Текст книги "И тут появился изобретатель"

Автор книги: Генрих Альтов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 9 страниц)

Annotation

Автор знакомит школьников с основами решения изобретательских задач. Книга принадлежит к той разновидности научно-художественного жанра, которую называют «приключением мысли». Автор приводит большое количество задач, взятых из реальной практики изобретательства.

Г. Альтов

С чего начинается теория

Эра технических систем

Наука изобретать

Искусство изобретать

Алгоритм таланта

Заметки, не поместившиеся на полях…

Попробуйте сделать следующий шаг

Г. Альтов

И ТУТ ПОЯВИЛСЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬ

С чего начинается теория

«Это невозможно…»

Впервые я увидел изобретателя давным-давно, еще до войны. Мы жили в Баку, я учился тогда в четвертом классе. Однажды, вернувшись из школы, я заметил во дворе монтеров, уныло куривших у развороченной трансформаторной будки. Деревянные стенки будки были сломаны, монтеры сидели на досках и смотрели на огромный черный трансформатор, стоявший на каменном постаменте. Высота постамента была порядочная, больше метра, и теперь, когда сняли будку, трансформатор походил на солидный, внушительный памятник. Монтеры ждали кран, чтобы снять старый трансформатор и поставить новый. В тот вечер я готовил уроки при керосиновой лампе. Света не было и во второй вечер, и в третий. Жильцы суетились вокруг рабочих, игравших в домино. Кран в те времена считался машиной редкой, серьезной, дождаться его было непросто. Монтеры вяло отругивались, они и сами не знали, когда все закончится.

И тут появился изобретатель.

Сначала я, правда, и не сообразил, что это – изобретатель. Просто распространился слух, что сосед из одиннадцатой квартиры, счетовод, будет завтра снимать с постамента трансформатор. Почти у всех жильцов были клички, некоторых уважительно звали по имени – «дядя Костя», «дядя Володя», – а счетовод так и был Счетоводом. Много лет спустя, увидав на экране артиста Вицина, я вздрогнул: вылитый Счетовод…

На следующий день я сбежал с последнего урока: очень хотелось посмотреть, как Счетовод будет опускать громадный трансформатор. Я успел как раз вовремя. У ворот стояла подвода со льдом, и монтеры перетаскивали куски льда во двор, к трансформатору.

Тут надо кое-что пояснить. В те годы электрических холодильников не было. Каждый день – с весны до осени – от дома к дому проезжала телега со льдом, голубоватыми плитами килограммов на двадцать. Хозяйки покупали лед – плиту, полплиты, четверть плиты, – крошили его и набивали деревянные шкафчики-холодильники. Или просто клали лед в ведра и тазы.

И вот теперь монтеры зачем-то таскали ледяные плиты, а Счетовод укладывал их, и рядом с постаментом быстро вырастал ледяной куб. Когда оба куба – ледяной и каменный – стали одной высоты. Счетовод положил на лед доски, монтеры ломами передвинули трансформатор – медленно, сантиметр за сантиметром – с каменного постамента на ледяной. Лед поскрипывал, но плиты были уложены аккуратно, куб не рассыпался, выдержал. Счетовод собственноручно прикрыл лед брезентом. А мы стояли и смотрели, как из-под брезента течет вода. Сначала это была тоненькая струйка, потом настоящий ручей: сентябрьское солнце в Баку работает по-летнему…

Все во дворе, даже скандальный старикан по прозвищу Клад (он уверял, что знает, где зарыты богатейшие клады, но вот беда – нет денег на дорогу), все говорили, что лед – это здорово придумано. А дядя Миша (теперь Счетовода называли по имени) сидел на раскладном стульчике, читал газету и время от времени, откинув брезент, внимательно оглядывал лед…

Утром я выбежал во двор. Трансформатор опустился на полметра, не меньше. Было воскресенье, но монтеры работали – устанавливали новый щит. Из-под брезента бежала прозрачная струйка воды.

Я был потрясен. Ведь все знали, что лед тает, и я это тоже знал, но никто, ни один человек не догадался, что трансформатор можно передвинуть на лед, а дальше все произойдет само собой, и лед плавно опустит груз на землю. Почему дядя Миша догадался, что так можно сделать, а мы не догадались?! И еще: лед, обыкновенный лед, который годился только для того, чтобы охлаждать, оказывается, мог осторожно опускать тяжести. Наверное, лед может и многое другое. И не только лед. У меня вдруг появилась мысль, что каждое вещество умеет делать все что угодно.

Вот тут мне и пришло в голову это слово: изобретение. Я сообразил, что дядя Миша сделал изобретение, и, следовательно, он изобретатель. Может быть, о нем напишут в газетах. Особенно если он придумает, как поднять новый трансформатор. У меня на этот счет не было ни одной подходящей мысли.

К сожалению, в понедельник приехал автокран. На постамент подняли новый трансформатор, а старый увезли. Монтеры подключили свет, плотники сколотили новую будку, маляр покрасил ее – и на том все кончилось. Но я навсегда запомнил, что в любом, даже самом безвыходном положении можно что-то придумать, изобрести, и это «что-то» будет очень простым, неожиданным и красивым.

Первое изобретение, на которое мне выдали авторское свидетельство, сделано в десятом классе. Потом были другие изобретения, работа в отделе изобретательства, встречи с самыми разными изобретателями. Меня все больше и больше интересовала механика творчества – как делаются изобретения, что происходит в голове изобретателя, почему вдруг появляется идея решения?..

Хотите сами попробовать стать изобретателем? Пожалуйста, вот вам задача.

Задача 1. Бить или не бить?

Однажды директор электролампового завода собрал инженеров и показал пачку писем.

– Жалуются потребители, недовольны нашими лампами, – грустно сказал директор. – Надо повысить качество продукции. Я думаю, все дело в том, что давление газа внутри готовой лампы иногда больше нормы, иногда меньше… Кто скажет: как измерить это давление?

– Очень просто, – поднялся один из инженеров. – Берем лампу, разбиваем и…

– Разбиваем?! – воскликнул директор.

– Можно для контроля разбивать одну лампу из ста, – не сдавался инженер.

– Проверять хотелось бы каждую лампу, – вздохнул директор. – Думайте, товарищи инженеры!

И тут появился изобретатель.

– Задача для школьников, – сказал он. – Откройте-ка учебник…

И он объяснил, в каком учебнике можно прочитать почти готовый ответ на эту задачу.

А что предложите вы? Есть у вас идеи, как измерить давление газа внутри электрической лампы?

Посидев час-другой над этой задачей, можно составить список из пяти – десяти идей. Обычно идеи бывают очень слабыми. Часто предлагают взвешивать лампу. Теоретически все верно: зная вес пустой лампы и объем ее колбы, нетрудно взвесить наполненную газом лампу и высчитать вес газа. А практически решение плохое. Газа в лампе мало – десятые или даже сотые доли грамма. Чтобы уловить отклонение от нормы, нужно знать вес с точностью до тысячных долей грамма. Придется очень тщательно взвешивать, обмеривать лампу и ее детали – и это при массовом, поточном производстве! Выпуск ламп резко замедлится, а стоимость их возрастет.

У сильных изобретателей тоже бывают неудачные идеи. Но сила сильных в том, что они, убедившись в негодности одного решения, не останавливаются, а упорно продолжают перебирать вариант за вариантом. Человек днем и ночью думает о задаче. Все, на что падает его взгляд, он переносит на задачу: нельзя ли это использовать? Идет снег, холодно… а что если охладить лампу?.. Газ станет жидким, легче будет измерить его объем… С шумом проехал перегруженный автобус… шум, звук… а что если «прозвучивать» лампы? Ведь скорость звука зависит от плотности газа… По телевизору показывают футбол… а что если в лампу поместить крохотный мяч? Скорость его падения будет зависеть от плотности газа… И так день за днем, месяц за месяцем, год за годом. Порой всю жизнь. Бывает и так, что жизни не хватает; эстафету подхватывают другие изобретатели и снова начинается бесконечное «а если сделать так?». Случается, что на полдороге к решению задачу бросают: нерешимая задача, что поделаешь…

Представьте себе исследователя, который говорит: «Чтобы достичь сверхзвуковых скоростей, надо изучать бегунов. Чем отличается хороший бегун от плохого? В чем секрет быстрого бега? Вот что мне надо знать». Бегуны действительно отличаются друг от друга, но сколько ни изучай бегунов – машины, обгоняющей звук, не построишь. Нужны иные принципы. Какие? Даже если бы каким-то волшебным образом нам удалось с величайшей точностью выяснить все, что происходит в голове изобретателя, когда у него, наконец, появляется удачная идея, то мы обнаружили бы всё тот же перебор вариантов. Рассмотрел человек 12 786 вариантов и отбросил их, а 12 787-й оказался удачным…

Метод проб и ошибок возник в глубокой древности. В сущности, он – ровесник человека. Всё изменилось за это время, и сам человек изменился, а метод проб и ошибок сохранился почти неизменным. Несколько лет назад академик В. Л. Гинзбург, отвечая на анкету журнала «Изобретатель и рационализатор», признал, что его изобретения появились «в итоге перебора вариантов». Конец XX века, всемирно известный ученый – и перебор вариантов! Как две тысячи, двадцать тысяч, двести тысяч лет назад…

Словом, нужно искать совсем иной подход к решению изобретательских задач.

Техника развивается закономерно. Не случайно в разных странах разные изобретатели, решая одну и ту же задачу, независимо друг от друга приходят к одному и тому же ответу. Значит, есть закономерности, их можно найти и применить для сознательного решения задач – по правилам, по формулам, без перебора вариантов.

И я стал заниматься теорией решения изобретательских задач. Год, два, десять лет, тридцать лет, в общем, всю жизнь. Сначала работал один, потом появились единомышленники, коллеги: первое время их было мало – единицы, затем – десятки, сотни…

Научиться решать изобретательские задачи можно в любом возрасте, но чем раньше начато обучение, тем лучше будут результаты. Как в спорте. В сущности, учить решению задач надо еще с детского сада. А может быть – с ясель. Но мы этого пока не умеем. Проще всего оказалось учить опытных инженеров. Там, где хромала теория, помогал опыт… и задача решалась.

С 1974 года «Пионерская правда» начала публиковать изобретательские задачи. Самые настоящие «взрослые» задачи – вроде задачи об измерении давления газа внутри электрической лампы. В редакцию приходили тысячи писем. Мы их анализировали, разбирали в газете типичные ошибки, объясняли кусочек теории – и снова давали задачи…

Нет, до ясель мы еще не дошли. На уровне пятого-шестого классов проходит барьер, который пока не удалось преодолеть. Дело в том, что для решения задач нужно знать физику; хоть краешек физики – то, что учат в шестом классе. Ну а в детских садах и яслях физику совсем не проходят… Впрочем, уже ясно, как преодолеть этот барьер: надо работать не с изобретательскими, а с игровыми задачами.

Представьте себе пустую комнату – только на подоконнике лежит кукла. С потолка опускаются две тонкие бечевки. Нужно соединить, связать их нижние концы – и сделать это должен один человек. Если взять конец одной из бечевок, нельзя дотянуться до другой. Кто-то должен подать, отклонить вторую бечевку. Но задача для одного человека, и подать вторую бечевку некому.

Решение доступно и малышам, понятия не имеющим о физике. Надо раскачать вторую бечевку. Сама она не раскачается – слишком тонкая. Поэтому нужно подвесить к ней груз, куклу. Вот и все, задача решена!

Можно усложнить условия: пусть в комнате лежат воздушные шарики и кукла. Шарики не годятся в качестве груза, они слишком легки. Но почему-то именно шарики привлекают внимание решающих задачу, о кукле вспоминают не сразу. Можно еще усложнить задачу: уберем из комнаты все предметы. Догадается ли малыш снять ботинок и подвесить его вместо груза?

Как видите, задача не изобретательская… и все-таки она чем-то похожа на изобретательскую. Чем именно похожа – об этом поговорим позже. Сейчас важно отметить, что нет глухой стены между задачами, относящимися к разным видам деятельности – в науке, технике, искусстве и т. д.

В этой книге мы, в основном, будем говорить об изобретательстве. Но адресована книга всем, кто хочет научиться решать самые различные творческие задачи.

Конечно, эта книга – не учебник. Но в ней показано, что решение творческих задач – доступное всем, необходимое и чрезвычайно увлекательное занятие.

Несколько простых приемов

Начнем с самого трудного. Попробую убедить вас в том, что некоторые изобретательские задачи – самые настоящие изобретательские задачи, за решение которых выдают авторские свидетельства, – под силу вам уже сейчас. Тут достаточно обычной сообразительности.

Задача 2. Хитрость в том, чтобы…

Девочка справляла день рождения. Кто-то из гостей принес большую коробку конфет. Конфеты были сделаны в виде шоколадных бутылочек, наполненных густым малиновым сиропом. Всем очень понравились эти конфеты. Один из гостей спросил:

– Интересно, как изготавливают бутылочки?

– Сначала делают шоколадную бутылочку, а потом заливают в нее сироп, – пояснил другой гость. – Сироп обязательно должен быть густым, иначе конфета получится непрочной. А густой сироп трудно залить в бутылочку. Можно, конечно, нагреть сироп, он станет более жидким. Но вот беда – горячий сироп расплавит шоколадную бутылочку. Выиграем в скорости, проиграем в качестве, будет больше брака…

И тут появился изобретатель.

– Есть идея! – воскликнул он. – Я знаю, как изготавливать такие конфеты быстро и без брака. Хитрость в том, чтобы…

И он всё объяснил. Действительно, конфеты можно изготавливать очень просто.

Попробуйте догадаться – что предложил изобретатель.

Задача эта была напечатана в «Пионерской правде». В ответ пришло свыше тысячи писем – и почти все с правильным ответом. Вы, наверное, уже догадались, в чем хитрость: нужно налить сироп в форму, заморозить, а потом окунуть в шоколад. Льдинка в шоколаде – самое настоящее изобретение. Сделали его в Институте химии Академии наук Эстонской ССР.

Есть такой журнал – «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки». Вместо этого длинного названия обычно говорят «бюллетень изобретений». В бюллетене публикуют формулы изобретений, зарегистрированных в Советском Союзе. Формула изобретения – это одна фраза, разделенная на две части словом «отличающийся». То, что стоит до этого слова, было известно раньше. А то, что записано после слова «отличающийся», – это и есть суть изобретения. Описания изобретений иногда бывают весьма длинными. Но в конце описания приводится короткая формула изобретения. Очень удобно: сразу видно, что было раньше и что придумал изобретатель.

Если вы возьмете в библиотеке любой выпуск бюллетеня изобретений и полистаете, вам встретится немало изобретений, которые вы наверняка могли бы сделать сами. Вот, например, авторское свидетельство № 425 616: «Способ охлаждения консервов в жесткой таре после тепловой обработки путем частичного погружения в воду и одновременного вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, погруженные в воду и вращаемые банки обдувают холодным воздухом». По наклонному полу неглубокого бассейна скатываются горячие консервные банки: половина банки в воде, половина – над водой, чтобы вода испарялась, поглощая тепло. Банки охлаждаются, но недостаточно. Как быть? Первая мысль, которая приходит в голову, – подуть. Как дуют на блюдце с горячим чаем…

Теперь представьте себе такую картину. Электросварщик работает в темном туннеле. Когда горит электрическая дуга, место сварки хорошо видно. А как быть, когда сварщик в темноте готовит все к работе или налаживает инструмент? Думаю, ответ очевиден: нужно использовать электрофонарь. Ведь электрические фонари укрепляют на авторучках, очках, касках. Почему бы не укрепить фонарь на щитке электросварщика? И вот авторское свидетельство № 225 575: «Защитное устройство для электросварщика, отличающееся тем, что, с целью улучшения условии труда при производстве сварочных работ в затемненных местах, на сварочном щитке слева установлена съемная осветительная арматура».

В любом выпуске бюллетеня примерно 2―3 % изобретений – результат решения задач, вполне доступных школьнику. Эти изобретения можно сделать просто за счет сообразительности, даже без использования знаний по физике и химии. Конечно, это небольшие изобретения. Но – изобретения! То есть предложения новые и бесспорно полезные.

Ну, а если добавить к сообразительности хотя бы немного знаний?

Задача 3. Где взять такую точку?

В центре города на площади стояла старинная башня. И вот однажды возникло опасение, что башня оседает. Организовали комиссию и поручили ей выяснить, оседает ли башня. Комиссия задумалась. Нужна какая-то неподвижная точка, чтобы проверить, опускается ли башня относительно этой точки. А где взять такую точку? Может, вся площадь и соседние здания тоже оседают? Правда, в пятистах метрах от площади есть парк. В парке – скалы, которые наверняка не оседают. Но с этих скал даже не видно башню, она закрыта домами.

– Сложное положение, – задумчиво произнес председатель комиссии. – Может быть, обратиться в Академию наук?

И тут появился изобретатель.

– Не надо беспокоить академиков! – сказал он. – Откройте учебник физики для шестого класса и вспомните…

И он объяснил, что именно надо вспомнить.

А как вы думаете?

Возможно, вы уже догадались. А если не догадались, не беда: перелистайте учебник физики для шестого класса и отыщите раздел о сообщающихся сосудах. «Свободные поверхности покоящейся жидкости в сообщающихся сосудах находятся на одном уровне» – так записано в учебнике. Возьмем две стеклянные трубки, установим одну в башне, другую на скале, соединим трубки шлангом и наполним шланг водой. В сообщающихся сосудах (трубках) жидкость установится на одном уровне. Отметим этот уровень. Если башня оседает, то через несколько дней жидкость в «башенной» трубке поднимется выше отметки. Остроумное изобретение, не правда ли? А ведь всего-навсего – физика шестого класса…

Возьмем теперь задачу чуть посложнее.

Задача 4. А и Б сидели на трубе

В химической лаборатории собрали установку для получения нового минерального удобрения. Две жидкости, назовем их А и Б, распылялись, превращались в потоки мелких капелек, причем капельки А шли навстречу капелькам Б, соединялись, и получалось удобрение АБ. Так, во всяком случае, должно было быть по предположениям химиков. Но когда установку запустили, оказалось, что, кроме капелек АБ, получаются еще и совершенно ненужные капельки АА и ББ.

– А и Б сидели на трубе, – огорченно сказал химик. – Может быть, заранее смешаем жидкости?

– Нет, смешивать до распыления нельзя, – ответил другой химик. – Просто не знаю, как быть…

И тут появился изобретатель.

– Возьмите учебник физики для седьмого класса, – сказал он. – Там вы найдете правило, которое поможет решить задачу.

Как вы считаете: о каком правиле говорил изобретатель?

В учебнике физики для седьмого класса нетрудно найти простое правило: одноименные заряды взаимно отталкиваются, разноименные – взаимно притягиваются. Зарядим капельки А положительно, капельки Б — отрицательно. Тогда при встрече двух потоков возникнут только капельки АБ.

Итак, сообразительность плюс немного школьной физики – и примерно 5 % современных изобретательских задач будут вам под силу. Ну, а если к этому прибавить знание приемов? В каждом деле есть свои приемы; существуют они и в решении изобретательских задач. Собственно, мы уже начали знакомиться с ними. Вспомните задачу о конфетах с сиропом. Изобретатель сказал: «Хитрость в том, чтобы…» Хитрость – это и есть прием. В задаче о конфетах были две хитрости. Первая: сироп нагревали, а изобретатель предложил сделать наоборот – охладить сироп, заморозить. Вторая: льдинка потом таяла, превращаясь в сироп, то есть меняла свое агрегатное состояние. В задаче, которую решал Счетовод, тоже происходило изменение агрегатного состояния: лед таял – и трансформатор постепенно опускался на землю.

Многие приемы основаны на использовании физических эффектов и явлений. Но прием отличается от физических формулировок своей нацеленностью на решение изобретательских задач. Физическая формулировка гласит: вещества могут переходить из одного состояния в другое. Прием уточняет: при таких переходах резко меняются физические свойства, и это можно использовать для решения изобретательских задач.

«Сделать наоборот», «использовать изменение агрегатного состояния» – сильные приемы. В любом бюллетене можно встретить изобретения, сделанные с их помощью. Вот, например, формула изобретения в авторском свидетельстве № 183 122: «Способ выгрузки насыпного сахара-сырца из емкостей, например, из морских танкеров, отличающийся тем, что, с целью упрощения и ускорения процесса, сахар-сырец разводят водой и полученную пульпу качают насосом». Сыпучий груз трудно извлечь из трюмов корабля. Изобретатель предложил на время разгрузки превратить неподатливый сыпучий груз в жидкость, которую легко перекачать насосом.

Еще один пример – формула изобретения в авторском свидетельстве № 489 938: «Способ восстановления сыпучести смерзшихся грузов, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса восстановления сыпучести материалов и снижения трудоемкости, смерзшийся материал подвергают воздействию сверхнизких температур». Зима, на открытых железнодорожных платформах лежат окаменевшие от холода минеральные удобрения. Как разгрузить такой состав? Стараются как-то нагревать груз, а это очень непросто, потому что груза много. И вот изобретатели использовали оба известных вам приема:

– надо не нагревать, а охлаждать (прием «сделать наоборот»);

– груз облить жидким азотом, который потом превратится в газ и исчезнет (прием «изменить агрегатное состояние»). Ну, а теперь задача, с которой вы наверняка справитесь.

Задача 5. Они исчезают сами!

Как вытряхнуть песок, попавший в чернильницу-непроливайку? Примерно с такой проблемой столкнулись инженеры-литейщики. Отлитые из металла детали надо очищать. Для этого используют струю песка. Поверхность деталей очищается, но песчинки попадают во внутренние полости и там остаются. Не станешь же переворачивать тяжелые металлические детали и вытряхивать из них песок…

– Может, как-то закрыть все отверстия? – нерешительно сказал один инженер.

– Много лишней работы, – вздохнул другой. – Но я не вижу иного выхода. Сами по себе песчинки не исчезнут.

И тут появился изобретатель.

– Они исчезнут сами по себе! – уверенно сказал он. – Для этого надо, чтобы песчинки были…

Какими должны быть песчинки?

И еще одна задача. Кстати, обратите внимание: задачи из разных областей техники, а решаются одинаковыми приемами.

Задача 6. Есть патент

В длинной резиновой трубке нужно очень точно сделать много отверстий диаметром 10 миллиметров. Вообще-то нетрудно пробить или просверлить отверстия. Но резина гибкая, под инструментом она растягивается, сжимается, изгибается… Сделать отверстия нужного размера очень сложно. Мастер попробовал прожигать отверстия раскаленным прутиком, но края отверстия обгорали, крошились.

– Ничего не получается! – с досадой воскликнул мастер. – Хоть плачь…

И тут появился изобретатель.

– Зачем же плакать? – удивился он. – Ведь всё так просто! Есть английский патент № 1 263 562, в котором предложено…

Что предложено в этом патенте?

Вы познакомились с двумя приемами, а их около сотни. Многие из них неожиданны, остроумны. Да вы и сами убедитесь в этом, поразмышляв над такой задачей:

Задача 7. Ох, уж эти сыщики…

Одна зарубежная фирма покупала у другой подсолнечное масло и перевозила его в автоцистернах емкостью 3000 литров. И вот обнаружилось, что каждый раз в цистерне не хватает 20―30 литров. Проверили отмеряющие приборы – всё в порядке. Пломбы на заливном люке, герметичность цистерны – тоже в порядке. Учли, что несколько литров масла могло остаться в виде пленки на стенках цистерны; но нехватка была значительно больше.

Пригласили опытного детектива. И он ничего не обнаружил: машина нигде не останавливалась, водитель не отливал из нее масла. Детектив в недоумении развел руками…

И тут появился изобретатель.

– Ох, уж эти сыщики! – сказал он. – Ведь всё так просто, надо только немного подумать.

И объяснил, в чем дело.

А вы как считаете?

Эта задача тоже была опубликована в «Пионерской правде». Писем прибыло много, более тысячи. Писали не только школьники, но и студенты, инженеры. Авторами двух писем оказались работники милиции. Гора писем – и ни одного правильного ответа!

Детектив легко раскрыл бы секрет утечки масла, если бы знал изобретательский прием: то, что невозможно сделать сейчас, можно сделать заранее. Оказывается, водитель заранее подвешивал ведро внутри пустой цистерны. Когда в цистерну заливали масло, ведро тоже наполнялось. Потом цистерна шла на завод, масло сливали. Но в ведре-то масло оставалось! За пустой цистерной сыщик не следил, и водитель спокойно доставал ведро с маслом.

Прием «сделать заранее» нередко используется изобретателями при решении самых различных задач. Взять хотя бы чисто медицинскую задачу. Гипсовую повязку иногда очень трудно снять: приходится медленно и осторожно распиливать ее, стараясь не задеть тело человека. Изобретатели нашли выход: до наложения гипсовой повязки на тело укладывают резиновую трубку, внутри которой находится тонкая пилка. Когда приходит время снимать повязку, концы пилки зажимают в лобзик и пилят гипс снизу вверх, от тела к наружной поверхности повязки.

Знакомьтесь: технические противоречия

Теперь в вашем арсенале три приема, и вам может показаться, что дальше всё просто: нужно освоить сотню приемов – и тогда не страшна ни одна задача. Увы, все гораздо сложнее. Поясню это на примере.

Существуют трубосварочные станы, обладающие очень высокой производительностью. В цехе устанавливают рулон металлической ленты и, постепенно разматывая его, подают ленту в стан. А оттуда со скоростью примерно 1 метр в секунду выходит готовая труба.

Всё прекрасно, но изготовленную трубу надо разре́зать. Допустим, длина каждого отрезка 10 метров. Значит, отре́зать десятиметровую трубу нужно за 10 секунд. И не только отре́зать трубу, но и вернуть режущее устройство (оно уйдет вместе с трубой на десять метров) в начальное положение.

Режущее устройство, похожее на дисковую пилу, называют «летучим». И в самом деле режущий диск «летает» взад-вперед с огромной скоростью: резать приходится на ходу, труба непрерывно выходит из стана.

Посмотрите, что получается. Чтобы резать быстро, нужно мощное режущее устройство. Такое устройство неизбежно оказывается тяжелым, громоздким: режет оно быстро, но передвигается медленно. Если же сделать режущее устройство полегче, оно будет быстро передвигаться, но медленно резать. Заколдованный круг! Выбрать что-то среднее? Так и делают. В результате «летучий» нож и режет неважно, и передвигается не очень быстро… Приходится в полтора-два раза уменьшать скорость сварки трубы. Обидно!

Наверное, вы уже подумали о приеме «сделать заранее». Действительно, разре́зать ленту намного проще, чем разре́зать трубу: быстрый удар ножа – и лента разрублена. Но задачу это, увы, не решает. Представьте себе киноаппарат или магнитофон, которые работают на коротеньких кусках ленты. Сколько будет хлопот с заправкой и наладкой! Высокая производительность трубосварочных станов как раз и достигнута за счет непрерывности процесса, от этого нельзя отказаться.

Задачу долгое время не удавалось решить. Ценой разных ухищрений повышали скорость «полета» режущих устройств, но тут же снижалась точность – трубы выходили то длиннее, то короче. Приходилось сооружать сложные электронные системы контроля: точность повышалась, но машина становилась дорогой, капризной, ненадежной.

Разумеется, в конце концов появился изобретатель. Он предложил использовать одновременно два приема: «сделать заранее» и «сделать чуть меньше». Суть второго приема в том, что если какое-то действие нельзя осуществить полностью, его надо выполнить частично. То есть ленту надо не отре́зать, а надре́зать. Если после сварки посильнее дернуть трубу, она сама отделится. Красивое изобретение, правда? «Летучее» режущее устройство вообще не нужно. Труба проходит внутри электромагнита; импульс тока, рывок – и отделяется нужный отрезок…

Как видите, «хитрость» тут в сочетании двух приемов. Порознь эти приемы ничего не дают. А из ста приемов можно получить десять тысяч сочетаний по два приема! Если же учесть, что могут быть сочетания и трех, четырех, пяти приемов, то число «ключей» к задачам становится практически безграничным… И мы возвращаемся к необходимости наугад перебирать варианты.

Некоторые приемы были известны еще в конце прошлого века. Изобретатели, психологи, разные специалисты проводили списки, иногда включавшие до двадцати – тридцати приемов. Не раз казалось, что остается сделать немногое – пополнить списки, классифицировать приемы – и, пожалуйста, можно решать любые задачи. Но обнаружилось, что одиночные приемы применяются не так уж часто, а количество сложных, составных, комплексных приемов астрономически велико. Никак не удавалось уйти от метода проб и ошибок.

А если подойти к проблеме с другой стороны и попытаться понять, откуда берутся изобретательские задачи и вообще что это такое – изобретательская задача?

Возьмем хотя бы задачу о резке труб. Существовала техническая система – комплекс машин и устройств для изготовления труб. Одну из частей этой системы – сварочный стан – улучшили, сделали более мощным. И возникло техническое противоречие: стан мог вести сварку с большой скоростью, а режущее устройство не успевало отре́зать трубы. Чем больше скорость сварки, тем тяжелее работать режущему устройству. Попробовали переделать это устройство, и снова возникло техническое противоречие: увеличишь мощность ножа – выиграешь в скорости резания, но проиграешь в утяжелении устройства, замедлится его перемещение.

Технические системы, подобно живым организмам, состоят из взаимосвязанных частей. Если «просто так» увеличить одну часть системы, это отрицательно скажется на других ее частях. Поэтому изобретательские задачи всегда содержат два требования: надо улучшить какую-то часть (какое-то свойство) системы и при этом не ухудшить другие ее части (другие свойства) или всей системы в целом. Сделать изобретение – значит преодолеть техническое противоречие.

Задача 8. Вездеход на Марсе

В одном фантастическом рассказе описана экспедиция на Марс. Космический корабль опустился в долину с очень неровной поверхностью: всюду холмы, ямы, камни. Космонавты быстро снарядили вездеход – колесный, с большими надувными шинами. Но на первом же крутом склоне вездеход опрокинулся набок.