"Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения"

В. Орлов

В 1961 году одновременно в Москве и Тамбове вышли две очень похожие книжки бакинских авторов - Рафаила Бахтамова "Изгнание шестикрылого серафима" и Г. Альтшуллера "Как научиться изобретать", где содержится попытка проанализировать изобретательское творчество. Признаюсь, что обе книжки особенно симпатичны мне потому, что по форме и материалу кое в чем повторяют мою книжку "Секрет изобретателя", изданную в 1946 году. Но есть в них и достопримечательное, свое.

В "Секрете изобретателя", как и в этой более толстой книге, которую вы читаете, я старался показать, что изобретения бывает полезно иногда группировать не только по техническому и научному принципу, заложенному в их основе, но по логике их возникновения, по "мыслительным фигурам", создавшим и роднящим, казалось бы, самые непохожие изобретения. Это как бы обобщенные "типовые" пути, ведущие к техническим выдумкам. Не следует уподоблять их азбуке, из которой каждый младенец может составить слово, или даже фигурам классической хореографии, из которых нижет свой танец балерина. Скорее это фехтовальные фигуры мысли, ее просверки, повторяющиеся в вечно новом бою.

Мы группировали изобретения по нескольким принципам: "изобретения напрямик", то есть идеи, возникшие из прямого теоретического или опытного исследования; "изобретения со стороны", то есть идеи, возникшие путем перенесения из соседних областей науки и техники; "изобретения из прошлого", то есть идеи, возникшие путем возвращения на высшей ступени забытого изобретения; "изобретения-оборотни", то есть идеи,возникшие путем раскрытия противоположностей в самой машине. Мы показывали рождение полезного из "вредных явлений", рождения новых качеств при разделении частей машин и т. д. и т. п. Получилась как бы коллекция приемов, помогающая решать изобретательские задачи.

Книги Р. Бахтамова и Г. Альтшуллера иллюстрируют подобные приемы хорошими примерами из изобретательской практики и находчиво формулируют новые приемы. Повторяю, что книги эти похожи, но отличаются оттенками изложения, а иногда и характером примеров. Поэтому, составляя этот маленький реферат, я буду стараться цитировать обоих авторов.

"Чтобы сделать изобретение,- справедливо подмечает Р. Бахтамов,-- иногда достаточно изменить среду, в которой работает машина".

И подтверждает вывод свежими убедительными примерами.

Яркий пример дает изобретение талантливого бакинского изобретателя Д. Кабанова, придумавшего ловушку для сбора нефти, растекшейся в море.

Задача, которую предстояло решить Д. Кабанову, формулировалась так: "Разработать устройство для сбора нефти, плавающей на водной поверхности". "Водная поверхность" - участок моря, площадью в сотни квадратных километров. Слой воды достигает десятков метров. "Нефть" - тонкая пленка, толщиной в миллиметры. "Устройство" должно быть простым и надежным.

"Ясно,- рассказывает Р. Бахтамов,- что лучше всего, чтобы нефть сама отрывалась от воды и собиралась в каком-нибудь резервуаре.

Что же ей мешает? Нетрудно понять. Нефть, как и всякое тело, имеет вес. Он-то и мешает ей подняться. Почему? Нефть - легкая жидкость, и в воде она плавает. Но снаружи ее окружает воздушная среда, а воздух, как известно, гораздо легче и воды и нефти.

Теперь мы можем представить себе, при каких условиях нам удалось бы достичь идеального результата - отделить нефть от воды. Для этого нужно, чтобы над нефтью был не воздух, а жидкость, более тяжелая, чем нефть.

На первый взгляд кажется, что логика привела нас к абсурду. В самом деле, не можем же мы изменить состав земной атмосферы? И не просто изменить, а заменить обычную атмосферу жидкостью.

Но ведь и нет надобности заменять всю атмосферу. Достаточно сделать это в небольшом объеме.

Бачок для сбора нефти установлен на двух поплавках. От бачка отходит трубка, которая погружена в плавающую на воде нефть. В бачок заливается вода. Да, самая обыкновенная вода, хотя бы морская. Когда бак наполнен, его закрывают - теперь атмосферный воздух попасть в бак уже не сможет.

Откроем задвижку на трубке. Что произойдет? Если вы решили, что вода просто вытечет из бачка, то подумайте еще раз. Физические явления, с которыми мы здесь сталкиваемся, просты и знакомы каждому школьнику а вот неожиданное использование их в нефтеловушке привело инженера Кабанова к замечательному изобретению.

Итак, мы открыли задвижку. Но вода из бачка не течет. Почему? Потому что иначе в бачке создалось бы разрежение, вакуум, ведь атмосферный воздух туда не поступает.

Так поведет себя вода. А нефть? Нефть, как известно, легче воды. Когда мы открыли кран, она оказалась как бы на дне водяного "колодца". Понятно, что нефть стремится всплыть. И, по мере того, как она начнет заполнять бачок, из него будет уходить вода...

Ну хорошо, скажет читатель, пусть нефть и поднимется в бачок. Но ведь ловушке придется пройти сотни километров, прежде чем она охватит всю площадь.

В том-то и дело, что нет! Нефть на поверхности воды образует сплошной слой одинаковой толщины. Если вы в каком-то месте прорвете этот слой, "рана" сейчас же затянется. Нефть из окружающих участков сразу же поспешит заполнить свободное пространство. Таким образом, ловушка может стоять на месте: нефть отовсюду будет стекаться к "воронке", толщина пленки на всей поверхности будет постепенно уменьшаться.

Практически более выгодно, чтобы ловушка медленно двигалась по бухте. Так сбор нефти идет гораздо скорее.

Когда бачок, укрепленный на поплавках, заполнен нефтью, задвижку закрывают и нефть перекачивают в другой резервуар (он может находиться и на берегу и на периодически подходящем к ловушке судне). Затем снова закачивают в бачок воду, и все начинается сначала...

Как видите, отделять нефть от воды нет надобности, она это делает сама, без всяких усилий с нашей стороны".

А вот несколько удачных примеров из книжки Г. Альтшуллера. Недостатки - это потенциальные достоинства. "На первый взгляд это правило кажется парадоксальным",- замечает автор.

Но приводит удачные примеры его применения. Вот один из них. "В конце прошлого века шведский изобретатель Лаваль, работая над усовершенствованием паровой турбины, столкнулся с почти непреодолимым затруднением. Ротор турбины делал тридцать тысяч оборотов в минуту. При такой скорости вращения необходимо очень точно уравновесить ротор, 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 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..." "Пусть случится" - это простое правило помогает решать многие задачи. Вспомните хотя бы задачу о транспортировке толстолистовой стали. Трудность состояла в том, чтобы достаточно простыми средствами предотвратить падение транспортируемого листа. Применим принцип "пусть случится". Допустим, лист уже упал. И что же? Разве нельзя транспортировать его именно в этом положении?.. Зачем листы поднимать, а потом опускать? Пусть все время движутся по земле - и они никогда не упадут".

Остроумные, верные наблюдения!

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

"Вот типичный 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 в получении гладкой поверхности бетонного элемента. Таким образом, налицо типичное 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".

Впрочем, полезное правило "минус на минус дает плюс" подкрепляется здесь не самыми яркими примерами. Многие выразительные примеры дает, по-видимому, история изобретения телескопов.

Об одном наиболее веском примере рассказывает сам Галилей. Находясь в Венеции, он услышал, что какой-то голландец преподнес Морису Нассаускому трубку, которая позволяет ясно видеть далекие предметы, словно были они приближены. Галилей стал додумываться, как мог быть устроен этот волшебный снаряд и, не зная никаких подробностей, догадался:

"Вот, - говорит он,- какое было мое рассуждение. В устройство снаряда должны входить стекла, одно или многие. Одного быть не может. Стекло может быть или выпуклое, то есть более толстое в середине, или вогнутое, то есть более тонкое в середине, или, наконец, с параллельными поверхностями. Стекло последней формы не уменьшает и не увеличивает видимых предметов; вогнутое их уменьшает, выпуклое увеличивает, но кажется смутным и неясным. Значит, одно стекло действия произвести ке может; переходя к сочетанию двух стекол и зная, что стекла с параллельными поверхностями ничего не изменяют, я заключил, что от соединения его с тем или другим из остальных родов стекол также нельзя ждать действия. Потому я сосредоточил опыты на том, чтобы исследовать, что произойдет от соединения этих двух стекол, то есть выпуклого и вогнутого, и достиг результата, которого искал".

Стекло вогнутое - ясно, но уменьшает - плохо! Стекло выпуклое увеличивает, но смутно и неясно - тоже плохо! Сочетаем их вместе - получается хорошо! Минус на минус дает плюс.

Самим названием книжки "Изгнание шестикрылого серафима" Рафаил Бахтамов вступает в спор с гениальным пушкинским стихотворением "Пророк":

Духовной жаждою томим,
В пустыне мрачной я влачился,
И шестикрылый серафим
На перепутье мне явился;
Перстами легкими, как сон,
Моих зениц коснулся он,
Отверзлись вещие зеницы,
Как у испуганной орлицы.

Две стороны обложки книги заняты забавными карикатурами на пушкинское стихотворение. На лицевой стороне изображен шестикрылый серафим, улепетывающий с небес и теряющий перышки на лету. На последней странице нарисован серафим изгнанный. Он почесывает лысину, сидя на грешной земле, и перышки спиралями опускаются на его посрамленные седины.

Что заставило автора ополчиться на пушкинский классический образ - этот символ вдохновенья, озаряющего творца на перепутье трудных дорог? В чем та сила, которая повергла шестикрылого серафима в столь плачевное состояние?

Автор отвечает - сила в методике, созданной бакинским инженером Г. С. Альтшуллером, позволяющей делать изобретения без каких-нибудь там "вдохновений" и "мифических озарений".

В книге Г. Альтшуллера "Как научиться изобретать" в менее яркой литературной форме, но зато гораздо более последовательно излагается та же методика. "Перед читателем,- заявляет автор,- книга, впервые систематически излагающая основы методики изобретательства".

Деловой рассказ авторы щедро оживляют событиями собственных биографий, и это полезно, потому что позволяет, как мы увидим дальше, лучше сопоставить сильные и слабые стороны методики.

Р. Бахтамов выразительно описывает трудный творческий рост Г. Альтшуллера как изобретателя.

"Идут недели, месяцы, годы,- свидетельствует Р. Бахтамов.- Почта уносит в Москву объемистые пакеты с описаниями предложений. В ответ приходят тонкие письма. Причины различны: отсутствие новизны, полезности, технической прогрессивности. Но вывод один: "Предложение не может быть признано изобретением".

Маленькая справка. Годы 1944 1947. Число изобретательских предложений, поданных Альтшуллером - 36. Количество полученных авторских свидетельств - ни одного. Не правда ли, есть над чем задуматься?"

Задумаемся над этим счетом. Поинтересуемся, какова средняя удачливость изобретателей, присылающих в Комитет по делам изобретений и открытий свои предложения, заявки. В своей книге Г. С. Альтшуллер приводит такую статистику: "Сейчас лишь одна заявка из пяти признается изобретением".

Добродушно пользуясь футбольными терминами, можно сказать, что среднему советскому изобретателю приходится пять раз ударить ногой по мячу, чтобы забить гол в ворота патентного бюро. Для той же цели Г. С. Альтшуллеру нужно было пробить тридцать шесть ударов. На фоне этих средних показателей даже самый оптимистический тренер не признал бы в таком игроке каких-то исключительных, врожденных способностей к футболу.

Но Р. Бахтамов, по-видимому, ошибся и привел неполный счет. Сам Г. Альтшуллер в своей книге дает еще более скромную справку: "...прошло много лет, прежде чем мне выдали второе авторское свидетельство! За эти годы я отправил 103 заявки на изобретения. И получил 103 отказа". Таким образом, на самом деле Г. Альтшуллеру потребовалось не тридцать шесть, а сто три удара, чтобы повторить гол!

Биография Г. С. Альтшуллера, ставшая литературным фактом, показывает, что скорее упорство и настойчивость, а не изобретательность были главными врожденными чертами характера бакинского изобретателя.

- Три года неудач - это немало,- продолжает рассказывать Бахтамов.- Но и не слишком много, если учесть, что в конце 1947 года Альтшуллер все-таки сделал два изобретения. Одно из них было обычным - на него выдано второе по счету авторское свидетельство. На другое не выдано никаких свидетельств, но именно оно было основным. Генрих Саулович Альтшуллер понял, что в XX веке нельзя изобретать стихийно, что искусству изобретать нужно и должно учиться".

Г. С. Альтшуллер разработал методику изобретательского творчества, о которой дальше пойдет речь. И сейчас же счастье повернулось к нему. Он стал получать авторские свидетельства. Преображение волшебное, в свете биографических подробностей, которые сообщает о себе автор. И Г. С. Альтшуллер начал "забивать голы"! Этот факт может показаться наиболее весомым, наиболее удивительным доказательством действенности его системы. Он ложится на чашку весов, говорящую в пользу методики.

Вот как рисует это преображение Р. Бахтамов.

"На письменном столе медленно, но верно растет стопка авторских свидетельств. Отказы становятся редкостью, почти каждое предложение признается изобретением. Но Альтшуллеру кажется, что всего этого еще недостаточно, что нужно какое-то особое бесспорное доказательство".

Р. Бахтамов увлекательно рассказывает об этом "бесспорном доказательстве" в главке под заглавием "Когда в зале поднялся шум".

"На совещание в Министерстве строительства Азербайджана инженер Генрих Саулович Альтшуллер попал случайно. Совещание было посвящено широкому применению предварительно напряженного железобетона. Альтшуллер хотя и работал в министерстве, но никакого отношения к бетону не имел, он занимался машинами.

Впрочем, и для неспециалиста проблема была интересной. Бетон, один из лучших строительных материалов современности, плохо работает на растяжение. И даже не просто плохо - чрезвычайно, исключительно плохо, в пятнадцать раз хуже, чем на сжатие. А это значит, что бетон не имеет смысла использовать в конструкциях, которые подвергаются во время работы не только сжимающим, но и растягивающим усилиям.

На практике большинство конструкций работает в условиях растяжения. Как же быть? Отказаться от бетона? Нет, в таких случаях вместо "простого" бетона применяют "составной" - железобетон. В принципе он должен работать так: бетон будет воспринимать напряжения сжатия, стальная арматура - усилия растяжения. В действительности получается несколько иначе: стальная арматура могла бы еще растягиваться и растягиваться, но усилия распространяются на бетон. В нем возникают предательские трещины - предвестники разрушения...

Для борьбы с этим злом инженеры пошли дальше - в последние десятилетия начал применяться предварительно напряженный железобетон. Идея предварительного напряжения проста. Стальную арматуру вначале растягивают и удерживают в этом положении с помощью специальных зажимов. Когда зажимы отпускают, арматура укорачивается и сжимает бетон.

Если такое изделие подвергнуть потом растяжению, то растягивающим усилиям придется сначала привести бетон из сжатого состояния в нормальное, и только после этого бетон начнет испытывать растяжение.

Предварительно напряженные конструкции легки, экономичны, долговечны. И, конечно, они получили бы самое широкое распространение в строительстве, но...

Да, и здесь есть свое "но". Это "но" - в сложности изготовления. Чтобы растянуть металлическую арматуру, нужны огромные усилия. Простые механические домкраты не подходят - они маломощны. А гидравлический домкрат, рабочее давление в котором достигает 300 и даже 500 атмосфер, это целое сооружение.

Однако вернемся к совещанию. Обо всем, что мы рассказали, докладчик упомянул мельком, в нескольких словах,- участникам совещания это было известно.

- В последнее время,- продолжал докладчик,- начал применяться новый способ натяжения арматуры - электротермический. Состоит он в том, что через металлическую арматуру пропускают ток. При этом металл нагревается и удлиняется. В таком состоянии его укладывают в форму и закрепляют зажимами. После бетонирования, когда зажимы снимают, арматура охлаждается и, укорачиваясь, напрягает бетон. Кажется, просто?

Докладчик оглядел присутствующих. Все молчали.

- В предварительно напряженных конструкциях,- продолжал он,- выгодно применять высокопрочную проволоку. Но для ее натяжения нужна температура в 700 градусов Цельсия. А при такой температуре изменяется микроструктура стали, ее прочность катастрофически падает. Для нас, строителей, решение проблемы имело бы огромное значение. К сожалению, вряд ли это возможно: с одной стороны, проволоку нужно нагревать до 700 градусов, с другой - нагревать ее до этой температуры нельзя. Получается противоречие, которое, увы, неразрешимо...

- Неразрешимых противоречий нет,- послышался голос из зала.

- Вы убеждены в этом, товарищ Альтшуллер? - спросил докладчик.- А знаете ли вы...

Да, Альтшуллеру приходилось слышать: эту задачу не могли решить четверть века. Над ней работали инженеры во многих странах. Были поставлены сотни, тысячи опытов. Было написано множество статей, научных отчетов. Стало ясно: проволоку можно нагревать до 300, кратковременно - даже до 450 градусов. А нужно 700...

- Вы опытный изобретатель, - улыбаясь, заметил докладчик.- Почему бы вам не попытаться устранить это противоречие?

Изобретатель не собирался заниматься проблемой железобетона. Но раз уж так получилось, выхода не было.

- Хорошо,- сказал он.- Я согласен.

- И когда вы надеетесь отыскать решение?

- Хоть сейчас.

В зале поднялся шум. Казалось невероятным, чтобы человек, не являющийся специалистом по железобетону, мог взять на себя смелость заявить, что он берется решить одну из сложнейших технических задач.

Но смелость изобретателя имела свои причины. Смелость была выстрадана долгими годами неудач, сомнений и поисков".

Сам Р. Бахтамов на совещании, по-видимому, не был и поэтому счел необходимым перепроверить факты в личной беседе с Г. С. Альтшуллером. Вот запись беседы.

"Из окон многоэтажного здания Дома правительства открывается чудесный вид на море, на бакинскую бухту. В комнате тихо, рабочий день кончился. Мы уже обо всем переговорили, и только теперь я решаюсь задать давно волнующий меня вопрос.

- Простите, но говорят, что электродомкрат вы изобрели прямо на совещании... за каких-нибудь десять минут.

- Это не совсем так. Работать над конструкцией мне пришлось потом довольно долго.

Но все-таки десять минут?!

Да, десять минут совещания и еще...- Он задумался.- И еще... пятнадцать лет подготовки. Если сложить, получится не так уж мало Не правда ли?"

В своей книжке "Как научиться изобретать" Г. С. Альтшуллер сообщает несколько иную версию рождения электродомкрата, излагая на этом материале свою методику изобретательства.

Следует интересная подборка цитат, рассказывающих о противоречиях, возникающих в различных областях техники.

"Анализируя развитие мельниц, Маркс писал в "Капитале": "Увеличение размеров рабочей машины и количества ее одновременно действующих орудий требует более крупного двигательного механизма... Уже в XVIII веке была сделана попытка приводить в движение два бегуна и два же постава посредством одного водяного колеса. Но увеличение размеров передаточного механизма вступило в конфликт с недостаточной силой воды..."

В кораблестроении: "Необходимость обеспечения мореходных качеств ставит условия противоположные: так, например, чтобы корабль не был валок или, говоря морским языком, был бы "остойчив", выгодно его делать пошире, а чтобы он был "ходок", очевидно, что его надо делать подлиннее и поуже-требования противоположные" (академик А. Крылов).

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:

ХОД РЕШЕНИЯ

Аналитическая стадия

Поставить задачу в общем виде

Предложить способ электротермического натяжения высокопрочной проволоки

Второй шаг

Представить себе идеальный конечный результат

Обеспечивается требуемое натяжение - и проволока не теряет своих механических качеств

Третий шаг

Что этому мешает?

Проволоку нельзя нагревать свыше 300°. А нужно 600°

Четвертый шаг

Почему мешает?

Высокопрочная холоднотянутая проволока меняет структуру при высоких температурах

Пятый шаг

При каких условиях этого не произойдет?

Если проволоку не нагревать. Или если она "научится" переносить высокую температуру

Изменения в самом объекте

Оперативная стадия

Первый шаг

Изменения в проволоке? Теоретически можно использовать жаропрочную сталь. Но практически это исключено: слишком высока будет стоимость железобетона

Второй шаг

Разделение объекта

Придание новой формы

Изменения в других частях

Изменения в методе использования

Применимость найденного принципа к решению других задач

Разделение? Что ж, это типовой прием для решения таких задач. Ведь с аналогичным противоречием столкнулся еще Уатт: стенки цилиндра надо было держать одновременно нагретыми и охлажденными. Уатт разделил цилиндр на два отдельных сосуда. Так надо поступить и здесь.

Пусть проволока остается холодной. А какая-то другая проволока, выполненная из жаропрочного металла, будет использоваться для натяжения. Эта тяговая проволока не расходуется, и потому не страшно, что она из дорогого металла.

Итак, идея: тяговая проволока нагревается, сцепляется с арматурой, затем начинает остывать; при остывании тяговая проволока укорачивается и натягивает арматуру. Получается... электротермический домкрат

Синтетическая стадия

Первый шаг

Большое число тяговых проволок можно заменить одним тяговым стержнем, который сразу натянет всю арматуру изделия

Второй шаг

"Другая часть" - относительно натягиваемой арматуры - это все тот же тяговый стержень. Раньше нагревалась арматура, теперь нагревается один и тот же тяговый стержень. Целесообразно поместить его в кожух. При нагревании это сократит теплопотери. Кроме того, можно будет организовать принудительную вентиляцию для ускорения охлаждения

Третий шаг

Раньше приходилось перемещать нагретую арматуру (со специального стола, где проводилось нагревание, на форму, в которую затем подавался бетон). Теперь тяговый стержень постоянно находится на одном месте. Значит, весь процесс упрощается и может быть автоматизирован

Четвертый шаг

Сам по себе принцип разделения системы широко известен. Интересно другое: удалось обеспечить натяжение непосредственно электрическим током, не нагревая арматуру. Но почему бы не проверить тогда другую возможность - электромагнитное натяжение арматуры?

"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.

Термодомкрат вещь очень не новая. Им сдвигались колонны, поднимались пошатнувшиеся стены дворцов еще в наполеоновские времена. Вот как описывается изобретение термодомкрата в одной исторической справке.

"Фундамент здания Музея Искусств и Ремесел в Париже был испорчен до такой степени, что стены главного зала постоянно оседали, выдавались наружу и даже угрожали падением. Наполеон I приказал произвести по этому предмету исследование и представить смету издержек на поправку здания. Комиссия, назначенная для этой цели, после тщательных изысканий решила, что необходимо сломать стены, заложить новый фундамент на 10 футов глубже настоящего и вывести на нем новые стены; расходы на все это должны были простираться на сумму около 10 миллионов франков. Наполеон I нашел, что такая сумма слишком велика, и дело так остановилось. Но когда по прошествии года опять заговорили о том же предмете и представили Наполеону всю опасность, какой могли подвергнуться и жители и посетители здания, если оставить его без исправлений, то Наполеон приказал собрать новую комиссию. Подобно первой, новая комиссия произвела обширные работы, исследовала грунт земли и пришла к заключению, что вовсе не было надобности ломать стены, а достаточно вырывать под каждой стеной 10 колодцев около 40 футов глубиной и, достигнув скалистого грунта, подвести под стены толстые гранитные столбы, на этих столбах утвердить винты, с помощью их поднять стены и таким образом сохранить все здание от разрушения. Что же касается до издержек, то, по мнению второй комиссии, поправка обойдется в 9850000 франков. Наполеон не удостоил внимания предложение второй комиссии: дело осталось по-прежнему нерешенным. Тогда приходит к Наполеону инженер Молар, способный и изобретательный молодой человек, и говорит, что он осматривал повреждения здания и полагает возможным произвести все поправки на десятую часть тех сумм, которые требовали две назначенные комиссии. Подобное предложение поразило всех. Назначенная Моларом сумма была выдана ему, и он немедленно приступил к работе.

Работу свою он начал с того, что в стенах строения, на довольно значительной высоте, приказал просверлить одно над другим два ряда отверстий, величиной в руку. Все с любопытством ожидали, что из этого будет; но когда, спустя несколько недель, из отверстий показались концы тол-стых железных болтов с весьма крупной винтовой нарезкой, то все, кто ждал от работы Молара хотя какого-нибудь успеха, потеряли всякую надежду, а члены комиссий, которые начинали было сомневаться в правиль-ности своих решений, ободрились. Стянуть дом винтами казалось слишком безрассудно. Откуда взять такую силу, чтобы навинтить гайки, когда этому будет противодействовать тяжесть всего здания? Члены комиссии подсмеивались над Моларом, но он не обращал на это внимания и спокойно продолжал свою работу. К каждому болту был прикреплен якорь о четырех лапах; средина якоря была очень толста, к концам же он становился тоньше; эти якоря были в состоянии выдержать значительное давление. Под нижним рядом болтов, проходивших через все здание, были устроены большие четыреугольные очаги из листового железа, которые привешивались к болтам на крючках. Назначение очагов было непонятно для всех; между тем на правильную их установку Молар обращал боль-шое внимание.

Однажды утром толпа любопытных заметила рабочих, которые, стоя на легких подмостках, привешенных к выдающимся концам болтов, были заняты завинчиванием гаек. Через несколько времени работа прекратилась; рабочие увидели, что невозможно более завинтить гаек, а зрители разошлись с убеждением, что все предприятие имело еще менее прочное основание, нежели исправляемый дом. На следующее утро с удивлением заметили, что гайки всего нижнего ряда болтов ослабели и отстали от стен на целый дюйм; рабочие опять занимались завинчиванием гаек. Это обстоятельство возбудило всеобщее любопытство. На третье утро ослабели все гайки верхнего ряда болтов, и во время их завинчивания можно было видеть, как ослабевали гайки нижнего ряда. Подобная работа продолжалась около 14 дней; по истечении их стены исправляемого здания сравнялись со стенами других строений, и все убедились, что они уже не косы. В самое короткое время стены приняли совершенно вертикальное направление, и улыбавшиеся физиономии членов комиссий сделались очень серьезны, когда они узнали, что посредством неизвестного, но, по-видимому, чрезвычайно простого средства достигнуто было то, что они считали почти совершенно невозможным.

Молар пропустил через стены два ряда болтов, а снаружи прижал к стенам якоря, посредством весьма прочных плоских винтов. Когда это было исполнено, то на очагах, под нижним рядом болтов, был разведен огонь, вследствие чего болты нагрелись и сделались длиннее. В этом положении болты выдались из стен наружу более, чем прежде, а следовательно, гайки могли быть снова навинчены. Это довинчивание гаек и составило работу первого утра. Когда затушили огонь, болты охладились и укоротились именно на столько, на сколько они расширились при нагревании; а так как это движение преодолевает большие препятствия, то стены строения сблизились на столько же, на сколько сжались болты. Если бы подобное действие было невозможно, то болты должны были бы разорваться, потому что при охлаждении они не могут оставаться в расширенном состоянии, в которое приведены были нагреванием. Обратно, если защемить железный болт между двумя стенами или скалами и в этом положении нагреть его, то он или двинет скалы и опрокинет стены, или же согнется сам.

Железные болты, употребленные Моларом, были достаточно прочны; они не разорвались, но подняли стены. По этой-то причине верхний ряд болтов выдался из стен; гайки уже неплотно прилегали к ним, и работа второго утра состояла в том, чтобы снова довинтить их. После этого нижний ряд болтов был нагрет вторично. Во время его расширения верхний ряд удерживал стены (иначе они пришли бы в свое первоначальное положение), нижние же болты, сделавшись через нагревание длиннее, дали возможность навинтить гайки еще более. При остывании они постепенно сблизили стены еще на один дюйм, и через это опять ослабили верхний ряд болтов.

Такого рода работа продолжалась часа два каждое утро до тех пор, пока цель была достигнута, - стены подняты, а потом исправлен и самый фундамент. На всю работу употреблено было менее половины выданной Молару суммы. Остальные полмиллиона Наполеон подарил этому искусному инженеру и, кроме того, наградил орденом Почетного Легиона.

Один ряд болтов был оставлен в стенах - может быть, вследствие ненадежности фундамента или же для воспоминания о способе поправки здания. Этот ряд существует и теперь и служит доказательством того, каких счастливых результатов можно ожидать от разумного применения законов природы".

Нашумевшие болты инженера Молара и были первым термодомкратом. Он был применен впервые для поднятия, выпрямления каменных стен. За него в то время справедливо была выплачена премия, а изобретатель представлен к ордену. Но сегодня не нужно быть большим изобретателем для того, чтобы, имея домкрат в руках, сообразить "подставить" его в любое место, где требуются большие усилия.

Тяговые стержни - болты - термодомкрата Молара нагревались очагом; тяговые стержни термодомкрата Альтшуллера - электричеством. Но сегодня не нужно большого хитроумия, чтобы догадаться заменить очаг электроплиткой.

Электротермический домкрат можно спокойно отнести к изобретениям, пришедшим из прошлого почти в первозданном виде, не обогащенным опытом последующего развития. Обязательны ли были сложные логические построения? Может, следовало бы лучше немного подчитать, заглянуть в научно-популярные книжки, поинтересоваться тем, какие домкраты существовали до тебя. Не пришлось бы даже тревожить запыленные фолианты, переплетенные в свиную кожу. Историческая справка о термическом домкрате взята из "Физической хрестоматии" для школьников под редакцией Я. И. Перельмана.

Вероятно, в заявке Г. С. Альтшуллера имелись детали, позволившие выдать авторское свидетельство, но решение этого вопроса велось, как говорится, "на тонкой юридической грани".

Возникает сомнение, можно ли всерьез рассуждать об универсальной практической творческой методике там, где одна и та же мыслительная фигура в одни руки дает ключи к воротам грядущего, а в другие - ключик к сундучку с сувенирами наполеоновских времен? Приходится, видимо, признать, что пока в изобретательской области творческая личность гораздо важнее любой существующей методики.

Опыт бакинских изобретателей, освещенный в реферируемых книжках, выразительно подтверждает это.

Талантливый изобретатель Д. Д. Кабанов - известный нам автор ловушки морской нефти, интересно работавший до рождения методики, продолжает оригинально творить и после ее появления.

Настойчивому инженеру Г. С. Альтшуллеру, обладавшему, по собственному признанию, меньшими изобретательскими возможностями, и при помощи методики не удается прийти к действительно оригинальным решениям.

В конечном счете ценность любой изобретательской методики проверяется качеством рожденных ею изобретений. Но - увы! - и некоторые другие изобретения, сделанные по схемам этой методики и описанные в книжках, не отмечены яркой печатью оригинальности.

Вот оптическая схема, позволяющая сравнивать показания стрелочных приборов. В ней нет ничего существенного. Здесь еще раз использован азбучный принцип совмещения оптических полей, применяющийся в дальномерах, стереокомпараторах, фотометрах, уровнемерах, прицелах, микрометрах, тысячах подобных приборов.

Вот башенные часы, где маленький циферблат широко проектируется на стену башни, как "в дневном кино". Г. С. Альтшуллер почему-то называет это решение "почти безупречным". Очевидно, однако, что часы работать не будут. При наибольших достижимых сегодня яркостях световой проекции мутный циферблат потеряется в солнечный день на фоне слепящего неба.

Да и принцип, уже бывший в употреблении. Самодельный эпидиаскоп для проекции ручных часов на потолок в ночное время был описан мною в журнале "Знание - сила" тридцать лет назад. Я заимствовал его идею из какой-то книжки, выпущенной еще в прошлом веке.

Эти факты ложатся на чашку весов, говорящую не в пользу методики бакинских изобретателей.

Выходит, что методика есть, а изобретений пока не видно. В чем тут заковыка?

Оговоримся решительно и сразу же. Не какой-нибудь особенный критический пыл толкает нас. Повторяем, что на данном этапе пропаганда различных, даже самых несовершенных методов пробуждения изобретательской мысли представляется нам гораздо более нужным делом, чем придирчивая их критика. Так строится эта глава. Если мы и стремимся разобраться в затруднениях авторов "изобретательской методики", то нами движет то же безотчетное чувство, которое испытывает прохожий, заметив буксующий грузовик.

В чем же все-таки заковыка?

Г. С. Альтшуллер правильно понял, что противоречия - движущая сила всякого развития. Но неправильно то, что из всех противоречий он выделил только внутренние противоречия и, что самое главное, пытается снять их в самой машине. Так, конечно, никогда не придешь к революционным сдвигам. Это легче всего понять на соседнем примере, из общественных наук. Капитализм не исправишь примирением внутренних его противоречий, путем реформ, - надо сдать на слом всю капиталистическую машину, заменить ее социалистическим строем. Бесполезно копаться в стропах и гайдропах, приспосабливая воздушный шар к нуждам пассажирского транспорта, примиряя и снимая противоречия внутри его конструкции. Аэростат не исправишь никакими техническими реформами. Надо крест поставить на воздушном шаре и придумать летательный аппарат тяжелее воздуха. Тут-то и начинается революционное, истинно изобретательское творчество. Но методика бакинских авторов не расчищает путь к таким революционным преобразованиям. Она тянет мысль по пологим дорожкам простых усовершенствований, и причина бескрылости ее объясняется, по-видимому, тем, что, по сути дела, это, если можно так выразиться, "технический реформизм".

Противоречия, существующие внутри машин, не единственные пружины технического прогресса, а всего лишь одни из бесчисленных пружин, двигающих технику в человеческом обществе. Это можно легко увидеть, если полностью и внимательно прочитать труды тех мыслителей, ученых, изобретателей, из которых вырван подбор цитат о противоречиях в машинах. Изобретения рождаются противоречиями всего производства в целом. И поэтому анализ всех технических, экономических, исторических, общественных противоречий, вызывающих рождение новой машины, вырастает в безмерно трудную задачу.

Напрасно думать, что заменой слова "изобрести" на слова "преодолеть противоречие" облегчаются или снимаются творческие трудности.

Наоборот, тут-то и разгорается творчество. Ведь борьба за снятие всех и всяких противоречий, непрерывно возникающих в жизни, это и есть процесс живого вдохновенного исторического творчества. И пытаться издать универсальную инструкцию по преодолению всевозможных противоречий жизни, вероятно, такая же наивная попытка, как издание карманной брошюры "Как научиться жить".

Обложка с заголовком "Как научиться изобретать" напоминает что-то... Да, старинную книжку, озаглавленную "Как научиться писать стихи"! Одно время выпускали такие книжки. Я. не отношусь к сварливым литературоведам, находящим в них одно смешное. Здесь подобран кое-какой материал. Например, типовые словарики рифм: роза любовь мороза кровь, поучительные формулы чередования рифм в строфе:

abab abba

и полезные схемки ритмов, поясняющие все эти "ямбы" и "хореи":

-/ -/ -/ -/, / -/ -/ -/ -

Новичок, вероятно, почерпнет начальные представления о конструкции стиха, а читатель прилежный, основательно попотев, даже выдаст в альбом что-нибудь стихотворное, какой-нибудь триолет - черт его подери! Но боюсь, что в нем не окажется ни грана поэзии...

Что греха таить, и в горах описаний изобретений, хранящихся в патентных библиотеках, есть немало нежизненных, вымученных, мертворожденных, утомительно перепевающих друг друга технических выдумок - вот таких, как этот дубоватый, вписанный в альбом триолет! Книжки типа "Как научиться изобретать" несомненно чем-то помогут неподготовленному читателю, но, конечно, не сделают из него настоящего изобретателя.

Никакие инструкции по поэтическому творчеству никогда не родят пушкинского "Пророка", глаголом жгущего сердца людей; никакие наставления по изобретательскому творчеству никогда не родят идею, несущую в мир прометеев пламень. Великие изобретения рождаются не из схем, а в могучем течении и кипении жизни. Признаемся откровенно, не мороча читателям голову, еще нет в природе методики изобретательства. Р. Бахтамов, пожалуй, излишне жестоко обошелся с пушкинским серафимом, полагая, что выпотрошил по винтикам все, что скрывалось под туманным понятием "вдохновенье".

Вдохновенье - полезное слово. В нем зов родины, зов века, и подсказки природы, голоса истории, трудный опыт изобретателя, его жизнь. В нем вся сложность нерасшифрованных еще движений мысли, высший пилотаж фантазии, сложность, от которой отмахнуться невозможно.

Много лет назад, еще в прошлом веке, на открытии Киевского политехнического института знаменитый русский механик и педагог В. Л. Кирпичев прочел лекцию "Значение фантазии для инженеров". В заключение он сказал:

"Если вы, милостивые государи, убедились из моих слов в важном значении фантазии для технической деятельности, то, может быть, потребуете, как от педагога, указаний, как можно развивать в детях это драгоценное качество. Можно ли подготовить изобретателя? Я в этом сильно сомневаюсь. В Америке была издана книга под заглавием "Как делать изобретения". Путеводитель для изобретателей. Это очень интересное сочинение. Но я не думаю, чтобы оно достигло своей цели. Путеводитель для фантастической неведомой страны труднее написать, чем для Франции и Швейцарии. Изобретатели никогда не дождутся своего Бедекера".

Еще более категорически высказывается такой вдумчивый исследователь изобретательского творчества, как Н. Середа:

"Есть ли,- спрашивает он,- незыблемые способы, позволяющие сделать открытие и изобретение?

Если вы станете утверждать, что они есть, стоит только их узнать, выучить и применить, то вы можете сослужить плохую службу молодому поколению, привить легкое отношение к нелегкому изобретательскому труду, демобилизовать волю к овладению многообразным изобретательским мастерством, представить сложный творческий путь, как путь сплошных побед, по которому новичок, вооруженный вашими рецептами изобретательства, "придет, увидит, победит".

Когда думаешь о "методиках изобретательства", вспоминается "методика ваянья", которой поделился с назойливыми современниками великий французский скульптор Роден. Когда к скульптору пристали с расспросами, как он создает свои статуи, он ответил: "Беру глыбу мрамора и отсекаю все лишнее".

Следуя Родену, творческий процесс ваяния можно разбить на следующие стадии:

1. Определение идеи скульптуры.

2. Выбор глыбы мрамора.

3. Определение всего лишнего.

4. Удаление всего лишнего.

5. Полировка или золочение шедевра и т. п.

Я попробовал взять кусок пластилина и последовательно применил все стадии методики Родена. Получилось вроде ничего себе. Вроде человеческой фигуры. Но у Родена выходили гениальные структуры. Впрочем, это и понятно. Ведь их делал сам автор методики!

Приходится, видимо, признать, что что пока в изобретательской области, как и в искусстве, никакая методика не заменит творческой личности.

Но один бесспорный и немаловажный факт все-таки остался необъясненным. Как же получилось, что Г.С. Альтшуллер, ранее терпевший одни отказы, после разработки изобретательской методики начал получать авторские свидетельства?

"Работа над созданием методики, - пишет автор, - была начата мной в 1946 г. Потребовалось самым детальным образом изучить историю многих областей техники, чтобы понять, как возникает потребность в изобретениях и как эти изобретения делаются. Уже в первые три года работы были проанализировано 4000 описаний различных изобретений…". И дальше: "… мне приходилось беседовать, консультироваться, дискутировать с очень многими новаторами. Это были разные люди: по изобретательскому стажу, по техническому кругозору, специальностям и склонностям. Их объединяло одно: стремление создавать новое".

Хороший путь в изобретательство.

Уверены, что если кипящий в котле производства и способный к техническому творчеству человек проведет хотя бы четверть этой огромной работы, скажем, проанализирует лишь 1000 описаний различных изобретений, побеседует с очень многими новаторами, то он отшлифует свой изобретательский ум и, возможно, станет предлагать толковые изобретения. Можно ли сомневаться, что изобретателем легче сделается тот, кто умеет развивать свою творческую личность?