Владимир Орлов - Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения

В горной технике: «Увеличение размеров сечения и глубины шахт встало в противоречие с растущим давлением горных пород. Это противоречие разрешалось переходом от квадратного сечения к круглому с заменой деревянного крепления стволов каменным» (профессор А. Зворыкин).

В теплотехнике: «Весьма существенное значение имеет вес затрачиваемого на построение котельного агрегата металла на единицу производительности. В некоторой мере стремление к уменьшению этого веса (экономия металла) и стремление к увеличению к. п. д. (экономия топлива) противоречат друг другу. Разрешение этого противоречия является одним из важнейших факторов прогрессивного развития котельной техники» («Общая теплотехника», 1952).

В синтетических материалах: «Пленка, заменяющая кожу или ткань в одежде, обязана «дышать», пропускать воздух и пары воды, задерживая воду. Для этого она должна иметь мельчайшие поры… Увеличение же пористости снижает прочность пленки» (академик П. Ребиндер).

В оптике: «Фотографическими объективами пользуется громадное число фотографов-любителей и немалое число специалистов самых разнообразных профессий. Не удивительно, что этим объективам предъявляются особо строгие и часто противоречивые требования, например требования большой светосилы, значительного угла поля зрения и к тому же высокой разрешающей способности. При этом, кстати, желают, чтобы конструкция их была простой, легкой, без световых потерь. Конечно, все эти условия несовместимы, и хороши только специализированные объективы» (профессор Г. Слюсарев).

В ядерной технике: «Вес магнита, размеры ускорителя, его стоимость уже достигли практического потолка. Поскольку радиус магнита определяется максимально достижимым магнитным полем, постольку все усилия изобретателей были направлены на уменьшение ширины кольцевой магнитной дорожки, доступной для движения частиц.

Чем уже дорожка, тем легче и дешевле магнит, но тем большее количество частиц будет потеряно» (доктор физико-математических наук М. С. Рабинович).

В сельскохозяйственном машиностроении: «…ученые и инженеры работали над способами увеличения скорости трактора. Вначале пробовали просто изменить передаточное число трансмиссии трактора. Это немедленно вызывало увеличение затрат энергии на передвижение, уменьшало тяговое усилие трактора, снижало коэффициент полезного действия. С другой стороны, увеличивалось тяговое сопротивление прицепных орудий. При таком способе повышения рабочей скорости движения приходилось снижать ширину захвата орудий, и производительность машин не увеличивалась, а, наоборот, снижалась» (академик В. Болтинский).

«Самолет представляет собой такое сооружение, в котором непримиримо борются два начала: прочность и вес. Машину необходимо сделать прочной и легкой, а прочность и легкость все время воюют между собой», — пишет в своей книге «Рассказы авиаконструктора» А. Яковлев.

«Подавляющее большинство изобретений, — говорит автор, — результат преодоления технических противоречий. И это понятно: если бы противоречий не возникало, если бы развитие техники шло ровно и гладко, не было бы самого слова «изобретение». Автор к месту применяет известное положение о том, что противоречия — это движущая сила всякого развития, в том числе и развития техники. Изобретатель — это человек, умеющий разрешать технические противоречия.

Творческий процесс разделяется автором на три стадии:

1. Аналитическая. Выбор задачи и определение технического противоречия, которое мешает ее решению обычными, уже известными путями.

2. Оперативная. Устранение причины противоречия путем внесения изменений в одну из частей машины (или в одну из фаз процесса).

3. Синтетическая. Приведение других частей усовершенствуемой машины (или фазы процесса) в соответствии с измененной частью.

В свою очередь каждая стадия разделяется на более мелкие этапы и шаги.

В аналитической стадии пять этапов:

1. Постановка задачи.

2. Воображение идеального конечного результата.

3. Определение того, что мешает достижению этого результата (отыскание противоречия).

4. Определение, почему мешает (отыскание причины противоречия).

5. Определение, при каких условиях не мешало бы (отыскание условий, при которых противоречие снимается).

В оперативной стадии шагов множество. Они сведены автором в обширную таблицу.

«Первый шаг. Проверка возможных изменений в самом объекте (то есть данной машине, данном технологическом процессе).

1. Изменение размеров.

2. Изменение формы.

3. Изменение материала.

4. Изменение температуры.

5. Изменение давления.

6. Изменение скорости.

7. Изменение окраски.

8. Изменение взаимного расположения частей.

9. Изменение режима работы частей с целью максимальной их нагрузки.

Второй шаг. Проверка возможности разделения объекта на независимые части.

1. Выделение «слабой» части.

2. Выделение «необходимой и достаточной» части.

3. Разделение объекта на одинаковые части.

4. Разделение объекта на разные по функциям части.

Третий шаг. Проверка возможных изменений во внешней (для данного объекта) среде.

1. Изменение параметров среды.

2. Замена среды.

3. Разделение среды на несколько частичных сред.

4. Использование внешней среды для выполнения полезных функций.

Четвертый шаг. Проверка возможных изменений в соседних (то есть

работающих совместно с данным) объектах.

1. Установление взаимосвязи между ранее независимыми объектами, участвующими в выполнении одной работы.

2. Устранение одного объекта за счет передачи его функций другому объекту.

3. Увеличение числа объектов, одновременно действующих на ограниченной площади, за счет использования свободной обратной стороны этой площади.

Пятый шаг. Исследование прообразов из других отраслей техники (поставить вопрос: как данное противоречие устраняется в других отраслях техники?).

Шестой шаг. Исследование прообразов в природе (поставить вопрос: как данное противоречие устраняется в природе?)

Седьмой шаг. Возвращение (в случае непригодности всех рассмотренных приемов) к исходной задаче и расширение ее условий, то есть переход к другой, более общей задаче».

Я не принадлежу к иронически настроенным скептикам, считающим, что подобные таблицы столь же необходимы толковому изобретателю, как шпаргалка в жилетном кармане композитора, напоминающая ему о существовании контрабаса. Начинающему, за школьной партой изобретательства, подобные таблицы даже очень нужны. Они расшевеливают воображение, помогают собрать мысль, дают список дверей, куда стучать, куда толкаться. Автор справедливо оговаривается, что изобретатели сами должны дополнять ее новым материалом. И не взятым наобум, а включающим творческие обобщения — типовые способы разрешения типических противоречий развития техники, если можно подметить такие.

Синтетическая стадия менее разработана.

Ниже мы перепечатываем таблицу, где дается самим Г. С. Альтшуллером ход решения задачи получения предварительно напряженного бетона. Таблица объясняет, почему изобретатель столь уклончиво отвечал Р. Бахтамову на вопрос: молниеносно ли пришло ему в голову изобретение? В действительности, как свидетельствует сам Г. С. Альтшуллер, эта техническая идея не явилась молниеносно, а родилась в ходе последовательных логических построений. Вот они:

«Разумеется, это была лишь идея, — замечает Р. Бахтамов. — Потребовалось немало труда, прежде чем идея стала конструкцией и изобретатель получил авторское свидетельство с очень обычным, даже будничным номером 120909».

Нам понятно писательское увлечение Р. Бахтамова творчеством героя его занимательной книжки. Но, докапываясь до истины, нередко приходится преодолевать увлечения, чтобы более отчетливо осветить вопрос.

Конечно, выдача любого авторского свидетельства изобретателю нашей страны — это событие отрадное, праздничное. Но уж так ли был несправедлив Комитет по делам изобретений и открытий, когда не снабдил авторское свидетельство Г. С. Альтшуллера каким-нибудь необычным, особенным номером, окрашенным в небудничный, воскресный цвет? Нет, тут вряд ли была допущена несправедливость. Грамота с обычной печатью Комитета была выдана на довольно рядовое изобретение, не отмеченное яркой печатью новизны.

Заметьте очень важное обстоятельство. Сам Г. С. Альтшуллер подчеркивает, что он здесь повторил могучий изобретательский прием Дж. Уатта, его «мыслительную фигуру», приведшую к изобретению современной схемы паровой машины. Но результаты получились совершенно различные. Уатт разделил свой объект, свою машину на самостоятельные части и шагнул вперед — создал изобретение, устремленное в будущее, произведшее революцию в веках. Альтшуллер повторил прием Уатта, но лишь возвратился к хорошо известной идее полуторавековой давности.