ОТКРОЙ В СЕБЕ ТАЛАНТ

Алмазные этюды: поиски Цели

ГЛАВА 2. ПРИКЛЮЧЕНИЯ МЫСЛИ

В далекие времена наместники фараонов в Верхнем Египте на границе со страной Нуб обычно возглавляли экспедиции вглубь огромного континента. Мир древних египтян был ограничен узкой полоской земли, окруженной пустынями, и каждая экспедиция расширяла горизонты познания окружающего мира. На пути в неведомое их ожидали опасности и множество удивительных открытий. То была жизнь первопроходцев - суровая, но приносившая огромную радость открытия нового. Недаром эти люди гордо именовали себя "заведующими всем, что есть и чего нет".

Такой должности сегодня нет, но было бы жаль, если бы человеку уже ничего не осталось открывать. К счастью, область незнания не исчезла, а сместилась в другую сферу. Ведь современные творцы науки и техники также идут впереди и прокладывают дорогу в будущее для всего человечества, расширяя горизонты познания и создавая технику будущего. Они идут, ведомые неукротимым стремлением узнать "все, что есть", но особенно - то, "чего еще нет". И на этом пути их ожидают самые невероятные приключения мысли, требующие не меньшей силы духа и настойчивости, чем от древних землепроходцев.

Творцов науки и техники по праву можно назвать разведчиками будущего.

За гранью возможного

Когда Роберт Вуд учился на первом курсе Гарвардского университета, геологию там преподавал известный ученый, профессор Шалер. Однажды тот рассказал об идее давно мучившей его загадки: как в ледниковый период, не оставляя заметных следов на поверхности земли, передвигались огромные ледники? По его мнению, огромный вес ледника создавал у поверхности земли такие большие давления, что соприкасавшийся с ней лед плавился. Ледник легко скользил на "водяной" смазке.

Все поверили в гипотезу, а Вуд начал отчаянно спорить с профессором. Он был убежден в ошибке профессора, но не мог его переубедить: ведь никто точно не знал, что происходит со льдом при высоких давлениях. Это задело Вуда. И тогда он решил провести эксперимент, который бы смог подтвердить или опровергнуть мнение маститого ученого.

В большом чугунном брусе высверлили отверстие. Вода наливалась в образовавшуюся камеру и замораживалась. Сверху в отверстие вставлялся стальной цилиндр, через который мощный гидравлический пресс сжимал лед. В замкнутом объеме развивалось давление, превышающее предсказанное Шалером. Все просто, если бы не...

Задача N12:

Сквозь чугунный брус не видно, что происходит со льдом при высоком давлении. Если даже допустить, что лед расплавится, то все равно, как только пресс выключат, он снова затвердеет. А как же тогда доказать - плавился лед или нет? Этого препятствия Вуд не ожидал. Надо была срочно придумать предельно простой и абсолютно надежный способ определения состояния льда в камере (расплавился - не расплавился). Как быть?

Такие "задачки" - не редкость в жизни ученого-экспериментатора. А с чем приходится сталкиваться теоретикам?

В 1910 году внимание Альфреда Вегенера, "восходящей звезда" метеорологии, привлек факт несовместимости двух, справедливых каждой в отдельности, геологических теорий, по разному объяснявших происхождение материков и океанов.

Тогда господствовала теория, по которой материки возникали при поднятии земной коры, то есть в различные геологические эпохи один и тот же участок земной коры мог быть то сушей, то дном моря. Теория подтверждалась убедительными фактами: облик материков очень сильно менялся в различные геологические эпохи, на отдельных участках суши находились осадочные породы, характерные для морского дна.

В то же время существовала теория динамического равновесия. Из нее следовало, что существуют два совершенно различных типа земной коры - материковая (мощная, толстая) и океаническая (тонкая). Ряд геологических данных, хотя и немногочисленных, свидетельствовал в ее пользу. Из этого делался вывод: дно океана не может стать материком! Но как же тогда формировался современный облик Земли?

А.Вегенер поставил перед собой задачу найти такое решение проблемы, которое бы объяснило несовместимые факты.

Задача N13:

Итак, существует научная теория, объясняющая изменения облика материков только вертикальными перемещениями участков суши. Другая теория отрицает такую возможность, обоснованно утверждая, что поверхность материка никогда не может стать дном океана и наоборот. В то же время установлен научный факт - материки меняли свой облик и, даже место расположения. Как можно "примирить" эти теории?

Проблемы, возникающие в научной деятельности, не исчерпываются двумя, выше приведенными, в чем-то схожими вариантами. Но и во многих других случаях они имеют нечто общее.

Рассмотрим теперь пример трудной проблемы из техники.

Однажды в маленьком кафе собрались вместе авиаинженер Берт Рутан, его брат Дик, бывший военный летчик, и Джина Йигер, в прошлом чертежница-конструктор. Разговор зашел об истории авиации. Они вспоминали о братьях Райт, о первом рекорде дальности полета в... 220 метров, установленным бразильцем Альберто Сантос-Дюмоном, о полете француза Блерио через Ла-Манш, о перелете В.Чкалова через Северный полюс в США и его мечте "махнуть вокруг шарика".

Давний замысел беспосадочного кругосветного перелета до сих пор остается лишь красивой мечтой. А что если попытаться осуществить ее, да еще без дозаправки в воздухе?! Заманчиво, но за гранью возможного! К этой идее обращались лучшие авиаконструкторы мира и... находили ее неосуществимой.

Задача N14:

Для кругосветного беспосадочного полета самолет должен иметь прочный каркас, способный выдержать нагрузку огромного запаса топлива. Расчеты показывают, что подобный самолет с каркасом из самых легких сплавов должен быть размером с... футбольное поле! Такой самолет никогда не взлетит. Небольшой, легкий самолет не нуждается в прочном каркасе, но не может взять на борт необходимый запас топлива. Необходимо предложить идею легкого самолета с большим запасом топлива. Как быть?

А мысль друзей уже рвалась вперед... Посуду сдвинули на край стола и принялись обсуждать, каким должен быть самолет-"кругосветник".

Итак, при попытке выйти за грань возможного в науке и технике, возникают сложные проблемы, требующие больших творческих усилий для их разрешения. Может быть, получаемые решения должны быть под стать проблемам - сложными, громоздкими? Наоборот! Чаще всего остроумные решения просты и легко проверяемы. Например, Р.Вуд нашел такое простое решение: лед сам сообщал о своем состоянии! Камеру до половины заполнили водой и заморозили ее. Поверх положили свинцовую пулю. Затем долили воду и снова заморозили. Пуля оказалась вмороженной в середине столбика льда (см. рис.8). Когда после эксперимента столбик льда извлекли наружу, пуля оставалась на прежнем месте. Следовательно, лед не плавился!

Результат, полученный Р.Вудом, был новым для науки того времени, изменил представления о свойствах льда, стал своего рода предтечей исследований веществ при высоких давлениях. Вуду пришлось преодолеть барьер невозможного: получить бесспорный результат из недоступной для наблюдения камеры.

А.Вегенер предложил, новую теорию, которая хорошо объясняла, как, никогда не будучи дном океана, материки могли изменять свою форму и место расположения. Решение было парадоксально: материки дрейфуют по поверхности Земли подобно льдинам в полярном море. Он заметил поразительное сходство очертаний берегов Южной Америки и Африки. После этого, сколько бы ни анализировал Вегенер многочисленные геологические, палеонтологические, биологические данные, всюду находил новые факты, убеждавшие его в правоте своей теории.

Большинство ученых не приняли его теорию и посчитали ее откровенным вздором. Но в наше время, когда накопилось огромное количество фактов, теория дрейфа материков Альфреда Вегенера получила строгие научные доказательства и всеобщее признание.

Идея нового самолета у Берта, Дика и Джины возникла прямо в кафе. На первый взгляд - дикая идея: выбросить из самолета каркас, оставить одну оболочку и заполнить ее топливом. Пусть сама оболочка выполняет функцию каркаса.

Здесь же на салфетке набросали контуры будущего самолета. Получилась странная конструкция: длинная сигарообразная кабина, в ней двигатели с тянущим и толкающим винтами, по бокам расположены два длинных "поплавка" со стабилизаторами, и все это соединялось узким прямым крылом (см. рис.10). Уже потом расчеты подтвердили, что "летающая оболочка" действительно может совершить кругосветное путешествие. Размах крыльев самолета должен быть 30 метров, вес самолета 1200 килограммов, запас топлива около 4 тонн.

В поисках поддержки и средств на постройку самолета братья обращались в известные авиационные фирмы. И всюду получали... отказ. Авиационные специалисты относились к проекту как к очередной конструкции вечного двигателя. Замысел был вызовом всей современной авиационной науке. И тогда штаб-квартирой необычной "фирмы" стала... гостиная дома Берта, "авиационным заводом" - ангар N77 на маленьком аэродроме Мохаве.

За пять лет постройки самолета, который назвали "Вояджер", было преодолено немало трудностей. Например, из чего делать легкую и прочную оболочку? Современные синтетические материалы недоступны. Новая дикая идея: изготовить многослойную оболочку из бумаги, пропитанной клеем!

После 65 испытательных полетов решено отправляться в кругосветный полет. Старт назначен на 14 декабря 1986 года с базы ВВС "Эдвардс". Впервые все шестнадцать баков "Вояджера" полностью заполнены топливом. Сможет ли взлететь эта странная конструкция?

И вот тяжелая машина начинает разбег. Все, пути назад нет: неудачный взлет - это неминуемая катастрофа. Мало кто верит, что этот "летающий бензобак" сможет подняться в воздух. Действительно, некоторое время самолет не может оторваться от взлетной полосы. Вот шасси попали в небольшую выбоину, самолет вздрогнул, перегруженные топливом крылья прогнулись и со скрежетом коснулись земли. Все замерли. Катастрофа?! Нет, крылья выпрямились, и "Вояджер", как бы нехотя, начал набирать высоту.

Провожавшие гадали: долетит - не долетит. Только полет даст ответ, была ли это смелая инженерная идея или обычная авантюра, коим в истории техники несть числа. Полет проходил в тяжелых условиях: несколько раз останавливался задний двигатель, выходил из строя бензонасос и приходилось вручную качать топливо, не удалось избежать встречи с тайфуном "Мардж"... Несмотря на все трудности, Дик и Джина облетели земной шар и через 9 суток 3 минуты 44 секунды приземлились на авиабазе "Эдвардс". В баках оставалось 19 литров топлива...

Полет "Вояджера" сломал привычные представления о рубежах возможного в авиации и открыл новые, совершенно фантастические перспективы ее развития.

Попробуем выделить особенности творческих достижений в науке и технике:

• результат, получаемый творческой личностью, - научное открытие или изобретение - должен быть принципиально новым, никем ранее не достигнутым (никому ранее не удавалось сделать то, что смогли сделать П.Н.Яблочков, Н.В.Гулиа, Р.Вуд, А.Вегенер, братья Рутан...);
• результат должен быть полезен, т.е. должен расширять и углублять знания об окружающем мире, расширять возможности человечества и, соответственно, способствовать дальнейшему развитию науки и техники (действительно, полезность творческих достижений в рассмотренных выше примерах несомненна);
• и, как следствие первой особенности, принципиально новый результат ВСЕГДА достигается через преодоление барьера НЕВОЗМОЖНОГО (то, что было сделано в рассмотренных примерах, в силу различных причин считалось невозможным, невероятным, либо никто не подозревал о такой возможности).

Кстати, с этой точки зрения учеба также является разновидностью творчества. Отличие в том, что в данном случае все три особенности справедливы только для одного человека - учащегося. По эмоциональному же и самовоспитательному эффекту оба вида творчества очень близки друг к другу. Естественно, это относится к вдумчивому и самостоятельному проникновению в суть изучаемого предмета, а не к обыкновенной зубрежке.

Противник N1

Сработал тормозной двигатель, и спускаемый аппарат космического корабля с нарастающим гулом ринулся в верхние слои атмосферы. Четырехкратная перегрузка вдавила космонавтов в кресла... А почему, собственно, четырехкратная? Что произойдет, если она будет больше или меньше? Оказывается, кроме перегрузок у спускаемого аппарата и экипажа есть и другой враг - перегрев, возникающий при прохождении верхних слоев атмосферы из-за трения о воздух. Если траектория спуска будет пологой, "длинной", то перегрузки существенно уменьшатся, но при этом испепеляющий жар уничтожит спускаемый аппарат. Если траектория спуска будет более крутой, "короткой", то аппарат не успеет перегреться, но на экипаж будут воздействовать недопустимо большие перегрузки.

Ситуация, как видим, очень похожа на творческие задачи, с которыми мы уже успели познакомиться в этой и предыдущей главах. Все они содержат взаимоисключающие, несовместимые требования. Такие задачи характерны для творчества в науке и технике. Это противник N1 для исследователя и изобретателя. Решение их находится за гранью возможного и должно полностью удовлетворять обоим противоположным требованиям. Такова особенность решения творческих задач.

Попытка компромисса, т.е. примирения, лишь частичного удовлетворения противоположных требований НИКОГДА не дает в творчестве положительный результат! Если бы создатели "Вояджера" попытались решить свою задачу путем "оптимального" уменьшения веса каркаса, то никогда не добились бы успеха. Или, допустим, П.Н.Яблочков попытался бы искать способ замедления выгорания угольных электродов в дуговой лампе. Такая лампа светила бы чуть дольше, но все равно электроды не использовались бы полностью.

Несовместимые, взаимоисключающие, противоположные требования, предъявляемые к объекту творческой задачи, называются противоречием.

Разрешение противоречия возможно только при условии полного удовлетворения содержащихся в нем противоположных требований. В этом мы уже успели убедиться на рассмотренных выше примерах. Возникновение противоречий присуще любому процессу развития, будь то какая-либо область науки, техники или биологическая эволюция. Связано это с тем, что любое новое улучшение неизбежно вызывает ухудшение в чем-то другом, возникают несовместимые требования.

В науке противоречия возникают между существующими знаниями и вновь открываемыми фактами, которые те, старые знания, не могут объяснить. В технике противоречия возникают на стыке потребностей человека, возможностей технической системы и воздействующих на нее претензий внешней среды (природной и технической). В биологической эволюции противоречия возникают между возможностями организма и претензиями внешней среды (условия обитания и другие животные). Сделать очередной шаг в развитии можно только преодолев очередное противоречие. Вот несколько примеров.

В физике в конце XIX века главенствовало представление о волновой природе света, что убедительно подтверждалось экспериментами по интерференции и дифракции. В то же время это не объясняло явления фотоэффекта. Разработанная в 1905 году А.Эйнштейном теория фотоэффекта опиралась на представление о свете, как о потоке частиц. Возникло острейшее противоречие между наблюдавшимися фактами и их истолкованием. Противоречие было разрешено с созданием квантовой механики. Возникло противоречие между ней и классической механикой...

На одном из ранних этапов развития авиации попытки дальнейшего увеличения скорости "разбивались" о шасси самолета, которые создавали дополнительное лобовое сопротивление. Сначала авиаконструкторы шли путем компромисса - пытались закрывать шасси специальными обтекателями, не замечая противоречия: шасси необходимо, чтобы совершать взлет и посадку, и оно вредно в полете. Проблема была решена с изобретением убирающегося шасси. С увеличением скорости возникло новое противоречие: на взлете необходим малый шаг винта, а для скоростного полета - большой. Никакой "оптимальный" шаг винта его не решал. Противоречие было разрешено с изобретением винта переменного шага...

Немало подобных противоречий возникало и в реактивной авиации. Например, на малых скоростях требуется большая площадь крыла, а на сверхзвуковых - малая. В ряде современных конструкций используются крылья с изменяемой геометрией. Кстати, одним из первых эту идею еще на заре развития авиации высказал знаменитый писатель Джек Лондон (рассказ "Воздушный шантаж").

На ранних этапах освоения суши строение ротовой полости древнейших животных препятствовало одновременному дыханию и питанию. Проще говоря, слишком велик был риск задохнуться. Именно это противоречие, как установил известный палеонтолог И.А.Ефремов, сдерживало дальнейшее освоение суши. В процессе эволюции в ротовой полости пресмыкающихся развивались особые кости-отражатели, препятствующие попаданию пищи в легкие. Увеличивался объем ротовой полости для более свободного прохождения воздуха. Но противоречие было разрешено, когда у высших зверообразных ящеров и крокодилов возникло вторичное небо, разделившее ротовую полость на две части: верхняя использовалась только для дыхания.

Противоречия существуют везде, где возникают несовместимые требования. Благодаря этому диапазон творчества необычайно широк. Из выше сказанного можно сделать важный для практики вывод: творческая задача - задача, содержащая противоречие; правильная постановка такой задачи заключается в выявлении этого противоречия.

Попробуйте самостоятельно решить три задачи, не имеющих никакого отношения к науке и технике.

Задача N15:

Великий русский художник В.В.Верещагин стремился, чтобы зрители его картин чувствовали себя "участниками" изображаемых событий. Это предъявляло к картинам несовместимые требования. Изображаемые события должны изменяться, развиваться во времени, но картина это лишь застывшее мгновение. Как можно повысить степень реальности изображаемого?

Задача N16:

Одну из своих самых потрясающих антивоенных картин - "Апофеоз войны" - В.В.Верещагин снабдил саркастической надписью: "Посвящается всем великим завоевателям: прошедшим, настоящим и будущим".

...Над мертвой степью на фоне руин некогда цветущего города высится огромная пирамида из... человеческих черепов. Вокруг ни единой души, кроме туч воронья.

Сюжет картины не вымышлен. Такой чудовищный обычай существовал на Востоке вплоть до середины XIX века.

По замыслу художника, картина должна обличать войну, быть на нее "сатирой злой и нелицеприятной". Но сатира это всегда смех, он не уместен, не совместим с сюжетом картины, изображающей страшную человеческую трагедию! Как быть?!

Задача N17:

По справедливости, на стене следовало запечатлеть имя истинного создателя маяка, но ослушание царского приказа грозило смертной казнью. Перед Состратом стоял нелегкий выбор: либо память благодарных потомков, либо жизнь. Что делать?

Что такое красота?

Что такое красота? Мы привыкли к тому, что красота это... красота. Нравится - вот и все. Это дело вкуса... И тем не менее безошибочно, хотя и бессознательно, выделяем настоящее произведение искусства среди прочих. Почему?

Почему, например, достаточно незначительно изменить пропорции красивого лица, и оно становиться уродливым? Видимо, дело здесь не просто в привычке. Ведь восхищаемся же мы красотой впервые увиденного дикого животного. Но попробуйте представить грациозного тигра с симпатичными заячьими ушами...

Над этими вопросами в свое время серьезно задумался И.А.Ефремов. Он высказал блестящую гипотезу о сущности прекрасного: "Красота - это наивысшая степень целесообразности, степень гармонического соответствия и сочетания противоречивых элементов во всяком устройстве, во всякой вещи, всяком организме".

И действительно, удачное творческое решение в науке и технике всегда вызывает чувство восхищения. И чем острее было преодоленное противоречие, тем больше напрашиваются эпитеты "красивое", "изящное" решение! Впервые свою гипотезу Ефремов высказал в 1944 году в рассказах "Эллинский секрет" и "Катти Сарк", а наиболее полно обосновал в романе "Лезвие бритвы".

В природе целесообразность вырабатывалась в течение сотен миллионов лет естественного отбора, и это, по мнению ученого, закрепилось в бессознательном, инстинктивном опыте человека. А далее человек начал уже сознательно отбирать и закреплять в своей памяти проявления прекрасного, создавать их в творчестве.

Особенно сложная гармония противоположностей воплощена в живых организмах и произведениях искусства, перед которой тускнеют самые выдающиеся достижения науки и техники. Стоит чуть сместить равновесие и нарушается гармония великого множества преодоленных противоречий. Вот почему так хрупка красота! Недаром И.А.Ефремов уподобил красоту лезвию бритвы и призывал всячески оберегать ее. Он придавал ей, а следовательно, и творчеству огромное значение в жизни человека.

Как писал Ефремов, есть одна среднеазиатская загадка: "Что заставляет злого быть самым злым, доброго - самым добрым, смелого - самым смелым?" И ответ ее прост: "Красота!"

Наука побеждать: принципы разрешения противоречий

Разрешение противоречия - ключ к решению задачи. Но мало знать, что решение должно удовлетворять несовместимым, противоположным требованиям. Надо знать, как это можно делать.

В теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) известно свыше 50 приемов разрешения технических противоречий и 11 принципов разрешения физических противоречий. Большая часть из них применима лишь в технике. Мы же рассмотрим лишь три принципа, наиболее общие и универсальные.

1. "РАЗДЕЛЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ В ПРОСТРАНСТВЕ"

Суть принципа: если имеются два несовместимых, противоположных требования к одному объекту, то противоречие между ними можно разрешить разделением их в пространстве; т.е. разделить объект на две части, каждая из которых удовлетворяет одному из двух требований, либо наделить этими требованиями различные объекты. Графически суть принципа поясняет рис.12.

Вспомним задачу N15, которую в свое время пришлось решать художнику Верещагину. В ней содержится противоречие: сюжет картины должен меняться во времени, как того требует замысел, и сюжет не может меняться, так как мы имеем дело с картиной. Верещагин разделил эти противоположные требования в пространстве между несколькими картинами. История какого-либо события изображалась в виде последовательных эпизодов на нескольких картинах (серия картин). Такие "серии" повествовали как о небольших эпизодах, например, серия из трех картин "На Шипке все спокойно", рассказывающая о трагической судьбе часового, забытого на посту в зимнюю пургу, так и о таких эпохальных событиях, как Отечественная война 1812года. Таким образом, он на десятки лет предвосхитил основные принципы кинематографа. Художник придавал столь большое значение замыслу своих "серий", что запрещал раздельно выставлять или продавать входящие в них картины.

Древние строители порта Лотхал (задача N7) столкнулись с другим противоречием: уровень моря должен быть постоянным, чтобы нормально работал порт, и уровень должен сильно изменяться, поскольку существуют приливы. Их решение соперничает с лучшими гидротехническими сооружениями современности. Порт был построен в виде гигантского каменного бассейна, в которые во время прилива через шлюз входили корабли. То есть древние инженеры разделили противоположные требования между двумя частями моря: одна часть оставалась в акватории порта, другая уходила с отливом (см.рис.13).

Вспомним, какие противоположные требования предъявляются к носителю генетической программы. С одной стороны, высочайшая стабильность и устойчивость к различным воздействиям, чтобы надежно сохранить информацию. С другой стороны, нестабильность, способность легко растворяться в воде, чтобы доставлять программу в нужное место клетки. В процессе биологической эволюции противоречивые требования были разделены в пространстве между различными молекулами. С молекулы ДНК программа "копируется" на молекулу РНК, сходную по структуре, но обладающую высокой растворимостью в воде, а та доставляет ее по назначению.

В задаче N1 о хранении универсального растворителя содержится противоречие: растворитель должен растворять стенки посуды, так как он универсальный, и не должен растворять их, чтобы его можно было хранить. В соответствии с рассмотренным принципом, мы должны разнести агрессивную жидкость и стенки посуды в пространстве. От этого образа несложно перейти к конкретному решению. Можно, например, хранить растворитель в невесомости, либо придать ему свойства магнитной жидкости и подвесить в магнитной поле. Возможны и другие варианты.

Противоречие задачи N6: воды в кастрюле должно быть много, чтобы каша гарантированно сварилась, и воды должно быть мало, чтобы каша не превратилась в размазню. Эти требования также можно разделить в пространстве, т.е. отделить в кастрюле воду от каши, и последнюю готовить на пару (см. рис.14).

Решите самостоятельно задачи 18, 19, используя принцип разделения противоречивых требований в пространстве.

Задача N18:

Во время Великой Отечественной войны командир одного торпедного катера получил приказ высадить ночью разведчиков на берег, занятый противником. Следующей ночью надо было вернуться и забрать их.

Близко к берегу подходить нельзя - обнаружат! Надо спускать шлюпку далеко от берега, а затем забрать ее. Но как при возвращении в кромешной тьме найти далеко стоящий в море катер? На компас нельзя надеяться: в месте высадки проходит прибрежное течение, шлюпку может сильно снести в сторону.

Сколько не раздумывал командир, а выходило, что единственный способ не сорвать важную операцию - зажечь на борту яркий фонарь. Но тогда уж точно обнаружат! Как быть?

Задача N19:

Скорость яхты можно существенно увеличить, если намного увеличить площадь парусов. Но при этом уменьшится остойчивость - даже легкий бриз опрокинет яхту. Утяжелить киль? Потребуется увеличить водоизмещение яхты, а это дополнительное сопротивление. Превратить яхту в катамаран? Опять увеличение сопротивления движению.

Необходимо увеличить площадь парусов в 100 и более раз, сохранив при этом высокую остойчивость яхты. Как быть?

2. "РАЗДЕЛЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИВЫХ ТРЕБОВАНИЙ ВО ВРЕМЕНИ"

Суть принципа: если имеются два несовместимых, противоположных требования к одному объекту, то противоречие между ними можно разрешить разделением их во времени; т.е. в один момент времени объект удовлетворяет первому требованию, а в другой - второму. Графически суть принципа поясняет рис.15.

В задаче N17 содержались противоречивые требования: либо на стене маяка должно быть имя царя, либо имя архитектора. В соответствии с упомянутым принципом, надо сделать так, чтобы сначала было имя царя, а спустя некоторое время - имя архитектора. Именно так и поступил мудрый Сострат. Он высек на маяке надпись: "Сострат, сын Дексифана из Книда, посвятил богам-спасителям ради мореходов". Затем покрыл ее слоем штукатурки и поверх написал имя Птолемея. Прошло несколько десятков лет, штукатурка осыпалась и открылось имя истинного строителя маяка.

Известному исследователю творчества Эдварду Де Боно однажды пришлось решать задачу о противоугонном средстве (задача N8). В каком случае обычный замок нельзя открыть никакой отмычкой? Если у него нет замочной скважины! Но она должна быть, чтобы владелец автомобиля мог открыть дверцу. Де Боно предложил вкладывать в скважину тонкую стальную пластинку (скважины нет). При необходимости пластинку можно незаметно извлечь оттуда с помощью магнита (скважина есть).

Рассмотрим, как можно решить задачу N1 с использованием данного принципа. Разделим противоположные требования к универсальному растворителю во времени: когда растворитель ну жен, он должен быть агрессивным, все остальное время должен оставаться инертным. Как агрессивную жидкость на некоторое время сделать инертной, не активной? Очень просто - заморозить!

Попробуем разделить во времени противоположные требования в уже упоминавшейся задаче N6. Пусть в процессе приготовления каши воды в кастрюле будет очень много. Когда каша дойдет до нужной кондиции, воду надо каким-то способом удалить. Как? Проще всего превратить ее в пар. Для этого можно воспользоваться обычной скороваркой. Как только каша будет готова (время определить опытным путем), надо осторожно, чтобы не ошпариться, открыть клапан скороварки. Давление внутри резко снизится, вода начнет бурно кипеть, испаряться и в считанные секунды в виде перегретого пара вылетит вон.

Решите самостоятельно задачи 20, 21, используя принцип разделения противоречивых требований во времени.

Задача N20:

Существует интересное насекомое жук-бомбардир. Своих врагов он отгоняет струей... крутого кипятка, которую выстреливает из брюшка. Но ведь при такой температуре белок свертывается. Как удается жуку не свариться заживо? И вообще, откуда он берет этот кипяток?

Задача N21:

Туристы развели костер и поставили кипятиться котелок с водой для чая. Затем разбрелись по сторонам собирать ягоду, а котелок оставили без присмотра. Когда они вернулись, вся вода давно выкипела...

Требуется простое и абсолютно надежное устройство для предотвращения выкипания воды, и которое можно изготовить на месте из подручных средств. Оно не должно тушить костер "в заданное время": чай приятно пить у костра, а не у тлеющих головешек. Как быть?

3. "РАЗРЕШЕНИЕ ПРОТИВОРЕЧИЙ СИСТЕМНЫМИ ПЕРЕХОДАМИ"

Суть принципа: если имеются два несовместимых, противоположных требования к одному объекту, то противоречие между ними можно разрешить системными переходами; т.е.:

а) несколько (много) объектов, удовлетворяющих одному требованию, объединить вместе так, чтобы это объединение удовлетворяло второму требованию;
б) объект, удовлетворяющий одному требованию, составить из множества частей, удовлетворяющих второму требованию;
в) объект наделить свойствами, одновременно удовлетворяющими обоим противоположным требованиям.

Графически суть принципа поясняет рис.18.

В задаче N10 содержатся противоположные требования: на палубе должны размещаться надстройки с каютами, и там же должны размещаться паруса. В соответствии с системным переходом "а", нужно объединить каюты таким образом, чтобы из них получилось некое подобие паруса. Например, в одном западно-германском проекте пассажирского парусника предлагается установить на палубе широкие и плоские надстройки с каютами, способные поворачиваться вокруг своей оси. Таким образом, они одновременно являются жесткими парусами.

Вспомним задачу N14, которую пришлось решать конструкторам кругосветного самолета "Вояджер". Противоречие между необходимостью высокой прочности и малом весе самолета было разрешено согласно системному переходу "б". Прочный корпус самолета был изготовлен из множества непрочных, но легких, листов бумаги.

Вернемся еще раз к задаче N1 об универсальном растворителе. В соответствие с тем же вариантом "б" его можно хранить в виде отдельных неактивных компонентов. При необходимости их можно соединить, и образуется суперрастворитель!

При написании картины "Апофеоз войны" В.В.Верещагину удалось найти блестящее решение, соответствующее сочетанию системных переходов "б" и "в", которое позволило совместить несовместимое - смех и трагедию (задача N16). На картине страшная пирамида и часть составляющих ее черепов выражают страдание и скорбь, часть же черепов оскалилась в жутком, зловещем смехе.

В задаче N11 отверстие в газоразрядной трубке необходимо наделить свойством, делающим его одновременно проницаемым и непроницаемым (системный переход "в"). Уточним - проницаемым для твердого тела (проводов датчика) и непроницаемым для газа. Сочетанием таких свойств обладают жидкости. Следовательно, надо заполнить отверстие жидкостью. Возникает новый вопрос: как удержать жидкость в отверстии? Проще всего погрузить газоразрядную трубку открытым концом в сосуд с жидкостью.

Именно так и поступил Р.Вуд (см. рис.19). Чтобы "непроницаемое" отверстие могло выдержать большой перепад давления, в качестве жидкости он применил ртуть. Снизу в отверстие газоразрядной трубки вводилась U-образная стеклянная трубка с датчиком и запаянными в нее проводами. С помощью второго ее конца, выходившего из сосуда с ртутью наружу, можно было легко перемещать датчик вдоль газоразрядной трубки. Ртуть одновременно выполняла функцию нижнего электрода.

Решите самостоятельно задачи 22, 23, используя принцип разрешения противоречий системными переходами.

Задача N22:

Земная космическая экспедиция высадилась на неисследованной планете. Космонавты прихватили с собой вездеход. Но склоны холмов и оврагов оказались слишком крутыми для него. Из-за большого диаметра пневматических колес, обеспечивавших высокую проходимость, центр тяжести вездехода оказался слишком высоко, и он часто опрокидывался. Необходимо срочно устранить этот недостаток, не меняя конструкции вездехода. Как быть?

Задача N23:

Художник задумал написать картину об океане. Основной замысел - показать бесконечность, беспредельность океана. Но как это сделать на маленьком куске холста? Требуется предложить идею композиционного замысла такой картины.

Алмазные этюды: поиски Цели

Итак, настоящее творческое самовоспитание возможно только при условии целенаправленной творческой деятельности. "Эврике" нужна своя творческая Цель, пусть тренировочная, "учебная", пусть даже мы не достигнем конкретных результатов. Главное, что реальная творческая работа поможет раскрыть могучие резервы самовоспитания, лучше понять себя и в будущем осмысленно выбрать свой путь.

Разумеется, намного лучше каждому начать поиски своей Цели в соответствии с индивидуальными интересами. Но спектр интересов в клубе был широк - от программирования до биологии. И тогда все вместе решили выбрать общую "учебную" Цель, но такую, которая потребует работы на пределе сил. Какую?

Поиски неожиданно для нас начались с одной задачи.

Задача N24:

Исследователи высадились на неизвестной планете, сплошь усыпанной алмазами. Там были пустыни с алмазными барханами, обширные плато, усеянные крупными и мелкими кристаллами... Вездеход отправился обследовать окрестности лагеря, но не проехал нескольких километров, как колеса истерлись об алмазный песок. Работа экспедиции под угрозой срыва. Как защитить колеса от катастрофического износа?

Задачу решали с интересом: все-таки алмазы! Затем разговор перекинулся на саму фантастическую планету. Она должна быть сказочно красива...

Ночью пустыни и равнины многократно отражают звездное небо, сами светятся призрачным молочно-белым светом. Днем поверхность планеты переливается всеми цветами радуги. В полдень в раскаленном мареве пустыни то здесь, то там над барханами вспыхивают голубые бездымные факелы - это алмазы сгорают в лучах света, случайно сфокусированного ближайшими соседями, а вокруг распространяется углекислый газ. В безветрие такие места становятся настоящими долинами смерти. В ветреные дни над барханами звучит чистая, прозрачная мелодия, прерываемая сухим треском струящихся по поверхности электростатических разрядов...

От этой феерической картины "эвриканцы" перешли к обсуждению не менее интересной проблемы: каким путем на этой планете могло бы пойти развитие науки и техники.

На алмазной планете, по-видимому, намного раньше произошло бы открытие электричества, раннее развитие получила бы химия углерода. Жители планеты, несомненно, раньше научились бы обрабатывать алмазы и другие сверхтвердые материалы.

Задача N25:

Алмаз - самое твердое вещество в мире. Единственный материал, пригодный для его обработки,.. - алмаз! Но обработка алмаза алмазом - крайне изнурительная работа. Лазеры и ультразвук ускорили обработку, но не решили проблему полностью: силой алмаз не возьмешь! Нужна какая-то хитрость, позволяющий легко получать из алмаза детали любой формы. Как быть?

Быстрее бы шло развитие оптики, причем алмазная оптическая техника благодаря уникальным свойствам этого кристалла была бы более совершенной, чем на Земле. Следовательно, значительно раньше началось бы развитие астрономии, физики, биологии... Алмазная техника была бы точной, износостойкой, способной работать в очень жестких условиях. Электроника сразу бы начала развиваться на алмазной основе... И многое, многое другое.

Но ведь и у нас алмазы все больше применяются в технике, которую, судя по всему, также ждет блестящее алмазное будущее. В общем, проблема алмазов в технике заинтересовала всех ребят. Что ж, будем искать свою Цель в этом направлении!