Страница:
Начнем мысленно уменьшать диаметр валка: санти-
метр, миллиметр, сотая доля миллиметра… Насколько же сложным должен быть конвейер с валками в сотую долю миллиметра! Вот вам психологический барьер: сотая доля миллиметра - страшно даже подумать, микрон или десятая доля микрона - совсем невообразимо… А если диаметр валка еще меньше? С молекулу или атом? Изготовить конвейер с валками диаметром в микрон практически невозможно. Но если диаметр валков соизмерим с диаметром атомов - все просто, потому что атомы не надо изготовлять. Пусть стекло катится по атомам, как по шарикам. Вместо конвейера - ванна расплавленного олова. Стеклянная лента движется по ровному слою атомов. И не надо строить конвейер, не надо регулировать и ремонтировать валки. Жидкий металл не только идеальный конвейер, но и послушный инструмент: с помощью электромагнитов поверхности металла (следовательно, и поверхности стекла) можно придать любую форму. Прекрасное изобретение! Оно сразу же породило «патентный пик». Уже выданы сотни патентов и авторских свидетельств на всевозможные стеклообра-батывающие ванны.
Поднявшись на четвертый уровень, технические системы бурно растут, и в какой-*го момент их рост впервые приводит к конфликту с внешней средой.
С древнейших времен техника формировалась, основываясь на том, что ей предоставляла природа. На нашей планете много воды и воздуха, поэтому техника наша насквозь «водная» и «воздушная»: вода и воздух были и остаются главнейшими технологическими инструментами. На нашей планете много кислорода -и техника наша «окислительная»: окислительные процессы были и остаются основой энергетики. На нашей планете много простора - и техника использовала и все еще использует открытые схемы:внешняя среда дает технической системе вещество и энергию, а техническая система выбрасывает во внешнюю среду отходы вещества и энергии, которые перерабатываются, уничтожаются внешней средой.
Природа была Универсальным Очистным Блоком, автоматически подсоединяемым к любой новой технической системе. Универсальный Очистный Блок обладал огромной, казалось, безграничной избыточной мощностью… И вот сейчас, когда все большее число технических систем приближается к потолку четвертого уровня, Универсальный Очистный Блок начинает работать на пределе, в износном режиме.
Конфликт между техникой и природой затрагивает глубочайшие, изначальные основы технической цивилизации. Чтобы преодолеть этот конфликт, нужно перейти от «водной» и «воздушной» техники к «безводной» ^н«безвоздушной», «от «кислородной» - к «бескислородной», от открытых технических систем - к закрытым. Этот переход неизбежен еще и потому,, что человек вышел в космос, я если бы даже техника на Земле прекрасно уживалась с природой, космические условия все равно потребовали бы технических систем, рассчитанных на внеземные условия. Основу будущей техники составят закрытые системы. Их «закрытость» будет достигнута не за счет присоединения фильтров к уже имеющимся системам, а коренным изменением основ технологии. Здесь лежат не тронутые еще пласты изобретательских тем. Здесь скрыты проблемы, решение которых потребует великих изобретений.
ЧЕЛОВЕК К АЛГОРИТМ
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ
метр, миллиметр, сотая доля миллиметра… Насколько же сложным должен быть конвейер с валками в сотую долю миллиметра! Вот вам психологический барьер: сотая доля миллиметра - страшно даже подумать, микрон или десятая доля микрона - совсем невообразимо… А если диаметр валка еще меньше? С молекулу или атом? Изготовить конвейер с валками диаметром в микрон практически невозможно. Но если диаметр валков соизмерим с диаметром атомов - все просто, потому что атомы не надо изготовлять. Пусть стекло катится по атомам, как по шарикам. Вместо конвейера - ванна расплавленного олова. Стеклянная лента движется по ровному слою атомов. И не надо строить конвейер, не надо регулировать и ремонтировать валки. Жидкий металл не только идеальный конвейер, но и послушный инструмент: с помощью электромагнитов поверхности металла (следовательно, и поверхности стекла) можно придать любую форму. Прекрасное изобретение! Оно сразу же породило «патентный пик». Уже выданы сотни патентов и авторских свидетельств на всевозможные стеклообра-батывающие ванны.
Поднявшись на четвертый уровень, технические системы бурно растут, и в какой-*го момент их рост впервые приводит к конфликту с внешней средой.
С древнейших времен техника формировалась, основываясь на том, что ей предоставляла природа. На нашей планете много воды и воздуха, поэтому техника наша насквозь «водная» и «воздушная»: вода и воздух были и остаются главнейшими технологическими инструментами. На нашей планете много кислорода -и техника наша «окислительная»: окислительные процессы были и остаются основой энергетики. На нашей планете много простора - и техника использовала и все еще использует открытые схемы:внешняя среда дает технической системе вещество и энергию, а техническая система выбрасывает во внешнюю среду отходы вещества и энергии, которые перерабатываются, уничтожаются внешней средой.
Природа была Универсальным Очистным Блоком, автоматически подсоединяемым к любой новой технической системе. Универсальный Очистный Блок обладал огромной, казалось, безграничной избыточной мощностью… И вот сейчас, когда все большее число технических систем приближается к потолку четвертого уровня, Универсальный Очистный Блок начинает работать на пределе, в износном режиме.
Конфликт между техникой и природой затрагивает глубочайшие, изначальные основы технической цивилизации. Чтобы преодолеть этот конфликт, нужно перейти от «водной» и «воздушной» техники к «безводной» ^н«безвоздушной», «от «кислородной» - к «бескислородной», от открытых технических систем - к закрытым. Этот переход неизбежен еще и потому,, что человек вышел в космос, я если бы даже техника на Земле прекрасно уживалась с природой, космические условия все равно потребовали бы технических систем, рассчитанных на внеземные условия. Основу будущей техники составят закрытые системы. Их «закрытость» будет достигнута не за счет присоединения фильтров к уже имеющимся системам, а коренным изменением основ технологии. Здесь лежат не тронутые еще пласты изобретательских тем. Здесь скрыты проблемы, решение которых потребует великих изобретений.
ЧЕЛОВЕК К АЛГОРИТМ
Мы расшатали ваши умственные фильтры , и в результате появился ответ . Метод сработал , он будет действенным всегда . Все , что необходимо сделать ,- -это избавиться от лишнего груза предрассудков , от окаменевшего мусора в голове , изменить произвольную настройку ваших умственных фильтров в отношении других вещей , которые вам всегда хотелось сделать , и тогда удастся найти нужный ответ на любую проблему , какую вы только пожелаете исследовать .
Р . Д ж о у н с
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ
На одном из семинаров по теории изобретательства слушателям была предложена такая задача:
«Допустим, 300 электронов должны были несколькими группами перейти с одного энергетического уровня на другой. Но квантовый переход совершился числом групп на две меньшим, поэтому в каждую группу вошло на 5 электронов больше. Каково число электронных групп? Эта сложная проблема до сих пор не решена». Слушатели - высококвалифицированные инженеры - заявили, что они не берутся решать эту задачу:
– Тут квантовая физика, а мы - производственники. Раз другим не удалось, нам подавно не удастся…
Тогда я взял сборник задач по алгебре и прочитал текст задачи:
«Для отправки 300 пионеров в лагерь было заказано несколько автобусов, но так как к назначенному сроку два автобуса не прибыли, то в каждый автобус посадили на 5 пионеров больше, чем предполагалось. Сколько автобусов было заказано?»
Задача была решена мгновенно…
Изобретательская задача почти всегда имеет устрашающую окраску. В любой математической задаче есть более или менее явственный подтекст: «Меня вполне можно решить. Такие задачи уже неоднократно решались». Если математическая задача «ие поддается», ни у кого не возникает мысли, что она вообще не решается. В задаче изобретательской подтекст совсем иной: «Меня уже пытались решать, да не вышло! Не зря умные люди считают, что тут ничего не поделаешь…»
В журнале «Изобретатель и рационализатор» была опубликована статья, рассказывающая о проблеме разгрузки смерзшихся грузов. Автор статьи так представлял читателям эту проблему:
«Одна из этих вековечных трудностей, вот уже много лет досаждавшая шахтерам и металлургам, железнодорожникам и коксохимикам,- разгрузка смерзающихся грузов. От нее зависит иногда «жизнь и смерть» целых предприятий…»
Далее шло описание предложений, не нашедших применения («Меня уже пытались решать, да не вышло!»), и заканчивалась статья так:
«Стремительно летит быстротекущее время. Раскрываются загадочные тайны атомного ядра, чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик… А пока руду выгружают по-старому, всем миром наваливаясь на нее с ломами и кирками».
С самого начала изобретатель предупрежден, что перед ним «одна из вековечных трудностей». Еще не изложена задача, еще ничего конкретного не сказано, а изобретателя всячески пугают. Ведь не всякий отважится взяться за устранение «вековечной трудности», да еще такой, которая не поддается даже тогда, когда «раскрываются загадочные тайны атомного ядра» и «чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик»!
Проблема разгрузки смерзшихся грузов действительно «вековечная». Однако «вековечная» не обязательно значит трудная. Случается, конечно, что длительное время проблему не удается решить, несмотря на многочисленные и правильно ведущиеся атаки. Но такие случаи чрезвычайно редки. Производство выдвигает лишь те задачи, для решения которых уже имеются условия. Маркс писал: «…человечество ставит себе всегда только такие задачи, которые оно может разрешить, так как при ближайшем рассмотрении всегда оказывается, что сама задача возникает лишь тогда, когда материальные условия ее решения уже существуют или, по крайней мере, находятся в процессе становления».
Если в течение длительного времени задача остается нерешенной, то это значит, что само направление поисков выбрано неверно. В этом случае даже легкая задача вполне может стать «вековечной». Так, например, было с менисковым телескопом. Его могли изобрести, как подчеркивает Д. Д. Максутов, современники Декарта и Нью-
тона, а сделано изобретение было только в эпоху, когда «чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик»…
Чем «вековечнее» задача, тем она обычно легче решается. В самом деле, когда задача появилась, уже были или создавались условия для ее решения. Каждая неудачная попытка решения уменьшала степень неопределенности задачи, сужала поле поисков. Шло время, степень трудности решения задачи уменьшалась, а арсенал техники непрерывно обогащался. Значит, изменилось соотношение сил: сама задача становилась легче, а средства ее решения росли, крепли. За редчайшим исключением, в технике нет задач, которые вообще (даже в будущем) не удалось бы решить. Невозможно нарушить основные законы природы - законы сохранения и законы диалектики, остальное если и невозможно, то лишь временно.
* * *
«Все, что человек способен представить в своем воображении, другие сумеют претворить в жизнь» - эти слова принадлежат Жюлю Верну. Действительно, история научной фантастики дает яркие примеры превращения «невозможного» в «возможное».
В делом получается такая картина:
???? Сбылось или обязательно сбудется в ближайшее время а фантастических идей Подтверди- отняли^ лась принци- сказались пиальная ошибочными осуществинии иеосу* мость ществнмьадв
???? Кол* во % Кол-во % Кол-во %
???? 108 64 59 34 32 10 9
???? 86 57 66 20 23 9 11
???? 50 21 42 26 52 3 6
Столетняя история научной фантастики свидетельствует: у смелыхидей большая вероятность осуществления, чем у идей осторожных.
Придуманный Ж. Верном артиллерийский способ за пуска космических снарядов считался классическим примером «невозможного». И все-таки молодой ученый из университета в Монреале Джеральд Гоулл объявил о возможности использовать пушку для космических исследований.
По сравнению с достижениями ракетной космонавтики- запуском многотонных спутников, выходом человека в открытый космос, полетами на Луну - стрельба из жюльверновской пушки выглядит, конечно, не слишком внушительно. Однако у «пушечной космонавтики» неплохие перспективы: ведь на один пилотируемый аппарат приходятся десятки беспилотных, которые проще и эффективнее запускать жюльверновским способом.
В печати появилось сообщение, что группа американских специалистов совместно с канадскими инженерами занялась разработкой проекта «Харп». Этим проектом предусматривается использовать для зондирования атмосферы артиллерийские орудия с диаметром ствола 127, 178 и 406 мм.
Закончено проектирование орудия с длиной ствола около 150 м. Вес его - 3 тыс. т, диаметр ствола - 814 мм. По расчетам разработчиков, с помощью этого орудия можно будет посылать контейнеры с аппаратурой весом около 7,5 т на высоту нескольких сот километров или выводить на орбиту вокруг Земли спутник весом 0,5 т. Стоимость вывода спутника составит всего 50 тыс, долларов, включая стоимость самого спутника.
Словом, если бы идею Ж. Верна не считали заведомо неосуществимой, то, возможно, еще в 20-е годы удалось бы вывести на орбиту искусственные спутники весом в несколько десятков килограммов…
Тут стоит напомнить, что и ракетные космические корабли могли бы появиться несколько раньше. Но не без оснований выдающийся советский исследователь Юрий Васильевич Кондратюк писал в 1928 году: «Перебирая в уме удивительные достижения науки и техники последних лет, невольно задаваясь вопросом, почему не решена на практике до сих пор задача межпланетных сообщений… приходишь к выводу: от недостатка дерзости и инициативы…» *
Недостаток дерзости и инициативы задержал и появ* ление квантовых генераторов. Идея направленного теплового луча была высказана Г. Уэллсом в 1898 году. 21 год спустя А. Эйнштейн дал теоретическое обоснование физических процессов, делающих возможным создание квантовых генераторов. Лазеры, по мнению Ч. Таун-са, могли появиться в конце 20-х годов. В 1951 году советский ученый В. Фабрикант подал заявку на квантовый генератор и… получил отказ: экспертиза сочла идею изобретения неосуществимой. Впоследствии экспертам пришлось пересмотреть это решение: изобретатель получил авторское свидетельство…
Близка к осуществлению и «невероятная» идея Александра Беляева о человеке-амфибии. Любопытно проследить, как постепенно менялась оценка этой идеи. Вот три высказывания, опубликованные в разное время одним и тем же человеком - инженером, автором нескольких изобретений.
1958 год:«…не люди-амфибии, а люди, вооруженные аппаратами для подводных спусков и плаваний, освоят неизведанные глубины».
1965 год:«Амфибий еще нет, может быть, их и ие будет…»
1967 год:«Сейчас человек пробует без акваланга опускаться на большие глубины, дышать под водой, как дышат киты. И не появятся ли когда-нибудь созданные с участием химии, техники и медицины настоящие Ихтиан-дры? Море покорится этим людям, для которых воздух и вода станут одинаково привычными стихиями».
Меньше чем за десятилетие в корне изменилась оценка «невероятной» идеи! Теперь эта оценка значительно ближе к истине.
Нерешимых задач нет, но тем не менее история изобретения чаще всего начинается с того, что кто-то говорит: «Невозможно!»
Нет ни одного сколько-нибудь значительного изобретения, по поводу которого в свое время не было бы сказано «невозможно».
Причины, заставляющие говорить «невозможно», и доказательства невозможности бывают самые различные. Иногда действует простое невежество. Так, в 20-х годах прошлого столетия, когда уже были построены десятки паровозов, влиятельный английский журнал «Куортерли Ревью» утверждал: «Нет ничего более смешного и глупого, чем обещание построить паровоз, который двигался бы в два раза быстрее почтовой кареты. Так же маловероятно, впрочем, что англичане доверят свою жизиь такой машине, как и то, ч'то они дадут себя добровольно взорвать на ракете».
Вскоре паровоз Стефенсона «Ракета» провел пассажирский состав со скоростью около сорока километров в час…
Когда изобретатель телефона Грэхэм Белл начал продажу своих аппаратов, одна из американских газет потребовала, чтобы полиция положила конец «шарлатанскому выманиванию денег из карманов доверчивой публики». Газета заявила: «Утверждение, что человеческий голос можно передать по обычному металлическому про* воду с одного на другое место, является в высшей степени смешным…»
И все-таки невежество не главная причина, заставляющая говорить «невозможно». Чаще всего это говорят люди, которых никак нельзя заподозрить в невежестве. В воспоминаниях О. Пикара, изобретателя стратостата и батискафа, есть такие строки: «Специалисты того времени находили мои предложения неосуществимыми. То, что теперь для нас элементарно, тогда казалось утопией. Единственным возражением, которое выдвигали против меня, было: «все это до сих пор не существует». Как много раз приходилось мне слышать соображения такого рода…»
* * *
Что же побуждает знающего и вообще нисколько не консервативного человека не верить в новое?
Вот характерный пример. Несколько лет назад один из крупных специалистов по автомобилестроению писал; «Допустим, нужно определить диаметр колеса будущего автомобиля. Уже известно, что из года в год наблюдается сокращение диаметра: взяв колеса разных автомобилей за 50 лет, можно увидеть, что уменьшение их становится все менее заметным: приближается момент, когда оно и вовсе остановится. Однако был короткий период, в течение которого диаметр колеса резко сократился; если ограничиться изучением только этого периода, можно прийти к неправильному выводу: диаметр колеса через 20 лет дойдет до нуля!»
Внимательно проследите за ходом этого рассуждения. Исходная мысль абсолютно правильная: диаметр автомобильных колес из года в год уменьшается, и, зная эту тенденцию, можно заглянуть в будущее. Далее идет логический вывод: наступит момент, когда машина вообще лишится колес. Тут-то и появляется «невозможно». Во-первых, как так - автомобиль без колес, ведь «это до сих пор не существует!» Во-вторых, уменьшение диаметра колес становится все менее заметным. Значит, «невозможно»…
Попробуем, однако, разобраться в этих доводах.
Действительно, бесколесных автомобилей раньше не было. И мы к этому настолько привыкли, что трудно представить себе автомобиль, висящий над дорогой «без ничего». Но это еще не основание для категорического «невозможно». Просто мы не знаем, как это осуществить, хотя вообще очень заманчиво избавиться от колёс. Ведь они играют чисто служебную роль. Следовательно, стремление к уменьшению диаметра колес - тенденция отнюдь не случайная, и нельзя ожидать, что она сойдет на нет. Правда, колеса ниже какого-то предела практически не могут уменьшаться. Сам принцип, заложенный в конструкции колесного автомобиля, вступает в противоречие с тенденциями автомобилестроения.
История техники знает множество случаев, когда та или иная конструкция «не хотела» продолжать развиваться. Исход всегда был один - от такой конструкции отказывались. И если колеса автомобиля тоже пришли в противоречие прогрессивной технической тенденции, значит, пора подумать о бесколесном автомобиле.
Вывод этот полностью подтверждается практикой. Диаметр колеса, как это ни казалось невероятным, дошел до нуля: появились автомобили на воздушной подушке.
В развитии техники сочетаются два пути - эволюционный (в пределах одного уровня) и революционный (переход с одного уровня на другой). Схематически это развитие можно представить в виде ломаной линии с большим числом поворотов. Узкий специалист хорошо видит
направление одного отрезка. Думая о будущем, он сщд*иен видеть это будущее развитием настоящего, он как бы мысленно продолжает конечный отрезок линии. Понимая ограниченность существующих технических средств, специалист отчетливо видит нерешимые задачи, стену, в которую упирается мысленное продолжение данного отрезка. Но диалектика развития техники такова, что «нерешимые» задачи решаются «в обход» - принципиально новыми техническими средствами. И вот этого некоторые специалисты не понимают: трудности, неодолимые известными ныне технике средствами, они считают неодолимыми вообще.
«Невозможно» потому и возникает, что, не зная, как это произойдет, заранее говорят, что этого вообще не может быть. А надо сказать: будет, хотя пока неизвестно, как именно
Изобретатель должен как бы перешагнуть через слово «невозможно», забыть на время о нем. Уже одного этого порой достаточно, чтобы почти автоматически прийти к новой технической идее. Конечно, может случиться так, что путь к решению окажется долгим и трудным. Но ведь и самый длинный путь начинается с первого шага.
* * *
Теоретически все очень просто: нужно не бояться слова «невозможно». Практически смелость вырабатывается постепенно, в процессе решения з^дач, кажущихся не-решимыми.
Вспомним, например, задачу о намотке проволоки на ферритовое колечко. Задача эта решалась иа семинаре в Институте математики СО АН СССР. Анализ привел к выводу, что в задаче содержится противоречие типа «производительность - точность». В самом деле, намотку приходится вести вручную, и если мы захотим ускорить темпы, то неизбежно проиграем в качестве, то есть в точности намотки- витки лягут как попало» По таблице противоречию типа «производительность - точность» соответствуют приемы 1, 10, 13, 31. Прием 1-«Дробление» - исключается по условиям задачи. Разрезать колечко нельзя. Прием 10-«Предварительное исполнение» - тоже исключается: нельзя произ-
вести намотку до изготовления (или в процессе изготовления) ферритового колечка. Принцип 13 - «Наоборот». Не наматывать проволоку, а разматывать? Не годится. Принцип 31 - «Использование магнитов и электромагнитов». Не подходит.
Затем последовал такой диалог между руководителем семинара (Р) и участником (У), решавшим задачу:
У: Может быть, я не так определил противоречие?
Р: Хорошо, попробуйте по-другому.
У: Можно сказать так: чем меньше диаметр колечка, тем ниже производительность. Противоречие типа «длина- производительность». Таблица дает приемы 13, 28. Или «длина - скорость». Приемы 13, 14, 34.
Р: Так что же?
У (нерешительно): Судя по таблице, надо использовать прием 13. То есть принцип «Наоборот». Но это невозможно.
Р: Почему?
У: Нам надо наматывать проволоку, а «Наоборот» означало бы в данном случае разматывать. Чтобы разматывать, нужны лишние витки, а откуда они возьмутся?
Р: Вот вы и подумайте, как получить лишние витки.
У: Без намотки? Но это невозможно.
Р: Пожалуйста, все-таки подумайте. А вдруг это предрассветный эффект? Вам надо, чтобы на ферритовом сердечнике были лишние витки. Как это сделать?
У: Если намотка исключается… Нет, не знаю.
Р: Подумайте .Представьте себе тороид с лишними витками.
У: Ну, это легко.
Р: И как он выглядит?
У: Ферритовое колечко, обмотанное проволокой. Я хочу сказать, с избытком обмотанное проволокой.
Р: Что значит-с избытком? Попытайтесь это представить зрительно.
У: С избытком - значит много витков. Прямо виток к витку. Без промежутков. Или даже так: все колечко покрыто тонким слоем металла. Получается как бы бесконечно большое число витков.
1 На первых этапах освоения АРИЗ подобная ситуация бывает часто. Человек, в сущности, решает задачу самостоятельно, но приходится повторять: «Пожалуйста, думайте, пожалуйста, не останавливайтесь на полпути…»
Р: Видите, как хорошо: оказывается, бесконечно большое число витков можно намотать без всякой намотки.Теперь остается только убрать лишние витки.
У: Спиральная нарезка…
Р (не без ехидства): А разве это возможно?
У: Конечно. Собственно, могут быть самые различные, не только механические способы. Ведь мы теперь снимаем металл, делаем «пустые» витки по тонкому слою металла. Это намного проще, чем наматывать проволоку, Можно покрыть колечко еще при изготовлении тонким слоем фоточувствительной пленки, а затем спроецировать (сверху и снизу) оптическое изображение витков.
Р: Значит, годятся и прием 10 («Предварительное исполнение»), и прием 28 («Замена механической схемы оптической»).
У: Пожалуй. Но «Наоборот» подходит точнее. Прямо типичный случай, когда надо сделать обратное…
Вы начали решать задачу. Первый шаг еще не сделай, и вам кажется, что все впереди. Вы считаете, что можете пойти по любому направлению. Но это заблуждение! Даже в том случае, если вы «очистили» условия задачи от явной тенденциозности, инерция заставит вас двигаться в направлении, предопределенном не явной (но существующей) тенденциозностью задачи.
Задача ставится в известных уже терминах. И эти
термины отнюдь не остаются нейтральными, они стремятся сохранить присущее им содержание. Изобретение же состоит в том, чтобы придать старым терминам или их совокупности новое содержание.
Инерцией, присущей технической терминологии, прежде всего и объясняется инерция мышления. Изобретатель «думает словами», и эти слова - неощутимо для изобретателя!- подталкивают его в определенном направлении. Чаще всего в направлении уже известных технических идей, для которых и была создана терминология. Не случайно Ф. Энгельс говорил: «В науке каждая новая точка зрения влечет за собой революцию в ее технических терминах»1.
Вспомним хотя бы задачу о намотке. С самого начала формулировка задачи навязывала изобретателю определенное направление поисков. Нужно наматывать проволоку, говорилось в условиях задачи. Но почему наматывать? Только в силу инерции терминологии: ранее известные способы основывались именно на намотке, и вот новая задача была сформулирована в старых терминах. Между тем не нужна намотка сама по себе, надо иметь колечко со спиралью. Зачем же заранее усложнять задачу, вводя дополнительное требование -получить колечко со спиралью обязательно путем намотки?…
Конечно, если бы вопрос был поставлен так с самого начала, мы сказали бы; нет, намотка не обязательна, нужно только иметь колечко со спиралью… Беда, однако, в том, что опасная тенденциозность терминов становится видимой лишь после решения задачи. В начале же все кажется естественным: надо наматывать - что же еще?
На одном из семинаров была рассмотрена задача о переброске нефтепровода через ущелье. По условиям задачи устройство опор или подвески исключалось. Обычно в таких случаях изгибают нефтепровод в виде арки ^обращенной выпуклостью вверх или-при больших пролетах- вниз). Но в задаче было сказано: трубопровод необходимо перебросить без прогибов.
Решение получилось тривиальное: «Нужно увеличить площадь поперечного сечения трубы».
В следующий раз та же задача формулировалась иначе: «Нефтепровод необходимо перебросить «без ничего» и «без прогибов». Таким образом, заменено было одно лишь слово: вместо «трубопровод» в задаче теперь говорилось «нефтепровод».
На этот раз среди решений оказалось и такое: «Прочность зависит от площади и формы поперечного сечения нефтепровода. Площадь менять нельзя по условию задачи (проигрыш в весе). Остается менять форму поперечного сечения. Пусть это будет полый двутавр. Тогда при том же расходе металла на единицу длины несущая способность нефтепровода повысится. Но такая форма сложнее в изготовлении. Однако двутавр (на этом участке) можно составить из двух труб (меньшего диаметра, чем основной трубопровод), расположенных одна над другой и соединенных вертикальными связями».
Вот к каким результатам привела замена одного только термина на болев общий!
В первом случае в условиях задачи присутствовало слово «труба». И хотя нефтепровод не обязательно должен иметь в поперечном сечении форму трубы, но инерция мысли такова, что «сойти с рельсов» трудно, а они ведут в направлении малоперспективном. Как только слово «труба» исчезло из условий задачи, инерция мышления была погашена. В поле зрения сравнительно легко попала простая, но в данном случае новая мысль: нефтепровод не обязательно должен быть трубой.
«Допустим, 300 электронов должны были несколькими группами перейти с одного энергетического уровня на другой. Но квантовый переход совершился числом групп на две меньшим, поэтому в каждую группу вошло на 5 электронов больше. Каково число электронных групп? Эта сложная проблема до сих пор не решена». Слушатели - высококвалифицированные инженеры - заявили, что они не берутся решать эту задачу:
– Тут квантовая физика, а мы - производственники. Раз другим не удалось, нам подавно не удастся…
Тогда я взял сборник задач по алгебре и прочитал текст задачи:
«Для отправки 300 пионеров в лагерь было заказано несколько автобусов, но так как к назначенному сроку два автобуса не прибыли, то в каждый автобус посадили на 5 пионеров больше, чем предполагалось. Сколько автобусов было заказано?»
Задача была решена мгновенно…
Изобретательская задача почти всегда имеет устрашающую окраску. В любой математической задаче есть более или менее явственный подтекст: «Меня вполне можно решить. Такие задачи уже неоднократно решались». Если математическая задача «ие поддается», ни у кого не возникает мысли, что она вообще не решается. В задаче изобретательской подтекст совсем иной: «Меня уже пытались решать, да не вышло! Не зря умные люди считают, что тут ничего не поделаешь…»
В журнале «Изобретатель и рационализатор» была опубликована статья, рассказывающая о проблеме разгрузки смерзшихся грузов. Автор статьи так представлял читателям эту проблему:
«Одна из этих вековечных трудностей, вот уже много лет досаждавшая шахтерам и металлургам, железнодорожникам и коксохимикам,- разгрузка смерзающихся грузов. От нее зависит иногда «жизнь и смерть» целых предприятий…»
Далее шло описание предложений, не нашедших применения («Меня уже пытались решать, да не вышло!»), и заканчивалась статья так:
«Стремительно летит быстротекущее время. Раскрываются загадочные тайны атомного ядра, чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик… А пока руду выгружают по-старому, всем миром наваливаясь на нее с ломами и кирками».
С самого начала изобретатель предупрежден, что перед ним «одна из вековечных трудностей». Еще не изложена задача, еще ничего конкретного не сказано, а изобретателя всячески пугают. Ведь не всякий отважится взяться за устранение «вековечной трудности», да еще такой, которая не поддается даже тогда, когда «раскрываются загадочные тайны атомного ядра» и «чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик»!
Проблема разгрузки смерзшихся грузов действительно «вековечная». Однако «вековечная» не обязательно значит трудная. Случается, конечно, что длительное время проблему не удается решить, несмотря на многочисленные и правильно ведущиеся атаки. Но такие случаи чрезвычайно редки. Производство выдвигает лишь те задачи, для решения которых уже имеются условия. Маркс писал: «…человечество ставит себе всегда только такие задачи, которые оно может разрешить, так как при ближайшем рассмотрении всегда оказывается, что сама задача возникает лишь тогда, когда материальные условия ее решения уже существуют или, по крайней мере, находятся в процессе становления».
Если в течение длительного времени задача остается нерешенной, то это значит, что само направление поисков выбрано неверно. В этом случае даже легкая задача вполне может стать «вековечной». Так, например, было с менисковым телескопом. Его могли изобрести, как подчеркивает Д. Д. Максутов, современники Декарта и Нью-
тона, а сделано изобретение было только в эпоху, когда «чуткие уши радиотелескопов внимают шепоту далеких галактик»…
Чем «вековечнее» задача, тем она обычно легче решается. В самом деле, когда задача появилась, уже были или создавались условия для ее решения. Каждая неудачная попытка решения уменьшала степень неопределенности задачи, сужала поле поисков. Шло время, степень трудности решения задачи уменьшалась, а арсенал техники непрерывно обогащался. Значит, изменилось соотношение сил: сама задача становилась легче, а средства ее решения росли, крепли. За редчайшим исключением, в технике нет задач, которые вообще (даже в будущем) не удалось бы решить. Невозможно нарушить основные законы природы - законы сохранения и законы диалектики, остальное если и невозможно, то лишь временно.
* * *
«Все, что человек способен представить в своем воображении, другие сумеют претворить в жизнь» - эти слова принадлежат Жюлю Верну. Действительно, история научной фантастики дает яркие примеры превращения «невозможного» в «возможное».
В делом получается такая картина:
???? Сбылось или обязательно сбудется в ближайшее время а фантастических идей Подтверди- отняли^ лась принци- сказались пиальная ошибочными осуществинии иеосу* мость ществнмьадв
???? Кол* во % Кол-во % Кол-во %
???? 108 64 59 34 32 10 9
???? 86 57 66 20 23 9 11
???? 50 21 42 26 52 3 6
Столетняя история научной фантастики свидетельствует: у смелыхидей большая вероятность осуществления, чем у идей осторожных.
Придуманный Ж. Верном артиллерийский способ за пуска космических снарядов считался классическим примером «невозможного». И все-таки молодой ученый из университета в Монреале Джеральд Гоулл объявил о возможности использовать пушку для космических исследований.
По сравнению с достижениями ракетной космонавтики- запуском многотонных спутников, выходом человека в открытый космос, полетами на Луну - стрельба из жюльверновской пушки выглядит, конечно, не слишком внушительно. Однако у «пушечной космонавтики» неплохие перспективы: ведь на один пилотируемый аппарат приходятся десятки беспилотных, которые проще и эффективнее запускать жюльверновским способом.
В печати появилось сообщение, что группа американских специалистов совместно с канадскими инженерами занялась разработкой проекта «Харп». Этим проектом предусматривается использовать для зондирования атмосферы артиллерийские орудия с диаметром ствола 127, 178 и 406 мм.
Закончено проектирование орудия с длиной ствола около 150 м. Вес его - 3 тыс. т, диаметр ствола - 814 мм. По расчетам разработчиков, с помощью этого орудия можно будет посылать контейнеры с аппаратурой весом около 7,5 т на высоту нескольких сот километров или выводить на орбиту вокруг Земли спутник весом 0,5 т. Стоимость вывода спутника составит всего 50 тыс, долларов, включая стоимость самого спутника.
Словом, если бы идею Ж. Верна не считали заведомо неосуществимой, то, возможно, еще в 20-е годы удалось бы вывести на орбиту искусственные спутники весом в несколько десятков килограммов…
Тут стоит напомнить, что и ракетные космические корабли могли бы появиться несколько раньше. Но не без оснований выдающийся советский исследователь Юрий Васильевич Кондратюк писал в 1928 году: «Перебирая в уме удивительные достижения науки и техники последних лет, невольно задаваясь вопросом, почему не решена на практике до сих пор задача межпланетных сообщений… приходишь к выводу: от недостатка дерзости и инициативы…» *
Недостаток дерзости и инициативы задержал и появ* ление квантовых генераторов. Идея направленного теплового луча была высказана Г. Уэллсом в 1898 году. 21 год спустя А. Эйнштейн дал теоретическое обоснование физических процессов, делающих возможным создание квантовых генераторов. Лазеры, по мнению Ч. Таун-са, могли появиться в конце 20-х годов. В 1951 году советский ученый В. Фабрикант подал заявку на квантовый генератор и… получил отказ: экспертиза сочла идею изобретения неосуществимой. Впоследствии экспертам пришлось пересмотреть это решение: изобретатель получил авторское свидетельство…
Близка к осуществлению и «невероятная» идея Александра Беляева о человеке-амфибии. Любопытно проследить, как постепенно менялась оценка этой идеи. Вот три высказывания, опубликованные в разное время одним и тем же человеком - инженером, автором нескольких изобретений.
1958 год:«…не люди-амфибии, а люди, вооруженные аппаратами для подводных спусков и плаваний, освоят неизведанные глубины».
1965 год:«Амфибий еще нет, может быть, их и ие будет…»
1967 год:«Сейчас человек пробует без акваланга опускаться на большие глубины, дышать под водой, как дышат киты. И не появятся ли когда-нибудь созданные с участием химии, техники и медицины настоящие Ихтиан-дры? Море покорится этим людям, для которых воздух и вода станут одинаково привычными стихиями».
Меньше чем за десятилетие в корне изменилась оценка «невероятной» идеи! Теперь эта оценка значительно ближе к истине.
Нерешимых задач нет, но тем не менее история изобретения чаще всего начинается с того, что кто-то говорит: «Невозможно!»
Нет ни одного сколько-нибудь значительного изобретения, по поводу которого в свое время не было бы сказано «невозможно».
Причины, заставляющие говорить «невозможно», и доказательства невозможности бывают самые различные. Иногда действует простое невежество. Так, в 20-х годах прошлого столетия, когда уже были построены десятки паровозов, влиятельный английский журнал «Куортерли Ревью» утверждал: «Нет ничего более смешного и глупого, чем обещание построить паровоз, который двигался бы в два раза быстрее почтовой кареты. Так же маловероятно, впрочем, что англичане доверят свою жизиь такой машине, как и то, ч'то они дадут себя добровольно взорвать на ракете».
Вскоре паровоз Стефенсона «Ракета» провел пассажирский состав со скоростью около сорока километров в час…
Когда изобретатель телефона Грэхэм Белл начал продажу своих аппаратов, одна из американских газет потребовала, чтобы полиция положила конец «шарлатанскому выманиванию денег из карманов доверчивой публики». Газета заявила: «Утверждение, что человеческий голос можно передать по обычному металлическому про* воду с одного на другое место, является в высшей степени смешным…»
И все-таки невежество не главная причина, заставляющая говорить «невозможно». Чаще всего это говорят люди, которых никак нельзя заподозрить в невежестве. В воспоминаниях О. Пикара, изобретателя стратостата и батискафа, есть такие строки: «Специалисты того времени находили мои предложения неосуществимыми. То, что теперь для нас элементарно, тогда казалось утопией. Единственным возражением, которое выдвигали против меня, было: «все это до сих пор не существует». Как много раз приходилось мне слышать соображения такого рода…»
* * *
Что же побуждает знающего и вообще нисколько не консервативного человека не верить в новое?
Вот характерный пример. Несколько лет назад один из крупных специалистов по автомобилестроению писал; «Допустим, нужно определить диаметр колеса будущего автомобиля. Уже известно, что из года в год наблюдается сокращение диаметра: взяв колеса разных автомобилей за 50 лет, можно увидеть, что уменьшение их становится все менее заметным: приближается момент, когда оно и вовсе остановится. Однако был короткий период, в течение которого диаметр колеса резко сократился; если ограничиться изучением только этого периода, можно прийти к неправильному выводу: диаметр колеса через 20 лет дойдет до нуля!»
Внимательно проследите за ходом этого рассуждения. Исходная мысль абсолютно правильная: диаметр автомобильных колес из года в год уменьшается, и, зная эту тенденцию, можно заглянуть в будущее. Далее идет логический вывод: наступит момент, когда машина вообще лишится колес. Тут-то и появляется «невозможно». Во-первых, как так - автомобиль без колес, ведь «это до сих пор не существует!» Во-вторых, уменьшение диаметра колес становится все менее заметным. Значит, «невозможно»…
Попробуем, однако, разобраться в этих доводах.
Действительно, бесколесных автомобилей раньше не было. И мы к этому настолько привыкли, что трудно представить себе автомобиль, висящий над дорогой «без ничего». Но это еще не основание для категорического «невозможно». Просто мы не знаем, как это осуществить, хотя вообще очень заманчиво избавиться от колёс. Ведь они играют чисто служебную роль. Следовательно, стремление к уменьшению диаметра колес - тенденция отнюдь не случайная, и нельзя ожидать, что она сойдет на нет. Правда, колеса ниже какого-то предела практически не могут уменьшаться. Сам принцип, заложенный в конструкции колесного автомобиля, вступает в противоречие с тенденциями автомобилестроения.
История техники знает множество случаев, когда та или иная конструкция «не хотела» продолжать развиваться. Исход всегда был один - от такой конструкции отказывались. И если колеса автомобиля тоже пришли в противоречие прогрессивной технической тенденции, значит, пора подумать о бесколесном автомобиле.
Вывод этот полностью подтверждается практикой. Диаметр колеса, как это ни казалось невероятным, дошел до нуля: появились автомобили на воздушной подушке.
В развитии техники сочетаются два пути - эволюционный (в пределах одного уровня) и революционный (переход с одного уровня на другой). Схематически это развитие можно представить в виде ломаной линии с большим числом поворотов. Узкий специалист хорошо видит
направление одного отрезка. Думая о будущем, он сщд*иен видеть это будущее развитием настоящего, он как бы мысленно продолжает конечный отрезок линии. Понимая ограниченность существующих технических средств, специалист отчетливо видит нерешимые задачи, стену, в которую упирается мысленное продолжение данного отрезка. Но диалектика развития техники такова, что «нерешимые» задачи решаются «в обход» - принципиально новыми техническими средствами. И вот этого некоторые специалисты не понимают: трудности, неодолимые известными ныне технике средствами, они считают неодолимыми вообще.
«Невозможно» потому и возникает, что, не зная, как это произойдет, заранее говорят, что этого вообще не может быть. А надо сказать: будет, хотя пока неизвестно, как именно
Изобретатель должен как бы перешагнуть через слово «невозможно», забыть на время о нем. Уже одного этого порой достаточно, чтобы почти автоматически прийти к новой технической идее. Конечно, может случиться так, что путь к решению окажется долгим и трудным. Но ведь и самый длинный путь начинается с первого шага.
* * *
Теоретически все очень просто: нужно не бояться слова «невозможно». Практически смелость вырабатывается постепенно, в процессе решения з^дач, кажущихся не-решимыми.
Вспомним, например, задачу о намотке проволоки на ферритовое колечко. Задача эта решалась иа семинаре в Институте математики СО АН СССР. Анализ привел к выводу, что в задаче содержится противоречие типа «производительность - точность». В самом деле, намотку приходится вести вручную, и если мы захотим ускорить темпы, то неизбежно проиграем в качестве, то есть в точности намотки- витки лягут как попало» По таблице противоречию типа «производительность - точность» соответствуют приемы 1, 10, 13, 31. Прием 1-«Дробление» - исключается по условиям задачи. Разрезать колечко нельзя. Прием 10-«Предварительное исполнение» - тоже исключается: нельзя произ-
вести намотку до изготовления (или в процессе изготовления) ферритового колечка. Принцип 13 - «Наоборот». Не наматывать проволоку, а разматывать? Не годится. Принцип 31 - «Использование магнитов и электромагнитов». Не подходит.
Затем последовал такой диалог между руководителем семинара (Р) и участником (У), решавшим задачу:
У: Может быть, я не так определил противоречие?
Р: Хорошо, попробуйте по-другому.
У: Можно сказать так: чем меньше диаметр колечка, тем ниже производительность. Противоречие типа «длина- производительность». Таблица дает приемы 13, 28. Или «длина - скорость». Приемы 13, 14, 34.
Р: Так что же?
У (нерешительно): Судя по таблице, надо использовать прием 13. То есть принцип «Наоборот». Но это невозможно.
Р: Почему?
У: Нам надо наматывать проволоку, а «Наоборот» означало бы в данном случае разматывать. Чтобы разматывать, нужны лишние витки, а откуда они возьмутся?
Р: Вот вы и подумайте, как получить лишние витки.
У: Без намотки? Но это невозможно.
Р: Пожалуйста, все-таки подумайте. А вдруг это предрассветный эффект? Вам надо, чтобы на ферритовом сердечнике были лишние витки. Как это сделать?
У: Если намотка исключается… Нет, не знаю.
Р: Подумайте .Представьте себе тороид с лишними витками.
У: Ну, это легко.
Р: И как он выглядит?
У: Ферритовое колечко, обмотанное проволокой. Я хочу сказать, с избытком обмотанное проволокой.
Р: Что значит-с избытком? Попытайтесь это представить зрительно.
У: С избытком - значит много витков. Прямо виток к витку. Без промежутков. Или даже так: все колечко покрыто тонким слоем металла. Получается как бы бесконечно большое число витков.
1 На первых этапах освоения АРИЗ подобная ситуация бывает часто. Человек, в сущности, решает задачу самостоятельно, но приходится повторять: «Пожалуйста, думайте, пожалуйста, не останавливайтесь на полпути…»
Р: Видите, как хорошо: оказывается, бесконечно большое число витков можно намотать без всякой намотки.Теперь остается только убрать лишние витки.
У: Спиральная нарезка…
Р (не без ехидства): А разве это возможно?
У: Конечно. Собственно, могут быть самые различные, не только механические способы. Ведь мы теперь снимаем металл, делаем «пустые» витки по тонкому слою металла. Это намного проще, чем наматывать проволоку, Можно покрыть колечко еще при изготовлении тонким слоем фоточувствительной пленки, а затем спроецировать (сверху и снизу) оптическое изображение витков.
Р: Значит, годятся и прием 10 («Предварительное исполнение»), и прием 28 («Замена механической схемы оптической»).
У: Пожалуй. Но «Наоборот» подходит точнее. Прямо типичный случай, когда надо сделать обратное…
Вы начали решать задачу. Первый шаг еще не сделай, и вам кажется, что все впереди. Вы считаете, что можете пойти по любому направлению. Но это заблуждение! Даже в том случае, если вы «очистили» условия задачи от явной тенденциозности, инерция заставит вас двигаться в направлении, предопределенном не явной (но существующей) тенденциозностью задачи.
Задача ставится в известных уже терминах. И эти
термины отнюдь не остаются нейтральными, они стремятся сохранить присущее им содержание. Изобретение же состоит в том, чтобы придать старым терминам или их совокупности новое содержание.
Инерцией, присущей технической терминологии, прежде всего и объясняется инерция мышления. Изобретатель «думает словами», и эти слова - неощутимо для изобретателя!- подталкивают его в определенном направлении. Чаще всего в направлении уже известных технических идей, для которых и была создана терминология. Не случайно Ф. Энгельс говорил: «В науке каждая новая точка зрения влечет за собой революцию в ее технических терминах»1.
Вспомним хотя бы задачу о намотке. С самого начала формулировка задачи навязывала изобретателю определенное направление поисков. Нужно наматывать проволоку, говорилось в условиях задачи. Но почему наматывать? Только в силу инерции терминологии: ранее известные способы основывались именно на намотке, и вот новая задача была сформулирована в старых терминах. Между тем не нужна намотка сама по себе, надо иметь колечко со спиралью. Зачем же заранее усложнять задачу, вводя дополнительное требование -получить колечко со спиралью обязательно путем намотки?…
Конечно, если бы вопрос был поставлен так с самого начала, мы сказали бы; нет, намотка не обязательна, нужно только иметь колечко со спиралью… Беда, однако, в том, что опасная тенденциозность терминов становится видимой лишь после решения задачи. В начале же все кажется естественным: надо наматывать - что же еще?
На одном из семинаров была рассмотрена задача о переброске нефтепровода через ущелье. По условиям задачи устройство опор или подвески исключалось. Обычно в таких случаях изгибают нефтепровод в виде арки ^обращенной выпуклостью вверх или-при больших пролетах- вниз). Но в задаче было сказано: трубопровод необходимо перебросить без прогибов.
Решение получилось тривиальное: «Нужно увеличить площадь поперечного сечения трубы».
В следующий раз та же задача формулировалась иначе: «Нефтепровод необходимо перебросить «без ничего» и «без прогибов». Таким образом, заменено было одно лишь слово: вместо «трубопровод» в задаче теперь говорилось «нефтепровод».
На этот раз среди решений оказалось и такое: «Прочность зависит от площади и формы поперечного сечения нефтепровода. Площадь менять нельзя по условию задачи (проигрыш в весе). Остается менять форму поперечного сечения. Пусть это будет полый двутавр. Тогда при том же расходе металла на единицу длины несущая способность нефтепровода повысится. Но такая форма сложнее в изготовлении. Однако двутавр (на этом участке) можно составить из двух труб (меньшего диаметра, чем основной трубопровод), расположенных одна над другой и соединенных вертикальными связями».
Вот к каким результатам привела замена одного только термина на болев общий!
В первом случае в условиях задачи присутствовало слово «труба». И хотя нефтепровод не обязательно должен иметь в поперечном сечении форму трубы, но инерция мысли такова, что «сойти с рельсов» трудно, а они ведут в направлении малоперспективном. Как только слово «труба» исчезло из условий задачи, инерция мышления была погашена. В поле зрения сравнительно легко попала простая, но в данном случае новая мысль: нефтепровод не обязательно должен быть трубой.