© Альтшуллер Г.С., "Знание-сила", 1961, №8
ЕСЛИ ВЫ ХОТИТЕ ИЗОБРЕСТИ…
(ОТРЫВОК ИЗ КНИГИ "КАК НАУЧИТЬСЯ ИЗОБРЕТАТЬ")

Существует несколько простых правил, помогающих успешно решать многие изобретательские задачи. Первое правило можно сформулировать в двух словах: "Пусть случится!" Пожалуй, нагляднее всего принцип "Пусть случится!" изложен в бразильском предании об обезьяне, которая придумала ананас. Я перескажу это предание, дополнив его некоторыми техническими подробностями.

НОВЕЛЛА ОБ ОБЕЗЬЯНЕ АН И АНАНАСЕ

Однажды некая обезьяна по имени Ан побывала в далекой северной стране и привезла оттуда чертежи елки. Эти чертежи были изучены со всем вниманием, и обезьяны задумали создать нечто подобное и для своего леса. Ведь всем известно, что обезьяны любят подражать.

Однако обезьяна Ан, которой было поручено создание местного образца елки, обладала богатым творческим воображением. "Размеры не те,- решила обезьяна.- Шишка должна быть раз в десять больше. И, разумеется, вкуснее". Эта идея так понравилась другим обезьянам, что в честь изобретателя проектируемый плод назвали ананасом.

Оставалось построить экспериментальную елку нового образца. Обезьяна Ан поступила очень просто. На чертежах обычной елки она переправила одну цифру - и масштаб изменился в десять раз.

С этим проектом обезьяна Ан отправилась в соответствующее учреждение. Там немедленно собрали высокоученых экспертов.

- Не пойдет,- сказал первый эксперт,- эта елка будет в пять раз выше других деревьев нашего леса. Она не выдержит урагана.
 
- Конечно, не пойдет, - решительно произнес второй эксперт. - При такой высоте дерева для питания его листьев придется ставить специальную насосную установку...

- Ни в коем случае не пойдет- воскликнул третий эксперт. - Типичное техническое противоречие: выигрывая в массе плода, вы проигрываете в утяжелении несущей конструкции. К тому же подумайте, что случится, если большой ананас упадет вниз...

- Что случится? - переспросил изобретатель.- Конечно, если такая штука ударит...

И тут его осенило. Он воскликнул:

- Пусть случится! Пусть упадет заранее! Надо изменить проект - дерево вообще не нужно. Ананасы должны расти на земле. Я уже представляю себе эту конструкцию, крупные плоды, окруженные большими пучками листьев. И падать им некуда... А какая экономия лесоматериалов!

Проект был принят единогласно.

"Пусть случится!" - это ключ к решению технических задач, которые на первый взгляд кажутся неразрешимыми.

Вот характерный пример.

В начале прошлого года в одном из технических журналов была помещена статья инженера, занимающегося вопросами электросварки. Эта статья во многом отличалась от обычных технических статей - спокойных и суховатых. Чувствовалось, что автор статьи с трудом сдерживает волнение. Статья чем-то напоминала сигнал SOS: сварщикам требовалась срочная помощь изобретателей. Речь шла о нескольких "узких местах", сдерживающих развитие производства на крупном машиностроительном заводе. Наиболее каверзной оказалась проблема транспортировки толстолистовой стали.

Дело в том, что толстолистовая сталь хранится на специальных стеллажах. По мере необходимости листы, стоящие в вертикальном положении (на ребре), с помощью тельферов или кранов доставляются к рабочему месту сварщика. Однако безопасно транспортировать листы весом более тонны не удается. А ведь бывают листы весом и 20, и 30 тонн!

Нужен, говорилось в статье, надежно работающий и предельно простой по конструкции захват для транспортировки листов в вертикальном положении.

Трудно ли решить эту задачу?

И да, и нет. Подобрать конструкцию надежного и простого захвата нетрудно: в строительной технике, например, применяются многочисленные образцы различных захватов для транспортировки в вертикальном положении стеновых панелей и блоков. Но ведь совершенно очевидно, что это будет лишь временное решение.

Когда-то листы стали были небольшими и их легко переносили над землей. Теперь по условиям задачи - вес листов достигает 30 тонн. Тенденция развития ясна: в дальнейшем листы стали будут иметь вес и 50 тонн, и 70 тонн. Что же - и эти листы переносить над землей с помощью "надежных и простых захватов"?

Достаточно так поставить вопрос, чтобы стала очевидной необходимость и целесообразность применения принципа "Пусть случится!" Трудность задачи состоит в том, чтобы достаточно простыми средствами предотвратить падение транспортируемого листа. Так допустим, что лист уже упал. И что же? Разве нельзя транспортировать его именно в этом положении?

Транспортировать тяжелую стальную заготовку по земле много легче, чем над землей. Можно заведомо сказать, что путь для такой транспортировки должен найтись. Ведь по правилам техники безопасности запрещается транспортировать тяжелые грузы над головами людей. Значит, при всех обстоятельствах листы транспортируются по свободному пути. Так пусть случится! Зачем их поднимать, а потом опускать? Пусть все время движутся по земле - и они никогда не упадут.

Второе правило на первый взгляд кажется парадоксальным. Сформулировать его можно так: чем больше нарастают трудности при попытках решить задачу, тем ближе верное решение. Или короче: недостатки - это потенциальные достоинства.

В сущности, ничего парадоксального здесь нет. Трудности при решении задачи связаны с тем, что изобретатель блуждает, не зная верного направления. В этих условиях очень важно знать хотя бы неверное направление: тогда останется повернуть на 180 градусов. Представьте себе человека, который с завязанными глазами бродит в огромном зале. Если он натолкнется на стену, это уже поможет ориентироваться. Зная, куда нельзя идти, легче решить вопрос о том, куда идти можно.

В конце прошлого века шведский изобретатель Лаваль, работая над усовершенствованием паровой турбины, столкнулся с почти непреодолимым препятствием. Ротор турбины делал тридцать тысяч оборотов в минуту. При такой скорости его необходимо очень точно уравновесить, а этого Лавалю как раз и не удавалось добиться. Изобретатель увеличивал диаметр вала, делал вал все более жестким, но каждый раз при опытах машина начинала дрожать, и вал деформировался.

В конце концов, поняв, что увеличивать жесткость вала далее уже невозможно, Лаваль решил проверить прямо противоположный путь. Массивный деревянный диск был насажен на... камышовый стебель. И вдруг оказалось, что податливый, гибкий вал при вращении уравновешивается сам собой! Лаваль отметил в записной книжке: "Опыт с камышом удался..."

Бывает так, что задача - на данном этапе развития науки и техники - не решается ни одним из возможных способов. Если задача "не поддается", надо задать себе вопрос: "А нельзя ли использовать в других задачах тот эффект, который в данной задаче играет отрицательную роль?"

Член-корреспондент Академии наук СССР В.Н.Вологдин в статье "Путь ученого" ("Ленинградский альманах, 1953, № 5) пишет, что в двадцатых годах он задался целью применить токи высокой частоты для нагрева металла. Опыты показали, что металл нагревается лишь с поверхности. Ток высокой частоты никак не удавалось "загнать" в глубь заготовки - и опыт прекратили. Впоследствии Вологдин не раз сожалел, что не использовал этот отрицательный эффект: промышленность могла бы получить метод высокочастотной закалки стальных деталей на много лет раньше...

По-иному сложилась судьба другого выдающегося изобретения - электроискровой обработки металла.

Двое исследователей - Б.Р.Лазаренко и И.Н.Лазаренко - работали над проблемой борьбы с электрокоррозией металлов. Электрический ток разъедал металл в месте соприкосновения двух деталей, и с этим ничего не удавалось сделать. Были испробованы твердые и сверхтвердые сплавы - и безрезультатно. Исследователи пытались помещать контакты в различные жидкости, но нарушение шло еще интенсивнее. Ничто не могло предотвратить измельчение металла в порошок!

Однажды изобретатели поняли, что этот отрицательный эффект можно где-то применить с пользой. Так возникла идея изобретения: получать с помощью электрокоррозии тончайшие металлические порошки.

Вредное явление стало полезным, и вся работа пошла теперь в другом направлении. 3 апреля 1943 года изобретатели получили авторское свидетельство на электроискровой способ обработки металла.

Иногда отрицательный эффект очень трудно, почти невозможно устранить. В таких случаях полезно действовать по правилу "минус на минус дает плюс": не стремиться к устранению отрицательного эффекта, а просто компенсировать его другим эффектом, тоже отрицательным, но противоположным по действию.

Можно привести такой пример. Диафрагму на фотоаппаратах устанавливали либо перед объективом, либо позади объектива, В первом случае изображение несколько раздувалось, во втором сжималось. Это явление, названное дисторсией, довольно долго не могли устранить. А выход, найденный впоследствии, оказался простым: надо было поставить две диафрагмы - перед объективом и позади него. Пучок лучей сначала несколько расширялся, а затем ровно настолько же сжимался. Одно искажение компенсировалось другим, и снимок получался без малейших погрешностей. Используя правило компенсации, изобретатель решает задачу не "в лоб", а обходным путем. Особенно часто этим путем приходится идти при решении задач, связанных с оптикой, акустикой, радио- и электротехникой. Однако компенсация может успешно применяться и при решении задач в других, самых различных областях техники.

Вот один пример.

С уменьшением содержания воды в бетонной смеси возрастает прочность готового бетона. Однако, если содержание воды в бетоне низко, возникают затруднения в укладке бетона и получении гладкой поверхности бетонного элемента. Таким образом, налицо очевидное техническое противоречие: выигрывая в одном, мы неизбежно должны проиграть в другом.

Что же предложили изобретатели? Они сказали: не нужно уменьшать содержание воды в приготовляемом бетоне. Наоборот, бетон нужно готовить с избытком воды. А уже затем, после затворения, избыточную воду следует отсасывать с поверхности бетона посредством вакуумирования.

Это предложение сразу сняло противоречие и позволило использовать преимущества высокого исходного и низкого конечного содержания воды в бетоне.

Читатель, вероятно, спросит: а как узнать, правильно ли найденное решение или нет?

Методика изобретательства дает ответ и на этот вопрос. Расскажу поучительную историю, которая поможет читателю правильно оценивать технические идеи.

НОВЕЛЛА О ПОЧТИ ГЕНИАЛЬНОМ ИЗОБРЕТЕНИИ

Это случилось в конце сороковых годов, когда методика еще только испытывалась. Однажды в бюро рационализации и изобретательства пришел моряк-гидрограф.

- Тут все говорят про методику,- сказал он мне.- Это... верно?

И таинственно оглянулся. Я тоже таинственно оглянулся и ответил:

- Верно. Моряк положил на стол карту земных полушарий, аккуратно разгладил ее и объяснил, что в таком случае он имеет задачу. "Шикарную задачу", как он выразился. Я посмотрел на моряка (казалось, он сошел со страниц романов Стивенсона), посмотрел на измятую карту (она была вырвана из какого-то старого атласа) и решил, что речь идет о кладе. Разумеется, клад зарыт на острове, координаты которого неизвестны.
- Причем здесь клад? - возмутился моряк, выслушав мое осторожное замечание, что методика изобретательства не может помочь в отыскании кладов. - Нужно изобретение! Вот карта, видите? Так сказать, изображение земного шара. И это изображение спроецировано на плоскость. Отсюда искажения при любой проекции. А глобусы... На глобусах нет искажений, но они... они возмутительно громоздки.

Да, все было ясно. При использовании карт смирялись с некоторыми искажениями, зато выигрывали в компактности и простоте. Используя глобусы, выигрывали в наглядности и отсутствии искажений, но мирились с громоздкостью, сложностью изготовления.

- Пятьсот лет такое положение. А может и больше,- мрачно сказал моряк.- Что тут сделает методика?

Я скромно ответил, что методика позволяет решать подобные задачи в течение пяти минут. Моряк недоверчиво кашлянул и посмотрел на часы.

Решение было найдено через три минуты: нужны надувные глобусы. В нерабочем состоянии они будут очень компактны, а в рабочем вполне заменят обычный глобус. Можно будет иметь карманные атласы различных глобусов - и все это дешево и просто.

- Гениально! - воскликнул моряк. Но тут же уточнил. - То есть почти гениально. Посмотрим, как оно... гм, как оно получится. Это разозлило меня: чего, собственно, смотреть?! Идея есть - и все.

Через два дня я уже отправлял заявку на "наглядное географическое пособие, отличающееся..." Месяц спустя прибыл ответ. Мне отказали в выдаче авторского свидетельства. Нет, с новизной все обстояло благополучно, никто не догадался запатентовать "почти гениальное" изобретение. Полезность - в принципе - тоже не вызвала сомнений. Отрицательное решение было мотивировано так: "Оказавшись в руках школьника, такое "учебное устройство" немедленно превратится в обычный мяч, что никак не будет способствовать воспитанию уважения к нашей планете Земле".

Это был совершенно уникальный отказ! С такой мотивировкой мне еще не приходилось сталкиваться. Я горел желанием немедленно опротестовать это решение. И вот в одной из школ был поставлен эксперимент. Преподавательница географии пригласила в класс двух учеников и показала им надувные глобусы. Надо полагать, это были довольно дисциплинированные ребята. Они чинно вошли в класс, вежливо поздоровались и принялись рассматривать глобус. И вдруг один из них неуловимым движением выбил из рук другого "учебное пособие". Глобус устремился к потолку. Началось именно то, что "никак не могло способствовать воспитанию уважения к нашей планете Земле".

Я вышел из класса и осторожно прикрыл за собой дверь. В этот момент я услышал взрыв: "почти гениальное" изобретение лопнуло. В буквальном смысле слова. Чтобы дать правильную оценку найденной идее, надо представить себе изобретение не в виде единичного экспериментального образца, а осуществленным и внедренным предельно широко. Надо представить себе, во что обойдется такое внедрение и что оно дает, просто или сложно будет осуществить внедрение, удобно или неудобно будет пользоваться изобретением при массовом внедрении.

Идею изобретения следует испытывать всесторонне - и жестко, безжалостно. Хорошие технические идеи имеют большой "запас прочности", они выдержат любое испытание.