возможно, она заклинила. Во многих моделях каретка может выехать только, когда лазерная механика опущена вниз. Загрязнение механических элементов затрудняет движение каретки. Иногда один двигатель управляет кареткой и позиционирует лазерную головку.

Рис. 4.7. Каретка

Проверяют пассик. Если он растянут, то передача проскальзывает, и каретка выезжает очень медленно или не выезжает вообще. В проигрывателях Telefunken, где использованы бесконтактные схемы, если пассик растянут, каретка может выехать до конца, но двигатель еще долго будет вращаться.

Возможен вариант, когда каретка выезжает до конца и сразу заезжает обратно (см. пример 8). Если каретка закрыта, диск должен быть прижат к столику и иметь возможность свободного вращения. Иногда, если диск плохо прижат, блокировочные концевики отключают ток питания лазера.

Для извлечения каретки нужно отжать защитные пластинки и (или) открутить болты или снять защелки (рис. 4.7, выделенными кругами обозначены возможные места блокировочных элементов). Если каретка свободно не выезжает, не нужно использовать силу, нужно найти блокировочные элементы.

4.3.5. Чейнджера

Только при нормальной работе чейнджерного механизма возможен последующий поиск неисправности в проигрывателе. Встречаются кассетные и карусельные чейнджеры. При разборке чейнджеров желательно пометить положения шестеренок и других элементов, чтобы затем без проблем можно было собрать все обратно.

Из-за неисправности оптопары невозможно отслеживание состояния механики (положение карусели и пр.). Также следует проверить соединительные провода и плоские шлейфы.

5. Варианты, причины и последовательности поиска неисправностей

5.1. Неисправности в электронике

5.1.1. Схемы питания

Особенности схем питания СД-проигрывателей:

1. Этикетка на корпусе трансформатора с надписью "TERMOFUSE" обозначает, что в первичную обмотку трансформатора встроен термопредохранитель. В некоторых случаях, чтобы добраться до его выводов, нужно удалить защитный слой пленки с первичной обмотки со стороны присоединения проводов. Если термопредохранитель неисправен, нужно его заменить или закоротить, введя при этом в цепь первичной обмотки дополнительный предохранитель (для трансформатора мощностью 10…20 Вт нужен предохранитель на 0,2…0,3 А).

2. Включатель питания может быть установлен в цепь первичной или вторичной обмотки, после выпрямителей. Во втором случае трансформатор постоянно находится под напряжением и "гудит" даже при выключении питания на передней панели. Этот вариант применяется в проигрывателях с дистанционным управлением для обеспечения работы в ждущем режиме. Возможно также применение дополнительного дежурного трансформатора.

3. Вместо плавких предохранителей могут применяться быстродействующие предохранители (рис. 5.1а) [1, с.64].

Рис. 5.1. Элементы схем питания

Характеристики предохранителей приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Справочные данные по быстродействующим предохранителям.

4. В качестве предохранителей могут использоваться низкоомные резисторы сопротивлением 0,1…10 Ом (при цветной маркировке третье кольцо имеет золотистый или серебристый цвет). Если сила тока, протекающего по ним, превышает допустимое значение, они перегорают.

5. В проигрывателях применяются одно- и двухполярные схемы питания. Схемы питания легко определить по оксидным конденсаторам большой емкости, низкоомным резисторам, мощным транзисторам и микросхемам на радиаторах. Конденсаторы фильтра должны иметь запас по напряжению 20…30 %.

6. В качестве стабилизаторов могут выступать:

• Интегральные стабилизаторы на одно напряжение типа 78Lxx, 79Lxx (отечественные аналоги КРЕНхх) (рис. 5.1б). Вторая цифра обозначает полярность стабилизатора: 8 означает "Плюс", 9 — "Минус"; хх — величина стабилизированного напряжения в В.

• Интегральные микросхемы-стабилизаторы на несколько напряжений. Для проверки используют справочную литературу.

• Стабилизаторы на транзисторах (рис. 5.1в). В базовую цепь транзистора включен стабилитрон. Напряжение на выходе стабилизатора примерно на 0,5 В ниже напряжения стабилизации стабилитрона. Напряжение стабилитрона можно определить по маркировке на корпусе (например, у стабилитрона ZD5.1 напряжение стабилизации 5,1 В). Если напряжение на стабилитроне превышает указанное на корпусе — обрыв стабилитрона, равно нулю — пробой.

• Мощные стабилитроны.

Напряжение на входе стабилизаторов всех типов, кроме последнего, должно быть больше, чем на выходе в 1,5–2,5 раза. В проигрывателях с дежурным режимом стабилизаторы могут использоваться одновременно и в качестве ключей.

1. Наличие напряжения питания на первичной обмотке трансформатора (если нет напряжения на первичной обмотке, проверяют предохранители, шнур и выключатель питания).

2. Напряжение на вторичных обмотках трансформатора (в случае отсутствия напряжения возможен обрыв в обмотках трансформатора или КЗ в обмотках или нагрузке; следует отключить вторичную обмотку от нагрузки и прозвонкой тестером выявить место КЗ).

3. Предохранители в цепи вторичной обмотки. Наличие напряжения на фильтрующих конденсаторах, на входе и выходе выпрямителей и стабилизаторов. Если напряжение на выходе стабилизатора занижено и силовые элементы сильно греются, то это свидетельствует о возможном КЗ в нагрузке. При поиске КЗ нужно помнить, что выводы питания процессоров могут дублироваться. В недорогих моделях часто встречается пробой оксидных фильтрующих конденсаторов.

4. Входные и выходные напряжения на ключах питания, ключи питания (в качестве ключей используются электрические реле, транзисторы или интегральные микросхемы).

5. Наличие на ключах питания сигнала "Power" ("PowerOn") с процессора после нажатия кнопки "Power" на панели проигрывателя. При открытии всех ключей питания проигрыватель должен перейти в рабочий режим. Не стоит "вручную" открывать ключи без сигнала с процессора. Проигрыватель не будет работать пока процессор не готов.

6. Поступление напряжения питания с ключей к процессорам, драйверам и другим элементам.

При отсутствии хотя бы одного из напряжений питания проигрыватель не может правильно функционировать.

5.1.2. Управляющий процессор

Последовательность поиска неисправности:

1. Напряжение питания 5 В.

2. Наличие сигнала начального сброса регистров процессора "Reset" через 0,2…0,5 с после подачи питания на процессор управления.

3. Импульсы сканирования кнопок. Возможно, заклинила одна из кнопок на панели управления, заблокировав процессор.

4. Кварцевый резонатор (стабильная синусоида на кварцевом резонаторе свидетельствует о его работоспособности).

5. Элементы обвязки процессора, т. е. дополнительные внешние элементы (резисторы, конденсаторы и т. п.), необходимые для его нормальной работы.

5.1.3. Выходные каскады (драйвера)

Выходные каскады используются для усиления сигналов управления выходными устройствами (двигателями, катушками). В выходных каскадах используют одно- или двухполярные схемы на транзисторах или интегральных микросхемах (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Выходные каскады:

_{а) — на транзисторах; б) — на микросхеме}

Последовательность поиска неисправности:

1. Проверить напряжение питания. Проверять напряжение питания на транзисторах нужно очень осторожно, так как случайное закорачивание базы и коллектора одного из выходных транзисторов приведет к выходу из строя сервопроцессора (несколько раз встречал сгоревшие процессоры СХА 1082 после предварительных ремонтов).

2. Проверить форму сигнала на входе и выходе. Осциллограмма на выходе должна быть похожа на входную. Если отсутствует верхняя или нижняя половина выходного сигнала, значит, неисправен один из выходных транзисторов. Даже в этих случаях проигрыватель может работать, но нестабильно.

С помощью обратной связи R1 стабилизируется работа выходного каскада. От номинала резистора R1 зависит величина коэффициента усиления каскада. При замене двигателей или катушек похожими, но имеющими другие характеристики, может возникнуть необходимость в изменении мощности выходного (управляющего) сигнала. Для этого можно в небольших пределах (50…200 %) изменить сопротивление R1.

Если в процессе работы выходные каскады сильно нагреваются, можно увеличить их площадь рассеивания, прикрепив радиатор.

5.1.4. Плоские шлейфы

Для соединения движущихся элементов с электроникой применяют плоские шлейфы. Во время эксплуатации такие шлейфы могут переламываться, и контакт отходит или пропадает. Шлейфы прозванивают, осторожно выгибая шлейф в разные стороны. Неисправный шлейф желательно заменить новым, так как в случае если сломан хотя бы один проводник, велика вероятность того, что скоро выйдут из стоя и другие.

5.2. Возможные неисправности и способы их устранения

5.2.1. Не включается, не переводиться с дежурного режима в рабочий

Возможные причины неисправности: отсутствует питание, неисправен процессор.

Если проигрыватель не включается только с пульта ДУ, то, возможно, неисправен сам пульт или фотоприемник схемы усиления и обработки его сигналов.

5.2.2. Не работает дисплей

В проигрывателях используются одно- и многоцветные жидкокристаллические дисплеи, флуоресцентные индикаторы, светодиодные матрицы.

Возможные причины неисправности: неисправность в процессоре дисплея, схемах питания. В жидкокристаллических дисплеях причина часто заключается в неисправности ламп подсветки или отсутствии их питания. Для работы флуоресцентного дисплея нужны несколько дополнительных напряжений: переменного накального 3…5 В; постоянного 20…30 В для анодной сетки. Напряжение накала может поступать непосредственно с трансформатора питания или с преобразователя постоянного напряжения в переменное.

5.2.3. Дисплей отображает частично или непонятные символы

Возможные причины неисправности: вышли из строя некоторые светодиоды светодиодной матрицы; плохой контакт дисплея и проводников (нужно пропаять контакты на пути от дисплея к процессору, а если для контакта с жидкокристаллическим дисплеем используются токопроводящие резиновые пластинки, — прочистить места контакта); неисправны схемы управления дисплеем в процессоре управления (иногда для дисплея может применяться отдельный процессор).

5.2.4. Неправильные показания дисплея (время, количество песен)

Возможные причины неисправности: неправильно считывается информация с компакт-диска, что вызвано плохой настройкой сервосхем трекинга.

На рис. 5.3 показана условная схема взаимодействия каретки и других элементов проигрывателя.

Рис. 5.3. Взаимодействие каретки и элементов проигрывателя

1. Нажав кнопку "Open/Close", проверяют напряжение 5…10 В на двигателе каретки. Если напряжение есть, то искать неисправность нужно в механической части, если оно отсутствует — в электронной (на рис. 5.1 направления поиска показаны стрелками).

2. Проверяют двигатель.

3. Диагностируют каретку. При нажатии кнопки "Open/Close" вал двигателя каретки начинает вращаться. Если каретка длительное время не может достичь конечного положения, процессор реверсирует двигатель, а позже блокирует его.

4. Проверяют напряжение питания, выходной каскад, управляющий процессор, сигнал управления кареткой на выходе и входе, тактирующие импульсы. Сигнал на вход процессора может поступать с другого процессора по шине I2C или с концевика.

5. Проверяют, изменяется ли напряжение при замыкании-размыкании концевика начального положения каретки. При окислении контактов концевика сигнал с него может не восприниматься процессором.

6. Проверяют кнопку "Open/Close" (от влажности и температуры кнопки окисляются), сканирующие импульсы на ней.

Можно вручную выкрутить каретку при выключенном проигрывателе и включить его. Если каретка заедет обратно, возможно, неисправна кнопка или замкнут концевик. Нужно обратить внимание на режим работы на дисплее "Open", "Close".

5.2.6. Каретка выезжает медленно или недоезжает

Возможные причины неисправности: повреждены механические элементы, растянут пассик, обгорели щетки двигателя, занижено питание выходных каскадов.

5.2.7. Постоянно включен один или несколько двигателей

Возможные причины неисправности: выходные каскады пробиты или разбалансированы из-за отсутствия одного из питающих напряжений или неисправен управляющий процессор.

5.2.8. Диск не вращается, не считывается, считывается плохо, прыгает или зацикливается

Возможные причины неисправности: неисправен двигатель; драйвер; сервопроцессор; схемы питания драйвера, процессора и лазера (ALPC); оптический считывающий блок; неисправны или неправильно настроены сервосхемы.

Последовательность поиска неисправности:

1. Проверить схемы питания проигрывателя: наличие всех напряжений, отклонение от номинальных величин, коэффициент пульсаций.

2. Осмотреть поверхность диска и прочистить линзу лазера.

3. Диагностировать лазерную головку, настроить ток питания лазера. При подозрении о неисправности оптического блока желательно временно заменить его заведомо исправным и подстроить сервосхемы (в практике ремонта автора в половине проигрывателей использовались взаимозаменяемые звукосниматели KSS210, KSS150, KSS212 фирмы Sony или похожие, но по-разному распаянные SF90, SF88 фирмы Sanyo).

4. Осмотреть механику, двигатели.

5. Проверить на обрыв провода, кабели, плоские шлейфы, соединяющие механику, оптический блок и плату. Плоские шлейфы могут иметь перегнутые проводники, которые в некотором положении шлейфа могут размыкаться. Если отсутствуют сигналы с лазерной головки, возможен обрыв соединительных проводов.

6. Проверить, двигается ли фокусирующая катушка вверх-вниз. Если катушка не двигается, нужно проверить прохождение импульсов FSR к фокусной катушке (см. Основные сигналы). В моменты прохождения линзы возле положения фокуса должен наблюдаться сигнал FE.

7. Проверить фокусировку луча на поверхности диска. Линза, сфокусировав луч, должна остановиться, а если рукой изменять положение диска вверх-вниз, линза должна двигаться в том же направлении ("ловить" новый фокус). Когда линза сфокусируется, сигнал FOK принимает высокий уровень и включается схема трекинга. Можно слышать шум фокусной катушки и трекинг-катушки.

8. Убедиться в наличии сигнала EFM, наличии и прохождении аналоговых сигналов отслеживания (Fe, Fer, Те, Ter, Rad и т. д.), других цифровых и аналоговых сигналов (Ток, Fzc, Jr, Jf, MON, MDP, MDN и т. д.), наличии тактовых импульсов (Clk).

9. Проверить выходные каскады.

10. Настроить сервосхемы. Перед началом настройки положение всех регуляторов желательно промаркировать.

Если диск не вращается, то проверку следует начать с пункта 1. Если диск не считывается или считывается плохо, то проверку можно начать с механической части (пункты 1–7) или с электронной (пункты 8-10). Если считывание диска периодически прерывается, диск "прыгает" или зацикливается, нужно обратить внимание на место, где это случается: постоянно в одних и тех же местах или хаотически. Если хаотически, то чаще всего причиной является механические неисправности: разбит двигатель, высохла смазка и т. д. (пункты 1–5). Если в одних и тех же местах, это связано с дефектами компакт-диска, юстировкой лазерной головки, настройкой сервосхем (пункты 1–3, 8-10).

5.2.9. Отсутствует звук

Возможные причины неисправности: отсутствие питающих напряжений; неисправны аналоговые схемы; неисправны схемы цифровой обработки; отсутствует поток входных данных; активирована функция MUTE, (см. преобразование звука).

Возможен вариант, когда проигрыватель вращает диск, пытаясь найти нужный трек, но из-за некачественного сигнала звук заблокирован сигналом MUTE. При этом периодически слышны звуки, похожие на свист, от рывков фокусной катушки и трекинг-катушки (не монотонный шум, как при воспроизведении). Если отсутствует звук только в одном канале, то неисправность нужно искать в аналоговой части аудиосхем. Если в двух, то следует проверить питающие напряжения, тактирующие импульсы, наличие цифрового потока на входе цифровых аудиосхем и уровень сигнала MUTE. О наличии цифрового потока можно судить по равномерности изменения секунд на дисплее.

Убедившись в наличии цифрового потока, следует приступать к поиску неисправности в аудиосхемах. Поиск неисправности в аудиосхемах можно проводить в направлении от цифрового процессора к аналоговому выходу и наоборот. Для усиления аналогового сигнала чаще всего используются операционные усилители.

5.2.10. Некачественный звук (выпадение и шум)

Возможные причины неисправности: плохой или загрязненный диск; грязная или дефектная линза; неправильная настройка сервосхем; "садится" лазер (падает мощность излучения); неправильная юстировка наклона линзы; искрение от коллектора двигателя диска и некачественные схемы питания; "разбит" двигатель.

6. Реставрация оптических и механических элементов

6.1. Реставрация лазерной головки

6.1.1. Замена линзы

Заменять линзу можно, убедившись, что причина именно в ней. Линзу можно заменить отдельно или вместе с блоком катушек. Сначала нужно извлечь старую линзу, содрав острым предметом две (четыре) капли клея на краях линзы (рис. 6.1). Остатки клея нужно удалить.

Рис. 6.1. Замена линзы

Линзы отличаются размерами, формой, кривизной (разными фокусными расстояниями и коэффициентами увеличения). Поэтому при замене нужно использовать линзу от аналогичной ЛГ. В крайнем случае, можно попытаться подобрать линзу от другой модели ЛГ. Имеет смысл собирать линзы со старых нерабочих головок.

Чтобы найти похожую линзу, устанавливают ее на место старой и временно фиксируют по краям кусочком пластилина. Линза должна свободно устанавливаться. Пробуют считывать компакт-диск.

Можно выделить группы линз, которые дают следующие результаты:

• луч не фокусируется;

• луч фокусируется, диск вращается, но не считывается;

• диск считывается.

Сначала проверяют работу проигрывателя с линзами последней группы и пробуют подстроить сервосхемы. Из-за неправильно настроенных сервосхем или неточной юстировки можно пропустить нужную линзу. Поэтому следует поэкспериментировать с линзами второй группы. Возможно также, что отсутствует подходящая линза. Так, линзы от одних ЛГ могут подойти к моделям других фирм, а линзы от взаимозаменяемых головок KSS150 и KSS210 не взаимозаменяемы. Подходящую линзу нужно зафиксировать клеем типа ПВА так же, как предыдущую.

В некоторых ЛГ из-за опасности нарушения подвески рекомендуется заменять линзу вместе с блоком катушек от аналогичной головки. Например, в головке SF-90 легко деформировать провода подвески, нарушив при этом наклон линзы (рис. 6.1), что в результате приводит к плохому считыванию. Для замены блока нужно пометить и отпаять провода, открутить винты (внизу блока), установить новый. После замены линзы нужно отрегулировать наклон линзы и настроить сервосхемы. После замены блока катушек сначала нужно грубо "на глазок" настроить наклон, а потом точно.

6.1.2. Замена лазерного диода

Иногда возникает необходимость замены неисправного лазерного диода. Но шансы на успех ничтожно малы. Дело в том, что в домашних условиях установить диод точно очень сложно. Неточность установки диода в несколько микрон (рис. 6.2) приведет к смещению луча из центра Db и отклонению от нужного направления а. Из-за этого станет невозможной нормальная работа ЛГ. На заводе при изготовлении данную операцию проводят роботы-автоматы.

Рис. 6.2. Погрешности установки лазерного диода

Поэкспериментировав на практике и испортив несколько рабочих ЛГ, автор пришел к выводу, что пробовать восстанавливать ЛГ данным способом нет смысла. Для сомневающихся советую попробовать извлечь диод из рабочей головки и установить назад на место! Возможно, у кого-то есть другие результаты, пишите.

6.2. Реставрация двигателя

Для реставрации двигателя его нужно разобрать, почистить, смазать и снова собрать. Перед разборкой нужно пометить относительные положения крышки и корпуса двигателя. Если после сборки неправильно установить крышку, то двигатель начнет вращаться в противоположную сторону. В этом случае нужно изменить полярность включения двигателя.

Разборка: Крышка двигателя крепится к корпусу с помощью загнутых (наклепанных) лепестков. Для снятия крышки нужно их отогнуть отверткой или тонкими кусачками (рис. 6.3,а).

Рис. 6.3. Снятие и заклепка крышки двигателя

В крайнем случае, можно подпилить напильником места наклепа, но заклепывать потом придется в других местах.

Реставрация: В разобранном двигателе нужно: мелкой наждачной бумагой или ластиком удалить нагар с коллектора и щеток; ватным тампоном, смоченным в спирте, удалить остатки нагара и опилки; маслом или силиконовой смазкой смазать места контакта вала и втулок.

Сборка: Поместить ротор в крышку, а потом аккуратно в корпус, чтобы не повредить щетки. Можно также сначала вставить ротор в корпус и с помощью иголок, пропущенных через отверстия в крышке, легонько отогнуть щетки и установить крышку в корпус двигателя. Загнуть лепестки или заклепать их можно с помощью молотка и (или) отвертки (рис. 6.3,б). Заклепывать нужно осторожно, чтобы не повредить двигатель. Отреставрированный двигатель нужно проверить на "разбитость".

7. Взаимозамена лазерных головок

7.1. Замена аналогичной моделью головки

Рассмотрим схему ЛГ и механики. На рис. 7.1,а показана схема лазерной головки KSS210B.

Рис. 7.1. Принципиальная схема ЛГ KSS210B и механики KSM210

В корпусе головки размещена фотодиодная матрица (FD1-FD6), фотодатчик (UD1), совмещенный в одном корпусе с лазерным диодом (LD1), катушки фокусировки (L1) и трекинга (L2), подстроечный резистор (R1). На рис. 7.1,б показана схема механики головки KSM210B. Она состоит из двигателя диска (Spindle Ml), двигателя позиционирования (Slide М2) и концевика "Начальное положение головки" (К1).

На рис. 7.2 показаны элементы ЛГ (вид со стороны подключения проводников) и расположение их выводов: а) фотодиодная матрица; б) лазерный диод; в) катушка фокусировки и трекинга (в скобках указаны цвета проводов для головки SF90: фиолетовый, коричневый (синий), серый, белый).

Рис. 7.2. Расположение выводов элементов ЛГ KSS210B, SF90

Полярность катушек и двигателей определяют следующим образом: при подаче напряжения 1 В в указанной полярности катушка фокусировки перемещается вверх в сторону диска, катушка трекинга — в направлении вращательного столика, двигатель вращается по часовой стрелке (вид со стороны вала).

Замена: При проведении работ с ЛГ важно помнить, что они боятся статического электричества, поэтому нужно быть очень осторожным. Для извлечения ЛГ нужно разобрать механику: снять прижимной механизм, каретку (рис. 4.7) и извлечь направляющие стержни, по которым перемещается ЛГ. При установке новой ЛГ нужно распаять перемычку в схеме питания лазера на плате, установленной на корпусе головки. В противном случае можно вывести из строя схему ALPC. После замены проверяют и настраивают ток питания лазера и проводят настройку сервосхем.

Иногда одна модель головки может иметь несколько вариантов распайки и подключения шлейфов. Например, головка SF90 имеет как минимум пять вариантов подключения. В моей практике был случай, когда испорченная головка SF90 имела два разъема (стандартный вариант), а рабочая SF90 — один плоский шлейф. В результате, пришлось просто поменять местами платы с разъемами на головках.

7.2. Замена похожей моделью головки

Рассмотрим более детально вариант замены лазерной головки другой моделью. Для определения возможности замены нужно обратить внимание на следующие факторы.

1. Геометрические размеры. Головки и механики могут отличаться размерами,

креплением, посадочными отверстиями и т. п. Существует несколько вариантов: возможна замена головки (крепления головок одинаковы); возможна замена механики с головкой (крепления и размеры механик одинаковы); замена невозможна. Чаще приходится менять механики вместе с головкой.

2. Фотоэлементы. В некоторых головках применяются фотоэлементы с встроенным усилителем (KS220A). Заменять такую ЛГ головкой с пассивными фотоэлементами нельзя.

3. Схемы питания лазера. Вопрос в том, где находятся схема ALPC (контроль питания лазера) и подстроечный элемент. Возможны варианты:

а) подстроечный элемент — на плате головки, ALPC — на основной плате;

б) подстроечный элемент и ALPC — на основной плате;

в) подстроечный элемент и ALPC — на плате головки.

Если неисправная ЛГ выполнена по варианту в, а новая — по варианту б, то нужно снять плату ALPC с неисправной головки и подключить к новой, если наоборот, то лучше использовать ALPC на основной плате, а на головке — отключить.

4. Сопротивление катушек. Перед заменой необходимо измерить сопротивления катушек фокусировки и трекинга у обеих головок. Если сопротивления значительно отличаются (>30 %) и регулировкой на плате достаточного уровня усиления управляющего сигнала достичь невозможно, то для увеличения усиления сигнала с выходных каскадов нужно изменить коэффициент усиления каскада.

Если головки подходят по всем вышеописанным пунктам, осталось "подогнать" контакты в соединительных шлейфах. На рис. 7.3 показано гнездо для сигнального шлейфа на лазерной головке KSS210B. Контакты в гнезде и штекере нумеруются слева направо (вид со стороны установки штекера).

Рис. 7.3. Гнездо для сигнального шлейфа ЛГ KSS210B

В таблице 7.1 указана разводка контактов шлейфа сигналов с фотодатчиков, шлейфа сигналов управления (управление катушками + питание лазера) и шлейфа механики для головок H8151AF, SF90, KSS210 (KSS150).

Используя таблицу, несложно разместить контакты в соединительных шлейфах. Возможно, разводку контактов для нужной головки придется искать в справочной литературе или определять самостоятельно. На рис. 7.3 показаны схемы шлейфов для взаимной замены головок SF90, KSS210, KSS150, H8151AF.

Например, нужно заменить механику с неисправной головкой SF90 механикой KSM2101BDM с головкой KSS150A. По геометрическим характеристикам замена возможна. Обе головки имеют пассивные фотоэлементы и одинаковое расположение схем питания лазера. Сопротивление катушек у KSS150A 6,8 Ом, у SF90 — 7,5 Ом. Разница в сопротивлениях катушек небольшая (~10 %). Для подготовки шлейфов рисуют их схемы (слева изображают штекер старой головки, подключаемый к основной плате, а справа — штекер, подключаемый к новой головке) и расписывают сигналы на контактах. Назначение контактов на главной плате определяют по старому шлейфу. Чаще всего шлейфы имеют разводку "один к одному". Сигналы на штекере ЛГ определяют из таблицы 7.1. Соединяют одинаковые контакты линией (рис. 7.4,а). Шлейф управления одинаков для обеих головок. Схему шлейфа для механики составляют по таблице 7.1 (рис. 7.4,д). По схеме переделывают старые шлейфы. Для извлечения контакта из штекера нужно иголкой отогнуть пластмассовое ушко.

Если после настройки тока лазера и попытки настройки сервосхем, диск все равно не считывается, проверьте еще раз правильность подключения: если датчики ABCD или катушка фокусировки подключены неправильно, линза "проскакивает" положение точной фокусировки. Если датчики EF или катушка трекинга подключены неправильно, проигрыватель пытается считать диск, но безрезультатно. Если двигатель вращается в обратную сторону, или катушка перемещается в противоположном направлении — перепутана полярность подключения.

Остается еще раз напомнить, что нужно быть очень внимательным и аккуратным при подгонке шлейфов при работе с лазерными головками, чтобы не вывести их из строя.

Рис. 7.4. Разводка шлейфов для замены ЛГ

8. Примеры с практики

1. - Philips —

Неисправность: Не включается лазер и фокусная катушка.

Причина: амплитуда сигнала на 6 ножке микросхемы TDA 8809 была занижена до 2 В.

Устранение: Выкинул шунтирующий конденсатор, подняв уровень до 3 В, проигрыватель заработал.

2. - Philips —

Неисправность: Двигатель каретки, дисковый столик постоянно вращается.

Причина: Обрыв ограничительного сопротивления в цепи питания драйверов.

3. - Denon DCD-1000 —

Неисправность: Разбит двигатель, вращающий диск и как результат то читает, то не читает одни и те же диски.

Устранение: Заменил двигатель на подобный.

4.- Sony

Неисправность: В фазе старта фокусирующая линза резко движется вверх-вниз (неправильные FSR-импульсы).

Причина: обрыв FE-сигнала между процессорами СХА1081 и СХА1082;

5. -

Неисправность: СД периодически прыгает на разных дисках, место прыжка непостоянно, плохие треки читаются нормально. При позиционировании головки рукой слышен треск и ощущается подтормаживание.

Причина: Расколота шестеренка в передаче позиционирования головки.

6. -

Неисправность: Во время старта двигатель сильно раскручивает диск, и он не читается. При притормаживании диска во время старта рукой читается нормально.

Устранение: Последовательно в цепь двигателя включил дроссель 120 мкГн.

7.

Неисправность: В фазе старта фокусирующая линза 8 раз подряд резко движется вверх-вниз. Процессор цыфрових сигналов — YM3805.

Причина: Обрыв одного из источников питания;

8. -

Неисправность: Каретка выезжает, и почти доехав до конечного положения, заезжает обратно.

Причина: Неисправность концевика конечного положения каретки (окисление или повреждение контактов).

Устранение: Почистил контакты концевика и выставил в правильное положение.

9. -

Неисправность: Не считывается диск. Сигнал EFM имеет вид (рис. 8.1).

Рис. 8.1. EFM — сигнал

Причина: Плохое отслеживание дорожки.

Устранение: заменил неисправный драйвер;

_{Литература}

_{1. Авраменко Ю. Ф. Схемотехника проигрывателей компакт-дисков. — СП НИЦ "Наука и техника", 1999.- 128 с.}

_{2. Колаич Н.И. Ремонт CD-проигрывателей: принципы работы, типичные неисправности. — М.: Радиотон 1998. - 224 с.}

_{3. Ленк Дж. Мой домашний аудиовидео комплекс. — М: Энерготомиздат, — 1994 -318 с.}

_{4. Никамин В.А. Парадоксы цифрового звучания. — С.П: Лань, — 1998 — 96 с.}

_{5. Николин В.А. Компакт-диски и СД-устройства. — С.П: Лань, — 1997 — 110 с.}

_{6. Аврааменко Ю.Ф. Схемотехника Сд-проигрывателей. — С.П: "Наука и техника", 2003.}

_{7. Микросхемы для СД-проигрывателей. Сервосхемы. Справочник. — С.П: "Наука и техника", 2003.}

_{8. Специализированные микросхемы для проигрывателей компакт-дисков и приводов CD-ROM. Справочник. — М: Альтекс-А, 2004.}

КОМПЬЮТЕР

Visual Basic 6.0 Самоучитель для начинающих (в сокращении)

С.Н.Лукин

Редактор раздела: И. Трус

НАЧАЛО

ЧАСТЬ I. ПРОГРАММИРОВАНИЕ БЕЗ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Запускаем Visual Basic

Начинается все, конечно, с того, что вы запускаете Visual Basic. В результате запуска на экране появляется главное окно Visual Basic, в центре которого вы видите другое окно — приглашение начать создавать новый проект (см. рисунок). Если приглашение не появилось, то щелкните по пункту меню File, а затем выберите в выпавшем меню пункт Add Project — и оно появится.

(В дальнейшем вместо словесного описания щелчков мыши в меню я для краткости буду писать — File->Add project).

Вам предлагается выбрать тип проекта, который вы хотите создавать. Пока нам достаточно стандартного типа. Щелкните в окне приглашения в закладке New по значку Standard EXE, а затем по кнопке Open. Перед вами возникает следующая картинка, говорящая о том, что вы можете приступать к проектированию (внешний вид картинки у вас может быть немножко другой):

Что вас на картинке больше всего должно интересовать, так это серый прямоугольник в точечку, расположенный в центре на белом фоне. Это так называемая форма. Что же это такое — форма? Так вот, форма — это пустой стол, тот самый стол, на котором мы эту программу будем собирать. Когда вы запустите проект, форма станет окном Windows.

Обратите внимание на три черных квадратика — маркера — в правой нижней части формы. Ухватившись за них мышкой, вы можете менять размеры формы. Но таскать форму по экрану вам здесь не удастся.

Начнем работу над проектом с 1 этапа. Чтобы создать проект, нам нужны объекты — и Visual Basic нам их предоставляет. В левой части главного окна Visual Basic мы видим вертикальную серую панель. Это Toolbox (блок или палитра элементов управления), то есть набор наиболее популярных стандартных объектов, применяемых при создании проектов на Visual Basic. В их числе кнопка, текстовое поле, таймер, изображение и др. Чтобы познакомиться с названием какого-нибудь элемента, поместите на него мышиный курсор, не нажимая.

Если Toolbox вашего компьютера слишком узкий и на нем не помещаются все элементы, вы можете для его расширения перетащить мышкой его границу.

Замечание: Понятие "Объект" имеет в Visual Basic гораздо более широкий смысл, чем форма или элемент управления, но поскольку других объектов мы пока не знаем, я буду называть объектами именно их.

Размещаем объекты на форме

Ну что ж, начнем сборку. Возьмем кнопку (CommandButton) и поместим на форму. Для этого щелкнем по кнопке, а затем проведем мышкой внутри формы небольшую "рамочку". Что значит провести "рамочку"? Это значит поместить мышиный курсор куда-нибудь внутрь формы, нажать на левую клавишу мыши и, не отпуская клавишу, "протащить" мышь немного наискосок. При этом за курсором будет тянуться "рамочка". Отпустите мышь. На месте рамочки возникнет кнопка с надписью Command1.

По краям кнопки вы увидите 8 черных квадратиков — маркеров изменения размеров. Если щелкнуть по форме мимо кнопки, они пропадут, если снова щелкнуть по кнопке — появятся. Только не надо пока двойных щелчков. Перетащите мышкой любой из маркеров — размеры кнопки изменятся. Можно таскать кнопку по форме, если ухватиться мышью не за маркер, а за любое место внутри кнопки. Чтобы уничтожить кнопку, щелкните по ней правой клавишей мыши и в выскочившем контекстном меню выберите опцию Delete. Проделайте все это. А теперь, если вы ее уничтожили, то снова создайте.

Аналогичным образом поместим на форму объект текстовое поле (TextBox). Теперь у нас на форме два объекта.

Обратите внимание на слово [design] (проектирование) в заголовке главного окна Visual Basic. Оно говорит о том, что в настоящий момент Visual Basic находится в режиме проектирования, во время которого мы можем собирать наш проект (1 этап) и писать для него программу (2 этап).

Пока мы с вами создаем сами не знаем что. Ведь никакой задачи мы перед собой не поставили. Тем не менее, перескочим через 2 этап (составление программы) и сразу выполним 3 этап, то есть запустим наш проект на выполнение. Для этого щелкнем мышкой по кнопке Start на панели инструментов (не путать с блоком элементов управления).

Исторический момент. Что мы видим? Форма немного изменилась, пропали точки, она потеряла связь с главным окном Visual Basic и ведет себя, как независимая программа. Для убедительности сверните на панель задач главное окно Visual Basic. Теперь форма одна царит на экране. Ее можно таскать по всему экрану, ухватившись за заголовок, и ее значок вы можете видеть на панели задач Windows. Она надлежащим образом реагирует на щелчки по кнопкам в ее правом верхнем углу. Если подвести острие курсора к краю или углу формы, то можно менять ее размеры. А вот размеры кнопки и текстового поля мы не можем больше менять. Зато теперь на кнопку можно нажимать мышкой. Нажимаем. Ничего не происходит. Естественно — мы ведь не написали программу, объясняющую компьютеру, что нужно делать при нажатии на кнопку.

В текстовое поле теперь можно вводить текст и как угодно там его менять. Но и это без толку. Компьютер никак не реагирует, что бы мы там ни написали. Причина та же.

Если вы при не свернутом главном окне Visual Basic случайно щелкнете по нему мышкой мимо формы, то форма пропадет из вида, так как будет загорожена главным окном. Не беда — щелчок по значку формы на панели задач Windows вернет ее на передний план.

Обратите внимание на слово [run] (бег, работа) в заголовке главного окна Visual Basic. Оно говорит о том, что в настоящий момент Visual Basic находится в режиме работы, то есть в режиме выполнения проекта (3 этап), во время которого мы ни собирать проект (1 этап), ни писать для него программу (2 этап) не можем.

Итак, мы видим, что без программы наш проект не стоит ни гроша. Завершим выполнение проекта кнопкой End на панели инструментов или щелкнув по крестику в правом верхнем углу формы. Visual Basic вышел из режима [run] и вернулся в режим [design]. Теперь в проекте можно что-нибудь поменять и снова его запустить. И так далее.

Пишем программу

Давайте придумаем себе задачу для нашего проекта. Пусть на экране при нажатии кнопки что-нибудь происходит. Легко сказать — пусть! Для этого нужно знать, что вообще умеет делать Visual Basic при нажатии на кнопки, а если даже мы это знаем, то все равно не знаем, как это приказать, то есть как правильно написать программу. Ну что ж. Программирование мы будем изучать постепенно и постепенно всему научимся, а сейчас я выберу что-нибудь самое простое и подскажу, как это делается. К компьютеру не подходите, пока я не скажу.

Прикажем компьютеру при нажатии кнопки поменять цвет формы на красный. Команда (оператор) для этого пишется так:

Form1.BackColor = vbRed

Разберемся, что здесь написано.

Form1 — это имя нашей формы (его дал Visual Basic и мы пока не будем его менять)

BackColor — переводится "цвет фона", то есть это цвет, которым по крашена форма (пока он серый)

vbRed — это красный цвет (Red — красный, vb — Visual Basic)

Таким образом, наш оператор можно перевести так:

Form1.цвет = красный

Правило такое: Слева от точки мы записываем имя объекта, справа от точки — его свойство, а справа от знака равенства — значение этого свойства. Точку писать обязательно. Аналогия — Коля.рост = 140 Бразилия.климат = жаркий

Visual Basic воспримет наш оператор как приказ поменять цвет формы на красный. Теперь как нам сделать, чтобы компьютер выполнил этот оператор именно при нажатии на кнопку, а не в какой-либо другой момент? Садитесь за компьютер. Проверьте, находимся ли мы в режиме проектирования [design]. Сделайте двойной щелчок по кнопке Command1. Перед вами возникнет новое окно — окно программного кода или просто окно кода. Чтобы мы не спутались, в заголовке окна присутствует слово (Code).

Будем называть кодом любой текст программы. Таким образом, в окно кода будем записывать всю программу нашего проекта (большие проекты могут использовать несколько окон кода).

Мы видим, что в окне кода уже что-то написано. Строку Private Sub Command1_Click() можно вольно перевести как "Что делать, если щелкнуть (по-английски — Click) мышкой по кнопке Command1". Слово Private переводится "локальный" и о его смысле поговорим позже. Слово Sub обозначает "процедура". Таким образом, более точно эту строку переводим так: "Локальная процедура, в которой компьютеру пишется инструкция, что делать, если человек мышкой нажмет на кнопку Command1".

Ниже оставлено свободное место и там уже мигает курсор, приглашая нас вводить туда какие нам угодно операторы. Они-то и будут выполнены при щелчке по кнопке. Еще ниже находится строка End Sub, что означает "конец процедуры".

Таким образом, мы видим перед собой не что иное, как заготовку процедуры, которая должна выполниться при щелчке по кнопке Command1.

Введите на свободное место с клавиатуры наш оператор Form1.BackColor = vbRed. Вы не имеете права допустить ни малейшей ошибки в строке. Даже лишний пробел может быть ошибкой.

Кстати, Visual Basic очень услужлив. Когда вы введете точку, он (чтобы вам не утомлять свои персты вводом слова BackColor) развернет перед вами список всех уместных после точки слов. Вам останется только сделать двойной щелчок на нужном слове.

Если вы случайно щелкнете мышкой мимо окна кода, оно может пропасть из вида. Не беда. Ваши действия: View -> Code.

Если же окно кода загораживает от вас форму, а вам хочется что-нибудь в ней сделать, то ваши действия: View -> Object.

Но вот ввод оператора закончен. Теперь окно кода должно иметь такой вид:

Перед вами готовая процедура. Проверьте, не ввели ли вы по ошибке что-нибудь выше, ниже или правее этих трех строк. Если ввели, то сотрите.

Пришла пора снова запускать проект. Предположим, вы при вводе кода в окно нигде не ошиблись. Щелкните кнопку Start. На экране опять появляется знакомый вид формы с кнопкой и текстовым полем. Щелкните по кнопке — форма стала красной. Поздравляю! Ваш первый проект заработал. Щелкните еще раз. Ничего не изменилось. Естественно. Завершим выполнение проекта кнопкой End.

Если у вас при запуске получилось не то, что нужно, прочтите чуть ниже параграф "Как реагировать на сообщения Visual Basic об ошибках".

Сохранение, создание, открытие, закрытие проекта

А теперь нам пора сохранить проект. Вообще-то, сохраниться нам надо было еще давно, до первого запуска, но не хотелось отвлекаться. Если же у вас есть опыт сохранения при работе в Windows, то можете сразу сохраняться при помощи File —> Save Project, только помните, что проект сохраняется не в один, а в несколько файлов, поэтому обязательно для каждого проекта создавайте свою папку. Visual Basic предложит вам стандартные имена для сохраняемых файлов. Пока не меняйте их.

Сохранившись, вы можете спокойно выйти из Visual Basic, щелкнув по крестику в правом верхнем углу главного окна, и можете даже выключить компьютер. Чтобы продолжить через некоторое время работу над проектом, запустите Visual Basic и загрузите (откройте) сохраненный проект при помощи File —> Open Project.

Если вы хотите начать новый проект, то выполните File —> New Project.

Через некоторое время у вас накопится несколько сохраненных проектов. Вот вы поработали с одним из них и хотите, не выходя из Visual Basic, поработать с другим. Пока у вас еще мало опыта, я рекомендую такой порядок действий:

1. сохраните проект

2. удалите его из главного окна Visual Basic (не с диска, конечно) — File —> Remove Project. Теперь в главном окне Visual Basic и в окне Project Explorer у вас должно быть пусто. Заголовок Project Explorer должен быть таким: Project — No Open Projects.

3. Откройте другой проект при помощи File —> Open Project или создайте новый при помощи File —> New Project.

Если вы попытаетесь открыть или создать другой проект, не сохранив старый, Visual Basic предложит вам его сохранить и после сохранения автоматически удалит из среды. Если вы по ошибке вместо File —> Open Project или File —> New Project выполните File —> Add project, то старый проект не будет удален и в главном окне Visual Basic вы будете иметь вместо одного сразу два проекта. Вы это сразу же заметите, взглянув в окно Project Explorer. Иногда иметь два проекта удобно, иногда просто необходимо, но пока вам будет не повернуться в такой тесноте. Если это все же произошло, жмите File —> Remove Project, отвечая отказом на предложения сохраниться, пока главное окно Visual Basic не опустеет.

Часто новый проект, который мы создаем, бывает похож на старый, и удобнее не новый создавать, а старый переделывать. Мой опыт таков. Я копирую папку старого проекта. Затем открываю копию проекта и переделываю ее в новый про-

Как реагировать на сообщения Visual Basic об ошибках

Если вы при вводе кода в окно где-то ошиблись, то Visual Basic при запуске или сделает что-нибудь не то (например, покрасит форму в черный цвет) или даст вам знать об ошибке специальным сообщением. Сообщения могут возникать как в режиме проектирования, так и в режиме работы. Сейчас имеет смысл потренироваться. Давайте будем специально допускать ошибки и смотреть, что будет:

Form1.BackColor = vbRedd

Visual Basic вообще не заметит этой ошибки и покрасит форму не в тот цвет. Завершите работу проекта и исправьте ошибку.

Private Sub Command1 Click()

И этой ошибки Visual Basic не заметит. Просто при нажатии на кнопку ничего красится не будет.

Form1.BackColo = vbRed

Visual Basic не заметит этой ошибки до тех пор, пока вы в режиме работы не нажмете на кнопку. Тогда он выдаст сообщение об ошибке, пока для вас, впрочем, невразумительное, и выделит подозрительное место в программе. Вы можете нажать Help и тогда Visual Basic подробнее пояснит, что он имел в виду. Но пока смысл пояснения вряд ли до вас дойдет. Нажимайте ОК и Visual Basic выделит желтым заголовок подозрительной процедуры. Завершите работу проекта и исправьте ошибку.

Foorm1.BackColor = vbRed

И этой ошибки Visual Basic не заметит до тех пор, пока вы в режиме работы не нажмете на кнопку. В окне сообщения об ошибке нажмите Debug, тогда Visual Basic выделит подозрительную строчку в программе. Завершите работу проекта и исправьте ошибку.

Form1.BackColor = vbRed

А вот эту ошибку Visual Basic заметит еще в режиме проектирования, как только вы попытаетесь убрать курсор из ошибочной строки в другое место. Подозрительное место будет выделено. Жмите ОК и исправляйте ошибку.

Кстати, когда вы убираете курсор из вводимой строки, Бэйсику кажется, что вы закончили с ней работу. Он проверяет ее на наличие грамматических ошибок и если не находит, то немного изменяет ее внешний вид, приведя к стандартному.

Visual Basic не всегда правильно находит подозрительные места. Часто программисту самому приходится превращаться в детектива. Я не буду здесь останавливаться на сложном процессе поиска ошибок, так как вы еще к этому не готовы. Достаточно будет, если вы еще раз посмотрите, так ли выглядит ваш код, как на рисунке. Нет ли чего лишнего, в том числе ниже строки End Sub? Все ли буквы английские, или есть русские? Человеку очень легко спутать английские буквы с русскими того же начертания, компьютер же не спутает никогда и придерется.

Усложняем проект

Итак, вы сохранили свой первый проект. Закройте его — File -> Remove Project. Скопируйте папку проекта тут же, рядышком. Над копией будем продолжать работать.

Пусть при щелчке по кнопке происходит что-нибудь еще, кроме окрашивания формы. Например, изменяется размер шрифта в текстовом поле. Для этого достаточно в окне кода дописать следующий оператор:

Text1.FontSize = 16

Здесь Text1 — имя текстового поля, FontSize — размер шрифта. Наш оператор можно перевести так: Сделать размер шрифта текстового поля Text1 равным 16. Теперь содержимое окна кода таково:

Private Sub Command1_Click()

   Form1.BackColor = vbRed Text1.FontSize = 16

End Sub

При щелчке по кнопке Visual Basic выполняет по порядку все операторы процедуры между строками Private Sub Command1_Click() и End Sub. Запустим проект кнопкой Start. Убедимся, что оба оператора выполнились. Поскольку компьютер работает очень быстро, нам будет казаться, что оба оператора выполнились одновременно. Но это не так: сначала поменялся цвет формы, а уж затем размер шрифта.

Продолжим работу. Пусть при нажатии на кнопку кроме всего прочего в текстовом поле появляется текст "Теперь форма красная". Для этого достаточно в окне кода дописать еще один оператор:

Text1.Text = "Теперь форма красная"

Здесь Text1 — имя текстового поля, Text — его свойство, а именно — текстовое содержимое. Привыкайте к почти одинаковым обозначениям разных вещей (у нас это Text1 и Text) и будьте внимательны. Наш оператор можно перевести так: Содержимое текстового поля Text1 сделать таким — "Теперь форма красная". Вид окна кода стал таким:

Private Sub Command1_Click()

   Form1.BackColor = vbRed Text1.FontSize = 16

   Text1.Text = "Теперь форма красная"

End Sub

После каждого изменения в окне кода проверяйте, как работает проект.

Продолжим. Создадим на форме еще одну кнопку:

Ее имя — Command2. Пусть при щелчке по ней форма окрашивается в желтый цвет (vbYellow), размер шрифта становится равным 12, в текстовом поле появляется текст "Теперь форма желтая".

Для этого так же, как и в случае с кнопкой Command1, сделаем по кнопке Command2 двойной щелчок мышкой. Перед нами — снова окно кода, но в нем появилась заготовка другой процедуры, то есть новое приглашение — для ввода операторов, реагирующих на щелчок кнопки Command2. Введем их. Теперь содержимое окна кода таково:

Запустите проект. Пощелкайте по кнопкам.

Что дальше?

Итак, проект готов и работает. Что дальше? Пока не очень понятно, как нам запрограммировать что-нибудь посложнее, например, игру с перестрелкой. Могу пояснить. Вы растягиваете форму во весь экран и придаете ей не цвет, а фотографию или нарисованный вами рисунок города. Получается город во весь экран.

Далее берете в Toolbox и расставляете по форме объекты типа Image (изображение) — это ваши будущие автомобили, прохожие, гангстеры, пули и т. п. Затем придаете каждому объекту нужную внешность. Для этого тоже разыскиваете где-то фотографии или сами рисуете. Наконец, пишете для каждого из этих объектов программу поведения, включая реакцию на нажатия клавиш и мышиные щелчки. Игра готова, можно запускать. Основная трудность здесь, конечно, в написании программы, она будет достаточно сложной и вам предстоит еще многому научиться, чтобы почувствовать себя в силах ее создать.

В Visual Basic много любопытных и полезных элементов управления. Так, вставив в форму объект типа Timer, вы сможете управлять работой проекта "по секундам". Многие элементы управления на Toolbox не показаны. Но их легко туда поместить и пользоваться ими. Так, вставив в форму объект типа Microsoft Multimedia Control 6.0, вы сможете сопровождать игру музыкой, звуковыми эффектами и видео. Следующая глава познакомит вас со многими полезными и приятными возможностями Visual Basic.

ПРОЕКТ — "КАЛЬКУЛЯТОР"

В этой главе на примере создания калькулятора я хочу познакомить вас с простыми и приятными возможностями Visual Basic. По сути, калькулятор будет нам проводником по элементарным средствам Visual Basic. Многие из них вы найдете именно в этой главе. По ходу дела нам удастся углубить и расширить наши знания Visual Basic. В то же время глава носит несколько рекламный оттенок. Перед вами распахнется скатерть-самобранка, на которой вы увидите в основном то, что повкуснее и не требует разгрызания. Однако, среди вкусного будет и полезное, и необходимое, поэтому читать главу "по диагонали" никак нельзя, без нее не будет понятно все остальное.

Сейчас мы поставим перед собой задачу сделать реальную вещь — калькулятор. Примерно такой же, какой имеется в Windows. Если вы его забыли, то в Windows (а отнюдь не в Visual Basic), выполните такие действия: Пуск —> Программы —> Стандартные —> Калькулятор. Как по вашему — много сил затратила фирма Microsoft на его создание? Калькулятор, который создадим мы, в смысле математики будет попроще, зато он будет красивым, снабжен музыкой, паролем и разными другими "приколами".

Начнем с того, что придумаем нашему калькулятору внешний вид (пока скромный):

Идея такая — вы набираете в двух верхних текстовых полях первое и второе число, затем щелкаете по одной из кнопок и в нижнем текстовом поле получаете результат.

Проектируем

Создайте новый проект и разместите на форме три текстовых поля и четыре кнопки. У вас получится вот так:

Чтобы продолжить дальше, нам нужно поближе познакомиться со свойствами форм и элементов управления.

Свойства форм и элементов управления

Чуть раньше мы уже познакомились с такими свойствами объектов, как BackColor, FontSize, Text. Количество свойств у каждого из объектов довольно большое. Многие из них мы можем менять в режиме работы [run] при помощи программы, как мы это уже делали (например, Form1.BackColor = vbRed). Оказывается, многие свойства форм и элементов управления можно менять и в режиме проектирования [design]. Делается это вручную, безо всякого программирования (для того и задумано, что вручную легче!).

Вы сейчас в режиме [design]? Хорошо. Один щелчок по кнопке Command1. При этом на кнопке появляются маркеры. Говорят, что объект выделен, стал активным. В этом случае его свойства вы можете видеть в окне свойств объекта. Если это окно кажется вам маловатым, попробуйте растянуть его, ухватившись за края. В окне два столбца: название свойства и его значение. Для вашего удобства свойства могут быть упорядочены по алфавиту (закладка alphabetic) или сгруппированы по категориям (закладка categorized).

Попробуем изменить значение какого-нибудь свойства кнопки Command1. Найдите в окне свойство Width (ширина), а справа — его численное значение. Введите вместо имеющегося там числа другое число, например, 200. Вы видите, что ширина кнопки изменилась. Точно такого же результата вы добились бы в режиме работы [run], выполнив оператор Command1.Width = 200. А теперь поступим наоборот — перетащим немного влево или вправо один из маркеров кнопки. Мы увидим, что соответственно изменилось и число.

Выделим щелчком какой-нибудь другой объект. Теперь в окне свойств — его свойства. Выделим форму, щелкнув по любому свободному месту ее поверхности — теперь мы видим и можем менять ее свойства. И так далее.

С названиями и смыслом разных свойств я буду знакомить вас постепенно.

Имена и надписи

У каждого объекта есть имя (Name). У многих есть надпись (Caption). Имя и надпись являются свойствами объекта. Попробуем их изменить и разобраться, зачем они нужны. В предыдущем проекте мы не заботились об именах и надписях и хорошо делали, потому что Visual Basic в случае нашей беспечности (как говорится — по умолчанию) сам придает значения свойствам, в том числе именам и надписям, причем, недолго думая, имя и надпись он делает одинаковыми. Проверим. Выделим форму.Заглянем в окно свойств и найдем там имя (Name) — оно в алфавите выше всех. Так и есть, имя нашей формы — Form1. Изменим его, скажем, на слово Калькулятор. Изменили. И что же? В заголовке формы ничего не изменилось. Дело, конечно, в том, что в заголовке мы видим не имя, а надпись. Имя остается скрытым (полковник Исаев), а надпись видна всем (Штирлиц). Убедимся в этом. Найдем в окне свойств свойство надпись (Caption). Ну конечно — надпись на нашей форме — тоже Form1. Изменим ее на Личный калькулятор Вовочки — классного программиста. Теперь все в порядке.

Зачем мы изменили надпись, нам понятно. А почему надо было менять имя? Ну, хотя бы потому, что оператор

Калькулятор. Width=6000

как-то понятнее, чем

Form1.Width=6000

Займемся кнопками. Выделим кнопку Command1 и дадим ей имя Кл_сложения.

Внимание! Имя должно состоять только из букв, цифр и знаков подчеркивания, причем начинаться имя должно с буквы. Раз в именах запрещены пробелы, я использовал вместо них знак подчеркивания.

Надпись нашей кнопки должна состоять из единственного символа +. Найдем + на клавиатуре и введем. На кнопке он получился маловат. Чтобы его увеличить, найдем в окне свойств свойство Font и щелкнем по нему. В поле значения появилась кнопочка с троеточием — это всегда приглашение к дальнейшему разговору. Щелкнем по ней — перед нами появилось так называемое диалоговое окно, предлагающее выбрать размер шрифта (Size), стиль (Font Style), сам шрифт (Font) и кое-что другое. Стиль может быть обычным (Regular), курсивом (Italic), полужирным (Bold) и полужирным курсивом (Bold Italic). Среди самих шрифтов (Font) попадаются любопытные. Выберите размер и прочее по вкусу. С клавишей сложения закончили.

Аналогичным образом придайте имена и надписи трем другим кнопкам. Имена: Кл_вычитания, Кл_умножения, Кл_деления. В качестве надписей для клавиш умножения и деления можете выбрать букву X и двоеточие.

Теперь займемся текстовыми полями. Придумаем и дадим им имена: Число1, Число2, Результат. А вот свойства Надпись (Caption) у текстовых полей нет. Вместо него есть свойство Text. Поскольку мы хотим, чтобы в начале работы с калькулятором в текстовых полях было пусто, сотрем в окне свойств значения свойства Text для всех трех полей.

А теперь займемся пояснительным текстом в левой части калькулятора (Первое число, Второе число, Результат). Для этого нам понадобится новый элемент управления — Label (метка), который в основном для пояснений и применяется. Найдите Label в окне Toolbox и поместите на форму три метки. Ваш проект выглядит так:

Заглянем в свойства меток. Мы видим, что Visual Basic по обыкновению дал каждой метке совпадающие имя и надпись (Label1, Label2, Label3). Имена менять мы не станем затрудняться, потому что в программе они никак участвовать не будут, а надписи, конечно, переменим на Первое число, Второе число, Результат, да и шрифт, пожалуй, увеличим.

Нам остается поместить на форму горизонтальную линию. Для этого найдем в окне Toolbox элемент управления Line (линия) и проведем линию на форме. Чтобы она была потолще, изменим в окне свойств свойство линии BorderWidth.

Итак, проектирование первой версии калькулятора закончено! Теперь калькулятор выглядит так, как задано. Можно приступать к программированию.

Программируем

Запустим проект. Введем в верхнее текстовое поле число 3, а в среднее введем 2. Щелкнем по кнопке сложения. Ничего не произошло. Естественно. Ведь никакой процедуры мы для кнопки не написали. Завершим работу проекта. Двойным щелчком по кнопке сложения откроем окно кода и попытаемся выдумать, что же там написать. Рассуждать будем так: 3 и 2 — не что иное, как значения свойства Text текстовых полей Число1 и Число2. По-другому, это Число1.Text и Число2.Text. Нам нужно, чтобы Результат.Text равнялся их сумме. Что если написать такой оператор:

Результат.Text = Число1.Text + Число2.Text

Сказано — сделано. Получаем:

Private Sub Кл_сложения_Click()

   Результат.Text = Число1.Text + Число2.Text

End Sub

Запускаем проект. Вводим 3 и 2. Щелкаем по кнопке сложения. Результат есть. Но не совсем тот, что мы ожидали. Вместо 5 получилось 32. В чем причина? Дело в том, что Visual Basic привык считать знак + по отношению к содержимому текстовых полей не знаком сложения, а знаком "соединения". Проверьте. Вместо 3 и 2 введите Коро и бочка, в результате получится Коробочка. Недаром текстовые поля называются текстовыми, а не числовыми. То, что мы назвали их Число1 и Число2, делу никак не помогло, потому что Visual Basic не обращает внимания на смысл имен, для него имена — просто бессмысленные сочетания символов.

Что делать? Надо приказать Visual Basic обращаться в данном случае с содержимым текстовых полей не как с текстом, а как с числами. Для этого достаточно записывать их не в таком виде — Число1.Text и Число2.Text, а в таком — Val(Число1.Text) и Val(Число2.Text). Здесь Val — сокращение от Value — величина, численное значение. Теперь наш оператор будет выглядеть так:

Результат.Text = Val(Число1.Text) + Val(Число2.Text)

Кстати, после ввода открывающей скобки Visual Basic услужливо предложит подсказку на тему о том, что должно быть в скобках. Со временем вы научитесь эту подсказку понимать.

Запускаем проект. Вводим два любых целых числа и убеждаемся, что все складывается правильно.

Аналогично программируем три остальные кнопки. Вот как будет выглядеть после этого окно кода:

Private Sub Кл_сложения_Click()

   Результат.Text = Val(Число1.Text) + Val(Число2.Text)

End Sub

_____

Private Sub Кл_вычитания_Click()

   Результат.Text = Val(Число1.Text) — Val(Число2.Text)

End Sub

_____

Private Sub Кл_умножения_Click()

   Результат.Text = Val(Число1.Text) * Val(Число2.Text)

End Sub

_____

Private Sub Кл_деления_Click()

   Результат.Text = Val(Число1.Text) / Val(Число2.Text)

End Sub

Пояснения: В языках программирования умножение обозначается звездочкой *, а деление — косой чертой /.

При вводе в текстовые поля десятичных дробей вместо запятой ставьте точку. Результат же будет выводиться с запятой.

Итак, калькулятор готов!

Предостережения: Наш калькулятор пока не защищен от ввода вместо чисел всякой ерунды (например, текста КУ-КУ), от ввода слишком больших или слишком маленьких чисел, от деления на ноль. В таких случаях Visual Basic дает неправильный или неудобочитаемый результат или сообщение об ошибке. Защиту вы найдете в 0.

Задание 1: Создайте кнопку возведения в квадрат числа из верхнего текстового поля.

Указание: Возвести в квадрат — значит умножить само на себя.

Задание 2: На нашем калькуляторе не хватает кнопки СБРОС, которая опустошала бы все три текстовых поля. Создайте ее.

Указание: Для этого вам понадобятся операторы типа Число1.Text = В программах текстовое содержимое текстовых полей должно указываться в кавычках. В данном случае у нас внутри кавычек пусто, что и требовалось.

Кое-какие другие свойства объектов

Начнем в режиме проектирования украшать и усовершенствовать наш калькулятор. Для этого рассмотрим некоторые другие свойства объектов, из которых он сконструирован. Многие из этих свойств имеются у большинства объектов, некоторые — только у одного-двух. Прочтя материал об очередном свойстве, вам надлежит тут же проверить, как его различные значения влияют на вид и поведение формы, кнопок, текстовых полей и меток в режиме [run].

Полезный совет: У объектов очень много не объясненных мной свойств. Природная любознательность толкнет вас "поперед батьки" разобраться, что они значат, придавая им для этого наугад какие-нибудь значения. Нет проблем — ломайте голову на здоровье. Проблема же в том, что кое-кто норовит сохранить проект с измененными значениями неведомых свойств. А потом проект начинает себя вести как-то непонятно. Мораль — "Верни, как было!"

BackColor (цвет объекта) — знакомое свойство. Щелкнем по нему. В поле значения появилась кнопочка с черной треугольной стрелкой. Щелкнем по ней — перед нами появилось окно с двумя закладками. Выберем Palette (палитра) и понравившийся цвет.

ForeColor (цвет текста и линий, рисуемых на объекте).

Appearance (внешний вид) — 3D (трехмерный) или Flat (плоский).

BorderStyle (стиль границы). Здесь 6 вариантов, и заведуют они не только стилем границы, но и количеством кнопок на форме, и возможностью изменять размеры формы в режиме [run].

ToolTipText (всплывающая подсказка). Вы, возможно, привыкли к тому, что когда во время работы в приложениях Windows, таких как Word, вы помешаете курсор мыши на значок какого-нибудь инструмента, то рядом со значком появляется подсказка, поясняющая, зачем этот инструмент нужен.

Введите любой текст в качестве значения свойства ToolTipText. Запустите проект. Поместите курсор мыши на объект. Текст всплыл. Очень приятное свойство.

Mouselcon, MousePointer (значок мыши, указатель мыши). Эти свойства позволяют вам менять внешний вид мышиного курсора. Выберите кнопку и задайте для ее свойства MousePointer значение 2 (крест). Запустите проект. Поместите курсор мыши на объект. Курсор приобрел вид креста.

Если вы зададите вид мышиного курсора для объекта Форма, то он будет иметь заданный вид над всей поверхностью формы и теми объектами на форме, для которых он еще не изменен.

Всего у свойства MousePointer 16 скромных значений. Mouselcon позволяет вам задать более живописный значок для курсора. Для этого предварительно установите значение MousePointer в 99. Затем щелкните по троеточию в Mouselcon и в открывшемся окне проводника найдите значки мышиного курсора в папке Windows\Cursors или в папках Cursors и Icons, расположенных в папке Graphics, которая сама расположена в папке, куда установлен ваш Visual Basic.

Поиграли со значками мышиного курсора? А теперь верните все, как было. Не стоит без дела отвыкать от стандартного интерфейса — это рассеивает внимание. Экзотика хороша в экзотических случаях.

Следующие четыре свойства применимы только к форме.

MaxButton (кнопка максимизации — квадратик в правом верхнем углу формы). Сейчас значение этого свойства — True (Правда). Если установить его в False (Ложь), то квадратик пропадет или станет недоступен.

MinButton (кнопка минимизации — горизонтальная черточка в правом верхнем углу формы). Сейчас значение этого свойства — True (Правда). Если установить его в False (Ложь), то черточка пропадет или станет недоступна.

Moveable (можно ли двигать). Установите это свойство в False и вы увидите, что в режиме [run] форму нельзя таскать по экрану за заголовок. Хотя можно перетаскивать ее границы.

WindowState определяет, в каком виде возникает форма при запуске проекта: 0 — в нормальном, 1 — в минимизированном (то есть вы найдете ее на панели задач Windows) или 2 — максимизированном (во весь экран).

Visible (видимый). Обычно значение этого свойства — True (Правда). Если установить его в False (Ложь), то элемент управления перестанет быть виден в режиме работы. Но будет слушаться программу.

Enabled (в рабочем состоянии). Обычно значение этого свойства — True. Если установить его в False, то элемент управления виден будет, но он не будет работать и им нельзя будет пользоваться. Обычно он приобретает при этом бледно-серый оттенок.

Alignment. В зависимости от значения этого свойства текст в текстовом окне или метке будет располагаться вплотную к левому краю элемента, правому краю или по центру.

MultiLine. Если установить это свойство текстового поля в True, то в текстовое поле вы сможете вводить не одну, а много строк. А если вы измените значение его свойства ScrollBars, то снабдите текстовое поле одной или двумя полосами прокрутки.

Помещаем фото на калькулятор

Мы хотим, чтобы поверхность формы была покрыта какой-нибудь фотографией. Для этого необходимо, чтобы файл с этой фотографией уже хранился на жестком диске вашего компьютера. Если фото нет, то сойдет и рисунок, созданный вами в каком-нибудь графическом редакторе, например, в Paint.

Выделите форму. Найдите свойство Picture. Затем щелкните по троеточию. В открывшемся окне проводника доберитесь до нужного вам графического файла. Щелкните по Open — в результате фото окажется на форме. Можно использовать и другие типы графических изображений. Если у вас установлен Microsoft Office, то вы можете в его папке найти папку Clipart и там поискать файлы векторной графики.

Если вам не хочется занимать под фото все пространство формы, вы можете поместить на форму один из двух новых для вас элементов управления — PictureBox или Image — и аналогичным образом поместить изображение в них.

Графику можно поместить и на кнопку (предварительно установив свойство Style кнопки в Graphical).

Музыка в проекте

Если у вашего компьютера есть звуковая карта, то вы можете добавлять в ваш проект самые разнообразные музыкальные и звуковые эффекты.

Сделаем так, чтобы при запуске проекта раздавалась музыка (а если вы умеете с микрофона записывать свой голос в файл — то и ваш голос). Звуковой файл с музыкой или вашим голосом уже должен находиться на жестком диске или на компакт-диске. Вы можете прекрасно прослушивать файлы в форматах MID, WAV, а в большинстве случаев и MP3 и некоторых других. Кстати, в Интернете и на компьютерных компакт-дисках подавляющая часть музыки имеет формат MP3. Этот формат становится все более популярным, так как позволяет уместить на диск в десять раз больше музыки, чем, скажем, WAV. Если вы не Знаете ни одного звукового файла, то могу подсказать, что несколько десятков их хранятся в вашем компьютере по адресу C: \Windows\Media. Пусть мы хотим воспроизвести один из них — файл Canyon.mid.

Проверьте настройки вашей звуковой карты в программе «Микшер». Для этого в среде Windows нажмите Пуск —> Программы —> Стандартные —> Развлечения —> Регулятор громкости. В возникшем окне снимите флажки (галочки) выключения канала и установите максимальный уровень у каналов Wave (для WAV-файлов и МР3-файлов) и MIDI (для MID-файлов и RMI-файлов). Для работы с микрофоном зайдите в «Свойства», затем в закладку «Запись», установите флажок включения канала и установите максимальный уровень у канала «Микрофон».

Чтобы воспользоваться звуковым файлом, вам нужно расположить на форме элемент управления Microsoft Multimedia Control 6.0. Но его нет в стандартном наборе на панели Toolbox. Сначала его нужно туда поместить. Для этого: Projects —> Components —> вы находите его в длинном списке и ставите против него галочку —> ОК. Он появился в Toolbox. Теперь им можно пользоваться обычным образом.

Поместим его на форму. Дадим ему имя (например, Плеер). Вы видите, что у него есть клавиши. Чтобы все нужные вам клавиши были работоспособны в режиме [run], установите соответствующие свойства в окне свойств, но проще так: щелкните по Плееру правой клавишей мыши —> Properties —> Controls —> поставьте по две галочки против каждой нужной вам клавиши.

Для того, чтобы музыка зазвучала, Visual Basic должен выполнить следующие операторы:

Плеер. DeviсеТуре = "Sequencer"

Плеер. FileName = "c: \Windows\Media\Canyon.mid"

Плеер. Command = "Open"

Плеер. Command = "Play"

Пояснения: Первая строка выбирает тип устройства (DeviceType) внутри вашей звуковой карты, которое будет проигрывать ваш звуковой файл. Для файлов с расширением mid, rmi используется устройство Sequencer. Для файлов с расширением wav, mp3 используется устройство WaveAudio.

Вторая строка объясняет компьютеру, откуда брать звуковой файл.

Третья строка дает команду (Command) на открытие (Open) файла. Это необходимо для дальнейшей работы с ним.

Четвертая строка дает команду на начало воспроизведения (Play) файла и вы слышите музыку.

Мы привыкли, что все, что ни происходит в проекте, происходит при нажатии кнопок. Потому что все процедуры, которые мы писали до этого, объясняли компьютеру, как реагировать на одно-единственное событие — щелчок мышкой по кнопке. Как сделать, чтобы вышеприведенные 4 оператора выполнялись сразу же при запуске проекта без нажатия каких бы то ни было кнопок? Существуют ли какие-либо другие события, не сводящиеся к щелчкам мыши? Да, и их много (например, нажатие клавиши на клавиатуре или факт изменения текста в текстовом поле). Но мы их раньше не замечали, так как Visual Basic на них никак не реагировал. Одно из них — загрузка формы (Form_Load) — наступает автоматически при запуске проекта (конечно, если вы этому специально не воспрепятствуете) и кроме всего прочего имеет следствием появление формы на экране. Оно-то нам и нужно.

Сделаем двойной щелчок по форме. Возникнет заготовка новой процедуры:

Private Sub Form_Load()

End Sub

Ее заголовок можно вольно перевести так: "Что делать, когда загружена форма", а для нас это фактически означает "Что делать, когда запущен проект".

Естественно, в эту процедуру мы записываем наши 4 оператора. Музыка готова. Пока не запускайте проект.

Если вы хотите, чтобы ваше музыкальное сопровождение правильно работало, нужно позаботиться, чтобы звуковой файл после окончания воспроизведения своевременно закрывался командой "Close". В нашем случае других звуковых файлов не используется, поэтому закрытие файла можно отложить на самый последний момент — момент завершения работы проекта. С ним связано событие Form_Terminate. Вот ваши следующие три строки:

Private Sub Form_Terminate()

   Плеер. Command = "Close"

End Sub

Помните, что событие Form_Terminate наступает только тогда, когда мы завершаем работу проекта, щелкнув по крестику в правом верхнем углу формы, а не кнопкой End на панели инструментов.

Проверьте, как работает наша музыка, запустив проект.

Музыка в кнопках

Поставим задачу — сделать так, чтобы при нажатии на калькуляторе каждой из четырех клавиш арифметических действий раздавался какой-нибудь короткий мелодичный звук, причем для каждой клавиши свой. Таких звуков много по адресу C: \Windows\Media. Там они записаны в файлах, имеющих расширение wav. Выберем из них Chime.wav, Notify.wav, Tada.wav и Logoff.wav.

Разместим в проекте еще один элемент Microsoft Multimedia Control 6.0. Дадим ему имя Звук. Его клавиши нам не нужны, нам ни к чему управлять короткими звуками. А раз так, то сделаем объект Звук невидимым. Для этого его свойству Visible придадим значение False.

Устройством для воспроизведения Wav-файлов является WaveAudio. Чем раньше мы объясним это компьютеру, тем лучше. Поэтому поместим соответствующий оператор.

Звук. DeviсеТуре = "WaveAudio"

в процедуру, которая выполняется раньше всех — в Form_Load.

В каждую из четырех процедур кнопок поместим четыре новых оператора следующего вида:

Звук. FileName = "c: \Windows\Media\. wav"

Звук. Command = "Open"

Звук. Command = "Sound"

Звук. Command = "Close"

Пояснения: В нашем случае команда "Sound" имеет то же действие, что и команда "Play", но отличается от нее тем, что задерживает выполнение остальных операторов проекта до тех пор, пока не закончится воспроизведение звукового файла. Вы можете убедиться в этом, когда запустите готовый проект. Пока при помощи команды "Play" воспроизводится длинная мелодия Canyon.mid, вы можете спокойно пользоваться калькулятором, нажимая на кнопки. Когда же при помощи команды "Sound" воспроизводится звук Chimes.wav, весь проект ненадолго "замерзает".

Замечание: Если ваша звуковая карта достаточно хорошего качества, то вы сможете одновременно услышать и Canyon.mid и Wav-файлы.

Вот так будут выглядеть в окне кода ваши процедуры, связанные со звуком:

Private Sub Кл_сложения_Сlick ()

   Звук.FileName = "с: \Windows\Mediа\Chimes.wav"

   Звук.Command = "Open"

   Звук.Command = "Sound"

   Звук.Command = "Close"

   Результат.Text = Val(Число1.Text) + Val(Число2.Text)

End Sub

Private Sub Кл_вычитания_Сliск()

   Звук.FileName = "c: \Windows\Media\Notify.wav"

   Звук.Command = "Open"

   Звук.Command = "Sound"

   Звук.Command = "Close"

   Результат.Text = Val(Число1.Text) — Val(Число2.Text)

End Sub

Private Sub Form_Load()

   Звук.DeviceType = "WaveAudio"

   Плеер.DeviceType = "Sequencer"

   Плеер.FileName = "c: \Windows\Media\Canyon.mid"

   Плеер.Command = "Open"

   Плеер.Command = "Play"

End Sub

Private Sub Form_Terminate()

   Плеер.Command = "Close"

End Sub

Проигрывание аудиодисков

Элемент управления Microsoft Multimedia Control 6.0 можно использовать и для проигрывания из вашего проекта самых обычных некомпьютерных аудио-компакт-дисков. Разместите этот элемент управления на форме, придайте ему имя "CDPlayer". Вставьте диск в дисковод CD-ROM вашего компьютера. Теперь вам достаточно выполнить такую цепочку операторов:

CDPlayer.DeviсеТуре = "CDAudio"

CDPlayer.Command = "Open"

CDPlayer.Command = "Play"

Вы скажете — Я могу это делать и безо всякого Visual Basic. Это верно. Но из Visual Basic это делать интереснее. В элементе Microsoft Multimedia Control 6.0 имеются возможности тонкого управления проигрыванием, которые вы не найдете в стандартных проигрывателях.

Плеер ваших любимых хитов

Если у вас набралось на диске 5–6 любимых звуковых файлов, то вы уже можете создать проект — плеер, в котором будет соответственно 5–6 кнопок с названиями исполняемых произведений. При нажатии кнопки звучит соответствующее произведение.

Вы можете сделать так, чтобы на форме тут же появлялась и подходящая картинка. Например, если исполняется песня группы "Столбняк", то пусть на форме появляется фотография задумчивых исполнителей этой группы. Для появления картинки подойдет оператор вида

Form1.Picture = LoadPicture("С: \Program Files\Microsoft* Office\Clipart\Popular\Agree.wmf")

Здесь LoadPicture означает Загрузить картинку. В скобках с кавычками указывается адрес картинки на вашем компьютере. Кстати, в указанной папке вы найдете несколько десятков картинок.

Вы также можете сделать, чтобы при проигрывании мелодии вы видели и текстовое описание мелодии или, скажем, биографию композитора. Для этого поместите на форму большую метку (Label) и в подходящие места программы вставляйте операторы вида

Label1.Caption = "Композитор — Гладков. Впервые исполнена в 1970 году."

При работе со звуковыми файлами возникает вопрос — когда закрывать файлы? Если перед открытием следующего файла не закрыть предыдущий, то нормальной работы не получится. Связка

Плеер.Command = "Play"

Плеер.Command = "Close"

не подойдет, так как музыка закончится, не успев начаться. Здесь подойдет такая связка:

Плеер.Command = "Close"

Плеер.FileName = "c: \Windows\Media\Canyon.mid"

Плеер.Command = "Open"

Плеер.Command = "Play"

Здесь команда "Close" выполняется самой первой и закрывает любой файл, который исполнялся или мог исполняться раньше. После этого команда "Open" спокойно открывает нужный файл.

Задание 3: Создайте только-что описанный мною "Плеер

Задание 4: "Ваш собственный музыкальный компакт-диск": Сейчас широко распространены в продаже компьютерные компакт-диски такого рода: вы вставляете его в компьютер, он инсталлирует свою программу, затем вы запускаете ее. На экране появляются красочная заставка типа "Ваши любимые песни" и список песен. Вы выбираете одну из них. Песня звучит, возникают подходящие фото и текст. В любой момент вы можете прервать песню и выбрать другую.

Если у вас или у вашего друга есть устройство записи на компакт-диски CD-RW, то вы вполне можете создать свой собственный компакт-диск, который будет делать то же самое. На диске будут находиться как сами файлы песен, так и инсталляционный пакет программы для их воспроизведения. Вам нужно где-то достать файлы песен, а также, перелистав эту книгу вперед, прочесть в 0, как переносить свою программу на другие компьютеры. В остальном вам достаточно знания предыдущего материала и советов из предыдущей задачи.

Система координат

Чтобы рисовать фигуры, чтобы помещать объекты в нужное место экрана или формы, чтобы при анимации двигать объекты в нужном направлении, вы должны уметь объяснить компьютеру, где, в каком месте экрана или формы вы хотите нарисовать фигуру или поместить объект. Сделать это можно только имея представление о системе координат.

Если вы еще не знаете, что такое система координат, то все же постарайтесь изучить этот раздел, без него дальше будет трудно.

В школе вы привыкли к такой системе координат:

На экране компьютера применяется такая:

Как видите, ось у направлена вниз. Это не очень привычно. Если вас это раздражает, то Visual Basic может вам предложить исправить ситуацию. Однако, редко кто пользуется этой возможностью, поэтому и вам будет полезно привыкнуть к компьютерной системе.

Как нам управлять положением объектов на экране? Выделите любой объект на форме и загляните в его свойства Left и Тор.

Значение свойства Left — это расстояние левого края объекта от левого края формы.

Значение свойства Тор — это расстояние верхнего края объекта от верхнего края формы.

Таким образом, для объектов на форме действует компьютерная система координат с началом в верхнем левом углу формы. Убедитесь в этом — потаскайте любой объект по форме, следя за значениями Left и Тор. Добейтесь:

нуля в одном свойстве

нуля в другом свойстве

нуля в обоих свойствах

максимума в одном свойстве

максимума в другом свойстве

максимума в обоих свойствах

минуса в одном свойстве

минуса в другом свойстве

минуса в обоих свойствах

Единицей измерения расстояния в Visual Basic является твип. Это очень маленькая величина и на пространстве экрана ее нельзя однозначно выразить в долях миллиметра. Ее значение зависит от разрешающей способности видеорежима. В твипах выражаются свойства Left, Top, Width (ширина объекта) и Height (высота объекта). Потаскайте правую и нижнюю границы объекта, следя за значениями Width и Height.

В режиме проектирования мы не можем таскать форму по экрану за заголовок, да это и не нужно. Изменяя свойства Left и Тор формы, мы управляем местом ее появления на экране после запуска проекта. Для формы начало компьютерной системы координат находится в левом верхнем углу экрана

В режиме работы положением и размерами объектов мы управляем просто:

Form1.Left = 2000

Похвальное дело снабжения нашего калькулятора различными "приколами" я вывожу в задание для самостоятельной работы:

Задание 5: Пусть при нажатии на клавишу вычитания эта клавиша прыгает куда-нибудь совсем в другое место калькулятора и на ней вместо минуса появляется текст типа "Я устала вычитать" или "Не трогай меня — я нервная!". Когда это у вас получится, сделайте так, чтобы при нажатии на клавишу СБРОС клавиша вычитания скромно возвращалась на место и принимала свой прежний вид.

Вывод сообщений — MsgBox

Можно заставить компьютер в любой момент выполнения программы выводить нам какое-нибудь сообщение. Например, пусть калькулятор при завершении работы выдает такое окно сообщения:

Для этого подойдет такой новый для нас оператор:

MsgBox ("А теперь считайте в уме!")

Чтобы он выполнился именно при завершении работы, его нужно поместить в процедуру Form_Terminate.

Прочитав сообщение, щелкните ОК.

Вы не забыли, что все, мною сказанное, нужно проверять?

Меню пользователя

Какая же программа без своего меню! Нашему калькулятору оно, вроде бы, ни к чему, но, все равно, интересно и полезно сделать хотя бы простенькое. Пусть оно выглядит так:

Задачу поставим такую: Щелкнув по пункту "Настройка цвета", мы должны увидеть выпадающее меню из двух пунктов. Щелкнув по пункту "Синий" этого выпавшего меню, мы красим калькулятор в синий цвет, щелкнув по пункту "Красный" — в красный.

Щелкнув по пункту "О программе", мы вызываем сообщение описанием программы.

Нам предстоит создать меню, тем заставить его работать.

Создаем меню. Чтобы его создать, достаточно в главном меню Visual Basic выбрать Tools -> Menu Editor. Перед вами возникнет следующее диалоговое окно —>

Начнем с настройки цвета. Введем в поле Caption текст "Настройка цвета". Это для того, чтобы пункт меню с этим текстом появился на форме. По мере ввода этот текст возникает и в поле, расположенном ниже.

Теперь придумаем этому пункту имя, например, пункт_меню_Настройка_цвета, и введем его в поле Name. Это чтобы пункт меню мог заработать. Если хотите вызывать этот пункт не только мышкой, но и с клавиатуры, выберите что-нибудь из списка Shortcut.

Щелкните по кнопке Next и займитесь пунктом "Синий", дав ему имя пункт_меню_Синий.

Щелкните по кнопке Next и займитесь пунктом "Красный", дав ему имя пункт_меню_Красный.

Щелкните по кнопке Next и займитесь пунктом "О программе", дав ему имя пункт_меню_О_программе.

В результате в окне возникает список из 4 пунктов —>

Теперь нужно объяснить компьютеру, что пункты "Синий" и "Красный" входят внутрь пункта "Настройка цвета". Для этого выделим их по очереди и сдвинем направо кнопкой —>. Получается такая картинка —>

Если у вас что-то не получается, то вы все же можете добиться своего, используя все клавиши, показанные на картинке. Стрелки сдвигают выделенный пункт меню, Delete удаляет, Insert вставляет новый пункт.

Все в порядке — внешний вид меню готов. Запустите проект. Вы видите, что меню желаемого вида появилось на калькуляторе. Пощелкайте по пунктам. Естественно, ничего не происходит. Для того, чтобы происходило, нужно заставить меню работать, а для этого нужно для каждого пункта написать свою процедуру.

Заставляем меню работать. В режиме проектирования выберем пункт меню "Синий" и щелкнем по нему. В окне кода появляется заготовка процедуры:

Private Sub пункт_меню_Синий_Сliск ()

End Sub

Вы уже наверняка догадались, что это приглашение объяснить компьютеру, что нужно делать при выборе пункта "Синий". Для этого подойдет парочка операторов:

Form1.Picture = LoadPicture()

Form1.BackColor = vbBlue

Второй оператор красит форму в синий цвет, первый убирает с формы картинку, если она там была (сравните с материалом перед заданием 3 из 0).

Аналогично программируем пункт "Красный". А сообщение о программе обеспечит оператор

MsgBox ("Программа создана в 2000 году")

Запустите проект и проверьте, как он работает.

Средствами Visual Basic можно создавать, преобразовывать и уничтожать меню не только в режиме проектирования, но и в режиме работы. Кроме обычных меню Visual Basic умеет создавать и так называемые контекстные меню. Ни на том, ни на другом я не буду останавливаться.

Кино в проекте

Все есть у нашего калькулятора — и картинки, и звук, и меню, и прыгающие кнопки. Для полного счастья не хватает кино. Нет проблем! Причем их нет двумя способами!

Первый способ. Project->Components->Microsoft Windows Common Controls-2 6.0. Ha Toolbox появится несколько новых элементов управления. Берите из них Animation и размещайте на форме — это ваш экран для кино. Его имя Animation1. Этот элемент управления позволяет прямо в работающем проекте просматривать видеофайлы в формате AVI. Если у вас на компьютере нет порядочного кино в этом формате, то несколько маленьких анимационных роликов вы все-таки найдете в папке Videos, находящейся внутри папки, куда устанавливалась ваша Visual Studio. Скорее всего они находятся по такому адресу: "C: \Program

Files\Microsoft Visual Studio\Common\Graphics\Videos".

Сделайте в проекте кнопку и назовите ее, например, "Видео". Вот процедура, которая при нажатии кнопки "Видео" бесконечно воспроизводит видеоролик FILECOPY.AVI:

Private Sub Bnfleo_Click()

  Animation1.Open "C: \Program Files\Microsoft Visual Studio\Common\Graphics\Videos\FILECOPY.AVI"

  Animation1.Play

End Sub

Здесь полная аналогия с аудиоплеером, который я рассматривал в 0 Первая строка процедуры открывает файл, вторая его воспроизводит.

Во время демонстрации вы можете выполнять на калькуляторе другие свои дела. Чтобы "заморозить" демонстрацию, нужно выполнить оператор Animation1.Stop, а чтобы совсем прекратить и убрать с экрана — Animation1.Close.

Если вам нужно 3 раза воспроизвести кадры видеофильма с 5 по 12, вы пишете Animation1.Play 3, 5, 12

Второй способ. Используйте нашего старого знакомого — мастера на все руки — Microsoft Multimedia Control 6.0, который тоже позволяет просматривать видеофайлы в формате AVI. Разместите его на форме и назовите, скажем, "Кино". Вот цепочка операторов, приводящая к результату:

Кино. DeviсеТуре = "AVIVideo"

Кино. FileName = "C: \Program Files\Microsoft Visual Studio\Common\Graphics\Videos\ FILECOPY.AVI"

Кино. Command = "Open"

Кино. Command = "Play"

Просмотр идет в отдельном окне, размер и положение которого вы можете мышкой менять в процессе просмотра, что само по себе любопытно. К тому же, вы можете пользоваться управляющими кнопками элемента управления.

Кое-что необходимое напоследок

Комментарии

Комментарии — это пояснения к тексту программы. Зачем они нужны?

Когда человек со стороны посмотрит на вашу программу, например, на эту (из калькулятора):

Private Sub Кл_сложения_Click()

Звук.FileName = "с: \Windows\Mediа\Chimes.wav"

Звук.Command = "Open"

Звук.Command = "Sound"

Звук.Command = "Close"

Результат.Text = Val(Число1.Text) + Val(Число2.Text)

End Sub

он вряд ли поймет, в чем здесь смысл и для какой задачи программа написана. Если Звук, то при чем здесь сложение? Да и все остальное… Ну да ладно, это полбеды, а беда в том, что если через пару лет вам срочно понадобится самому разобраться в этой старой своей программе (так как ее выдвинули на Мобилевскую премию), а вы за это время ни разу не работали со звуком, то вы сами не сможете ничего понять, так как все забыли!

Любой профессиональный программист знает две вещи. Первое — любая старая программа через год забывается напрочь. Второе — почти любая старая программа или ее часть через полтора года бывает вдруг позарез нужна как исходный материал для новой программы и поэтому в ней надо срочно разобраться. Наученный горьким опытом, программист снабжает многие строчки кода собственными комментариями. Получается вот что:

'Процедура, которая объясняет компьютеру, что ему делать, если мы щелкнули

'по клавише сложения калькулятора, а именно: проиграть короткую мелодию

'Chimes.wav на объекте с именем Звук, а затем сложить два числа.

Private Sub Кл_сложения_Click()

   Звук.FileName = "c: \Windows\Media\Chimes.wav" 'Указываем адрес звукового файла на диске.

   Звук.Command = "Open" 'Перед проигрыванием файл нужно обязательно открыть.

   Звук.Command = "Sound" 'Включить воспроизведение.

   Звук.Command = "Close" 'После проигрывания файл нужно обязательно закрыть.

   Результат.Text = Val(Число1.Text) + Val(Число2.Text) 'Складываем числа, причем Val преобразует текст в число

End Sub

Компьютеру комментарий не нужен, он его не поймет, а если начнет понимать, то ничего хорошего из этого не выйдет. Так что заглядывать в него компьютеру не нужно. И чтобы ясно показать компьютеру, куда ему не надо заглядывать, программист в каждой строке кода перед комментарием ставит одинарную кавычку. Visual Basic, выполняя очередную строку кода, просматривает ее слева направо, и как только наткнется на кавычку, правее уже не глядит.

Перенос длинного оператора на следующую строку

Иногда оператор получается такой длинный, что не умещается на экране. Это не беда — в окне кода он уместится, так как окно гораздо шире экрана, надо только его прокрутить. Но все равно неприятно, прокручивать не хочется. Оператор можно перенести на другую строку комбинацией пробела и подчеркивания. Например, вместо

Результат.Text = Val(Число1.Text) + Val(Число2.Text)

можно записать

Результат.Text = Val(Число1.Text) _

+ Val(Число2.Text)

или

Результат.Text = _

Val(Число1.Text) _

+ Val(Число2.Text)

Как видите, в конце строк стоит пара символов — пробел и за ним знак подчеркивания.

Запись нескольких операторов в одной строке Visual Basic допускает писать в одной строке несколько операторов, разделяя их двоеточиями, вот так:

Звук.Command = "Open": Звук. Command = "Sound": Звук.Command = "Close"

Это приятно экономит место по вертикали экрана.

Превращаем наш калькулятор в независимую программу

В Windows вы привыкли запускать игры и другие программы двумя способами: щелкнув по значку программы на рабочем столе Windows (или в папке или в проводнике) или выбрав программу в стартовом меню на панели задач. Наш калькулятор запускается пока только из Visual Basic, что, возможно, уязвляет вашу гордость. Что ж, превратим его в независимую программу, которая будет запускаться, как и все, без запуска Visual Basic.

Для этого — File->Make Project1.exe. Затем в открывшемся окне выбираем папку, где будет сохранен будущий файл нашей независимой программы, и задаем ему имя (скажем, Суперкалькулятор). Затем ОК — и ваш файл Суперкалькулятор. ехе готов. Если вы в качестве папки сохранения файла выберете с: \Windows\Paбoчий стол, то ваш калькулятор расположится на рабочем столе Windows, а если вы ярлык этого файла (ярлыков мы не проходили) поместите в папку с: \Windows\Главное меню\Программы\Стандартные, то он будет красоваться в запускающем меню рядом со стандартным калькулятором Windows (это все равно, что сидеть с Биллом Гейтсом в одном Мерседесе).

Однако, если вы попытаетесь скопировать ваш Суперкалькулятор. ехе на другой компьютер и там его запустить, то вас может ждать неудача. Здесь нужны более сложные действия, чем я описал.

Сохранение проекта на диске.

Загрузка проекта с диска

Итак, вы готовы запустить новый проект на выполнение. Во время выполнения может произойти неприятная вещь — Visual Basic может зависнуть^[24]. Это означает, что изображение на экране замрет, и никакими клавишами или мышкой вы не сможете вывести Visual Basic из ступора. Придется выходить из Visual Basic "аварийно" — при помощи клавиш Ctrl-Alt-Del. Поскольку ваш проект находится пока только на экране и в оперативной памяти, то при аварийном выходе из Visual Basic он пропадет и вам придется создавать его снова.

Чтобы избежать лишней работы, вы должны перед выполнением проекта записать (сохранить) его на диск.

Для этого в меню File есть опция Save. Как только вы ее выберете, перед вами появится диалоговое окно —>

В списке Save in компьютер предлагает вам выбрать папку, в которую вы хотели бы записать проект. В первый раз он предлагает вам ту папку, в которую сам установлен (на рисунке это папка VB98). Я ни в коем случае не рекомендую с этим соглашаться, так как в этом случае файлы вашего проекта будут перемешаны с рабочими файлами Visual Basic. Прежде чем порекомендовать, в какую папку вам следует сохранить свой проект, я расскажу вам, как, не выходя из нашего диалогового окна, путешествовать по папкам и дискам, как создавать папки и делать другие необходимые вещи.

В большом списке папок и файлов в середине диалогового окна вы видите содержимое папки, выбранной в списке Save in. Вы видите все папки и ни одного файла, хотя их там множество. Чтобы увидеть все файлы, что совершенно не обязательно, выберите в списке Save as type вариант All Files. В противном случае вы будете видеть кроме папок только файлы форм с расширением frm, о чем говорит предлагаемый вам вариант Form Files (*.frm).

Вы можете двойным щелчком мыши войти в любую из папок в большом списке. Тогда именно она появится в списке Save in, а в большом списке появится ее содержимое. Таким образом вы можете продвигаться вглубь папок, как внутрь матрешки. А как продвигаться наружу? Для этого есть кнопка . Щелчком по ней вы выйдете из папки, показанной в списке Save in, в папку, внутрь которой она входит. Еще щелчок — еще один шаг наружу. И так далее, пока не окажетесь на рабочем столе (Desktop), на котором расположены и значок Мой компьютер и другие значки. Если хотите опять добраться до дисков, войдите в Мой компьютер.

Щелкнув по черной треугольной стрелке в раскрывающемся списке Save in, вы раскроете список папок в виде части дерева, похожего на дерево Проводника Windows. Это позволит вам быстрее путешествовать по папкам.

Внутри папки, выбранной в списке Save in, вы можете создавать новые папки.

Новая папка будет создана, если вы щелкнете по кнопке — . Тут же вам нужно будет ввести с клавиатуры ее имя.

В приложениях Windows очень удобно пользоваться правой клавишей мыши. Каждый раз, когда вы хотите что-нибудь сделать с папкой, файлом или другим объектом на экране, но не знаете, на какие кнопки для этого нажимать, щелкните по этому объекту правой клавишей мыши. Немедленно из объекта выпадет так называемое контекстное меню, в котором перечислены самые популярные действия над этим объектом. Вам останется только выбрать. Новички! Будьте осторожны. Не выбирайте Cut (вырезать) или Delete (удалить).

Чтобы скопировать файл или папку в другое место, выберите в его контекстном меню опцию Сору (копировать). Затем доберитесь до папки, в которую хотите данный файл или папку скопировать, то есть добейтесь ее присутствия в списке Save in, и щелкните правой клавишей мыши по свободному пространству внутри большого списка папок и файлов. В открывшемся контекстном меню выберите Paste (вставить). Если вы хотите, чтобы копия находилась рядом с оригиналом, в список Save in заходить не нужно.

Чтобы переместить файл или папку в другое место, делайте все то же, что и при копировании, только вместо Сору выберите в контекстном меню опцию Cut (вырезать).

Чтобы переименовать файл или папку, выберите в контекстном меню опцию Rename (переименовать).

Итак, чтобы правильно сохраниться в первый раз, создайте внутри предлагаемой вам папки VB98 папку, в которой вы будете хранить все папки своих проектов, назовите ее как-нибудь, например, "Мои проекты". Затем зайдите в нее и создайте внутри нее папку для своего первого проекта. Затем зайдите в нее. В поле File Name компьютер предлагает вам имя для файла вашей формы Form1.frm. Хотите — оставьте его неизменным, хотите — измените. Нажмите кнопку Save. Visual Basic сохранит файл формы и предложит вам сохранить главный файл вашего проекта. Причем под именем Project1.vbp. Сохраните и его под этим или другим именем.

Таким образом, ваш проект сохраняется в нескольких файлах.

После выполнения проект обычно исправляют и дополняют и перед следующим выполнением опять сохраняют: File —> Save. Но в этот раз диалоговое окно не появляется. Visual Basic, ни о чем вас не спрашивая, стирает с диска весь ваш проект (в том виде, как он был сохранен в последний раз) и на его место записывает с тем же именем его исправленную идополненную версию, то есть ту, что вы видите на экране. (На усмотрение программиста оставляется решить, а лучше ли новая версия старой и не жалко ли старой версии.) Так поступают все современные программные продукты.

Загрузка проекта с диска. Предположим, вы вчера сохранили свой проект, а сегодня хотите продолжить с ним работу. Вы включаете компьютер, запускаете Visual Basic, затем — File —> Open. На экране появляется диалоговое окно, очень похожее на то, что появляется при сохранении проекта. И действия ваши очень похожи: вы должны отыскать в окне папку вашего сохраненного вчера проекта, для чего вам придется попутешествовать по папкам. Зайдя в папку, откройте главный файл вашего проекта. Ваш проект появляется на экране.

Если ваш новый проект делается на основе старого, то чтобы не начинать новый проект с нуля, откройте окно загрузки проекта, скопируйте папку старого проекта и делайте новый проект на основе копии старого. Скопировать папку можно и в Windows, не заходя в Visual Basic.

Окна среды Visual Basic

До сих пор я не рассматривал систематически окна и меню Visual Basic 6.0. И вы, наверное, уже столкнулись в связи с этим с некоторыми проблемами. Для дальнейшего движения вперед необходимо рассмотреть их более подробно.

Начнем с окон. Их в среде Visual Basic довольно много, ведут они себя, как и положено окнам Windows: налезают друг на друга, заслоняют друг друга, часто нужное окно вообще куда-то исчезает. В общем, нужен порядок. Сначала разберемся, какие окна есть вообще. Вот названия окон по-английски:

Object — это окно, имеющее у нас заголовок Project1 — Form1 (Form). Его назначение — служить вместилищем для формы. Саму форму в режиме проектирования двигать мы не можем, так хоть окно подвигаем.

Toolbox — вместилище элементов управления.

Code — окно кода. Сейчас нам нужно научиться заставлять Visual Basic выводить в окно кода заготовку процедуры для обработки любого события. Пока мы умеем только, щелкнув дважды мышкой по кнопке Command1, получить заготовку процедуры Command1_Click. Но с кнопкой связана масса событий, а не только щелчок мышью. Как написать процедуры для других событий?

Пусть в вашем проекте есть такие объекты: форма, Command1 и Text1. Все их вы найдете в списке, находящемся в левой верхней части окна кода, если щелкнете по черной стрелке, раскрывающей этот список. Пусть вам нужно написать процедуру для обработки двойного щелчка мышью (DblClick) по объекту Text1. Выбираете в упомянутом списке Text1, затем раскрываете список, находящийся справа от упомянутого, и находите в нем все события, связанные с Text1. Выбираете из них DblClick — и в окне кода тут же возникает нужная вам заготовка:

Private Sub Text1_DblClick()

End Sub

Один момент: Если вы случайно щелкните по одной из двух маленьких кнопочек в левом нижнем углу окна кода, то часть процедур (или все они) куда-то пропадет. Щелкните по соседней кнопке.

Properties — окно свойств объекта.

Project Explorer — в этом окне мы видим структуру нашего проекта. Пока от него толку нет, так как у нас структура простая — одна форма и связанный с ней код. Сложные проекты могут состоять из многих форм и других элементов, взаимосвязь которых удобно видеть в этом окне.

В верхней части окна Project Explorer можно видеть три кнопки. Левая и средняя из них удобны для быстрого переключения между формой и окном кода.

Если какое-то из описанных выше или ниже окон не открыто, идите в пункт View главного меню, а затем щелкните по имени того окна, что вам нужно. Если окно открыто, но Заслонено другими окнами, то идите в пункт Window главного меню, а затем щелкните по имени нужного окна. Со всеми этими окнами можно делать все, что допускает любое окно Windows.

Form Layout — позволяет вручную задавать позицию формы на экране после запуска проекта.

Object Browser — делится на два вертикальных списка. В левом приведены типы (классы) объектов Visual Basic. Если выделить в нем какой-нибудь объект, например, TextBox, то в правом списке можно видеть свойства этого объекта, события, которые могут происходить с этим объектом, и так называемые методы, ему принадлежащие. Свойств здесь, между прочим, больше, чем в окне свойств, так как здесь приведены и те свойства, которые имеют смысл только в режиме [run]. Например, свойство SelText объекта TextBox, которое выдает фрагмент текста, выделенного нами в текстовом поле. Object Browser — довольно удобный способ увидеть, что "умеет" делать любой объект и что можно делать с ним.

Color Palette — позволяет удобно раскрашивать объекты и текст в режиме проектирования.

Многие окна имеют привычку при сближении состыковываться, "склеиваться" между собой или "прилипать" к краям главного окна Visual Basic. Сделано это для удобства программистов, но поначалу может восприниматься, как неудобство. Вы можете отменить это свойство, зайдя в Tools —> Options->Docking и убрав оттуда флажки.

После запуска проекта ваша форма как бы отделяется от среды и "плавает" по экрану самостоятельно. При этом, если вы неосторожно щелкните мимо формы, то она может пропасть из виду, загороженная другими приложениями Windows, в том числе — главным окном Visual Basic. Чтобы она снова появилась, достаточно щелкнуть по ее значку на панели задач Windows.

Главное меню Visual Basic

А теперь рассмотрим все нужные вам на первых порах пункты главного меню среды. Для понимания дальнейшего отметим, что в среде можно одновременно работать с несколькими проектами.

• File

New Project. Удаляет из среды все открытые проекты и создает новый проект.

Open Project. Удаляет из среды все открытые проекты и открывает для работы один из проектов, сохраненных вами ранее.

Add Project. Если у вас в среде уже открыто несколько проектов, то добавляет к ним или новый или (если вы выберете Закладки Existing или Recent) один из проектов, сохраненных вами ранее. Если ни одного проекта не открыто, то действует, как New Project или Open Project.

Remove Project. Удаляет из среды ваш проект, а если у вас открыто несколько, то один из них, а именно тот, что выделен в окне Project Explorer.

Save Project. Сохраняет ваш проект на диске.

Save Project As. Сохраняет на диске копию вашего проекта.

Print. Распечатывает программу или формы вашего проекта на принтере.

Print Setup. Настройка печати.

Маке Project1.exe. Превращает ваш проект в исполняемый файл.

Ниже этих пунктов расположен удобный список для открытия проектов, которые вы открывали последними.

Exit. Выход из Visual Basic.

• Edit

Undo. Отменить последние действия.

Redo. Вернуть отмененные действия.

Cut, Сору, Paste, Delete. Обычные и привычные для вас команды перемещения, копирования, удаления слов и фрагментов текста вашей программы. Применяются не только к тексту, но и к элементам управления на форме. А с элементами управления вот как. Часто, когда нам нужно иметь на форме несколько совершенно одинаково настроенных элементов управления, удобнее не брать их поодиночке в Toolbox, а разместив один на форме и настроив его нужным образом, затем скопировать его. Копировать можно двумя способами:

Щелчок по копируемому объекту —> Сору —> щелчок по форме —> Paste.

Щелчок по копируемому объекту правой клавишей мыши —> пункт Сору в выпавшем контекстном меню —> щелчок по форме правой клавишей мыши —> пункт Paste в выпавшем контекстном меню.

Аналогично используются Cut (вырезать для переноса в другое место) и Delete (уничтожить).

Find, Find Next, Replace. Команды поиска и замены в тексте вашей программы отдельных слов и фрагментов.

• View

Code, Object, Object Browser, Project Explorer, PropertiesWindow, Form Layout Window, Toolbox, Color Palette — это все названия окон среды Visual Basic, о которых речь была выше. Щелчок по любому из этих пунктов делает соответствующее окно видимым.

Immediate, Locals, Watch — окна, которые нужны для отладки проекта.

• Project

Add Form — добавить форму. Ваша форма в режиме проектирования — это будущее окно в режиме [run]. Если вы выберете этот пункт, то в режиме проектирования у вас будет уже две формы. Это значит, что в режиме [run] вы сможете иметь два окна. Кстати, у каждой формы — свое окно кода, значит, окон кода у вас тоже два. Вы можете добавлять сколько угодно форм.

Remove Form — удалить форму.

Components. Если вы щелкните по закладке Controls, то это пункт позволяет добавить в окно Toolbox нестандартные элементы управления. Если вы щелкните по закладке Insertable Objects, то сможете вставлять в форму окна других приложений Windows. Например, если у вас на компьютере установлен Word, то найдите в списке пункт Microsoft Word Document и поставьте галочку. В окне Toolbox у вас появится значок документа Word. Берите его как обычный инструмент и располагайте на форме. Теперь у вас на форме расположен документ Word и, не выходя из Visual Basic, вы сможете пользоваться многими возможностями Word как в режиме проектирования, так и в режиме [run]. Для этого достаточно сделать двойной щелчок мышкой по документу, размещенному вами на форме.

• Format

Align, Make Same Size и другие — эти пункты имеют дело с размерами, формой и местоположением элементов управления на форме и друг относительно друга, то есть с тем, с чем вы и так прекрасно справляетесь безо всяких меню. Выделите один или несколько объектов на форме и попробуйте применить эти пункты, посмотрите, что получится. Чтобы выделить несколько объектов, щелкайте по ним при нажатой клавише Ctrl или обведите их рамочкой.

Order. Бывает, что в результате вашего проектирования формы некоторые элементы управления перекрываются другими. Для примера поместите на проект две большие кнопки так, чтобы одна частично закрывала другую. Тогда приобретает важность вопрос — какой из объектов ближе к вам, а какой дальше. Управлять этим вы можете, выбрав Bring to Front (выдвинуть на передний план) или Send to Back (задвинуть на задний план)

Lock Controls. Иногда неловким движением мыши вы можете сдвинуть или изменить размер объекта в тщательно созданном вами проекте. Чтобы этого не произошло, и нужен этот пункт. Объекты примерзнут к месту. Когда вы захотите их разморозить, снова выберите этот пункт.

• Debug

Этот пункт нужен для отладки проекта и о нем особый разговор.

Run, Query, Diagram

Эти пункты меню мы не будем затрагивать.

• Tools

Здесь находится Menu Editor, который применяется для создания меню в проекте. Но нам сейчас интересен не он, а пункт Options, который позволяет настраивать среду Visual Basic: Вот его закладки:

Закладка Editor — здесь рекомендую установить все флажки, так как каждый из них обеспечивает те или иные удобства работы в окне кода. Особенно хочу подчеркнуть флажок Require Variable Declaration, который требует обязательного объявления переменных величин. Поле Tab Width регулирует отступ при нажатии клавиши Tab.

Закладка Editor Format — здесь вы можете настроить шрифт, размер шрифта, цвет шрифта и цвет фона в окне кода.

Закладка General — здесь вы, изменяя числа в двух полях, можете настроить расстояние между линиями сетки на форме по горизонтали и вертикали. Флажок Align Controls to Grid требует, чтобы очертания элементов управления проходили только по линиям сетки. Убрав флажок Show Grid, вы сделаете линии сетки невидимыми. Остальные флажки оставьте установленными, переключатель не трогайте.

Закладка Docking — Как я уже говорил, окна среды Visual Basic имеют привычку при сближении состыковываться, "склеиваться" между собой или "прилипать" к краям главного окна Visual Basic. Вы можете установить или отменить это свойство у каждого из окон, установив или убрав флажки.

Закладка Environment — Переключатель When Visual Basic starts определяет, будет ли Visual Basic при своей загрузке предлагать создать или открыть проект (Prompt for project) или без предупреждения создавать новый (Create default project). Переключатель When a program starts определяет, будет ли Visual Basic перед любым запуском проекта на выполнение автоматически сохранять несохраненный проект (Save Changes), предлагать сохранить проект (Prompt То Save Changes) или не сохранять (Don't Save Changes). Беспечным советую первое. Флажки должны быть везде установлены.

Закладка Advanced — пока она нам не нужна.

• Add-Ins

Здесь нам будет интересен Visual Data Manager, применяющийся для работы с базами данных..

• Window

Мало чем отличается от аналогичного пункта в других приложениях Windows. Позволяет разными способами упорядочить сумятицу окон на экране или выдвинуть на передний план спрятавшееся окно.

Split позволяет смотреть на ваш код через два окна, а не через одно, что бывает удобно, когда кода много.

• Help

Когда вы пишете оператор на Visual Basic, вы должны, во-первых, понимать, что он означает и что означает каждая его часть, а во-вторых, вы должны знать правила его записи. Visual Basic чрезвычайно богат, в него входят тысячи элементов — свойств, событий и др. Невозможно запомнить смысл и правила записи каждого элемента. Вот здесь-то и нужен Help — система помощи, которая позволит вам быстро найти информацию по любому элементу. Если, конечно, вы знаете английский.

Если вы хотите узнать подробности о каком-то служебном слове, например, BackColor, вы щелчком мыши ставите на него текстовый курсор и нажимаете на клавиатуре клавишу F1.

Contents представляет вам информацию в слегка систематизированном виде.

Index удобен тогда, когда вы заранее знаете название элемента, который вас интересует (например, FileName).

Система помощи в Visual Basic 6.0 осуществляется через так называемую библиотеку MSDN (MSDN Library), которая инсталлируется или с отдельных компакт-дисков или входит в состав пакета Visual Studio.

Панель инструментов

Предназначена для быстрого доступа к популярным пунктам меню. Задержите мышку на любом значке панели — и он назовет себя. В правой части панели — две пары чисел. Это свойства Left, Top, Width и Height выделенного объекта.

Кроме главной панели инструментов в Visual Basic есть еще несколько. Добраться до них можно так: View —> Toolbars. Там вы найдете, в частности, панель Form Editor, при помощи которой вы сможете делать с элементами управления на форме многое из того, что делается в пункте Format главного меню, но быстрее. Также вам, возможно, пригодится панель Edit для работы с программным текстом в окне кода. Там же вы можете создать собственную панель инструментов или изменить стандартные.

Перенос вашего проекта на другие компьютеры

Когда ваш проект, например, Калькулятор, заработает на вашем компьютере, вам захочется, чтобы он заработал и на компьютерах ваших друзей. Но вот беда — на их компьютерах не установлен Visual Basic. Раньше для решения этой проблемы достаточно было создать исполняемый файл вашего проекта (назовем его Калькулятор.ехе) и скопировать его на компьютер вашего друга. Теперь не то. У новых версий Visual Basic гораздо более солидный и тяжелый подход к переносу программ с компьютера на компьютер. Не копировать, а инсталлировать — вот девиз! В причины отказа от легкой жизни я не буду вдаваться, основная такая — Visual Basic слишком зависит от Windows, а на разных компьютерах Windows разные или настроены по-разному.

Первый этап — подготовка проекта

В вашей программе могут встретиться операторы типа Плеер.FileName = "c: \Windows\Media\Canyon.mid" или

Form1.Picture = LoadPicture("С: \Program Files\Microsoft Office\Clipart\Popular\Agree.wmf")

To есть в режиме работы ваш проект обращается к файлам, находящимся где-то далеко на диске. Вам никогда не приходило в голову, что будет, если кто-то, не подозревая, что эти файлы нужны вашей программе, сотрет их? Ничего хорошего не будет. А если вы к тому же предназначаете ваш проект для чужого компьютера, опасность и морока возрастают вдвойне.

Отсюда совет: Все такие файлы заранее скопируйте в папку вашего проекта, туда, где находятся файлы Project1.vbp и Form1.frm. По принципу "Все мое ношу с собой". Соответственно вам придется переделать и адреса в приведенных выше операторах. Пусть папка вашего проекта находится по адресу "с: \Проекты\Калькулятор". Тогда эти два оператора будут выглядеть так:

Плеер. FileName = " с: \Проекты\Калькулятор\Саnуоn.mid"

Form1.Picture = LoadPicture("с: \Проекты\Калькулятор\Аgrее.wmf")

Однако тут возникает еще одна проблема. Папку вашего проекта вы когда-нибудь можете захотеть перенести в другое место диска, от чего эти адреса сразу станут неправильными. Да и на чужом компьютере ваш проект наверняка попадет в папку с совсем другим адресом. В Visual Basic есть средство справиться с этой проблемой. Итак, вы скопировали файлы Canyon.mid и Agree.wmf в папку вашего проекта. Теперь вам достаточно приведенные выше операторы переписать в следующем виде:

Плеер. FileName = App.Path & "\Canyon.mid"

Form1.Picture = LoadPicture (App.Path & "\Agree.wmf")

Имеется некий объект App, назначение которого — в любой момент выполнения проекта кое-что знать о нем, в частности, его свойство Path как раз имеет значение адреса выполняемого проекта "с: \Проекты\Калькулятор".

Картинки, которые вы загрузили в объекты на этапе проектирования, не нуждаются во всех этих усилиях, так как они уже неявно сохранены в одном из файлов в папке проекта.

Если вы хотите, чтобы исполняемый файл вашего проекта имел собственный значок в Windows, придайте в режиме проектирования значение свойству Icon вашей формы.

Рекомендую с самого начала разработки проекта сохранять его не под предлагаемым именем Project1.vbp, а под уникальным именем, например, Калькулятор.vbp.

Второй этап — компиляция проекта в исполняемый файл

Напоминаю ваши действия: File —> Make Project1.exe —> на экране возникает окно Make Project —> укажите имя исполняемого файла (Калькулятор. ехе) и если хотите, выберите папку, куда он будет записан. Если не станете выбирать, он по умолчанию будет записан в папку проекта (что и рекомендую) —> жмите ОК —> файл готов.

Если исполняемый файл работает плохо, вам придется компилировать сначала. При этом в окне Make Project зайдите в Options->Compile и проверьте, чтобы был установлен флажок Compile to Native Code. Затем зайдите в Advanced Optimizatons и убедитесь, что ни один флажок не поставлен.

Третий этап — создание инсталляционного пакета

Выйдите теперь из Visual Basic в Windows. Инсталляционный (или дистрибутивный) пакет создается при помощи мастера Package & Deployment Wizard, который должен был установиться на ваш компьютер при установке Visual Basic. Добираются до него через стартовое меню Windows. Там он находится недалеко от Visual Basic.

Мастером называется программа, позволяющая пользователю делать сложные вещи с минимальной затратой умственных сил. Обычно работа мастера состоит из нескольких шагов, на каждом из которых мастер задает пользователю вопросы. Переход к следующему шагу осуществляется кнопкой Next. Вернуться назад вы можете кнопкой Back.

Запустите мастер Package & Deployment Wizard. В появившемся окне мастера кнопкой Browse найдите файл вашего проекта Калькулятор.vbp и нажмите кнопку Package. Через несколько секунд работы в качестве следующего шага работы мастера появляется окно Package Туре.

Package Туре. Некоторые шаги начинающие программисты могут без большого вреда пропустить. Такие шаги я объяснять не буду. Выделите верхнюю из двух строк. Теперь нажмите кнопку Next. Следующий шаг — окно Package Folder.

Package Folder. Мастер спрашивает, в какую папку на вашем диске записывать весь дистрибутивный пакет. Рекомендую согласиться с предложением мастера, тогда он создаст внутри папки вашего проекта папку Package и запишет все в нее. Если вам это не нравится, жмите кнопку New Folder. Если нравится, нажмите кнопку Next. Мастер спросит, согласны ли вы на создание папки Package. Отвечайте Yes. Мастер перейдет к следующему шагу:

Included Files. Здесь мастер показывает вам для вашего сведения список несжатых пока файлов, включаемых в инсталляционный пакет. Вы должны позаботиться о том, чтобы добавить в этот список загружаемые во время работы звуковые и другие файлы, речь о которых шла на первом этапе. Для этого нажмите кнопку Add. Поскольку в возникшем окне вам видны не все нужные файлы, настройте фильтр Files of type этого окна в значение All Files. Найдите теперь нужный файл и нажмите Open. Файл окажется в списке. Проделайте то же самое с остальными нужными файлами. Next.

Cab Options. Большинство файлов дистрибутивного пакета будут сжаты внутри так называемых САВ-файлов. Эти файлы могут быть довольно большими, поэтому мастер спрашивает вас, что делать — много маленьких (Multiple cabs) или один большой (Single cab). Если вы хотите создать дистрибутивный пакет на дискетах, то установите переключатель в положение Multiple cabs и выберите размер дискеты. Тогда САВ-файлы будут создаваться такого размера, чтобы умещаться на дискете. Если вас не волнует размер САВ-файла, то выберите Single cab. Next.

Installation Title. Мастер просит ввести заголовок устанавливаемой программы, который для вящей солидности будет крупным шрифтом отображаться на заднем плане в процессе инсталляции. Next.

Start Menu Items. Настройка стартового меню Windows — в каком его месте и под каким заголовком будет фигурировать ваша программа. Попробуйте разобраться сами. Или просто нажмите Next.

Install Locations. Next.

Shared Files. Next.

Finished!. Finish.

Вслед за этим покажется рапорт мастера о проделанной работе. Можете закрыть его, не читая.

Можете закрыть окно мастера. Дистрибутивный пакет создан.

Находясь в Windows, загляните в папку проекта. Вы обнаружите в ней папку Package. Загляните в нее. Там вы увидите один или несколько САВ-файлов, в которые ужался и ваш проект, и некоторые неведомые вам файлы, необходимые для инсталляции и нормальной работы вашего проекта на чужом компьютере. Кроме САВ-файлов вы увидите файлы Setup.exe и SETUP.LST. Если вы хотите посмотреть на инсталляционные файлы в несжатом виде, загляните в папку Support, находящуюся в той же папке Package. Папка Support не входит в состав инсталляционного пакета. Инсталляционным пакетом являются все файлы, находящиеся в папке Package за исключением файлов из папки Support! На дискеты или на жесткий диск чужого компьютера нужно копировать только инсталляционный пакет файлов.

Четвертый этап — инсталляция

Сначала в качестве эксперимента проведите инсталляцию на своем компьютере. Запустите Setup.ехе.

Первое, что после запуска Setup.exe предлагает программа инсталляции, это выйти из всех запущенных программ. Сделайте это и нажмите ОК.

В следующем окне под заголовком Directory вам предлагается адрес папки, в которую будет устанавливаться ваша программа. Если он вам не нравится, нажмите кнопку Change Directory и выберите нужную папку или впишите адрес в текстовое поле. Когда вы будете довольны адресом под заголовком Directory, щелкните над ним по большой квадратной кнопке.

Теперь вам предлагают выбрать или самому назвать программную группу для вашей программы в стартовом меню Windows. Послушайтесь и нажмите Continue.

Программа установки устанавливает файлы на жесткий диск и рапортует об успешном окончании работы. ОК.

Теперь можете запускать свою программу из стартового меню.

Вам будет полезно заглянуть в папку, куда установилась ваша программа, и посмотреть, что там есть.

Чтобы установить вашу программу на компьютер вашего друга, перепишите дистрибутивный пакет на его компьютер и запустите Setup.exe. Или можете, не переписывая, просто вставить первую дискету с дистрибутивным пакетом (ту, на которой Setup.exe) в его дисковод и запустить установку. Что делать дальше, я уже описал.

ЧАСТЬ II. ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА VISUAL BASIC — ПЕРВЫЙ УРОВЕНЬ

Кончилась наша сладкая жизнь. Вернее, в ней наметился большой перерыв. Действительно, калькулятор достался нам без особого напряжения. Работы мало — удовольствия много. Есть ли еще возможности почти без программирования быстренько получать что-нибудь "эдакое"? Есть, и их много. В популярных журналах, посвященных программированию, вы найдете немало программок из двух-трех строчек кода, скопировав которые в свой компьютер, вы получите на экране любопытные вещи. Только вот беда — хоть этих строчек всего две-три, понять их нет никакой возможности. Кто вы в таком случае — программист или переписчик иероглифов? И это тот гранит науки, та скала, которую не объедешь. Придется грызть.

Переменные величины

Чтобы сделать в Visual Basic что-нибудь более существенное, чем примитивный калькулятор или примитивный плеер, нам нужно резко увеличить объем знаний о Visual Basic. Первая ступенька на лестнице набирания знания — переменные величины.

Переменные величины. Оператор присваивания

Понятие переменной величины вам известно из школьной математики. Пусть несколько лет назад ваш рост равнялся 130 см. Обозначим этот факт так: r=130.

Теперь он равен 160 см, то есть r=160. Получается, что величина г изменилась. Поэтому она называется переменной величиной. Числа 130 и 160 называются значениями переменной величины r.

Любой язык программирования умеет обращаться с переменными величинами. Без них он был бы очень слаб и смог бы извлечь из компьютера только возможности калькулятора. Точно так же алгебра без переменной величины превратилась бы в арифметику. Однако, преимущества применения переменных величин нам откроются позже, а пока наша задача — к ним привыкнуть.

Что же мы можем делать с переменными величинами, программируя на Visual Basic? Прежде всего, мы можем задавать компьютеру значение той или иной переменной величины. Это мы можем сделать при помощи оператора, который называется оператором присваивания. Так, если мы хотим сказать, что а имеет значение 6, то должны просто записать а=6. Запись а=6 и называется оператором присваивания. Говорят, что величине а присваивается значение 6. С момента выполнения оператора а=6 компьютер будет помнить, что а равно шести.

В старых версиях Бэйсика оператор присваивания для понятности записывали

Let а = 6 что означало "Пусть а = 6".

Мы широко пользовались оператором присваивания в части I. Например, в операторе

Form1.BackColor = vbRed

мы присваивали свойству "цвет" нашей формы значение "красный". Пока, чтобы не рассеивалось внимание, мы в операторе присваивания не часто будем касаться объектов, их свойств и значений. Ограничимся переменными, имеющими численные значения.

После выполнения следующего фрагмента программы

а=2*3+4

Ь=а

y=a+b+1

компьютер будет знать, что а равно 10, Ь равно 10, у равно 21. Итак, при помощи оператора присваивания вы можете и вычислять тоже. Мы видим, что справа от знака равенства в операторе присваивания можно писать не только числа, но и переменные величины, и выражения. Выражения в Visual Basic могут быть разных типов, но об этом мы будем говорить позже. Пока под выражением будем понимать арифметическое выражение, то есть такое, к которому вы привыкли в школьной математике. Здесь это были 2*3+4, а, а+Ь+1. Любое арифметическое выражение имеет численное значение.

Не надо пока проверять это на компьютере. Пока только читайте.

Теперь чуть-чуть о свойствах объектов. Выражение может включать в себя не только переменные величины, но и свойства объектов, имеющие подходящее значение. Например,

Y = а + b + Form1.Width.

В левой части оператора присваивания также может стоять не только переменная, но и свойство объекта. Например,

Form1.Width = а + Ь + у

В последнем случае действие этого оператора вы сразу увидите на экране.

Еще пара примеров:

Задание 6: Определите устно, какое значение будет присвоено переменной t после выполнения фрагмента: k=1+2: s=2*k: t=6-s?

Необходимо помнить, что если слева от знака равенства стоит переменная величина, то Visual Basic выполняет оператор присваивания "в уме". Имеется в виду, что результат его выполнения не отображается на экране, а только запоминается. Как же увидеть значение переменной величины? Создайте в проекте текстовое поле и дополните программу последнего примера: t = 0: n = 2*t+40: z = — n: Text1.Text=z

Теперь значение величины z, равное -40, вы будете видеть в текстовом поле. Однако, для учебных целей и для отладки программ удобней пользоваться оператором Debug.Print. Так оператор

Debug.Print t, n, z

покажет нам значения всех трех переменных величин. При этом не нужно создавать никаких текстовых полей, результат появляется в услужливо возникающем окне Immediate.

А вот теперь садитесь за компьютер. Создайте новый проект. Ничего реального мы из него делать не будем, он будет служить только для упражнений с переменными величинами. Разместите в нем кнопку, а в окно кода запишите такую программу:

Private Sub Command1_Click()

  а = 2 * 3 + 4

  b = а

  у = а + b + 1

  Debug.Print a, b, y, b + у

End Sub

Запустите проект. Щелкните по кнопке Command1 — в окне Immediate должны появиться 4 числа:

10 10 21 31

Вы видите окно Immediate? Если нет, то — View->Immediate Window.

Какая польза от переменных величин?

Самая крохотная и простая польза в том, что с их помощью удобно решать несложные вычислительные задачи. Например, даны стороны прямоугольника: а=27018, Ь=3954. Вычислить его площадь и периметр (напомню, что периметр — это сумма длин сторон прямоугольника).

Создайте проект с кнопкой. Задачу решает следующая программа:

Private Sub Command1_Click()

  а = 27018

  b = 3954

  S = а*b 'Площадь

  p=2*a+2*b 'Периметр

  Debug.Print S, p

End Sub

После запуска и щелчка по кнопке вы увидите в окне Immediate следующие два числа:

106829172 61944

Первое из них — площадь, второе — периметр. Без применения переменных величин операторы получились бы более громоздкими:

S = 27018*3954 'Площадь

р = 2*27018 + 2*3954 'Периметр

что особенно заметно в больших программах. Есть и масса других преимуществ, которые вы почувствуете в следующих главах.

Продолжаем о переменных величинах

Нужно иметь в виду, что в операторе присваивания слева от знака равенства не может стоять число или выражение. Можно писать с=34, но нельзя писать 34=с. Можно писать z=f-v+990, но нельзя писать f-v+990=z. Правило это принято вот почему. Оператор присваивания устроен так, что сначала смотрит или вычисляет, какое значение имеет правая часть, а затем присваивает это значение тому, что стоит в левой части. То, что справа от знака равенства, присваивается тому, что слева от знака равенства, а не наоборот. Нет смысла присваивать значение числу или выражению.

Обратите внимание еще на один важный момент. Когда школьник видит выражение (например, d+2d), он не обязательно его вычисляет. Он может его преобразовать или, скажем, упростить (получив 3d). Компьютер же, видя выражение, сначала его, может быть, и упростит, но затем обязательно вычислит. А для этого он должен знать численные значения входящих в него величин (в нашем случае это величина d). Таким образом, вычисляя правую часть оператора присваивания (например, у=а+Ь+1), компьютер должен обязательно заранее знать, чему равны переменные, из которых эта правая часть состоит (в нашем случае это а и Ь). Ответственность за это знание лежит полностью на программисте. Пусть забывчивый программист записал такой фрагмент:. а=10: у=а+Ь+1…, нигде в программе не придав Ь никакого значения. Естественно, при вычислении выражения а+Ь+1 компьютер не будет знать, чему равно Ь. В такой ситуации разные языки программирования поступают по-разному. Некоторые "злые" языки просто отказываются вычислять выражения, "вредный" Турбо-Паскаль может подставить вместо Ь какую-нибудь ерунду (и молчок, между прочим), Visual Basic же добрый, он подставляет вместо Ь нуль.

Проверим. Заставим Visual Basic в нашем последнем проекте про прямоугольник не выполнять оператор а = 27018. Для этого его можно просто стереть, но удобнее просто поставить перед ним кавычку, тогда Visual Basic подумает, что это комментарий и выполнять не будет:

’а = 27018

Вот результат:

0 7908

Действительно, все выполнилось так, как если бы а было равно нулю.

Объявление переменных величин InputBox

Как мы можем задать компьютеру какую-нибудь величину? Оператором присваивания — раз. Введя ее в текстовое поле, как мы делали в калькуляторе — два. Есть еще один удобный и приятный способ — InputBox.

В вашем проекте о прямоугольнике вы можете хоть сто раз нажимать на кнопку

— результаты все время будут одинаковые. Это потому что исходные данные а=27018 и Ь=3954 никто не меняет. Скучно. Хорошо бы компьютер при нажатии на кнопку каждый раз спрашивал нас, чему равны стороны прямоугольника. А мы бы ему отвечали. А уж потом он вычислял.

Для этого нам нужно слегка изменить программу:

Private Sub Command1_Click()

  а = InputBox("Введите ширину прямоугольника")

  b = InputBox("Введите высоту прямоугольника")

  S = а*Ь

  р = 2*а + 2*Ь

  Debug.Print S, р

End Sub

Как видите, заменены первые две строки: а=27018 и Ь=3954.

Конструкция

а = InputBox("Введите ширину прямоугольника")

есть оператор присваивания и означает она приказ компьютеру вывести сначала на экран вот такое окно — >

После чего человек вводит в белое текстовое поле этого окна любое число и нажимает ОК. После этого компьютер присваивает переменной а введенное значение и продолжает работу, то есть переходит к выполнению следующего оператора. Запустите проект и посмотрите, как он работает.

Если вам не нравится строка Project1 в заголовке окна, то вы можете задать свою строку, так дополнив оператор:

а = InputBox("Введите ширину прямоугольника", "Ввод данных")

Результат — >

Почему плохо не объявлять переменные величины

Посмотрим, где Visual Basic дает сбой, если не объявлять переменные величины. Рассмотрим простую задачу:

Даны три стороны треугольника. Вычислить его периметр.

Создаем новый проект с кнопкой для задачи о треугольнике. По аналогии с процедурой о прямоугольнике легко пишем процедуру для треугольника:

неправильная процедура:

Private Sub Command1_Click()

  а = InputBox("Введите первую сторону треугольника")

  b = InputBox("Введите вторую сторону треугольника")

  с = InputBox("Введите третью сторону треугольника")

  р = а + Ь + с

  Debug.Print р

End Sub

Запускаем проект, вводим стороны — 2, 3, 4 и какой результат мы видим? Вместо 9 мы видим 234! Почему? Здесь тот же случай, что и с калькулятором, там было то же самое, пока мы не применили Val. Почему? Первое: Visual Basic считает содержимое текстового поля окна InputBox (точно так же, как и содержимое обычного текстового поля) текстом, а не числом, если даже оно состоит из цифр. А раз так, то и переменные а, Ь, с, берущие свое значение из текстового поля, он тоже считает текстовыми, а не числовыми. Второе: Visual Basic знает, что по правилам языка знак + имеет несколько смыслов в зависимости от того, к чему он применяется. В частности, при работе с текстом это не приказ складывать, а приказ выстраивать в цепочку. А раз так, то и результат получился тот, что мы видели.

Наши необъявленные переменные, как голодные дворняги, готовы есть все, что им дают. Введите вместо трех чисел три таких текста: Ко, ро, бочка. Результат — Коробочка.

Почему же тогда в примере о прямоугольнике все прошло нормально? Потому что там было еще умножение. Visual Basic знает, что по правилам языка знак умножения * не имеет смысла при работе с текстом. Значит (догадывается умный и услужливый Visual Basic) мой господин — человек не хочет, чтобы переменные а, Ь, с были текстовыми. Значит быть им числовыми! Проверьте: подсуньте компьютеру вместо чисел коробочку — Visual Basic запротестует.

В примере о прямоугольнике Visual Basic догадался правильно, а в примере о треугольнике ума не хватило. Ну что, теперь везде при сложении применять Val? Не хочется, программы будут получаться громоздкими. Да и разве все дело только в сложении? Как узнаешь, где в следующий раз соломки подстелить?

Так вот, чтобы не перенапрягать умственные способности Visual Basic и предохранить себя от неприятностей, нужно все переменные величины объявлять!

Как объявлять переменные величины

Добавим в окно кода нашего проекта, на самый верх, над заголовком процедуры четыре строки. Получится:

правильная процедура:

Dim a As Integer

Dim b As Integer

Dim с As Integer

Dim p As Integer

Private Sub Command1 Click()

  а = InputBox("Введите первую сторону треугольника")

  b = InputBox("Введите вторую сторону треугольника")

  с = InputBox("Введите третью сторону треугольника")

  р = а + b + с

  Debug.Print а, b, с, p

End Sub

Объявление

Dim а As Integer

переводится так:

Переменная а величина как целое число

то есть вы обязуете Visual Basic обращаться с переменной величиной а как с целым числом и ничем иным. Говорят, что "переменная а имеет тип Integer". Аналогично объявлены и переменные Ь, с, р. Объявления будем пока писать выше процедур.

Запустите проект. Проверьте его работу.

Вместо четырех строк

Dim a As Integer

Dim b As Integer

Dim с As Integer

Dim p As Integer

можно для краткости написать одну:

Dim a As Integer, b As Integer, с As Integer, p As Integer

Но если вы захотите написать еще короче:

Dim а, Ь, с, р As Integer

то Visual Basic неправильно вас поймет.

Типы данных

Много ли прав у Integer? Посмотрим. Попробуем ввести дробное значение первой стороны треугольника — 2,3. Именно так — с запятой, а не точкой. Посмотрим результат. Visual Basic считает а целым числом 2. А теперь — 2,6.

Visual Basic считает а целым числом 3. Все правильно. Наш барон высокомерно отказывается быть дробным числом и поэтому любое число, которое мы ему предлагаем, округляет до целого.

Предположим, мы этим недовольны. Мы желаем, чтобы все числа могли быть дробными. Пожалуйста! Вот так:

Dim a As Single

Dim b As Single

Dim с As Single

Dim p As Single

Private Sub Command1_Click()

  a = InputBox("Введите первую сторону треугольника")

  b = InputBox("Введите вторую сторону треугольника")

  с = InputBox("Введите третью сторону треугольника")

  р = а + b + с

  Debug.Print а, Ь, с, р

End Sub

Объявление

Dim а As Single

переводится так:

Переменная величина а как десятичная дробь обычной точности

то есть вы обязуете Visual Basic обращаться с переменной величиной а как с десятичной дробью и ничем иным. Десятичная дробь — это любое число, которое может иметь целую и дробную часть (например, 27,3908), в частности это и целое число. Об обычной точности попозже. Говорят, что "переменная а имеет тип Single".

Законный вопрос: зачем нам нужен тип Integer, когда тип Single "гораздо лучше"? Ответ: Не во всем и не всегда он лучше, иначе не стали бы его создавать вообще.

Типов данных в Visual Basic довольно много и каждый полезен по-своему. Рассматривать новые типы я буду по мере надобности. А сейчас отмечу главное — в солидном проекте не объявлять переменные неприлично! Поэтому переменные величины нужно объявлять всегда. А чтобы по нашей человеческой рассеянности какая-нибудь переменная не проскочила необъявленной, поручим компьютеру не пускать таких, то есть прикажем Visual Basic выдавать соответствующее сообщение при нашей попытке запустить проект с необъявленными переменными. Для этого — Tools->Options->Editor->Require Variable Declaration. Отныне в окне кода любого создаваемого вами проекта будет появляться строка Option Explicit, что означает требование обязательно объявлять переменные этого проекта. В общем, "Посторонним В!.." Тем не менее, свобода есть свобода, и вы всегда можете в каком-нибудь проекте стереть строку Option Explicit.

Я сам в примерах этой книги поначалу все, что можно, буду объявлять, но затем для экономии "места и смысла" перестану это делать. Не берите с меня пример!

Вот еще причина, по которой удобно использовать Option Explicit. Как по вашему, что напечатал у меня следующий фрагмент:

х = 2

Debug.Print х

Если вы думаете, что 2, то ошибаетесь. Ничего не напечатал. Потому что в первой строке присутствует латинская буква "икс", а во второй строке я нечаянно написал русскую букву "хэ". Я был в недоумении. Не помогло и объявление переменной "икс" (не помогло бы, между прочим, и объявление "хэ"). Visual Basic не нашел в программе никаких ошибок. И только применение Option Explicit дало намек на истинную причину ошибки.

Переменные величины и память

Полностью механизм работы переменных величин не понять, если не узнать, как они хранятся в оперативной памяти компьютера.

Оперативная память нужна компьютеру для того, чтобы хранить во время выполнения программы саму эту программу и данные, с которыми программа работает.

Как устроена оперативная память (или просто память)? Представьте себе тетрадный листок в клеточку. В каждую клетку вы имеете право записать карандашом какую-нибудь букву или цифру или знак + или вообще любой символ, который можно найти на клавиатуре. А можете и стереть ластиком и записать другой символ. Много ли букв можно записать на листе? Ровно столько, сколько на нем клеток.

Оперативная память компьютера устроена аналогично такому листу. Только клеточек в ней гораздо больше. Каждая клеточка называется байтом. Для запоминания слова КОШКА понадобится 5 байтов. Подробнее о работе памяти см. в Приложении 1.

Значения переменных величин во время выполнения программы компьютер хранит в оперативной памяти (потому что диски для этого слишком медлительны). Для этого он предварительно под каждую переменную отводит в памяти место. При этом компьютер "рассуждает" так: Раз в программе упомянута переменная величина, значит она в каждый момент времени будет иметь какое-то значение, которое, хочешь не хочешь, надо помнить. Лучше, чтобы не спутаться, отвести в памяти определенное место для запоминания текущего значения каждой переменной величины. Будем называть место, отведенное в памяти под данную переменную, ячейкой. Представьте себе город, в котором имеются разные по размерам комнаты и каждому жильцу отведена ровно одна комната. Это тот самый случай.

Теперь о размере комнат. В городе размер комнат меряют в квадратных метрах, в памяти размер ячейки выражают в байтах. Переменной типа Single нужна более вместительная ячейка, чем переменной типа Integer. Так оно и есть на самом деле: под переменную типа Integer в памяти отводится ячейка размером 2 байта, а под переменную типа Single — 4 байта. Только не думайте, что переменная типа Single не может быть длиннее 4 цифр, компьютер для записи чисел в ячейки использует более компактную систему, чем для записи символов.

Что делает оператор присваивания с памятью

Я только что рассказывал о работе оператора присваивания, используя такие выражения, как "компьютер знает", "компьютер помнит". Но нам необходимо более строгое понимание работы этого оператора, понимание "ближе к железу".

Рассмотрим пример программы:

Dim a As Integer

Dim b As Integer

Dim у As Integer

Private SubCommand1_Click()

  a = 10: b = 6: y=a+b+1

  Debug.Print у + 200

End Sub

В программе встречаются три переменные, поэтому все они объявлены. Компьютер отведет для них в памяти три двухбайтовые ячейки. Вот как будет работать оператор присваивания:

Выполняя оператор присваивания (например, у=а+Ь+1), компьютер сначала смотрит на его правую часть (а+Ь+1). Если в ней встречаются переменные (в нашем случае это а и b), то компьютер перед вычислением ищет их значения в отведенных под них ячейках памяти (и находит там 10 и 6, так как их туда записали операторы а=10 и Ь = 6), подставляет эти значения в правую часть и вычисляет ее. Затем вычисленное значение (17) компьютер записывает в ячейку памяти, отведенную под переменную, поставленную в левой части (у).

Таким образом, когда мы говорим "Компьютер запомнил, что а равно 2", мы подразумеваем "Компьютер записал в ячейку памяти, предназначенную для а, число 2".

А теперь рассмотрим, как будут заполняться информацией ячейки а, Ь, у в процессе выполнения нашей программы. В самом начале выполнения программы в них находятся нули. Первым выполняется оператор а=10. Согласно только что приведенному определению оператора присваивания в ячейку а будет записано число 10. Затем выполняется оператор Ь= бив ячейке Ь появляется шестерка. Затем выполняется оператор у= а+Ь+1. Компьютер смотрит, что находится в ячейках а и Ь, видит там 10 и 6, подставляет их в выражение а+Ь+1, получает 17 и записывает в ячейку у. Наконец выполняется оператор Debug.Print у + 200. Компьютер заглядывает в ячейку у, видит там 17, вычисляет 17+200 и выводит 217 в окно Immediate.

Схематически этот процесс можно изобразить так:

Теперь мы можем также уточнить работу оператора Debug.Print:

Если в операторе Debug.Print встречаются выражения с переменными величинами, то Visual Basic находит в памяти значения этих величин, подставляет их в выражения, вычисляет выражения и результат выводит на экран. В память же ничего не записывается.

Задание 7: Ответьте устно, что произойдет, если поменять местами операторы Ь=6 и у=а+Ь+1?

Режим прерывания. Пошаговый режим выполнения программы

Компьютер выполняет программу со страшной скоростью. Не успели мы нажать кнопку — а результаты уже получены. Пока все идет хорошо, это нас восхищает. Когда же результаты не те, что надо (а ошибок в программе мы не видим), это начинает раздражать. Хотелось бы, чтобы компьютер работал помедленнее и хорошо бы как-нибудь подсмотреть во время работы значения переменных в памяти, это помогло бы найти ошибку. Режим прерывания для этого и предназначен.

Запустите предыдущий проект на выполнение не кнопкой Start, как вы привыкли, а клавишей F8 на клавиатуре. Это горячая клавиша для Debug -> Step Into. Проект начнет выполняться как обычно. Нажмите, как водится, кнопку Command1. И тут вы почувствуете разницу. Вместо того, чтобы полностью выполниться и показать результат, проект остановится на самой первой строке процедуры, а именно, на Private Sub Command1_Click(), в знак чего эта строка окажется подсвечена желтым цветом. Итак, только-только начав выполняться, наш проект замерз до тех пор, пока следующее нажатие F8 его не разморозит. "Мгновение остановилось".

Интересно, чему во время остановки равны значения переменных в памяти компьютера? Для того, чтобы узнать это, достаточно поместить мышиный курсор на обозначение переменной в тексте процедуры в окне кода. Как и положено, "на табло пока одни нули".

Еще раз F8. Ничего не происходит, только полоса подсветки прыгает на следующую строку. В ней находится первый исполняемый оператор вашей процедуры — а = 10.

F8. Visual Basic выполняет а = 10, а следующий оператор подсвечивается. Проверьте, чему сейчас равны а, Ь, у в памяти.

F8. Visual Basic выполняет Ь = 6, а следующий оператор подсвечивается. Проверьте, чему сейчас равны а, Ь, у в памяти.

Итак, правило простое — при нажатии на F8 Visual Basic выполняет очередной оператор программы и подсвечивает тот оператор, которому предстоит быть выполненным.

Обратите внимание, что сменился режим Visual Basic. Мы знаем пока два режима: режим проектирования [design] и режим работы [run]. Теперь в заголовке главного окна Visual Basic вы видите слово [break]. Это означает, что Visual Basic сейчас находится в режиме прерывания. Можно сказать, что режим прерывания — это режим работы с остановками. Вы можете указать Бэйсику, на каких именно операторах останавливаться. Когда же вы нажимаете на F8, вы приказываете Бэйсику останавливаться на каждом операторе. Такая разновидность режима прерывания называется пошаговым режимом.

F8. Visual Basic выполняет у= а+Ь+1, а следующий оператор подсвечивается. Проверьте, чему сейчас равны а, Ь, у в памяти.

F8. Visual Basic выполняет Debug.Print у + 200, а следующий оператор подсвечивается. В окне Immediate возникает число 217.

F8. Подсветка уходит, так как процедура выполнена. Можно снова жать на кнопку Command1.

Замечание об отладке в пошаговом режиме: При отладке в пошаговом режиме вам часто нужно на экране видеть одновременно окно кода, окно Immediate и саму форму. Но при нажатии на F8 то одно, то другое часто пропадает из вида, будучи закрыто другими окнами. Чтобы этого не происходило, еще до начала отладки расположите окно кода и окно Immediate так, чтобы они не перекрывали друг друга, а главное окно Visual Basic уменьшите до части экрана. Затем после запуска отладки форму перетащите на освободившуюся часть экрана. Тогда окно Visual Basic не будет перекрывать форму и проблема исчезнет.

Итак, компьютер сделал все то, что сделал бы при нажатии Start, но только в медленном темпе.

В любой момент пошагового выполнения программы вы можете вместо F8 нажать Start, которая по такому случаю переименовывается в Continue, и программа продолжит выполняться в обычном режиме.

Оператор присваивания меняет значения переменных величин.

Пока я не рассматривал программы, в которых переменные меняют свою величину. Теперь настало время такую программу рассмотреть:

Dim k As Integer

  Private Sub Command1_Click()

  k = 10: Debug.Print k: k = 25: Debug.Print k: k = 4: Debug.Print k

End Sub

Запишем схематически процесс изменения информации в ячейке к:

Как видите, в процессе работы программы содержимое ячейки к меняется. Так, при выполнении оператора к=25 там вместо значения 10 появляется 25. А куда же девается десятка? Она стирается, то есть компьютер забывает ее безвозвратно. Здесь действует общий принцип работы всех компьютеров:

Если в какое-нибудь место памяти или диска записывается новая информация, то старая информация, записанная там раньше, автоматически стирается, даже если она кому-то и нужна.

Раз теперь вместо 10 в ячейке к находится 25, то оператор Debug.Print к печатает уже 25. (Слова "печатает" и "Print" устарели, они остались от тех времен, когда мониторов еще не было, а вместо них были принтеры. Когда я по старинке говорю, что информация печатается, я подразумеваю, что она появляется на мониторе в том или ином окне.) Следующий оператор к=4 запишет на место 25 четверку, a Debug.Print к ее напечатает. Проверьте.

А что напечатает следующая программа?

Dim f As Integer

Private Sub Command1_Click()

  f=30: f=f+4: Debug.Print f

End Sub

Оператор f=30 запишет в ячейку f число 30. А что сделает странный оператор f=f+4? Не думайте, что это уравнение или что-нибудь в этом роде. Это оператор присваивания, а значит и выполнится он согласно определению оператора присваивания, то есть сначала вычислит правую часть f+4, подставив туда вместо f его значение, взятое из ячейки, и получит 34. Затем число 34 будет записано в ячейку, отведенную под переменную, обозначенную в левой части, то есть опять в ячейку f. При этом старое значение 30 будет стерто. Debug.Print f напечатает 34.

Таким образом, оператор f=f+4 просто увеличивает число в ячейке f на четверку или, другими словами, увеличивает f на 4.

Зачем это нужно? Узнаете позже. Очень даже нужно.

Задание 8:

Определите без компьютера, что будет напечатано при выполнении следующих фрагментов программ:

а=100: а=10*а+1: Debug.Print а

а=100: а= — а: Debug.Print а

а=10: b=25: a=b-a: b=a-b: Debug.Print а, b

Еще об именах

Как правильно дать имя объекту, мы говорили в 0. Переменные же величины мы привыкли обозначать буквами (a, s, d…). Большинство языков программирования, в том числе и Visual Basic, позволяет обозначать переменные именами. Вот два равносильных фрагмента программы:

а=3; | Summa=3;

Ь=4-а; | ROBBY=4-Summa;

Debug.Print а, b+50 | Debug.Print Summa, ROBBY+50

В том и другом случае будут напечатаны числа 3 и 51. Очевидно, компьютеру все равно, как мы обозначаем переменные величины или объекты, в смысл имен он не вдумывается и не удивляется, что переменная Summa никакой суммой не является, а просто числом 3.

Многие авторы не рекомендуют использовать в именах русские буквы, говорят, что это опасно. Лично я в связи с этим практически ни разу с большими проблемами не столкнулся. Мой совет: если у вас с английским все ОК, то избегайте русских букв, в противном случае ничего страшного, если вы будете все именовать по-русски.

Примеры правильной записи имен:

a

polnaja_Summmma

tri_plus_dva

s25

а1Ь8 8qqQQQQQQQQQQQQ

oshibka

Это_не_имя

Примеры неправильной записи имен:

polnaja summa — содержится символ (пробел), не являющийся буквой, цифрой или знаком подчеркивания

2as — начинается с цифры

Domby&Son — содержится символ &, не являющийся буквой, цифрой или знаком подчеркивания

Visual Basic игнорирует в именах разницу между строчными и прописными буквами. Так, для него Summa и sUmmA — одно и то же имя. И он присматривает за тем, чтобы в окне кода они были написаны одинаково (но не за всеми русскими именами он так присматривает).

Математика. Запись арифметических выражений

Простые арифметические вычисления лучше делать на калькуляторе, чем на компьютере, а вот сложные — наоборот. В этом разделе вы научитесь правильно вводить в компьютер сложные формулы. Если вы — школьник не самых старших классов, то не все, что здесь написано, будет вам понятно. Не огорчайтесь, при дальнейшем чтении непонятные вещи вам не понадобятся.

Действия арифметики обозначаются в Visual Basic следующим образом:

На уроках математики мы привыкли писать ab+cd, подразумевая: а умножить на b плюс с умножить на d. В Visual Basic это выражение мы обязаны писать так: a*b+c*d. Иначе компьютер подумает, что нужно к переменной, имеющей имя ab, прибавить переменную, имеющую имя cd. Во избежание двусмысленности знак умножения положено писать всегда, в том числе и перед скобками. Например, а * (Ь+с).

Скобки. Ввиду того, что с клавиатуры всю информацию приходится вводить символ за символом в одну строку, ввод двухэтажных выражений, таких как

очень затруднен. Поэтому для обозначения деления и выбрана косая черта. Это выражение на Visual Basic положено записывать так: (а+1)/(Ь+1). Если бы мы не поставили скобок, то выражение получилось бы таким а+1/b+1, а это неправильно, так как компьютер, как и мы, всегда перед сложением и вычитанием выполняет умножение и деление, поэтому в последнем случае он бы сначала разделил 1 на Ь, а затем к результату прибавил а и 1.

Вопрос: когда в выражениях можно ставить скобки? Ответ: всегда, когда у вас возникают сомнения в правильной очередности действий. Лишняя пара скобок не помешает. Пример: записать на Visual Basic выражение:

Его можно было бы записать так:

(1+а/(2+а*Ь))/(3+а)*Ь.

Разберитесь в этой записи. К сожалению, в выражениях разрешается писать только круглые скобки. Квадратные и фигурные запрещены. От этого сложные выражения с большим количеством скобок на глаз воспринимаются с трудом, так как трудно для конкретной скобки увидеть ее законную пару. В этом случае я могу посоветовать идти "от малого к большому", то есть сначала заметить самые малые из взятых в скобки фрагменты выражения (у нас это 3+а и 2+а*Ь). После этого будет уже легче заметить более крупные фрагменты, такие как 1+а/(2+а*Ь), и т. д.

Разобрались? Эта запись меня совсем не удовлетворяет, так как мы не знаем, что Visual Basic будет делать раньше — делить (1+а/(2+а*Ь)) на (3+а) или умножать (3+а) на Ь. А от этого зависит результат. Добавим для верности пару скобок:

((1+а/(2+а*Ь))/(3+а))*Ь

Теперь все в порядке.

Запись десятичных дробей. Путаница с точками и запятыми. Почти во всех языках программирования и уж, конечно, в Visual Basic, в десятичных дробях принято вместо запятой ставить точку. Пример: 62.8 — шестьдесят две целых восемь десятых. Однако, если помните, при вводе дробей в InputBox Visual Basic требовал запятую, да и результаты он выводит с запятой. В чем дело? Visual Basic, являясь приложением Windows, частично воспринимает от нее привычку пользоваться в России запятой. Особой проблемы тут нет. Используйте метод "научного тыка" — пользуйтесь точкой, а если Visual Basic жалуется или начинает делать что-то не то, тогда меняйте ее на запятую.

Математические функции. Кроме нескольких действий арифметики Visual Basic может выполнять и другие математические действия, например, извлечение квадратного корня. На компьютере нет клавиши со значком, поэтому в Visual Basic имеется специальная функция — Sqr. Например, корень из 25 обозначается так — Sqr(25), корень из а+Ь так — Sqr(а+Ь). Здесь Sqr — сокращение от английского выражения Square root — квадратный корень. То, из чего нужно извлечь корень, записывается в скобках.

Приведу неполный список математических функций Visual Basic:

Кроме этого, имеются функции Sin, Cos, Tan (что означает тангенс), Atn (что означает арктангенс), Exp, Log и др.

Примеры:

Выражение (2+1)^2 при вычислении даст 9

Выражение 1+(2+8)^3 при вычислении даст 1001

Выражение 1+Abs(5–8) при вычислении даст 4

Выражение 2^4+Sqr(35+1) при вычислении даст 22

Выражение Sqr(8+Int(41.5)) при вычислении даст 7

Выражение 21\(Round (2.54+1)) при вычислении даст 5

Задание 9: Определите без компьютера, что напечатает данный фрагмент программы: а = (2^2+1)*(20-(2^2)^2)-11:b=11\(а-4): Debug.Print а^2+Ь-1

Типы данных и точность вычислений

Если вы считаете, что компьютер все вычисления выполняет абсолютно точно, то вы ошибаетесь. Компьютер всего лишь очень точен. Очень, а не абсолютно. В этом вы скоро убедитесь.

Integer и Long — целые числа

Создайте проект с кнопкой и введите такую программу:

Dim a As Integer

Dim b As Integer

Private Sub Command1_Click()

   a = 100

   b = 1

   Debug.Print a, b, a + b

End Sub

Работает она нормально. Посмотрим, насколько большие числа способна воспринимать наша программа. Заменим Ь=1 на b=40000. Visual Basic выдает сообщение об ошибке "Overflow", что означает "Переполнение ячейки". В чем дело?

Как вы уже знаете, в Visual Basic принято правило, что если человек объявил переменную, как Integer, то он разрешает ей принимать значения только целых чисел. Число типа Integer занимает в памяти два байта. Значит, под переменные а и Ь компьютер отводит в памяти ячейки по два байта каждая. Два байта — это маленький объем памяти и уместиться в него может лишь небольшое целое число, а именно — число в диапазоне от -32768 до 32767.

Для того, чтобы переменная имела право принимать значения больших целых чисел, она должна быть объявлена не как Integer, а как Long (Длинное Целое). Под переменную типа Long компьютер отводит в памяти 4 байта и поэтому она может принимать значения в диапазоне от -2147483648 до 2147483647.

Зачем нужен Integer, если есть Long? Ну, хотя бы для того, чтобы экономить память, она же не резиновая.

Задание 10: Население Москвы равняется а=9000000 жителей. Население Басюков равняется Ь=1000 жителей. Вся Москва переехала в Васюки. Сколько там стало жителей? Используйте переменные величины.

Single и Double — десятичные дроби

Создайте проект с кнопкой и введите такую программу:

Dim a As Single

Dim b As Single

Private Sub Command1_Click()

   a = 100.78656954325: b = 40000.1234567895: Debug.Print a, b, a + b

End Sub

Запустите проект. Вот результат:

100,7866; 40000,13; 40100,91

Как видите, Visual Basic обрезал наши длинные числа до 7 значащих цифр. Сделал он это потому, что 4 байта, отведенные под ячейку памяти для переменной типа Single, не в состоянии вместить больше. Если мы хотим иметь большую точность, то объявляем наши переменные имеющими другой тип — Double — десятичная дробь двойной точности. Под переменную типа Double компьютер отводит в памяти 8 байтов и поэтому она может быть гораздо длиннее.

Dim a As Double

Dim b As Double

Private Sub Command1_Click()

   a = 100.78656954325: b = 40000.1234567895: Debug.Print a, b, a+b

End Sub

Запустите проект. Вот результат:

100,78656954325; 40000,1234567895; 40100,9100263327

Здесь максимум — 15 значащих цифр. Если вам интересно задать в программе еще более длинное значение Ь, например, b = 40000.12345678957453457, то у вас ничего не получится, Visual Basic обрежет его прямо в программе, зная, что с такими длинными числами работать он все равно не умеет.

Зачем нужен Single, если есть Double? Ну хотя бы для экономии памяти.

Целые числа или десятичные дроби? Числовой тип Currency

Вы спросите: зачем использовать типы целых чисел Integer и Long, если типы десятичных чисел Single и Double обеспечивают нам работу и с целыми и с дробными числами? Кроме экономии памяти здесь есть еще проблема абсолютной точности вычислений. Дело в том, что при использовании типов десятичных дробей вполне мыслима ситуация, когда дважды два будет не точно 4, а, скажем, 4.00000000000381. Связано это с особенностями представления десятичных дробей в компьютерах. В большинстве реальных задач такая маленькая погрешность несущественна, однако существуют задачи, где точность нужна абсолютная. При использовании же типов целых чисел Visual Basic присматривает за тем, чтобы все числа и результаты были абсолютно точными целыми числами. Конечно, при делении в этом случае приходится округлять.

Если вам нужна абсолютная точность при работе с числами, а величина чисел превышает два миллиарда, тип Long будет слишком узок для вас. Воспользуйтесь типом Currency. Этот тип хоть и имеет дробную часть в размере 4 десятичных знаков после запятой, действия над числами выполняет абсолютно точно. Диапазон представляемых им величин весьма велик — примерно от -900 000 000 000 000 до 900 000 000 000 000.

Совет: Если вам необходимо, чтобы переменная была целым числом и никогда дробным, объявляйте ее целым типом, в противном случае — десятичным.

Не очень устаревшие способы объявления переменных

Вы еще не столкнулись со странной привычкой Visual Basic ставить после чисел в окне кода какие-то значки? Например, вы не объявляли переменную а и собираетесь написать а = 123456789012345, получается же а = 123456789012345#. Ничего страшного, не обращайте внимания, это Visual Basic сообщает вам, что с его скромной точки зрения переменная а имеет тип Double.

У шести типов есть свои значки, по которым их можно узнать (тип String еще не проходили):

Дальше. Если вам лень писать Dim b As Double, вам достаточно в окне кода, там, где переменная b встречается в первый раз, написать b# вместо Ь, например, b# = 5 вместо b=5. Visual Basic будет считать, что вы нормально объявили переменную. Впрочем, этот способ объявления мне не нравится.

Есть еще один способ объявления, совсем страшный. Написав DefInt I — М, вы тем самым объявите компьютеру, что переменнные, имена которых начинаются с букв I, J, К, L, М, N, обязаны иметь тип Integer. Ну и для других типов аналогично: DefLng, DefSng, DefDbl и так далее.

Форматирование результата

Взгляните на такую программу:

Dim a As Double

Dim b As Double

Dim у As Double Private

Sub Command1_Click()

   a = 2457642345034.78: b = 0.00000000037645: у = a/b: Debug.Print у

End Sub

Прикиньте без компьютера, каков будет результат. Ясно, что очень большое число, но какое — неясно. Запустите программу. Вот результат:

6,52846950467467Е+21

Что это значит? Это значит, что Visual Basic, видя, что вы работаете с такими гигантскими числами, подумал, что вы большой ученый, и представил вам результат не в нормальном, как для простых смертных, а в так называемом экспоненциальном или научном формате (виде). Но не так страшен черт. Оказывается, это получается шесть целых и сколько-то там дробных и все это умножено на 10 в 21-й степени. Конструкция Е+21 и означает умножение на 10²¹. По-другому, вам нужно передвинуть запятую на 21 позицию направо — и получится нормальное число, то есть 6528469504674670000000. Кстати, о точности. Обратите внимание, что поделено было неточно. Точно получилась бы бесконечная периодическая дробь, а где ее хранить, бесконечную?

Если бы вместо Е+21 было Е-21, это означало бы умножение на 10^-21, то есть деление на 10²¹, то есть передвижение запятой на 21 позицию налево, то есть очень маленькое число.

Если после этих объяснений вы все еще не полюбили экспоненциальный формат, вы можете приказать компьютеру, чтобы он вас им не утомлял, а показывал результаты по-человечески. Для этого в операторе Debug.Print нужно вместо у написать Format(y, "0.0000"). Получится Debug.Print Format(y, "0.0000"). Конструкция в кавычках состоит из нулей и точки и означает, что вы желаете видеть число в обычном виде, дробную часть числа состоящей ровно из 4 цифр, а остальные пусть Visual Basic вам не показывает. Целую же часть числа Visual Basic покажет вам полностью в любом случае, какова бы она ни была. Вот тот же результат в новом формате:

6528469504674670000000,0000

Вот вам и первое улучшение для калькулятора, ведь он тоже норовит показывать длинные результаты в экспоненциальном формате. Вместо

Результат.Text = Val(Число1.Text) / Val(Число2.Text)

можете написать

Результат.Text = Format(Val(Число1.Text) / Val(Число2.Text),"0.00000000000000000000")

Только имейте в виду — если ваш результат будет такой маленький, что 20 цифр, указанных мной после точки, его "не почувствуют", то ничего, кроме нулей, вы в результате и не увидите, а вот экспоненциальный формат покажет вам настоящий, хоть и непривычный для чтения, результат.

Еще о пользе переменных

Значения переменных величин не обязаны, подобно надписям и значениям текстовых полей, отображаться "на медлительной поверхности проекта". Они спрятаны глубоко в сверхбыстрой оперативной памяти компьютера, там над ними удобно и быстро проводить вычисления и разнообразные логические преобразования. Фактически вся мыслительная работа компьютера проводится над переменными величинами. И лишь иногда, когда человеку понадобится, они показываются "на поверхности" в виде содержимого текстовых полей или как-нибудь еще.

Создавая калькулятор, мы не ведали ни о каких переменных, поэтому вместо изящного

Рез = Чис1 + Чис2 писали громоздкое

Результат.Text = Val(Число1.Text) + Val(Число2.Text)

Вообще, попытки использовать для вычислений вместо переменных текстовые поля напоминает попытку неуклюжих королей-тугодумов (текстовых полей) договориться между собой. После безуспешных попыток они вызывают своих шустрых министров иностранных дел (переменные величины), которые в два счета договариваются и отдают готовый договор на подпись королям (имеется в виду, что результат вычислений показывается в текстовом поле).

С учетом сказанного попробуем улучшить программу калькулятора:

Dim Чис1 As Double 'Переменная, содержащая число из текстового поля Число1

Dim Чис2 As Double 'Переменная, содержащая число из текстового поля Число2

Dim Рез As Double 'Переменная-результат, предназначенный для текстового поля Результат

___________

Private Sub Кл_сложения_Click ()

Чис1 = Число1.Text 'Значения исходных данных переходят в переменные из текстовых полей

Чис2 = Число2.Text

Рез = Чис1 + Чис2 'Обработка переменных для получения результата

Результат.Text = Рез 'Значение результата переходит из переменной в текстовое поле

End Sub

Эта схема, когда информация из текстовых полей (или других средств задания исходных данных) передается в переменные, затем обрабатывается, а затем из переменных передается обратно — в текстовые поля — весьма разумна и я рекомендую ей пользоваться.

Три совета

Дорогой читатель! Если вы сейчас сидите за компьютером, то вот вам три моих совета, по своей силе приближающихся к непререкаемым приказам:

1. Программы, которые вы видите в книге, вам необходимо вводить в компьютер и выполнять их, даже если они кажутся вам почти понятными, и даже если я явно этого не требую. В ряде случаев вы получите неожиданные результаты, из чего сделаете вывод, что программы эти вы поняли не до конца.

2. В каждой из этих программ экспериментируйте, то есть разными способами изменяйте в них то, что я как раз в этот момент объясняю. Например, если я объясняю оператор For i=1 То 5, пробуйте For i=1 То 10.

3. Выполняйте и сверяйте с ответом все задания. Это, конечно, главный совет из трех. Учтите, что сверенная с ответом правильно работающая программа — ваша победа, сверенная с ответом неправильно работающая программа — временное поражение, отказ от сверки — разгром.

Если вы пожалеете времени и пренебрежете этими советами, то через несколько страниц можете обнаружить трудности в понимании материала и вскоре не сможете правильно составить большинство программ.

Порядок создания простого вычислительного проекта

Все, что здесь сказано, полезно не только для вычислительных, но и для всех других проектов.

Задача: Даны размеры спичечной коробки. Вычислить площадь основания коробки, ее объем и полную площадь поверхности.

Порядок создания проекта:

1. Программист сам должен знать решение задачи. Ведь программа — это инструкция по ее решению. Нельзя давать инструкцию, не зная, как решать.

В нашем случае программист должен знать формулы для вычисления всего, что нужно:

площадь основания = ширина х толщину

объем = площадь основания х высоту

периметр основания = две ширины + две толщины

площадь боковой поверхности = периметр основания х высоту

полная площадь поверхности = две площади основания + площадь боковой поверхности

Как видите, я для стройности вычислений ввел периметр основания и площадь боковой поверхности.

2. Нужно придумать имена переменным. Имя переменной должно говорить о ее смысле. Если смыслом является ширина коробки, то не ленитесь и не называйте ее а, потому что через полгода, разбираясь в своей полузабытой программе, вы будете долго тереть лоб и думать — Что, черт возьми, я обозначил через а? Называйте ее Ширина (если вы не знаете английского) или, к примеру, Width (если знаете). Так делают все профессиональные программисты (а они, как известно, терпеть не могут трудиться зря, значит, зачем-то это им нужно).

Удовлетворимся такими именами:

Ширина — ширина

Толщина — толщина

Высота — высота

S_основ — площадь основания

V — объем

Периметр — периметр основания

S_бок — площадь боковой поверхности

3_полн — полная площадь поверхности

3. Нужно определить, какого типа будут переменные. Поскольку нам заранее неизвестно, будут ли исходные данные целыми, объявляем все переменные Double. Первые строки программы будут такими:

'Задача вычисления площади основания, объема и полной площади поверхности

'спичечной коробки по известным ее размерам

'Объявляем переменные величины

Dim Ширина As Double 'ширина

Dim Толщина As Double 'толщина

Dim Высота As Double 'высота

Dim S_основ As Double 'площадь основания

Dim V As Double 'объем

Dim Периметр As Double 'периметр основания

Dim S_бок As Double 'площадь боковой поверхности

Dim S_полн As Double 'полная площадь поверхности

4. Перед вычислениями нужно задать исходные данные решения задачи. Для это го нужно решить, каким способом пользователь будет задавать размеры коробки — при помощи текстовых полей, функции InputBox (0) или как-то по-другому. Выберем InputBox.

Вот следующие строки программы:

Private Sub Command1_Click()

'Ввод исходных данных

Ширина = InputBox("Введите ширину коробки")

Толщина = InputBox("Введите толщину коробки")

Высота = InputBox("Введите высоту коробки")

5. Теперь нужно задать компьютеру действия, которые он должен проделать с исходными данными, чтобы получить результат.

'Вычисление результатов

S_ocнов = Ширина * Толщина

V = S_основ * Высота

Периметр = 2 * Ширина + 2 * Толщина

S_бок = Периметр * Высота

S полн = 2 * S основ + S бок

6. После получения результатов их нужно показать человеку. Действительно, все операторы присваивания компьютер выполняет "в уме". После их выполнения в ячейках памяти будут находиться числовые результаты решения задачи. Чтобы их увидеть, человек может использовать текстовые поля, как это мы только что сделали, улучшая калькулятор. В 0 описывается, как выводить информацию в текстовое поле. Однако, я использую новый для нас оператор Print, который в нашем случае будет печатать результат прямо на поверхности формы (в отличие от Debug.Print, который печатает в окне Immediate):

'Отображение результатов

Print "Площадь основания ="; S_ocнов

Print "Объем ="; V

Print "Полная площадь поверхности ="; S_полн

End Sub

Обратите внимание, что здесь в первом операторе Print — два элемента печати, разделенные точкой с запятой: текстовое пояснение "Площадь основания =" и собственно переменная, значение которой мы хотим увидеть — S_основ. То же самое и в других операторах Print. То же самое можно делать и в Debug.Print.

Запустите проект и убедитесь в его работоспособности. Вы спросите — зачем было так долго трудиться для решения такой простой задачи? Действительно, для простых исходных данных эту задачу быстрее решить в уме. Однако, соблюдение приведенного мной порядка составления программы облегчит вам в дальнейшем программирование реальных задач для компьютера. Этот порядок — начинаем со ввода исходных данных, затем преобразовываем их в переменные величины, затем, обрабатывая переменные величины, получаем результат, затем преобразовываем результат из переменных величин в нечто видимое — общепринят.

Замечание. Попробуйте в режиме работы потаскать форму по экрану, нечаянно затащив часть ее напечатанных результатов за пределы экрана. Вы видите, что эта часть результатов стерлась. Чтобы такого не происходило, в режиме проектирования установите свойству AutoRedraw формы значение True.

Задания 11–13: Написать с использованием переменных программы для решения следующих задач:

Автомобиль 3 часа ехал со скоростью 80 км/час и 2 часа со скоростью 90 км/час. Вычислить среднюю скорость автомобиля (она равна суммарному пути, деленному на суммарное время). Значения переменным задать операторами присваивания, результат напечатать оператором Debug.Print с пояснениями.

В самом углу прямоугольного двора стоит прямоугольный дом. Подсчитать площадь дома, свободную площадь двора и длину забора. Примечание: в углу, где дом, забора, естественно, нет. Размеры дома и двора вводим при помощи InputBox, результаты отображаем в текстовых полях. Все числа целые.

Ввести из текстового поля радиус окружности. Вычислить длину окружности и площадь круга. Результаты с пояснениями печатать с 5 знаками после десятичной точки с помощью оператора Print.

Строковые переменные

Строковые переменные очень важны. Без них, например, невозможен разговор с компьютером. Да и вообще, значительная часть информации, с которой работает компьютер, текстовая (то есть строковая).

Создайте двухкнопочный проект с такой программой:

Dim a As Integer

Dim b As String

_____________

Private Sub Command1_Click()

   a = 98

   Debug.Print a

End Sub

_____________

Private Sub Command2_Click()

   b = "Привет всем!"

   Debug.Print b

End Sub

Сравним две процедуры.

Объявление Dim a As Integer говорит о том, что переменная а обязана иметь числовое значение, и поэтому в первой процедуре оператор а=98 записывает в ячейку а число 98.

Объявление Dim b As String говорит о том, что переменная b обязана иметь строковое (текстовое) значение, то есть ее значением будет не число, а произвольная цепочка символов, например, Привет всем! или рпН2Н(*fD6:u. Поэтому во второй процедуре оператор b ="Привет всем!" записывает в ячейку b строку Привет всем!. Оператор Debug.Print b, поскольку он обязан всегда выводить на экран содержимое ячейки Ь, выведет на экран текст Привет всем!

Обратите внимание, что в программе текст должен браться в двойные кавычки, а в памяти он хранится без кавычек и на экран выводится без кавычек.

Информация в ячейке памяти под строковую переменную может в процессе выполнения программы меняться точно так же, как и в ячейке для числовой переменной. Например, при выполнении фрагмента

а="Минуточку!": Debug.Print а: а="3дравствуйте!": а="До свидания!":

Debug.Print а

в ячейке а будут по очереди появляться строки

Минуточку! Здравствуйте! До свидания!

а на экран будут выведены строки:

Минуточку!

До свидания!

Еще пример:

а="Цикл": Debug.Print а: а=а+а: Debug.Print а+а+а +"Конец цикла"

Поскольку знак + по отношению к строкам есть знак соединения, то а+а будет равняться "ЦиклЦикл" и это же — новое значение а. Поэтому здесь на экран будут выведены строки:

Цикл

ЦиклЦиклЦиклЦиклЦиклЦиклКонец цикла

Выражения а+а и а+а+а +"Конец цикла" в последнем примере являются ни чем иным, как строковыми выражениями, по той простой причине, что в них производятся действия, результатом которых является строка.

Строковую переменную можно задавать не только оператором присваивания, но и функцией InputBox. При вводе ставить кавычки тоже не надо. Пример:

Dim a As String

Private Sub Command1_Click()

   a = InputBox("Введите какое-нибудь слово")

   Debug.Print "Вы ввели слово"; а

End Sub

Обратите внимание на пробел перед второй кавычкой в операторе Debug.Print.

Он нужен для того, чтобы слова при выводе не сливались.

Прежде, чем идти дальше, нужно, конечно, разобраться с хитросплетениями запятых, точек с запятыми, кавычек и пробелов в операторе Print:

Как выводить информацию оператором Print

Будем пробовать, вы тоже пробуйте:

Ага, значит, оператор распечатывает список элементов, разделенных точками с запятой или запятыми. Причем, если перед элементом стоит точка с запятой, он печатается почти вплотную к предыдущему, а если запятая, то подальше, выравниваясь по столбцам. Проверим фрагмент из трех операторов:

Еще:

Что такое элемент? Мы видели, что это может быть число. А еще что? Выражение. Проверим:

В последнем операторе — два элемента.

До сих пор мы печатали только числовые переменные и выражения. Но элемент может быть и строкой:

Как видите, строку мы обязаны брать в двойные кавычки.

Как видите, если между строками стоит точка с запятой, они печатается вплотную друг к другу. Числа же в этом случае все-таки разделяются пробелами.

Как все же отодвинуть собаку от кошки на пару пробелов? Очень просто — поставьте эти два пробела внутри "собачьих" кавычек перед буквой С:

А можно внутри "кошачьих" после буквы а.

Visual Basic не обращает внимания, что написано внутри кавычек, и ничего там не вычисляет. Он просто копирует это на экран, включая пробелы, цифры, знаки арифметических действий и любую ерунду:

Элемент может быть строковой переменной или выражением:

Итак, элемент оператора Print может быть числом, числовой переменной и числовым выражением, а также строкой, строковой переменной и строковым выражением. Есть и другие типы, о них мы пока не говорим.

Вообще, в будущем, объясняя какой-нибудь новый оператор, я часто буду для простоты ограничиваться коротенькими примерами его записи, например, Print 66 или Print "Кошка". Вы должны знать, что почти везде на месте числа может стоять числовая переменная или арифметическое выражение, а на месте строки — строковая переменная или строковое выражение. И вообще, вместо константы данного типа может стоять переменная или выражение этого типа.

Обычно в операторе Print используют вперемешку строковые и числовые данные. Пусть вес поросенка хранится в памяти, в переменной Ves. Тогда распечатать его можно таким оператором:

Здесь вы видите три элемента, разделенные точками с запятой.

Пусть название месяца года хранится в памяти, в переменной Mes. Пусть вы хотите напечатать, что именно этот месяц у вас отпускной. Распечатать это можно таким оператором:

Обратили внимание на пробелы внутри кавычек? Если бы их не было, было вот что:

Мы привыкли, что каждый следующий оператор Print печатает с новой строки. Если в конце оператора Print поставить запятую или точку с запятой, то следующий оператор Print будет продолжать печатать в той же строке, а если не поставить — то начнет со следующей. Проверим фрагмент из четырех операторов:

Проверьте этот пример, запустив его один раз, затем еще раз. Объясните увиденное.

Все, что здесь было сказано, относится и к оператору Debug.Print.

То, что печатать, указывается в самом операторе Print, а вот как печатать и с какого места, зависит от свойств объекта, на котором ведется печать (в нашем случае объект — форма):

Если вы установите в окне свойств формы свойство FontTransparent равным False, то через пространство между буквами не будет просвечивать поверхность формы.

У оператора Print есть еще кое-какие возможности, но, пожалуй, хватит.

Диалог с компьютером

Напишем программу, которая осуществляла бы такой диалог человека с компьютером:

КОМПЬЮТЕР ВЫВОДИТ НА ЭКРАН: Здравствуй, я компьютер, а тебя как зовут?

ЧЕЛОВЕК ВВОДИТ С КЛАВИАТУРЫ: Коля

КОМПЬЮТЕР ВЫВОДИТ НА ЭКРАН: Очень приятно, Коля. Сколько тебе лет?

ЧЕЛОВЕК ВВОДИТ С КЛАВИАТУРЫ: 16

КОМПЬЮТЕР ВЫВОДИТ НА ЭКРАН: Ого! Целых 16 лет! Ты уже совсем взрослый!

Пусть человек вводит свои реплики при помощи InputBox, а компьютер печатает свои с помощью Print. Для хранения в памяти имени человека выдумаем переменную imya, а для возраста — vozrast.

Вот программа:

Dim imya As String

Dim vozrast As Integer

Private Sub Command1_Click()

   Print "Здравствуй, я компьютер, а тебя как зовут?"

   imya = InputBox("Жду ответа")

   Print "Очень приятно, "; imya; ". Сколько тебе лет?"

   vozrast = InputBox("Жду ответа")

   Print "Ого! Целых"; vozrast; "лет! Ты уже совсем взрослый!"

End Sub

Вам понятно, зачем в операторе Print "Очень приятно, "; imya; ". Сколько тебе лет?" внутри кавычек нужны запятая и точка? Если нет, то попробуйте их убрать и посмотрите на результат.

Диалог будет отличаться только той информацией, которую вводит человек. Так, в другой раз по этой же программе будет осуществлен следующий диалог: КОМПЬЮТЕР: Здравствуй, я компьютер, а тебя как зовут?

ЧЕЛОВЕК: Фантомас!

КОМПЬЮТЕР: Очень приятно, Фантомас!. Сколько тебе лет?

ЧЕЛОВЕК: 100

КОМПЬЮТЕР: Ого! Целых 100 лет! Ты уже совсем взрослый!

Не подумайте, что эта программа очень умная. Она совершенно не анализирует, какую информацию человек ввел с клавиатуры. Поэтому с ней возможен и такой диалог:

КОМПЬЮТЕР: Здравствуй, я компьютер, а тебя как зовут?

ЧЕЛОВЕК: Сгинь с моих глаз!

КОМПЬЮТЕР: Очень приятно, Сгинь с моих глаз!. Сколько тебе лет?

ЧЕЛОВЕК: -2

КОМПЬЮТЕР: Ого! Целых -2 лет! Ты уже совсем взрослый!

Как выводить информацию в текстовое поле

Конечно, оператором присваивания:

Трудность в том, что в операторе присваивания правая часть не может состоять из нескольких элементов, как в операторе Print, это один-единственный элемент, который может быть числом, строкой, числовой или строковой переменной, числовым или строковым выражением, содержимым текстового поля.

Правая часть вычисляется и становится содержимым текстового поля.

Text1.Text="Кошка"+" Собака" (Кошка Собака)

Что же делать, если мы хотим вывести в текстовое поле сразу несколько элементов? Здесь мы должны выстроить их в один элемент. Сделаем же это знаком +. У нас получится одно выражение:

Text1.Text = "Месяц " + Mes + " для меня отпускной." (Месяц май для меня отпускной.)

А вот с примером о поросенке немного посложнее. Попробуем проделать то же самое:

Text1.Text = "Вес поросенка + Ves + "килограммов" (Ошибка "Type mismatch" — Несовпадение типов)

Дело вот в чем. Visual Basic присматривает за тем, чтобы программист не складывал "бочки и селедки". То есть, если складываешь, то уж складывай одни числа, или уж одни строки (как в задаче об отпускном месяце), а строки с числами складывать никак нельзя. Ведь "Вес поросенка =" и "килограммов" это строки, a Ves — это числовая переменная.

Но и здесь есть, конечно, выход. Помните, как в 0 при помощи Val мы приказали компьютеру считать текст числом (другими словами — преобразовали текст в число)? Совершенно аналогично здесь мы прикажем компьютеру считать число текстом (другими словами — преобразуем число в текст). И сделает это функция Str:

Text1.Text = "Вес поросенка =' Str(Ves) + " килограммов" (Вес поросенка = 35 килограммов)

Задание 14: Напишите программу для следующей задачи: Компьютер запрашивает названия двух планет, радиусы их орбит (в миллионах километров) и скорости движения по орбите (в миллионах километров в сутки). После этого он вычисляет продолжительность года на планетах и выдает результат в таком виде: Продолжительность года на планете Земля — 365 суток, а на планете Эоэлла — 12 суток. Результат — в двух вариантах: печать на форме оператором Print и вывод в текстовое поле.

Указание для тех, кто не знает физики и геометрии: Год равен времени одного оборота по орбите, а оно равно длине орбиты, деленной на скорость движения по орбите. Длина орбиты равна , где R —радиус орбиты.

Оглядимся вокруг

Ну вот, с переменными величинами мы разобрались. Узнали что-то. А научились ли мы в результате этого знания делать что-нибудь новенькое и интересное? Вроде, нет. Ничего особенно приятного, за исключением, может быть, диалога с компьютером. Нда-а-а… Зачем же все мучения?

Что такое выбор (ветвление)

У начинающего программиста интерес должен вызывать такой вопрос: как компьютер думает, как он принимает решения, как он выбирает, какое действие из нескольких возможных нужно выполнить в данный момент? Ведь пока компьютер выполнял все, что ему приказывали, не рассуждая. Попробую ответить.

Возьмем игру в воздушный бой. Предположим, самолет на экране летит на автопилоте. Это значит, он должен самостоятельно поддерживать высоту полета между 3000 м и 3200 м. Для этого ему достаточно периодически определять высоту, и если она меньше 3000, лететь вверх, а если больше 3200 — вниз. Естественно, этот выбор делает программа для игры в воздушный бой, сам по себе компьютер ничего выбрать не может. В программе заранее пишутся процедуры для полета вверх и для полета вниз, а выбор между ними делает специальная команда (оператор) выбора, имеющаяся в каждом языке программирования. Вот алгоритм выбора между полетом вверх и вниз:

Определи высоту.

Если высота < 3000, то выполняй процедуру ВВЕРХ.

Если высота > 3200, то выполняй процедуру ВНИЗ.

Продолжай полет.

Здесь команды 2,3 — команды выбора. В общем случае команда выбора содержит условие, от которого зависит, будет ли выполняться какая-нибудь команда или группа команд. Это условие может быть самым разным: нажата или нет любая клавиша, нажата или нет конкретная клавиша, был ли щелчок мышью над таким-то объектом, больше ли одно число другого, правда ли, что с клавиатуры введено такое-то слово и т. д. В нашем случае условие — это высота < 3000 или высота > 3200.

Напишем для примера примитивный алгоритм, позволяющий имитировать вежливое общение компьютера с человеком при включении компьютера:

Покажи на мониторе текст "Здравствуйте, я — компьютер, а вас как зовут?"

Жди ответа с клавиатуры.

Если на клавиатуре человек набрал "Петя" или "Вася", то покажи на мониторе текст "Рад встретиться со старым другом!", иначе покажи на мониторе текст "Рад познакомиться!"

Покажи на мониторе текст "Чем сегодня будем заниматься — программировать или играть?"

Жди ответа с клавиатуры.

Если……………………

Выбор называют ветвлением по аналогии с разветвляющимся деревом (когда мы забираемся на дерево, мы время от времени делаем выбор, по какой из нескольких веток забираться дальше).

Идею разветвления в программе я изложил. Как видите, команды ветвления довольно просты. Как же с помощью таких простых команд запрограммировать сложное поведение компьютера? Ответ вы найдете в материале этой главы. Добавлю только, что вся мыслительная деятельность во всех программах (в том числе и той, что выиграла в шахматы у Каспарова) осуществляется при помощи сложного набора таких вот простых команд ветвления (выбора).

Условный оператор If или как компьютер делает выбор

Теперь посмотрим, как писать разветвляющиеся программы на Visual Basic. Выучим сначала три английских слова:

If читается "иф" переводится "если"

Then читается "зэн" переводится "то"

Else читается "элз" переводится "иначе"

Теперь приведем пример записи нового для вас оператора:

If а=28 Then Print f Else k=44

Переводится он так:

ЕСЛИ а=28 ТО печатай f ИНАЧЕ присвой переменной к значение 44.

Другими словами, мы предлагаем компьютеру сначала подумать, правда ли, что а=28, и если правда, то выполнить оператор Print f, в противном случае выполнить оператор к=44. Таким образом, мы с вами впервые написали оператор,

при выполнении которого компьютер не просто выполняет, что приказано, а сначала думает и делает выбор (пока одного из двух).

Мы видим, что оператор If включает в себя другие операторы, которые выполняются или не выполняются в зависимости от какого-то условия. Тем не менее, вся эта запись считается одним оператором If. Чтобы привыкнуть к оператору If, рассмотрим пару задач.

Задача 1. Компьютер должен перемножить два числа — 167 и 121. Если их произведение превышает 2000, то компьютер должен напечатать текст ПРОИЗВЕДЕНИЕ БОЛЬШОЕ, иначе текст ПРОИЗВЕДЕНИЕ МАЛЕНЬКОЕ. После этого компьютер в любом случае должен напечатать само произведение.

Программа:

Dim a As Integer

Dim b As Integer

Dim у As Integer

Private Sub Form_Load()

   a = 167

   b = 121

   Y = a * b

      If Y > 20000 Then Debug.Print "ПРОИЗВЕДЕНИЕ БОЛЬШОЕ"

      Else Debug.Print "ПРОИЗВЕДЕНИЕ МАЛЕНЬКОЕ"

    Debug.Print у

End Sub

Пояснение: В процедуре 5 операторов, последний — Debug.Print у. Поскольку эти 5 операторов выполняются по порядку, то он выполнится обязательно.

Обязательно выполните эту программу в пошаговом режиме. Обратите внимание, что подсветка после If у > 20000 Then перескакивает на Debug.Print "ПРОИЗВЕДЕНИЕ БОЛЬШОЕ", а затем на Debug.Print у.

Теперь замените в программе а = 167 на а = 1 и снова выполните программу в пошаговом режиме. Обратите внимание, что теперь подсветка после If у > 20000 Then перескакивает на Debug.Print "ПРОИЗВЕДЕНИЕ МАЛЕНЬКОЕ", а затем уже на Debug.Print у.

Задача 2. В компьютер вводятся два произвольных положительных числа — длины сторон двух кубиков. Компьютер должен подсчитать объем одного кубика — большего по размеру.

Обозначим а1 — сторону одного кубика, а2 — сторону другого, bo1 — сторону большего кубика, V — объем кубика. Приведем три варианта программы:

ВАРИАНТ 1

Dim a1 As Double

Dim a2 As Double

Private Sub Command1 Click()

   a1 = InputBox("Введите сторону одного кубика")

   а2 = InputBox("Введите сторону другого кубика")

   If a1 > а2 Then Debug. Print a1 * a1 * a1 Else Debug.Print a2 * a2 * a2

End Sub

ВАРИАНТ 2

Dim a1 As Double

Dim a2 As Double

Dim V As Double

Private Sub Command1 Click()

    a1 = InputBox("Введите сторону одного кубика")

    а2 = InputBox("Введите сторону другого кубика")

        If a1 > а2 Then V = a1 * a1 * a1 Else V = a2 * a2 * a2

Debug.Print V

End Sub

ВАРИАНТ 3

Dim a1 As Double

Dim a2 As Double

Dim bo1 As Double

Private Sub Command1 Click()

     a1 = InputBox("Введите сторону одного кубика")

     а2 = InputBox("Введите сторону другого кубика")

        If a1 > а2 Then bo1 = a1 Else bo1 = a2 Debug.Print bo1 * bo1 * bo1

End Sub

Каждый из вариантов должен быть вами понят. Если возникают трудности, то используйте пошаговый режим и следите за значениями переменных. Для каждого варианта пошаговый режим используйте два раза — когда первый кубик больше и когда второй кубик больше. Как видите, одна задача может решаться разными программами.

Итак, если паровая машина избавила человека от тяжелого физического труда, то оператор if избавил человека от тяжелого умственного труда, в нашем случае — от необходимости решать, какое из двух чисел больше другого.

Оператор If можно записывать и без части Else. Например, If s<t Then w=a+1. Это означает, что если s<t, то нужно выполнить оператор w=a+l, в противном случае ничего не делать, а просто перейти к следующему оператору.

Для примера рассмотрим простейшую задачу: В компьютер вводится слово. Компьютер должен просто распечатать его. Однако, если введенным словом будет "колхозник", то компьютер должен напечатать вместо него слово "фермер".

Вот как будет выглядеть наша программа-"цензор":

Dim Slovo As String

Private Sub Command1_Click()

    Slovo = InputBox("Введите слово")

        If Slovo = "колхозник" Then Slovo = "фермер"

     Debug.Print Slovo

End Sub

До сих пор мы после Then и после Else писали только по одному оператору. А если нужно больше?

Задача: Если а не равно 4, выполнить операторы Ь=3 и Print Ь, а в противном случае — операторы Ь=0, а=Ь+5 и с=0.

Вот оператор, решающий эту задачу:

If а <> 4 Then b=3: Print b Else Ь=0: а=Ь+5: с=0

Как видите, после Then и Else можно писать по нескольку операторов, разделенных двоеточиями.

Правила записи однострочного оператора If

Любой оператор Visual Basic нужно записывать по определенным грамматическим правилам, в противном случае Visual Basic выдает сообщение об ошибке. У каждого человеческого языка есть своя грамматика, включающая в себя правила, по которым должны выстраиваться в цепочку слова и другие элементы языка, чтобы получилось правильное предложение. Совокупность этих правил образует часть грамматики, называемую синтаксисом. В языках программирования тоже есть предложения. Такими предложениями здесь являются операторы. Очевидно, у языков программирования тоже должен быть свой синтаксис, который описывает правила, по которым записываются операторы языка и из операторов составляется программа. После того, как человек запускает программу на выполнение, любая порядочная среда программирования прежде, чем действительно выполнять ее, сначала проверит, нет ли в ней синтаксических ошибок, и если есть, то программу выполнять не будет, а выдаст сообщение, указывающее человеку, в чем ошибка. А Visual Basic проверяет программу еще на стадии ввода кода.

У Visual Basic есть две формы оператора If: однострочная и многострочная.

Пока мы пользовались только однострочным If и поэтому приведем правило записи только для него. Приведем это правило в виде синтаксической схемы:

If условие Then операторы Else операторы

Как понимать эту схему? Ее следует понимать, как образец, шаблон записи оператора, указывающий порядок, в котором оператор записывается из отдельных слов. Слова, которые в схеме я записал жирными буквами, при записи оператора просто копируются. Вместо слов, которые в схеме записаны курсивом, нужно при записи оператора подставить то, что они означают. Поясним, что обозначают эти слова.

операторы ∙ любой оператор Visual Basic или группа операторов, разделенных двоеточиями

условие ∙ пока под условием будем понимать два арифметических или строковых выражения, соединенных знаком сравнения

знак сравнения ∙ знаков сравнения шесть: > больше; >= больше или равно; = равно; < меньше; <= меньше или равно; <> не равно

Пример:

If 5*а+4 <= a*b Then Print b Else a=b+5

Здесь

Print b — один оператор,

a=b+5 — другой оператор,

5*a+4 <= a*b — условие,

5*a+4 — одно выражение,

a*b — другое выражение,

<= — знак сравнения.

Вы уже видели, что однострочный оператор If можно записывать в краткой форме. Вот синтаксическая схема для этой формы:

If условие Then операторы

Таким образом, это уже вторая синтаксическая схема, касающаяся одного оператора. Удобно же весь синтаксис оператора иметь перед глазами в одной схеме. Соединим две схемы в одну. Вот эта схема:

Синтаксическая схема однострочного оператора If:

If условие Then операторы [Else операторы]

Квадратные скобки здесь означают, что их содержимое можно писать, а можно и не писать в операторе.

Полезное замечание: Вычисляя выражения, стоящие в условии оператора If, Visual Basic не записывает их значения в память. Например, после выполнения фрагмента — b=6: If b+1>0 Then s=20 — в ячейке Ь будет храниться 6, а не 7. То же относится и к выражениям из оператора Print. Например: Ь=6: Print Ь+1. И здесь тоже в ячейке Ь останется храниться 6, а не 7. И вообще, информация в ячейках памяти не меняется при вычислении выражений без присвоения.

Примеры работы оператора If:

Задания 15–17: Определить без компьютера, что будет напечатано при выполнении следующих фрагментов программ:

k=20: k=k+10: If k+10<>30 Then k=8 Else k=k-1

Print k

k=20: k=k+10: If k+10 = 30 Then k=8 Else k=k-1

Print k

р=1: If р>0 Then р=р+5

If р>6 Then р=р+1

Print р

Задания 18–20: В компьютер вводятся два числа. Если первое больше второго, то напечатать их сумму, иначе — произведение. После этого компьютер должен напечатать текст ЗАДАЧА РЕШЕНА.

В компьютер вводятся длины трех отрезков. Компьютер должен ответить на вопрос, правда ли, что первый отрезок достаточно мал, чтобы образовать с другими двумя отрезками треугольник.

Указание: Для этого его длина должна быть меньше суммы длин двух других отрезков.

Замечание: Пока не думайте о том, что слишком длинными могут быть второй или третий отрезки.

Дракон каждый год отращивает по три головы, но после того, как ему исполнится 100 лет — только по две. Сколько голов и глаз у дракона, которому N лет?

Если в выражения, входящие в условие оператора If, включить свойства объектов, то вы можете заставить компьютер работать с ними. Например, компьютеру нужно определить, правда ли, что форма красная. Делает это такая программа:

Private Sub Command1_Click()

    If Form1.BackColor = vbRed Then MsgBox ("Правда") Else MsgBox ("Неправда")

End Sub

Задание 21: Если кнопка на форме слишком высоко, пусть при нажатии на нее она будет пониже на 200 твипов.

Случайные величины

Без случайных величин компьютер всегда бы, как робот, на одинаковые действия человека реагировал одинаково. Но тогда невозможны игры.

Запустите такую программу:

Private Sub Command1_Click()

    р = Rnd Debug.Print p

End Sub

Вот результат: 0,7055475. Это случайное число из диапазона от 0 до 1. Вырабатывает это число функция Rnd.

Щелкнем несколько раз по кнопке. Получим серию случайных чисел:

0,7055475

0,533424

0,5795186

0,2895625

0,301948

Завершим работу программы и снова запустим. Получаем ту же серию:

0,7055475

0,533424

0,5795186

0,2895625

0,301948

Выходит, что числа хоть и случайные, но после каждого запуска одинаковые. Не очень-то, получается, случайные. Как сделать их разными от запуска к запуску? Добавим оператор Randomize:

Private Sub Command1_Click()

    Randomize

    p = Rnd

    Debug.Print p

End Sub

Теперь числа и случайные и разные от запуска к запуску.

Как получить случайное число из диапазона от 0 до 20? Так — р = 20 * Rnd.

А из диапазона от 6 до 7? Так — р = 6 + Rnd. А из диапазона от 200 до 210? Так — р = 200 + 10 * Rnd.

Как получить случайное целое число из диапазона от 200 до 210? Так — р = Int(200 + 11 * Rnd). Подумайте, почему я написал 11, а не 10. Если не можете додуматься, запустите такой проект:

Private Sub Command1_Click()

    t = 200 + 11 * Rnd

    p = Int(t)

    Debug.Print t, p

End Sub

Щелкайте по кнопке, наблюдая за значениями t и р, до тех пор, пока не поймете, в чем тут дело.

Задание 22: "Ловля кузнечика или измеритель шустрости". Создайте проект с большой формой и одной маленькой кнопкой. При нажатии на кнопку она должна прыгать в случайное место формы.

Щелкая по кнопке, старайтесь щелкать как можно чаще. Можете засечь, сколько раз вам удалось щелкнуть за 1 минуту. (В дальнейшем вы сможете научить компьютер, чтобы он сам засекал время и сам подсчитывал количество нажатий. Кстати, попробуйте опередить книгу и сами организуйте подсчет. В этом вам поможет оператор вида k=k+1.)

Указание: Чтобы кнопка прыгнула в случайное место формы, вам достаточно задать случайные значения двум свойствам кнопки — Left и Тор. При этом вы должны добиться, чтобы кнопка не "упрыгивала" с формы.

Подсказка: Вам могла бы понадобиться такая, например, случайная величина — Form1.Width * Rnd. Только имейте в виду, что размеры формы больше размеров ее рабочего пространства на размеры заголовка и бордюров. Поэтому указанную формулу надо немного подкорректировать в сторону уменьшения.

Задание 23: "Угадай число или экстрасенс ли вы". Это ваша первая простейшая игра с компьютером. Компьютер загадывает число — 0 или 1. Ваше дело — отгадать. А дело компьютера — сказать "Угадал" или "Не угадал". Некоторые экстрасенсы утверждают, что благодаря сверхчувственному контакту с компьютером они могут из 100 раз угадать 80.

Программа готова? Настройтесь на контакт! Пуск!

Указание: Здесь вам нужно получить целое число из диапазона от 0 до 1. Получается оно по той же методе, что и целое число из диапазона от 200 до 210.

Многострочный If

Вспомним недавнюю задачу: Если а не равно 4, выполнить операторы Ь=3 и Print b, а в противном случае — операторы Ь=0, а=Ь+5 и с=0. Вот одно

строчный оператор If, решающий эту задачу:

If а <> 4 Then b=3: Print b Else Ь=0: а=Ь+5: с=0

Однако, часто количество операторов после Then и Else бывает гораздо большим, да и сами эти операторы бывают гораздо более сложными и длинными. В этом случае строка становится неудобочитаемой, да и вообще не умещается на экране. Для таких случаев создан многострочный (или блочный) оператор If. Вот как решается наша задача с его помощью:

If а <> 4 Then

Ь=3

Print Ь

Else

Ь=0

а=Ь+5

с=0

End If

Конструкция End If означает просто, что в этом месте оператор If заканчивается.

Часть Else может и отсутствовать. Например,

If а <> 4 Then

Ь=3

Print Ь

End If

Самое замечательное в блочном If то, что здесь можно одно за другим проверять несколько условий. Проиллюстрирую на примерах.

Задача: В компьютер вводится целое число а.

Если а<0, то компьютер должен сказать "Число отрицательно".

Если а=0, то компьютер должен сказать "Вы ввели нуль".

Если а>100, то компьютер должен сказать "Число большое".

В остальных случаях компьютер ничего не должен говорить, а только вычислить и напечатать его квадрат.

В любом случае после всего этого компьютер должен сказать "До свидания".

Вот программа:

Private Sub Command1_Click()

    а = InputBox("Введите число")

       If а < 0 Then

          MsgBox ("Число отрицательно")

       Elself а = 0 Then

           MsgBox ("Вы ввели нуль")

       Elself а > 100 Then

            MsgBox ("Число большое")

       Else

            Print а^2

       End If

MsgBox ("До свидания!")

End Sub

Elself переводят так — "иначе если". Получается вот что: Если а < 0, то.. иначе если а = 0, то иначе если а > 100, то

Блочный If выполняется так: Сначала проверяется первое условие (а < 0). Если оно не выполняется, то Visual Basic переходит к проверке второго условия(а = 0) и так далее. Наткнувшись наконец на условие, которое выполняется, Visual Basic выполняет операторы, стоящие после его Then и на этом заканчивает работу, даже если ниже есть условия, которые тоже выполняются. Если не выполняется ни одно из условий, Visual Basic выполняет операторы, стоящие за Else.

Вот синтаксис многострочного оператора If:

If условие Then

операторы

операторы

………….

[Elself условие Then

операторы

операторы

…………]

………………….

[Else

операторы

операторы

…………]

End If

Частей Elself может быть сколько угодно или совсем не быть. Часть Else, если она есть, то одна и стоит последней.

Имейте в виду, что у вас нет права, экономя место по вертикали экрана, объединять строки многострочного оператора If, например, так:

If условие Then операторы Elself операторы

и я вам не советую (а часто вы и не сможете) переносить слова Then, Elself и другие со своего законного места, например, так:

If условие

Then операторы

Elself операторы

Задание 24: Компьютер спрашивает пользователя, как его зовут, а затем приветствует его в соответствии с именем: Колю — "Привет", Васю — "Здорово", Джона — "Hi", а остальных — "Здравствуйте". Для Васи, кроме этого, он красит форму в зеленый цвет.

Задание 25: Видоизменить диалог с компьютером, начатый ранее. Пусть компьютер, узнав возраст человека, дальнейшую беседу ведет по двум вариантам. Если возраст больше 17, то компьютер должен задать вопрос: "В каком институте ты учишься?" и получив ответ, глубокомысленно заметить "Хороший институт". Если же возраст меньше или равен 17, то соответственно — "В какой школе ты учишься?" и "Неплохая школа". После этого, каков бы ни был вариант, компьютер должен попрощаться: "До следующей встречи!".

Ступенчатая запись программы

Ступенчатая запись программы — это как правила хорошего тона — можно и не соблюдать, но посмотрят косо.

Возьмем бессмысленную программу и посмотрим, как она записана. Конкретнее — обратим внимание на то, на что не обращает внимания компьютер, а именно на отступы от левого края листа в записи каждой строки.

Private Sub Command1_Click()

    а = InputBox("Введите число")

       If а > 4 Then

          b=3

          Print b

       Else

          b=0

          a=b+5

           c=0

        End If

     b=5

     MsgBox ("До свидания!")

End Sub

Строки начала и конца процедуры записаны без отступа. Мы видим, что процедура состоит из четырех операторов: а=, If, b= и MsgBox. Все они выполняются по порядку, один за другим, поэтому каждый из них записан с одинаковым отступом. Если оператор сложный, то есть включает в себя другие операторы (мы знаем пока один такой оператор — If), то составляющие его операторы записываются еще правее. Так, у нас операторы Ь=0, а=Ь+5 и с=0 входят в состав оператора If и должны выполняться по порядку один за другим, поэтому их отступ слева одинаков и больше, чем у If.

Сделано все это для удобства чтения программы, для того, чтобы глаз мог сразу же уловить структуру программы, а именно, из каких частей состоит как сама программа, так и каждый из элементов, ее составляющих. Впрочем, вам с первого взгляда может показаться, что такая запись, наоборот, неудобна для чтения. Однако, заметьте, что она принята во всем мире и глаза профессиональных программистов привыкли именно к ней. Настолько привыкли, что программа, записанная без соблюдения ступенчатого стиля, вызывает раздражение.

Конечно, допустимы и некоторые отклонения от ступенчатого стиля. Например, как я уже говорил, несколько коротких похожих операторов вполне можно записать в одну строку:

а=0: b=0: с=0: f=4

Этим мы экономим дефицитное место по вертикали экрана или листа бумаги.

Вложенные операторы If

Согласно синтаксической схеме оператора If, после Then и Else может стоять любой оператор Visual Basic, в том числе и If.

Решим задачу: В компьютер вводится число (пусть для конкретности это будет дальность какого-нибудь выстрела). Если оно находится в интервале от 28 до 30, то напечатать текст ПОПАЛ, иначе — НЕ ПОПАЛ.

Сначала составим алгоритм: Введи число. Если оно меньше 28, то печатай НЕ ПОПАЛ, в противном случае надо еще подумать. А о чем же думать? А вот о чем: Если число меньше 30, то печатай ПОПАЛ, иначе печатай НЕ ПОПАЛ.

А теперь по составленному алгоритму напишем программу:

Private Sub Command1_Click()

   а = InputBox("Введите дальность выстрела")

      If а < 28 Then

         MsgBox ("НЕ ПОПАЛ")

      Else

          If а < 30 Then MsgBox ("ПОПАЛ") Else MsgBox ("HE ПОПАЛ")

      End If

End Sub

Здесь оператор If a < 30 входит в состав оператора If а < 28. Говорят, что он вложен в него.

Эту же программу можно записать и без вложенного If:

Private Sub Command1_Click()

   a = InputBox("Введите дальность выстрела")

      If a < 28 Then

         MsgBox ("HE ПОПАЛ")

      Elself a < 30 Then

          MsgBox ("ПОПАЛ")

      Else

          MsgBox ("HE ПОПАЛ")

     End If

End Sub

Задание 26: В компьютер вводятся длины трех отрезков. Компьютер должен ответить на вопрос, правда ли, что эти отрезки могут образовать треугольник.

Указание: Для этого каждый отрезок должен быть меньше суммы длин двух других отрезков.

Логические операции

Применение вложенных If создает довольно громоздкую, трудную для понимания программу. Поэтому в Visual Basic есть возможность записывать многие программы короче и понятнее, используя вместо вложенных друг в друга If только один If. Для этого используются так называемые логические операции. Что это такое, разберем на примерах.

Задача "Разборчивая принцесса". В прихожей у принцессы — длинная очередь женихов. Принцессе нравятся только голубоглазые маленького роста. Устав принимать женихов и отбирать из них подходящих, принцесса вместо себя поставила компьютер, написав для него программу, которая говорит ВЫ МНЕ ПОДОЙДЕТЕ тем, у кого цвет глаз голубой и рост меньше 140 см. Остальным программа говорит ДО СВИДАНИЯ.

Вот эта программа:

Dim Tsvet As String 'Цвет

Dim Rost As Integer: 'Рост

Private Sub Command1_Click()

    Tsvet = InputBox("Каков цвет ваших глаз?")

    Rost = InputBox("Введите ваш рост в сантиметрах")

       If Tsvet = "Голубой" And Rost < 140 Then Print "ВЫ МНЕ ПОДОЙДЕТЕ"

       Else Print "ДО СВИДАНИЯ"

End Sub

Мы видим, что условие в операторе If уже не такое простое, как мы описывали раньше, а сложное, то есть состоящее из двух условий, соединенных знаком логической операции And (переводится "и"). Весь оператор If можно прочесть так — если цвет глаз голубой И рост меньше 140 сантиметров, то печатай ВЫ МНЕ ПОДОЙДЕТЕ, иначе печатай ДО СВИДАНИЯ.

Знак логической операции And, поставленный между двумя условиями, говорит о том, что должны выполняться сразу оба эти условия.

Поэтому наш оператор If ответит ДО СВИДАНИЯ и высоким голубоглазым, и высоким неголубоглазым, и маленьким неголубоглазым. И лишь маленьким голубоглазым он ответит ВЫ МНЕ ПОДОЙДЕТЕ. В общем, And — строгий знак.

Программа для задачи ПОПАЛ — НЕ ПОПАЛ при использовании логических операций Значительно упростится:

Private Sub Command1_Click()

   а = InputBox("Введите дальность выстрела")

        If а > 28 And а < 30 Then MsgBox ("ПОПАЛ") Else MsgBox ("НЕ ПОПАЛ")

End Sub

Задача "Неразборчивая принцесса". Неразборчивой принцессе нравятся все маленькие независимо от цвета глаз и все голубоглазые независимо от роста. Программа неразборчивой принцессы будет отличаться от программы разборчивой одним единственным знаком логической операции:

If Tsvet ="Голубой" Or Rost<140 'Если цвет голубой ИЛИ рост<140

Знак логической операции Or переводится "или".

Поставленный между двумя условиями, знак Or говорит о том, что достаточно, если будет выполняться хотя бы одно из них.

Поэтому теперь оператор If ответит ВЫ МНЕ ПОДОЙДЕТЕ и высоким голубоглазым и маленьким голубоглазым и маленьким неголубоглазым. И лишь высоким неголубоглазым он ответит ДО СВИДАНИЯ.

Знаками And и Or можно объединять сколько угодно условий. Например:

If а>2 Or x=b Or с<>1 Then k=99 Else k=33. Здесь выполнится оператор k=99, если верно хотя бы одно из трех условий, и лишь когда все три неверны, будет выполняться оператор к=33.

Кроме логических операций And и Or применяется еще логическая операция Not (переводится "НЕ"). Запись If Not a>b Then… переводится так — ЕСЛИ НЕПРАВДА, ЧТО а больше Ь, ТО…. Вот фрагмент:

а=2: b=3: If Not a>b Then k=1 Else k=0

Здесь выполнится оператор k=1, так как неправда, что 2>3.

Логические выражения

Выражения

а>Ь

а > 28 And а < 30

Tsvet ="Голубой" Or Rost<140

а>2 Or x=b Or с<>1

имеют ту общую черту, что про каждое из них можно сказать, верно оно или нет в каждый момент времени. Такие выражения называются логическими выражениями. Если логическое выражение верно, то говорят, что оно имеет значение True (Правда). Если логическое выражение неверно, то говорят, что оно имеет значение False (Ложь). Любое логическое выражение может стоять в качестве условия в операторе If.

Логические выражения могут быть сложными — содержать одновременно операции And, Or, Not. Например, такое: а>2 And Not b>3 Or s>8

Чтобы его понять, нужно знать порядок действий. В арифметике сначала выполняется умножение, потом сложение. В логических выражениях сначала выполняется Not, затем And, затем Or. Для облегчения понимания не возбраняется расставлять скобки:

(а>2 And (Not b>3)) Or s>8

Это выражение равносильно предыдущему.

Скобки можно расставлять и чтобы изменить порядок действий: а>2 And Not (b>3 Or s>8)

Примеры:

Задание 27: "Замысловатая принцесса". Определите, кто нравится принцессе, по фрагменту из ее программы:

If Tsvet ="Черный" And (Rost<180 Or Rost>184) Then Print "ВЫ МНЕ ПОДОЙДЕТЕ" Else Print "ДО СВИДАНИЯ"

Задание 28: Усложним нашу задачу про ПОПАЛ — НЕ ПОПАЛ: Человек вводит в компьютер число. Если оно находится в интервале от 28 до 30, то нужно напечатать текст ПОПАЛ, если оно больше или равно 30 — то ПЕРЕЛЕТ, если оно находится на отрезке от 0 до 28, то НЕДОЛЕТ, если число меньше нуля — НЕ БЕЙ ПО СВОИМ.

Задание 29: Человек вводит с клавиатуры строку, смысл которой — приветствие при встрече. Компьютер тоже должен ответить приветствием. Отвечать нужно в соответствии со следующей таблицей:

Оператор варианта Select Case

У авторов языков программирования есть похвальное стремление сделать язык попроще, попонятнее. Они с ужасом взирают на многочисленные "иначе если" и логические операции и стараются, где можно, от них избавиться. Возьмем, например, такую задачу: Компьютер спрашивает школьника, какую он получил отметку по физике, и реагирует на нее подходящим текстом. Вот программа без нововведений, использующая If:

Dim Otmetka As Integer

Private Sub Command1_Click()

   Otmetka = InputBox("Какую отметку ты получил по физике?")

       If Otmetka = 1 Or Otmetka = 2 Then

          Print "Кошмар!"

       Elself Otmetka = 3 Then

          Print "Неважно"

       Elself Otmetka = 4 Then

          Print "Неплохо"

       Elself Otmetka = 5 Then

          Print "Молодец!"

       Else

           Print "Таких отметок не бывает"

       End If

End Sub

Здесь может вызвать раздражение слишком часто встречающееся имя Otmetka, а также то, что и в такой простой задаче не обошлось без логических операций. Хорошо бы программу можно было писать попроще, например, так (по-русски): Выбери вариант отметки Вариант 1, 2

печатай "Кошмар!"

Вариант 3

печатай "Неважно"

Вариант 4

печатай "Неплохо"

Вариант 5

печатай "Молодец!"

Вариант остальное

печатай "Таких отметок не бывает"

Конец выбора

И такой оператор варианта был придуман и назван Select Case, что и означает в переводе ВЫБЕРИ ВАРИАНТ. Я просто-напросто переписываю русский вариант программы по-английски:

Dim Otmetka As Integer Private Sub Command1_Click()

   Otmetka = InputBox("Какую отметку ты получил по физике?")

      Select Case Otmetka

        Case 1, 2

             Print "Кошмар!"

        Case 3

             Print "Неважно"

        Case 4

             Print "Неплохо"

         Case 5

             Print "Молодец!"

         Case Else

             Print "Таких отметок

         End Select

End Sub

Логика работы Select Case абсолютно такая же, как и у блочного If. В процессе исполнения оператора компьютер сравнивает значение переменной Otmetka по очереди со всеми значениями, перечисленными в вариантах. Наткнувшись на совпадающее значение, он выполняет операторы, стоящие в этом варианте. На этом исполнение оператора Select Case завершается. Если же совпадающего значения так и не нашлось, то выполняются операторы, стоящие в варианте Else (в нашей программе он полезен на тот случай, если ученик болен манией величия и вводит число 6).

Оператор Select Case предоставляет более широкие возможности, чем в только что рассмотренном примере. Проиллюстрируем их на другом примере:

Private Sub Command1_Click()

   а = 3

     Select Case a * a + 1

        Case 8, 4 * a, 26

           k = 0

           Print k Print a

        Case 7, 10, 84 To 90

           k = 1

           Print k

        Case Is < 0, 2, 4, 12 To 18 + a, 44, 68, Is > 100 + a

     k = 3

     End Select

End Sub

Эта программа напечатает 1. Здесь мы видим несколько новых для нас элементов.

Во-первых, после слов Select Case стоит не переменная, а выражение, поэтому с перечисленными в вариантах значениями будет сравниваться число 10, полученное как 3*3+1. В качестве значений вариантов тоже могут быть выражения, как, например, у нас — 4 * а.

Во-вторых, здесь у нас в двух вариантах не по одному, а по нескольку выполняющихся операторов.

В-третьих — конструкция 84 То 90. Она обозначает то же, что и 84,85,86,87,88,89,90, и служит в нашем случае для сокращения записи.

В-четвертых — конструкция Is < 0. Слово Is служит заменителем выражения а*а+1 и тоже используется для сокращения. Таким образом, Select Case не только сравнивает значения на равенство, но и проверяет неравенства.

В-пятых, здесь отсутствует вариант Else. Это значит, что если бы в нашей программе мы вместо а=3 написали а=0, то оператор Select Case, не найдя совпадения, не выбрал бы ни один из своих вариантов и, не найдя также Else, завершил бы свою работу, так ничего и не сделав.

Чем платим за удобство Select Case по сравнению с If? Что может If такого, чего не может Select Case? Самое главное — условия в If могут быть совершенно произвольны, а в Select Case мы привязаны к а*а+1.

Вот синтаксис оператора Select Case:

Select Case проверяемое выражение

[Case значение, значение……

[операторы

операторы

…………….]]

[Case значение, значение……

[операторы операторы]]

………………………

[Case Else

[операторы

операторы

…………….]]

End Select

Здесь значение — это:

— выражение

— выражение То выражение

— знак сравнения выражение

Выражения могут быть не только числовые, но и строковые. Пример:

Private Sub Command1_Click() а = "Дом"

Select Case а

  Case "Домик"

    k = 3

    Print a

  Case "Дом"

    k = 0

    Print k

End Select

End Sub

Здесь будет напечатан 0.

Задание 30: Ученик вводит с клавиатуры букву русского алфавита. Компьютер должен сказать, какой звук обозначает это буква — гласный, согласный звонкий, согласный глухой или какой-нибудь другой (можно и НЕ ЗНАЮ).

Задание 31: Если у вас есть микрофон и вы можете записывать свой голос в файл, то попробуйте усовершенствовать ваш диалог с компьютером. Пусть компьютер подает вам реплики голосом. Для этого вам заранее придется записать на диск некоторое количество звуковых файлов с репликами компьютера и при помощи оператора Select Case выбирать между ними в зависимости от реплики человека с клавиатуры. Вы сразу же заметите, что компьютер поглупел, но зато стал изъясняться вслух.

Улучшаем калькулятор

Наш калькулятор не предохранен от попыток выполнения арифметических действий над текстом и от деления на ноль. Предохраним его от этого, а также научимся ставить пароль на проект.

Проверка ввода чисел в текстовое поле

Давайте запустим наш калькулятор в том же виде.

Dim Чис1 As Double 'Переменная, содержащая число из текстового поля Число1

Dim Чис2 As Double 'Переменная, содержащая число из текстового поля Число2

Dim Рез As Double 'Переменная-результат, предназначенный для текстового поля Результат

_____________

Private Sub Кл_сложения_Click()

   Чис1 = Число1.Text 'Значения исходных данных переходят в переменные текстовых полей

   Чис2 = Число2.Text

   Рез = Чис1 + Чис2 'Обработка переменных для получения результата

   Результат.Text = Рез 'Значения результата переходит из переменной в текстовое поле

End Sub

…………..

Попробуем ввести в верхнее текстовое поле вместо числа какую-нибудь ерунду, например, КУ-КУ. Щелкнем по кнопке сложения. Visual Basic выдает сообщение об ошибке "Туре mismatch" — несовпадение типов числовой переменной Чис1 и вводимой текстовой информации. Все верно.

Теперь подумаем — хорошо ли это, что Visual Basic реагирует на ваши неправильные действия собственными сообщениями об ошибке? Для вас, которые уже что-то умеют в программировании и делают калькулятор исключительно для собственного удовольствия, может быть и хорошо. Ну а представьте, что вы решили похвастаться калькулятором перед своей подругой, которая знакома с программированием только понаслышке, и она, работая на нем, допустила такую же ошибку? Что она подумает, увидев неожиданно возникшее окно с непонятными английскими словами? Вы думаете, она поймет, что это сообщение об ошибке? Скорее всего она подумает, что это сломался компьютер. И на какие кнопки, скажите на милость, ей нажимать? "Ну и гадость твой калькулятор!" — скажет она наконец и будет сто раз права.

Та же проблема стоит и перед всеми профессиональными программистами, которые создают свои продукты для использования людьми, не обязанными ничего знать о программировании. Программист обязан сделать так, чтобы на все неправильные действия пользователя реагировал не Visual Basic своими непонятными сообщениями, а сама программа, причем понятно, по-русски, и тут же давала возможность исправиться.

Для этого в Visual Basic должны быть средства. И они там есть. Что нам нужно сейчас? Нам нужно средство, которое определяло бы, число ли записано в текстовом окне или же все, что угодно, но только не число. Это функция IsNumeric. Ее аргумент может быть любого типа, в том числе и строкой. Функция анализирует строку и если видит, что она состоит из цифр, знака минус и запятой таким образом, что получается число (и больше ничего в строке нет), то функция получает значение True, что означает "Правда", в противном случае — False, что означает "Ложь". Проверим:

Оператор Debug.Print IsNumeric("КУ-КУ") печатает False.

Оператор Debug.Print IsNumeric("-67,3") печатает True.

Раз так, то функцию IsNumeric можно включать в логические выражения и использовать в качестве условия оператора If. Например,

If IsNumeric("-67,3") Then MsgBox ("Это число") Else MsgBox ("Это не число")

что означает: "Если -67,3 — число, то…" Поэтому же совсем не обязательно писать If IsNumeric ("-67,3") = True Then….

Алгоритм работы калькулятора с проверкой звучит примерно так: Если в текстовом поле Число1 введено число и в текстовом поле Число2 введено число, то делай все, что положено, иначе выдавай сообщение "Вводите только числа". Процедура сложения с учетом этого алгоритма будет выглядеть так:

Private Sub Кл_сложения_Сliск ()

   If IsNumeric(Число1) And IsNumeric(Число2) Then

      Чис1 = Число1.Text

      Чис2 = Число2.Text

       Результат.Text = Чис1 + Чис2

   Else

       MsgBox ("Вводите только числа")

   End If

End Sub

Здесь я немного сэкономил на переменной Рез. Поскольку мы ее никак не обрабатываем, я обошелся без нее. Процедуры для остальных действий пишутся аналогично.

Запрет деления на ноль

Вторая ошибка, на которую реагирует Visual Basic, это деление на ноль. От нее мы избавимся, если запретим компьютеру делить на ноль, записав вместо оператора

Результат.Text = Чис1/Чис2

такой:

If Чис2 <> 0 Then Результат.Text = Чис1/Чис2 Else MsgBox ("На ноль делить нельзя")

Вот как будет выглядеть теперь процедура деления:

Private Sub Кл_деления_Click ()

   If IsNumeric(Число1) And IsNumeric(Число2) Then

       Чис1 = Число1.Text

       Чис2 = Число2.Text

         If Чис2 <> 0 Then Результат.Text = Чис1 / Чис2 Else MsgBox ("На ноль делить нельзя")

   Else

        MsgBox ("Вводите только числа")

   End If

End Sub

Как видите, здесь в состав многострочного If входит однострочный.

Ставим пароль на калькулятор

Ваш калькулятор стал достаточно надежен и удобен. Теперь его не стыдно показать друзьям. Ну а защищаться от врагов будем паролем.

Наша задача — сделать так, чтобы при попытке запустить калькулятор на экране появлялось приглашение ввести пароль, известный только вам. При попытке ввода неправильного пароля, программа должна заканчивать свою работу.

Поскольку приглашение на ввод пароля должно появляться раньше всего остального, то программируем его в процедуре Form_Load, в самом начале. Предварительно объявим строковую переменную для хранения пароля и выдумаем сам пароль, например, "калям".

Dim Parol As String 'Переменная-пароль

Private Sub Form_Load()

   Parol = InputBox("Введите пароль")

    If Parol <> "калям" Then MsgBox ("Пароль неверный!"): End

End Sub

Новый для вас оператор End делает всего одну вещь — вызывает завершение программы.

Запустите проект и проверьте, как он работает.

То же самое можно было бы запрограммировать короче, без использования переменной:

Private Sub Form_Load()

   If InputBox("Введите пароль") <> "калям" Then MsgBox ("Пароль неверный! "): End

End Sub

Вообще, переменные нужны, если нужна неоднократная обработка какой-то информации: складывать что-то, затем сравнивать это что-то с чем-то другим и т. д. В нашем же случае пароль нужен всего один раз, для сравнения, так что можно обойтись и без переменной.

Вы скажете: Кто угодно перед запуском моей программы посмотрит в ее текст и сразу же увидит пароль. Совершенно верно. Чтобы текст программы не был виден, преобразуйте проект в исполнимый файл, как мы это делали.

Сделаем так, чтобы в случае ввода пароля в текстовое поле там появлялись не буквы пароля, а звездочки. В этом случае никто из-за вашей спины не сможет пароль подсмотреть. Для этого достаточно до ввода пароля выполнить строку Text1.PasswordChar = "*"

Функция MsgBox

Ранее я вкратце описал, как пользоваться оператором MsgBox. Здесь я более подробно разберу действие функции MsgBox. Функция отличается от оператора тем, что она встречается в выражениях и в правой части оператора присваивания, и еще тем, что подобно переменной имеет значение. Например, возьмем оператор присваивания: у = MsgBox("Привет!")

При выполнении этого оператора мы увидим на экране точно такое же окно сообщения, как при выполнении оператора MsgBox("Привет!")

Но вдобавок к этому, после того, как мы нажмем на кнопку ОК, переменной у будет присвоено некое значение. Что это за значение и зачем оно нужно, мы сейчас выясним.

Задача: В текстовом поле Visual Basic для нашей пользы печатает, сколько будет дважды два. После чего, заботясь о нашем зрении, он выводит следующее окно сообщения — >

При нажатии на Yes шрифт увеличивается, при нажатии на No ничего не происходит.

Вот программа:

Private Sub Command1_Click()

   Text1.Text = 2*2

   у = MsgBox ("He мелковат ли шрифт?", vbQuestion + vbYesNo, "Забота о пользователе")

     If у = vbYes Then Text1.FontSize = 20

End Sub

Пояснения: Здесь полужирным шрифтом я выделил новые для вас элементы. Константа vbQuestion означает приказ изменить внешний вид окна сообщения, конкретнее — изобразить в нем картинку со знаком вопроса. Константа vbYesNoозначает приказ поместить в окне сообщения кнопки Yes и No. Знаком плюс эти константы соединены, так как имеют некие численные значения, о которых вам, впрочем, не обязательно задумываться. После нажатия на кнопку Yes функция MsgBox приобретает значение vbYes. После нажатия на кнопку No функция MsgBox приобретает значение vbNo. Поэтому фрагмент

If y = vbYes…

можно перевести так: "Если была нажата кнопка Yes…"

Вот константы для задания внешнего вида окна сообщения: VbCritical, vbQuestion, vbExclamation, vblnformation.

Вот константы для задания кнопок в окне сообщения: VbOKOnly, vbOKCancel, vbAbortRetrylgnore, vbYesNoCancel, vbYesNo, vbRetryCancel.

Вот константы для задания значения функции MsgBox после нажатия на кнопку: vbOK, vbCancel, vbAbort, vbRetry, vblgnore, vbYes, vbNo.

Поэкспериментируйте со внешним видом окна сообщения. Поведение окна сообщения определяется еще кое-какими константами, но мы на них не будем останавливаться.

Названия кнопок сами по себе не играют никакой роли, их действие полностью определяется кодом, который вы напишете в процедуре. Однако, в среде пользователей и программистов уже утвердились некоторые привычки, которые вам небесполезно знать:

ОК — просто принять сообщение к сведению, Cancel — отменить намечавшееся действие, Abort — прекратить неудавшуюся попытку (например, когда ваша процедура занимается распечаткой документа на принтере и приходит сообщение "Принтер не готов"), Retry — повторить неудавшуюся попытку, Ignore — проигнорировать предупреждение и продолжать, как ни в чем не бывало, Yes-No — ответить да или нет на вопрос, содержащийся в сообщении.

Циклические программы

Идею цикла я поясню на примере движения объектов по экрану. Возьмем игру в воздушный бой. Самолетик по экрану должен двигаться. Но в списках операторов большинства языков программирования, используемых профессиональными программистами для создания игр, нет команды движения. Здесь нужно задаться вопросом — а что такое движение? Рассмотрим иллюзию движения, возникающую на экране кинотеатра. Если вы держали в руках кинопленку фильма, изображающего, скажем, движение автомобиля, то должны были обратить внимание, что она состоит из множества неподвижных слайдов-кадров, на каждом следующем из которых автомобиль находится чуть-чуть в другом месте, чем на предыдущем. Показывая эти кадры один за другим с большой скоростью, мы создаем иллюзию движения автомобиля. Точно так же поступают с созданием иллюзии движения на экране компьютера. Запишем алгоритм движения самолетика по экрану слева направо:

Зададим в уме компьютера позицию самолетика в левой части экрана.

Нарисуем самолетик.

Сотрем его.

Изменим в уме компьютера позицию самолетика на миллиметр правее.

Перейдем к команде 2.

Каждая из приведенных команд алгоритма легко программируется на большинстве языков. Любой компьютер, выполнив очередную команду, автоматически переходит к выполнению следующей. Так, выполнив команду 2, компьютер всегда перейдет к выполнению команды 3, независимо от того, какую команду он выполнял перед командой 2. Однако, если мы захотим, то можем заставить компьютер изменить этот порядок, что мы и сделали в команде 5. Из-за нее компьютер выполняет команды в таком порядке: 1-2-3-4-5-2-3-4-5-2-3-… Таким образом, многократно выполняется последовательность команд 2-3-4-5. Такая многократно выполняемая последовательность называется циклом. Можно сказать, что цикл — это одно из средств заставить компьютер долго работать при помощи короткой программы.

В коротком промежутке времени после выполнения команды 2 самолетик будет появляться на экране и на команде 3 исчезать, но этого достаточно, чтобы человеческий глаз его заметил. Благодаря циклу самолетик будет мелькать каждый раз в новом месте, а поскольку смена "кадров" будет очень быстрой, нам будет казаться, что происходит плавное движение самолетика.

Не нужно думать, что циклы применяются лишь при движении. Они пронизывают все программирование.

Оператор перехода GoTo. Цикл. Метки

Посмотрим, как осуществить цикл в Visual Basic. Предположим, мы хотим, чтобы компьютер бесконечно повторял выполнение следующего фрагмента:

Debug.Print "Это";

Debug.Print "тело";

Debug.Print "цикла";

Debug.Print " ";

в результате чего в окне Immediate мы бы увидели:

Это тело цикла Это тело цикла Это тело цикла Это тело цикла….

Если бы операторы Visual Basic можно было писать по-русски, то для достижения нашей цели было бы естественно воспользоваться такой конструкцией:

метка m1: Debug.Print "Это";

Debug.Print "тело";

Debug.Print "цикла";

Debug.Print " ";

иди к оператору, помеченному меткой m1.

Здесь мы видим новый для нас "оператор" ИДИ, который выполняется после Debug.Print " " и единственная работа которого заключается в том, чтобы заставить компьютер перескочить к выполнению оператора Debug.Print "Это", помеченного меткой ml.

А вот как этот фрагмент выглядит реально на Visual Basic:

Private Sub Command1_Click()

m1: Debug.Print "Это";

Debug.Print "тело";

Debug.Print "цикла";

Debug.Print " ";

Go To ml

End Sub

Здесь GoTo — оператор безусловного перехода, переводится "иди к", m1 — метка.

Метка — это произвольное имя или произвольное не слишком большое целое положительное число. Оператор GoTo можно писать в любых местах процедуры и метку можно ставить перед любым оператором процедуры, заставляя компьютер таким образом перескакивать внутри процедуры откуда угодно куда угодно. Правда, в сложных процедурах и внутри сложных операторов эта свобода перескакивания существенно ограничивается, так что я не советую вам врываться снаружи внутрь вложенных операторов, а вот изнутри наружу — пожалуйста. Метка должна заканчиваться двоеточием (хотя, в случае метки-числа это не обязательно).

А теперь запустите эту программу в пошаговом режиме. Посмотрите, как заполняется окно Immediate. Чтобы оно заполнялось быстрее, нажмите клавишу F8 и не отпускайте.

Зацикливание. Если вы уже запустили эту программу обычным образом (не в пошаговом режиме), то через некоторое время перед вами должен встать жизненно важный вопрос — как же ее остановить? Вы обнаружите, что кнопки не отзываются на нажатие мыши, и вообще, программа никак не реагирует ни на мышку, ни на клавиши клавиатуры. Любопытно, что так поступает любая нормальная программа, выполняя операторы кода. Разница в том, что в нормальной программе исключены ситуации, когда код выполняется бесконечно или на протяжении слишком долгого времени. Если же вы допустили ошибку и в программе выполняется бесконечный цикл, то возникает как раз такая ситуация. Вы вечно будете смотреть на экран, по которому бесконечно бегут непонятные числа или слова или рисуются графические объекты, а возможно и ничего не происходит, экран пустой — все зависит от характера ошибки.

Для прерывания работы программы, в том числе и зациклившейся, существует комбинация клавиш Ctrl-Break. Имеется в виду, что, удерживая нажатой клавишу Ctrl, вы должны щелкнуть по клавише Break. Программа прерывает свою работу, но не заканчивает. Visual Basic переходит в режим прерывания. Оператор программы, на котором она была прервана, выделяется полосой желтого цвета. Если вы снова запустите программу, она продолжит работу с прерванного места. Кстати, продолжить можно и в пошаговом режиме. Чтобы начать сначала, необходимо завершить работу программы обычным образом.

Группа операторов, выполняющихся многократно, называется телом цикла. У нас это все операторы, начиная с Debug.Print "Это " и кончая GoTo m1.

Пример программы:

k = 6

а = 100

GoTo 8

а = а + k

k = 2 * k

Print а

8: а = а + 1

k = k + 10

Print k, а

Эта программа напечатает 16 101. Операторы выполняются в такой последовательности:

k=6

а=100

Go То 8

а=а+1

k=k+10

Print k, а

А операторы а=а+k, k=2*k, Print а выполнены не будут вообще, несмотря на то, что написаны. Цикла здесь нет.

Задание 32: Определить без компьютера, что будет печатать программа: n = 10

k = 0

Debug.Print "Считаем зайцев"

met5: Debug.Print n;

n = n + k

GoTo m1

n = n + 1

m1: Debug.Print "зайцев"

k = k + 1

GoTo met5

Debug.Print "Посчитали зайцев"

He можете определить — посмотрите в пошаговом режиме.

Задача: Бесконечно печатать 200 205 210 215 220 225

Программа:

Private Sub Command1_Click()

   n = 200

m1: Debug.Print n

   n = n + 5

GoTo m1

End Sub

Задания 33–35: Написать программы для выполнения следующих заданий:

Бесконечно печатать букву А: ААААААААААА

Бесконечно печатать 10000 9999 9998 9997 9996….

Бесконечно печатать 100 50 25 12.5…. с 8 десятичными знаками.

Движение объектов по экрану

Вам уже приходилось заставлять кнопки прыгать по экрану. Попробуем добиться плавного движения объекта. Создайте проект с большой формой и добавьте в него маленький элемент управления Image (изображение). Поместите его в левой части формы. Придайте ему картинку (свойство Picture). Лучше всего, пока вы еще не умеете работать с изображениями, в качестве картинки взять один из файлов значков, находящихся по адресу c: \Program Files\папка, посвященная Visual Basic\Graphics\Icons.

Напишем программу, которая двигала бы изображение плавно направо:

Dim х As Double

Private Sub Command1_Click()

   x = Image1.Left 'Компьютер узнает, откуда начинать движение

m1: х = х + 1 'Компьютер увеличивает в уме горизонтальную координату на 1

   Image1.Left = х 'Изображение встает на место, указанное гор. координатой

GoTo m1

End Sub

Если движение получилось слишком медленным, то прибавьте шаг — х = х + 2. Если слишком быстрым, то уменьшите — х = х + 0.3.

Не удивляйтесь, что вам не пришлось в цикле рисовать и стирать объект. Когда дело касается объекта, заботы о перерисовке берет на себя Visual Basic. А вот когда вы сами будете рисовать различные фигуры на форме и попытаетесь их двигать, тогда вам придется их и рисовать и стирать.

Задание 36: Заставьте изображение двигаться налево, вниз, вверх.

Пока мы никак не можем влиять на полученное движение. Только можем останавливать компьютер с клавиатуры. Как с помощью мышки или клавиатуры влиять на движение во время движения? Как хотя бы запрограммировать остановку в нужном месте?

Выход из цикла с помощью If

Итак, как нам запрограммировать завершение работы цикла? Для этого нужно

применить оператор GoTo внутри оператора If.

Задача: При помощи цикла напечатать:

Начало счета 3 5 7 9 11 13 15 329 331 333 Конец счета

Для удобства отладки изменим условие задачи — напечатать:

Начало счета 3 5 7 9 Конец счета

Вы уже достаточно опытны в программировании, чтобы догадаться, что программа для измененного условия будет копией программы для исходного, за исключением одного числа.

Вот 4 варианта программы. Первый — самый простой, а остальные нам понадобятся в дальнейшем. Все 4 варианта делают одно и то же, они очень похожи, но чем-то и отличаются. Вот в этом отличии вам и надо разобраться, иначе не будет понятен дальнейший материал.

Создайте проект с 4 кнопками и выполните в пошаговом режиме все 4 варианта (не обращая пока внимания на непонятные слова в заголовках таблиц, эти слова понадобятся чуть позже):

Вот в каком порядке выполняются операторы программы первого варианта:

Debug.Print "Начало счета" f=3 Debug.Print f {печатается 3}

f=f+2 {f становится равным 5} If f<=9 Then GoTo m Debug.Print f

{печ. 5} f=f+2 {f = 7} If f<=9 Then GoTo m Debug.Print f

{печ. 7} f=f+2 {f = 9} If f<=9 Then GoTo m Debug.Print f

{печ. 9} f=f+2 {f = 11} If f<=9 Then GoTo m

Debug.Print " Конец счета"

Здесь оператор GoTo m выполняется три раза. На четвертый раз условие f<=9 оказывается ложным и поэтому выполняется не GoTo m, а следующий за If оператор Debug.Print "Конец счета", то есть программа выходит из цикла и завершает свою работу.

Задача: Напечатать пары чисел — 1 1001 2 1002 3 1003… 100 1100.

Программа:

Private Sub Command1_Click()

f = 1

m: s = f + 1000

Debug.Print f; s

f = f + 1

If f <= 100 Then GoTo m

End Sub

Задания 37–41:

A. Напечатать 1 2 3 4… 99 100

Б. Напечатать 100 99… 3 2 1.

B. Напечатать 1 2 3 4… 99 100 99 … 3 2 1.

"Таблицы Брадиса" или "Таблицы логарифмов" (в те времена, когда не было калькуляторов, были такие напечатанные в виде брошюрок таблицы для школьников и студентов, по которым они могли быстро посмотреть численные значения квадратов, логарифмов и других математических функций). Вычислить и напечатать с 6 десятичными знаками квадраты чисел 0.000 0.001 0.002 0.003… 0.999 1.000.

Для х=2700, 900, 300, 100. и т. д. вычислять и печатать у=х/4+20 и z=2y+0.23 до тех пор, пока yz не станет меньше 1/х.

Пусть движущееся изображение через некоторое время остановится.

Изображение, пройдя немного слева направо, поворачивает вниз и, пройдя немного, через некоторое время останавливается

Операторы цикла Do

Циклы настолько широко применяются в программах, что у программистов давным-давно появилась потребность написать специальный оператор цикла, не использующий оператор GoTo. Последний неудобен хотя бы тем, что у программистов, пишущих большие программы, много времени и внимания уходит на поиск взглядом меток в тексте программы. К тому же GoTo нарушает стройную идеологию так называемого "структурного программирования", когда порядок действий задается не скачками из одной части программы в другую, а цепочкой вложенных друг в друга операторов. В общем, нынче широко использовать GoTo так же неприлично, как не объявлять переменные.

Операторы цикла в Visual Basic делятся на 2 вида: Do и For. Операторы вида Do встречаются в 5 вариантах:

Оператор Do… Loop

Попытаемся составить с использованием 0 варианта оператора Do программу решения задачи о печати чисел 3 5 7 9 из предыдущего параграфа. Для того, чтобы точно определить работу этого варианта оператора Do, приведем ее параллельно с измененным 1 вариантом программы решения этой задачи из того же параграфа. Объяснением любого оператора в правом столбце является оператор, стоящий в той же строчке в левом столбце.

Do можно перевести, как "Делай", а понимать следует просто как метку.

Loop можно перевести, как "Петля" или "Возврат назад", а понимать следует так: "Возвращайся к метке Do".

Порядок работы обеих программ совершенно одинаков, так что можно считать слово Do заменой метки m, а слово Loop считать заменой оператора GoTo m. Обе программы бесконечно печатают 3 5 7 9 11 Прерывается цикл только с клавиатуры. Толку в 0 варианте оператора Do мы видим мало (пока).

Синтаксис оператора Do… Loop:

Do

операторы

операторы

……..

Loop

Строки операторов между Do и Loop называются телом цикла.

Оператор Do… Loop While

Добавьте в ваш проект еще 4 кнопки и выполните в пошаговом режиме программы с вариантами оператора Do 1–4, которые я привел ниже. Вы увидите, что все 4 варианта делают одно и то же и они очень похожи. Вопрос о том, зачем нужно целых 4 похожих варианта, рассмотрим чуть позже. Уверяю, они все нужны.

Составим с использованием 1 варианта оператора Do программу решения задачи о печати чисел 3 5 7 9 из предыдущего параграфа. Для того, чтобы точно определить работу этого варианта оператора Do, приведем ее параллельно с 1 вариантом программы решения этой задачи из того же параграфа. Объяснением любого оператора в правом столбце является оператор, стоящий в той же строчке в левом столбце.

While переводится "Пока".

Значит, Loop While f <= 9 понимать следует так: "Возвращайся к метке Do, пока f <= 9".

Порядок работы обеих программ совершенно одинаков, так что можно считать слово Do заменой метки m, а конструкцию Loop While f <= 9 считать заменой оператора If f <= 9 Then GoTo m.

Синтаксис оператора Do…. Loop While:

Do

операторы

операторы

…………..

Loop While условие продолжения работы цикла

Оператор Do… Loop Until

Until переводится "До тех пор, пока".

Значит, Loop Until f > 9 понимать следует так: "Возвращайся к метке Do до

тех пор, пока не выполнится условие f > 9".

Синтаксис оператора Do… Loop Until:

Do

операторы

операторы

…………..

Loop Until условие завершения работы цикла

Оператор Do While… Loop

Do While f <= 9 понимать следует так: "Пока f <= 9 выполняй нижестоящие

операторы вплоть до Loop".

Синтаксис оператора Do While…. Loop:

Do While условие продолжения работы цикла операторы операторы

операторы

операторы

…………..

Loop

Оператор Do Until… Loop

Do Until f > 9 понимать следует так: "Выполняй нижестоящие операторы вплоть до Loop, до тех пор, пока не выполнится условие f > 9".

Синтаксис оператора Do Until…. Loop:

Do Until условие завершения работы цикла операторы операторы

операторы

операторы

…………..

Loop

Типичная ошибка начинающих — небрежное обращение со знаками сравнения. Многие не видят большой разницы в том, как записать — While f<=9 или While f<9, а затем, «недополучив» результат, удивляются, почему. И здесь лучшим средством для понимания является отладочный режим. Попробуйте ошибочный вариант программы с While f<9 выполнить в пошаговом режиме.

Задача: Компьютер предлагает человеку ввести слово, после чего распечатывает это слово, снабдив его восклицательным знаком. Затем снова предлагает ввести слово и так до тех пор, пока человек не введет слово "Хватит". Распечатав его с восклицательным знаком, компьютер отвечает "Хватит так хватит" и заканчивает работу.

Придумаем строковую переменную, в которую человек будет с клавиатуры вводить слово. Назовем ее Slovo. Выберем подходящий вариант оператора Do, это будет 2-й, и пишем программу:

Dim Slovo As String

Private Sub Command1_Click()

   Do

   Slovo = InputBox("Введите слово")

   Debug.Print Slovo; "!"

   Loop Until Slovo = "Хватит"

   Debug.Print "Хватит так хватит"

End Sub

Задание 42: Усложним эту задачу. Пусть компьютер перед распечаткой каждого слова ставит его порядковый номер.

Задание 43–44: Выполнить с применением оператора Do задания 38 и 41 из предыдущего раздела.

Задание 45: Если камень бросить горизонтально со 100-метровой башни со скоростью v=20m/c, то его расстояние от башни по горизонтали s будет выражаться формулой s=vt, где t — время полета камня в секундах. Высота над землей h будет выражаться формулой h=100 — 9.81t²/2. Вычислять и печатать t, s и h для t = 0, 0.2, 0.4, 0.6 и так далее до тех пор, пока камень не упадет на землю.

Разница между вариантами операторов Do

Разницы две:

Между While и Until. Здесь соображения удобства. Что вам удобнее, указывать компьютеру, когда цикл нужно продолжать (f <= 9) или когда его нужно заканчивать (f > 9)?

В том, куда поставить условие — после Do или после Loop. В первом случае можно придумать такое условие, когда тело цикла не выполнится ни разу. Напри-

f = 3

Do Until f > 0

Debug.Print f;

f = f + 2

Loop

Во втором случае, каково бы ни было условие, тело цикла хотя бы раз, да выполнится.

Часто эти отличия для начинающих малосущественны, поэтому пока выбирайте оператор по вкусу.

Оператор Exit Do

Оператор Exit Do нужен для того, чтобы выходить из цикла не в начале тела цикла, не в конце, а в середине. Добавим его в тело цикла одного из вариантов программы:

Private Sub Command2_Click()

   Debug.Print "Начало счета";

   f = 3

   Do

   Debug.Print f;

   Exit Do

   f = f + 2

   Loop While f <= 9

   Debug.Print "Конец счета"

End Sub

Вот результат работы этой программы:

Начало счета 3 Конец счета

Толк от Exit Do будет тогда, когда его поместят внутрь оператора ветвления:

Private Sub Command1_Click()

   Debug.Print "Начало счета";

   f = 3

   Do

   Debug.Print f;

   If f >= 9 Then Exit Do

   f = f + 2

   Loop

Debug.Print "Конец счета"

End Sub

Вот результат работы этой программы:

Начало счета 3 5 7 9 Конец счета Устаревший оператор цикла

Имеется оператор цикла While Wend, доставшийся от старых версий Бэйсика.

На тот случай, если вам придется запускать чьи-то старые программы, вот вам его синтаксис:

While условие продолжения работы цикла операторы операторы

операторы

операторы

…………..

Wend

А смысл — тот же, что и у Do While…. Loop

Оператор цикла For

Я говорил, что имеются две разновидности оператора For. Здесь я рассмотрю только одну.

Мы знаем, что выполняя программу печати чисел 3 5 7 9, оператор Do выполнил цикл 4 раза. Обычно, когда мы пишем операторы Do, нам совсем не интересно знать, сколько раз они выполнят цикл. Тем не менее, существует много задач, для решения которых цикл нужно выполнить именно определенное количество раз. В этом случае удобно использовать оператор цикла For.

Задача: 200 раз напечатать слово ФУТБОЛ.

Попробуем сначала решить задачу при помощи оператора GoTo. Начнем с такого фрагмента:

metka: Print "ФУТБОЛ"

GoTo metka

Но здесь цикл будет повторяться бесконечно, а нам нужно только 200 раз. Мы уже видели, что для выхода из цикла оператор GoTo нужно включить в состав оператора If. Кроме этого нужна переменная, меняющая свое значение от одного выполнения цикла к следующему. Придумаем этой величине какое-нибудь имя, скажем i. Проще всего задачу решает такая процедура:

Private Sub Command1_Click()

   i = 1

   metka: Debug.Print "ФУТБОЛ"

   i = i + 1 'увеличение i на 1

   If i <= 200 Then GoTo metka

End Sub

Здесь i вначале равно 1, но к каждому следующему выполнению цикла оно увеличивается на 1. В первый раз выполняя оператор If, компьютер проверяет условие 2<=200 и найдя его истинным, выполняет оператор GoTo metka. Во второй раз проверяется условие 3<=200 и т. д. В 199-й раз компьютер проверяет условие 200<=200 и найдя его истинным, выполняет оператор GoTo metka. В 200-й раз компьютер проверяет условие 201<=200 и найдя его ложным, выходит из цикла.

В нашем фрагменте "полезную" работу выполняет только одна строка из четырех — Print "ФУТБОЛ". Остальные три строки заняты тем, что обеспечивают выполнение "полезной" строки ровно 200 раз. Нам пришлось организовать специальную переменную i, значение которой в каждый момент выполнения программы говорит о том, в какой раз выполняется цикл. Переменная с таким свойством называется счетчиком циклов.

А теперь перепишем программу так, чтобы логика ее выполнения более менее соответствовала логике выполнения программы с оператором For, которую я привожу параллельно и поясняю немедленно.

Прогоните правый вариант программы в пошаговом режиме, заменив для удобства число 200 числом 5 и следя за значением переменной i.

Слово For переводится "для". Слово То переводится "до". Конструкция For i=1 То 200 понимается так: Для i, изменяющегося от 1 до 200, выполняй операторы, стоящие ниже вплоть до слова Next. Слово Next говорит о том, что надо увеличивать i на 1 и возвращаться к началу цикла. При первом выполнении цикла i будет равно 1, при втором — 2, и так далее. При последнем — 200. Переменная i называется переменной цикла,

В данном конкретном случае сами по себе значения i не важны, тот же результат мы бы получили и с оператором For i = 501 То 700

Задача: Распечатать пары чисел — 101 1000 102 990 103 980 104 970… 109 920 110 910

Здесь значения переменной цикла важны. Вот программа:

Private Sub Command1_Click()

   For a = 101 To 110

   Debug.Print a;

   Debug.Print 1000 — 10 * (a — 101)

   Next a

End Sub

До сих пор переменная цикла менялась с шагом 1. Шаг можно задавать любой и тогда оператор For очень удобно использовать вместо Do — программы получаются короче. Напишем, например, программу для вычисления таблиц Брадиса (задача 38 — напомню, что нужно печатать квадраты чисел от 0 до 1 с шагом 0.001):

Private Sub Command1_Click()

   For a = 0 To 1.00001 Step 0.001

   Debug.Print Format(a, "0.000"), Format(a * a, "0.000000")

   Next a

End Sub

Здесь Step 0.001 означает "Шаг 0.001". Для более аккуратной печати я использовал форматирование. Почему вместо 1 я написал 1.00001, объяснено в ответе к задаче 38.

Если бы мы хотели посчитать таблицы Брадиса в обратном порядке — от 1 до 0, то оператор цикла нужно было бы записать так:

For а = 1 То 0 Step -0.001

Синтаксис оператора For:

For переменная = выражение1 То выражение2 [Step выражение3]

операторы

операторы

……….

Next [переменная]

Переменная здесь должна иметь числовой тип. После Next вы можете ее не писать, но в программах, где много For и Next, я рекомендую это делать для легкости чтения программы, чтобы вам удобней было разобраться, для какого For этот Next.

Пример записи: For j=a+b То 2*s Step k*10

Если шаг не указан, он считается равным 1, то есть переменная на каждом выполнении цикла увеличивается на 1. Если же мы хотим уменьшать ее на 1, нам придется явно указать Step -1.

Работа оператора For при положительном (или нулевом) шаге:

Прежде всего вычисляется выражение1, и переменной цикла (пусть это будет i) присваивается его значение. Затем вычисляется выражение2 и сравнивается с i. Если i > выражения2, то оператор For завершает свою работу, так ничего и не сделав. В противном случае выполняются операторы, стоящие между строками For и Next. После их выполнения значение i увеличивается на значение выражения3 (или при его отсутствии на 1) и снова сравнивается с выражением2. Если i > выражения2, то оператор For завершает свою работу, иначе снова выполняются операторы, снова i увеличивается и т. д.

Работа оператора For при отрицательном шаге:

Прежде всего вычисляется выражение1, и переменной цикла (пусть это будет i) присваивается его значение. Затем вычисляется выражение2 и сравнивается с i. Если i < выражения2, то оператор For завершает свою работу, так ничего и не сделав. В противном случае выполняются операторы, стоящие между строками For и Next. После их выполнения значение i уменьшается на значение модуля выраженияЗ и снова сравнивается с выражением2. Если i < выражения2, то оператор For завершает свою работу, иначе снова выполняются операторы, снова i уменьшается и т. д.

Оператор Exit For

Оператор Exit For — еще один способ выхода из цикла For. Применяется он совершенно аналогично оператору Exit Do, поэтому отсылаю вас туда.

Задание 46: Напечатать с помощью оператора For: Прямой счет: -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 Обратный счет: 5 4 3 2 1 0–1 -2 -3 Конец счета

Оглядимся вокруг

Итак, мы изучили три способа заставить компьютер многократно выполнять часть кода внутри процедуры:

Операторы Do… Loop

Операторы For

Устаревший оператор Goto

Существуют способы заставить многократно выполняться процедуру целиком, среди них:

Использование таймера.

Рекурсия.

Отладка программы

Мы уже добрались до программ, требующих для своей отладки более совершенных средств, чем простой пошаговый режим. Поговорим о них.

Типы ошибок. Сообщения об ошибках.

Сначала перечтите, пожалуйста, материал о сообщениях об ошибках.

Ошибки в программах делятся на те, которые Visual Basic замечает в процессе ввода программы, на те, что замечает в процессе выполнения программы, и на те, что не замечает и в принципе заметить не может.

К первым относятся все синтаксические погрешности. Например, если вы вместо строки Do Until а>0 введете Do Antil а>0 и попытаетесь перейти на следующую строку, Visual Basic выдаст сообщение об ошибке

Expected While or Until or end of statement

что означает

Ждал While или Until или конца строки

Visual Basic недостаточно умен, чтобы точно описать вам вашу ошибку, но он хотя бы говорит вам, что ему от вас нужно.

На стадии выполнения Visual Basic замечает такие ошибки, как Sqr(-25), то есть квадратный корень из -25. На нее он среагирует таким сообщением — >

что означает Неправильный вызов процедуры или неправильный параметр процедуры. В нашем случае это, конечно, недопустимое значение параметра (-25). Чтобы узнать, на какое место программы Visual Basic грешит, нажмите кнопку Debug. Visual Basic переходит в режим прерывания и подсвечивает ошибочную по его мнению строку.

К ошибкам, которые Visual Basic не обнаруживает, относятся смысловые ошибки. Так, если вы, желая увеличить число а на 1, вместо а=а+1 пишете а=а+2, то этого не заметит ни один язык в мире.

Отладка программы. Окна отладки. Режимы отладки.

Ранее я изложил пошаговый способ выполнения программы. Его вполне достаточно для отладки простейших программ. В более сложных случаях можно применять другие способы, с которыми мы сейчас познакомимся. Кстати, зачастую они и более удобны. Итак рассмотрим окна Locals, Watches, Quick Watch, Call Stack и новые способы использования окна Immediate.

На рисунке в окне кода вы видите некую процедуру Command1_Click в процессе отладки:

Выполнившись с начала до конца, эта процедура печатает в окне Immediate такую информацию:

Начало работы

20 3

18 4

16 5

14 6

12 7

10 8

Конец работы

Вообразим, что нас такая печать привела в недоумение, мы по своей бестолковости ожидали, что будет напечатано

Начало работы

20 3

18 4

Конец работы

Чтобы разобраться в случившемся, мы и затеяли отладку.

Окно Locals. Прежде всего при помощи View->Locals Window и View->Immediate Window мы вызвали на экран окна Locals и Immediate. Назначение окна Locals — показывать в режиме прерывания значения локальных переменных выполняемой процедуры. После этого клавишей F8 запустим пошаговый режим выполнения проекта, как это объяснялось ранее. После нескольких нажатий на F8 окна Locals и Immediate примут тот вид, что вы видите на рисунке. Value означает "значение". Правда, мы и без окна Locals в любой момент можем узнать значения а и Ь, просто поместив на них мышиный курсор. Однако применение окна Locals избавляет нас и от этих мизерных трудов. К тому же вы в окне можете видеть информацию о типе переменных. Щелкните по плюсику слева от Me. Форма расскажет вам о текущих значениях своих свойств.

Если вы, выполняя таким образом процедуру, перескочите на другую процедуру, то теперь в окне Locals будут видны именно ее локальные переменные. Если вам другие процедуры не интересны, то работайте в пошаговом режиме не клавишей F8, а комбинацией клавиш Shift-F8. При этом все другие процедуры будут проскакиваться мгновенно.

Точки прерывания (Breakpoints). Когда программа большая или циклов много, жать на F8 приходится слишком часто. Но ведь и нужды-то в этом нет. Обычно вам интересно останавливаться только на некоторых строках программы, мимо остальных можно и пролететь. Visual Basic позволяет вам задать такие строки — точки прерывания (Breakpoints). Щелкните по вертикальной серой полосе в левой части окна кода против строки, на которой хотите прерывать выполнение программы. На полосе появится черная точка и вся строка будет выделена черным (смотри рисунок).

Щелкните так же против всех нужных вам строк. Запускайте проект обычным образом (кнопка Start или клавиша F5). Дойдя до первой же точки прерывания, проект перейдет в режим прерывания. Продолжайте его работу клавишей F5. Проект будет останавливаться только на точках прерывания. Убираются точки прерывания так же, как и ставятся — щелчком мыши.

"Беги до курсора" — Run То Cursor. Это еще один способ остановки в нужной вам строке. Поставьте текстовый курсор в нужную строку и нажмите Ctrl-F8. Программа будет выполняться до тех пор, пока не наткнется на строку с курсором. А теперь поставьте курсор в другую строку и снова нажмите Ctrl-F8. Программа продолжит работу с того места, где остановилась, и будет выполняться до тех пор, пока не наткнется на строку с курсором. И так далее.

В процессе выполнения программы в режиме прерывания вы можете достаточно свободно переключаться между разными способами прерывания. Ставьте и убирайте точки прерывания, переставляйте курсор, нажимайте то F8, то Shift-F8, то Ctrl-F8, то F5. Visual Basic будет вас слушаться.

Описанные в этом разделе возможности отладки и некоторые другие приведены в меню Debug (отладка).

Окно Watches. Вообразим, что окно Locals не заставило нас поумнеть. Нам все кажется, что цикл должен был прерваться уже при значении Ь=5. К тому же, мы устали жать на F8. Хорошо бы программа исполнялась в своем обычном сверхбыстром режиме [run], но в тот момент, когда Ь станет равным 5, перешла в режим прерывания и остановилась, чтобы мы успели посмотреть, что там к чему в этот момент. Итак, нам нужен совсем другой способ остановки — не на заданном операторе, а при выполнении заданного условия. Для этого мы используем окно Watches. Вызовем его так: Debug—>Add Watch. Возникнет диалоговое окно Add Watch, в которое вы вводите логическое выражение Ь=5, которое по нашим расчетам поначалу равно False, но затем в какой-то момент выполнения вроде бы станет равным True. Вот этот самый момент мы и хотим, чтобы Visual Basic поймал и остановил программу. Для этого из трех возможных положении переключателя Watch Туре выбираем среднее. Если бы мы хотели просто присматривать за выражением, то выбрали бы верхнее. Нижнее положение приказывает прерваться при любом изменении значения выражения.

Нажмите ОК. А теперь давайте еще присмотрим за выражением Ь > а. Добавим его в окно Watches аналогично.

Запустите проект на выполнение в обычном режиме. После нажатия на кнопку Command1 процедура будет выполняться до тех пор, пока Ь не станет равным 5, после чего Visual Basic перейдет в режим прерывания и остановится. Этот момент вы и видите на первом из трех рисунков этого раздела. Все описанные мной окна содержат информацию именно на этот момент.

Окно Quick Watch. Кроме этих окон вы видите на рисунке еще одно окно — Quick Watch. Оно понадобилось вот для чего. Иногда в процессе работы в режиме прерывания вам может захотеться узнать, чему равно в настоящий момент значение того или иного выражения из процедуры, например а — 2. Вы можете включить это выражение в окно Watches, но быстрее поступить так: Выделите нужное выражение в окне кода, как это сделано на рисунке, затем Debug->Quick Watch. Окно появляется.

Окно Call Stack. Когда в программе содержится много взаимодействующих процедур, вам при отладке может быть совершенно необходимо разобраться в последовательности их выполнения. В этом случае вам поможет окно Call Stack, которое и покажет вам эту последовательность. Вызывается оно так: View->Call Stack.

Окно Immediate может применяться для следующих полезных вещей, о которых я раньше не говорил. Вы можете в режиме прерывания ввести в это окно текст и наблюдать следующие результаты:

Текст ∙ Смысл

?а ∙ В окне печатается значение переменной а в данный момент

?backcolor ∙ В окне печатается численное значение цвета фона

?text1.Text ∙ В окне печатается содержимое текстового окна

a=44 ∙ Приказ изменить в данный момент по нашему желанию значение переменной а. Таким образом мы можем вмешиваться в ход выполнения программы, чего раньше не делали. Более того, в режиме прерывания вы можете в окне кода на ходу менять операторы программы, так что в начале своего выполнения программа может иметь один облик, а в конце — совсем другой.

form1.BackColor =255 ∙ Приказ изменить цвета фона. Результат вы сразу же обнаружите, посмотрев на форму.

Command1 Clic k ∙ Приказ выполнить процедуру

for i=1 to 10:?i: next ∙ Приказ выполнить оператор. В окне будут напечатаны числа от 1 до 10.

ТИПИЧНЫЕ МАЛЕНЬКИЕ ПРОГРАММЫ

Каждому программисту известны такие слова, как счетчик, сумматор, вложенные циклы и другие подобные понятия, составляющие элементарную технику программирования. Без них не обходится ни одна реальная программа, и если мы хотим идти дальше, то нам без них не обойтись. В этой главе я не буду вводить новых операторов, а покажу, как программировать типичные задачи, в том числе и те, что используют упомянутые понятия.

Вычислительная циклическая программа

Задача: Во дворце 40 залов. Известны длина, ширина и высота каждого зала. Вычислить площадь пола и объем каждого зала.

Сначала напишем фрагмент для одного зала:

Dlina = InputBox ("Введите длину") 'Начало фрагмента

Shirina = InputBox ("Введите ширину")

Visota = InputBox ("Введите высоту")

S = Dlina * Shirina 'Площадь пола

V = S * Visota 'Объем

Debug.Print "Площадь пола="; S, "Объем зала="; V 'Конец фрагмента

Для решения задачи этот фрагмент нужно выполнить 40 раз, для чего вполне естественно вложить его в оператор For:

Private Sub Command1_Click()

   For i = 1 To 40

   Dlina = InputBox("Введите длину") 'Начало фрагмента

   Shirina = InputBox("Введите ширину")

   Visota = InputBox("Введите высоту")

   S = Dlina * Shirina 'Площадь пола

   V = S * Visota 'Объем

   Debug.Print "Площадь пола="; S, "Объем зала="; V 'Конец фрагмента

Next i

End Sub

Полужирным шрифтом я выделил новые по сравнению с предыдущим фрагментом строки.

Чтобы программа подходила для любого числа залов, нужно вместо

For i = 1 То 40

написать

N = InputBox("Сколько залов во дворце?")

For i = 1 То N

Задание 47: Даны стороны N кубиков. Вычислить объем каждого.

Роль ошибок

Пусть во дворце три зала размерами 20*15*4, 30*20*5 и 10*5*3. В этом случае, выполняя программу предыдущего параграфа, мы вводим N=3 и оператор For выполняет цикл три раза.

Мы знаем, что по ошибочной программе компьютер выдает ошибочные результаты. Например, если в нашей программе мы вместо V=S*visota напишем V=S+visota, то результаты будут такими:

Площадь пола=300 Объем зала=304

Площадь пола=600 Объем зала=605

Площадь пола=50 Объем зала=53

Если же случайно вместо For i=1 То N написать For i=2 То N то результаты будут такими:

Площадь пола=300 Объем зала=1200

Площадь пола=600 Объем зала=3000

На этом программа закончит работу и не спросит размеров третьего зала. Вам не кажется странным, что она посчитала 1 и 2 залы, а не 2 и 3? Если кажется, то учтите, что пользователь ничего не знает об ошибке в программе, а компьютер не говорит ему, размеры какого по счету зала ему нужно вводить.

Задания 48–49: Определите без компьютера, что напечатает компьютер, если строку For i=1 То N поместить на три строки ниже, а именно — перед строкой S = Dlina * Shirina поменять местами строки Debug.Print и Next

Если задания не получаются, введите программы в компьютер и используйте пошаговый режим.

Счетчики

Счетчик — это переменная величина, в которой вы что-нибудь подсчитываете. Для чего нужны счетчики? Ну хотя бы для того, чтобы подсчитать количество жизней главного персонажа в компьютерной игре.

Задача 1: В компьютер с клавиатуры вводятся числа. Компьютер после ввода каждого числа должен печатать, сколько среди них уже введено положительных.

Фрагмент, решающий задачу:

с=0 'Обнуляем счетчик

m: а = InputBox("Введите очередное число")

If а>0 Then с=с+1

Debug.Print "Из них положительных — ", с

GoTo m

Пояснения: Мы придумали переменную с, которую назвали счетчиком. Она у нас выполняет роль счетчика положительных чисел. Сердце счетчика — оператор с=с+1. Именно он в нужный момент увеличивает счетчик на 1. Но и без If а>0 Then тоже никак нельзя. Если бы его не было, то с подсчитывал бы все числа без разбору, то есть был бы обыкновенным счетчиком циклов. В нашем же фрагменте увеличение с на 1 выполняется не всегда, а лишь при положительном а.

Обязательно прокрутите программу в пошаговом режиме.

В сложных программах не забывайте обнулять счетчик перед входом в цикл, а не то он начнет считать вам не с нуля, а бог знает с чего. Как бы вам понравилось, если бы таксист в начале поездки не обнулил счетчик?

В нашем фрагменте значения счетчика печатаются при каждом выполнении цикла. Изменим задачу.

Задача 2: В компьютер вводится ровно 200 чисел. Компьютер должен подсчитать и один раз напечатать, сколько среди них положительных.

Программа:

Private Sub Command2_Click()

   с = 0 'Обнуляем счетчик

   For i = 1 То 200

   а = InputBox("Введите очередное число")

   If а > 0 Then с = с + 1

   Next i

   Debug.Print "Из них положительных с

End Sub

Пояснения: Путь рассуждений здесь тот же, что и в первой задаче. В результате применения оператора For тело цикла выполняется ровно 200 раз, благодаря чему счетчик с накапливает нужное значение. Оператор Debug.Print выполняется только один раз и печатает последнее накопленное значение, потому что в ячейке с будет находиться именно оно..

Задание 50: Что будет, если Вместо с=0 написать с=10.

Вместо с=с+1 написать с=с+2.

Строки Next и Debug.Print поменять местами.

Строки с=0 и For поменять местами.

Строки For и InputBox поменять местами.

А в следующей программе мы используем уже два счетчика. Изменим задачу. Задача 3: В компьютер вводится ровно 200 чисел. Компьютер должен подсчитать и один раз напечатать, сколько среди них положительных чисел и сколько нулей. Программа:

Private Sub Command3_Click()

   с_полож = 0 'Обнуляем счетчик положительных чисел

   с_нулей = 0 'Обнуляем счетчик нулей

   For i = 1 То 200

   а = InputBox("Введите очередное число")

   If а > 0 Then с_полож = с_полож + 1

   If а = 0 Then с_нулей = с_нулей + 1

   Next i

   Debug.Print "Из них положительных с_полож, "Нулей с_нулей

End Sub

Как узнать, насколько Лев Толстой любил слово "добро"? Для этого достаточно, используя с минимальными изменениями нижеприведенную программу, ввести в компьютер слово за словом его произведения.

Задача 4: В компьютер один за другим вводятся произвольные символы. Ввод заканчивается символом "/". Подсчитать, какой процент от общего числа введенных символов составляют символ "W" и символ":" по отдельности.

Здесь мы организуем три счетчика одновременно: cW — для подсчета букв W, cDv — для подсчета двоеточий, а также i — счетчик общего числа введенных символов, кроме "/".

Программа:

Private Sub Command4_Click()

Dim i As Integer, cW As Integer, cDv As Integer

Dim procent_W As Integer, procent_Dv As Integer

Dim simvol As String

   i = 0: cW = 0: cDv = 0 'Обнуляем все три счетчика

   Do

   simvol = InputBox("Введи символ")

   If simvol <> "/" Then i = i + 1 'Если это не /, то "посчитай" его

   Select Case simvol

   Case "W" 'Если это W, то

   cW = cW + 1 'увеличь счетчик символов W

   Case":" 'Если это:, то

   cDv = cDv + 1 'увеличь счетчик символов:

   Case "/" 'Если это /, то

   Exit Do 'завершай работу цикла

  End Select

   Loop

   procent_W = Round(100 * cW / i) 'Вычисляй процент символов W

   procent_Dv =Round(100 * cDv / i) 'Вычисляй процент символов:

   Debug.Print procent_W, procent_Dv

End Sub

Задание 51: В компьютер вводится N чисел. Подсчитать из них количество положительных, отрицательных и тех, что превышают число 10,

Задание 52: В компьютер вводятся пары целых чисел. Подсчитать, сколько среди них пар, дающих в сумме число 13. Подсчет закончить после ввода пары нулей.

Сумматоры

Сумматор — это переменная величина, в которой вы подсчитываете сумму чего-либо. Если вы поняли идею счетчика, то понять идею сумматора вам будет нетрудно. Посмотрим, как будет работать следующий фрагмент:

s=0 'Обнуляем сумматор. Это не менее важно, чем обнулить счетчик

m: а = InputBox("Введите очередное число")

s=s+a 'Увеличиваем сумматор

Debug.Print "Сумма="; s

GoTo m

В ячейке s накапливается сумма вводимых чисел а, поэтому назовем эту ячейку сумматором. Отличие сумматора от счетчика в том, что счетчик увеличивается на 1 оператором с=с+1, а сумматор — на суммируемое число оператором s=s+a.

Задача: В компьютер вводится N чисел. Вычислить и один раз напечатать их сумму.

Программа:

Private Sub Command2_Click()

   N = InputBox("Сколько чисел будем складывать?")

   s = 0

   For i = 1 То N

   а = InputBox("Введите очередное число")

   s = s + а

   Next i

   Debug.Print "Сумма равна"; s

End Sub

Задание 53: Пусть N=2, a=5 и 3. Тогда по этой программе Visual Basic напечатает 8. Что он напечатает, если:

Вместо s=0 написать s=10.

Вместо s=s+a написать s=s+a+1.

Строки Next и Debug.Print поменять местами.

Строки s=0 и For поменять местами.

Строки For и InputBox поменять местами.

Строки s=s+a и Next поменять местами.

Вместо For i=1 То N написать For i=2 То N.

Задания 54–56: Написать программы для следующих задач:

Во дворце 40 залов. Известны длина и ширина каждого зала.

Вычислить площадь пола всего дворца.

Вычислить средний балл учеников вашего класса по физике.

Вычислить произведение N произвольных чисел. Подсказка: Несмотря на то, что произведение — не сумма, эта программа будет отличаться от программы суммирования всего двумя существенными символами (какими?), а структура обеих программ совершенно одинакова.

Вложение циклов в разветвления и наоборот

Реальная процедура на Visual Basic может представлять собой сложную мозаику из циклических и разветвляющихся частей, вложенных друг в друга. Мы уже видели, как в оператор цикла были вложены операторы ветвления. В свою очередь в них могут быть вложены операторы цикла, и так до бесконечности.

Для тренировки определите, что напечатает следующий фрагмент:

Private Sub Command1_Click()

   For i = 1 To 5

   a = 9

   If i * i = a Then

   For k = 5 To 8

   Debug.Print k;

   Else

   Debug.Print 1997

   End If

   Next i

End Sub

Здесь внутрь For i = 1 To 5 вложен If i * i = a,a внутрь него вложен For к = 5 To 8.

Ответ:

1997

1997

5 6 7 8 1997

1997

Вложенные циклы

Вложенные циклы или цикл внутри цикла — весьма распространенная конструкция при программировании.

Поставим себе задачу — напечатать таблицу умножения. В следующем виде:

Начнем с малого — пусть нужно напечатать

1*1=1

Вот фрагмент программы:

Фрагмент 1

а=1

Ь=1

proizv = а * b

Print а, "*",Ь, "=",proizv

Здесь в операторе Print 5 элементов:

сомножитель а,

символ знака умножения "*",

сомножитель b,

символ "=",

значение произведения proizv

Усложним задачу. Попробуем заставить компьютер напечатать первую строку таблицы:

Замечаем, что здесь нам нужно решить 9 элементарных задач на вычисление произведения, первую из которых решает фрагмент 1. Все они очень похожи и различаются лишь значением второго сомножителя. Таким образом, для решения каждой из 9 задач подошел бы наш фрагмент 1, если бы в нем в операторе Ь=1 вместо единицы стояла нужная цифра. В данном случае идеально подходит оператор For:

Фрагмент 2

а = 1

For b = 1 То 10

proizv = а * Ь

Print а; "*"; Ь; proizv;

Next b

Прокрутите программу в пошаговом режиме.

Следующая ступень усложнения — последняя — напечатать не одну строку таблицы, а девять. Для этого фрагмент 2 должен быть выполнен 9 раз, каждый раз — с новым значением а. Чтобы этого достичь, "обнимем" фрагмент 2 оператором For точно так же, как мы обнимали фрагмент 1.

Фрагмент 3

For а = 1 То 10

For b = 1 То 10

proizv = а * Ь

Print а; "*"; Ь; "="; proizv;

Next b

Next a

Прокрутите программу в пошаговом режиме, для удобства заменив 9 на 4.

Печатается все, что надо, но в одну строчку. Добавим в нужное место пустой Print, чтобы после окончания очередной строки печать начиналась с новой:

Фрагмент 4

For а = 1 То 10

For b = 1 То 10

proizv = а * Ь

Print а; "*"; Ь; "="; proizv;

Next b

Print

Next a

Прокрутите программу в пошаговом режиме. Прочувствуйте то, что пустой Print мы поместили именно в нужное место, строчкой выше или ниже он все бы испортил.

Печатает фрагмент 4 плохо. Акуратных столбцов не получается. Мы не будем добиваться идеальной картинки. Просто поменяем точку с запятой в конце оператора Print на запятую, чтобы результаты были выровнены по столбцам. Столбцы расположены на расстоянии 14 символов друг от друга. Поменяем шрифт (свойство Font) формы на Courier, потому что у этого шрифта в отличие от многих других символы имеют одинаковую ширину.

В целом программа иллюстрирует идею вложенных циклов, когда один, внутренний, цикл вложен внутрь другого, внешнего. У нас тело внешнего цикла выполняется 10 раз, а тело внутреннего — 100 раз, так как на каждое выполнение внешнего цикла он выполняется 10 раз.

Задание 57: Распечатать все возможные сочетания из двух цифр — первая цифра может быть любой от 3 до 8, вторая — любой от 0 до 7. Например, 36, 44, 80.

Распечатать все возможные сочетания из четырех цифр, каждая из которых может принимать значения 1,2,3. Например, 2123, 3312, 1111.

Подсчитать количество таких сочетаний.

Подсчитать из них количество неубывающих сочетаний, то есть таких, где каждая следующая цифра не меньше предыдущей — 1123, 1223, 2222 и т. п., но не 3322. Распечатать все такие сочетания.

Поиск максимального из чисел

Задача программисту: Найти максимальное из вводимых в компьютер чисел. Задача рыбаку: Принести домой самую большую из выловленных рыб.

Решение рыбака: Рыбак приготовил для самой большой рыбы пустое ведро. Первую пойманную рыбу рыбак не глядя бросает в это ведро. Каждую следующую рыбу он сравнивает с той, что в ведре. Если она больше, то он бросает ее в ведро, а ту, что была там раньше, выпускает в реку.

Решение программиста: Программист приготовил для самого большого числа ячейку и придумал ей название, скажем, max. Первое число программист не глядя вводит в эту ячейку. Каждое следующее число (назовем его chislo) он сравнивает с шах. Если оно больше, то он присваивает переменной шах значение этого числа.

Напишем программу для определения максимального из 10 вводимых чисел:

Private Sub Command1_Click()

   Max = InputBox("Введите число") 'первую рыбу — в ведро

   For i =2 То 10 'ловим остальных рыб:

   chislo = InputBox("Введите число") 'поймали очередную рыбу

   If chislo > Max Then Max = chislo 'и если она больше той, что в ведре, бросаем ее в ведро

   Next i

   Debug.Print Max 'несем самую большую рыбу домой

End Sub

Задание 58: Найти из N чисел минимальное. Каким по порядку было введено минимальное число? Указание: для номера минимального числа тоже нужно отвести специальную ячейку.

Задание 59: У вас есть данные о росте ваших одноклассников. Правда ли, что рост самого высокого отличается от роста самого низкого больше, чем на 40 см.?

ГРАФИКА

Графикой у компьютерщиков принято называть все то, что связано с рисунками и изображениями.

Прежде чем рисовать, познакомимся с некоторыми новыми понятиями.

Объекты. Их свойства, их события, их методы

То, что у каждого объекта есть свойства, мы уже усвоили. Так, у формы Form1 есть свойство BackColor (цвет фона), а у метки Label8 есть свойство Caption (надпись). У кнопки Command2 тоже есть свойство Caption, но оно у ней свое. Принадлежность свойства указывается через точку — Label8.Caption, Command2.Caption, Text1.Width.

Что вы можете делать со свойствами объектов? Вы можете их устанавливать и менять вручную в режиме проектирования. Вы можете запрограммировать их автоматическое изменение в режиме работы.

Что касается событий, я как-то не акцентировал, кому они принадлежат. Создавалось впечатление, что они, вроде, сами по себе, не относятся ни к какому объекту. Нет же. Посмотрите на процедуры, написанные нами ранее. Кроме процедуры Command1_Click, мы встретились с такими процедурами, как Form_Load и Form_Terminate. Вы видите, что в заголовке процедуры справа от знака подчеркивания мы указываем событие, а слева — объект, к которому это событие относится. Таким образом, события принадлежат объектам и принадлежность события указывается через знак подчеркивания в заголовке процедуры.

Событий в Visual Basic огромное количество и многие из них мы изучим. Чтобы посмотреть, какие события могут случиться с таким-то объектом, нужно запустить так называемый Object Browser ("перелистыватель объектов" — его найдете в меню View) — >

В окне Object Browser в левом списке вы кроме всего прочего найдете названия всех элементов управления, находящихся в данный момент в Toolbox. Щелкните по интересующему вас объекту (я щелкнул по CommandButton) — в правом списке вы увидите свойства, события и так называемые методы данного объекта.

Свойства помечены значком в виде руки, что-то нажимающей на каком-то пульте (вы можете видеть на картинке свойство Caption). События помечены значком в виде зигзага молнии, методы помечены непонятным значком, по-моему это летящий кирпич. Щелкните по интересующему вас элементу правого списка (я щелкнул по событию Click) — в нижней части окна Object Browser появится краткое описание этого элемента.

Кстати, в Object Browser вы найдете много свойств, которых нет в знакомом вам окне свойств, потому что существуют свойства, которые нельзя задавать в режиме проектирования.

Что вы можете делать с событиями? Вы можете программировать в соответствующих процедурах реакцию компьютера на них, а в режиме работы вы можете многие из них вызывать мышкой или с клавиатуры.

Кроме свойств и событий у объектов есть так называемые методы. Метод — это кое-что из того, что умеет делать данный объект.

Для знакомства с методами Visual Basic выберем метод SetFocus. Чтобы его понять, сначала нужно узнать, что такое фокус. Создайте проект с двумя кнопками и двумя текстовыми полями. Запустите его. Щелкните по одной кнопке, по другой, по одному полю, по другому. Ничего, конечно, не происходит, но если последний раз вы щелкнули по кнопке, то она имеет несколько другой, чем раньше, "нажатый" вид. А если последний раз вы щелкнули по текстовому полю, то именно в нем мигает курсор. Таким образом, можно сказать, что из множества объектов на форме один какой-то выделяется, то есть находится в фокусе. Этим объектом оказывается как раз тот объект, которым вы пользовались последним. Говорят, что объект обладает фокусом.

У объектов, способных иметь фокус, имеется два события: GotFocus, которое возникает в момент приобретения объектом фокуса, и LostFocus, которое возникает в момент потери фокуса.

Запишите в окно кода такие процедуры:

Private Sub Text1_GotFocus()

   Debug.Print "Text1 получил фокус"

End Sub

Private Sub Text2_GotFocus()

   Debug.Print "Text2 получил фокус"

End Sub

Private Sub Text1_LostFocus()

   Debug.Print "Text1 потерял фокус"

End Sub

Private Sub Text2_LostFocus()

   Debug.Print "Text2 потерял фокус"

End Sub

Пощелкайте по текстовым полям. Понаблюдайте, что появляется при этом в окне Immediate и в какой последовательности.

Фокус можно переводить на объект и программным путем. Дополним наш проект двумя процедурами:

Private Sub Command1_Click()

   Text1.SetFocus

End Sub

Private Sub Command2_Click()

   Text2.SetFocus

End Sub

Запустите проект. Щелкните по кнопке Command1. Фокус, вопреки ожиданиям, переместился не на кнопку Command1, а в поле Text1. Произошло это благодаря оператору Text1.SetFocus, который можно перевести так — "Установи фокус в объект Text1". Щелкните по кнопке Command2. Фокус переместился в поле Text2. Метод SetFocus принадлежит объекту и отделяется от своего хозяина точкой. Дело его простое — переводить фокус на своего хозяина.

Не все объекты обладают методом SetFocus. Например, у метки его нет. Зачем Бэйсику нужен фокус, мы узнаем позже.

Мы раньше уже познакомились с одним методом — это Print. Объект, обладающий этим методом, печатает информацию на своей поверхности. Поместите в проект элемент управления PictureBox (с именем Picture1) и выполните оператор Picture1.Print "Hello!". Текст будет напечатан не на форме, а на самом объекте.

Если хозяина метода мы не указываем, то есть пишем просто Print, то по умолчанию считается, что хозяином является форма. То же относится и к свойствам. Например, оператор Width = 5000 устанавливает ширину именно формы, а не чего-нибудь другого.

Всё ли умеют делать методы, которые мы видим в Object Browser? Нет, далеко не всё, и даже мало что. Гораздо более богатые результаты мы достигаем, меняя свойства объектов или программируя реакцию на события, как все время делали раньше. Но вот когда мы научимся создавать собственные объекты, тогда мы будем писать для них методы сами, и уж тогда от нас самих будет зависеть, насколько богаты они будут.

Три способа рисовать

В Visual Basic есть три основных способа использовать графику:

Не входя в Visual Basic, в каком-нибудь графическом редакторе вы можете нарисовать то, что вам нужно, или найти на диске готовый файл с подходящим рисунком. Затем, войдя в Visual Basic, придать этот рисунок форме или другому объекту.

В Toolbox имеется два элемента управления: Line (Линия), имеющий вид отрезка прямой различного цвета, толщины и стиля, и Shape (Фигура), принимающий вид прямоугольников, окружностей и эллипсов тоже различного цвета, толщины и стиля. Если их на этапе проектирования поместить на форму и придать им нужные размеры и прочее, то можно получить, в общем, любую картинку по принципу "Точка, точка, огуречик, вот и вышел человечек".

Форма, элемент управления PictureBox и некоторые другие объекты обладают методами, работа которых заключается в том, чтобы рисовать на поверхности своего хозяина точки, отрезки, прямоугольники, окружности, эллипсы, дуги и сектора, в общем, все то, что достигалось предыдущим способом. Эти методы будем называть графическими. Основное отличие от предыдущего способа в том, что здесь все надо программировать, а там все делалось вручную. У каждого из этих способов есть и другие преимущества и недостатки, о чем позже.

Есть и другие, более продвинутые, сложные и громоздкие способы, но ими пользуются только тогда, когда цели нельзя достигнуть указанными тремя. Рассмотрим по очереди все три способа.

Первый способ — Загрузка в Visual Basic готовых изображений

Рассмотрим первый способ использования графики в Visual Basic.

Придать объекту картинку можно, установив его свойство Picture: в режиме проектирования — вручную, в режиме работы — использовав функцию LoadPicture. Например,

Form1.Picture = LoadPicture("С: \TEMP\Rockies.bmp")

Здесь в скобках в кавычках пишем адрес файла с картинкой на диске.

Если у вас в проекте несколько объектов, имеющих свойство Picture, то картинку можно мгновенно "скопировать" с одного объекта на другой так:

Image4.Picture = Form1.Picture

Если вы хотите удалить картинку с объекта:

в режиме проектирования вы должны буквально стереть значение свойства Picture из окна свойств.

в режиме работы вы должны написать оператор такого вида:

Form1.Picture = LoadPicture("")

Типы графических файлов

Visual Basic 6.0 поддерживает (воспринимает и работает с ними) графические файлы следующих типов:

Расширение файла ∙ Краткое описание

BMP, DIB ∙ Фотографии и любые другие растровые изображения.

ICO ∙ Значки (пиктограммы, иконки) — очень маленькие

CUR ∙ Значки курсоров — очень маленькие

WMF, EMF ∙ Метафайлы Windows — векторные изображения

GIF ∙ Растровые изображения, применяются в Интернете

JPG, JPEG ∙ Растровые изображения (часто пониженного качества, зато экономные), применяются в Интернете

Где взять все эти файлы? Многие из этих типов вы найдете в папке Graphics, находящейся в папке, посвященной Visual Basic. Многие — в папке Clipart из папки Microsoft Office. В папке Windows вы найдете большую картинку Облака.bmp. Красивые картинки типа JPG находятся по адресу C: \Program Files\Plus!\Themes. Если вы умеете в Windows запускать поиск файлов по расширениям, то поищите, что-нибудь обязательно найдете. Если у вас есть любимая фотография или картинка в журнале, попросите своего знакомого, у которого есть сканер, отсканировать ее и записать на вашу дискету. Дело пяти минут. На дискете при обычном сканировании уместятся 3–4 фотографии, а в формате JPG — 30–40. Ну а если у вас есть Интернет, то тут и говорить не о чем.

Регулировка размеров изображений

Рассмотрим, как размещаются и умещаются ли картинки в объектах нашего проекта.

Сначала испытаем форму. Загрузим в нее любой растровый файл и попробуем изменять размеры формы. Мы видим, что и в режиме проектирования и в режиме работы эти изменения никак не влияют на саму картинку — если форму совсем уменьшить, то мы будем видеть лишь часть картинки, если слишком увеличить — справа и снизу формы останутся пустые места. Сама картинка не увеличится и не уменьшится. А вот если загрузить векторную картинку, то она будет автоматически растягиваться и сжиматься по размерам формы.

А теперь испытаем элемент управления PictureBox. Он специально предназначен для размещения картинок. Проверьте и убедитесь, что по отношению к ним он ведет себя так же, как форма. Зачем он тогда нужен? Для многого.

У него есть, например, свойство AutoSize, которое, если установить его в True, заставляет PictureBox в режиме работы подстраивать свои размеры под размеры картинки. (А что происходит в режиме проектирования, вряд ли нас должно интересовать, правда?) Получается вот что —>

В этом случае даже векторная графика перестает быть послушной и заставляет PictureBox (в режиме работы, а не проектирования!) подстраиваться под свои размеры.

А теперь испытаем элемент управления Image. Он тоже специально предназначен для размещения картинок. Проверьте, установлено ли его свойство Strech в False, и убедитесь, что по отношению ко всем видам графики объект Image в режиме работы подстраивает свои размеры под размеры картинки. В чем же тогда его отличие? Вот в чем.

Установите свойство Strech в True, это заставит уже картинку в режиме работы подстраивать свои размеры под размеры Image, а не наоборот. Любую картинку, в том числе aise и растровую. Получается вот что — >

Выходит, что свойство Strech — переключатель того, что подо что "прогнется" — Image под картинку или картинка под Image.

А теперь самостоятельно испытайте кнопку — CommandButton. Но перед испытанием обязательно придайте ее свойству Style значение Graphical, иначе никаких картинок на кнопке не будет видно. Кроме свойства Picture у кнопки есть еще, например, такое свойство — DownPicture. Оно определяет другую картинку, а именно ту, которую мы видим, нажав кнопку и не отпуская ее.

Задание 60: Вы профессиональный продавец автомобилей. Вы приезжаете к покупателю, достаете портативный компьютер, на экране — несколько десятков кнопок, на каждой — маленькая фотография одного из продаваемых автомобилей. Покупатель говорит: "Вот этот покажите, пожалуйста". Вы нажимаете кнопку и на экране возникает та же фотография, но увеличенная.

Помощь: Если вы собираетесь в качестве кнопок использовать элементы управления CommandButton, то уменьшенные фото вам придется предварительно сделать в каком-нибудь графическом редакторе и сохранить их в отдельные файлы, постаравшись, чтобы эти маленькие картинки на экране были примерно одинаковых размеров. Но можно и избежать такой потери времени. Ведь кнопками могут служить объекты Image! Потому что у объекта Image тоже есть событие Click! Создайте на форме несколько маленьких Image и один большой и в маленькие впишите фото. По щелчку мыши по маленькому Image большой Image пусть копирует в себя его картинку.

Необязательное усложнение для тех, кто не боится системы координат: Если у вас все получилось, то вы уже обратили внимание на одну проблему. Проблема в том, что размеры и форма исходных фото разные: одни продолговатые, другие квадратные (а если у вас одинаковые, то сделайте разными, а то неинтересно). Бог с ними, с кнопками (хотя с ними та же самая проблема), нам хочется, чтобы хоть большие-то картинки располагались на экране симметрично как по горизонтали, так и по вертикали, и имели максимально возможный размер. Вот этой цели я и хочу, чтобы вы достигли. Для этого вам придется использовать оператор ветвления, а также свойства, задающие размер и местоположение объектов.

Проверьте, чтобы форма была распахнута на весь экран. После щелчка мыши по кнопке компьютер должен сделать следующее: Настроить большой Image, чтобы он подстраивался под размеры картинки, установив сами знаете какое свойство.

Пусть большой Image копирует в себя картинку из маленького. На форме появится более-менее большое фото неискаженных пропорций, но не по центру. Все это у вас уже давно готово. Задача — увеличить фото еще больше, и чтобы оно было по центру.

Поделить ширину формы на ее высоту, чтобы узнать ее "продолговатость". (Это надо бы пораньше, да ладно.)

Поделить ширину Image на его высоту, чтобы узнать "продолговатость" картинки.

Если продолговатость картинки больше, чем продолговатость формы, то в идеале при максимальном увеличении картинка должна почти упереться левым и правым краем в края формы, а сверху и снизу должно остаться одинаковое пространство. Для этого нужно выполнить несколько операторов присваивания, увеличивающие размер и изменяющие местоположение Image, да так, чтобы продолговатость Image равнялась продолговатости картинки, а затем заставить картинку принять размеры Image.

Если продолговатость картинки меньше, чем продолговатость формы, то в идеале при максимальном увеличении картинка упрется верхним и нижним краем в края формы, а слева и справа должно остаться одинаковое пространство. Здесь тоже нужно выполнить несколько аналогичных операторов.

Таким образом, при щелчке по кнопке на форме возникает фото и сразу же за этим вместо него — оно же, но увеличенное и по центру. Если вам не нравится такое мелькание, поэкспериментируйте в программе со свойством Visible объекта Image. Гарантирую прекрасные результаты.

Другие полезные сведения

Если вы загружаете картинку в объект в режиме проектирования, то Visual Basic сохраняет ее в одном из файлов, из которых состоит ваш проект. Это резко увеличивает размеры вашего проекта на диске и время загрузки проекта, зато теперь вы можете безнаказанно стереть исходный графический файл с диска. Если вы загружаете картинку в объект в режиме работы, то все наоборот.

Преимущество формы и PictureBox в том, что вы при помощи их методов можете печатать информацию прямо на их картинке и рисовать по ней (например, пририсовать кому-нибудь очки).

Второй способ — Объекты Line и Shape

Рассмотрим второй способ использования графики в Visual Basic.

Возьмем в Toolbox объект Line (Линия) и проведем наискосок мышкой по форме. На форме разместится отрезок прямой. Мы можем его перемещать за маркеры или ухватившись острием мышиного курсора за середину. Поэкспериментируйте со следующими свойствами линии:

Свойство ∙ Смысл

BorderWidth ∙ Толщина линии

BorderColor ∙ Цвет линии

Borderstyle ∙ Стиль линии (сплошная, штриховая и т. п.). Предварительно сделайте толщину = 1.

X1, Y1, X2, Y2 ∙ Координаты крайних точек отрезка

Возьмем в Toolbox объект Shape (Фигура) и проведем наискосок мышкой по форме. На форме разместится прямоугольник. Он может превратиться в квадрат, овал (эллипс), круг, может закруглить углы, все это в зависимости от значения его свойства Shape (да-да, одинаковые названия у объекта и его свойства). Поэкспериментируйте со следующими свойствами фигуры:

Свойство ∙ Смысл

BorderWidth ∙ Толщина линии

BorderColor ∙ Цвет линии

Borderstyle ∙ Стиль линии (сплошная, штриховая и т. п.). Предварительно сделайте толщину = 1.

Сейчас пространство внутри фигуры прозрачное. В этом легко убедиться, если на форму загружена какая-нибудь картинка. Предположим, вы хотите, чтобы пространство внутри фигуры было не прозрачным, а залито краской или заполнено узором. Для этого давайте разберемся в устройстве фигуры. Удобно представлять, что фигура — это оконная рама со вставленными в нее двумя прозрачными стеклами. Одно стекло — подальше от наших глаз, другое поближе. Прозрачностью дальнего стекла управляет свойство BackStyle, а цветом — свойство BackColor. На дальнем стекле узоров не бывает. Прозрачностью и узором ближнего стекла управляет свойство FillStyle, а цветом — свойство FillColor. Поэкспериментируйте.

Метку тоже можно сделать прозрачной, как и фигуру, если ее свойство BackStyle задать равным Transparent.

Взаимное перекрытие объектов. Метод ZOrder

На рисунке вы видите несколько объектов, размещенных на форме и частично перекрывающих друг друга. Это линии, фигуры, Image (маленькое фото), PictureBox (рамка с маленьким крестиком в углу), текстовое поле, кнопка, метка. По какому принципу они перекрывают друг друга? Почему текстовое поле перекрывает линию и фигуру, а не наоборот? Рассмотрим эту механику.

Все объекты расположены в трех слоях и мы не можем менять местами слои и перемещать объект из одного слоя в другой.

Самый дальний от наших глаз слой — это сама форма со своей картинкой и с тем текстом и изображениями, которые мы можем на ней получить при помощи ее методов.

В среднем слое помещаются объекты Line, Shape, Image, метка.

В ближнем к нам слое помещаются все неграфические объекты и PictureBox.

Мы можем перемещать объекты в пределах своего слоя ближе или дальше от глаз:

В режиме проектирования — выделить интересующий нас объект —>Format—>Order—> далее нужно выбрать одну из двух команд: Bring to Front (перенести на передний план) или Send to Back (отослать на задний план).

В режиме работы — использовать метод ZOrder. Так, чтобы перенести на передний план текстовое поле, мы пишем оператор:

Text1.ZOrder (0)

а чтобы отослать его на задний план:

Text1.ZOrder (1)

Цвет в Visual Basic

Как до сих пор мы придавали цвет какому-нибудь элементу Visual Basic:

В режиме проектирования мы устанавливали соответствующее свойство в окне свойств. Для этого в закладке Palette выбирали один из нескольких десятков цветов.

В режиме работы пользовались операторами типа Form1.BackColor = vbRed. Имеется всего 8 цветов, представленных этим способом:

vbBlack ∙ Черный

vbRed ∙ Красный

vbGreen ∙ Зеленый

vbYellow ∙ Желтый

vbBlue ∙ Синий

vbMagenta ∙ Фиолетовый (неточный перевод)

vbCyan ∙ Голубой (неточный перевод)

vbWhite ∙ Белый

Но в Visual Basic существует 16 миллионов цветов с лишним (точнее 16777216)! Мы должны научиться ими управлять. Есть несколько способов. Так, цвет можно указывать просто числом от 0 до 16777215. Например,

Form1.BackColor = 12456743

Недостаток этого способа — по числу трудно угадать, что за цвет.

Мне нравится такой способ: Вспомним, что любую краску можно получить, смешав в определенной пропорции красную (Red), зеленую (Green) и синюю (Blue) краски. В Visual Basic каждой краски в смесь можно положить от 0 до 255 единиц. Смешивает краски специальная функция RGB (название — по первым буквам цветов). Пусть мы хотим покрасить форму краской, в которую мы положили и смешали 100 единиц красной, 200 единиц зеленой и 50 единиц синей краски. Для этого пишем такой оператор:

Form1.BackColor = RGB (100, 200, 50)

Чем меньше каждой краски мы положим, тем темнее будет цвет, чем больше — тем светлее:

RGB (70, 90, 88) Темный цвет (потому что числа маленькие)

RGB (210, 250, 202) Светлый цвет (потому что числа большие)

RGB (0, 0, 0) Черный цвет

RGB (255, 255, 255) Белый цвет

Если каждой краски положить поровну, получится серый цвет:

RGB (90, 90, 90) Темно-серый цвет

RGB (220, 220, 220) Светло-серый цвет

RGB (255, 255, 0) Желтый цвет

Результатом работы функции RGB является число, обозначающее цвет. Кстати, для любознательных. Посчитайте-ка, сколько всего цветов можно получить, перебрав все возможные в Visual Basic сочетания красного, зеленого и синего.

Задание цвета в режиме проектирования

Хорошо. В режиме работы мы научились задавать все цвета. А в режиме проектирования? Мы видим, что цвета в окне свойств закодированы строкой из каких-то непонятных значков, например: &H008ОC0FF&

Эту строку вы можете вручную изменять, ставя на место одних значков подходящие другие, и таким образом задавать любой из 16 миллионов цветов. Попробуем разобраться, что означают значки этого кода:

Количество каждой краски закодировано в так называемой шестнадцатиричной системе счисления. К сожалению, я не могу из-за ограниченного объема книги дать вам здесь прочное понятие о системах счисления, попытаюсь только дать способ разобраться в кодировке.

В отличие от привычной нам десятичной системы счисления, где 10 цифр (0, 1, 2…, 9), в шестнадцатиричной системе 16 цифр (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В, С, D, Е, F). Не очень удобно, что старшие цифры обозначены буквами, но другие значки еще неудобнее.

Если человек, привыкший кодировать все числа в 16-й системе^[25], скажет, что он видит 7 предметов, то обычный человек, глядя на них, тоже скажет, что их 7. Если тот скажет, что он видит А предметов, то обычный человек, глядя на них, скажет, что их 10.Если тот скажет, что он видит F предметов, то этот скажет, что их 15.

Когда обычный человек видит наше привычное десятичное число 47, то он говорит, что надо взять 4 раза по десять и еще прибавить 7.

Когда 16-й человек видит 16-е число 29, то он учит обычного человека, что надо взять 2 раза по шестнадцать и еще прибавить 9. Получится 41. Итак, 16-е число 29 означает 10-е число 41.

Когда 16-й человек видит 16-е число АЕ, то он учит обычного человека, что надо взять А раз (то есть 10 раз) по шестнадцать и еще прибавить Е (то есть 14). Получится 174. Итак, 16-е число АЕ означает 10-е число 174.

Максимальное двузначное число в 16-й системе — FF. Убедитесь, что оно равно 255 в 10-й системе. Получается, что для задания количества краски в цвете Visual Basic достаточно двузначного 16-го числа. Такая кодировка и применяется на самом деле.

Теперь вы можете сознательно менять 16-е цифры в окне свойств и наблюдать результат.

А сейчас я хочу вам подсказать, как задавать количество красной, синей и зеленой краски в том самом числе, которое от 0 до 16777215. Для знатоков систем счисления достаточно знать, что переведя это число из 10-й системы в 16-го, вы получите число из шести 16-х цифр, полностью определяющее цвет так, как я это только что описал. Для остальных скажу, что вам достаточно задавать это число таким выражением:

Form1.BackColor = В * 256 * 256 + G * 256 + R

Здесь В, G, R — числовые переменные, имеющие тот же смысл, что и числа в функции RGB. А теперь, знатоки, скажите, не кажется ли вам, что перед вами 256-я система счисления?

3 способ — Рисуем при помощи графических методов

Рассмотрим третий способ использования графики в Visual Basic.

Методами для рисования различных геометрических фигур обладают два объекта: форма и PictureBox. Кстати, те же, что обладают и методом Print, который с полным основанием тоже называют графическим.

Напишем программу, которая рисует на форме точку, прямоугольник, окружность и отрезок прямой в тех местах, где это показано на рисунке:

Вот программа:

Private Sub Command1_Click()

   PSet (1000, 2000) 'точка

   Line (2000, 1000)-(5000, 3000) 'отрезок прямой

   Line (3000, 3000)-(1000, 4000), В 'прямоугольник

   Circle (4000, 2000), 1000 'окружность

End Sub

Пояснения: Числа на картинке обозначают горизонтальную и вертикальную координаты на форме (в твипах).

Вы видите, что методы записаны без указания объекта, которому они принадлежат. В этом случае считается, что по умолчанию они принадлежат форме. Если бы вы записали Picture1.Line, то рисование происходило бы на поверхности PictureBox.

Точка рисуется методом PSet. Два числа в скобках — координаты точки на форме, первое число — горизонтальная координата, второе число — вертикальная.

Будем называть величины, указанные в методе, параметрами метода.

Отрезок прямой рисуется методом Line. Мы знаем, что отрезок прямой можно построить, если известно положение двух его крайних точек. Они-то и задаются в обращении к методу. Первая пара параметров — координаты одной точки (любой из двух), вторая пара — другой.

Если дана пара точек, то между ними можно провести не только отрезок прямой, но и прямоугольник. Для этого достаточно в методе Line указать букву В после двух запятых.

Окружность можно построить, если известно положение центра и радиус. Окружность рисуется методом Circle, первые два параметра которого — координаты центра, третий — радиус.

Создайте новый проект и проверьте программу.

Кроме метода Print, в Visual Basic есть следующие графические методы (о тех из них, что нам не знакомы, поговорим чуть позже):

Метод ∙ Смысл

PSet ∙ Точка

Line ∙ Линия или прямоугольник

Circle ∙ Круг, эллипс, дуга, сектор

Cls ∙ Очищает поверхность объекта от нарисованного и напечатанного

Point ∙ Это функция, она сообщает цвет любой точки на объекте

PaintPicture ∙ Копирует с одного объекта на другой прямоугольный кусок изображения

Настройка внешнего вида рисуемых фигур

Фигуры, изображенные методами вашей программы, нарисованы тонкими черными сплошными линиями без заливки внутренних областей. Это скучно. Вы должны уметь управлять толщиной, цветом и другими атрибутами фигур. Для этого есть три способа, которые вы можете применять по одиночке или вперемешку:

В режиме проектирования настроить соответствующие свойства объекта. Эти свойства воздействуют сразу на все методы.

В режиме работы в нужные моменты изменять эти свойства (этот способ бьет предыдущий, то есть в случае конфликта пересиливает его настройки).

В самом методе можно задавать многие атрибуты рисуемой фигуры (этот способ бьет остальные).

Поговорим об этом подробнее.

Свойства объектов, влияющие на графические методы

Поэкспериментируйте со следующими свойствами (сначала в режиме проектирования, а затем в режиме работы):

Свойство ∙ Смысл

DrawWidth ∙ Толщина линии

ForeColor ∙ Цвет линии

DrawStyle ∙ Стиль линии (сплошная, штриховая и т. п.). Предварительно сделайте толщину = 1.

FillStyle ∙ Стиль (узор) заливки и будет ли заливка.

FillColor ∙ Цвет заливки

AutoRedraw ∙ Определяет, будут ли автоматически восстанавливаться графика и напечатанный текст, случайно стертые из-за того, что объект скрылся из вида.

DrawMode ∙ Способ наложения краски. По умолчанию = 13 (Сору Реп), когда краска плотно накладывается и предыдущая картинка через нее не просвечивает. При других значениях новая краска меняет свой цвет или сложно взаимодействует со старой и иногда получается любопытный и полезный результат.

Пример:

PSet (1000, 2000) 'точка — тонкая, черная

Circle (4000, 2000), 1000 'окружность — тонкая, черная

DrawWidth = 20 'меняем толщину линий

ForeColor = RGB(230, 250, 100) 'меняем цвет линий

PSet (1000, 5000) 'точка — толстая, цветная

Circle (4000, 5000), 1000 'окружность — толстая, цветная

Задание 61: В режиме работы нарисуйте снеговика и сделайте на нем надпись шрифтом Times — >

А теперь рассмотрим подробнее графические методы.

Метод Pset

До этого я использовал методы, указывая минимальное число параметров. Теперь я хочу показать все важные параметры, которые можно указывать в методах.

Метод ∙ Результат

PSet (1000, 2000) ∙ Рисуется точка с координатами х=1000, у=2000. Цвет точки определяется свойством ForeColor

PSet (1000, 2000), vbRed ∙ Рисуется красная точка

Параметры метода могут быть выражениями, например:

PSet (х+200, у), RGB(5+а, 90, 80) + 100

Вообще, в дальнейшем я буду для простоты при описании процедур, функций, методов в качестве значения их параметров указывать числа, но вы должны иметь в виду, что почти всегда там, где допустимы числа, допустимы и выражения.

Синтаксис метода PSet:

PSet (х, у), цвет

Здесь все параметры, включая цвет — числовые выражения.

В этой и следующих синтаксических схемах я по возможности воздержусь от квадратных скобок, указывающих на необязательность параметра, иначе схемы будут ими перенасыщены. Также я не буду указывать объект — владелец метода. Также не буду указывать и отложу немного объяснение параметра Step.

Метод Line

Вот объяснение на примерах:

Метод ∙ Результат

Line (2000, 1000)-(5000, 3000) ∙ Отрезок прямой между точкой с координатами (2000, 1000) и точкой с координатами (5000, 3000).

Line (2000, 1000)-(5000, 3000), vbRed ∙ Отрезок красного цвета

Line (2000, 1000)-(5000, 3000), vbRed,В ∙ Прямоугольник красного цвета

Line (2000, 1000)-(5000, 3000), vbRed,BF ∙ Прямоугольник красного цвета, залитый этим же цветом

Line (2000, 1000)-(5000, 3000),B ∙ Прямоугольник. Цвет его определяется свойством ForeColor, так как в операторе там, где должен быть указан цвет, стоит пустота

Нет смысла и запрещено писать одну букву F вместо В или BF.

Заливку можно сделать двумя способами:

Поставив букву F, тогда заливка будет тем же цветом, что и линия.

Не ставя букву F, тогда заливка определяется свойствами FillStyle и FillColor.

Обратите внимание на две стоящие рядом запятые в последнем примере. Это вполне понятный стиль Visual Basic — если в списке необязательных параметров какой-то параметр пропускается, то запятые нужно указывать все равно, а то будет непонятно, какой по порядку параметр вы указали правее.

Синтаксис метода Line:

Line (x1, y1) — (х2, у2), цвет, В | BF

Здесь все параметры, включая цвет — числовые выражения.

Вертикальная черта | означает "или". Имеется в виду, что в этом месте оператора вы можете поставить или В или BF.

Метод Circle

Вот объяснение на примерах:

Метод ∙ Результат

Circle(4000,2000),1000 ∙ Окружность с центром в точке с координатами (4000, 2000) и радиусом 1000

Circle(4000,2000),1000,vbRed ∙ Красная окружность

Circle(4000,2000),1000,1,3 ∙ Дуга окружности, начинающаяся от угла в 1 радиан* и кончающаяся углом в 3 радиана. Угол отмеряется от направления на восток против часовой стрелки

Circle(4000,2000),1000,-1,-3 ∙ Сектор круга, начинающийся от угла в 1 радиан и кончающийся углом в 3 радиана. Угол отмеряется от направления на восток против часовой стрелки

Circle(4000,2000),1000,2 ∙ Эллипс (эллипс — это почти овал) с центром в точке с координатами (4000, 2000). Получен из окружности радиусом 1000 горизонтальным сжатием в 2 раза

Circle(4000,2000),1000,1/3 ∙ Эллипс с центром в точке с координатами (4000, 2000). Получен из окружности радиусом 1000 вертикальным сжатием в 3 раза

Circle(4000,2000),1000,1,3,2 ∙ Дуга эллипса

Circle(4000,2000),1000,-1, —,2 ∙ Сектор эллипса

_{* Для тех, кто не знаком с радианами, поясню, что в одном радиане 180/pi градусов, где pi=3.14}

Синтаксис метода Circle:

Circle (х_центра, у_центра), радиус, цвет, начальный_угол, конечный_угол, сжатие

Здесь все параметры, включая цвет — числовые выражения.

CurrentX, CurrentY, Step

В процессе рисования Visual Basic постоянно меняет свойства формы CurrentX, CurrentY, которые равняются координатам последней нарисованной точки. Для метода Line это та из двух точек, координаты которой указаны в правых скобках, а если дело касается метода Circle — то это координаты центра окружности. Для метода PSet все ясно без объяснений. Метод Print тоже меняет эти координаты, устанавливая их в то место, где должен появиться следующий напечатанный символ. Вы можете отслеживать эти свойства при помощи оператора Debug.Print CurrentX, CurrentY.

Теперь поговорим о Step.

Задача: Нарисовать три точки: одну с координатами (500, 1000), а две другие правее и выше. Расстояние соседних точек друг от друга равно 179 твипов по горизонтали и 40 твипов по вертикали.

Фрагмент программы, решающий дело:

PSet (500, 1000)

PSet (679, 960)

PSet (858, 920)

Здесь нам пришлось вычислять координаты. Есть другой способ, который иногда бывает удобнее:

PSet (500, 1000)

PSet Step(179, -40)

PSet Step(179, -40)

Перед любыми скобками с указанием координат вы имеете право писать слово Step. Тогда числа в этих скобках перестают быть абсолютными координатами, а становятся смещением по горизонтали и вертикали от точки, координаты которой определяются свойствами CurrentX, CurrentY. Положительное смещение по горизонтали — направо, по вертикали — вниз.

Попробуйте без компьютера нарисовать на бумажке, что нарисует такой фрагмент:

Circle (2000, 2000), 1000

Line Step(900, 0)-Step(-900, -900)

Метод Cls

Он просто стирает все нарисованное и напечатанное. Вставьте его в программу

и проверьте в пошаговом режиме:

Circle (2000, 2000), 1000

Print 12345

Cls

Line Step(900, 0)-Step(-900, -900)

Метод Point

Задача: Вы загрузили в форму фотографию морского пляжа и хотите узнать, какого цвета зонтик вот у этой дамы слева.

Решение: Сначала вам нужно узнать координаты хоть какой-нибудь точки на зонтике. Я думаю, вы сами догадаетесь, как это сделать. (Совершенно верно, здесь вам поможет маленькая окружность, координаты которой вы подбираете так, чтобы попасть в зонтик). Пусть окружность Circle (1000, 9000), 100 оказалась прямо на зонтике. Теперь достаточно выполнить процедуру:

Private Sub Command1_Click()

   Debug.Print Point (1000, 9000)

End Sub

Цвет вы получите в виде числа, например, 12089756. Да-да, это то самое число от 0 до 16777215.Совершенно неудобоваримое. Для того, чтобы определить, сколько в нем красной, синей и зеленой краски, вам придется провести некоторые арифметические подсчеты, идею которых вам должно подсказать выражение из 0. Это и будет ваше задание 62: Определить цвет заданной точки на форме и выдать одно из трех сообщений:

В этом цвете красной краски больше, чем двух остальных.

В этом цвете зеленой краски больше, чем двух остальных.

В этом цвете синей краски больше, чем двух остальных.

Распознав цвет точки на форме, вы сделали первый шаг к решению великой и не решенной до сих пор человечеством задачи распознавания зрительных образов. Пожалуй, вы уже сейчас в силах написать программу, которая в большинстве случаев правильно отличит фотографию песчаной пустыни от фотографии океана. Но знаете ли вы, что не родился еще гений, способный написать программу, надежно отличающую хотя бы фото собаки от фото кошки? Потому что здесь дело не столько в цвете, сколько в форме. А это уже гораздо сложнее.

Решение задачи распознавания образов — ключ к осуществлению величайшей и самой дерзкой мечты ученых — созданию искусственного интеллекта, электронного разума, равного человеческому или превосходящего его.

Метод PaintPicture

Задача: В объекты Picture1 и Picture2 загружены картинки. Взять прямоугольный кусок из картинки в Picture2 и вставить, немного сжав, в определенное место картинки в Picture1.

Решение: Дело решает одна строка:

Picture1. PaintPicture Piсturе2.Picture, 500, 100, 600, 800, 4500, 1000, 900, 1200

Словесное описание этой строки: В объект Picture1 вставить фрагмент из Picture2.Picture, причем левый верхний угол исходного изображения имеет координаты (4500, 1000), его ширина — 900, высота — 1200. Левый верхний угол результирующего изображения имеет координаты (500, 100), его ширина — 600, высота — 800.

Объектом может служить форма и PictureBox.

Используем в рисовании переменные величины

Если вы нарисовали снеговика, то наверное согласитесь, что для этого вам пришлось основательно потрудиться, хотя сам рисунок получился не слишком богатый, в нем всего-то порядка десяти элементов.

Как заставить Visual Basic короткой программой рисовать множество элементов, сплетая их в красивые узоры? Ответ: применять циклы, используя в обращениях к графическим методам вместо чисел переменные величины и арифметические выражения.

Задача: Нарисовать горизонтальный ряд окружностей радиусом 100 на расстоянии 1000 от верхнего края экрана и с такими горизонтальными координатами 500, 800, 1100, 1400…, 2900.

Как видим, центры соседних окружностей отстоят друг от друга на 300. Вот примитивный фрагмент, решающий эту задачу:

Private Sub Command1_Click()

   Circle (500, 1000), 10 °Circle (800, 1000), 100

   Circle (1100, 1000), 100

   Circle (1400, 1000), 100

   Circle (1700, 1000), 100

   Circle (2000, 1000), 100

   Circle (2300, 1000), 100

   Circle (2600, 1000), 100

   Circle (2900, 1000), 100

End Sub

При вводе этой программы вас будет раздражать необходимость вводить много раз почти одно и то же. Воспользуйтесь копированием, которое объяснено в Приложений.

Мы видим, что здесь Visual Basic 9 раз выполняет один и тот же метод, причем при каждом следующем обращении первый параметр вырастает на 300.

Придумаем для первого параметра переменную величину, например, х. Немного изменим программу:

Private Sub Command2_Click()

   х = 500

   Circle (x, 1000), 100 х = х + 300

   Circle (x, 1000), 100 х = х + 300

   Circle (х, 1000), 100 х = х + 300

   Circle (х, 1000), 100 х = х + 300

   Circle (х, 1000), 100 х = х + 300

   Circle (х, 1000), 100 х = х + 300

   Circle (х, 1000), 100 х = х + 300

   Circle (х, 1000), 100 х = х + 300

   Circle (х, 1000), 100 х = х + 300

End Sub

Здесь последний оператор х = х + 300 я написал только для красоты, от него нет никакой пользы, хотя и вреда тоже особого нет.

Эта программа рисует абсолютно то же самое, что и предыдущая, но она проще нее, так как не пришлось самим вычислять координаты.

Что мы видим? Мы видим, что программа состоит из нескольких одинаковых фрагментов. Это прямое приглашение применить цикл:

Dim х As Long

   Private Sub Command3_Click()

   x = 500

   Do Until x > 2900

   Circle (x, 1000), 100

   x = x + 300

   Loop

End Sub

Эта программа тоже рисует абсолютно то же самое, что и две предыдущие, но она короче. Здесь я перестраховался и объявил переменную х, как целую. Иначе при многократном прибавлении 300 могло бы оказаться, что результат равен не 2900, а, скажем, 2900.0000067 (Такой же случай я рассматривал в 0). А это значит, что последняя окружность не была бы нарисована. Можно было бы перестраховаться по-другому: вместо Do Until х > 2900 написать Do Until х > 2901.

Задание 63: Попробуйте уменьшить расстояние между центрами окружностей, не изменяя их радиуса, нарисовав их плотнее, чтобы они пересекались, еще плотнее, пока они не образуют "трубу".

Задание 64:. Удлините трубу налево и направо до краев формы.

Задание 65: Увеличьте толщину трубы.

Заставим окружности вести себя посложнее. Например, расположим их не по горизонтали, а по диагонали формы в направлении от левого верхнего угла в правый нижний. Для этого организуем еще одну переменную — вертикальную координату у — и заставим ее тоже изменяться одновременно с х.

Private Sub Command4_Click()

   х = 500 у = 200

   Do Until x > 2900

   Circle (x, y), 100

   x = x + 300

   у = у + 200

   Loop

End Sub

Если мы захотим менять радиус, то организуем переменную R.

Задание 66: "Очередь трассирующими". Нарисуйте ряд точек по направлению из левого нижнего угла в правый верхний.

Задание 67: "Круги на воде или радиоволны". Нарисуйте пару десятков концентрических окружностей, то есть окружностей разного радиуса, но имеющих общий центр.

Задание 68: "Компакт-диск" и "Летающая тарелка". Если радиус самого маленького "круга на воде" будет порядка 500, а самого большого — во весь экран, и если радиусы соседних окружностей будут различаться на 10–30 твипов, то на экране вы увидите привлекательный "компакт-диск". Сделайте его золотым (Yellow). Если получилось, то сделайте ему внутренний и наружный ободки другого цвета. А теперь "положите" диск, то есть нарисуйте его не из окружностей, а из эллипсов, сжатых по вертикали. Получится "летающая тарелка".

Задание 69: Не трогая х, а меняя только у и R, вы получите "коническую башню".

Задание 70: Меняя все три параметра, вы получите трубу, уходящую в бесконечность.

Задание 71: Разлинуйте экран в линейку.

Задание 72: А теперь в клетку.

Задание 73: А теперь в косую линейку.

Задание 74: Начертите ряд квадратов.

Чтобы получить интересные и сложные рисунки, нужно использовать богатые возможности Visual Basic: вложенные циклы, ветвление внутри цикла и т. д., например:

Задание 75: Нарисуйте шахматную доску.

Помощь: Здесь основные трудности возникнут при раскраске клеток в шахматном порядке. У Волченкова [См. список литературы] я встретил такую идею, касающуюся того, какие клетки закрашивать, а какие нет: Те клетки, у которых сумма номеров строки и столбца четная — закрашивать, остальные — нет.

Задание 76: "Ковер" или "Кольчуга". В задании 62 вы рисовали горизонтальный ряд пересекающихся окружностей. Теперь нарисуйте один под другим много таких рядов.

Указания: Здесь вам понадобятся вложенные циклы. Если центры соседних окружностей отстоят друг от друга на одинаковое расстояние как по горизонтали, так и по вертикали, и если удачно подобраны остальные числа, то у вас получится красивый ковер во весь экран с аккуратными краями.

Задание 77: Пусть у этого ковра будет вырезан левый нижний угол.

Задание 78:… и вдобавок вырезан квадрат посередине.

Использование случайных величин при рисовании

Со случайными числами и функцией Rnd мы с вами познакомились. Попробуем нарисовать "звездное небо". Для этого достаточно покрасить форму в черный или синий цвет и в случайных местах формы нарисовать некоторое количество разноцветных точек (скажем, 1000). Точка ставится методом PSet. Как сделать координаты и цвет точки случайными? Тот же Rnd. Ваша форма имеет размеры WidthxHeight, количество цветов равно 16777216, поэтому обращение к методу рисования одной точки случайного цвета будет выглядеть так:

PSet (Width * Rnd, Height * Rnd), 16777216 * Rnd

Этот оператор нужно просто выполнить 1000 раз:

For i = 1 То 1000

    PSet (Width * Rnd, Height * Rnd), 16777216 * Rnd

Next

Результат будет ярче, если точки будут иметь случайную толщину (1 или 2). Имейте в виду, что сколько бы раз вы не запускали программу с указанным фрагментом, картина созвездий на экране будет абсолютно одинакова. Если вам нужно, чтобы от запуска к запуску набор значений случайной величины менялся (а значит и созвездия), употребите разик до использования функции Rnd процедуру Randomize.

Задание 79: "Звезды в окне". Звездное небо в пределах прямоугольника.

Задание 80: "Дождь в луже". Заполните форму окружностями или эллипсами радиуса 200 в случайных местах.

Задание 81: "Мыльные пузыри". То же самое случайных радиусов и цветов.

Задание 82: "Сноп света в глаза". То есть пучок лучей, выходящих из одной точки. Реализуется множеством случайных разноцветных отрезков прямых, причем одна точка всех отрезков не случайна, а находится в центре формы.

Задание 83: "Стог сена". Множество случайных разноцветных отрезков прямых преимущественно желтоватых оттенков, причем одна точка любого отрезка находится в случайной точке левой трети стога, другая — в случайной точке правой. Размер стога — 6000 на 6000. Используйте функцию RGB со случайными аргументами.

Задание 84: "Атака абстракциониста". На экране бесконечно рисуется большое количество случайных разноцветных залитых прямоугольников или эллипсов.

Совет: Если ваш компьютер быстрый, то прямоугольники или эллипсы будут сменять друг друга с огромной скоростью, что может вам не понравиться. Чтобы замедлить работу компьютера, обычно используют таймер. Но поскольку вы с ним не знакомы, вставьте для замедления внутрь цикла оператор, который, ничего не изменяя на экране, будет выполняться достаточно долго. Обычно для этих целей используют "пустой цикл":

For j = 1 То 1000000: Next

Пока компьютер досчитает до миллиона, пройдет некая значительная доля секунды.

Задание 85: "Летающие тарелки в космосе". Они получатся, если по нажатии одной кнопки вы будете добавлять на форму очередную порцию звезд, а по нажатии другой — очередную летающую тарелку из задачи 68, но случайного размера и в случайном месте, что нелегко. Подсказка без пояснений: При рисовании тарелки не используйте Rnd внутри цикла, все случайные значения присвойте переменным выше цикла.

ПРОЦЕДУРЫ

До сих пор мы с вами имели дело только с процедурами, задающими реакцию компьютера на те или иные события. Это процедуры типа "Что делать, если…". Настала пора познакомить вас с другими процедурами — процедурами типа "Как". Будем называть их процедурами пользователя. В этой главе я на одном примере проведу вас от процедур пользователя к процедурам с параметрами.

Зачем нужны процедуры пользователя

Задача: Вы записали на диск десяток фотографий, снятых во время каникул, и решили сделать фотоальбом. Поместили на форму десяток кнопок с названиями фотографий и один PictureBox. При нажатии на кнопку нужное фото для всеобщего обозрения загружается в PictureBox, а также печатается дата снимка.

Задача легкая, мы ее уже решали в 0. Вот программа для 4 фотографий:

Private Sub Command1_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("с: \temp\Rockies.bmp")

    Picture1.Print, "21.07.2001"

End Sub

Private Sub Command2_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Porthole.bmp")

    Picture1.Print, "28.07.2001"

End Sub

Private Sub Command3_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Balloons.bmp")

    Picture1.Print, "12.08.2001"

End Sub

Private Sub Command4_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Guitar.bmp")

    Picture1.Print, "20.07.2001"

End Sub

Хочу предупредить, что эта программа, постепенно усложняясь, пройдет через всю главу, поэтому разберитесь в ней как следует, иначе важный материал главы будет вам непонятен.

Усложним задачу: Некоторые из фотографий сняли вы, некоторые — ваш друг. Вы хотите, чтобы в знак этого на ваших фото в левом верхнем углу появлялся один значок, а на фото вашего друга другой. Ваш любимый значок такой — >

а у вашего друга такой — >

Пусть они и появляются.

Давайте значки будем рисовать при помощи методов. Ваша программа станет такой:

Private Sub Cornmandl_Click ()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Rockies.bmp")

    'Это ваше фото, рисуем значок:

    Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue, В

    Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue

    Picture1.Line (100, 300)-(300, 100), vbBlue

    Picture1.Print, "21.07.2001"

End Sub

Private Sub Command2_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Porthole.bmp")

    'Это ваше фото, рисуем значок:

    Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue, В

    Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue

    Picture1.Line (100, 300)-(300, 100), vbBlue

    Picture1.Print, "28.07.2001"

End Sub

Private Sub Command3_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Balloons.bmp")

    'Это фото вашего друга, рисуем значок:

    Picture1.Circle (200, 200), 20

    Picture1.Circle (200, 200), 70

    Picture1.Circle (200, 200), 120

    Picture1.Circle (200, 200), 170

    Picture1.Print, "12.08.2001"

End Sub

Private Sub Command4_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Guitar.bmp")

    'Это фото вашего друга, рисуем значок:

    Picture1.Circle (200, 200), 20

    Picture1.Circle (200, 200), 70

    Picture1.Circle (200, 200), 120

    Picture1.Circle (200, 200), 170

    Picture1.Print, "20.07.2001"

End Sub

Программа работает нормально, но невооруженным глазом виден ее существенный недостаток — резко возросший объем. Недостаток этот особенно будет заметен, когда число фото вырастет до десятка. Это тем более обидно, что в программе есть два повторяющихся фрагмента. Это фрагмент

'Это ваше фото, рисуем значок:

Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue, В

Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue

Picture1.Line (100, 300)-(300, 100), vbBlue

и фрагмент

'Это фото вашего друга, рисуем значок:

Picture1.Circle (200, 200), 20

Picture1.Circle (200, 200), 70

Picture1.Circle (200, 200), 120

Picture1.Circle (200, 200), 170

которые в нашей программе встретились по два раза, а когда число фото вырастет, то встретятся многократно.

В этом случае программисты всего мира поступают так. Они придумывают повторяющимся фрагментам имена, например,

Рисуем_мой_значок

и

Рисуем_значок_друга

Затем они вписывают в программу специальную процедуру для каждого фрагмента с придуманным только-что именем, после чего имеют право во всей программе вместо фрагмента писать его имя. Чтобы вам было понятно, посмотрите на получившуюся программу:

Private Sub Рисуем_мой_значок() 'Это одна специальная процедура

   Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue, В

   Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue

   Picture1.Line (100, 300)-(300, 100), vbBlue

End Sub

Private Sub Рисуем_значок_друга() 'Это другая специальная процедура

    Picture1.Circle (200, 200), 20

    Picture1.Circle (200, 200), 70

    Picture1.Circle (200, 200), 120

    Picture1.Circle (200, 200), 170

End Sub

'Это новый текст программы:

    Private Sub Command1_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Rockies.bmp")

    Рисуем_мой_значок Picture1.Print, "21.07.2001"

End Sub

Private Sub Command2_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Porthole.bmp")

    Рисуем_мой_значок Picture1.Print, "28.07.2001"

End Sub

Private Sub Command3_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Balloons.bmp")

    Рисуем_значок_друга Picture1.Print, "12.08.2001"

End Sub

Private Sub Command4_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Guitar.bmp")

    Рисуем_значок_друга Picture1.Print, "20.07.2001"

End Sub

Пояснение того же самого другими словами: У нас добавилось две процедуры. Каждая из этих процедур представляет собой цепочку операторов, из которых состоит упомянутый фрагмент. Сверху цепочки вы пишете заголовок процедуры (Private Sub…), а снизу — конечную строчку процедуры (End Sub). Все операторы, из которых состоит процедура, кроме заголовка и конечной строки, будем называть телом процедуры. Как только эти процедуры написаны, компьютер "узнает", что такое Рисуем_мой_значок и Рисуем_значок_друга. Поэтому в остальных процедурах слова Рисуем_мой_значок и Рисуем_значок_друга используются, как настоящие операторы, и выполняются, как настоящие операторы. Суть их выполнения в том, что когда Visual Basic во время выполнения программы натыкается на оператор Рисуем_мой_значок, он ищет в программе процедуру с именем Рисуем_мой_значок и выполняет тело этой процедуры, после чего возвращается к выполнению программы. Этот процесс называется вызовом процедуры или обращением к процедуре.

Обязательно выполните эту программу в пошаговом режиме! Обязательно обратите внимание, что после выполнения тела вызываемой процедуры (Рисуем_мой_значок) компьютер возвращается в вызывающую процедуру (Command1_Click) к выполнению оператора, следующего за оператором Рисуем_мой_значок (в нашем случае это оператор Print).

Две дописанные нами процедуры называются процедурами пользователя, в отличие от привычных нам процедур обработки событий. Их коренное отличие от последних в том, что вызываются они не наступлением каких-то событий, а упоминанием их имени в других процедурах. Процедуры пользователя и являются "процедурами типа "Как"".

Вы можете сами посчитать, насколько новая программа будет короче старой при де сяти фотографиях.

Есть еще один способ обратиться к процедуре. Вместо оператора

Рисуем_мой_значок

можно написать оператор

Call Рисуем_мой_значок

Смысл их совершенно одинаков. Вторым способом часто пользовались раньше. С английского слово "Call" переводится "Вызов".

Взаимодействие процедур в программе

Вызываемая процедура сама в процессе своей работы может вызвать какую-нибудь другую процедуру. И так далее. Потренируемся:

Определите без компьютера, что напечатает программа:

Private Sub Command1_Click()

    Print 1;: A: Print 2;: В: Print 3;

End Sub

Private Sub A()

    Print 4;

End Sub

Private Sub B()

    Print 5;: С: Print 6;

End Sub

Private Sub С()

    Print 7;

End Sub

Работать программа начинает по щелчку по кнопке Command1. Вряд ли вам с непривычки удасться дать правильный ответ. Тогда непременно программу — в компьютер и пошаговый режим. Желтая полоска будет скакать по программе туда-сюда. Перед каждым нажатием на F8 вы обязаны предсказать, куда она прыгнет! Не сможете — нет смысла читать книгу дальше.

Ответ:

1 4 2 5 7 6 3

Начинающим программистам не хочется писать процедуры пользователя, как не хочется им писать длинные имена и соблюдать отступы от левого края окна кода. "Наши программы отлично работают и безо всего этого". Верно, работают. Потому что программы коротенькие.

Запомните еще одно хорошее правило: Размеры любой процедуры не должны превышать одного экрана монитора. Если превышают, то даже если в ней нет повторяющихся фрагментов, все равно разбейте ее по смыслу на два-три фрагмента и каждый сделайте процедурой. Ваша программа будет гораздо легче читаться.

Задание 86: Дополните ваш фотоальбом процедурой пользователя, которая перед показом очередной фотографии воспроизводит один и тот же музыкальный звук, например, "c: \Windows\Media\Chimes.wav".

Операторы Stор,

End и Exit Sub

До сих пор мы писали процедуры, которые выполняли свою работу до конца и заканчивали ее только на операторе End Sub, не раньше. Существуют ли операторы, которые подобно операторам выхода из цикла Exit Do и Exit For заставляют компьютер покинуть процедуру, не доходя до ее конца? Такие операторы существуют.

Оператор End заставляет Visual Basic завершить работу не только процедуры, а всего проекта, не доходя до конечного End Sub. Пример: программа

Private Sub Command1_Click()

Print 1;: Print 2;: End: Print 3;

End Sub

напечатает 1 2. Правда, заметить это вы успеете только в пошаговом режиме, так как End завершает режим работы и проект мгновенно переходит в режим проектирования.

Ненавистник пошагового режима мог бы мечтать: "Хорошо бы существовал специальный оператор паузы, чтобы наткнувшись на него, компьютер приостанавливал выполнение программы, а мы могли бы спокойно посмотреть на результаты и подумать". Такой оператор есть, это Stop. Наткнувшись на него, компьютер переходит в режим прерывания и делает паузу до тех пор, пока вы снова не щелкните на кнопке Start. Тогда он продолжает работу с того места, где остановился. Вот вариант программы, при котором вы успеваете разглядеть результат:

Private Sub Command1_Click()

Print 1;: Print 2;: Stop: End: Print 3;

End Sub

Еще пример: программа

Private Sub Command1_Click()

Print 2;: A: Print 3;: End: Print 4;

End Sub

Private Sub A()

Print 6;: End: Print 7; End Sub

напечатает 2 6.

Оператор Exit Sub не такой решительный, как End. Он не выбрасывает Visual Basic из режима работы, а просто заставляет компьютер выйти из процедуры, в которой он выполнился. Если он выполнился в вызываемой процедуре, то Visual Basic возвращается в процедуру, ее вызвавшую. Если он выполнился в процедуре обработки события, то Visual Basic просто завершает работу этой процедуры.

Пример: Заменим в предыдущей программе оба End на Exit Sub:

Private Sub Command1_Click()

Print 2;: A: Print 3;: Exit Sub: Print 4;

End Sub

Private Sub A()

Print 6;: Exit Sub: Print 7;

End Sub

Эта программа напечатает 2 6 3.

Задание 87: Вот вам программа с процедурами. Вам нужно, не запуская ее, записать на бумажке весь разговор, который ведут герои "Трех мушкетеров".

Private Sub Command1_Click()

Print "Я, король Франции, спрашиваю вас — кто вы такие? Вот ты — кто такой? "

ATOS

Print "А ты, толстяк, кто такой?"

PORTOS

Print "А ты что отмалчиваешься, усатый?"

DARTANIAN

Print "Анна! Иди-ка сюда!!!"

Exit Sub

Print "Аудиенция закончена, прощайте!"

End Sub

Private Sub ATOS()

Print "Я — Atoc"

End Sub

Private Sub ARAMIS()

Print "Это так же верно, как то, что я — Арамис!"

End Sub

Private Sub PORTOS()

Print "А я Портос! Я правильно говорю, Арамис?"

ARAMIS

Print "Он не врет, ваше величество! Я Портос, а он Арамис."

End Sub

Private Sub DARTANIAN()

Print "А я все думаю, ваше величество — куда девались подвески королевы?"

Exit Sub

Print "Интересно, что ответит король?"

PORTOS

End Sub

Сверьте с ответом. Если не сходится, запустите программу в пошаговом режиме.

Теперь вы достаточно знаете о процедурах, чтобы они стали для вас удобными кирпичиками для постройки программ. Более мощным средством являются процедуры с параметрами, о которых вы сейчас узнаете.

Задание 88: В программе для задания 60 из 0 о продавце автомобилей есть два повторяющихся фрагмента. Сам бог велел сделать их процедурами.

Задание 89: Аналогичную вещь можно проделать для калькулятора

Переменные вместо чисел

Наша цель — процедуры с параметрами. Данный раздел — подготовка к взятию этой крепости.

Вернемся к задаче из о фотоальбоме со значками. Вспомним, что мы написали процедуру пользователя для рисования значка. Вот она:

Private Sub Рисуем_мой_значок()

    Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue, В

    Picture1.Line (100, 100)-(300, 300), vbBlue

    Picture1.Line (100, 300)-(300, 100), vbBlue

End Sub

Значок рисуется в левом верхнем углу фото с отступом в 100 твипов как от левого края фото, так и от верхнего. Предположим, вам разонравился такой отступ и вы решили сделать его поменьше, скажем, 50. Вам нужно в программе в 6 местах поменять число 100 на 50. Вот то-то и неудобно, что в 6, а не в одном. Слишком много труда. В нашей программе это, конечно, пустяк, а вот в больших и сложных программах одна и та же величина может встречаться сотни раз, и чтобы ее изменить, придется вносить сотни исправлений.

Посмотрим, как нам помогут переменные величины. Придумаем переменную величину с именем Otstup. Теперь напишем вариант той же процедуры, но с использованием переменной величины:

Dim Otstup As Integer

Private Sub Рисуем_мой_значок()

    Otstup = 100

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(300, 300), vbBlue, В

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(300, 300), vbBlue

    Picture1.Line (Otstup, 300)-(300, Otstup), vbBlue

End Sub

Теперь для того, чтобы изменить отступ, достаточно заменить число только в одном месте.

Вторая причина, по которой мы используем переменные, та, что с ними программа становится понятнее, так как имена переменным мы придумываем, исходя из их смысла.

Будем дальше улучшать нашу процедуру. Теперь вы легко можете управлять отступом, но вот беда — правый нижний угол значка остается всегда в одном и том же месте и поэтому размер значка уменьшается с увеличением отступа, а при отступе = 300 значок вообще превращается в точку. Вам хочется так же легко и удобно управлять размером значка, как и отступом. Вы замечаете, что размер квадратного значка равен разнице координат в скобках операторов Line. Вы придумываете переменную с именем Razmer и переписываете программу:

Dim Otstup As Integer

Dim Razmer As Integer

Private Sub Рисуем_мой_значок()

    Otstup = 100 Razmer = 200

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(Otstup + Razmer, Otstup + Razmer), vbBlue, В

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(Otstup + Razmer, Otstup + Razmer), vbBlue

    Picture1.Line (Otstup, Otstup + Razmer)-(Otstup + Razmer, Otstup), vbBlue

End Sub

Последнее, что вам хочется, это управлять цветом. Нет проблем:

Dim Otstup As Integer

Dim Razmer As Integer

Dim Tsvet As Long

Private Sub Рисуем_мой_значок()

    Otstup = 100 Razmer = 200 Tsvet = vbBlue

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(Otstup + Razmer, Otstup + Razmer), Tsvet, В

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(Otstup + Razmer, Otstup + Razmer), Tsvet

    Picture1.Line (Otstup, Otstup + Razmer)-(Otstup + Razmer, Otstup), Tsvet

End Sub

Заметьте, что Tsvet я объявил, как Long, а то 16 миллионов в Integer не уместятся.

Задание 90: Помогите вашему другу менять при помощи переменных отступ, размер и цвет его значка.

Константы

Константами называются те конкретные значения величин, которые мы видим в программе. Например, во фрагменте

а = 1 + 0.25

b = "Амазонка"

Debug.Print "Волга", 10

Form1.BackColor = 15767511

If а > 3 Then Cls

константы это 1 0.25 "Амазонка" "Волга" 10 15767511 3.

Если какая-нибудь константа встречается в программе несколько раз, то удобно, как я уже говорил в предыдущем разделе, придумать ей имя и обозначать этим именем.

Вернемся к примеру из предыдущего раздела. Там мы объявили переменную Otstup и везде в процедуре стали писать вместо константы 100 имя этой переменной. Программист имеет право вместо оператора объявления

Dim Otstup As Integer

написать другой оператор объявления:

Const Otstup = 100

Тогда процедура изменит свой вид:

Const Otstup = 100

Private Sub Рисуем_мой_значок()

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(300, 300), vbBlue, В

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(300, 300), vbBlue

    Picture1.Line (Otstup, 300)-(300, Otstup), vbBlue

End Sub

В чем разница? В первом случае величина Otstup — переменная величина. Во втором случае величина Otstup объявлена константой, а это значит, что ей запрещено менять свое значение 100, присвоенное ей при объявлении. При попытке изменить значение константы Visual Basic выдаст сообщение об ошибке. Например, ошибкой завершится выполнение такой программы:

Const а = 5

    Private Sub Command3_Click()

    а = а + 2

End Sub

Хорошо это или плохо? Это плохо там, где величина по смыслу задачи должна менять свое значение, и хорошо там, где не должна. Например, если в программе

Const Пи = 3.14

Private Sub Command4_Click()

   r = 50

   Длина_окружн = 2 * Пи * r

   Площадь_круга = Пи * r ^л 2

End Sub

мы по небрежности где-нибудь напишем оператор типа Пи = 2.87, то Visual Basic выдаст сообщение об ошибке и мы будем этому рады, так как число Пи — очень известная константа, равная 3.14, и никто не имеет права менять ее значение.

Таким образом, при помощи объявления констант мы повышаем надежность программирования.

Обратите внимание, что термином "константа" мы обозначаем два близких понятия: с одной стороны число 100, строку "Волга" и т. п., а с другой стороны имена Otstup, Пи и т. п., обозначающие эти величины. Не думаю, что в будущем эта путаница принесет нам какой-нибудь вред.

Кроме перечисленных выше констант существует еще большое число так называемых внутренних констант Visual Basic. Объявлять их не надо, ими можно сразу пользоваться, если знать их имена и смысл. Например, такими константами являются названия цветов — vbRed, vbBlack и т. п. Каждая из таких констант имеет конкретное численное значение (например, vbRed=255), но названия запоминаются легче, чем числа. Имена, смысл и значение внутренних констант вы найдете в Object Browser.

Процедуры с параметрами

Процедуры с параметрами — мощный инструмент программирования и применяется программистами очень широко.

Вообразите, что вы решили фотографии разного с вашей точки зрения качества помечать значками разного отступа, размера и цвета, чтобы по значку легко было догадаться о качестве. Вот ваши предпочтения:

Но как это сделать? Ведь в процедуре Рисуем_мой_значок каждой из этих переменных присвоено одно единственное значение, поэтому, какую бы фотографию ни взять, значок всегда будет одинаковый. Можно было бы написать отдельную процедуру для каждого значка, но делать этого не хочется, потому что процедуры эти будут почти одинаковы. А тогда где экономия?

Выход есть. Заметим, что присваивать значения переменным не обязательно внутри процедуры Рисуем_мой_значок. Вот вариант программы, который будет работать:

Dim Otstup As Integer

Dim Razmer As Integer

Dim Tsvet As Long

Private Sub Рисуем_мой_значок()

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(Otstup + Razmer, Otstup + Razmer), Tsvet, В

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(Otstup + Razmer, Otstup + Razmer), Tsvet

    Picture1.Line (Otstup, Otstup + Razmer)-(Otstup + Razmer, Otstup), Tsvet

End Sub

Private Sub Command1_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Rockies.bmp")

    'Фото неважное

    Otstup = 100

    Razmer = 200

    Tsvet = vbBlue

    'Рисуем_мой_значок

    Picture1.Print, "21.07.2001"

End Sub

Private Sub Command2_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Porthole.bmp")

    'Фото хорошее Otstup = 200 Razmer = 400

    Tsvet = RGB(100, 250, 150)

    'Рисуем_мой_значок

    Picture1.Print, "28.07.2001"

End Sub

Как видите, в процедуре Рисуем_мой_значок значения переменным не присваиваются, а присваиваются в процедурах, которые ее вызывают, причем присваиваются непосредственно перед вызовом. Убедитесь в пошаговом режиме, что все работает нормально.

Нормально-то нормально, да вот опять наша программа начала разбухать — в каждой вызывающей процедуре добавилось по три лишних строчки. За красивую жизнь приходится платить. Но и тут создатели языков программирования идут навстречу программистам. Имеется возможность вместо

Otstup = 100

Razmer = 200

Tsvet = vbBlue

Рисуем_мой_значок писать

Рисуем_мой_значок 100, 200, vbBlue

Все так и делают. Значения, идущие после имени процедуры через запятую, называются параметрами процедуры. Но откуда компьютер знает, что, например, Otstup = 100 и Razmer = 200, а не наоборот — Otstup = 200 и Razmer = 100? Компьютеру это объясняют в заголовке процедуры Рисуем_мой_значок, который теперь пишется по-другому:

Private Sub Рисуем_мой_значок (Otstup As Integer, Razmer As Integer,

Tsvet As Long)

Как видите, здесь задаются и порядок параметров и их тип.

Вот как компактно теперь выглядит наша программа. Это и есть ее окончательный вид, к которому мы стремились на протяжении этой главы:

Private Sub Рисуем мой значок (Otstup As Integer, Razmer As Integer, Tsvet As Long)

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(Otstup + Razmer, Otstup + Razmer), Tsvet, В

    Picture1.Line (Otstup, Otstup)-(Otstup + Razmer, Otstup + Razmer), Tsvet

    Picture1.Line (Otstup, Otstup + Razmer)-(Otstup + Razmer, Otstup), Tsvet

End Sub

Private Sub Command1_Click()

   Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Rockies.bmp")

   Рисуем_мой_значок 100, 200, vbBlue

   Picture1.Print, "21.07.2001"

End Sub

Private Sub Command2_Click()

    Picture1.Picture = LoadPicture("c: \temp\Porthole.bmp")

    Рисуем_мой_значок 200, 400, RGB(100, 250, 150)

    Picture1.Print, "28.07.2001"

End Sub

Обратите внимание, что мы убрали за ненадобностью фрагмент объявлений:

Dim Otstup As Integer

Dim Razmer As Integer

Dim Tsvet As Long

так как эти переменные уже объявлены в заголовке процедуры.

Наткнувшись в процессе выполнения программы на обращение к процедуре (Рисуем_мой_значок 100, 200, vbBlue), Visual Basic присваивает параметрам, приведенным в заголовке процедуры (Otstup, Razmer, Tsvet), указанные значения, а затем выполняет тело процедуры.

В качестве значений параметров в обращениях к процедурам можно писать не только константы, но и переменные, и выражения. Например, вместо Рисуем_мой_значок 100, 200, vbBlue можно было написать а=100

Рисуем_мой_значок а, 2 * a, vbBlue

Типы параметров

Параметры могут иметь не только числовой, но и строковый и многие другие типы. Пример:

Private Sub Печатаем_3_раза(Что_нибудь As String)

    Print Что_нибудь

    Print Что_нибудь

    Print Что_нибудь

End Sub

Private Sub Command1_Click()

    Печатаем_3_раза "Кто там? — Это почтальон Печкин!"

    Печатаем_3_раза "Дядя Федор"

End Sub

Здесь вы видите процедуру пользователя Печатаем_3_раза и ее параметр — строковую переменную с именем Что_нибудь. При нажатии на кнопку Command1 программа начинает работать и печатает следующий текст:

Кто там? — Это почтальон Печкин!

Кто там? — Это почтальон Печкин!

Кто там? — Это почтальон Печкин!

Дядя Федор Дядя Федор

Дядя Федор

Вот другой пример. Для начала отметим, что величины, которые указываются в скобках функций (например, в Round (5.82716, 3) или LoadPicture("с: \temp\Rockies.bmp")), тоже называются параметрами, хотя их называют также аргументами. Здесь в функции LoadPicture адрес файла взят в кавычки, значит этот параметр является строкой. Можно написать такую программу, которая по нажатии на кнопку Command1 показывает сразу два фото:

Private Sub Показываем_два_фото (Фото_1 As String, Фото_2 As String)

    Picture1.Picture = LoadPicture (Фото_1)

    Picture2.Picture = LoadPicture (Фото_2)

End Sub

Private Sub Command1_Click()

    Показываем_два_фото "с: \temp\Rockies.bmp", "c: \temp\Porthole.bmp"

End Sub

Теперь мы понимаем, зачем в конце заголовка процедуры ставится пара скобок (). Это для параметров, буде они объявятся.

Задание 91: В задании 86 из 0 вы написали процедуру пользователя, которая перед показом очередной фотографии воспроизводит один и тот же музыкальный звук. Пусть теперь перед каждой фотографией будет свой звук. Для этого напишите процедуру с параметром.

Задание 92: В задании 90 вы написали процедуру пользователя, которая рисовала значок вашего друга. Перепишите ее, сделав процедурой с тремя параметрами: отступ, размер и цвет значка.

Задание 93: Среди графических методов Visual Basic нет методов "крестик" и "треугольник". Вы можете возместить этот недостаток, написав две соответствующие процедуры с тремя параметрами: координата х, координата у, размер.

Задание 94: Представьте себе куб, собранный из 16777216 кубиков — по числу цветов в Visual Basic. Его высота — 256 кубиков, ширина и толщина — тоже по 256 кубиков. Каждый кубик покрашен в свой цвет. Цвета не повторяются. Систему раскраски придумать легко. Например, слева направо растет от 0 до 255 красная составляющая в цвете кубиков, сверху вниз — зеленая, от нас вдаль — синяя. Так что самый левый верхний ближний кубик получается абсолютно черным, а самый правый нижний дальний кубик — абсолютно белым. Сразу все кубики видеть мы, конечно, не можем, но мы можем делать срез куба в любом месте параллельно любой из его граней, в результате чего на срезе будем видеть квадрат, состоящий из 256*256 разноцветных квадратиков. Вот эту задачу среза я бы и хотел вам предложить. Программа предлагает пользователю выбрать один из трех основных цветов (это удобно сделать через меню) и его насыщенность (число от 0 до 255). Этим определяется место среза. Затем программа чертит на форме этот разноцветный срез. Конечно, квадратики получатся очень маленькими, но это ничего.

Указание: Используйте процедуру с двумя параметрами: выбранный пользователем цвет (один из трех) и его насыщенность.

Кстати, догадайтесь, из каких цветов составлена главная диагональ куба, проведенная между двумя упомянутыми мной кубиками.

РАБОТА С ТАЙМЕРОМ, ВРЕМЕНЕМ, ДАТАМИ

Мы с вами пока не умеем управлять временем. А это нам необходимо для работы с анимацией, а также для решения полезных и интересных задач.

Тип данных Date

Все вы видели часы в правой части панели задач Windows. Если на них поставить мышь, они покажут дату. Давайте сделаем что-нибудь получше, а именно — большие, красивые часы-будильник, а заодно и секундомер. Для этого нам нужно познакомиться с новым типом данных — типом даты и времени суток — Date. Вы пока знакомы с числовыми и строковым типами. Тип Date тоже, в принципе, числовой, но, сами понимаете, специфический. Если, например, в нем к 0:40 прибавить 0:40, то получится 1:20.

Когда вы пишете в окне кода программу, в ней встречаются числа, строки, а теперь вы должны научиться писать в программе дату и время суток. Чтобы Visual Basic понял, что перед ним число, вы просто пишете число, и он понимает. Чтобы Visual Basic понял, что перед ним строка, вы пишете строку и берете ее в двойные кавычки, и он понимает, что это строка. Чтобы Visual Basic понял, что перед ним дата или время суток, вы правильно записываете дату и время и заключаете их между значками #, и он понимает. Например, так: #2/16/2002#. Это 16 февраля 2002 года. Как правильно записывать дату и время в других случаях, вы поймете из примеров:

Dim D As Date

Dim T As Date

Dim DT As Date

Private Sub Command1_Click()

    Debug.Print #6/25/2001# '25 июня 2001 года

    Debug.Print #2:22:57 PM# '2 часа 22 минуты 57 секунд после полудня (РМ)

    Debug.Print #2/28/1998 10:45:00 PM# '10 часов 45 минут вечера 28 февраля 1998 года

    D = #12/25/2044#

    Т = #2:00:32 AM# '2 часа 00 минут 32 секунды до полудня (AM)

    DT = #1/15/2156 11:59:42 PM#

    Debug.Print D, T, DT

End Sub

Эта процедура напечатает такие результаты:

25.06.01 14:22:57

28.02.98 22:45:00

25.12.2044 2:00:32 15.01.2156 23:59:42

Пояснения: Как видите, в окне кода мы обязаны писать дату и время по-американски, то есть месяц писать раньше числа и разделять все это косыми чертами, а в обозначении времени суток обязательно указывать до или после полудня было дело. А вот результаты по этим не нашим данным печатаются все равно по-нашему, вернее, так, как настроена Windows (а у большинства она настроена на Россию). Поэтому же, если вы захотите задавать дату или время компьютеру таким оператором:

D = InputBox("Введите дату")

то вводить ее по-американски нельзя и значки # тоже нельзя ставить.

Есть и другие способы задания дат и времени, но они сложнее и я их пропущу. Скажу только, что если присвоить переменной типа Date обычное число, то оно будет преобразовано в дату и время. Так, фрагмент D = 26.5 Debug.Print D напечатает следующее:

25.01.1900 12:00:00

Пояснения: Число 26.5 считается количеством суток (двадцать шесть с половиной), прошедших с полуночи 30 декабря 1899 года.

Учитывая вышесказанное, вы можете наладить сложение и вычитание дат и времени. Однако, лучше это делать с помощью специальных функций, которые мы сейчас и рассмотрим.

Функции для работы с датами и временем суток

Функция ∙ Результат

Debug.Print Date ∙ Печатается сегодняшнее число (то, что на панели задач Windows)

Debug.Print Time ∙ Печатается сколько сейчас времени

Debug.Print Now ∙ Печатается сегодняшнее число и сколько сейчас времени

Пусть D = # 2/14/2009 4:45:07 РМ # (это суббота), тогда:

Значением функции DatePart является число типа Integer, а не дата.

Все возможные значения строкового параметра для функций работы с датами приведены в последней таблице этого параграфа.

Пусть D1 = #2/14/2009 4:45:07 PM#, D2 = #2/16/2009 11:32:43 AM#, тогда:

Опасные операторы:

Значения строкового параметра для функций работы с датами:

Строковый параметр ∙ Смысл

YYYY ∙ Год

q ∙ Квартал в году

m ∙ Номер месяца в году

Y ∙ Номер дня в году

d ∙ Номер дня в месяце

w ∙ Номер дня в неделе (№ 1 — воскресенье)

ww ∙ Номер недели в году

h ∙ Час в сутках

n ∙ Минута в часе

s ∙ Секунда в минуте

Есть еще кое-какие функции, но пока вам хватит и этих.

Задание 95: Напишите программу, которая, ничего у вас не спрашивая, печатает, какое число будет через 52 недели.

Задание 96: Напишите одну-две строчки кода, которые, спросив у вас дату рождения и не спрашивая, какое сегодня число, печатают, сколько секунд вы живете на белом свете

Задание 97: Напишите программу, которая, спросив у вас дату рождения и не спрашивая, какое сегодня число и был ли у вас в этом году день рождения, печатает, сколько дней вам осталось до следующего дня рождения.

Задание 98: Я знаю, что високосных годов раз в четыре года ученым не хватает. Поэтому, не то где-то раз в много лет вклинивается лишний високосный год, не то иногда где-то в каком-то месяце бывает лишний день. Не знаю. Может быть Visual Basic подскажет?

Таймер

Создайте новый проект. Поместите на форму таймер. Установите его свойство Interval равным 10000. Сделайте двойной щелчок по таймеру. В появившуюся заготовку процедуры впишите одну строчку:

Private Sub Timer1_Timer()

    Debug.Print "Процедура сработала"

End Sub

Запустите проект. Подождите немного. Через 10 секунд в окне Immediate появится строчка "Процедура сработала". Еще через 10 секунд появится такая же строчка, через 10 секунд еще одна, и так далее.

Если бы мы установили Interval равным 5000, то строчки появлялись бы каждые 5 с, а если равным 500, то — каждые 0.5 с.

Вывод: Таймер Timer1 — объект, вся работа которого заключается в том, чтобы через каждые Interval секунд создавать событие (импульс), которое запускает процедуру Timer1_Timer.

Таймеров в проекте может быть несколько. Все они работают независимо друг от друга и каждый имеет свою собственную процедуру, которая реагирует только на его импульсы.

Цикл без цикла

В процедуре Timer1_Timer мы можем написать все, что угодно. Например:

Dim i As Long

Private Sub Timer1_Timer()

    Debug.Print "Процедура сработала", i

    i = i + 1

End Sub

Установите Interval в 1000. Запустите проект. Вы увидите через каждую секунду возникающие строчки:

Процедура сработала 0

Процедура сработала 1

Процедура сработала 2

Процедура сработала 3

……………

Пояснение: Поскольку мы нигде не придалипеременной i никакого значения, Visual Basic при первой встрече с ней в операторе Debug.Print посчитал ее равной 0. После первого выполнения процедуры Timer1_Timer переменная i стала равной 1, после второго — 2. И так далее.

Мы видим, что у нас заработал цикл, несмотря на то, что операторов цикла мы не писали! Чуть позже вы догадаетесь, как задавать начальные значения переменным цикла и вовремя делать выход из цикла.

Установим свойство таймера Enabled (по русски — "в рабочем состоянии") в False. Запустим проект. Никаких строк не появляется. Значит таймер выдает импульсы только тогда, когда свойство Enabled установлено в True.

Добавим в проект две кнопки. Допишем две процедуры:

Private Sub Command1_Click()

    Timer1.Enabled = True

End Sub

Private Sub Command2_Click()

    Timer1.Enabled = False

End Sub

Запустите проект. Вы увидите, что новые строчки начинают появляться только после щелчка по первой кнопке, а после щелчка по второй прекращают.

Что будет, если процедура Timer1_Timer еще не успела закончить работу, а от таймера уже пришел новый импульс? Проверим. Установим Interval равным 100, то есть импульсы от таймера должны посылаться примерно 10 раз в секунду. Напишем простую процедуру Timer1_Timer, которая очень долго работает:

Private Sub Timer1_Timer()

    Debug.Print "Процедура таймера начала работу"

    For i = 1 То 20000000: Next

    Debug.Print "Процедура таймера закончила работу"

End Sub

Здесь долго работает пустой цикл For i = 1 То 20000000: Next. Несмотря на то, что делать ему нечего (тело у цикла отсутствует), у него много времени уходит на то, чтобы просто досчитать до 20 миллионов. На моем компьютере это занимает секунды две, на вашем, наверно, по-другому. Это неважно, а важно то, что за эти две секунды в процедуру врежется порядка 20 импульсов от таймера. И все как об стену горох — процедура на них не реагирует. Пока не завершит свою работу, как положено, оператором End Sub. После этого первый же следующий импульс, которому повезло, снова ее запускает. Вы увидите, что на экране не спеша, где-то раз в две секунды появляется очередная пара строчек.

Точность таймера невелика, а на интервалах меньше 1 секунды вообще никуда не годится. Не ждите, что если вы установили интервал равный 10, то в секунду будет послано 100 импульсов. Причина в том, что таймер вообще не способен выдавать больше 18 импульсов в секунду.

Задание 99: Запрограммируйте с помощью таймера печать чисел от 100 до 110 через 1 секунду.

ПРОЕКТ "БУДИЛЬНИК-СЕКУНДОМЕР"

Вы узнали о Visual Basic вполне достаточно, чтобы рваться в бой. Наверняка у вас в голове зреет идея создать некий элегантный и одновременно вполне "убойный" проект строчек на 200, но человек, мало-мальски разбирающийся в программировании, бросив скучающий взгляд на ваше жалкое детище, спросит: "Юноша, в каком году вы кончали церковно-приходскую школу?" И не потому, что проект работает плохо, он вполне может проделывать на экране что-нибудь любопытное. Но программа! Программа! В ней невозможно разобраться! 200 строк вы осилили, а сколько вы возились? Неделю? А веди могли все сделать за пару дней! Сколько у вас процедур? 8? А нужно было 40! И так далее. Когда придет пора делать проект из 1000 строк, вы не сможете его одолеть никогда!

Что же делать? Все очень просто. Вы ни в чем не виноваты. Ведь я пока только объявил вам, что надо писать много маленьких процедур. Но ведь не научил еще, как это делать правильно. А учиться надо на примерах.

Пришла пора создать проект, "правильно" составленный из процедур. Проект "Калькулятор", написанный нами ранее, не подходит в качестве учебного пособия, потому что логика его работы слишком проста: нажал кнопку — выполнилась соответствующая процедура и все. Нужна более сложная задача. Для ее решения мы создадим совсем небольшую программу из 80 строк, включающую 15 процедур. Поскольку создаваемая программа представляет для многих из вас неведомую страну, я буду применять метод изложения "за ручку", который я уже применял. Повторяйте за мной все, что я буду делать.

Начнем с постановки задачи.

Постановка задачи

Создать часы-будильник следующего вида:

В постановке задачи нужно с максимальной подробностью описать, что должен делать ваш проект с точки зрения пользователя (а не программиста!). Ввиду очевидности того, что изображено на картинке, я поясню только то, чего не видно или может быть неправильно понято:

На верхнем циферблате — текущее время суток (системное время Windows) в часах, минутах и секундах.

Под ним — дата и день недели (02.08.00 означает 2 августа 2000 года) Пользователь имеет возможность редактировать содержимое циферблата установки времени будильника.

При нажатии на кнопку "Выключить будильник" надпись на кнопке меняется на "Включить будильник", а надпись над циферблатом меняется на "Будильник отключен".

При срабатывании будильника раздается какая-нибудь продолжительная мелодия, которая замолкает при нажатии на кнопку "Выключить сигнал".

Секундомер измеряет время с точностью до 0.1 сек. На картинке вы видите секундомер в момент паузы. Если нажать на ПУСК, то отсчет времени продолжится с 1 минуты 15.4 сек, которые вы видите на картинке, а надпись на кнопке сменится на ПАУЗА. Если снова нажать на кнопку, цифры на секундомере снова замрут.

При нажатии на кнопку "Обнулить" секундомер сбрасывается в ноль и останавливается. На циферблате — 0:00:00.0.

Делим проект на части

Нельзя делать сразу весь проект одновременно. То есть было бы фатальной ошибкой сразу все нарисовать и пытаться все сразу программировать. Не пытайтесь ломать весь веник сразу, ломайте по прутикам. Надо разделить проект на части. Это не всегда легко. Некоторые проекты, особенно игры, представляют на первый взгляд единое неразрывное целое, так что нужен некоторый опыт, чтобы увидеть, "из каких кубиков построен домик". В нашем случае все более-менее просто. Три части просматриваются сразу, это

1. Часы (с датой и днем недели)

2. Будильник

3. Секундомер

Отлично! За какую из этих частей браться вначале? Для этого нужно сначала решить, зависят ли друг от друга отдельные части. Здесь очень пригодился бы некоторый опыт программирования. А если его нет, подойдет житейский опыт. Действительно, если бы вы мастерили будильник-секундомер из шестеренок, что бы в нем от чего зависело? Ну, ясно, что будильник не сработал бы без часов, ведь он должен чувствовать, когда время на циферблатах часов и будильника совпадает. А вот часы ходят и без будильника, они от него не зависят. Секундомер же, видимо, представляет собой полностью независимую часть со своим механизмом.

Итак, проект распался на две независимые части:

1. Часы и будильник

2. Секундомер

Какой частью заняться вначале? Дело вкуса. Часы с будильником попроще, поэтому начнем с них. Ну а между ними что выбрать вначале — часы или будильник? Здесь сомнения неуместны — раньше нужно делать ту часть, которая от другой не зависит — это часы.

Итак, мы разделили проект на части и определили порядок выполнения частей:

1. Часы

2. Будильник

3. Секундомер

Беремся за часы. И тут опять пошла дележка. Чем раньше заниматься — временем суток (будем называть это просто часами), датой или днем недели? Шестеренки смутно подсказывают нам, что дата переключается в полночь, а значит момент переключения зависит от часов. Значит дату будем делать позже часов. А день недели, ясно, определяется датой.

Итак, окончательная последовательность такая:

1. Часы (время суток)

2. Дата

3. День недели

4. Будильник

5. Секундомер

Лирическое отступление (утешение): Если вам не удалось разделить ваш проект на части, или вы чувствуете, что разделили неправильно, это не значит, что нужно от проекта отказываться. Программируйте напропалую! В процессе программирования отдельные части постепенно (не без мучений и многократных досадных переделок) встанут на свои места.

Ну что ж, "Задачи ясны, цели определены, за работу, товарищи!", как говорили при социализме^[26].

Делаем часы

Создаем новый проект. Первым делом берем элемент управления Shape и рисуем вокруг будущего циферблата часов красивую рамочку. Если вы хотите сделать что-нибудь более выдающееся, чем скромная рамочка на картинке, и украсить часы необыкновенными шедеврами графики, то на здоровье, пожалуйста!. Но не сейчас. Потом. Когда все заработает. Иначе потонете в подробностях и не откопаете в золотых лепесточках нужную вам стальную шестеренку.

Я не дал объекту Shape1 никакого другого имени, потому что не собираюсь упоминать его в программе. Все свойства я ему установил в режиме проектирования и не хочу, чтобы рамочка как-то себя "вела" в режиме работы.

Внутрь рамочки я поместил текстовое поле для того, чтобы компьютер показывал в нем время. Для красоты я свойством BorderStyle убрал у него бордюрчик, а свойство Alignment настроил так, чтобы любой текст внутри поля располагался по центру. Настроил название, размер, стиль и цвет шрифта.

Дадим текстовому полю имя Циферблат_часов. Еще раз предупреждаю: не надо сокращенных имен типа Циф_час. Сэкономив сейчас копейку, вы потом проиграете рубль.

Пришла пора программировать. Прежде всего нужна идея, как сделать так, чтобы часы показывали текущее время. Мы знаем, что есть функция Time, значение которой в любой момент равно текущему времени. Стоит выполнить оператор

Циферблат_часов.Text = Time

и на часах оно будет. Попробуйте. Но как сделать, чтобы оно менялось? Нужно, чтобы этот оператор выполнялся не реже раза в секунду. Может быть, использовать оператор цикла? Но я должен вас предупредить, что на этом пути вас ждут разнообразные трудности, в суть которых не так-то легко вникнуть. Назову только одну. Вот, предположим, у вас заработал оператор цикла для часов. Тут вам захотелось включить секундомер. Значит, нужно, чтобы заработал другой оператор цикла — для секундомера. Значит, нужно выходить из цикла для часов. Так что же — часам останавливаться?

Ввиду вышеизложенного программисты для таких дел используют таймеры. Для часов свой, для секундомера свой.

Поместим на форму таймер и дадим ему имя Таймер_часов. Зададим ему интервал = 2500. Напишем такую программу:

Private Sub Таймер_часов_Тimег()

    Циферблат_часов.Text = Time

End Sub

Запустите проект. Вы увидите, что часы показывают правильное время, но обновляется оно раз в две-три секунды. Зададим интервал = 100. В этом случае процедура будет выполняться около 10 раз в секунду и не пропустит момента смены системного времени. Проверьте.

Ну что, все! Часы готовы.

Занимаемся датой

Размещаем на форме рамочку и текстовое поле для даты. Даем полю имя Циферблат_даты. Чтобы там появилась дата, достаточно выполнить оператор

Циферблат_даты.Text = Date

Если его поместить в ту же процедуру таймера часов, то задача будет решена. Но мне жаль компьютер. 24 часа в сутки по 10 раз в секунду он будет спрашивать у Windows, какое нынче число, и стараться вывести в текстовое поле одну и ту же дату, хотя делать это нужно только два раза — при запуске проекта и в полночь. Здесь еще и вопрос экономии: бегая, как белка в колесе, компьютер тратит ресурсы (силы), нужные в это же время для другого дела, для того же секундомера хотя бы. Вспоминаем: при запуске проекта вырабатывается событие FormLoad, а полночь — это когда показания часов равны нулю. Ага. Дописываем программу:

Private Sub Form_Load()

Циферблат_даты.Text = Date 'Это чтобы дата появлялась на циферблате

при запуске проекта

End Sub

Private Sub Таймер_часов_Timer()

Циферблат часов.Text = Time

If Time = 0 Then Циферблат_даты.Text = Date 'Это чтобы дата меня

лась в полночь End Sub

Чтобы проверить, как работает проект, переставьте системные часы Windows на "Двенадцать без пяти". Только потом не забудьте переставить обратно.

Все работает, но мы начинаем допускать погрешности против правильного стиля программирования, которые в будущем могут выйти нам боком:

Первое. Показания часов напрашиваются быть переменной величиной. Ведь они нам еще понадобятся и для будильника. Мы их анализируем, а это лучше делать с переменной величиной, а не со свойством Циферблат_часов.Text или функцией Time. Поэтому придумаем переменную Время_на_часах, объявим ее, как имеющую тип Date и будем пользоваться только ей.

Второе. Как при запуске проекта, так и в полночь нам придется менять не только дату, но и день недели. Я предвижу повторяющийся фрагмент как минимум из двух операторов (пока это только один оператор Циферблат_даты.Text = Date). Поэтому оформим его, как процедуру с именем Смена_даты_и_дня_недели.

Третье. Поскольку у нас появились переменные, поручим Бэйсику при помощи оператора Option Explicit присматривать, не забыли ли мы какую-нибудь переменную объявить.

С учетом всего вышесказанного перепишем программу:

Option Explicit

Dim Время_на_часах As Date

Private Sub Form_Load()

Смена_даты_и_дня_недели End Sub

Private Sub Таймер_часов_Timer()

Время_на_часах = Time

Циферблат_часов.Text = Время_на_часах

If Время_на_часах = 0 Then Смена_даты_и_дня_недели

End Sub

Private Sub Смена_даты_и_дня_недели()

Циферблат_даты.Text = Date

End Sub

В этот момент вы совершенно искренне и с большим чувством можете сказать: "Ну зачем все эти усложнения? Ведь все и так работает!" В ответ на это я могу только отослать вас к началу раздела.

Занимаемся днем недели

Копируем объекты. Нам не хочется трудиться, размещая на форме, а потом еще и настраивая рамку и текстовое поле для дня недели. Замечаем, что они почти такие же, как для даты. Скопируем их, как это принято в Windows. Можно копировать по-отдельности, а удобнее вместе. Для этого обведите их рамочкой, при этом оба объекта выделятся, после чего скопируйте их хотя бы при помощи пунктов Copy, Paste меню Edit. Visual Basic при этом задаст вам про каждый объект вопрос, смысл которого вы поймете позже, а пока он вам не нужен. Отвечайте No.

Даем полю имя Циферблат_дня_недели. Чтобы там появился правильный день недели, нужно выполнить оператор

Циферблат_дня_недели.Text = WeekdayName(DatePart("w", Date, vbMonday))

Попробуйте разобраться в нем сами в качестве упражнения к функциям работы с датами. Если не удалось, то вот вам пояснение:

Сначала хорошенько еще раз разберитесь с функциями WeekdayName и DatePart из 0. А теперь нужно разобраться со скобками. Вы поняли, какая пара скобок к какой функции относится? Если нет, то я перепишу один оператор в два:

А = DatePart("w", Date, vbMonday)

Циферблат_дня_недели.Text = WeekdayName(A)

Здесь А будет равняться номеру дня недели (число от 1 до 7). Функция WeekdayName по номеру дня недели получает строковое название этого дня.

Раз мы организовали процедуру Смена_даты_и_дня_недели, то нам нет нужды вспоминать, в какие моменты времени проект должен менять день недели. Вставляем наш оператор в эту процедуру:

Private Sub Смена_даты_и_дня_недели()

Циферблат_даты.Text = Date

Циферблат_дня_недели.Text = WeekdayName(DatePart("w", Date, vbMonday))

End Sub

В качестве последнего штриха исправим одну неприятную вещь. Дело в том, что наши циферблаты совершенно беззащитны перед шаловливым пользователем. В режиме работы проекта вы можете щелкнуть мышкой внутри текстового окна и с клавиатуры безнаказанно как угодно менять его содержимое. Чтобы прекратить это, воспользуйтесь свойством Locked.

Итак, часы с датой и днем недели готовы.

Знакомимся с типом Boolean

Чтобы грамотно запрограммировать будильник, нам нужно познакомиться с новым типом переменных величин — Boolean. Это так называемый логический тип. Вы уже позакомились с логическими выражениями. Их главная черта в том, что они могут принимать всего два значения — True и False (истина и ложь). Логическая переменная величина отличается той же чертой. Объявляется она так:

Dim С As Boolean

А зачем она нужна, выяснится из следующего параграфа.

Делаем будильник

Поместим на форму все объекты, необходимые для будильника. Дадим им имена:

Meтка_будильника

Циферблат_будильника

Кнопка_включения_выкточения_будильника

Кнопка_выключения_сигнала

В циферблат занесем в режиме проектирования текст 12:00:00. Просто для того, "чтобы было".

Давайте пока забудем о кнопках, метках и прочих подробностях, а возьмем быка за рога и заставим будильник исполнять мелодию при совпадении времени на часах и на будильнике.

Вспомните, как вы занимались музыкой в "Калькуляторе". Поместите на форму Microsoft Multimedia Control 6.0 и дайте ему имя "Плеер". Для работы с мелодией нам нужно 5 операторов:

Плеер. DeviсеТуре = "Sequencer"

Плеер. FileName = "c: \Windows\Media\Canyon.mid"

Эти два достаточно выполнить один раз за время работы проекта при его запуске.

Плеер. Command = "Open"

Плеер. Command = "Play"

Эти два нужно выполнять каждый раз, когда нужно начать воспроизведение сигнала. А этот оператор:

Плеер. Command = "Close"

каждый раз, чтобы его закончить.

Вторая парочка, несмотря на то, что встретится в программе скорее всего только один раз, в глазах программиста просится стать процедурой. Здесь принцип такой: Если группа операторов (или даже один сложный оператор) представляет собой некое единое целое в том смысле, что решает какую-то свою задачу, то оформляйте ее процедурой. Это улучшит понятность и читабельность программы — один из важнейших факторов ее качества.

Вот как дополнился теперь наш проект (я показываю только те процедуры, которых коснулись дополнения):

Private Sub Form_Load()

Плеер. DeviceType = "Sequencer"

Плеер. FileName = "c: \Windows\Media\Canyon.mid"

Смена_даты_и_дня_недели

End Sub

Private Sub Таймер_часов_Timer()

Время_на_часах = Time

Циферблат_часов.Text = Время_на_часах

If Время_на_часах = 0 Then Смена_даты_и_дня_недели

If Время_на_часах = Циферблат_будильника.Text Then Включить_сигнал_будильника

End Sub

Private Sub Включить_сигнал_будильника()

Плеер. Command = "Open"

Плеер. Command = "Play"

End Sub

Запустите проект и установите время на циферблате будильника. Устанавливайте аккуратно, по одной цифре за раз. Не трогайте двоеточия. Почему — скажу чуть позже. Дождитесь, когда будильник зазвонит. Завершите работу проекта, не дожидаясь конца мелодии.

Пора заняться кнопками и меткой. Подумаем вот о чем. Во время работы проекта будильник в каждый момент времени может находиться в одном из двух состояний: установлен или не установлен. Компьютер должен в любой момент времени знать, в каком именно, чтобы принять решение — звонить или не звонить. В таких случаях, когда компьютер должен в любой момент что-то знать или помнить, программист всегда придумывает переменную величину, дает ей подходящее имя и тип и организует хранение в этой переменной нужной компьютеру информации. Так было у нас с переменной Время_на_часах, которая нужна была компьютеру для перестановки дат.

Придумаем переменную и дадим ей имя Будильник_установлен. Каким типом ее объявить? Для этого надо понять, а какие значения будет принимать эта переменная? По смыслу задачи значений два — "да" и "нет". Можно придать ей тип String, но хорошая практика программирования диктует тип Boolean. Вы скоро поймете, что он удобнее.

Теперь попробуем вообразить, что должно происходить при включении будильника. Нужно сообщить компьютеру, что будильник установлен.

Нужно, чтобы текст над циферблатом был такой: "Будильник установлен на: " Нужно, чтобы текст на кнопке был такой: "Выключить будильник".

В соответствии с этим пишем процедуру:

Private Sub Включить_будильник()

Будильник_установлен = True

Метка_будильника. Caption = "Будильник установлен на:"

Кнопка_включения_выключения_будильника. Caption = "Выключить будильник"

End Sub

Теперь попробуем вообразить, что должно происходить при выключении будильника:

Нужно сообщить компьютеру, что будильник не установлен

Нужно, чтобы текст над циферблатом был такой: "Будильник отключен"

Нужно, чтобы текст на кнопке был такой: "Включить будильник"

В соответствии с этим пишем процедуру:

Private Sub Выключить_будильник()

Будильник_установлен = False

Метка_будильника. Caption = "Будильник отключен"

Кнопка_включения_выключения_будильника. Caption = "Включить будильник"

End Sub

Теперь нам удивительно легко написать процедуру щелчка по кнопке включения-выключения будильника:

Private Sub Кнопка_включения_выключения_будильника_Click()

If Будильник_установлен Then Выключить_будильник Else Включить_будильник

End Sub

Обратите внимание, что благодаря удачному выбору имен и структуры программы язык программы по своей понятности приближается к естественному, человеческо-

Поскольку переменная Будильник_установлен имеет логическое значение True или False, ее можно использовать подобно функции IsNumeric в качестве условия оператора If. Поэтому совсем необязательно было писать If Будильник_установлен = True Then…

Процедуру щелчка по кнопке выключения сигнала приведу без пояснений:

Private Sub Кнопка_выключения_сигнала_Click ()

Плеер. Command = "Close"

End Sub

В последних четырех процедурах заключена вся механика работы кнопок и метки. Последнее, о чем надо позаботиться, это о том, чтобы будильник звенел только тогда, когда включен:

If Будильник_установлен And Время_на_часах = Циферблат_будильника.Text Then Включить_сигнал_будильника

Будильник готов. Приведу полностью программу всего нашего проекта. Пока не обращайте внимания на строки, касающиеся секундомера.

Option Explicit

Private Enum типРежим_работы_секундомера

считает

пауза

в_нуле

End Enum

Dim Режим_работы_секундомера As типРежим_работы_секундомера

Dim Время_на_часах As Date

Dim Будильник_установлен As Boolean

Dim Время_на_секундомере As Single

Dim Время_запуска_секундомера As Single

Dim Время_на_паузе_секундомера As Single

Dim Цифра_десятых As Long

'НАЧАЛЬНАЯ УСТАНОВКА МЕХАНИЗМА

Private Sub Form_Load()

Плеер. DeviceType = "Sequencer"

Плеер. FileName = "c: \Windows\Media\Canyon.mid"

Смена_даты_и_дня_недели

Выключить_будильник

Секундомер_обнулить

End Sub

'ПРОЦЕДУРЫ РАБОТЫ ЧАСОВ

Private Sub Таймер_часов_Timer()

Время_на_часах = Time

Циферблат_часов.Text = Время_на_часах

If Время_на_часах = 0 Then Смена_даты_и_дня_недели

If Будильник_установлен And Время_на_часах = Циферблат_будильника.Text Then Вкточить_сигнал_будильника

End Sub

Private Sub Смена_даты_и_дня_недели()

Циферблат_даты.Text = Date

Циферблат_дня_недели.Text = WeekdayName(DatePart("w", Date, vbMonday))

End Sub

'ПРОЦЕДУРЫ РАБОТЫ БУДИЛЬНИКА

Private Sub Кнопка_включения_выключения_будильника_Click()

If Будильник_установлен Then Выключить_будильник Else Включить_будильник

End Sub

Private Sub Включить_будильник()

Будильник_установлен = True

Метка_будильника. Caption = "Будильник установлен на:"

Кнопка_включения_выключения_будильника. Caption = "Выключить будильник"

End Sub

Private Sub Выключить_будильник()

Будильник_установлен = False

Метка_будильника. Caption = "Будильник отключен"

Кнопка включения выключения будильника. Caption = "Включить будильник"

End Sub

Private Sub Включить_сигнал_будильника()

Плеер. Command = "Open"

Плеер. Command = "Play"

End Sub

Private Sub Кнопка_выключения_сигнала_Сlick()

Плеер. Command = "Close"

End Sub

Private Sub Form_Terminate()

Кнопка_выключения_сигнала_Сlick

End Sub

'ПРОЦЕДУРЫ РАБОТЫ СЕКУНДОМЕРА

Private Sub Таймер_секундомера_Timer()

Время_на_секундомере = Timer — Время_запуска_секундомера + Время_на_паузе_секундомера

Цифра_десятых = Int(10 * (Время_на_секундомере Int(Время_на_секундомере)))

Циферблат_секундомера.Text = DateAdd("s", Время_на_секундомере, #12:00:00

AM#) & & Цифра_десятых

End Sub

Private Sub Кнопка_пуска_паузы_секундомера_С1ick()

If Режим_работы_секундомера О считает Then Секундомер_запустить Else Ceкундомер_остановить

End Sub

Private Sub Кнопка_обнуления_секундомера_Сlick()

Секундомер_обнулить

End Sub

Private Sub Секундомер_запустить()

Время_запуска_секундомера = Timer

Режим_работы_секундомера = считает

Таймер_секундомера. Enabled = True

Кнопка_пуска_паузы_секундомера. Caption = "ПАУЗА"

End Sub

Private Sub Секундомер_остановить()

Время_на_паузе_секундомера = Время_на_секундомере

Режим_работы_секундомера = пауза

Таймер_секундомера. Enabled = False

Кнопка_пуска_паузы_секундомера. Caption = "ПУСК"

End Sub

Private Sub Секундомер_обнулить()

Время_на_паузе_секундомера = 0

Режим_работы_секундомера = в_нуле

Таймер секундомера. Enabled = False

Кнопка_пуска_паузы_секундомера. Caption = "ПУСК"

Циферблат_секундомера.Text = "0:00:00.0"

End Sub

Обратите внимание, что при запуске проекта я в процедуре Form_Load выключаю для удобства будильник, а в процедуре Form_Terminate закрывается звуковой файл, если пользователь не удосужился закрыть его кнопкой. В ней мы обращаемся к процедуре обработки события Кнопка_выключения_сигнала_Click, как к процедуре пользователя. Это вполне допустимо.

Напоминаю, что событие Form_Terminate наступает только тогда, когда мы завершаем работу проекта, щелкнув по кнопке Close (крестику в правом верхнем углу формы), а не кнопкой End на панели инструментов.

Знакомимся с перечислимым типом данных

Чтобы грамотно запрограммировать секундомер, нам нужно познакомиться с новым типом переменных величин. Необходимость в нем в нашем проекте вытекает вот откуда. Если будильник в каждый момент времени может находиться в одном из двух состояний (установлен или не установлен), то секундомер — в трех: считает, стоит в паузе, стоит в нуле. Придумаем переменную и дадим ей имя Режим_работы_секундомера. Объявить ее типом Boolean явно недостаточно, ведь в типе Boolean всего два возможных значения, а нам нужно три. Можно придать ей тип String, но хорошая практика программирования диктует другое.

В Visual Basic нет типа данных, в котором переменная имела бы ровно три значения, зато Visual Basic, как и многие языки, позволяет программисту создавать собственные типы. Наша задача — создать тип, в котором переменная принимает ровно три значения: считает, пауза, в нуле — а затем объявить этим типом переменную Режим_работы_секундомера.

В нашем случае для создания такого типа достаточно записать выше процедур конструкцию:

Private Enum типРежим_работы_секундомера

считает

пауза

в_нуле

End Enum

Это не процедура, хоть и похожа. Слово Enum означает, что тип — перечислимый. Это означает, что мы обязаны были придумать и в этой конструкции перечислить имена всех возможных значений переменной этого типа, что мы и сделали. Поскольку каждый тип должен иметь свое имя (Integer, String…), нам тоже пришлось придумать имя новому типу (типРежим_работы_секундомера) и указать его в заголовке.

Теперь, когда новый тип определен, можно любую переменную объявить этим типом, что мы и делаем:

Dim Режим_работы_секундомера As типРежим_работы_секундомера

Замечание для новичков: Новички с трудом воспринимают смысл строк со стоящими рядом похожими именами, таких, например, как только что написанная. Новичку кажется, что эти имена означают одно и то же. Должен сказать, что профессиональные программисты специально обозначают близкие вещи похожими именами, им так больше нравится (можете себе вообразить?!). Например, у них может встретиться кнопка с именем сmdПодать_сюда_Ляпкина_Тяпкина и в этом же проекте переменная с именем strПодать_сюда_Ляпкина_Тяпкина. Для того, чтобы отличать одно от другого, они начинают каждое имя с префикса, который говорит программисту (не компьютеру!) о том, кому принадлежит имя (кнопке (префикс cmd), строковой переменной (префикс str) или кому-нибудь другому). Со временем вы поймете неизбежность такого подхода, а пока вам придется быть внимательным и не путать близкие имена.

Делаем секундомер

Поместим на форму элементы управления и дадим им имена:

Таймер_секундомера Циферблат_секундомера Кнопка_пуска_паузы_секундомера Кнопка_обнуления_секундомера а также не забудем метку и рамочку.

Будем использовать следующие переменные:

Dim Режим_работы_секундомера As типРежим_работы_секундомера

Dim Время_на_секундомере As Single

Dim Время_запуска_секундомера As Single

Dim Время_на_паузе_секундомера As Single

Dim Цифра_десятых As Long

Обратите внимание, что все переменные времени объявлены, как дробные числовые, а не как Date. Сейчас вам станет ясно, почему.

Давайте по порядку. Таймер нужен секундомеру для того же, для чего и часам, а именно — чтобы вовремя менялись цифры на циферблате, а собственный таймер нужен для того, чтобы не зависеть от часов. Поскольку нам нужно отслеживать десятые доли секунды, установим ему интервал поменьше, например 10 или 5 — не играет роли. Когда секундомер считает, таймер секундомера должен работать: Таймер_секундомера. Enabled = True

а когда он в паузе или в нуле, таймер должен стоять Таймер_секундомера. Enabled = False

Для отсчета времени на секундомере мы будем использовать известную вам функцию Timer (не путайте с элементом управления Timer), потому что она выдает с приемлемой для нас точностью десятые доли секунды (какой же секундомер без десятых). Поскольку она выдает число секунд, прошедших с полуночи, а нам нужно число секунд, прошедших с момента запуска секундомера, да еще с учетом того, что во время паузы на секундомере уже стояли какие-то показания, нам придется поразмыслить, как это сделать.

Засечем в момент пуска секундомера значение функции Timer оператором Время_запуска_секундомера = Timer

Тогда в каждый момент времени после запуска секундомера выражение (Timer — Время_запуска_секундомера) как раз и будет равняться числу секунд, прошедших с момента запуска секундомера. А если нам удастся правильно засечь Время_на_паузе_секундомера (выраженное в секундах, прошедших с момента пуска), то дело решит оператор

Время_на_секундомере = (Timer — Время_запуска_секундомера) + Время_на_паузе_секундомера

Если поместить его в процедуру таймера, то он будет оперативно выдавать нужное Время_на_секундомере. Задача решена.

Теперь займемся внешним видом показаний секундомера. Время_на_секундомере — это дробное число — количество секунд. Например, такое — 67,2. А нам хотелось бы получить его в таком виде — 00:01:07.2. Для этого нам нужно как-то преобразовать число секунд в стандартный формат времени. Дело решает оператор:

Циферблат_секундомера.Text = DateAdd ("s", Время_на_секундомере, #12:00:00 AM#)

Здесь время #12:00:00 AM# обозначает, как ни странно, полночь по-американски. Задача решена.

Но функция DateAdd оставляет за бортом десятые доли секунды. Попробуем выделить их из числа Время_на_секундомере. Для этого мысленно проведем такую цепочку операций с использованием функции Int:

Целая часть = Int (Время_на_секундомере)

Дробная часть = Время_на_секундомере — Целая часть Цифра_десятых = Int (10 * Дробная часть)

Сведем эти три оператора в один:

Цифра_десятых = Int(10 * (Время_на_секундомере

Int(Время_на_секундомере)))

и дополним оператор вывода времени на циферблат секундомера: Циферблат_секундомера.Text = DateAdd ("s", Время_на_секундомере, #12:00:00 AM#) & & Цифра_десятых

Здесь знак & является удобным заменителем знака + для сборки данных в одну строку. Я рекомендую пользоваться именно им, так как компьютер его уж никак не спутает со сложением чисел. Между целой и дробной частью секунд я решил поставить точку. Обратите внимание, что знак & без проблем соединяет данные трех разных типов: функцию DateAdd, строку и число Цифра_десятых.

Ну вот, пожалуй, и все объяснения. В остальном вы сможете разобраться сами, прочитав текст программы, так как ничего нового по сравнению с будильником не обнаружите.

После этого самые дотошные скажут мне, что нечего было огород городить — создавать новый тип данных, когда можно было обойтись логической переменной Секундомер_считает. Верно, но неправильно. Потому что нужно оставлять простор для дальнейшего развития проекта. Например, вы можете захотеть, чтобы во время паузы цифры на секундомере мигали, а в нуле — нет. Отличить одно состояние от другого вам и поможет переменная Режим_работы_секундомера.

Недостатки проекта

Мой проект работает на первый взгляд нормально, я проверял и часы, и будильник, и секундомер. Но делал я это не так тщательно, как положено при тестировании, поэтому в нем вполне возможны ошибки. Вот те, что я сумел заметить, но не стал исправлять, предоставив это вам:

В будильнике, если сигнал завершился сам, без нажатия кнопки "Выключить сигнал", то в следующий раз он не прозвучит, так как файл не закрыт. Справиться с этим недостатком вам поможет событие Плеер_Done, которое возникает при завершении воспроизведения мелодии. А можно, наверное, выкрутиться еще проще, как мы сделали в Калькуляторе.

В будильнике пользователь может изменять время сигнала, не дождавшись конца мелодии, что может привести к необходимости нового запуска мелодии, пока она еще не отзвучала. Здесь вам поможет событие Цифepблaт_бyдильникa_GotFocus.

Самое досадное то, что если вы во время установки времени будильника случайно хоть на мгновение сотрете двоеточие или напишете вместо цифры букву или как-нибудь по-другому нарушите правильный формат времени, то проект аварийно Завершит работу, потому что оператор (If Будильник_установлен And Время_на_часах = Циферблат_будильника.Text Then Включить_сигнал_будильника) не сможет понять, чему равно время Циферблат_будильника.Text. Здесь вам понадобятся средства, предотвращающие ввод в текстовое окно неправильных данных. Самое простое из них — функция IsDate, которая подобно функции IsNumeric определяет, можно ли считать ее аргумент правильным временем и правильной датой или это белиберда. Подумайте, вам вполне по силам справиться с этой проблемой.

В течение той секунды, когда время на часах и будильнике одинаково, процедура таймера выполняется с десяток раз, а значит и сигнал будильника запускается с десяток раз. Это нехорошо.

В циферблате даты месяц хорошо бы показывать не числом, а текстом.

Я не запускал секундомер в полночь.

Таймер и моделирование

Теперь о роли таймера в компьютерном конструировании поведения реальных механизмов. Заглянем-ка еще раз в процедуру таймера часов:

Private Sub Таймер_часов_Timer()

Время_на_часах = Time

Циферблат_часов.Text = Время_на_часах

If Время_на_часах = 0 Then Смена_даты_и_дня_недели

If Будильник_установлен And Время_на_часах = Циферблат_будильника.Text Then Включить_сигнал_будильника

End Sub

Вы видите, что эта процедура является главным мотором, приводящим в движение весь механизм часов с будильником, главным штабом, планирующим всю их работу. Таймер, как сердце, несколько раз в секунду посылает импульсы, каждый из которых заставляет выполнится эту процедуру. А что за операторы составляют тело процедуры? Это как раз главные операторы проекта, которые, выполняясь, в свою очередь управляют выполнением вспомогательных процедур Смена_даты_и_дня_недели и Включить_сигнал_будильника. За один импульс таймера механизм совершает весь цикл своего функционирования с начала до конца и выполняет всю работу, которую положено выполнить: время на часах обновлено; если подошел момент, то именно на этом импульсе заменены дата и день недели; и если подошел момент, то именно на этом же импульсе отдан приказ на включение сигнала будильника. На следующем импульсе все повторяется. И так беспрерывно, бесконечно.

Этот принцип применения таймера подойдет для компьютерного конструирования работы бесчисленного множества других механизмов и аппаратов: холодильника, синтезатора, автоматической метеостанции, беспилотного космического аппарата и пр. и пр. Нужно только знать принцип их работы и вы сможете создать проект, "вживую" показывающий их деятельность на кухне или в космосе. Это называется моделированием. Вот, например, мы с вами создали модель будильника, которая настолько хороша, что работает не хуже оригинала. Однако, мы с вами не копировали работу реальных шестеренок бабушкиных ходиков, нам это было не нужно. Таким образом, нужно понимать, что мы создали модель только внешнего, а не внутреннего поведения механического будильника. Внутреннее поведение нашего будильника совсем другое.

Можно вполне моделировать и работу механизмов под управлением человека: автомобиля, корабля, самолета и др. В этом случае роль человека будете исполнять вы, щелкая мышкой по созданным вами кнопкам и рычагам управления автомобиля. Кстати, вы уже создали такой проект. Ведь будильник — это тоже механизм, работающий под управлением человека.

Задание 99-1: Это задание — на любителя. Его делать не нужно, если вы выполните проект "Шахматные часы" (см. ниже). Усовершенствуйте часы. Пусть они по вашему желанию показывают время в любом из нескольких десятков городов мира. Пользователю достаточно ввести название города в текстовое поле. Вам для программирования нужно самим знать поясное время в других городах. Для этого можете сделать двойной щелчок мышкой по индикатору времени на панели задач и в открывшемся окне загляните в список Time Zone. Основой для программирования можете сделать большой оператор Select Case. Будильник не должен обращать внимание на чужое время на циферблате, он все равно должен звонить по нашему местному времени.

Задание 99-2: "Шахматные часы". Это задание нужно сделать обязательно. По шахматным правилам шахматист не может думать над ходом бесконечно. На обдумывание первых, скажем, 40 ходов ему дается, скажем, 2 часа. Таким образом, партия, дошедшая до 41 хода, не может продолжаться дольше 4 часов. На следующие ходы тоже отводится какой-то лимит времени. Чтобы шахматисты могли следить за тем, сколько времени им осталось на обдумывание, существуют специальные шахматные часы. Они представляют собой единый корпус с двумя циферблатами — счетчиками времени, двумя кнопками и двумя флажками. Перед началом партии шахматистов А и В каждый счетчик показывает 2 часа. Пусть шахматисту А выпало начинать. Как только партия начинается, судья запускает счетчик А, который начинает обратный отсчет времени, уменьшая свои показания. Таким образом, в каждый момент партии счетчик показывает, сколько времени осталось шахматисту на обдумывание. Пока работает счетчик А, счетчик В, естественно, стоит. Как только шахматист А сделал ход, он тут же нажимает кнопку А, которая останавливает его счетчик и запускает счетчик В. За обдумывание принимается шахматист В. Сделав ход, он нажимает кнопку В, которая останавливает его счетчик и запускает счетчик А. И так далее. Если шахматист просрочит время, его флажок падает — он проиграл.

Для удобства шахматистов добавьте к часам счетчик ходов.

АНИМАЦИЯ

Анимация означает придание неподвижному предмету движения. Еще одно значение слова анимация — мультфильм.

Анимация при помощи графических методов

Я уже объяснил идею создания иллюзии движения картинок по экрану. Там же мы двигали по форме объекты. Попробуем заставить двигаться по экрану не объекты, а геометрические фигуры, полученные графическими методами. Пусть слева направо движется окружность. Для этого мы должны сначала нарисовать ее слева и быстро же стереть, для чего нарисовать ее на том же месте, но цветом фона. Несмотря на то, что мы окружность быстро стерли, она успеет мелькнуть на экране, и глаз это заметит. Затем нужно нарисовать и стереть такую же окружность чуть правее, затем еще правее и т. д.

Ввиду причин, упомянутых выше, откажемся от операторов цикла. Будем использовать таймеры. Создадим проект. Поместим в него таймер. Установим его интервал в любое число < 50, при этом он будет выдавать максимально возможное число импульсов в секунду — 18. Вот программа:

Dim х As Integer 'Координаты и радиус окружности

Dim у As Integer

Dim R As Integer

Dim Цвет_окружности As Long

Dim Цвет фона As Long

Private Sub Form Load()

х = 1000

у = 1500

R = 200

DrawWidth = 5 'Толщина линии

Цвет_окружности = vbBlack

Цвет_фона = BackColor

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Circle (x, y), R, Цвет_окружности 'Рисуем окружность

For i = 1 To 500000: Next 'Пустой цикл для задания паузы

Circle (х, у), R, Цвет_фона 'Стираем окружность

х = х + 30 'Перемещаемся немного направо

End Sub

Пояснения: Когда вы попробуете выполнить эту программу на компьютере, изображение движущейся окружности может получиться некачественным — окружность в процессе движения будет мерцать и пульсировать. Это связано с разверткой электронно-лучевой трубки вашего монитора. Если создать маленькую паузу между рисованием и стиранием окружности, нежелательные эффекты сойдут на нет. Эту паузу я создаю пустым циклом. Поэкспериментируйте с радиусом, толщиной окружности, продолжительностью паузы или шагом движения по горизонтали. Последние две величины определяют скорость движения.

Задание 100: Пусть по экрану движется "вагон" — прямоугольник и два колеса.

Движем объекты

Мы больше не будем заниматься анимацией при помощи графических методов, потому что объекты двигать гораздо приятнее.

Поместим на форму объект Shape в виде той же окружности и таймер. Пусть окружность движется вверх. Программа:

Private Sub Timer1_Timer()

    Shape1.Top = Shape1.Top — 20

End Sub

Как видите, она гораздо проще, чем программа анимации при помощи методов.

Задание 101: Пусть одновременно движутся две окружности. Таймер — один.

Задание 102: Одна вниз, другая направо.

Задание 103: Покажите своим друзьям фильм, снятый "секретной видеокамерой": В небе над вашим домом летит летающая тарелка. Для этого вам понадобится ввести в компьютер фотографию, на которой были бы видны ваш дом и небо. Роль летающей тарелки с успехом выполнит фигура эллипса с заливкой. Можете сделать ей окна (фигуры окружностей с желтой заливкой). Все эти фигуры должны лететь с одинаковой скоростью, не то окна "уплывут" с тарелки.

Заставим какую-нибудь фигуру двигаться направо, а затем самостоятельно отскочить от правого края формы:

Dim Шаг As Integer

Dim х As Integer

Private Sub Form_Load()

    x = Shape1.Left

    Шаг = 50

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

    x = x + Шаг

    Shapel.Left = x

    If x > Width Then Шаг = -50 'Если фигура улетела за правый край формы, то лететь обратно

End Sub

Задание 104: Заставьте фигуру бесконечно двигаться, отскакивая от правого и левого краев формы.

Задание 105: "Биллиардный шар". Нарисуйте «биллиардный стол»— большой прямоугольник. Шар под углом летает по столу, отскакивая от его краев по закону отражения. Попав "в лузу" (любой из четырех углов стола), останавливается. Объектом здесь удобно взять Image с загруженной иконкой в виде шарика (подходящие иконки есть в Visual Basic).

Задание 105-1(сложное): "Часы со стрелками". Если вы в ладах с тригонометрией, сделайте часы со стрелками: часовой, минутной, секундной. Задача упростится, если вы выберете в качестве стрелок тоненькие сектора окружностей.

Задание 106: Изобразите полет камня, брошенного с башни, для задания 45 из 0. Напоминаю условие задания. Камень бросили горизонтально со 100-метровой башни со скоростью v=20m/c. Его расстояние от башни по горизонтали (s) выражается формулой s=v*t, где t — время полета камня в секундах. Высота над землей h выражается формулой h=100 — 9.81*t²/2. Нарисуйте башню, Землю. Камнем может служить Image с подходящей загруженной иконкой. Затем камень летит. Добейтесь, чтобы время полета камня на экране примерно соответствовало реальному времени, полученному при решении задания 45. Нарисуйте траекторию полета камня. Для этого достаточно, чтобы камень оставлял за собой следы в виде точек.

Указание: В задаче говорится о метрах, а на экране расстояние измеряется в твипах. Поэтому вам придется задать масштаб, то есть вообразить, что один твип равен, скажем, одному метру. Тогда высота башни будет равна 100 твипов, а скорость камня — 20 твипов в секунду Правда, картинка на экране в этом случае будет слишком маленькой. Тогда можете задать другой масштаб — 1 метр равен, скажем, 40 твипам. Тогда высота башни будет равна 4000 твипам, а формулы изменятся: s = 40*v*t и h=40*(100 — 9.81*t²/2).

Задание 107 (сложное): Сделайте игру: Пушка на экране стреляет в цель ядрами. С какого выстрела она поразит противника? Между пушкой и целью расположена небольшая гора. Перед началом игры случайно задается горизонтальная координата цели. Затем рисуется картинка.

Перед каждым выстрелом компьютер отображает в текстовом поле номер выстрела и запрашивает у человека стартовую скорость ядра v и угол а наклона ствола пушки к земле. Затем летит ядро. Полет ядра подчиняется двум уравнениям: s=v*t*cosa и h=v*t*sina — 9.81*t²/2 (см. предыдущее задание). Считается, что цель поражена, если ядро ее коснулось, не коснувшись горы. Указание: Вы можете запрограммировать автоматическое определение попадания в цель. Для этого нужно в момент, когда ядро при падении пересекло уровень земли, сравнить горизонтальные координаты ядра и цели. Если они достаточно близки, то фиксируйте попадание. Определение прикосновения к горе — более хлопотное занятие, но идея та же.

"Движем" свойства объектов

Сделаем рекламный ролик: Из черной глубины экрана на нас наплывают, увеличиваясь, красные слова "Съешьте Марс!"

Покрасим форму. Поместим на форму метку и сделаем ее большой и прозрачной. Придадим ее свойству Caption значение нужного текста. Сменим название шрифта на "Times" или какой-нибудь другой красивый, настроим стиль и цвет шрифта. Программа:

Private Sub Timer1_Timer()

    Label1.FontSize = Label1.FontSize + 1

End Sub

Задание 108: Пусть текст также непрерывно меняет цвет.

Пусть теперь на нас надвигается, увеличиваясь в размерах, фото. Для этого придадим это фото объекту Image. Установив в True его свойство Strech, будем увеличивать размеры объекта, стараясь сохранять его пропорции:

Private Sub Timer1_Timer()

   Image1.Width = Image1.Width + 10

   Image1.Height = Image1.Height + 7

End Sub

Таким образом можно оживлять объект, меняя любое его свойство, имеющее численное значение.

Мультфильм

Когда мы снимаем видеокамерой идущего человека, то на разных кадрах у него разное положение ног. Когда мультипликаторы на студии создают мультик с идущим человечком, они карандашом и красками прорисовывают все кадры, а их много — по нескольку на каждую секунду фильма — адский труд.

Сейчас мы с вами создадим сверхпростой мультфильм, где вот такой вот человечек — >

идет по белой форме справа налево. Для создания приемлемой иллюзии ходьбы нам достаточно смены этих трех кадров. Я пронумеровал их справа налево.

Зайдите в графический редактор Paint и на белом фоне нарисуйте первый кадр. Вы можете сделать человечка гораздо красивее и подробнее, чем это сделал я. Если вы отлично работаете в солидном графическом редакторе, то можете даже взять фотографию вашего знакомого. Сохраните человечка под именем Кадр1. Теперь, не стирая человечка, измените ему положение ног и сохранитесь как Кадр2 (не Save, a Save as…). Аналогично создайте и сохраните Кадр3.

Теперь зайдите в Visual Basic. Сделайте форму белой. Поместите на форму куда-нибудь в сторонку три объекта Image. Каждому в качестве картинки придайте свой кадр. Теперь поместите на форму объект Image4. Наша идея — придавать объекту Image4 по очереди с достаточной скоростью картинки из трех других Image. Тогда мы увидим, что человечек в Image4 передвигает ногами. Менять кадры нужно в такой последовательности: 1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-…. Если при этом объект Image4 будет еще и двигаться налево по белой форме, то результат будет приятным. Давайте-ка для дальнейшего понимания разобьем эту последовательность на одинаковые участки: 1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-… Длина участка равна 4.

Поместите на форму таймер и придайте ему интервал 100 (потом, если движение будет слишком быстрым или медленным, вы его измените). Наша задача — сделать так, чтобы при каждом выполнении процедуры таймера мы видели один очередной кадр из приведенной мной последовательности. Для этого я организовал переменную N и заставил ее пробегать значения 0-1-2-3-0-1-2-3-0-1-2-… Как видите, длину участка на ней я подобрал тоже = 4. Сделайте три объекта Image невидимыми, чтобы не мешались. Вот программа:

Dim N As Integer

Private Sub Form_Load()

N = 0 'Начинаем с 0

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Select Case N

Case 0 Image4.Picture = Image1.Picture

Case 1 Image4.Picture = Image2.Picture

Case 2 Image4.Picture = Image3.Picture

Case 3 Image4.Picture = Image2.Picture

End Select

N = N + 1 'Увеличиваем N на 1

If N = 4 Then N = 0 'После 3 должен идти 0, а не 4

Image4.Left = Image4.Left — 60 'Движем человечка налево

End Sub

Пару операторов N = N + 1

If N = 4 Then N = 0 можно заменить одним изящным оператором N = (N + 1) Mod 4

Вы можете как угодно улучшать мультик, например, пусть сзади человечка медленно едет автомобиль.

Задание 109: "Улыбка". Для тех, кто умеет рисовать. Попросите у своей знакомой ее фотографию, где она снята с серьезным выражением лица. Введите фото в компьютер. Сделайте в Paint, а лучше в FotoShop еще два-три кадра этого фото, аккуратно понемножку приподнимая уголки губ на изображении. Подумайте, в какой последовательности нужно показывать кадры, чтобы улыбка постепенно возникала и исчезала.

О прозрачном цвете

Конечно, вам бы хотелось, чтобы человечек шел не по белому экрану, а по улице (фотография улицы). Но здесь вы столкнетесь с проблемой: человечек будет обрамлен белым прямоугольником фона, в котором вы его рисовали. Хорошо бы можно было сделать белый (или любой другой) цвет прозрачным. Но это нетривиальная проблема и в курсе для начинающих ее не стоит решать.

РАБОТА С МЫШЬЮ И КЛАВИАТУРОЙ

До сих пор в режиме работы проекта мы пользовались мышкой только для того, чтобы примитивно нажимать на кнопки, а клавиатурой — только для ввода текста в текстовые поля. Однако, Visual Basic позволяет мышью и клавиатурой делать все те вещи, которые мы делаем ими в любых графических и текстовых редакторах, играх и других приложениях Windows. В том числе, мы можем с их помощью управлять поведением и движением объектов на форме.

Работа с мышью

Создадим программу на определение точности руки и глаза: При нажатии кнопки возникает в случайном месте экрана и тут же исчезает маленькая окружность. Вы должны поточнее щелкнуть мышкой там, где она была. После щелчка компьютер сообщает вам, на каком расстоянии от центра окружности было острие мышиного курсора во время щелчка.

Для создания программы нам необходимо поближе познакомиться с событиями, возникающими при работе с мышью. Заглянем в "универсальный справочник" Object Browser. Поскольку щелкать мышью мы будем над формой, то в левой части Object Browser выберем объект Form. В правой части отыщем события, связанные с мышью. Нас пока интересует пять событий: Click (щелчок), DblClick (двойной щелчок), MouseDown (нажали клавишу мыши), MouseUp (отпустили клавишу мыши), MouseMove (сдвинули мышь).

События Click и DblClick нам не подойдут, так как они ничего не говорят о координатах мыши во время щелчка. А вот MouseDown подойдет, так как координаты сообщает. А при щелчке события MouseDown и MouseUp обязательно наступают, так как любой щелчок это не что иное, как нажатие и отпускание.

События MouseDown и MouseUp

Зайдем в окно кода и выберем для объекта Form событие MouseDown. В окне кода появится следующая заготовка:

Private Sub Form_MouseDown (Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single)

End Sub

4 параметра в скобках — это 4 вещи, которые компьютер сообщает процедуре в момент события:

Button — какая из трех кнопок мыши была нажата

Shift — были ли при этом в нажатом состоянии служебные клавиши на клавиатуре и какие именно

X, Y — координаты острия курсора мыши во время нажатия

Для того, чтобы понять и проверить смысл этих параметров, прочтите (чтобы понять) и запустите (чтобы проверить) такую программу:

Private Sub Form_MouseDown(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single)

'Определяем, какая клавиша мыши нажата:

Select Case Button

Case 1: Debug.Print "Нажата левая клавиша"

Case 2: Debug.Print "Нажата правая клавиша"

Case 4: Debug.Print "Нажата средняя клавиша"

End Select

'Определяем, какие из трех клавиш клавиатуры (Shift, Ctrl, Alt) были при этом в нажатом состоянии:

Select Case Shift

Case 0: Debug.Print "He нажата ни одна клавиша Shift, Ctrl, Alt"

Case 1: Debug.Print "Нажата клавиша Shift"

Case 2: Debug.Print "Нажата клавиша Ctrl"

Case 3: Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Ctrl"

Case 4: Debug.Print "Нажата клавиша Alt"

Case 5: Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Alt"

Case 6: Debug.Print "Нажаты клавиши Ctrl, Alt"

Case 7: Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Ctrl, Alt"

End Select

'Определяем координаты острия курсора мыши во время нажатия:

Debug.Print "Х="; X, "Y="; Y

End Sub

В численном значении Shift есть система. Посмотрите в процедуре, чему "равны" клавиши Shift, Ctrl, Alt по одиночке. 1, 2 и 4. Так вот, их совместное нажатие "равно" их сумме. Убедитесь.^[27]

Поместите на форму несколько разных объектов. Обратите внимание, что при щелчке по ним процедура не срабатывает. Это естественно, у каждого объекта есть свое событие MouseDown.

Событие MouseUp работает аналогично.

Пример программы:

Вот программа для поставленной выше задачи на точность руки и глаза:

Dim Х_кружка As Integer

Dim Y_Kpy>KKa As Integer

Dim Расстояние_до_кружка As Double

Private Sub Form_Load()

Randomize

End Sub

'Процедура для создания мелькнувшего кружка:

Private Sub Command1_Click()

Х_кружка = 4000 * Rnd 'Определяем координаты кружка (центра кружка)

Y_кружка = 4000 * Rnd

ForeColor = vbBlack 'Чертим кружок черным цветом

Circle (Х_кружка, Y_кружка), 50

For i = 1 То 3000000: Next 'Пауза, чтобы мы успели заметить кружок

ForeColor = BackColor 'Стираем кружок цветом фона

Circle (Х_кружка, Y_Kpy>KKa), 50

End Sub

'Процедура для определения расстояния от щелчка до кружка:

Private Sub Form_MouseDown(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single)

Расстояние_до_кружка = Sqr ((X — Х_кружка) ^A 2 + (Y — Y_кружка)^2)

MsgBox ("Промах на " & Int(Расстояние_до_кружка) & " твип.")

End Sub

Пояснение того, как вычислялось расстояние (для тех, кто знает теорему Пифагора): Мысленно соедините отрезком прямой центр окружности и точку щелчка.

Это будет гипотенуза прямоугольного треугольника, катеты которого проведите вертикальной и горизонтальной линией. Нетрудно заметить, что горизонтальный катет равен X — Х_кружка, а вертикальный равен Y — У_кружка (знак я не учитываю). Гипотенуза же равна нужному нам расстоянию. Теорема Пифагора гласит, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Отсюда, гипотенуза равна корню квадратному из суммы квадратов катетов (каковая формула и записана в программе).

Событие MouseMove

Это событие возникает, как только мы сдвигаем мышку с места, а во время движения мыши оно возникает постоянно и многократно. Оно похоже на событие MouseDown, но есть и отличия. Запустите и проверьте эту поясняющую программу:

Private Sub Form_MouseMove(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single)

'Определяем, какие клавиши мыши удерживаются нажатыми во время движения:

Select Case Button

Case 0: Debug.Print "He нажата ни одна клавиша мыши"

Case 1: Debug.Print "Нажата левая клавиша"

Case 2: Debug.Print "Нажата правая клавиша"

Case 3: Debug.Print "Нажаты левая, правая клавиши"

Case 4: Debug.Print "Нажата средняя клавиша"

Case 5: Debug.Print "Нажаты левая, средняя клавиши"

Case 6: Debug.Print "Нажаты правая, средняя клавиши"

Case 7: Debug.Print "Нажаты левая, правая, средняя клавиши"

'Определяем, какие из трех клавиш клавиатуры (Shift, Ctrl, Alt) удерживаются нажатыми во время движения:

Select Case Shift

Case 0: Debug.Print "He нажата ни одна клавиша Shift, Ctrl, Alt'

Case 1: Debug.Print "Нажата клавиша Shift"

Case 2: Debug.Print "Нажата клавиша Ctrl"

Case 3: Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Ctrl"

Case 4: Debug.Print "Нажата клавиша Alt"

Case 5: Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Alt"

Case 6: Debug.Print "Нажаты клавиши Ctrl, Alt"

Case 7: Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Ctrl, Alt"

End Select

'Определяем, координаты острия курсора мыши во время движения:

Debug.Print "Х="; X, "Y="; Y

End Sub

Если событие MouseDown сообщает о нажатии какой-то одной клавиши мыши, то MouseMove сообщает о любой комбинации мышиных клавиш. Если событие MouseDown сообщает о событии нажатия какой-то клавиши, то MouseMove сообщает о состоянии мышиных клавиш (удерживаются нажатыми или нет).

Мышь рисует

Вот программа, превращающая мышку в карандаш:

Private Sub Form_MouseMove(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single)

PSet (X, Y)

End Sub

Запустите ее и медленно ведите мышкой по форме. За мышкой остается нарисованный след.

Задание 110: Сделайте так, чтобы мышь рисовала только при нажатой левой клавише, что более привычно для всех, кто работал в графических редакторах.

Задание 111: Сделайте так, чтобы при щелчке по правой клавише толщина линии возрастала на 1.

Работа с клавиатурой

Поставим задачу сделать игру, где наш миниатюрный гоночный автомобиль будет под управлением клавиш клавиатуры нестись от старта до финиша. Для этого вам нужно познакомиться с событиями, связанными с клавиатурой. Их три: KeyDown (клавиша нажата), KeyUp (клавиша отпущена) и KeyPress.(по клавише щелкнули). Нас пока интересуют только первые два.

События KeyDown и KeyUp

Создайте проект из одной формы, без элементов управления. Зайдите в окно кода и выберите для объекта Form событие KeyDown. В появившуюся заготовку процедуры запишите следующий код:

Private Sub Form_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer)

'Определяем, какая клавиша клавиатуры была нажата:

Select Case KeyCode

Case vbKeyUp: Debug.Print "Нажата стрелка вверх"

Case vbKeyDown: Debug.Print "Нажата стрелка вниз"

Case vbKeyLeft: Debug.Print "Нажата стрелка налево"

Case vbKeyRight: Debug.Print "Нажата стрелка направо"

Case vbKeyW: Debug.Print "Нажата клавиша W"

Case vbKey7: Debug.Print "Нажата клавиша 7"

Case vbKeySpace: Debug.Print "Нажата клавиша пробела"

Case vbKeyDelete: Debug.Print "Нажата клавиша Delete"

Case vbKeyF4: Debug.Print "Нажата клавиша F4"

Case vbKeyAdd: Debug.Print "Нажата клавиша +"

Case vbKeyEscape: Debug.Print "Нажата клавиша Esc"

End Select

'Определяем, какие из трех клавиш клавиатуры (Shift, Ctrl, Alt) при этом были в нажатом состоянии:

Select Case Shift

Case 0: Debug.Print "He нажата ни одна клавиша Shift, Ctrl, Alt

Case 1: Debug.Print "Нажата клавиша Shift"

Case 2: Debug.Print "Нажата клавиша Ctrl"

Case 3: Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Ctrl"

Case 4: Debug.Print "Нажата клавиша Alt"

Case 5: Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Alt"

Case 6: Debug.Print "Нажаты клавиши Ctrl, Alt"

Case 76 Debug.Print "Нажаты клавиши Shift, Ctrl, Alt"

End Select

End Sub

Два параметра в скобках заголовка процедуры — это две вещи, которые компьютер сообщает процедуре в момент события:

KeyCode — код нажатой клавиши. На клавиатуре — сто с лишним клавиш. На каждой — по две буквы или один, два, три других символа. Компьютер различает клавиши независимо от того, какие значки на них нанесены. Так мать различает сыновей независимо от того, что написано у них на майках. У каждого сына есть имя, у каждой клавиши есть код (KeyCode). Итак, попросту говоря, компьютер сообщает процедуре, какая клавиша была нажата. Полный список кодов находится в Object Browser (класс KeyCodeConstants).

Shift — были ли при этом в нажатом состоянии клавиши клавиатуры (Shift, Ctrl, Alt) и какие именно. В численном значении Shift та же система, что и в событии MouseDown. Совместное нажатие клавиш Shift, Ctrl, Alt "равно" сумме их нажатий по-одиночке (1, 2 и 4).

Запустите проект и проверьте, как работает программа. Обратите внимание, что при удержании клавиш в нажатом состоянии событие генерируется (создается компьютером) несколько раз в секунду. Положение несколько меняется, когда при нажатой Shift, Ctrl или Alt щелкается обычная клавиша. Впрочем, пока это неважно.

События, связанные с клавиатурой, имеются у многих объектов. Поместим на форму, к примеру, пару кнопок и текстовое поле. Предположим, процедуру Private Sub Form_KeyDown мы стерли, а написали три процедуры:

Private Sub Command1_KeyDown…

Private Sub Command2_KeyDown…

Private Sub Text1_KeyDown…

Запустим программу и щелкнем по какой-нибудь клавише. Какая из трех процедур сработает? Та, чей объект находится в фокусе. Для нашей игры это неудобно: если мы для программирования реакции автомобиля на нажатия клавиш выберем, например, процедуру Private Sub Command2_KeyDown, то во время гонки мы не сможем щелкать по другим кнопкам, кроме Command2, так как иначе Command2 выйдет из фокуса и автомобиль перестанет реагировать на клавиши. Не надо было стирать процедуру Private Sub Form_KeyDown, восстановим ее. Но это не помогает. По простой причине — один какой-нибудь объект на форме всегда находится в фокусе, так что до процедуры Private Sub Form_KeyDown дело никак не доходит. Против этого в Visual Basic есть специальный прием — свойство формы KeyPreview устанавливается в True. Это означает приказ компьютеру почти каждое нажатие на клавиши считать событием формы, а не другого объекта. Вдобавок к этому советую поместить в самый конец процедуры Private Sub Form_KeyDown оператор KeyCode=0. Тоже хорошо помогает (без комментариев).

Что значит "почти каждое нажатие"? Есть исключения — клавиши Enter, Esc, Tab в некоторых случаях.

Событие KeyUp работает аналогично.

Задание 112. "Светофор": Нарисуйте светофор: прямоугольник и три круга. При нажатии на клавиатуре клавиши R светофор должен загораться красным светом, G — зеленым, Y — желтым. Здесь таймер не нужен.

Задание 113. "Зенитка": Вверху справа налево медленно движется вражеский самолет. В подходящий момент вы нажатием любой клавиши запускаете снизу вверх зенитный снаряд. Здесь нужны два таймера.

ПРОЕКТ — ГОНКИ (ИГРА)

Мы с вами разобрали уже два больших проекта: "Калькулятор" и "Будильник".

Но "Калькулятор" можно не считать, на нем мы просто знакомились с Visual Basic. Выходит, "Будильник" — единственный большой проект, который написан более-менее правильно. И этого, конечно, мало. Вам нужен опыт создания проектов, в частности проектов с движением объектов по форме, да к тому же под управлением мыши и клавиатуры. Поэтому я решил разобрать с вами еще один проект (строк на 180). На этот раз это будет игра.

Постановка задачи

Вот внешний вид игры (о красотах я не заботился, красоты вы всегда сможете добавить по вкусу):

Процесс игры таков. Вы нажимаете на кнопку Начинаем сначала. На форме рисуется квадратное поле для гонки со случайно расположенными газонами. Нажатием на клавишу пробела вы даете газ и машина со старта набирает скорость. Ваша цель — любым путем побыстрее добраться до финиша. На белом асфальте вы можете газовать до любой скорости. Если же ненароком попадете на газон, то на газоне ваша скорость будет очень мала (я выбрал 15). Поэтому имеет смысл по газонам ездить пореже. Направление движения может быть только горизонтальное и вертикальное, наискосок машина не движется. Выбор направления (руль) — это клавиши со стрелками. Тормоз — клавиша В (английская). Тормозить надо по той причине, что на слишком большой скорости руль отказывает (это не потому, что проект плохой, а потому что я так придумал). В ограждение врезаться нельзя — катастрофа. Когда приедете на финиш, посмотрите на счетчик времени — это ваш результат. Снова нажимаете на кнопку Начинаем сначала. Теперь расположение газонов будет другим. Сажайте за клавиатуру приятеля и смотрите, не покажет ли он время лучшее, чем ваше. Можете посмотреть, кто из вас покажет лучшее время из 10 заездов. И тому подобное.

Не удивляйтесь, что скорость на спидометре не равна пути, деленному на время. Ведь это мгновенная (то есть настоящая скорость в данное мгновение), а не средняя скорость автомобиля (см. Физика, 9 класс).

Все эти правила я старался сделать как можно проще, чтобы не усложнять проект. Разобравшись в проекте, вы всегда сможете дописать процедуры, делающие процесс гонки более для вас привлекательным.

Для проекта я выбрал вариант игры с одним автомобилем. Я вам намекну, как модифицировать проект, чтобы получилась игра с двумя автомобилями. Однако помните, что для грамотного создания игры с несколькими автомобилями вам нужно будет подняться на новый уровень программирования — научиться создавать собственные классы объектов.

Делим проект на части

Начнем создавать проект. Прежде всего, как положено, разделим его по возможности на части. Мы уже делили проект на части, когда создавали будильник. Сейчас вам очень полезно перечитать тот материал. И проглядеть ту программу.

Сразу же бросается в глаза, что наша задача распадается на две последовательные почти независимые части:

Сначала рисование поля и всех его элементов, выкатывание машины на старт, обнуление скорости, времени и пути — в общем, все то, что должно быть сделано после нажатия на кнопку Начинаем сначала, но до начала движения. Этим будет заниматься одна группа процедур.

Затем управление машиной и событиями во время гонки. Этим будет заниматься другая группа процедур. Мы полностью задействуем идею использования таймера, так, как я ее изложил в 0. На каждом импульсе таймера автомобиль должен будет проделывать весь цикл своего функционирования.

Первая часть

Поскольку в первой части нет движения, то, в общем, все равно, что именно рисовать сначала, что потом, но и здесь следование житейской логике дает некоторую экономию кода и смысла:

• Сначала нарисуем большой квадрат поля (ограждение), затем

• Рисуем старт

• Рисуем финиш

• Рисуем газоны

• Ставим машину на старт и обнуляем показания приборов

В общем, идеология первой части ясна. Пора разбираться в полном тексте программы, приведенном ниже. Здесь вам бы очень помогло, если бы программа уже находилась в вашем компьютере. Вам было бы легко и приятно в такт моим словам нажимать клавишу F8.

Начнем сверху. Разберитесь в объявленных переменных, не вникая пока в те, что относятся к движению.

Разобрались? Теперь идем дальше. Первая процедура, которая выполняется в проекте, это, конечно, Form Load. В каждом проекте в ней удобно программировать все действия и вычисления, которые нужно выполнить один раз за все время работы проекта, в самом начале. В нашем случае это в основном задание и вычисление значений переменных величин — размеров элементов поля игры. Кое-что здесь нуждается в пояснении:

Windowstate — это не переменная, а свойство формы. Вы помните, что свойства формы, в отличие от свойств других объектов, можно писать, не указывая хозяина (Form1.WindowState).

ScaleLeft и ScaleTop. Это тоже свойства формы. Мы их устанавливаем, если нам не нравится, что начало системы координат находится в левом верхнем углу формы. ScaleLeft занимается смещением начала координат по горизонтали, ScaleTop — по вертикали. Примеры:

Оператор ∙ Смысл

ScaleLeft = 1000 ∙ Начало системы координат смещается налево на 1000 твипов

ScaleLeft = -500 ∙ Начало системы координат смещается направо на 500 твипов

ScaleTop = 800 ∙ Начало системы координат смещается вверх на 800 твипов

ScaleTop = -500 ∙ Начало системы координат смещается вниз на 500 твипов

В нашем проекте мы, конечно, могли бы обойтись и без этого, но многие операторы рисования у нас запишутся гораздо проще, если начало координат находится в левом верхнем углу поля игры, а не формы.

Все числа, которые встречаются в программе, я подобрал на опыте, исходя из размеров экрана и быстродействия своего компьютера. Вы можете эти числа изменить и посмотреть, что получится.

После выполнения процедуры Form_Load вы видите распахнутую на весь экран пустую форму с четырьмя текстовыми полями, тремя метками и кнопкой, ждущей нажатия. После щелчка по этой кнопке должна в полном объеме выполнится первая часть нашего проекта, так, как она описана выше. Заглянем в процедуру Кнопка_начинай_сначала_Click.

Здесь процедуры рисования ограждения, старта и финиша ясны без пояснений. Поясню процедуру Рисуем_газоны. Вы видите, что некоторые переменные я объявил внутри процедуры. Так поступают, когда знают, что значения этих переменных нигде, кроме как в этой процедуре, не нужны. Значения чисел и вид формул для Х_газона и У_газона я выбрал так, чтобы газоны не накладывались ни на ограждения, ни на старт с финишем.

Процедуру Ставим_машину_на_старт я поясню во второй части, так как она больше относится к ней.

Оператор Спидометр. SetFocus, появился вот почему. При запуске проекта фокус автоматически устанавливается на кнопку "Начинаем сначала". Кнопка в фокусе перехватывает нажатия на стрелки, в результате чего первое нажатие во время гонки на клавишу со стрелкой приводило не к выбору направления машиной, а к перескакиванию фокуса с кнопки на другой объект формы. Оператор Спидометр. SetFocus просто увел фокус с кнопки.

Вот, в общем, и все, что касается первой части. После ее выполнения мы увидим все, что нужно для старта, процедура Ставим_машину_на_старт поставит машину на старт, мотор будет заведен, вам останется только коснуться руля или педалей, чтобы началась часть вторая. Перейдем к ней.

Вторая часть

Если с первой частью все просто, то про вторую стоит поговорить подробнее.

Фактически, нам нужно будет создавать автомобиль, как раньше мы создавали будильник. Не имея программистского опыта, мы попытаемся использовать житейский опыт касательно того, как автомобиль устроен. Причем применительно к задачам проекта. Так, цвет сиденья нам не очень важен в этом смысле. А важно нам управлять скоростью и направлением движения (этим в обычном автомобиле занимаются руль и педали газа и тормоза). А еще важно, чтобы автомобиль чувствовал, "куда он въехал" (газон, ограждение, финиш) и вел себя соответственно.

Итак, на каждом импульсе таймера автомобиль должен будет проделать весь цикл своего функционирования:

Определить, где он находится (асфальт, газон, ограждение, финиш) и действовать соответственно.

Изменить или не изменить скорость в соответствии с приказами клавиатуры.

Изменить или не изменить в соответствии с приказами клавиатуры направление движения и сделать очередной шаг в нужном направлении.

Изменить нужным образом показания приборов на пульте управления.

Но прежде, чем заниматься всем этим, давайте возьмем быка за рога и сразу посмотрим, как с клавиатуры примитивно управлять движением автомобиля.

Создайте отдельный пустой проект и поместите на форму объект Image. Дайте ему имя Image_авто. Чтобы он был виден в режиме работы, придайте значение его свойству BorderStyle. Он будет слушаться клавиш со стрелками при помощи такой программы:

Dim х As Integer 'Горизонтальная координата

Dim у As Integer 'Вертикальная координата

Private Sub Form_Load()

x = Image_авто. Left

у = Image_авто. Top

End Sub

Private Sub Form_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer)

Select Case KeyCode

Case vbKeyRight: x = x + 100

Case vbKeyLeft: x = x — 100

Case vbKeyDown: у = у + 100

Case vbKeyUp: у = у — 100

End Select

Image_авто. Left = x

Image_авто. Top = у

End Sub

Эта программа только иллюстрирует идею, но для проекта она не годится. Во-первых, потому, что для непрерывного движения объекта необходимо клавишу держать все время нажатой, что создает трудности при обработке нажатия в это время других клавиш. Во-вторых, сложные проекты с таймерами всегда должны помнить, куда они едут, а для этого нужна переменная величина. Есть и другие причины.

Создадим переменную, назовем ее Руль и сделаем перечислимой (см. объявления в тексте программы). Она выполнит предназначенную ей роль — помнить, куда мы едем. Создадим также перечислимую переменную Педаль (см. там же). Она будет хранить информацию о том, нажали ли мы педаль газа, тормоза или вообще на педаль не нажимали. Теперь разберемся с процедурой Form_KeyDown. Вы видите, что переменная Руль будет чувствовать нажатие на стрелки только тогда, когда скорость движения автомобиля меньше пороговой. О том, что на педали пока не нажимали, сообщает компьютеру процедура Ставим_машину_на_старт. Именно поэтому после нажатия кнопки Начинаем сначала машина сама не срывается со старта, несмотря на работающий мотор. Оператор Клавиатура_сработала = True нужен для того, чтобы запустить счетчик времени

If Клавиатура_сработала Then Время = Время + 1

в процедуре Отображаем_информацию).

Итак, при нажатии нужных клавиш меняются значения нужных переменных. Но дела никакого не происходит. О деле чуть позже, а сейчас давайте подумаем, как сделать так, чтобы автомобиль глядел в ту же сторону, куда он едет. Есть всего 4 направления движения, значит и 4 ориентации автомобиля. Нужно всего лишь взять 4 картинки автомобиля с разной ориентацией и вовремя их менять. Откуда взять картинки? Нарисовать одну в графическом редакторе, а там ее легко поворачивать в нужном направлении и сохраняться. Сохранитесь в 4 файлах. Если вы не хотите рисовать, возьмите из папки с иконками Visual Basic, о которой я уже говорил, 4 иконки в виде стрелок, направленных в разные стороны. Вот вам и автомобиль.

Затем поместите на форму 4 объекта Image, дайте им имена Image_вверх, Image_вниз, Image_налево, Image_направо и придайте им соответствующие картинки. Чтобы эти объекты не мозолили глаза, сделайте их невидимыми. Вся механика будет заключаться в том, что когда вы нажимаете на клавиатуре стрелку вверх, должен выполняться оператор

Image_авто. Picture = Image_вверх. Picture

а когда вниз — то оператор

Image_авто. Picture = Image_вниз. Picture

И так далее.

Теперь можно разбираться в тексте процедур.

Мы с вами чуть выше определили четыре вещи, которые должен проделать автомобиль на каждом импульсе таймера. Посмотрите в процедуру Timer1_Timer и найдите там обращения к соответствующим процедурам. Из них нас сейчас интересует процедура Выбираем_куда_ехать_и_делаем_шаг. Именно она задает направление движения. Загляните в нее. Ее дело — чувствовать одно из 4 значений переменной Руль и запускать соответствующую из 4 процедур. Каждая из этих процедур делает две вещи: поворачивает машину в нужном направлении и меняет в этом направлении ее координату. Само же изображение автомобиля прыгнет на указанную координату чуть позже — во время выполнения процедуры Показываем_автомобиль.

Теперь посмотрим, как регулируется скорость. Прежде всего, при нажатии кнопки Начинаем сначала скорость устанавливается в ноль процедурой Ставим_машину_на_старт. В процессе гонки скорость регулируется процедурой Изменяем_скорость. Действие ее полностью определяется значением переменной Педаль. Если это газ, то на данном такте таймера скорость возрастет на 5. Если тормоз — упадет на 10 (потому что тормоз обычно действует сильнее газа). Как видите, значение переменной Педаль в конце процедуры принудительно приравнивается никакой педали. Это значит, что на следующем такте таймера скорость не изменится. Чтобы она изменилась, нам нужно еще раз нажать на клавишу газа или тормоза. Обычно поступают по-другому — просто удерживают клавишу нажатой, при этом событие KeyDown возникает несколько раз в секунду и скорость меняется достаточно быстро. Это соответствует механике реального автомобиля — чтобы набирать скорость, нужно непрерывно держать нажатой педаль газа, а чтобы тормозить — тормоза.

Процедура Отображаем_информацию заботится о том, чтобы на каждом такте в текстовых полях Спидометр, txtПуть и txtBpeмя были правильные цифры. В нашем проекте переменная Скорость только называется скоростью, а на самом деле это расстояние, на которое перемещается машина на одном такте таймера. Поэтому для вычисления суммарного пути, пройденного автомобилем, вполне уместен оператор Путь = Путь + Скорость. Переменная Время тоже является не временем в секундах, а количеством тактов таймера, прошедших со старта.

Теперь о процедуре Определяем_где_мы. Ее задача — задать реакцию автомобиля на три ситуации: попадание на газон, на финиш и на полосу ограждения. Метод, при помощи которого автомобиль определяет, где он, самый простой — Point. Его мы разобрали в 0. Поскольку газон я рисовал сиреневым (vbMagenta), финиш — синим, а ограждение — красным, то метод Point выдает на них разные результаты. Оператор Select эти результаты анализирует и задает реакцию автомобиля. Как видите, на сиреневое компьютер реагирует только установкой скорости = 15, на два других цвета он выдает сообщение в текстовое поле Сообщение, выключает мотор и устанавливает переменную Приехали, чтобы компьютер ее тут же проанализировал (см. процедуру таймера) и вышел из процедуры таймера, так как, когда приехали, делать, естественно, больше нечего.

В процедуре Ставим_машину_на_старт вы вполне сможете разобраться по комментариям самостоятельно.

Ну вот, кажется, и все пояснения.

Текст программы

Dim х As Integer 'Горизонтальная координата автомобиля

Dim у As Integer 'Вертикальная координата автомобиля

Dim Х_старта As Integer 'Координаты старта и финиша

Dim У_старта As Integer

Dim Х_финиша As Integer Dim У_финиша As Integer

Dim Размер_старта As Integer 'Старт — квадрат, это сторона квадрата

Dim Размер_финиша As Integer 'Финиш — квадрат, это сторона квадрата

Dim Число_газонов As Integer 'Каждый газон — это случайный прямоугольник в случайном месте

Dim Максимальный_размер_гаpона As Integer

Dim Размер_поля As Integer 'Поле — квадрат, это сторона квадрата

Dim Отступ_поля_от_края_формы As Integer 'Имеется в виду отступ слева и сверху

Dim Путь As Long 'Путь автомобиля с момента старта (в твипах)

Dim Время As Integer 'Время измеряется количеством импульсов таймера с момента щелчка по кнопке начала

Dim Скорость As Integer 'Скорость — это не скорость, а расстояние. Она численно равна шагу автомобиля на каждом такте таймера

Dim Пороговая_скорость As Integer 'Скорость, выше которой не работает руль

Dim Цвет_под_автомобилем As Long 'Нужен чтобы знать, где находится автомобиль — на газоне, на финише, врезался в ограждение

Private Enum типРуль

вверх

влево

вниз

вправо

End Enum

Dim Руль As типРуль

Private Enum типПедаль

тормоз

газ

ни_та_ни_эта

End Enum

Dim Педаль As типПедаль

Dim Приехали As Boolean 'Приехали = True, когда приехали на финиш или врезались в ограждение

Dim Клавиатура_сработала As Boolean 'Чтобы секундомер судьи запускался автоматически, когда мы стартуем, не раньше

Private Sub Form_Load()

Timer1.Enabled = False 'Нечего мотору зря работать до начала гонки

Randomize 'Нам придется рисовать случайные газоны

WindowState = 2 'Окно игры распахнуто на весь экран

BackColor = vbWhite 'Асфальт белый

'Задаем и вычисляем размеры элементов поля (все числа подбирайте на опыте):

Отступ_поля_от_края_формы = 500

ScaleLeft = — Отступ_поля_от_края_формы 'Смещаем для удобства начало

системы координат в левый верхний угол поля

ScaleTop = — Отступ_поля_от_края_формы

Размер_поля = Screen.Height — 2 * Отступ_поля_от_края_формы 'Отступ от края экрана должен быть и снизу Размер_старта = 600 Размер_финиша = 600

Х_старта = Размер_поля — Размер_старта 'Чтобы старт находился у правой кромки поля

Х_финиша = 0 'Чтобы финиш находился у левой кромки поля

У_старта = Размер_поля / 2 'Чтобы старт по высоте находился посредине поля

У_финиша = Размер_поля / 2 'Чтобы финиш по высоте находился посредине поля

Число_газонов = 30

Максимальный_размер_газона = Размер_поля / 6 Пороговая_скорость = 200

End Sub

Private Sub Кнопка_начинай_сначала_С1ick()

Клавиатура_сработала = False 'Мы еще не стартовали

Timer1.Enabled = False 'Нечего мотору зря работать до начала гонки

'Рисуем поле игры со всеми элементами:

Cls 'Перед тем, как заново рисовать, надо все стереть

Рисуем_границы_поля

Рисуем_старт

Рисуем_финиш

Рисуем_газоны

'Необходимые начальные установки:

Ставим_машину_на_старт

Приехали = False

Timer1.Enabled = True 'Заводим мотор, скоро начало гонки

Спидометр. SetFocus 'Это чтобы фокус ушел с кнопки, а то первое нажатие на стрелку действует не так, как нам надо

End Sub

Private Sub Рисуем_границы_поля()

DrawWidth = 10

Line (0, 0) — (Размер_поля, Размер_поля), vbRed, В

DrawWidth = 1 'Возвращаем нормальную толщину карандаша

End Sub

Private Sub Рисуем_старт()

Line (Х_старта, У_старта)-(Х_старта + Размер_старта, У_старта + Размер_старта), vbGreen, BF

End Sub

Private Sub Рисуем_финиш()

Line (Х_финиша, У_финиша) — (Х_финиша + Размер_финиша, У_финиша + Размер_финиша), vbBlue, BF

End Sub

Private Sub Рисуем_газоны() 'Каждый газон — это прямоугольник случайного размера в случайном месте Dim i As Integer

Dim Х_газона As Integer 'Горизонтальная координата верхнего левого угла газона

Dim У_газона As Integer 'Вертикальная координата верхнего левого угла газона

For i = 1 То Число_газонов ' Числа в формулах подобраны на опыте:

Х_газона = 2 * Размер_финиша + Размер_поля * Rnd *2/3

У_газона = Размер_финиша + (Размер_поля — Размер_финиша — Максимальный_размер_газона) * Rnd

Line (Х_газона, У_газона)-(Х_газона + Максимальный_размер_газона * Rnd, У_газона + Максимальный_размер_газона * Rnd), vbMagenta, BF Next

End Sub

Private Sub Ставим_машину_на_старт()

x = Х_старта:

у = У_старта 'Координаты машины приравниваются координатам точки старта

Скорость = 0: Путь = 0: Время = 0

Руль = влево 'Это чтобы машина знала, куда ехать, когда стартуем нажатием на газ

Едем_влево 'Отсюда нам нужна только ориентация машины налево, а шага не будет, так как скорость=0

Педаль = ни_та_ни_эта 'Газовать пока нельзя, а тормозить бессмысленно

Image_авто. Visible = True 'До первого старта я сделал машину невидимой, теперь пришла пора ей появиться

Показываем_автомобиль

End Sub

Private Sub Timer1_Timer()

Определяем_где_мы

If Приехали Then Exit Sub

Изменяем_скорость

Выбираем_куда_ехать_и_делаем_шаг

Показываем автомобиль

Отображаем_информацию

End Sub

Private Sub Определяем_где_мы()

Цвет_под_автомобилем = Point(x, y)

Select Case Цвет_под_автомобилем

Case vbMagenta: Скорость = 15 'На газоне скорость мала

Case vbBlue: Сообщение.Text = "Финиш!": Timer1.Enabled = False: Приехали = True

Case vbRed: Сообщение.Text = "Врезались в ограждение!":

Timer1.Enabled = False: Приехали = True

End Select

End Sub

Private Sub Изменяем_скорость()

Select Case Педаль

Case газ

Скорость = Скорость + 5

Case тормоз

If Скорость > 0 Then Скорость = Скорость — 10 'потому, что тормоз быстрее газа

If Скорость < 0 Then Скорость =0 'В результате быстрого торможения скорость может стать отрицательной, что и предотвращается

End Select

Педаль = ни_та_ни_эта 'Это чтобы во время набора скорости и торможения приходилось без перерыва жать на педаль

End Sub

Private Sub Выбираем_куда_ехать_и_делаем_шаг()

Select Case Руль

Case вверх: Едем_вверх

Case вниз: Едем_вниз

Case влево: Едем_влево

Case вправо: Едем_вправо

End Select

End Sub

Private Sub Едем_вверх()

Image_авто. Picture = Image_вверх. Picture

у = у — Скорость

End Sub

Private Sub Едем_вниз()

Image_авто. Picture = Image_вниз. Picture

у = у + Скорость

End Sub

Private Sub Едем_влево()

Image_авто. Picture = Image_налево. Picture

x = x — Скорость

End Sub

Private Sub Едем вправо()

Image_авто. Picture = Image_направо. Picture

х = х + Скорость

End Sub

Private Sub Показываем_автомобиль()

Image_авто. Left = x

Image_авто. Top = у

End Sub

Private Sub Отображаем_информацию()

Спидометр.Text = Скорость

Путь = Путь + Скорость 'Нужно помнить, что именем Скорость назван шаг автомобиля

txtПуть.Text = Путь

If Клавиатура_сработала Then Время = Время + 1 'Счетчик времени запускается только тогда, когда мы стартуем

txtBpeмя.Text = Время

End Sub

Private Sub Form_KeyDown(KeyCode As Integer, Shift As Integer)

Клавиатура_сработала = True

Select Case KeyCode

Case vbKeyUp: If Скорость < Пороговая_скорость Then Руль = вверх 'Поворот на большой скорости запрещен

Case vbKeyLeft: If Скорость < Пороговая_скорость Then Руль = влево

Case vbKeyDown: If Скорость < Пороговая_скорость Then Руль = вниз

Case vbKeyRight: If Скорость < Пороговая_скорость Then Руль = вправо

Case vbKeySpace: Педаль = газ

Case vbKeyB: Педаль = тормоз

End Select

KeyCode = 0 ' Это чтобы объекты на форме не реагировали на клавиатуру

End Sub

Недоработки проекта

Замеченные мной недоработки вызваны в основном нежеланием увеличивать размер кода и заключаются в следующем:

Координатами (х, у) машины считается ее левый верхний угол, а не центр. Причина этого — слишком простые операторы в процедуре Показываем_автомобиль. Это приводит к некоторой ассиметрии поведения машины при переезде с цвета на цвет. Немного повозившись, вы сможете исправить положение.

При большой скорости машина делает огромные шаги от одного такта таймера к другому. А ведь цвет под собой она ощущает не непрерывно, а только на тактах таймера. Значит она может перепрыгнуть через тоненький газон, не заметив его. То же относится к финишу и особенно к ограждению. Сделайте их потолще, чем у меня на картинке, или ограничьте скорость.

Сам бог велел вам добавить в проект управление машиной с помощью мыши. Например, щелчок мышью в стороне от машины вызывает поворот машины в эту сторону, удерживание нажатой левой клавиши мыши — газ, правой — тормоз. Для этого вам нужно будет написать процедуру MouseDown, придавая в ней нужные значения переменным Руль и Педаль аналогично тому, как это делает процедура KeyDown. Вам придется поразмыслить, как правильно сравнить координаты машины и мыши, чтобы добиться нужногорезультата.

Гонки двух автомобилей

Если вы хотите играть вместе с другом, вам нужны гонки двух машин. Несмотря на то, что ничего нового вам придумывать не придется, размер программы вырастет раза в полтора. Для второй машины нужен будет второй таймер. Вам придется иметь по два экземпляра переменных, описывающих поведение каждой машины. Например, вместо переменной Скорость вам придется иметь две переменные — Скорость1 и Скорость2. Вам придется иметь по два экземпляра процедур, задающих поведение каждой машины. Процедуру KeyDown вам придется дополнить новыми клавишами для управления второй машиной. При этом нужно будет внести серьезные изменения в педали, так как удерживать клавиши нажатыми теперь будет нельзя без усложнения программы. Вы могли бы сократить рост программы, используя процедуры с параметрами, но пока у вас для этого нет достаточных знаний. А если у вас гонки 10 автомобилей? Проблемы нарастают.

Visual Basic конечно же предлагает универсальное решение этой проблемы. Он, как и все серьезные и мощные языки программирования, является объектно-ориентированным языком. В частности, имеется в виду, что он позволяет программисту создавать собственные классы объектов. Вот у вас имеется класс объектов "кнопка" — CommandButton и вы пользуетесь в проекте отдельными экземплярами этого класса — объектами. Поведение кнопок запрограммировано глубоко внутри Visual Basic и вы видите только результаты этого программирования. Например, когда выполняется оператор

Command1.Visible = True

вы видите, что кнопка легко возникает на форме. Однако, чтобы она возникла, нужно чтобы компьютер ее нарисовал из прямоугольников и других элементов и написал что-то на ней, а для этого нужна программа.

Научившись создавать собственные классы, вы сможете создать класс "автомобиль" и пользоваться каким угодно числом экземпляров этого класса. Программу поведения автомобиля вы пишете сами, причем один раз и только для одного автомобиля. Остальные автомобили будут автоматически пользоваться ей же.

Задание на игру "Торпедная атака

Задание 114: "Торпедная атака". Начинается все красивой заставкой с названием игры. Компьютер спрашивает ваше имя, чтобы во время игры оно горело красивыми яркими буквами в углу экрана. В меню вы можете посмотреть правила игры, сведения об авторе, выбрать игру со звуком или без. Но вот игра началась. На экране морской пейзаж (нарисованный вами или взятый готовым). Вдали экрана по горизонтали плывет вражеский корабль. У нижнего края экрана притаился ваш торпедный аппарат. В подходящий момент времени вы нажимаете клавишу — и торпеда плывет вдаль, уменьшаясь по мере удаления. Если вы попали, то экран озаряется вспышкой от взрыва, на мгновение виден и сам взрыв, раздается коротенькая радостная мелодия, на экране — коротенький поздравительный текст, счетчик подбитых кораблей на экране увеличивается на 1. Если не попали, то зрительные и звуковые эффекты — совсем другие. В любом случае уменьшается на 1 счетчик оставшихся торпед. Затем плывет следующий корабль. И так далее. Когда торпеды у вас кончатся (скажем, их было 10), игра заканчивается. Программа анализирует ваши успехи и в зависимости от них выдает на экран текст, скажем "Мазила!", если вы не попали ни разу из 10, или "Профи!", если вы попали 8 раз. Затем спрашивает, будете ли вы играть еще.

Помощь: Как компьютер определит, попал или не попал? Нужно в тот момент, когда торпеда доплывет до линии движения корабля, сравнить горизонтальные координаты корабля и торпеды, и если они достаточно близки, считать, что попал.

Улучшение. Если у всех кораблей будет одинаковая скорость, то попадать будет слишком просто, а значит и играть неинтересно. Сделайте скорость кораблей случайной. Конечно, не совсем уж (скажем, в условных единицах скорости диапазон от 0 до 10 — это слишком), а в пределах разумного (скажем, от 4 до 8 — это нормально). Причем не нужно менять скорость одного и того же корабля в процессе движения. Пусть она остается постоянной, а то все будет зависеть не от вашего мастерства, а от везения. Различаются скорости только разных кораблей.

Пусть игрок сможет выбирать из нескольких уровней трудности. Трудность удобнее всего увеличивать, уменьшая размеры корабля, то есть требуемую величину близости координат корабля и торпеды при определении попадания.

ДИСКУССИИ

Преподавание химии

взгляд научного работника В.Н. Витер

Хотел бы привлечь внимание читателей к следующему вопросу. Упрощенное изложение учебного материала значительно повышает его усвоение. Но злоупотребление этим может привести к ошибочным или оторванным от практики знаниям. А к чему ведет потеря связи с реальностью и практикой можно легко себе представить, вспомнив средневековую схоластику. С другой стороны, нынешнее "усложнение" школьной программы понижает и доступность знаний, и их адекватность.

Поясню примерами. Всех нас учили в школе, что кислоты-неокислители не реагируют с металлами, более электроположительными, чем водород. Правильно? Конечно.

В институте мы узнаем, что водные растворы НВг и HI растворяют Сu, Нg и Аg с выделением Н₂. Даже золото способно вытеснять водород из воды в присутствии цианида и в отсутствии кислорода. Про неводные растворы я вообще молчу. Экзотика? Не совсем. Для некоторых технологов и исследователей подобные процессы не более чем обыденная работа. Продолжим.

Учась на 5-м курсе института, я прочитал, как в промышленности получают медный купорос. Сырьем служат: отходы меди, разбавленная серная кислота и воздух. Процесс идет при комнатной температуре. Все это школьных догм никак не опровергает. Но специалист, вооруженный только этими догмами не смог бы предложить столь простой и эффективный метод. На основе школьных и университетских знаний велик соблазн использовать концентрированную H₂SO₄ при нагревании. Соответственно возникнут проблемы с SO₂ и аэрозолем серной кислоты. Все это в промышленных масштабах…

Таким образом, путь получения химических знаний можно упрощенно разделить на этапы:

1. Школа. Тут даются основы. Появляется реальный шанс заинтересовать ученика предметом. В тоже время, полученная информация зачастую не совсем правильна или оторвана от практики.

2. Университеты. Происходит расширение и углубление знаний. А часто и простое опровержение материала, выученного в школе.

3. Работа химика. Наконец, бывшие студенты осознают как все на самом деле. Но только в своей узкой области.

Можно провести массу других примеров из школьной химии (слава Богу, не все из них вошли в учебники):

• кислород всегда имеет степень окисления (-2);

• при действии азотной кислоты на металлы никогда не выделяется водород;

• гидрооксид аммония (NH₄OH);

• анион F — не может быть окислен химическим путем, т. к. фтор — самый сильный окислитель;

• углерод всегда четырехвалентен (органическая химия);

Тем, кто сдал и забыл химию, это не вредит. Но, оказывается, есть некоторые "несознательные" люди, которые хотят стать химиками. И они потом узнают, например, что этан конечно можно получить из хлористого метила и натрия, но на практике так никто не делает. Ведь есть же природный газ. Или из дешевого вещества А можно получить дорогое вещество Б, но это нерентабельно, поскольку образуется трудноразделимая смесь продуктов. Пример из сферы техники безопасности. Выпускники школ и ВУЗов, как правило, имеют понятие про последствия острого действия того или иного опасного вещества. Но они часто даже не подозревают про наличие хронического действия. А его последствия могут быть еще более плачевны.

Отдельно следует вспомнить замысловатые цепи превращений веществ, которые так любят давать на уроках органической химии. И в школе и в ВУЗе. С одной стороны, это очень помогает изучить свойства разных классов соединений. Но с другой стороны, у студентов и учеников часто формируется убеждение, что именно так и получают вещества — в промышленности и лаборатории. А потом удивляешься, слыша вопросы: "Как в промышленности синтезируют пропан и бутан? По какой реакции получают природный газ?". Вспомним, какое внимание уделяется изучению правил Марковникова и Зайцева. А ведь на практике их реальное применение значительно скромнее. Особенно для соединений с несколькими разными заместителями при кратной связи.

Есть и другая сторона медали. Не давать же детям с нуля "высшие материи". Иначе усвояемость материала упадет до нуля. А если давать упрощенные, не строгие и оторванные от практики знания, то так легче — и преподавателю и ученикам.

Где тут компромисс, чтобы знания имели доступную форму и вместе с тем реальную ценность. Чтобы не пришлось сначала учить, а потом переучивать (или переучиваться). Ответ на эти вопросы дать объективно трудно. Возможно, оптимальной является форма изложения, которую принял в своем учебнике "Общая и неорганическая химия" Б.В. Некрасов. Сначала основы, а дальше мелким шрифтом необязательные подробности. Кто заинтересовался — прочитает. Время не стоит на месте. Теперь появилась очень удобная возможность давать дополнительный материал в форме гиперссылки. И в любом случае не лишним будет изложение материала в легкой, увлекательной форме. Разумеется, не всегда это возможно, и не все это могут. Но вполне хватило бы хотя бы несколько таких учебников.

К сожалению, современные тенденции в школьном образовании полностью противоположны данным пожеланием. Яркий пример — учебная литература О.С. Габриеляна для 8-11 классов. Открываем учебник за 8-й класс (а заодно и материал по домашним заданиям) и что мы видим? Почти в начале курса дается строение атома, изотопы, трубка Томсона, исследование радиоактивности. Далее все это плавно переходит в квантовую химию. А закон сохранения массы? Так оказывается его излагать ученикам совсем не нужно. Но еще больше бросается в глаза другое — бессистемность изложения материала, почти полное отсутствие логической связи между разделами. И даже на этом фоне выделяются отдельные "перлы". Например, молекулы Li₂ и Na₂. Это же "экзотика". Не каждый химик про них знает, а дети в 8-м классе знать должны. Да еще и указывается, что связь в них ковалентная. Кто же спорит, только, как это поможет освоить тему про металлическую связь — можно себе представить. Кроме того, оказывается связь металл-неметалл (всегда) ионная. А ковалентная связь в фосфине — неполярная! Электоотрицательности водорода и фосфора, видите ли, равны — но это смотря какую шкалу использовать. А металлический водород? По моему, его "закрыли" не успев открыть. Изучать биологические свойства дейтериевой воды без сомнения интересно, но стоит ли давать этот материал в начале курса химии? Подобные факты можно было бы приводить еще долго. Отдельного внимания заслуживает стиль изложения материала. Приведу только одну цитату: "Оба атома осуществляют свою "заветную мечту" — получают столь желанную восьмерку на внешнем уровне. Но какой ценой? Разноименно заряженные ионы в полном соответствии с законом притяжения противоположных зарядов тут же соединяются…" (Габриелян О.С. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учебных заведений. — М.: Дрофа, 2002. стр. 37).

Я попытался рассказать вышеизложенные факты знакомому физику. Химию он знал, но всей серьезности ситуации не ощутил. Тогда, собрав все свои скудные знания физики, я постарался сформулировать аналогичную ситуацию. Представьте себе, что детям, которые только начинают изучать физику, дают уравнение Максвелла для N-мерного пространства. Ответом было: "Неужели все это так серьезно. Не может быть! Я подумаю над этим.". А подумав, он рассказал мне про большое количество недостатков в самой концепции преподавания физики. Но это уже другой разговор.

Много преподавателей считают, что в Украине ситуация с программой для 12-ти летней школы ничуть не лучше. А в некоторых отношениях даже хуже. Например, не предусмотрено изучение закона Авогадро, взаимодействия кислорода с металлами. Одни авторы учебников, в меру своих сил, исправляют эти "провалы". Другие же излагают материал об углероде и кремнии или этилене и ацетилене в одном (!) параграфе. Отдельного внимания достойна "новая" химическая номенклатура на Украине. Конечно — своя номенклатура просто необходима, но зачем же ее так усложнять, что путаются даже профессиональные химики?

Разумеется, подобное положение вещей может привести только к одному. У детей сформируется непреодолимое отвращение к химии на всю жизнь. А тех, кто все-таки освоит подобный материал путем механического заучивания, будет невозможно научить мыслить творчески. И не воспринимать теорию как абсолютную догму.

Так мы получим полуграмотных исполнителей, которые ни над чем не будут задумываться. Как утверждают, обществу нужны и такие. Но именно они и "организовали" аварию на Чернобыльской АЭС, составили проект вышеупомянутой станции на месте современного киевского массива Троещина (Господи, чтобы было, если бы его утвердили!?), приказали засыпать горящий реактор свинцом и сделали еще многое другое… Без людей творческих движение общества вперед невозможно. А как раз таких людей и пытаются перевоспитать с самого начала. Чтобы отбить у них и желание, и возможность. Процитирую доктора физмат наук В. Доценко, преподавателя, который переехал во Францию уже в зрелом возрасте "Мне кажется, что в подобной системе таланты никуда не пробьются, и тогда люди, точнее — роботы-исполнители очень быстро разучатся строить "Великие пирамиды" (Открытия и гипотезы № 5, 2005 г.). Сказано это было про образование во Франции, и с явной ностальгией за советской системой обучения. Но разве в Украине и России сейчас не то же самое? И разве такие тенденции не были заложены еще в той старой системе? Естественно, были.

Напоследок добавлю, что, несмотря на полученные аттестаты, дипломы и научные звания, далеко не все прошли все вышеизложенные три стадии образования. Многие остановились на полпути, и не имеют желания и/или возможности двигаться дальше. Где я сам? Затрудняюсь ответить.

Взгляд российского шахтера на систему образования по химии

Himeck

Есть интересный способ преодолеть недостатки и пробелы в современной методике преподавания химии. Взято из личного педагогического опыта.

В своем голоштанном детстве, то бишь в школьные годы, запомнился такой момент, учитель химии проводит демонстрационный опыт по горению железа, серы, угля в кислороде. Помню свой эмоциональный подъем от этого, какой интерес это во мне вызвало. Именно с того момента и началась моя еще не осознанная тяга к химии. Даже при отсутствии литературы удавалось из учителя, ярого последователя ТБ, вытянуть интересные сведения.

Рано еще мемуары писать, поэтому вернусь к реалиям сегодняшних дней. В своей педагогической деятельности я использовал именно этот метод, который на меня так сильно повлиял. Чего мы только с учениками не сжигали, и не взрывали. Цель моя была одна — вызвать интерес у учеников. Только при сильнейшем интересе можно добиться эффекта губки. После интересного эксперимента ученики буквально впитывают огромные массивы информации, предпринимают самостоятельные попытки в объяснении тех или иных явлений.

Но это было тогда, а сейчас… В той моей школе появился мультимедийный класс. Теперь детям демонстрационный эксперимент показывают не руками, а на планшете. Как это ужасно, когда самая "ручная" наука становится визуализацией. Во многом "благодаря" этому, ученики уходят в пиротехнику, так ТАМ, по их мнению, и есть химия, ручная и настоящая. Если раньше были химические кружки, то теперь внеклассная работа по химии ограничивается решением задач, и повторением пройденного.

А кто воспитывает современных учеников? Очень часто это совместители, биологи и географы, которые ограничиваются каким-нибудь пособием для учителя, соответствующего автора. Считаю, что недостатки учебников должен компенсировать сам учитель. Должен пользоваться массой литературы, но происходит другое. Авторы рождают на свет целые дидактические комплекты, от учебников и задачников до методических пособий для учителей и комплексов подготовки к поступлению в высшую школу. А к чему это приводит? К субъективизму в оценке тех или иных явлений, к слепому копированию авторских знаний.

Почему же тогда Минобраз рекомендует в школы конкретных авторов, почему ограничивают литературные источники для учеников? Не могу найти ответ. Получается замкнутый круг, низы не могут, верхи не хотят. Получается, что только со стороны можно повлиять на эту систему. Должно произойти нечто, что взбудоражит всех. И начаться это должно с низов, как и обычно это происходило. Точнее начаться должно со стороны, а продолжиться с низов.

Аж появилась крамольная мысль, может пиротехника это и не плохо? Вспомните себя, почти все через это прошли. Конечно, порой, пули свистели над головой. Понимаю, что опасно, но во многом благодаря этому, многие химики и становятся химиками. Возможно, пиротехника под присмотром это и не плохо. А? Я не призываю к увлечению пиротехникой. Считаю, что должны быть альтернативы ей, но что-то не могу их найти.

Многие слышали о непрямом гипнозе и скрытом манипулировании. Если бы можно было переработать учебники так, чтобы от главы к главе в учениках подсознательно рос познавательный интерес. Все эти методы давно отработаны в мировых масштабах, вспомните выборы, бывшие и предстоящие. Скажете, это кощунство, манипулировать над сознанием учеников? Отнюдь. Цель должна оправдать средства. На фоне постоянного роста требований к знаниям учеников, скрытое внушение — есть наверно единственная возможность использовать скрытые возможности мозга в усвоении информации. Вкупе с экспериментальным интересом это вызовет вполне естественный рост познавательного интереса, а значит и рост знаний и умений для формирования полноценных специалистов.

Да здравствуют пираты!

Вадим Пономарев (открытое письмо)

Иногда простые вещи при помощи крючкотворов и мошенников делаются своей противоположностью. Много веков ходил по пыльным дорогам уличный музыкант, пел свои и чужие песни, получал денежки за свою игру и пение. И все были довольны. Моцарт получал побольше, а раздолбай на расстроенной мандолине — поменьше.

Но в 1831 году американские композиторы получили право на копирайт. Нотные записи их произведений запрещено перепечатывать и продавать без разрешения.

Затем в 1897 году сами произведения запретили исполнять без разрешения автора. А авторские права сначала держались 14 лет, в 1908 их продлили до срока жизни автора плюс (!!!) 50 лет. И это не предел. Сейчас в России и США они защищены 70 лет после смерти автора, а в США права компаний на творческий продукт продлены до 95 лет с момента публикации.

Отчасти это, конечно, смешно. Продление срока действия копирайта в Америке лоббировал Уолт Дисней, у которого заканчивались права на образ Микки-Мауса.

При этом сам Дисней образ Микки-Мауса взял из народного фольклора, а для первого мультфильма «Пароходик Вилли» позаимствовал сюжет у великого комика Бастера Китона «Пароход Билл». Об этом одна из самых крупных кинокорпораций в мире предпочитает не вспоминать.

Разница между копирайтом и мошенничеством

Так для чего же придумали копирайт (право на воспроизведение)? Этого монстра, пожирающего ныне самого себя, придумали в надежде заработать больше, чем стоит любой другой товар. Рабочий сделал колбасу, продал, и ее съели. Музыкант сделал песню, и продает ее каждый день до смерти и еще 70 лет после. Отлично задумано! Если вы видели сияющие физиономии владельцев музыкальных лейблов, их особняки, вертолеты и пантагрюэлевские фуршеты-пьянки хотя бы по телевизору — то знайте, что за эту безалаберную роскошь заплатили вы, когда покупали CD по несусветной цене. Музыканту-звезде из этой суммы тоже немного досталось, но это уже объедки с барского стола. Остальные же — малоизвестные музыканты, дизайнеры, саунд-продюсеры — получили шиш с маслом по тарифу обычного трудяги. Но ведь это распределение явно несправедливо! Как же быть? Вернемся к вопросу, который задан в самом начале этой колонки. Воровство или не воровство? Конечно, мы просто проверяем закон на здравый смысл. Ведь понятно, что плохой закон рано или поздно исчезнет. Так вот, когда человек идет в магазин и покупает колбасу, он имеет массу прав и возможностей.

Колбасу можно посмотреть, понюхать, если она негодная — отказаться от покупки сразу или вернуть товар в магазин позже. А теперь попробуйте вернуть в магазин пластинку или книгу на том основании, что музыка оказалась никудышной или книга бездарной. Обворован-то оказывается покупатель. Однако если он перед походом в магазин скачает в Интернете песню для ознакомления, назовут вором именно его.

Я же говорил — мы имеем дело с мошенниками. Плохой закон, конечно, исчезнет. Но представлять себе нынешнюю картину всеобщего обмана все-таки надо. Как только появились средства распространения музыки, то есть пластинки, за счет понятия копирайта возникли империи, делающие деньги буквально из воздуха. Ведь система распространения дисков по магазинам хороша тем, что ее можно монополизировать. Невозможно представить себе монополиста по производству колбасы или шкафов. А вот названия всего нескольких мейджоров, монополизировавших 75 % издаваемой в мире музыки, известны всем. За такие многомиллиардные прибыли стоит биться.

За целый XX век при помощи воровского копирайта были возведены музыкальные империи и отстроена система сливов доходов почти от любой издаваемой музыки в воровской по сути «общак». Задавить всех независимых производителей музыки не удалось только по политическим причинам. Зато было сделано буквально всё, чтобы честный независимый музыкант вообще оказался лишен аудитории, радио- и телеэфиров, места на магазинных полках, и даже имя его не появлялось на газетных страницах.

Логику копирайта понять невозможно потому, что ее просто нет. Копирование и ознакомление признается незаконным. Почему? Колбасу скопировать нельзя, а музыка копируется. Но разве культура не принадлежит всему человечеству? Не каждый может купить картину Пикассо, но каждый может ее увидеть в репродукции или музее. Поборники копирайта с хитрой ухмылкой требуют заплатить даже за просмотр. Понятно, что эти требования чудовищны, потому что безнравственны. Копирайт находится в противоречии с базисным нравственным понятием о воровстве, потому что при свободном распространении ничего у создателя музыки не пропадает. Его музыка, а также любовь зрителей, честь, авторство, достоинство остаются при нем. Произведение же пускается в свободное плавание.

Кому выгодно и кому невыгодна отмена копирайта

Это самое страшное для мошенников — свободное распространение искусства.

Музыкант ведь ничего не теряет — он продолжает давать концерты, его имя становится при свободном распространении музыки всё более известным (если он талантлив), поклонники покупают его шикарные диски в магазинах. В проигрыше остается только тот нахлебник, который сидит в офисе и считает на калькуляторе прибыли от прав на перепродажу прав. Деньжищи тут такие, что можно перевернуть вверх дном и Госдуму РФ, и сенат США. Кстати, гимн США написан на мелодию английской застольной песни без всякого согласия автора, и копирайт лишил бы страну своего гимна. Но тогда, слава американской демократии, копирайта попросту не было.

Не все знают, что в Уголовном кодексе РФ нарушение авторских прав карается грознее, чем убийство и изнасилование. По статье 107 за убийство, совершенное в состоянии аффекта, дается до 2 лет, двух и более лиц — до 5 лет. А по статье 146 за приобретение, хранение, перевозку контрафактных экземпляров произведений или фонограмм в целях сбыта, совершенные в крупном размере, дается до 2 лет, в особо крупном — до 6 лет. Это как же надо все извратить, чтобы человеческую жизнь и честь оценивали дешевле, чем перевозку чьих-то пластинок.

Кто дал музыке свободу

Все изменилось в конце прошлого века. Когда появился Интернет, очень быстро оказалось, что посредник между музыкантом и слушателем больше не нужен. Или нужен, но в микроскопических дозах — издать подарочный диск покрасивее или мишуру на магазинные полки навесить. Грозные и всесильные лейблы вдруг оказались не у дел. Словно переписчики книг с изобретением книгопечатания, или сапожники с появлением обувных фабрик. Музыкант выкладывает альбом на свой сайт, и уже через считанные минуты его песни слушают миллионы людей.

Всё, можно ехать в тур и зарабатывать честные деньги.

Так и произошло. При помощи Интернета новые альбомы распространяются с невиданной скоростью. Фолк-певица с Островов Зеленого мыса, которую лейбл даже не думал продавать в России, становится звездой, и Сезария Эвора неожиданно получает множество денег за концерты в ранее неизвестной для нее северной стране. Малоизвестные ранее американские и английские поп-исполнители начинают каждый день приезжать в Россию за миллионы долларов гонорара, и с удивлением узнают о том, что их узнали только по «пиратским» дискам и бесплатным интернет-скачиваниям. Один концерт в Москве дает им больше денег, чем они получили от своего лейбла за многие годы на легальных рынках. Более того, и в Америке за годы после появления массового Интернета гонорары ведущих музыкантов утроились. Каждый год артисты соревнуются — кто заработает самую головокружительную сумму на своем турне.

Скрипят зубами только крысы из небоскребов. Они же не сапожники! Они бегают по коридорам парламентов и министерств, подсовывают лукавые бумажки на подпись. Американская ассоциация звукозаписывающих компаний (RIAA) погрязла в сутяжничестве. Она пытается засудить студентов за скачивание песен в файлообменниках, объединяет в одно дело не связанные между собой иски, что ведет к удорожанию юридической защиты ответчиков. Требует еще более ужесточить наказания за нарушения авторского права, придуманного другими мошенниками. Требует в судах несусветные суммы за скачивание и при этом даже не может посчитать сколько-нибудь реальный ущерб. Скажем, с Мари Линдор Universal Music Group потребовал от 750 до 150 тыс. долларов за каждую песню, выложенную в файлообменник. Когда суд потребовал объяснить, откуда взяли такие цифры, RIAA не смогла объяснить их природу. Потому что никакого ущерба не существует в природе.

Как-то один американский профессор ради интереса взялся подсчитать, на какую сумму он нарушает закон об авторских правах, ведя самый обычный образ жизни. Получилось 12,45 млн долларов ежедневно. Ежедневно! Татуировка с Микки-Маусом на плече подпадает под публичную демонстрацию несанкционированно скопированного изображения. Споешь на дне рождения Happy BirtHday — это несанкционированное публичное воспроизведение защищенной авторским правом мелодии, и т. д. Несоответствие между законами о копирайте и элементарным здравым смыслом — невероятное. И сложности они создают самым простым людям, слушателям — нам с вами.

Музыканты страдают от копирайта. Копирайт закабаляет обычного человека в самых элементарных потребностях.

Музыка — это стихия чувств, но закон разлагает человеческие эмоции на компоненты и ставит клеймо авторских прав на каждую эмоцию в отдельности. Я редко соглашаюсь в экспрессивных оценках со своими коллегами, музыкальными обозревателями, но не могу не привести слова Артемия Троицкого: «Распространение через Интернет — подчеркну — бесплатное! — на руку 99 % музыкантов. 99 из 100 музыкантов в области поп- и особенно рок-музыки, электронной, альтернативной — не имеют ничего против того, чтобы люди по максимуму скачивали их продукцию. Те музыканты, интересы которых реально ущемляются, — это так называемые звезды. Вот по ним это бьет: У ребят типа Элтона Джона или Маккартни состояние уже зашкаливает за миллиард — думаю, им вполне хватило бы и сотни миллионов. Я не вижу трагедии в том, что «звезды» недосчитаются каких-то процентов. Голодать они от этого не станут. На буклете к обложке альбома CHumbawamba <TubtHumper> (1997) была подборка из множества кратких цитат из газетных статей. В США этот буклет пришлось опубликовать вообще без цитат, поскольку цитирование даже одной фразы необходимо письменно согласовывать. Мейджор Sony решил, что это невыгодно. Воры запутались в собственных воровских законах.

Конечно, пора менять эту устаревшую феодальную систему защиты авторских прав на новую. Несмотря на яростное сопротивление всяких мошенников и прихлебателей. И кое-что делается.

Наступление новой эпохи

В 2002 году группа из 17 выдающихся ученых современности обратилась в Верховный суд США, возражая против продления срока действия авторских прав.

Среди протестующих были нобелевские лауреаты Р. Коуз, М. Фридман, К. Эрроу, Дж. Бьюкенен и Дж. Акерлоф. Верховный суд отказал им.

Совершенно очевидно, что отмена копирайта и направление всех средств напрямую в культурный ландшафт даст огромный оздоровительный эффект для цивилизации. Особенно учитывая экономию на администрировании и полицейских издержках от охраны копирайта.

В противовес копирайту появилось юридическое понятие копилефт (copyleft). Авторский материал можно бесплатно копировать, публиковать и даже видоизменять. Однако необходимо соблюсти условия распространения — указывать первоисточник и не приписывать авторства измененной копии себе. Программисты стали активно использовать лицензию открытого кода GNU GPL, и на его базе появилось множество превосходных свободно разрабатываемых веб-сервисов, браузеров, сайтов и энциклопедий.

Будущее — за свободной музыкой

Покупая шкаф, мы получаем утилитарную вещь. Покупая музыку, мы должны получить точно такую же утилитарную вещь — диск в красивой подарочной упаковке, с бонусами. Книгу на хорошей бумаге или плохой (для чтения в электричке). Художественный альбом с превосходным качеством полиграфии. Гипсовую копию любимой статуэтки на полку.

А удовольствие от искусства, которое мы испытываем при прослушивании музыки или рассматривании картины, должно быть бесплатным. Так по-честному.

И удовольствие от искусства будет бесплатным. Как бы невероятно сейчас это ни казалось.

КОММЕНТАРИИ

Быть или не быть

Быть иль не быть, — и все дружно продолжат, — вот в чем вопрос. А что там дальше? А вот это знают уже не все. Монолог Гамлета не очень запоминается, поскольку он плохо рифмован даже в английском языке (смотрите в конце заметки). Да и писал Шекспир в XVI веке, тогда и английский был несколько другой. Замена устаревших слов новыми — не улучшает рифмование.

Возьмем на себя смелость и попробуем разобраться, что все-таки хотел сказать Шекспир в монологе Гамлета. Есть несколько переводов «Гамлета» на русский. Благозвучностью они все не отличаются. Мы воспользуемся переводом М. Лозинского.

Другим словами: что лучше, плыть по течению, куда вынесет, или грести куда хочется? Результат в обоих случаях неоднозначный. Каждый из нас хоть раз в жизни задавал себе этот вопрос.

А может напиться и забыться? До смерти. Тоже неплохо. Вариант, избираемый алкоголиками, наркоманами, людьми слабыми духом, да и вообще большей частью простого русского народа.

А чем это лучше? Что-то ни алкоголики, ни наркоманы не выглядят счастливыми. У них свои терзания, свои видения, чертики там разные, темные фигуры в углу. Да и проблем хватает. Например, где достать денег на выпивку.

Да бегство от проблем явно не выход. Даже самый короткий путь, без всяких там наркотиков, через простое самоубийство. Так вообще род людской исчез бы. Да нет, растет он, в основном за счет китайцев правда. Крыша едет не у всех.

Да конечно, кое-кто обещает рай после смерти, потрясая «святой» книгой, написанной, черт знает когда, полудикими потомками кочевников. Сумление берет что-то. «По делу базарит Гамлет». Оттуда еще никто не возвращался. Да и потрясающие библией тоже не хотели бы, чтобы их слова приняли как руководство к действию. Так ведь совсем прихожан не останется, на что жить? В православии самоубийство не поощряется, раньше самоубийц даже не хоронили на общем кладбище. Да сейчас и сами пастухи (пастыри) глупого стада не очень-то в это верят. Также как в бога. И страхуют свои церкви, виллы и учреждения от пожара. Так… на всякий случай.

Правильно, прежде чем делать что-либо — надо хорошенько подумать. Тем более, прежде чем делать, что-либо несуразное. Ну, там, под поезд бросится, крысиного яда глотнуть, сверхдозу нюхнуть или уксуса хлебнуть. Думать надо, а не зарабатывать премию Дарвина^[28]. Этим наш вид и отличается от других — умением думать. Когда подумаешь, то поймешь, что может не стоит делать то, что собираешься, а если и делать, то не так, а по-умному.

Ах, Офелия. Это уже что-то реальное. Это уже какая-то надежда. Помяни и мои грехи тоже.

* * *

Ну вот, ничего сложного. А вы говорите… Гамлет, Гамлет.

William Shakespeare:

ЮМОР

О жидком воздухе

В. Гайданский

При раскопке остатков сгоревшего по неизвестным причинам лекционного зала парка культуры и отдыха Н-ского района была найдена пленка с записью лекции. Эту лекцию мы и предлагаем вниманию читателей.

Дорогие граждане! В наши дни, когда средняя температура зимнего сезона так высока, как никогда не бывало при царском режиме, вопрос о низких температурах живо волнует широкие слои общественности.

Всем Вам известно, товарищи, что при очень низких температурах на улицу выходить не хочется. Вот так и молекулы не мечутся при этом, как попало, а стараются держать себя в рамках. Отсюда происходит явление, известное среди ученых как замерзание. Жидкость превращается непосредственно в твердое тело, а газ проделывает это превращение через посредство жидкости.

Вот здесь у меня, в этом своеобразном сосуде, содержится одна небезынтересная жидкость. Мамаша, вот Вы, в сером платочке, прошу Вас выйти из рядов и подойти ко мне. Опустите-ка палец в этот стаканчик. Так-так, да не выдергивайте, малость подержите. Ничего, не кричите, постыдитесь людей, пусть они посмотрят. Так, хорошо. А теперь минуточку внимания. Вот я беру молоточек и ударяю по пальцу. А ну, паренек, подбери с пола палец. Вот, граждане, как видите, я держу в своих руках этот бывший палец, отделенный от тела почти без боли, благодаря удивительной жидкости. А Вы, мамаша, можете пройти за сцену, Вам перевяжут руку. Показанный мною опыт с пальцем лишний раз убеждает нас, граждане, что Бога нет.

А теперь попрошу сюда паренька, что поднимал с пола палец. Да что же ты, глупый, упираешься? Попрошу соседей подвести его ко мне. Давайте, давайте.

А ну-ка хлебни из этого стаканчика чуть-чуть, всего два-три глотка. Так, хорошо. Теперь, граждане, обратите внимание на живот этого паренька. Видите, как он раздувается! А ты потише, не ори, а то мешаешь слушать лекцию. Вот смотрите — выпил два глотка, а действует сильнее, чем литр неразбавленного… Как утверждает наука, вскоре живот данного паренька станет размером с бочку, что отвечает условию pV = RT. Сейчас санитары вынесут этого молодого человека. А я тем временем покажу Вам третий опыт.

Вот я беру два стаканчика: в одном — жидкий водород, а в другом — жидкий кислород. Теперь зажигаем горелку и начинаем лить на нее из двух стака…

(сильный шум, на котором звукозапись обрывается).

* * *

_{НА ОБЛОЖКЕ}

_{Лето. Жарко. Самое время обсудить проблемы «глобального потепления». Читайте раздел» Акцент».} 

Примечания

1

В основном негров, ах простите, афроамериканцев.

(обратно)

2

Да, судя по тому, что большинство из них позднее стало торговцами. А коммунисты стали предпринимателями. Зачем же они столько лет трахали нам мозги тем, во что сами не верили. И ведь продолжают трахать.

(обратно)

3

Это та, где Борис Березовский академиком?

(обратно)

4

Кажется, последний российский правитель тесно связан с учреждением, которое этим и должно заниматься. Какой народ — такие и правители.

(обратно)

5

Но больше, похоже, себе.

(обратно)

6

На данный момент проведено 44 региональных исследования, охватывающих более 400 растений и животных, продолжительность которых варьировалась примерно от 20 до 50 лет и которые были проведены главным образом в Северной Америке, Европе и южной части полярного региона. Кроме того, проведено 16 региональных исследований, охватывающих около 100 физических процессов в большинстве регионов мира, продолжительность которых варьировалась приблизительно от 20 до 150 лет.

(обратно)

7

Прогнозируемые изменения степени изменчивости климата, экстремальные явления и резкие/нелинейные изменения рассматриваются в вопросе 4.

(обратно)

8

Воздействие изменения климата на эти болезни было смоделировано в восьми исследованиях, в т. ч. в пяти по малярии и трех по тропической лихорадке. В семи из них использовался биологический подход или подход на основе физических процессов, в одном — эмпирический и статистический подход.

(обратно)

9

В качестве своего рода мерила воздействия на климат зачастую используется сбалансированная реакция глобальной средней температуры на удвоение концентрации атмосферного СО₂. Температура, показанная на рисунках РП-6 и РП-7, выведена из простой модели, откалиброванной таким образом, чтобы она прогнозировала ту же реакцию, что и ряд сложных моделей, в случае которых воздействие на климат варьируется в пределах от 1,7 до 4,2 °C. Этот диапазон температур в общем и целом сопоставим с общепринятым диапазоном от 1,5 до 4,5 °C.

(обратно)

10

Для всех этих сценариев «вклад» в устойчивое потепление со стороны других парниковых газов и аэрозолей составит 0,6 °C в случае низкого уровня чувствительности климата и 1,4 °C в случае высокого уровня чувствительности. Сопутствующее повышение радиационного внешнего воздействия эквивалентно повышению, которое произойдет в случае дополнительного повышения конечных концентраций СО₂ на 28 %.

(обратно)

11

В ВДО описываются две категории подходов к расчету расходов: индуктивные подходы, которые строятся на основе оценки конкретных технологий и секторов, и дедуктивные исследования на основе моделирования, в основе которых лежат макроэкономические отношения. См. вставку 7–1 в основном докладе.

(обратно)

12

Рыночный подход к достижению экологических целей, который позволяет тем, кто снижает выбросы парниковых газов ниже требуемого уровня, использовать или продавать избыточное сокращение в целях компенсации выбросов из другого источника внутри страны или за ее пределами. Здесь этот термин используется широко и включает торговлю разрешениями на выбросы и сотрудничество в рамках соответствующих проектов.

(обратно)

13

Прогнозируемые ограничения выбросов соответствуют базовой тенденции, которая аналогична по своим масштабам сценарию В2 СДСВ.

(обратно)

14

Изменение методов землепользования может повлиять на атмосферную концентрацию СO₂ Гипотетически если бы весь углерод, выброшенный в результате изменения методов землепользования в прошлом, можно было вернуть в земную биосферу в течении нынешнего столетия (например посредством лесовосстановления), то концентрация СO₂ снизилась бы на 40–70 млн.^-1.

(обратно)

15

Рассчитанное снижение ВВП зависит от базовых условий, заложенных в каждой модели прогнозируемого ВВП. Эти модели используются только для оценки сокращения СO₂. Напротив, оценки приведенных выше индуктивных анализов включают все парниковые газы. Для представления расходов можно использовать самые разнообразные метрические системы единиц. Например, если ежегодные расходы развитых стран, связанные с соблюдением целей Киотского протокола в условиях неограниченной торговли выбросами в рамках приложения В, составят порядка 0,5 % ВВП, то к 2010 году для стран, включенных в приложение II, это обойдется в 125 млрд. долл. США (1000 млн.) в год или 125 долл. США в расчете на душу населения в год (допущения СДСВ). Это соответствует воздействию на темпы экономического роста в течение 10 лет в размере менее 0,1 процентного пункта.

(обратно)

16

Эти побочные последствия включают только экономические последствия, но не включают экологические.

(обратно)

17

Эти прогнозируемые расходы могут быть выражены в качестве разницы в темпах роста ВВП за период 2000–2010 годов. При отсутствии торговли выбросами темпы роста ВВП снижаются на 0,02 процентных пункта в год; в случае торговли выбросами между странами, включенными в приложение В, темпы роста снижаются менее чем на 0,005 процентных пункта в год.

(обратно)

18

Под утечкой углерода здесь понимается увеличение выбросов в странах, не включенных в приложение В, в связи с осуществлением мер по сокращению в странах, включенных в приложение В, выраженное в виде процентной доли от сокращений в странах, включенных в приложение В.

(обратно)

19

Анализ воздействия, связанного с изменением климата, см. в вопросе 6.

(обратно)

20

В данной публикации теория временных рядов приложена к области экономики, но с таким же успехом это может быть приложено к чему угодно. Математика — наука абстрактная.

(обратно)

21

Вообще то распределение Стьюдента там может и не быть, это надо доказывать или применять другой критерий.

(обратно)

22

См.: Кривенкова Л.H. Статистические методы анализа и моделирования свиноводства (на уровнях отдельного предприятия и региона): Дис… канд. экон. наук. — СПб., 1993. — С. 95–112.

(обратно)

23

Проблема взаимопогашения колебаний валового сбора и урожайности для России была исследована в ряде работ А.И. Манелли, например в монографии [20, гл. 2].

(обратно)

24

Это вообще любимое занятие детища Microsoft. Что поделаешь? Монополия!

(обратно)

25

Калькулятор в Windows позволяет переводить числа из одной системы в другую, в режиме «Инженерный».

(обратно)

26

Н.С.Хрущёв

(обратно)

27

Когда я проверял этот пример, оказалось, что правая клавиша Alt ведет себя не так, как положено.

(обратно)

28

Дается посмертно за самый глупый уход из жизни (не оставив потомства при этом)

(обратно)

Оглавление

БЕСПОКОЙСТВО

  Наше образование

  Пятое правило арифметики

АКЦЕНТ

  Глобальное потепление

  Глобальное потепление и озоновые дыры — наукообразные мифы

  Изменение климата, 2001 г. Обобщенный доклад Резюме для лиц, определяющих политику

МАТПРАКТИКУМ

  Анализ временных рядов и прогнозирование

ЛИТПОРТАЛ

  Адепт Сергеев

ХИМИЯ

  Малый алхимический свод

ТЕХНОЛОГИИ

  Домашнее виноделие

ЭЛЕКТРОНИКА

  Ремонт СД-проигрывателей

КОМПЬЮТЕР

  Visual Basic 6.0 Самоучитель для начинающих (в сокращении)

ДИСКУССИИ

  Преподавание химии

  Взгляд российского шахтера на систему образования по химии

  Да здравствуют пираты!

КОММЕНТАРИИ

  Быть или не быть

ЮМОР

  О жидком воздухе

*** Примечания ***