Случайность и научно-техническое творчество

«Всякая новая идея есть дар случая».

Гельвеций

Каждый из нас неоднократно слышал или читал о чудодейственной силе случая в рождении некоторых открытий или изобретений.

Архимед, купаясь в ванне, случайно открыл закон действия выталкивавшей силы на тело, погруженное в жидкость или газ. С криком "Эврика!" (нашёл!) он выскочил из ванны, позабыв обо всем на свете - настолько поразила его пришедшая в голову мысль.

Исаак Ньютон сидел под яблоней, как обычно, размышляя о законах мироздания. Вдруг с ветки сорвалось спелое яблоко и ударило ученого по голове (по другим вариантам легенды, оно упало рядом с Ньютоном). А почему яблоки падают вниз? Такая траектория падения кажется естественной, привычной, она никого не удивляет. Но всё же - почему не вверх или вбок? Так родилось гениальное открытие - закон всемирного тяготения.

Инженер Самюэль Броун, лежа под деревом, мучительно думал над решением порученной ему задачи - создать новый мост, оригинальной, очень разумной и выгодной конструкции. Ни одна интересная мысль не приходила в голову. И вдруг... перед собой он видит эскиз будущего моста - это паутина, натянутая между ветками. Так появилась идея висячего моста, до того неизвестная людям.

Голландец З. Янсон, оптических дел мастер, решил рассмотреть на свет одну линзу сквозь другую - нет ли изъянов шлифовки? И, о диво... колокольня далекой церквушки буквально "влезла" в окно его мастерской. Так случайно была найдена идея телескопа...

Французский физик Антуан Беккерель случайно открыл радиоактивность после того, как обнаружил засвеченную фотопластинку. Она была завернута в черную бумагу и лежала в шкафу рядом с урановой солью. Поскольку фотопластинка не подвергалась облучению солнцем, А. Беккерель сделал предположение, что уран испускает какие-то невидимые всепроникающие лучи...

Как-то в 1876 году немецкий химик К. Фальберг после работы в лаборатории отправился обедать. Все блюда, поданные к столу, почему-то имели сладкий привкус. Задумавшись над этой странностью, учёный вспомнил, что, выходя из лаборатории, не вымыл руки. После обеда, вернувшись в лабораторию, Фальберг сделал анализ содержимого в сосуде, куда выливал после опытов ненужные остатки. Исследуя эти отходы, он обнаружил сахарин - вещество в 500 раз слаще сахара.

В 1870 году Мариле случайно изобрел способ химической очистки ткани. Это случилось после того, как он вынул из бочки со скипидаром упавший туда загрязненный костюм рабочего.

Ричардсон опрокинул перекись водорода на гусиное перо и, таким образом изобрел способ обесцвечивания волос. Многие модницы так и не знают, кому обязаны за такой простой способ, позволяющий брюнетке стать блондинкой.

Француз Бернард Куртуа в 1811 году случайно получил йод. В 1838 году была изобретена вулканизированная резина - Чарлз Гудьир уронил на горячую плиту обвалянный в сере кусок каучука. Каучук, соединившись с серой, стал необыкновенно эластичным. Оплошность химика открыла возможность для изготовления резины, широко используемой в промышленности.

Согласно некоторым источникам, даже электродвигатель появился случайно благодаря ошибке электромонтера. На Венской международной выставке в 1873 году при установке динамомашины он перепутал провода и присоединил их наоборот. Машина заработала как двигатель. Видимо, рассказчики не были осведомлены, что в 1838 году электродвигатель русского ученого Якоби приводил в движение шлюпку на Неве.

Французский врач Шарль Николь утверждал, что открытие дифтерии и тифа, которые он изучал, являются результатом чистого случая.

Один из основателей кристаллографии Рене Жюст Аюи как-то уронил кусок полевого шпата. Внимательно рассматривая расколовшиеся куски, Аюи заметил на гранях их излома кристаллические формы. Разбивая теперь уже сознательно другие минералы и изучая их строение, ученый открыл закон симметрии в кристаллах.

Алхимик Бранд в 1674 году при попытке получить из человеческого волоса жидкость для превращения серебра в золото открыл фосфор.

Английский изобретатель Бессемер решил усовершенствовать процесс получения стали из чугуна. Сталь тогда получали, перемешивая размягченный чугун обугленной деревянной мешалкой: в наружных слоях перемешиваемой массы углерод постепенно выгорал. Процесс был трудоемкий и медленный. Бессемер решил заменить громоздкую мешалку паром, который, поднимаясь со дна печи, перемешивал бы чугун. Первые опыты показали, что пар замораживает чугун. Действительно, по сравнению с расплавленным чугуном пар чрезвычайно холоден... Пытаясь усовершенствовать свой метод, Бессемер однажды пропустил сквозь чугун не пар, а холодный воздух. Казалось, чугун сразу застынет - но на самом деле произошла бурная реакция: кислород продуваемого воздуха реагировал с углеродом, выделялось много тепла, реакция шла с огромной скоростью.

Джеймсу Уатту вид кипящего чайника "подсказал" идею паровой машины, Флеменгу случай помог открыть пенициллин, а Гальвани в опытах с лягушками...

Случайности, случайности... Не слишком ли их много? Попробуем разобраться, так ли случайны эти открытия...

Напомним сначала читателям ситуацию, предшествующую открытию Архимеда.

Сиракузский царь Гиерон поручил мастерам-ювелирам изготовить золотую корону, но заподозрил, что к золоту подмешано более дешёвое и лёгкое серебро. Проверить свое подозрение он поручил Архимеду. Вычислить плотность короны - задача элементарная; масса короны известна - но как узнать её объём? Именно эту задачу Архимед обдумывал, готовясь принять ванну. Увидев выплеснувшуюся воду, он внезапно понял, что погруженное в неё тело вытеснит точно такой объём жидкости, какой занимает само.

Не только это, но и большинство "случайных" открытий были сделаны учеными, инженерами, изобретателями, упорно работавшими в своей области, накопившими много знаний о предмете своих исследований. Действительно, висячий мост изобрел инженер, долго размышлявший над этой проблемой, а сахарин - химик. Во всех приведенных нами примерах открытия и изобретения сделаны опытными специалистами. Иными словами, открытие, изобретение явилось не случайно, не волею судьбы, а в итоге целеустремленного мыслительного труда. И если какие-то случайности действительно имели место, то они лишь ускоряли ход мысли ученого, а вовсе не послужили основой открытия. И потом, "подсказку", помощь случайности тоже надо уметь понять и уловить. А для этого нужен зоркий глаз, терпение, настойчивость, упорство и трудолюбие, то есть качества, присущие подлинным творцам. Луи Пастер сказал как-то, что случай "не всякому помогает... Судьба одаривает только подготовленные умы" ^[33].

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ТРИЗ

Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) разработана советским ученым Генрихом Альтшуллером ^{[34] [35][36] [37] [38] [39] [40] [41] [42]}. Первая работа по ТРИЗ была опубликована в 1956 г.^[43]. Основная суть ТРИЗ — выявление и использование законов, закономерностей и тенденций развития технических систем.

Функции ТРИЗ

Опишем подробнее основные функции ТРИЗ:

1. Решение творческих и изобретательских задач любой сложности и направленности без перебора вариантов.
2. Прогнозирование развития технических систем (ТС) и получение перспективных решений (в том числе и принципиально новых).
3. Развитие качеств творческой личности.

Вспомогательные функции ТРИЗ:

1. Решение научных и исследовательских задач.
2. Выявление проблем, трудностей и задач при работе с техническими системами и при их развитии.
3. Выявление причин брака и аварийных ситуаций.
4. Максимально эффективное использование ресурсов природы и техники для решения многих проблем.
5. Объективная оценка решений.
6. Систематизирование знаний любых областей деятельности, позволяющее значительно эффективнее использовать эти знания и на принципиально новой основе развивать конкретные науки.
7. Развитие творческого воображения и мышл ения.
8. Развитие творческих коллективов.

Структура ТРИЗ

Рис. 1. Структурная схема ТРИЗ

Рис. 2. Структура ТРИЗ для функции решения

В состав ТРИЗ (см. рис. 1, 2 и табл. 1) входят:

1. Законы развития технических систем (ТС)[12].
2. Информационный фонд ТРИЗ[13].
3. Вепольный анализ (структурный вещественно-полевой анализ) технических систем [14][15].
4. Алгоритм решения изобретательских задач — АРИЗ[16].
5. Метод выявления и прогнозирования аварийных ситуаций и нежелательных явлений^[44].
6. Методы системного анализа и синтеза.
7. Функционально-стоимостный анализ^{[45][46][47][48][49][50][51][52][53][54]}.
8. Методы развития творческого воображения.
9. Теория развития творческой личности [17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29].
10. Теория развития творческих коллективов^{[55][56][57][58][59][60]}.

Все разделы ТРИЗ можно грубо разделить на две части: методы решения проблем и методы развития творческих качеств. Структурная схема ТРИЗ согласно этой классификации представлена на рис. 1.

Упрощенная структурная схема ТРИЗ для функции решения задач приведена на рис. 2.