Изобретатель пришел на урок

	©Б.Л. Злотин, ©А.В. Зусман. Изобретатель пришел на урок иллюстрации: ©А.Д. Гладышев, ©Н.А. Асланова
КОГО СЛУШАЮТСЯ МАЛЕНЬКИЕ ЧЕЛОВЕЧКИ? Разговор в учительской ИГЗ: Пробы без ошибок ЗАДАЧИ: задача 11 задача 12 задача 13	КОГО СЛУШАЮТСЯ МАЛЕНЬКИЕ ЧЕЛОВЕЧКИ? На следующем занятии по просьбе Изобретателя снова вышли к доске ребята с первых парт. — Станьте подальше друг от друга и крепко возьмитесь за руки! — сказал он. Когда ребята выстроились, Изобретатель по¬дошел к первому в ряду и дернул его за руку. Все ребята почти одновременно сдвинулись с места. — На что это похоже? — спросил Изобретатель. — На веревку... — На палку... — В принципе верно, а точнее — на твердое тело. Как видите, оно состоит из человечков, крепко сцепившихся друг с другом: дернул одного — двинулись все. А теперь опустите руки. На какое агрегатное состояние они похожи сейчас? — На жидкость? — Какая же это жидкость? — вмешался Физик.— Частицы жидкости всегда немного сцеплены друг с другом — отсюда поверхностное натяжение, помните каплю, висящую на кончике пипетки? — Ваш учитель прав,— сказал Изобретатель.— Действительно, маленькие человечки жидкости должны хоть чуть-чуть... — Одним пальчиком! — подсказали из класса. — Да, одним пальчиком держаться друг за друга,-— продолжал Изобретатель.-— А вот теперь маленькие человечки все напрочь рассорились и не хотят терпеть рядом с собой никого. Что у нас получилось? — Газ! Или пар! — Верно. И как они должны себя вести? — Разбежаться по всему классу! Занять весь класс! Изобретатель согласился с ребятами, но попытки это продемонстрировать пресек. — Вот видите, человечками нужно управлять,— сказал он.— Кто, по-вашему, мог бы ими командовать? Например, сказать группе наших крепко сцепленных человечков: «Отпустите руки!» — Температура! — Тепло! — Хорошо. И что это будет? — Плавление. — Правильно. А если у нас человечки жидкости, что им может приказать тепловое поле? — Замерзнуть! Или испариться! — А можно заставить человечков совершать действия не столь резкие? — Можно! Например, ртуть в термометре под действием тепла не испаряется, а просто расширяется — столбик удлиняется! — Это тепловое расширение! Чем больше тепла, тем быстрее движутся молекулы, температура растет. — А почему тогда твердое тело не «рассыпается» на молекулы, раз они все движутся? Давайте промоделируем на человечках и это явление. Вот шеренга человечков при очень низкой температуре. Они все сцеплены. Но этого мало. Им очень холодно, они прижались друг к другу очень близко, насколько возможно и совсем не шевелятся. Вот стало чуть теплее. И человечки начинают шевелиться, толкая друг друга, ритмично колебаться. Расстояния между ними растут, шеренга становится длиннее. Но рук человечки не отпускают, остаются «твердым телом». Пока... — Пока сила толчков не станет больше, чем сила сцепления. Тогда твердое тело станет жидким! — Хорошо! А если продолжать нагревать? — Они будут бегать все быстрее, самые быстрые начнут выскакивать из общей кучи. Жидкость начнет испаряться. — А что мешает человечкам сразу, как только они расцепили руки, разбежаться в стороны? Ответа не последовало. Ребята задумались. Тогда Изобретатель вызвал к доске несколько самых рослых мальчишек, в том числе и уже знакомого нам Сережу. Он тихо о чем-то с ними до¬говорился, а потом сказал ребятам, стоявшим у доски: — Вы — «жидкие» человечки! Разбегайтесь, испаряйтесь! Но не тут то было! Тех, кто пытался отбежать в сторону, хватали и водворяли назад в кучку «силачи» под командованием Изобретателя. «Кордон» сумел проскочить только один и убежал в конец класса. За ним никто не погнался. — Так что же мешает человечкам разбегаться? — повторил свой вопрос Изобретатель, устанавливая порядок и тишину. — Сережка! Валерка с Витькой! — А кого изображали эти ребята? — Может быть, молекулы воздуха? Они расположены над жидкостью и не дают ей разбегаться. — Сила, с которой человечки воздуха толкают человечков жидкости назад, называется силой давления. Она тем больше, чем больше в сосуде человечков воздуха или другого газа. А если мы станем теперь подогревать жидкость? — Тогда некоторые человечки наберут большую скорость и вырвутся «на свободу», как Толик сумел убежать! — Хорошо. А как добиться того же, но без подогрева жидкости? — Можно сделать человечков воздуха «слабее». Пусть их будет меньше. — Вообще прогнать! — Правильно. Жидкость, помещенная в безвоздушное пространство, испаряется даже при низкой температуре. Итак, на человечков действуют тепловое поле и поле давления. А какие еще поля могут управлять маленькими человечками? — Сила тяжести! — Да, гравитационное поле. А есть отличия в его действии на человечков «твердых», «жидких», «газообразных»? Посмотрим на их поведение. Снова выстроилась шеренга. Изобретатель указал на окно и сообщил, что там — низ, туда должна тянуть сила тяжести. Но ребята должны помнить, что они — «твердые» человечки. Пошли! Шеренга, не расцепляя рук, боком двинулась к окну и уперлась в него. А теперь человечки «жидкие». Плотной толпой ребята устремились к окну, заполнив пространство возле подоконника в несколько рядов. Какой отсюда вывод? На твердое тело гравитационное поле действует на все целиком, а на жидкость— на каждого человечка в отдельности! Потому, что силы, связывающие человечков в твердом теле, больше, чем сила гра¬витации, а в жидкости — меньше, человечки слушаются более «сильного». А если вдруг гравитация очень вырастет? — Она раздавит твердое тело, оно растечется по поверхности! — Правильно. А как действует гравитация на газ? Изобретатель достал из сумки флакон с одеколоном и сказал: — Я сейчас открою флакон и выпущу оттуда маленьких человечков. Где будет сильнее запах через несколько минут: наверху или внизу? Ребята старались вовсю: залезали на стулья, становились на корточки и нюхали. Но разницы обнаружить не удалось. — Так что же, человечки газа тяжести не слушаются? — спросил Изобретатель. — Нет, не может быть. Ведь тогда Земля потеряла бы свою атмосферу! — Но тогда почему человечкам газа безразлично, куда лететь? Задача 11. Как объяснить, что человечки газа распространяются во все стороны одионакоао?
КОГО СЛУШАЮТСЯ МАЛЕНЬКИЕ ЧЕЛОВЕЧКИ? Разговор в учительской ИГЗ: Пробы без ошибок ЗАДАЧИ: задача 11 задача 12 задача 13 *Каазик Ю. А. Математический словарь.— Таллинн: Валгус, 1985.	РАЗГОВОР В УЧИТЕЛЬСКОЙ — Неплохо, неплохо,— говорит Физик.— Вот только почему вы употребляли слова «поле давления» и «тепловое поле»? Ведь таких полей в физике нет, это ошибка? Есть только четыре поля: электромагнитное, гравитационное, сильных и слабых ядерных взаимодействий. И еще некоторые специальные поля, связанные с разными частицами, но это слишком сложно для ребят, в школе о них не упоминают. Но нельзя вводить поля, которых нет! — Вы, как физик, понимаете слово «поле» очень узко,— сказал Изобретатель.— А ведь это слово многозначное. Вот какое определение поля дает математический словарь: «Поле — комутативное кольцо, элементы которого, отличные от нулевого элемента, образуют мультипликативную группу»*. Для математика это вовсе не абракадабра, а очень важное определение, но для физики оно не пригодно, конечно. Есть свои «поля» у агрономов, шахматистов, военные называют «полем» учения и т. п. В теории изобретательства в «поле» вкладывается свой смысл. Здесь поле — это то или иное взаимодействие между веществами, объектами. Некоторые из них совпадают с физическими — гравитационное, электромагнитное. А другие с точки зрения физики «незаконные», например, механическое поле давления, инерционные силы, гидро- и аэродинамика и т. д. Работает в ТРИЗ и звуковое поле (в сущности, тоже механическое). — Но ведь ребята все перепутают! — Почему же? Не такие уж они глупые. Нужно только им все это объяснить, рассказать, что такое «техническое» поле, чем оно отличается от физического, для чего это понятие нужно. — Да, в самом деле, а для чего? — Вот об этом пойдет речь на следующем занятии. Насколько я понимаю, они у нас теперь будут проходить регулярно? — Конечно, я уже все обговорил с Завучем,— обрадовался Физик.
КОГО СЛУШАЮТСЯ МАЛЕНЬКИЕ ЧЕЛОВЕЧКИ? Разговор в учительской ИГЗ: Пробы без ошибок ЗАДАЧИ: задача 11 задача 12 задача 13	ИГЗ: ПРОБЫ БЕЗ ОШИБОК Еще во время первой встречи с ребятами Изобретатель рассказал о том, как ищут новые решения методом проб и ошибок и что ТРИЗ заменяет слепой перебор вариантов использованием закономерностей. Но теперь он решил остановиться на этом важном вопросе подробнее — ведь попыток улучшить метод было немало. Возникновение, эвристики — науки о том, как искать новое, связывают с работами греческого ученого Паппа Александрийского, жившего в П! веке нашей эры. Впрочем, никаких реальных рекомендаций, как правильно изобретать, он не сумел дать. А вот Раймунд Луллий (Х!И век) придумал Арса Магна (Великое искусство) — что-то вроде логической машины, представлявшей собой несколько концентрических дисков, расчерченных на секторы, в которых были написаны разные слова. Поворачивая диски относительно друг друга, можно было получать огромное количество новых словосочетаний, фраз. Луллий использовал свою машину для доказательства «бытия божьего»,, но в XVIII веке великий сатирик Джонатан Свифт, описывая в «Путешествии Гулливера» лапутянскую академию наук, высмеял попытки с помощью подобной машины открывать новое. А в сороковых годах нашего столетия эту идею использовал американский астрофизик Ф. Цвикки, придумав метод решения изобретательских задач, получивший название «морфологический анализ». Во время второй мировой войны в США, как и в других странах, лихорадочными темпами вели работы по созданию ракет, реактивных двигателей, К этим работам привлекли Цвикки, переехавшего в США из Швейцарии. Он удивлялся: одна группа разрабатывает один тип двигателя, другая — другой, а почему именно такой, а не иной — никто не задумывался. Тогда Цвикки, приученный своими астрономическими занятиями к порядку, систематизации, решил построить систему из разных типов двигателей. Он составил список важнейших элементов (признаков), определяющих конструкцию двигателей: А — ресурсы топлива; Б — агрегатное состояние топлива; В — агрегатное состояние среды; Г — способ создания тяги и т. п.— всего 11 признаков. Затем по каждому признаку были выписаны варианты его исполнения: А1 — топливо, запасенное на борту ракеты; А2 — топливо поступает из внешней среды; Б1 — топливо газообразное; Б2 — жидкое; БЗ — твердое и т. п. Затем стал рассматривать всевоз¬можные варианты сочетаний типа А1, БЗ, В2, ГЗ, Д1... Таких вариантов получилось очень много — около 37 тысяч. Проанализировав их, Цвикки сумел найти немало новых сочетаний, на которые получил ряд патентов. Странно,— подумал Изобретатель,— за 15 лет занятий изобретательством я многократно слышал о том, что морфологический анализ — хороший метод. И тем не менее ни разу не прочитал об изобретениях, сделанных с его помощью, кроме изобретений самого Цвикки! Наверное, отпугивает людей гигантская трудоемкость метода. Не каждый способен перебирать тысячи комбинаций. Это — расплата за использование метода проб и ошибок: ведь морфологический анализ сохраняет его недостатки — систематизация перебора вариантов вовсе не спасает от ошибок. Американец Алекс Осборн основательно «покрутился» в жизни: был строительным рабочим, посыльным в банке, клерком, полицейским, репортером, продавцом, учителем, бизнесменом и т, д. Занимаясь рекламой, столкнулся с необходимостью придумывать новое. И со временем предложил широко известную сегодня методику -— «мозговой штурм». Главная его идея — поиску нового очень мешает психологическая инерция, привычка к шаблонному мышлению, стереотипам. А еще сильнее мешает боязнь критики, неодобрения окружающих: в каждом из нас сидит строгий контролер, не позволяющий высказывать мысли, способные причинить нам вред или неприятность, загоняющий опасные идеи глубоко внутрь, в подсознание. А вместе с опасными мыслями часто отсекаются и творческие. Поэтому Осборн в сороковых годах предложил для снижения психоло¬гической инерции разделить процесс поиска нового на две части. Сначала в свободной, непринужденной обстановке группа склон¬ных к фантазированию людей — «генераторов» ищет решение проблемы, перебирая варианты. Критика запрещена, рекомен¬дуется выдвигать любые идеи, в том числе и заведомо нереальные, шуточные, фантастические. Затем список высказанных идей изучает другая группа — эксперты, в которую включают людей с критическим, аналитическим складом ума. Мозговой штурм какое-то время казался универсальным методом, позволяющим решать практически любые задачи» Сегодня очевидно, что возможности его ограничены. Помогая в решении простых задач, он малоэффективен для сложных. К тому же слишком много зависит от ведущего штурм, от его умения направлять работу группы. А выучиться «на ведущего» трудно, инструкций практически нет, у кого-то получается, у кого-то нет... Для повышения эффективности работы А. Осборн предложил задавать группе (или самому себе) ряд специальных вопросов, например, такие: Что можно увеличить или уменьшить, заме¬нить, перевернуть наоборот в исходном объекте? Можно ли изменить функционирование, цвет, движение, запах, форму и т. п.? С чем можно объединить, скомбинировать объект? и т. п. Такие вопросы назвали контрольными, а сам метод — метод контрольных вопросов. Подобные списки вопросов придумывали и другие изобретатели. Например, известный английский изобретатель Т. Эйлоарт предлагал пробовать различные материалы, использовать переходные состояния при замерзании, плавлении и т. п. Еще он предлагал узнавать мнение о задаче у совершенно не сведущих людей, устраивать сумбурное обсуждение вопросов на вечеринках, в пабах (английских пивных), мысленно забираться внутрь механизма, посещать в поисках идей свалки металлолома, магазины игрушек... Все это вполне может пригодиться при решении несложных задач, но и здесь нет гарантии успеха. Разве могли бы появиться профессиональные изобретатели, такие как работники МНТЦ «Прогресс», если бы не... Еще мальчишкой Г. С. Альтшуллер сконструировал катер с химическим двигателем. Он занимался в двух кружках: в военно-морском и химическом. И в обоих нужно было в конце года сделать выпускную работу. В результате объединения работ появился катер с химическим двигателем. Идея двигателя была проста: если налить в карбид воды, начнется бурная реакция с выделением газа. Если газ поджечь, получится реактивный двигатель. Свою идею он реализовал: построил катер, который мог выдержать человека. И вот испытания. Залили воду в двига¬тель, несколько секунд ничего не происходило, вдруг резкий толчок выбросил испытателя за борт, как оказалось, к счастью, потому что еще через несколько секунд катер пролетел весь пруд, выскочил на берег и взорвался... Еще он хотел построить Наутилус или просто какой-то аппарат, позволяющий плавать под водой. Акваланг тогда еще не был изобретен, да и откуда взять компрессор для сжатия воздуха? Подошел бы и жидкий воздух, но, конечно, холодильной машины у мальчишки тоже быть не могло. А нельзя ли получить жидкий воздух без ожижения? Теоретически невозможно... И все-таки ему удалось обойти запрет. Он решил использовать жидкость, в которой много кислорода, — перекись водорода Н2О2 - Для выделения кислорода ее достаточно подогреть. И достать перекись водорода оказалось несложно — в аптеках продается. Аппарат был построен. Так еще в школе Г. С. Альтшуллер получил авторское свидетельство на свое первое изобретение. Два года бились специалисты над проблемой создания газотеплозащитного скафандра для горноспасателей. Проблема была в том, что вес скафандра, включающего аппарат для дыха¬ния и систему охлаждения, не должен был превышать 20 килограммов, в то время как только дыхательный аппарат весил 16 килограммов и система охлаждения немногим меньше. Был объявлен всесоюзный конкурс. И три первых места в нем заняли три варианта скафандра, разработанные Г. С. Альтшуллером вместе с товарищем. Они нашли красивое решение проблемы: совместить системы охлаждения и дыхания. Сначала жидкий кислород используется для охлаждения, а испарившийся кислород—для дыхания. Конечно, путь от идеи до конструкции был неблизок, попутно друзьям пришлось сделать еще несколько изобретений, прежде чем проекты были готовы. Но главное изобретение Г. С. Альтшуллера — ТРИЗ, работу над созданием которой он начал в 1946 году, когда ему было 20 лет. К тому времени он уже работал инспектором по изобрета¬тельству в Каспийской военно-морской флотилии. Странное у него было положение: обращались за помощью в изобрета¬тельстве люди вдвое, а иногда и втрое старше его. Как им помочь? Он бросился в библиотеки, перерыл огромное количество книг в поисках советов, правил, как изобретать, и ничего не обнаружил. Тогда он решил разработать такие правила самостоятельно. Не сразу он понял, что вышел на большую, исключительно важную для всего человечества цель — создать метод, позволяю¬щий каждому научиться изобретать, решать творческие задачи в разных областях человеческой деятельности. И всю дальнейшую жизнь Г. С. Альтшуллер подчинил достижению этой цели. В 1948 году, когда были получены первые результаты, Г. С. Альтшуллер вместе с товарищем, которого он привлек к работе над целью, написали письмо Сталину. Оно было объемистым — несколько десятков страниц и содержало анализ весьма плачевного состояния изобретательского дела в стране. В письме предлагались меры по улучшению изобретательства, в первую очередь путем обучения изобретателей новым приемам изобретательства. Письмо было деловое, сухое, без обязательных для того времени уверений в личной любви и преданности, оно выглядело укором Председателю Совета Министров, плохо, по мнению авторов, выполнявшему свои обязанности. Изобретатель вспомнил, как он расспрашивал Генриха Сауловича об этом письме — неужели тот не понимал, чем оно грозило? Понимал. Но не мог остаться равнодушным к страшной разрухе, в которой оказалась наша страна в послевоенные годы, к угрозе атомной войны. Он был уверен в том, что в его руках возможность помочь восстановлению страны, и не мог не попытаться это сделать. Но ответом на письмо был арест, вздорные обвинения, пытки, приговор — 25 лет лагерей. Работа над ТРИЗ не прекращалась и в лагере, несмотря на голодное существование, нечеловеческие условия жизни и вдобавок одно из самых издевательских лишений — запрещение вести записи — все нужно было держать в голове. И тем не менее Альтшуллер считает, что именно ТРИЗ помогла ему выжить: первыми гибли те, кто сломался, смирился с безысходностью и потерял цель, смысл жизни. В 1954 году Г, С. Альтшуллер был полностью реабилитирован. В 1956 году вышла первая статья с изложением основ ТРИЗ. С тех пор изданы десятки книг, сотни статей, написанных Г. С. Альтшуллером и его учениками. Многие книги переведены на иностранные языки и изданы за рубежом. В сотнях городов нашей страны работают школы, народные университеты, центры по обучению изобретательству взрослых и детей, в которых ведут занятия подготовленные Г. С. Альтшуллером ученики и ученики его учеников. Слушатели начинают решать свои производственные проблемы еще в процессе обучения. Группы по изучению ТРИЗ работают на заводах, в НИИ, Дворцах культуры и техники, Домах научно-технической пропаганды, центрах НТТМ, вузах, в институтах повышения квалификации инженеров, кооперативах. А в Минске специалисты по ТРИЗ разрабатывают интеллектуальные системы, создают на базе мощной ЭВМ «изобретающую машину» — надежного помощника изобретателя. ТРИЗ изучают не только инженеры, но и врачи, учителя, социологи, биологи, журналисты — все, кому приходится в своей работе решать творческие задачи. Всей этой работой руководит на общественных началах Г. С. Альтшуллер, не занимающий формально никакой должности. Множество людей благодарны ему за то, что он привлек их к работе над наукой, может быть, самой важной из созданных в наше время — наукой о развитии творческой личности. Но государственные и многие общественные организации, призванные помогать изобретателю, в лучшем случае не «замечают» ее, а некоторые до сих пор активно противодействуют, яростно отрицая само ее существование. «Ничего, будущее все расставит на места», — усмехнулся Изобретатель. Задача 12. Во время войны опасности неожиданного торпедного удара подвергаются все большие корабли. Известные способы борьбы, например вывешивание торпедных сетей, не годятся, так как снижают скорость хода. Попытки стрелять по торпедам тоже бесполезны — из-за малого угла стрельбы снаряды рикошетируют при ударах о воду, как брошенные «блинчиком» камешки. Нередко о торпедной атаке экипаж узнает, только увидев след идущих торпед. Быстро развернуться, уйти от удара большой корабль не успевает. Как быть? Конечно, когда торпеды уже выпущены, решать задачи поздно. Но нужно заранее придумать, как поступать в этом случае. Задача 13. Задачу, перед которой оказался Г. С. Альтшуллер, требовалось решить очень срочно. Строился завод по производству напряженного струнобетона — бетонных плит, внутри которых натянута с большой силой стальная проволока. Такие плиты обладают очень большой прочностью. Но подвели поставщики — не изготовили вовремя мощные домкраты, необходимые для натяжения струн. Было предложено использовать тепловое расширение — нагреть проволоку электрическим током, закрепить в нагретом состоянии и, когда остынет, залить бетоном. Однако возникло острое противоречие: нагрев должен быть сильным, но тогда проволока перегреется, нарушится ее структура, что недопустимо. Правда, существует специальная жаропрочная проволока, но она слишком дорога. Как быть?
вверх	продолжение...	вверх