Любопытен в этой связи пример эволюции в создании одного прибора. Задача измерения кровяного давления издавна считалась необходимой и общепризнанной, однако применяемое при этом оборудование было столь громоздким, что его приходилось возить на большой тележке. Необходимо было создать прибор таких размеров, чтобы он умещался в кармане. Применяемая ранее громоздкая аппаратура состояла из электронного прибора, измеряющего кровяное давление, с усилителем и самописцем, записывающим изменение кровяного давления, когда пациент выполняет определенный дыхательный тест. Но кривой изменения кровяного давления можно было обнаружить начало развития сердечной недостаточности.
Первая стадия разработки нового прибора состояла в необходимости отказаться от идеи, что регистрация давления на самописце — дело существенно важное. Поскольку кривая изменения давления крови ничем не отличалась от обычной, то, очевидно, ее показания можно было оценить прямо на месте.
Следующей господствующей идеей, от которой следовало отказаться, была идея преобразования изменений давления крови в электрический сигнал, который можно было усилить до регистрации точности, совершенно излишней для данного исследования. Наиболее простым и непосредственным способом измерения колебаний кровяного давления был давно известный метод наблюдения за высотой столба жидкости, который может поддерживаться этим давлением. К сожалению, столб жидкости должен был быть столь высоким, что делал этот метод измерения слишком обременительным. Да и работать должным образом такой прибор не мог, ибо инерция большой массы жидкости, которая для этого требовалась, затруднила бы воспроизведение изменений пульсации давления крови в артерии.
На этой стадии дальнейшая разработка прибора зависела от счастливого совпадения двух идей. Первой была идея о том, что прибор должен быть таким же простым и легким, как обычный градусник. Вторая идея была связана с воспоминанием почти десятилетней давности о приборе для измерения кровяного давления, в котором применялся значительно более короткий, чем обычно, столбик ртути. Это достигалось за счет того, что один конец трубки- был запаян и поднимающийся тонкий столбик ртути сжимал воздух, находящийся у запаянного конца трубки. В результате получился стеклянный прибор размером примерно с большой градусник, в котором соединились тонкая капиллярная трубка термометра, с шариком на одном конце и запаянная на другом, и миниатюрный столбик ртути. Прибор оказался достаточно точным для проведения этого специфического исследования.
Однако подготовка прибора к испытанию оставалась по-прежнему неудобной; к тому же его изготовление, требовавшее сложной стеклодувной операции, было затруднительным. Следующая стадия разработки этой идеи была связана с необходимостью создания еще одного такого прибора. Случилось так, что в момент начала работы на столе оказался рулон тонкой нейлоновой трубки, и сразу же возникла мысль использовать небольшой кусок этой трубки, заменив тем самым стеклянную часть прибора. В итоге прибор размером с короткий кусок бечевки и стоимостью шиллинг заменил (только для данного конкретного исследования) громоздкую аппаратуру, стоившую едва ли не тысячу фунтов стерлингов.
В приведенном примере разработка идеи зависела от следующих факторов: способности отказаться от предвзятых мнений, сохранения принципа, который на первых порах показался неприемлемым, от удачного воспоминания и особенно от стимулирующего воздействия постороннего предмета.
Подобное стимулирующее влияние случайно попавшегося на глаза предмета можно проиллюстрировать также на примере прибора для пересчета иностранной валюты. Требовалось сконструировать простой пластиковый прибор, который позволил бы людям находящимся за рубежом и желающим произвести покупку, быстро перевести стоимость товара, указанную на ценнике, на денежный эквивалент своей страны. Рассматривалось множество различных проектов, но все они были слишком вычурными и сложными. Окончательная конструкция прибора была подсказана знаком X, стоявшим на обороте счета, полученного однажды вечером в вагоне-ресторане Британской железной дороги. Этот знак, если его рассматривать не как X, а как две буквы V, соединенные острыми углами, дал номограмму, послужившую основой для окончательного варианта прибора, который, таким образом, явился результатом досуга нескольких бездельников, рисовавших на обороте ресторанного счета. Такая номограмма совершенно обычна для пропорциональных преобразований и вполне могла быть достигнута логическим путем, однако этого не случилось.
Точно так же поиск наиболее простого способа демонстрации замедленного движения волн, идущих в одном направлении, был завершен при помощи набора цветных стеклянных шаров, которые развешиваются на новогодних елках. Было рождество, и развешанные повсюду шары навели на мысль использовать их в виде серии привязанных на нитке маятников. Тогда шары под действием резонанса будут передавать волновые колебания.
Для создания несложного прибора по проверке деятельности легких был применен метод, в котором стимулирующее влияние случайного предмета использовалось сознательно. И хотя для этой цели существовало множество приборов, в данном случае предполагалось разработать нечто более простое и дешевое. В качестве окружающей среды был намеренно выбран магазин Вулворта, где было полно самых разнообразных товаров, которые могли способствовать возникновению нужной идеи. Никаких предварительных идей не было. Просто бродили по торговому залу в поисках предмета, который мог бы подсказать что-нибудь интересное. Первыми предметами, которые привлекли внимание, оказались пластиковые игрушечные флейты. Они подсказали идею прибора, который издает звук, когда пациент дует в него. Детская шестигранная гармоника более всего подходила для создания маленького, издающего звук устройства. Пластиковая флейта привела к идее о трубке с боковыми отверстиями и свистком на удаленном конце. Определить скорость выходящего из легких воздуха можно было путем регуляции количества открытых и закрытых дырочек. Эта идея не сработала, однако она дала возможность отойти от господствующей идеи (вращающиеся лопасти винта со шкалами, на которых была основана существовавшая аппаратура). В итого основная идея — получение в качестве показателя деятельности легких звука при прохождении воздуха с различной степенью трудности — была найдена.
Преимуществом этой идеи была простота, а главное — отсутствие каких-либо движущихся частей, которые могли бы выйти из строя. Следующая стадия разработки прибора состояла в простой смене положений свистка и боковых отверстий: свисток следовало поместить сбоку трубки, а на конце — отверстие с переменным сечением. Прибор, сконструированный таким образом, имел язычковый набор детской гармоники; однако возникали трудности с созданием отверстия переменного сечения, которое никак не получалось простым и прочным. Поэтому решили сделать несколько постоянных отверстий различного сечения. Прибор получился как будто бы приемлемым. Однажды, когда с прибором просто играли, случилось так, что язычок трубки оказался зажат пальцем, и тут обнаружилось, что она все еще продолжает издавать звуки, если в нее подуть. Вскоре стало ясно, что случайно выбранная форма последнего отверстия в трубке создала естественный свисток. В результате подбора трубок с различным диаметром отверстий были созданы крайне простые приборы, состоящие из обычных пластиковых трубок, закрытых на одном конце платами с круглыми отверстиями. Для того чтобы издать свистящий звук, нужно дунуть в трубку с определенной силой, и по тому, какая из трубок издаст звук, можно определить скорость воздуха. Казалось, проблема решилась неожиданно легко. Однако в этом решении имелся один недостаток: если дуть слишком сильно, то звука может вообще не получиться.
Дальнейшая стадия развития идеи заключалась в отказе от всего достигнутого. Однажды утром во время приготовления завтрака свист кипящего чайника внезапно навел на мысль о создании нового варианта прибора. Прикрепленный липкой тесьмой к картонной трубке свисток от чайника составил прототип нового прибора. По бокам трубки бритвой была вырезана щель; по мере того как ее закрывали пальцем, свисток свистел с большей легкостью. С очень незначительными изменениями это приспособление было взято за основу окончательного варианта прибора, в котором щель закрывалась перемещением пластиковой трубки свистка вдоль свободного картонного мундштука. В результате окончательный вариант прибора получился значительно ближе к первоначальному варианту.
Хорошим примером полезности игры, предполагающей строго определенный конечный результат, является L-игра. В разговоре, который проходил во время обеда в одном из колледжей Кембриджа, был затронут вопрос о том, что крайне трудно научить вычислительную машину хорошо играть в шахматы, поскольку в этой игре много фигур и, следовательно, огромное количество возможных ходов. В результате этого разговора было решено придумать новую игру на шахматной доске, которая должна быть по возможности несложной и в то же время достаточно интересной, чтобы предполагать определенные навыки к игре. На следующее утро случайно найденный в кармане куртки кусок пластика оказался в центре внимания, и непроизвольные манипуляции, которые с ним проводились, привели к рождению множества различных идей. Поскольку невозможно предсказать заранее, какая из этих идей может привести к изобретению действительно интересной игры, был принят единственно разумный способ оценки каждой идеи, а именно выявление причин, на основании которых данная идея неспособна привести к созданию интересной игры. Испытания проводились в ближайшем клубе. Так из совершенно произвольных манипуляций родилась L-игра.
Игра предполагалась как можно более простой. Каждый игрок имеет одну фигуру L-образной формы, с которой он маневрирует на небольшой квадратной доске, так чтобы загнать в ловушку фигуру противника. Кроме того, вводятся еще две нейтральные фигуры. Игра имеет свыше восемнадцати тысяч игровых положений и потому требует достаточно большого умения. Однако процесс обучения игре проще, чем в крестики-нолики. В приведенном примере создания игры манипуляции, проводившиеся на доске, были совершенно непринужденными и ненаправленными, поскольку единственная цель, которая при этом преследовалась, была простота.
Трудность игры без видимой цели состоит в том, что она нередко воспринимается как пустая трата времени; и никто не утешается тем, что впоследствии она может принести дивиденды. Так, в одном конкретном эксперименте по проверке почечной циркуляции на первый взгляд требовалось особо сложное оборудование и специальное устройство перфузионной системы. В конечном счете оказалось, что эксперимент можно провести весьма просто — с помощью одного пальца руки в качестве самой главной части экспериментальной установки. С его помощью увеличивалось кровяное давление на определенном участке одной из почек. Это достигалось за счет ритмического уменьшения оттока жидкости (вместо традиционного увеличения притока). Идея родилась в ходе опытов с водой и трубками, которые производились два года назад в другой связи. Наиболее интересный момент в этом эксперименте состоял в том, что поставленный ранее почти такой же эксперимент (но с постоянным уменьшением оттока жидкости) не сработал. Исходя из этого обстоятельства, вполне естественно было бы предполагать, что этот эксперимент никогда не принесет успеха, но на деле получилось наоборот.
Во многих вышеприведенных примерах случайный стимул породил нужную цепочку размышлений. Вместо того чтобы ожидать подходящего случая или намеренно подвергать себя действию случайных раздражителей, возможно, более разумно изъять из окружающей обстановки какую-то характерную деталь и изучать ее до тех нор, пока не выявится ее отношение к рассматриваемой в данный момент проблеме. Предмет должен быть выбран совершенно произвольно, поскольку выбирать предмет, релевантность которого заранее определена, совершенно бессмысленно. Другой пример. Для решения проблемы предотвращения угона автомобилей требовалось сделать так, чтобы к машине нельзя было подобрать ключи зажигания. Предметом, который привлек внимание в связи с решением этой проблемы, была обыкновенная железная шпилька. Спустя некоторое время пригодность шпильки была определена: ее требовалось вставить в щель замка зажигания, с тем чтобы к замку не подходил ни один ключ. В нужный момент шпилька извлекалась с помощью магнита.
Такая же в точности умышленная процедура была применена при решении задачи (предложенной в одном из журналов в качестве темы для изобретения) конструирования простого прибора, который мог бы взбираться на стены и передвигаться по потолку. Предварительный вариант этого устройства, названного Сюзи (о его братце Фредди мы расскажем ниже), действовал вполне удовлетворительно. И вот однажды утром в качестве объекта внимания был выбран рулон туалетной бумаги, отношение которого к данной проблеме требовалось доказать. Этот предмет навел на мысль о спирали, которая в конце концов была использована в качество весьма эффективного метода прикрепления клейких покрышек к колесам прибора. В результате прибор свободно поднимался но стене и держался на ней очень прочно.
Несколько более сложная процедура потребовалась для конструирования механических рук, которые были нужны для проведения некоторых экспериментов. Задача состояла в том, чтобы создать механический держатель, который должен быть достаточно гибким, чтобы ему легко можно было придать любую форму, и в то же время достаточно твердым, чтобы удерживать предмет в заданном положении. Существующие механические держатели, которые устанавливались в нужном положении, а затем крепко зажимались винтами, были весьма неудобны.
После того как было отвергнуто несколько других принципов закрепления (с помощью магнита, например), пришлось вернуться к основной идее, связанной с трением. Случайно привлек внимание кусок бумаги, применяемый в хроматографии (нечто вроде промокательной). Бумага обладает достаточной гибкостью, чтобы ею легко можно было обернуть любой предмет, однако она недостаточно прочна, чтобы его удержать. В то же время большое количество слоев бумаги могло бы придать ей нужную прочность, если их сложить настолько плотно, чтобы при любой попытке перемещения слоев между ними возникало сильное трение. Трудность состояла лишь в том, чтобы на первой стадии работы прибора слои бумаги находились в достаточно свободном состоянии, придавая прибору нужную гибкость, а на последующей стадии требовалось сжать их настолько плотно, чтобы они могли помочь выполнению поддерживающей функции. Проблема казалась неразрешимой до тех пор, пока путем сознательной перестановки ситуации не была рассмотрена идея сжатия слоев бумаги. Обнаружилось, что их можно сжать с помощью всасывания воздуха, разделяющего слои. Для этого требовалось поместить бумажные полосы в тонкую резиновую трубку, закрытую на одном конце и подсоединенную к всасывающему насосу на другом. Как только насос начинал работать, бумажные слои плотно прижимались друг к другу и вся конструкция переходила от полной гибкости (в одной плоскости) до последующей нужной прочности. Впоследствии тот же принцип действия был использован для разработки прибора, который имел гибкость более чем в одной плоскости.
Мысль о создании спортивной игры в закрытом помещении родилась во время загородной поездки под влиянием увиденной шестигранной мелкоячеистой проволочной сетки, послужившей соответствующим стимулом. Многочисленные прикидки шестигранных форм не дали ничего подходящего. Много месяцев спустя возникла необходимость придумать для опубликования в журнале какую-нибудь игру, которая в сочетании со случайно увиденной корзиной для бумаг, сделанной из проволочной сетки с шестигранными ячейками, вновь вызвала идею о шестиграннике, которая сразу же подсказала нужное направление мысли. Та же корзина для бумаг привела к идее создания совершенно другой игры, условия которой также были опубликованы в журнале. Решетчатая вязка проволочной корзины для бумаг подсказала идею о дорожках, которые сходились и расходились. Эти дорожки послужили основой игры, в которой каждый игрок стремился достичь Цели раньше другого, предугадывая, какую дорожку выберет его противник и в то же время стараясь замаскировать свой собственный ход. Победа в этой игре зависела от последовательного ряда правильных оценок намерений противника.
Нередко бывает так, что две совершенно различные проблемы могут быть решены одновременно. Идея о Т-образных формах, описанных в четвертой главе настоящей книги, возникла в момент, когда ее автор сидел на стуле, сделанном из изогнутых стальных труб. Почти одновременно родилась идея об использовании упругости этого стула для прибора, предназначенного для проверки некоторых характеристик сердечной деятельности.
Давно известно, что при каждом ударе сердца тело слегка содрогается; это явление можно заметить по колебанию стрелки на очень чувствительных весах. Для прибора, в котором использовался этот принцип, обычный канцелярский стул оказался значительно более подходящим, чем масса других громоздких устройств, опробованных ранее. Пациент садился на стул; при каждом ударе сердца тело его производило отдачу, пропорциональную силе удара, и сиденье стула чуть-чуть качалось. Посредством зажимного устройства (первоначально сделанного из прищепки для оконной занавески, кусочка рыболовной лески, пластилина и шприца) к стулу присоединялся чувствительный прибор, который улавливал эти незначительные колебания и записывал их на движущейся ленте в виде кривой, отражавшей изменения в сердечной деятельности. Когда зажим снимали, даже сильные удары по стулу не причиняли ни малейшего вреда чрезвычайно чувствительному прибору. В приведенном примере множество сознательных усилий пропало даром, чтобы в конце концов привести к чрезвычайно простой идее, возникшей случайно.
Основные трудности при попытках создания какого-то прибора состоят в том, что в сознании человека рождается непринцип действияприбора, а какое-то конкретное его воплощение. В таких случаях следует искать образец какой-то конкретной вещи, которая нужна для опробования возникшей идеи. Однажды в поисках небольшой параболической поверхности в магазине Вулворта была куплена пластмассовая подставка для яйца, которая, как оказалось, имела самую подходящую форму. В следующий раз поиски приспособления для сбивания пены в пенном генераторе кислорода закончились следующей коллекцией предметов: щетка для мытья, нейлоновая мочалка для чистки кухонной сосуды, пластмассовая решетка для цветочного горшка, несколько бигуди, нейлоновые шорты и, наконец, нейлоновые чулки. Самой подходящей оказалась мочалка для чистки кухонной посуды.
Сам по себе выбор простых предметов не имеет никаких особых достоинств перед более сложными методами, которые, как правило, срабатывают лучше. Единственное его преимущество заключается в том, что простые предметы всегда под рукой, что обеспечивает возможность удовлетворить естественное желание опробовать возникшую идею как можно скорей и убедиться в ее полезности, прежде чем продолжать ее усовершенствовать.
Порой небезынтересно просто рассматривать какой-либо предмет и пытаться развить из него идею. На сей раз речь идет не о том, чтобы выяснить отношение этого предмета к какой-то конкретной проблеме, а просто об игре ума. Как-то раз вечером, во время ужина, бутылка вина мысленно была соединена с набором ножей. Отсюда появилась мысль устроить на бутылке сооружение из ножей. Возможно, что эта идея возникла под влиянием присутствия на ужине архитектора. Сооружение из ножей продержалось на бутылке всю ночь, а утром привело к рождению новой идеи.
В другом случае связка ярких воздушных шаров, увиденная в магазине, привела к решению проблемы, которая требовала сложной системы взаимодействий. К этому времени проблема была уже запрограммирована для решения с помощью электронной вычислительной машины, так как казалось, что другого пути для ее решения не существует. И вот десятицентовая связка воздушных шаров привела к идее создания модели для изучения основных законов устройства материи, в то время как электронная вычислительная машина стоимостью два с половиной миллиона долларов оказалась ненужной. (Следует, однако, отметить, что время работы на электронной вычислительной машине стоит в действительности только несколько сот долларов, но полученное на ней решение обеспечивает такую точность, какая вовсе не требуется.)
В зависимости от выбранного конкретного подхода к проблеме ее решение может быть либо совсем простым, либо более сложным. Как-то воскресным днем вид курящего человека навел на размышления о возможных путях уменьшения вредности сигарет. Проблема имела два очевидных решения; нужно были либо 1) удалить из сигарет вредные примеси; 2) либо вынудить людей поменьше курить.
Самое простое, что можно было бы сделать по первому варианту решения проблемы,— отфильтровать смолистые вещества из вдыхаемого дыма. (Более сложным подходом явилась бы попытка изменить химический состав табака или процесс сгорания, так чтобы он не образовывал вредных примесей.) Обратным методом решения этого варианта явилось бы снижение концентрации вредных примесей за счет добавления соответствующих полезных примесей. Мысль о маленьких игольчатых отверстиях в сигаретах, которые обеспечили бы проникновение в них воздуха и разрежение дыма, приобрела к идее постепенного ослабления концентрации табачного дыма за счет увеличения числа игольчатых отверстий в сигаретах. Для проверки действия таких сигарет прямо на месте провели грубый предварительный эксперимент, используя в качестве курящего механизма пылесос.
Полезность обычных повседневных предметов, если их рассматривать под углом зрения конкретной потребности, порой бывает удивительна. Как-то раз потребовался источник сжатого под большим давлением газа, который можно было бы выпускать нажатием спускового крючка. Идею такого крючка можно было бы заимствовали из любого вида оружия личной обороны (мысль об этом родилась под влиянием необходимости создания прибора). Что же касается нужного сосуда, то сифон с газированной водой, стоящий на столе, явился основой для очевидного решения проблемы. Его следовало только опорожнить и заполнить газом под высоким давлением; кроме того, имелось и удобное спусковое устройство. Обычная мысль о сифоне как о сосуде для шипучих напитков, выливающихся через трубку под давленном, но видимому, не привела бы нас к решению проблемы, в то время какнепосредственное его восприятие дало возможность отойти от обычной классификации этого предмета.
Весьма любопытным было создание игрушки — комнатного животного космического века под названием братец Фредди. Предполагалось создать существо, приспособленное к современным условиям жизни: оно должно обладать интеллектом, но не нуждаться в пище, прогулках и каком-либо присмотре. Существо предположительно должно было иметь вид гладкого черною шара, передвигающегося самостоятельно; натыкаясь на другой предмет, существо автоматически должно сворачивать в сторону, а попадая в тупик, просто давать задний ход. Создание такого существа оказалось действительно весьма забавным, поскольку ему предшествовала масса сложнейших (и безуспешных) попыток его изготовления; однако конечный вариант оказался до смешного простым: он состоял из карандаша, ластика, шариковой ручки и игрушечного электрического автомобиля. Трудность возникла при подборе подходящего шара; одна из попыток изготовить его своими силами привела к тому, что наполненный воздухом шар, покрытый кусочками папье-маше, неожиданно лопнул. В конце концов подходящий шар, составлявший часть какой-то детской игрушки, был найден случайно в одном из детских магазинов Нью-Йорка.
Решение многих из приведенных выше примеров вполне могло бы быть достигнуто (а возможно, даже наилучшим образом) посредством тщательных логических усилий. Вопрос лишь в том, насколько это реально? Мы видели, что большая часть идей возникла или развилась под влиянием предметов, которые активно не искались. Такую процедуру можно было бы назвать хождением вокруг да около, в то время как посредством логики, казалось бы, можно было достичь цели прямым путем. Применение логики требует определенной направленности. В наших примерах многие идеи возникли только потому, что не имелось никакой обязанности к какому-то строго определенному методу решения проблемы. Как и в других примерах по применению нешаблонного мышления, всегда существует возможность рационального объяснения уже достигнутого результата. Мы намеренно не описали в деталях процесс создания большинства приборов. Если у читателя возникнет желание дополнить его в деталях посредством логики, ему предоставляется такая возможность. Нас же интересовал лишь процесс мышления, а не его результат. Те же, кто не видит здесь разницы и сомневается в уместности описанных здесь механических устройств, по-видимому, с таким же презрением отнесутся и к тому факту, что Эйнштейн нередко развлекался именно таким образом.
