Тут читателю пора возмутиться. Все началось с критики метода проб и ошибок: чтобы решить сложную задачу, приходится перебирать множество вариантов, нужно работать годами, и нет гарантии, что решение будет найдено. Созданы правила и формулы. Взял формулу и, не утомляя себя размышлениями, решил задачу. Хорошо!.. И вдруг оказывается: нужно знать законы развития технических систем, многочисленные приемы, выкрутасы вроде «вещество есть и его как бы нет», правила вепольного анализа… Мало того, нужно еще и основательно знать физику, изобретательские возможности физических эффектов и явлений. Знать математику и химию. Наверняка окажется, что надо знать и биологию: в живой природе «запатентовано» великое множество интересных идей.
Может быть, проще изобретать по старинке?
Да, изобретать по старинке проще. Рыть землю лопатой проще, чем управлять экскаватором. Ходить пешком проще, чем водить машину. За скорость, мощность, эффективность любого действия приходится платить знаниями. Изобретательство не исключение. Хочешь быстро решать трудные задачи — учись, осваивай «изобретательскую физику» и все остальное.
Впрочем, тут есть один интересный момент. Для решения изобретательских задач важны не столько новые знания, сколько хорошая организация тех знаний, которыми человек уже обладает.
Современный школьник знает много, но знания эти плохо организованы. Коэффициент полезного использования знаний весьма низок — едва ли выше одного-двух процентов. Я говорю о школьниках потому, что именно в школьные годы мы привыкаем многое запоминать, выучивать, не используя. Знания лежат как вещи на плохом складе — навалом, без активного применения.
Помните задачу о долгоносиках? После ее опубликования в «Пионерской правде» пришло очень много писем, и более половины из них содержало примерно такой ответ: «Нужно взять стакан, положить туда двести долгоносиков, измерить их температуру обыкновенным термометром, а потом разделить на число долгоносиков». Это писали учащиеся пятых — восьмых классов! Если бы их спросили: «Температура каждого пальца 36°. Пальцы сжали в кулак. Какова температура кулака?» — никто не сказал бы, что температура кулака 180°. Против этого восстал бы жизненный опыт. А при решении задачи о долгоносиках такая ошибка совершается запросто: знания о теплоте и температуре не освоены, лежат мертвым грузом в кладовых памяти.
Как оживить знания?
Если верить Конан Дойлю, одним из первых с этой проблемой столкнулся Шерлок Холмс. До Холмса криминалистические задачи решались методом проб и ошибок. Холмс ввел систему решения и, естественно, столкнулся с необходимостью иметь большой запас активных знаний. Холмс говорит об этом так:
«— Видите ли, — сказал он, — мне представляется, что человеческий мозг похож на маленький пустой чердак, который вы можете обставить как хотите. Дурак натащит туда всякой рухляди, какая попадется под руку, и полезные, нужные вещи уже некуда будет всунуть или, в лучшем случае, до них среди всей этой завали и не докопаешься. А человек толковый тщательно отбирает то, что он поместит в мозговой чердак. Он возьмет лишь инструменты, которые понадобятся ему для работы, но зато их будет множество, и все он разложит в образцовом порядке».
Отбор знаний за вас осуществляет школьная программа. И делает это хорошо: теоретически каждая страница ваших учебников по физике, химии, математике, биологии может быть сильным инструментом при решении творческих задач. Проблема в том, чтобы оживить эти знания, понять, почувствовать их творческие возможности. Решив изобретательскую задачу с помощью какого-то физического явления, вы словно заново знакомитесь с этим явлением, открывая в нем нечто новое, неожиданное, интересное.
Это относится и к знаниям, выходящим за рамки школьной программы. Они тоже могут быть использованы как инструменты творчества, но эти «посторонние» знания свалены в «мозговом чердаке» совсем уже без всякого порядка.
Сейчас мы разберем очень интересную задачу. Для ее решения хватило бы знаний на уровне детского сада, если бы знания были хорошо организованы.
Задача 28. Куда дует ветер
В одном совхозе были построены большие коровники. Воздух в них должен быть чистым, поэтому директор совхоза пригласил ученых, чтобы проконсультироваться — хороша ли вентиляция в коровниках.
— Придется исследовать движение воздуха в коровниках, — сказал один ученый. — Произведем замеры скорости воздушных потоков. Помещения огромные, потолки высокие. Движение воздуха зависит от температуры стен, крыши. Понадобится множество замеров. Работы месяца на два.
И тут появился изобретатель.
— Пока вы совещались, я получил данные по первому коровнику, — сказал он. — Для каждой точки, даже под самым потолком. Это же так просто…
Как получил изобретатель эти данные?
Не будем искать решение наугад. Начнем, как положено, с ИКР. Идеальное решение: по нашему желанию в любом месте коровника возникают стрелки, указывающие направление и скорость воздушного потока. Как этого достичь?
Допустим, мы взяли свечу и следим за отклонением ее пламени. Если бы требовалось измерить скорость движения воздуха в одном, десяти или даже в ста местах, такой способ сошел бы. Но ИКР гласит: в любой точке! Выходит, свеча слишком неэффективный инструмент. Пламя «привязано» к свече, нельзя заполнить огнем все помещение… Может, заполнить коровник дымом? Тоже плохо: дым будет во всех точках, но он непрозрачен, и мы ничего не увидим и ничего не измерим. Чтобы достичь ИКР, нужно нечто, обладающее сочетанием противоречивых свойств: оно должно быть везде, во всех точках, — и его не должно быть нигде, чтобы воздух оставался прозрачным и можно было бы все видеть.
Знакомая ситуация: в воздух надо что-то добавить — и нельзя ничего добавлять. Пламя и дым не подходят как раз потому, что они соответствуют только первой половине требования. Будем действовать, как в предыдущих задачах. Введем в воздух «кусочки» воздуха, но только измененного, видимого, окрашенного.
Как окрасить «кусочек» воздуха?
Существуют только два способа. Можно окрасить весь «кусочек» или только поверхность «кусочка». Воздух, окруженный тонкой оболочкой… Вероятно, вы уже догадались, что речь идет о мыльном пузыре.
Множество мелких мыльных пузырей (получить их просто) сделают видимыми потоки воздуха в коровнике. Там, где скорость воздуха больше, на фотоснимке получатся более длинные черточки.
Сведения о мыльных пузырях, об их свойствах, о легкости их получения наверняка были в вашем «мозговом чердаке». Но они валялись там мертвым грузом. Теперь вы знаете, что мыльные пузыри (и пена, представляющая собой систему мыльных — и не обязательно мыльных — пузырей) хорошо сочетают противоречивые свойства: вещество есть — и вещества нет. Значит, применение мыльных пузырей и пены — сильный прием.
Задача дала возможность почувствовать остроумие и прелесть этого приема. С инструмента стерта пыль, он уложен рядом с другими в образцовом порядке…
Изобретатель — профессия будущего
Мы говорим: изобретатель телеграфа Морзе, изобретатель радио Попов, изобретатель парохода Фультон… Никто из них не был профессиональным изобретателем. Они решали одну или несколько изобретательских задач, а затем занимались исследованием, разработкой, внедрением своих изобретений. Джеймс Уатт был профессиональным механиком, потом изобрел универсальную паровую машину, запатентовал свое изобретение, решил еще несколько задач — и до конца жизни был профессиональным предпринимателем, больше всего думающим об извлечении прибылей из своих патентов…
Изобретатели, пытавшиеся жить только за счет решения изобретательских задач, обычно умирали в нищете. Это неудивительно. Метод проб и ошибок не дает гарантии, что задачу удастся решить в сравнительно короткие сроки. Художник знает, что он может нарисовать картину — на профессиональном уровне — за несколько месяцев, пусть даже за несколько лет. Писатель знает, что за несколько лет он может написать повесть или роман. Изобретатель, работающий методом проб и ошибок, не уверен, удастся ли решить «среднюю» задачу или нет. Может быть, решение будет еще сегодня, вот сейчас, а может быть, не хватит и жизни…