При решении задач идею решения можно получить путем применения известного аналогичного решения, «подсказанного» технической или художественной литературой, увиденного в кино или «подсмотренного» в природе.
1.2. Аналогия с природой
Выявлением и использованием «механизмов природы» занимается наука бионика.
Био́ника (от др.-греч. Βίον – живущее) – прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Проще говоря, бионика – это соединение биологии и техники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике2.
Бионика исследует объекты живого и растительного мира, выявляет принципы их действия и конструктивные особенности, с целью применения этих знаний в науке и технике. Концепция бионики не нова. Еще 3000 лет назад китайцы пытались перенять у насекомых способ изготовления шелка.
Первый существенный вклад в эту науку внес великий ученый и художник Леонардо да Винчи.
Вот некоторые из его работ:
Пример 1.1. Механизм бьющихся крыльев3
Леонардо писал: «Если скажешь, что сухожилия и мускулы птицы несравненно большей силы, чем сухожилия и мускулы человека, принимая во внимание, что все мясо стольких мускулов и мякоть груди созданы ради пользы и увеличения движения крыльев, с цельной костью в груди, сообщающей величайшую силу птице, с крыльями, целиком сотканными из толстых сухожилий и других крепчайших связок хрящей и крепчайшей кожи с разными мускулами, то ответ на это гласит, что такая крепость предназначена к тому, чтобы иметь возможность сверх обычной поддержки крыльев удваивать и утраивать движение по произволу, дабы убегать от своего преследователя или преследовать свою добычу; ибо в этом случае надобно ей удваивать и утраивать свою силу и, сверх того, нести в своих лапах такой груз по воздуху, каков вес ее самой; как видно это на примере сокола, несущего утку, и орла, несущего зайца, прекрасно показывающем, откуда такой избыток силы берется; но для того чтобы держаться самому, и сохранять равновесие на крыльях своих, и подставлять их течению ветров, и поворачивать руль на своем пути, потребна ему сила небольшая и достаточно малого движения крыльев, и движения тем более медленного, чем птица больше. И у человека тоже запас силы в ногах – больший, чем нужно по его весу; и дабы убедиться, что это так, – поставь человека на ноги на берег и потом замечай, на сколько отпечаток его ног уходит вглубь. Затем поставь ему другого человека на спину, и увидишь, насколько глубже уйдет он. Затем сними человека со спины и заставь подпрыгнуть вверх – насколько можно, найдешь, что отпечаток его ног более углубился при прыжке, нежели с человеком на спине; следовательно, здесь в два приема доказано, что у человека силы вдвое больше, чем требуется для поддержания его самого»4.
Рисунок Леонардо механизма бьющихся крыльев и его модель
(рис. 1.1).
Рис. 1.1. Механизм бьющихся крыльев
Пример 1.2. Механизм крыла5
В книгах Леонардо можно прочитать: «Посмотри на крылья, которые, ударяясь о воздух, поддерживают тяжелого орла в тончайшей воздушной выси, вблизи стихии огня, и посмотри на движущийся над морем воздух, который, ударяя в надутые паруса, заставляет бежать нагруженный тяжелый корабль; на этих достаточно веских и надежных основаниях сможешь ты постигнуть, как человек, преодолевая своими искусственными большими крыльями сопротивление окружающего его воздуха, способен подняться в нем ввысь»6.
Рисунок Леонардо механизма крыла и его модель (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Механизм крыла
Пример 1.3. Воздушный винт – вертолет7
Вот, что говорил Леонардо про устройство винта: «Я полагаю, что, если это устройство винта правильно изготовить, то есть если винт сделать из льняной ткани и поры ткани пропитать крахмалом, а за счет механизма придать быстрое вращательное движение винту, то это устройство поднимется в воздух.
Наружный край винта должен быть из проволоки толщиной с веревку, и от окружности до середины должно быть восемь локтей.
3
Manuscript, folio 88 v. Leonardo da Vinci. Манускрипт «B» Леонардо да Винчи, 168 с., военные сооружения, архитектура. Во всеx рукописях пронумерованы листки; поэтому страницы обозначаются добавлением r (recto) или v (verso).
4
Codex «On the Flight of Birds» (V.U.) 17 r. «Трактат о полете птиц» включает 17 стр. (размеры 21 x 15 см), в оригинале 18 стр. В манускрипте произведен широкий анализ полета птиц, уделено внимание механике полета, воздушному сопротивлению и воздушным потокам.
5
Codex Atlanticus, folio 844. Leonardo da Vinci. Codex Atlanticus (Атлантический кодекс). Drawing from Il Codice Atlantico di Leonardo da Vinci nella biblioteca Ambrosiana di Milano, Editore Milano Hoepli 1894—1904. The original drawing is kept in the Biblioteca Ambrosiana in Milan (Editore Milano Hoepli 1894—1904).