© Альтшуллер Г.С., Селюцкий А.Б., Крылья для Икара: Как решать изобретательские задачи, Петрозаводск, "Карелия", 1980 г., 224 с. 180-199.
СИЛА РАЗУМА

КОЕ-ЧТО О ШЕРЛОКЕ ХОЛМСЕ

До сих пор мы говорили об изобретательстве. А как обстоит дело с творчеством в других областях? Возможна ли там алгоритмизация процесса решения задач, считающихся творческими?

Давайте начнем с криминалистики. С Шерлока Холмса и его дедуктивного метода. Кстати, сам Холмс не раз говорил доктору Уотсону, что хотел бы видеть вместо рассказов о раскрытии преступлений учебник по теории раскрытия: "Преступление - вещь повседневная. Логика - редкая. Именно на логике, а не на раскрытии преступлений вам и следовало бы сосредоточиться. А у вас курс серьезных лекций превратился в сборник занимательных рассказов". Что ж, исправим хотя бы отчасти "ошибку" доктора Уотсона.

Перелистайте рассказы о Шерлоке Холмсе: в каждом рассказе содержится сложная криминалистическая задача. Нетрудно заметить, что почти всегда в основе задачи лежит криминалистическое противоречие, по форме подобное физическому противоречию. Вот, например, рассказ "Человек с рассеченной губой". Из помещения исчез человек, хотя ни выйти, ни спрятаться он не мог. Противоречие: "Человек находится здесь, поскольку он не мог исчезнуть из этого помещения, и человека здесь нет, поскольку все присутствующие - другие люди". Сыщики из Скотланд-Ярда решают такие задачи методом проб и ошибок, хватаясь в первую очередь за варианты, кажущиеся очевидными. А Шерлок Холмс использует свой метод. Суть этого метода Холмс излагает в одной из бесед с Уотсоном:

"...При решении подобных задач очень важно уметь рассуждать ретроспективно. Это чрезвычайно ценная способность, и ее нетрудно развить, но теперь почему-то мало этим занимаются. B повседневной жизни гораздо полезнее думать наперед, поэтому рассуждения обратным ходом сейчас не в почете. Из пятидесяти человек лишь один умеет рассуждать аналитически, остальные же мыслят только синтетически.

- Должен признаться, что я вас не совсем понимаю.

- Я так и думал. Попробую объяснить это понятнее. Большинство людей, если вы перечислите им все факты один за другим, предскажут вам результат. Они могут мысленно сопоставить факты и сделать вывод, что должно произойти что-то. Но лишь немногие, узнав результат, способны проделать умственную работу, которая дает возможность проследить, какие же причины привели к этому результату. Вот эту способность я называю ретроспективными, или аналитическими, рассуждениями" .

Мысль Холмса можно пояснить простым примером. Предположим, дана задача: "40 плюс 60. Что получится?" Решить такую задачу просто: есть "факт" (40), есть еще "факт" (60), складываем, получаем "результат" (100). По терминологии Холмса это - синтетическое мышление. Вторая задача: "Дано 100. Как это число получилось при сложении?" Налицо "результат" (100), и надо узнать, суммой каких "фактов" (чисел) он является. Тут по терминологии Холмса нужно аналитическое, дедуктивное мышление. Задача трудная. Может быть, 100 - это сумма 35 и 65. А может быть - 12 и 88. Или 56, 14 и 30...

Чтобы усилить аналогию, надо допустить, что некоторые известные нам "факты" (цифры) лишние, т. е. даны не только числа от 1 до 99, но и 356, 2452 и т. д., которые не могут войти ни в какую сумму, но мы об этом не знаем и можем пытаться получить 100, складывая 2452 и 74... А некоторых нужных "фактов" (цифр) нет, т. е. мы почему-то забыли о существовании, например, чисел 10, 20, 30 и т. д. В этих условиях идти "обратным ходом" - от результата к породившим его фактам -действительно очень трудно.

Так обстоит дело и при решении изобретательских задач. Нетрудно предугадать, что получится, если применить определенный физический эффект в сочетании с определенным приемом. Но в изобретательской задаче известен "результат" ("бухта должна быть очищена от ила"), и неизвестно, суммой каких действий (эффектов, приемов) он должен быть получен. Как же действует Холмс?

Прежде всего он отбрасывает лишние факты, оставляя только те, которые действительно необходимы: "В искусстве раскрытия преступлений первостепенное значение имеет способность выделить из огромного количества фактов существенные и отбросить случайные. Иначе ваша энергия и внимание непременно распылятся вместо того, чтобы сосредоточиться на главном". Холмс много раз возвращается к этой мысли. С точки зрения теории решения изобретательских задач, это тоже очень важно: речь идет о построении модели задачи. Лишние факты должны быть отброшены, а из оставшихся абсолютно необходимых фактов надо построить модель конфликта.

Сразу возникает вопрос: а как быть с недостающими фактами? Вот ответ Холмса: "Идеальный мыслитель,- заметил он, - рассмотрев со всех сторон единичный факт, может проследить не только всю цепь событий, результатом которых он является, но также все вытекающие из него последствия. Подобно тому, как Кювье мог правильно описать целое животное, глядя на одну его кость, наблюдатель, досконально изучивший одно звено в цепи событий, должен быть в состоянии точно установить все остальные звенья, и предшествующие, и последующие". Тут прямо напрашивается аналогия с правилами вепольного анализа. Когда мы говорим, что дано одно вещество и потому надо добавить еще одно вещество и поле, идет достройка "звеньев цепи". Аналогию можно продолжить (даже термины в чем-то сходные: есть, скажем, цепные веполи...), но это всего лишь аналогия. Важно другое: чтобы получить недостающие факты путем наращивания "цепи", нужно знать, какие "звенья" можно стыковать и как именно. Нужно знать, как строить систему фактов, т. е. нужно знать законы построения и перестроения систем. Разумеется, эти законы различны для изобретательства и криминалистики. Но важен подход: надо знать и использовать законы достройки и преобразования моделей задач (а для этого надо знать законы развития систем - изобретательских, криминалистических или любых других).

Кроме знания законов, по которым "стыкуются" факты, нужно иметь в запасе обширный набор фактов, могущих понадобиться при "стыковке". То есть нужно иметь мощное информационное обеспечение: "Посредством умозаключений можно решить такие задачи, которые ставили в тупик всех, кто искал их решения с помощью своих чувств. Однако, чтобы довести это искусство до совершенства, мыслитель должен иметь возможность использовать все известные ему факты, а это само по себе предполагает, как вы легко убедитесь, исчерпывающие познания во всех областях науки...". И Холмс старается "объять необъятное": ведет картотеку, тщательно упорядочивает информацию и стремится сжать ее, заменяя множество однотипных фактов одним правилом.

Можно привести интереснейшие высказывания Холмса о том, как должен быть организован информационный фонд, как надо управлять мышлением, чтобы гасить психологическую инерцию, и т. д., и т. п. Но мы не хотим лишать читателя удовольствия заново перечитать А. Конан-Дойля. Сейчас нам важно другое. В эпоху, когда криминалистические задачи и в самом деле решались примитивным перебором вариантов, Конан Дойль спрогнозировал возникновение научной криминалистики - и не ошибся. И что самое важное: решение криминалистических задач по методу Холмса (или на основе современной научной криминалистики) похоже - хотя бы и в общих чертах - на решение задач по АРИЗ. Приходится строить модель задачи, выявлять противоречие, преодолевать психологическую инерцию, использовать информационный фонд ("таблица криминалистических эффектов": зависимость между ростом преступника и длиной его шагов, зависимость между сортом табака и свойствами пепла и т. д.). Ну, а раз алгоритмизация (или "онаучивание") процесса решения задач в изобретательстве и криминалистике идут сходными путями, почему бы теми же путями не пойти и в науке?

ИЗОБРЕТЕНИЕ И ОТКРЫТИЕ: В ЧЕМ, СОБСТВЕННО, РАЗНИЦА?

Потребность в эффективных методах решения творческих задач в технике была осознана еще 30-40 лет назад. Появились методы, если и не порывавшие с древней тактикой бессистемного перебора вариантов, то, по крайней мере, пытавшиеся повысить ее эффективность: мозговой штурм, морфологический анализ, синектика. Почти одновременно началась и разработка АРИЗ. Современный инженер, как правило, хорошо понимает необходимость освоения теории решения изобретательских задач или хотя бы ее фрагментов - приемов, методов, правил.

В науке иное положение. Здесь еще сильны традиционные представления, согласно которым открытия делаются особо одаренными людьми, наделенными природными способностями и обладающими глубокими знаниями. Метод проб и ошибок (молодые научные сотрудники непочтительно называют его "методом научного тыка") в науке считается вполне естественным. Конечно, наука не может утверждать, что творческие процессы непознаваемы и не поддаются усовершенствованию. Такое утверждение противоречило бы самому духу науки. Но существуют удобные формулировки: "Главное - интуиция, а механизм интуиции пока не раскрыт..."

Еще совсем недавно слово "ученый" было синонимом слова "мудрец", и где-то в подсознании мы до сих пор связываем эти слова. Можно ли сомневаться в том, что мудрец умеет правильно мыслить?!

Некоторые ученые сравнивали процесс открытия с восхождением на труднодоступную вершину. Лезешь вверх, говорили они, выбиваешься из сил, срываешься, падаешь, снова карабкаешься вверх, а когда, наконец, поднимешься на вершину, то обнаруживаешь, что рядом была прямая и удобная дорога... Такие сравнения охотно цитировали, пересказывали, но "теорию поиска прямых и удобных дорог" никто серьезно не разрабатывал.

В 1930 году в Оксфорде вышла книга математика Р. Фишера "Генетическая теория естественного отбора". В ней Фишер, в частности, показал, что для формулирования законов, открытых Менделем, не было даже необходимости в экспериментах: достаточно было разумно использовать обыденные знания, имеющиеся у каждого человека. Все мы знаем, что в среднем ребенок от отца получает примерно столько же наследственных признаков, сколько от матери. Это первая предпосылка. Во-вторых, мы часто видим, что ребенок получает свои признаки не непосредственно от отца, а, скажем, от деда. Из этого нетрудно сделать вывод, что данный признак в скрытом виде находился и у отца, но был как бы прикрыт другим, аналогичным ему признаком и вынырнул затем лишь в третьем поколении (считая за первое поколение деда). Этих двух предпосылок было бы уже достаточно, чтобы прийти к выводу, что обычно у человека (да и у других организмов, вероятно) каждый признак представлен по крайней мере двумя задатками - от матери и от отца, причем один из них может подавлять собой другой. Это означает диплоидность генов и возможность доминирования одного признака над другим. Отсюда естественно вытекают и те численные отношения, которые вывел Мендель для одной пары признаков.

Третьей предпосылкой является то наблюдение, что ребенок получает признаки разных органов (цвет глаз, форма носа или цвет волос и т. д.) независимо друг от друга. Так, цвет глаз сын иногда наследует от отца, а вьющиеся волосы - от матери. Другой ребенок в этой семье может получить цвет глаз от матери, а гладкие волосы от отца или оба признака от одного родителя. Это уже дает основание для представления о независимом наследовании непарных признаков, к которому пришел Мендель. Короче говоря, все основные законы Менделя человек, мыслящий точно и имеющий лишь обычный житейский опыт, мог бы достаточно уверенно вывести даже без эксперимента.

Высказывание Фишера - редчайший случай критического отношения к эффективности научного мышления. Факты запаздывания открытий довольно многочисленны, и их видели многие. Но тут же находили оправдания... Типичный пример - история открытия пенициллина в изложении канадского ученого Г. Селье:

"Вот история его открытия. В то время как английский микробиолог сэр Александр Флеминг занимался изучением гриппа, на чашке с культурой стафилококка случайно развивалась плесень и создавала круг, свободный от микроорганизмов. Флеминг немедленно сделал вывод, что какое-то активное вещество (он назвал его пенициллином), продуцируемое плесенью, убивает микробов. Он предположил также, что это вещество может быть использовано для борьбы с инфекционными болезнями. Вы можете сказать, что любой человек, оказавшийся перед лицом подобных фактов, пришел бы к тому же выводу. Однако история свидетельствует, что это не так. В самом деле, подобные наблюдения над различными видами плесени и различными микробами делались не раз и прежде, однако никто серьезно не подумал об их использовании. На первый взгляд, плесень кажется такой грязью, что представляется невероятным, чтобы кто-нибудь захотел приложить ее к ране или впрыснуть больному человеку. Плесень обычно растет на испорченных продуктах, и мы так привыкли рассматривать ее как нечто вредное, что только в высшей степени творческий, оригинальный ум, полностью освободившийся от привычных шаблонов мысли, мог сделать подобное открытие. Все другие микробиологи, которым приходилось видеть микробные культуры, разрушенные присутствием плесени, просто заключили, что нельзя допускать плесень в эти культуры. Нужна была вспышка гения, чтобы увидеть всю перспективность этого основного наблюдения".

Микробиологи видели, что плесень убивает микробы. Знали, что инфекционные болезни вызываются микробами. Но объединить эти два факта не смогли. Психологическая трещина была совсем мала - и все же ее не удавалось преодолеть. Казалось бы, надо было встревожиться: почему мысль останавливается перед столь небольшими препятствиями и что надо сделать, чтобы преодолеть эту психологическую инерцию? Но Селье делает иной вывод: такой уровень мышления вполне естествен, поэтому, чтобы объединить эти два факта, нужна была "вспышка гения"...

Интересно отметить, что запоздало и учение о "стрессе", созданное самим Селье, причем запоздало на целое столетие! Селье пишет, что для установления открытых им закономерностей вполне достаточно было общеизвестных наблюдений об одинаковом начале различных заболеваний и очень элементарных опытов. Но снова потребовалась "вспышка гения", чтобы увидеть очевидное...

Классический пример открытия - обнаружение радиоактивности А. А. Беккерелем. История этого открытия со всеми необходимыми атрибутами - ярким проявлением случайностей, обязательной "вспышкой гения" - описана в учебниках, пересказана в научно-популярных книгах, очерках, статьях. Мы как-то устроили опрос на одном семинаре по АРИЗ. Выяснилось, что все участники семинара знали дату, автора и обстоятельства открытия. И ни один не знал, что почти за сорок лет до Беккереля Ньепс де сен Виктор обнаружил, что азотнокислый уранил в темноте засвечивает фотопластинку. Десять лет Ньепс наблюдал это явление и накапливал факты. В 1868 г. он сделал доклад в Парижской академии наук. Доклад выслушали, тезисы напечатали - и не обратили никакого внимания! Незамеченными прошли и аналогичные опыты Арнодона, химика из Лиона... Тут не требовалось даже стыковать факты, открытие было изложено в готовом виде, оставалось только заинтересоваться им, оценить - пусть в сто раз меньше - его значение...

"Сбои" научной мысли забываются, в памяти остаются "вспышки гения" - и история научных открытий представляется каскадом феерических подвигов мысли. Что и говорить, открытия очень важны, каждое из них так или иначе влияет на судьбу человечества. Но вот пути к открытиям крайне несовершенны, технология решения "открывательских задач" в основе своей не изменилась с древнейших времен: все тот же метод проб и ошибок, перебор вариантов, долгое топтание перед самыми небольшими психологическими препятствиями...

Можно ли решать "открывательские задачи" иначе?

Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим, как была решена небольшая, но очень типичная научная задача.

В 1897 году Рассел обнаружил, что очищенная от окислов поверхность некоторых металлов способна создавать скрытое изображение на фотопластинке. Если в темной комнате приложить к цинковому кольцу фотопластинку, а потом проявить ее, получится отпечаток этого кольца.

Открытие Рассела было сделано после открытия катодных, анодных, рентгеновских и радиоактивных лучей. В эту эпоху все, похожее на новый вид излучения, сразу привлекало всеобщее внимание, поэтому "эффект Рассела" не остался незамеченным. Вскоре, однако, выяснилось, что лучи здесь ни при чем. Освобожденная от окислов поверхность металла взаимодействует с влагой воздуха, поглощая кислород и выделяя водород в атомарном, очень активном состоянии. Атомарный водород, воздействуя на слой фотоэмульсии, вызывает ее почернение.

Казалось бы, механизм эффекта Рассела ясен. Но тут обнаружилось удивительное явление. Пластинку отодвигали от цинка на десять сантиметров, и все равно она чернела. Это противоречило хорошо известным свойствам атомарного водорода: при нормальном давлении атомы водорода не могут пробегать такое расстояние, они должны попарно соединиться и стать молекулами. А молекулярный водород не действует на фотоэмульсию.

Свыше семидесяти лет это явление оставалось неразгаданным. Объяснение нашел ленинградский инженер, преподаватель АРИЗ В. В. Митрофанов. Он прежде всего четко сформулировал физическое противоречие: "Атомарный водород должен преодолевать расстояние от металла до пластинки, чтобы вызвать ее почернение, и атомарный водород не должен преодолевать этого расстояния, потому что он этого не может". Противоречие видели и до Митрофанова. Но воспринимали это противоречие как сигнал: "Так быть не может". С точки зрения теории решения изобретательских задач, все наоборот: так вполне может быть, решение любой изобретательской задачи представляет собой пример совмещения несовместимого...

"Вещество есть и вещества нет" - такое противоречие уже встречалось нам в задаче 25 о внесении тонкоизмельченного железного порошка в полимер. Там тоже нельзя было донести частицы железа до полимера: железо по пути окислялось. Идея решения заключалась в том, чтобы на время "прикрыть" каждый атом железа, соединив его с другими атомами в легкораспадающуюся молекулу; попав в полимер, эта молекула распадется, и железо будет, таким образом, доставлено в активном атомарном состоянии. В. В. Митрофанов предположил, что подобный механизм имеет место и при засвечивании пластинки. У поверхности металла образуется атомарный водород. Но атомы водорода попарно соединяются, образуя молекулы. Как и в решении задачи 25, это молекулы легкораспадающиеся, возбужденные (знакомые всем из школьной химии молекулы Н2, но обладающие высокой энергией и потому готовые вот-вот "лопнуть" подобно надутому до предела воздушному шарику). Такие молекулы преодолевают расстояние от металла до фотопластинки: все-таки это молекулы, атомарного водорода нет! Но достигнув пластинки, возбужденные молекулы сталкиваются с ее поверхностным слоем, который тоже наделен избытком энергии. И уже тут молекулы разрушаются: есть атомарный водород!

Самое поразительное, что все факты, потребовавшиеся для решения задачи, хорошо известны по школьным курсам физики и химии. Был и инструмент для их соединения: формулировка физического противоречия. Но инструмент отбрасывали, и факты оставались несоединенными...

На одном семинаре преподаватель пригласил к доске слушателя-физика, объяснил задачу, связанную с эффектом Рассела, и предложил ее решить. Первые восемь минут ушли на препирания: слушатель утверждал, что это несерьезно - вот так, сразу, у доски решать подобные задачи. А вдруг потребуются эксперименты? А вдруг неверны исходные данные? А вдруг каких-то данных недостает?.. Наконец, преподаватель уговорил слушателя и тот начал решать задачу. В сущности, это были все те же попытки уклониться от решения: "Может быть, почернение вызывается не атомарным водородом, а чем-то другим?.. Может быть, здесь проявляется совместное действие водорода и еще какого-то фактора?.." Так продолжалось десять минут, после чего преподаватель сказал: "Давайте исходить из того, что есть твердо установленный факт - почернение пластинки вызвано именно атомарным водородом. Сформулируйте противоречие и найдите условия, при которых водород ведет себя так, как требует эта формулировка". Вот запись дальнейшего диалога:

Слушатель: - Противоречие заключается в том, что атомарный водород должен зачернять пластинку, поскольку вы утверждаете, что это так, и не должен этого делать, поскольку он не может пройти расстояние от металла до пластинки. Это, конечно, не совсем точно: отдельные атомы водорода вполне могут достичь пластинки... Может быть, дальше идет цепная реакция?

Преподаватель: - Мы будем оперировать только теми достоверными фактами, которые даны в условиях задачи. Если ничего не получится, тогда начнем вводить новые факты. А пока в этом нет необходимости.

Слушатель: - Хорошо. Итак, атомарный водород есть и атомарного водорода нет.

(Пауза)

Преподаватель: - Вспомните простейшие операции по шагу 4.1.

Слушатель: - Противоречивое требование можно разделить в пространстве и времени. Потом - использование переходных состояний. Но атомарный водород, превратившись в молекулярный, сам не перейдет снова в атомарное состояние... Еще один путь - перестройка структуры. Непонятно: что менять в атомарном водороде?

Преподаватель: - Что ж, разделим противоречивые требования в пространстве и во времени.

Слушатель: - Это подразумевается в условиях задачи.

Преподаватель: - Ничего. Давайте четко разделим противоречивые требования во времени и в пространстве.

Слушатель:- В какой-то момент времени у поверхности металла образуется атомарный водород. Можно считать, что в это время он есть. Но тут же он исчезает, превращается в молекулярный водород. И через какое-то время снова появляется у фотопластинки... Единственная возможность: фотопластинка сама расщепляет молекулярный водород.

Преподаватель: - А это реально?

Слушатель:- Насчет фотопластинки не знаю. Некоторые металлы, например палладий, поглощают водород и при нагревании выделяют его в атомарном состоянии. Но ведь по условиям задачи молекулярный водород не взаимодействует с пластинкой! Она не может его поглощать.

Преподаватель: - Да, не может.

Слушатель:- Идея решения все равно годится. Атомарный водород на время перехода от металла к пластинке перестает быть атомарным и образует какое-то неустойчивое соединение, которое распадается, ударяясь о поверхность пластинки... Мы неправильно сформулировали противоречие. Атомарный водород по условиям задачи есть, он наверняка образуется у металла и - так говорится в задаче - наверняка появляется у поверхности пластинки. Противоречие надо отнести к молекулярному водороду: он есть, потому что атомарный водород не может существовать в пространстве между металлом и пластинкой, и его нет, потому что пластинка чернеет. Тогда все увязывается: сначала водород существует в атомарном виде, потом атомарный водород сам превращается в молекулярный, а молекулярный водород сам распадается на атомы при столкновении с пластинкой... Не пластинка разбивает молекулу водорода, а молекула сама распадается при встрече с пластинкой. Для этого молекула должна быть в неустойчивом состоянии. Возбужденная молекула... противоречие устраняется по третьему пункту шага 4.1: возбужденная молекула водорода - это и не атомарный водород, и не молекулярный...

Занял этот диалог немногим более семи минут. Чтобы решить задачу, потребовалось сформулировать физическое противоречие и определить условия, при которых уживаются противоречивые требования. ("Подсказки" преподавателя ограничивались тем, что записано в АРИЗ: сформулируй физическое противоречие, примени простейшие правила преобразования системы... На первых этапах обучения АРИЗ преподавателю приходится напоминать: не бойся задачи, иди по шагам, сформулируй противоречие... Мысль, не приученная к направленному движению, то и дело срывается на привычное "А если сделать так?" или останавливается перед самыми небольшими психологическими препятствиями. После 50-70 учебных задач это проходит, появляется привычка строить модель задачи, находить противоречие и внимательно рассматривать его - и только потом искать ответ, опять-таки организованно, используя законы, правила, формулы, таблицы...)

В научных задачах отчетливо просматриваются противоречия, которые и делают задачи задачами, и простые в общем приемы преодоления этих противоречий. В 1856 году немецкий химик Ф. А. Кекуле предложил структурную формулу бензола. Эта формула предусматривала существование двух изомеров, которые, однако, не удалось выделить. Возникло противоречие: изомеры есть и изомеров нет... Как и в задаче об эффекте Рассела, противоречие устраняется по шагу 4.1 (пункты "б" и "в"): молекулы находятся то в одном, то в другом состоянии. Причем эти переходы совершаются настолько быстро, что невозможно поймать и отделить молекулы, которые в данный момент находятся в каком-то одном состоянии.

Еще один пример. В 1957 году американские физики Джон Бардин, Джон Шриффер и Леон Купер выдвинули теорию сверхпроводимости (ее называют теорией БШК), за которую они были удостоены Нобелевской премии. Построение теории БШК - классический случай преодоления противоречия. Чтобы был возможен макроскопический квантовый эффект - незатухающий, сверхпроводящий ток, необходимо одной волновой функцией описать великое множество переносчиков этого тока, т. е. все электроны должны быть в одном и том же квантовом состоянии. А электроны подчиняются запрету Паули, согласно которому в одном и том же квантовом состоянии больше одной частицы находиться не может. В теории БШК это противоречие преодолено в духе шага 4.1 г: допустим, электроны с противоположными спинами объединены в пары, имеющие нулевой спин. На такие пары принцип Паули не распространяется. Все, противоречие снято! Есть множество электронов, находящихся в одном квантовом состоянии, и таких электронов как бы нет, они спрятаны в парах...

Обратите внимание: в двух разных примерах одно и то же противоречие и преодолено оно одним и тем же стандартным приемом.

И еще пример. В 1889 году было обнаружено, что удаление поджелудочной железы вызывает диабет. Однако при перевязке ("отключении") железы, несмотря на то, что пищеварительный сок в кишечник не поступал, диабета не обнаруживалось. Возникло противоречие: поджелудочная железа ответственна и не ответственна за диабет. В 1900 году петербургский врач Л. С. Соболев разделил противоречие в пространстве: он высказал мысль, что поджелудочная железа состоит из двух частей, одна из которых ответственна за диабет, а другая с диабетом никак не связана и участвует лишь в процессах пищеварения. Соболев предположил, что частью, ответственной за диабет (точнее, за предотвращение диабета), являются давно известные вкрапления в поджелудочной железе - "островки Лангеранса". В дальнейшем это было подтверждено экспериментально. Кстати, аналогичное разделение свойств в пространстве мы использовали при решении задачи 13 о запайке ампул...

Собрав и рассмотрев множество подобных примеров, сотрудники Бакинской общественной лаборатории изобретательства выдвинули идею построения алгоритма решения научных задач, основанного на выявлении и преодолении противоречий, лежащих в основе "задач на открытие". Они рассматривают научные представления, гипотезы и теории как научные системы, которые развиваются подобно техническим системам. Разница, в сущности, в том, что изменение, внесенное в техническую систему, воплощается материально: мы строим новую систему. Изменение же, внесенное в научное представление, не требует "внедрения" в природу: достаточно, если новое представление лучше объясняет и позволяет предсказывать новые факты. Например, наблюдатели обнаруживают пульсары - звезды с меняющимся радиоизлучением, причем частота "радиовсплесков" - десятые и даже сотые доли секунды. Такой факт противоречит имеющимся представлениям о звездах. Чтобы объяснить "всплески" радиоизлучения от какого-то источника на поверхности звезды, надо допустить, что звезда вращается с колоссальной скоростью - десятки оборотов в секунду; но звезда не выдержит этой бешеной скорости, центробежные силы разорвут ее на части... Астрофизик должен преодолеть это противоречие, продумав соответствующую "конструкцию" звезды. Но эту "конструкцию" не нужно "внедрять" в природу, она уже существует...

Алгоритм решения научных задач, предложенный Бакинской лабораторией, пока испытывается и совершенствуется. В технике проще: есть готовый патентный фонд, позволяющий изучать законы развития технических систем. В науке такого фонда нет: сведения об открытиях растворены в океане научной литературы. Но работа идет, и, наверное, через несколько лет можно будет рассказать о задачах, решенных по алгоритму.

ПРОФЕССОР Н., АВТОР "ЗНАМЕНИТОЙ ТЕОРИИ КВАЗИМОДУЛЯЦИОННОГО ГИПЕРОПТИМУМА"...

А как с "художественными задачами"? Неужели и в этих задачах спрятаны противоречия? Неужели и здесь есть стандартные приемы?

Такие вопросы и ставить страшно... Идея непознаваемости творчества необычайно сильна в искусстве. Мы уже приводили высказывание драматурга В. Розова: "...художник в момент творческого акта как бы не мыслит, мысль убьет творчество..." Гегель придерживался диаметрально противоположного мнения: "Нелепо думать, что подлинный художник не осознает того, что он делает.., на всяком большом произведении искусства видно, что материал его долго и глубоко взвешивался и продумывался по всем направлениям". Но Гегеля можно "поправить", и Розов так и делает: "...художник мыслит до момента творчества и после него, во время же самого акта творчества рефлексии быть не должно". Вот так: быть не должно - и все! Тут не то что спорить - ставить проблему и то еретично...

И все-таки мы рискнем утверждать: решение художественных задач связано с теми же операциями, что и решение любых других задач. Для примера рассмотрим конкретную задачу. Создавая образ героя, писатель показывает дела и мысли изображаемого человека, отношения с другими людьми и с обществом. Представьте себе, что герой - ученый примерно такого ранга, как Эйнштейн. Чтобы образ получился художественно убедительным, нужно показать духовный мир и деятельность героя, а это требует вынесения на страницы рассказа, повести или романа научных вопросов во всей их сложности. Вспомните, с каким знанием дела описаны в "Войне и мире" батальные сцены. В романе об ученом с такой же тщательностью и глубиной проникновения должны быть даны научные проблемы, дискуссии, конфликты... Не потому ли есть много великолепных произведений о музыкантах, артистах, политиках, полководцах и нет произведений такого уровня об ученых?

Если действие романа происходит в прошлом, писатель еще имеет возможность нарисовать образ героя, используя знания читателя. Скажем, герой - Джордано Бруно. Современный читатель понимает суть идей Бруно, чувствует их масштаб, смелость, знает исторические последствия - это дает опору романисту. Сложнее, когда действие происходит в наши дни. Предположим, в конце прошлого века романист пишет об Эйнштейне. Предположим далее, что писатель наперед знает все об Эйнштейне и его трудах. Но ведь читатель этого не знает! Для него слова "Эйнштейн" и "теория относительности" - пустой звук. Они наполнятся смыслом только в том случае, если в романе появится Эйнштейн со всем своим сложным духовным миром - идеями, сомнениями, прозрениями - и если путь к теории относительности будет показан с такими же подробностями, с какими, скажем, в "Войне и мире" показана Отечественная война 1812 года... /Ну, а теперь допустим, что герой не Эйнштейн, а ученый такого же ранга, но живущий в будущем, где-то в XXV веке. Писателю надо самому придумать теорию относительности для своего героя, а это просто невозможно!

Мы часто ругаем научную фантастику за художественную слабость. Но вот одна из объективных трудностей. Можно написать хороший роман о Галилее: известно, что он открыл и в чем состоял его конфликт с церковью. А что открыл ученый XXV века? Что он преодолел на пути к открытию? Что его мучило, радовало, терзало сомнениями, питало надеждами? С кем он боролся и почему? Не напишешь же, что ученый Н. создал "знаменитую теорию квазимодуляционного гипероптимума": это мертвые слова, за ними ничего нет и потому они не имеют художественной силы.

Фантастика с момента своего возникновения столкнулась с этим типовым противоречием. Нужно, чтобы герой романа профессор Н. был автором "теории квазимодуляционного гипероптимума" или любой другой столь же знаменитой глобальной теории "из будущего", и нельзя, чтобы профессор Н. был этим автором, ибо писатель не в состоянии придумать эту теорию, а читатель - понять.

Иногда это противоречие удавалось как-то обойти. Вот, например, капитан Немо - образ поразительной художественной достоверности. Нет ни малейших сомнений в том, что это великий ученый и человек сложной, трагической судьбы. Мы видим "Наутилус" - создание капитана Немо. Слышим, как капитан Немо говорит об освоении океана, ошеломляя каскадом блестящих идей. Жюль Верн отдал капитану Немо самые смелые свои прозрения, а остальное мастерски прикрыл таинственной дымкой. Капитан Немо появляется на страницах романа не часто, и это художественно оправдано. Профессор Аронакс и его друзья довольно быстро расстаются с капитаном Немо, это тоже вполне убедительно.

Образ капитана Немо - редчайшая удача. Зато примеров неудач более чем достаточно. Скажем, Кейвор из романа Г. Уэллса "Первые люди на Луне". По идее, это ученый, сочетающий глубину теоретических познаний Эйнштейна с инженерным гением капитана Немо. Поначалу в это еще можно поверить: автор говорит, что Кейвор разгадал природу тяготения, построил первый космический аппарат... Но вот мы прислушиваемся к словам Кейвора, следим за его поступками - и возникает резкий диссонанс: не мог такой мелкий, пустой и недалекий человек придумать "кейворит". Иллюзия рушится, художественная достоверность исчезает, перед нами литературная неудача.

Итак, задача и противоречие. А раз так, должны быть и приемы преодоления противоречия. Они действительно существуют. Вот один из них, ставший почти типовым. Возьмем не "теорию квазимодуляционного гипероптимума", а что-нибудь известное всем читателям. Например, музыку - само ее существование. Допустим, в XXV веке музыки нет, она выродилась, вымерла, о ней забыли. И вот герой "изобретает" ("открывает") музыку. Это сверхоткрытие: человечеству подарена Музыка! Событие глобальное, волнующее и в то же время до тонкостей понятное читателю. Получается "конструкция", очень удобная для художественного изображения: писателю легко реализовать такую "конструкцию", читателю легко ее воспринять... Рассказ об этом называется "Музыкодел", написан он Л. Бигглом-младшим, перевод опубликован в сборнике "Музы в век звездолетов" (М., изд-во "Мир", 1969).

Другой вариант: предположим, что нет школ, непосредственное обучение в классах заменено телевизионными уроками. Все забыли, что такое радость живого общения с учителем и одноклассниками. Словом, Школа исчезла - как Музыка в предыдущем рассказе. И вот появляется Герой, который "изобретает" ("открывает") Школу. Открытие великое, но всем понятное, можно без объяснений разрабатывать художественно выигрышную ситуацию. Автор - Л. Биггл-младший, рассказ "Какая прелестная школа!..", помещен в десятом томе Библиотеки современной фантастики (М., "Молодая гвардия", 1967).

В том же томе есть рассказ Д. Киза "Цветы для Элджернона". Герой - умственно ущербный человек. Благодаря операции он начинает быстро развиваться: берется за книги, учится, обгоняет своих учителей. Показан гигантский взлет интеллекта, но читателю все понятно, ибо начальная точка сильно занижена, а вершина кривой лишь на короткое время поднимается над уровнем обычного мышления. Кстати, именно здесь у автора и не хватает красок, появляются художественно беспомощные строки в духе "теории квазимодуляционного гипероптимума"... Но Киз, спасая рассказ, тотчас же ведет кривую вниз: герой рассказа постепенно теряет высокий интеллект. Пара "прием - антиприем" сильнее одиночного приема, использованного Бигглом-младшим.

Разумеется, многое зависит от художественного мастерства писателя. Одна и та же "конструкция" может быть воплощена в совершенно различные по художественной силе произведения.

В данном случае речь идет о решении задач в начальной стадии разработки художественного произведения - получении его идеи. На других этапах этого процесса - другие противоречия и другие приемы их устранения.

Может возникнуть вопрос: допустим, выявлены все приемы и построен алгоритм решения художественных задач; создание произведений искусства стало общедоступным - не означает ли это гибели искусства? Если алгоритм будет создан и все его освоят, решение задач, сегодня считающихся творческими, действительно перестанет быть творчеством. Возникнут новые, более сложные задачи. Со временем их решение тоже будет алгоритмизировано и появятся задачи еще более сложные. Этот процесс идет и без алгоритмизации: смысл, вкладываемый в понятие "творчество", медленно, но неуклонно меняется. Речь идет о том, чтобы это происходило быстрее.

Искусство и наука открытые, безграничные системы. Во всяком случае, такими они сегодня представляются. Иначе обстоит дело с изобретательством. Здесь можно алгоритмизировать решение задач "без остатка". Вместо изобретательства появится точная наука о развитии технических систем и решении возникающих при этом задач. Что ж, та энергия, которую люди тратят сегодня на поиски решения изобретательских задач, найдет применение в других областях. Развитие технических систем должно идти вечно, это необходимое условие существования технической цивилизации.

СИНЯЯ ПТИЦА ПОЗНАНИЯ

Опираясь на опыт создания АРИЗ, можно сформулировать план разработки алгоритма решения задач в той или иной области.

1. Сначала надо собрать патентный фонд - задачи и ответы на них. В изобретательстве такой фонд был в готовом виде - обширный, охватывающий всевозможные отрасли, расклассифицированный, четкий по форме изложения, постоянно пополняющийся. Это значительно облегчило работу над АРИЗ. В науке такого фонда нет. Регистрация открытий ведется лишь два десятка лет и то лишь в нескольких странах. Описания "открывательских" задач и их ответы приходится собирать в литературе по истории науки, в мемуарах, в бесчисленных монографиях, учебниках, журнальных статьях. Еще сложнее собрать такой фонд в искусстве: тут регистрация открытий вообще не начата.

2. Эффективная тактика решения задач зависит от их уровня. На нижних уровнях вполне годится метод проб и ошибок. Вся проблема в том, как решать задачи высших уровней. Чтобы ответить на этот вопрос, нужно исследовать собранный патентный фонд и отделить задачи высших уровней от остальных задач.

3. Затем надо сравнить решения задач высших и низших уровней. В чем разница? Если речь идет об изобретательстве, разница ясна: для решения задачи на высших уровнях надо преодолеть противоречие. А в науке, в искусстве? Может быть, там тоже все дело в преодолении противоречий. Но это пока только гипотеза...
Назовем операцию, присущую решению задачи на высших уровнях, "операцией икс". Пока этот "икс" точно известен лишь для изобретательских задач.

4. Теперь можно составить первый вариант алгоритма. "Операция икс" должна быть разделена на элементарные "шаги". Такое разделение - работа очень сложная, потому что "операция икс" не поддается механическому делению. Последовательность "шагов" может быть очень извилистой: в АРИЗ, например, "шаги" ведут через определение ИКР. А в науке? В искусстве?..

5. Алгоритм не будет работать без информационного обеспечения. В принципе информационное обеспечение должно охватить все знания (вспомните слова Холмса). Но поскольку это невозможно, достаточно иметь главное из областей, наиболее важных для данного алгоритма. В изобретательстве такими областями являются физика и химия. А в науке и искусстве?..

Информация должна быть обязательно переработана и сконцентрирована, Если собрать все справочники по физике и приложить их к АРИЗ, это нисколько не поможет изобретателю. Нужно построить мост от задачи к физическому справочнику. Сначала "шаги", выводящие на физическое противоречие, потом вепольные преобразования и таблица физэффектов, затем "Указатель физэффектов", играющий роль предварительного справочника, и, наконец, обычные справочники.

Обеспечение алгоритма сконцентрированной информацией - исключительно трудоемкая работа. Здесь снова приходится обращаться к патентному фонду для выявления приемов, сочетаний приемов, сочетаний приемов с физэффектами и еще более сложных сочетаний приемов, физэффектов и химических преобразований... В АРИЗ найден язык, связывающий воедино задачу, приемы, физику и химию, - вепольный анализ. А что заменит вепольный анализ при решении задач в других областях?

6. Даже "заправленный информацией" алгоритм не будет работать, если не учтены психологические факторы. Мы привыкаем решать задачи методом проб и ошибок, и мысль постоянно стремится вернуться к привычному режиму работы. Алгоритм должен быть спроектирован так, чтобы нельзя было перепрыгнуть через "шаг" и чтобы нельзя было формально отписаться или "подсунуть" не ту формулировку. Кроме этих "противоаварийных" мер, естественно, должны быть предусмотрены и меры по активному стимулированию работы мысли в нужном направлении.

7. И только теперь можно начать испытывать первый вариант алгоритма. Испытание - обнаружение "сбоя" - коррекция алгоритма - снова испытание - обнаружение "сбоя" - и снова коррекция... Десятки, сотни таких циклов. Сначала проверка на уже решенных задачах, потом - на задачах новых и все более и более трудных. На первых порах задачи решает автор (или авторы) алгоритма, потом "руль" надо передать другим (вот где начнется серия "сбоев": будут совершены все мыслимые ошибки и изрядное число ошибок, казавшихся немыслимыми...).

8. Наступит момент, когда алгоритм будет готов. Но синюю птицу познания нельзя удержать в руках: алгоритм должен постоянно развиваться. Значит, снова изучение законов развития систем (технических, научных, художественных и т. д.), снова перестройка алгоритма, пополнение его информационного обеспечения, создание новых, более тонких приемов управления психикой, новые испытания и коррекции...

Решение технических задач и производство новых идей до середины XX века основывалось на методе проб и ошибок. Неэффективность этого метода компенсировалась увеличением числа людей, занятых решением творческих задач. Примерно так когда-то наращивали число гребцов на весельных кораблях. А потом заменили весла парусами... Метод проб и ошибок исчерпал свои возможности, его несовершенство уже не компенсируется никаким "увеличением числа гребцов". Поэтому создание алгоритмов решения технических, научных и других задач не только возможно, но и необходимо. Вслед за АРИЗ будут созданы алгоритмы для решения научных и других задач. На каком-то этапе неизбежно начнется разработка Общей Теории Решения Творческих Задач. Пока же мы делаем первые, самые трудные шаги.

* * *

Чайку звали Джонатан Ливингстон. Больше всего на свете она любила летать. Но что может чайка? Она ведь не сокол... А Джонатан начал добывать новые знания о полете. Он летал над самой водой и поднимался выше облаков, бросался в пике и пытался делать фигуры высшего пилотажа... Не раз он срывался и падал в море, но постепенно накапливались открытия: как надо летать, как держаться на высоте, как набирать скорость и тормозить. И однажды Джонатан Ливингстон понял, что может все: крылья - это воплощенная мысль, а совершенствованию мысли нет предела.

Так начинается притча "Чайка по имени Джонатан Ливингстон", написанная Ричардом Бахом, потомком Иоганна Себастьяна Баха.

Эта сказка, поэтичная и философская, напоминает миф об Икаре - и резко от него отличается. Тот же порыв ввысь, в полет, но порыв, опирающийся на силу мысли. Невозможного нет, крылья могут поднять в космос, могут даже пронести сквозь время - в прошлое или в будущее. Но за каждый шаг вперед надо платить знаниями, добытыми нелегким трудом: Джонатан тренировался упорно, ожесточенно, день за днем, с восхода солнца до полуночи... Роберт Бах, пилот по профессии, с величайшей точностью и достоверностью описывает эти испытательные и тренировочные полеты.

И вот однажды...

"Джонатан открыл глаза. Они были одни - он и Старейший - на совершенно незнакомом морском берегу: деревья подступали к самой воде, над головой висели два желтых близнеца - два солнца.

- Наконец-то ты понял, - сказал Чианг, - но тебе еще нужно поработать над управлением...

Джонатан не мог прийти в себя от изумления:

- Где мы?

Необычный пейзаж не произвел на Старейшего никакого впечатления, как и вопрос Джонатана.

- Очевидно, на какой-то планете с зеленым небом и двойной звездой вместо солнца.

Джонатан испустил радостный клич - первый с тех пор, как он покинул Землю.

- Получается!

- Разумеется, Джон, разумеется, получается, - сказал Чианг. - Когда знаешь, что делаешь, всегда получается. А теперь об управлении...".

Мощь мысли и в самом деле безгранична, но чтобы эта мощь проявилась, нужно постоянно пополнять знания и совершенствовать управление мышлением: не случайно Чианг с такой настойчивостью твердит об управлении...

Притча о Джонатане кончается так:

Чайка по имени Флетчер, ученик Джонатана, тоже осознает, что нет пределов совершенствованию полета мысли. "Пределов нет, Джонатан? - подумал он. - Ну что же, тогда недалек час, когда я вынырну из поднебесья на твоем берегу и покажу тебе кое-какие новые приемы полета!" Нет пределов, но именно поэтому каждое мгновение должно быть использовано для усовершенствования.

И Флетчер ринулся в полет...

1 А. Конан Дойль. Собр. соч. в 8 томах. Изд-во "Правда", 1966, т. 1, с. 519. Далее цитаты по этому изданию.

2 Там же, т. 1, с. 144.

3 Там же, т. 2, с. 126.

4 Там же, т. 1, с. 369

5 Там же, т. 1, с. 369-370.

6 Г. Селье. На уровне целого организма. М., "Наука", 1972, с. 17.

7 "Иностранная литература", 1974, № 12, с. 186.