Каковы закономерности научно-технического творчества? Можно ли разработать методику, которая в исторически обусловленный момент позволила бы ученому быстрее прийти к важному открытию, которая позволила бы конструктору быстрее сделать важное изобретение в ответ на техническую потребность общества?
Прежде чем начинать разговор об открытиях и изобретениях, следовало бы определить эти понятия. Обратимся к «Положению об открытиях, изобретениях и рационализаторских предложениях», утвержденному Советом Министров СССР 21 августа 1973 года.
Открытием признается установление новых, неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания.
Изобретением признается новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи, дающее положительный эффект.
Несмотря на то, что эти определения достаточно точны, установить в каждом отдельном случае наличие открытия или изобретения не так просто. Не так-то легко установить новое в каждом конкретном его проявлении, в виде данного открытия или изобретения. Никакие инструкции предвидеть этого не могут. Да и, как понимать прилагательное «существенное», употребленное во втором определении?
Отвечая на поставленные вопросы, мы попытаемся трактовать вопрос об изобретениях и открытиях с единых позиций. Дело в том, что сами понятия открытия и изобретения невозможно полностью отграничить одно от другого. Открытия обычно служат источником изобретений и, наоборот, изобретения - источниками открытий. Так, открытие свойств системы линз, составляющей важнейшую часть оптических приборов, послужило источником изобретения микроскопа и подзорной трубы, с помощью которых, в свою очередь, было сделано много открытий в биологии и астрономии. Оговорив это заранее, вернемся к поставленным вопросам.
Главное, что определяет всякое научное открытие и изобретение, его существенная новизна. Путь к новизне - процесс сложный. Новое рождается в преодолении противоречий.
В самой природе открытия и изобретения заключено отражаемое ими объективное противоречие, разрешение которого и составляет сущность, как научного открытия, так и технического открытия (изобретения). В этом заключается их общее, несмотря на различие в определениях.
Противоречие обнаруживается всякий раз, как только научная мысль встречается с необходимостью раскрыть и выразить соответствующим понятием новое, содержащееся в открытии или изобретении.
Маркс писал «Научные истины всегда парадоксальны.» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 16, стр. 131). Потому, что «парадокс действительности выражается также и в словесных парадоксах, которые противоречат обыденному человеческому рассудку.» (т. 26, ч. III, стр. 139).
Образец анализа объективных технических противоречий, из разрешения которых возникло изобретение винтовки, содержится в статье Ф. Энгельса «История винтовки» (т. 15, стр. 201). Первоначально ружья заряжались с дула и чем короче был ствол, тем легче было заряжать. Однако, чем длиннее ствол, тем более он подходит в качестве рукоятки для штыка. Противоречие налицо для скорости заряжания ствол должен быть предельно коротким; с другой стороны, для штыкового боя он должен быть предельно длинным.
С подобным положением сталкивается всякий изобретатель усиление одного свойства вступает в противоречие с другим, которое ослабляется. Причина ясна объективно создается определенное противоречие и изобретение состоит в разрешении этого противоречия.
Как же было разрешено противоречие в конструкции ружья? Была изобретена винтовка, заряжающаяся с казенной части, то есть, по существу, с предельно короткой части ствола. Изобретение позволило соединить противоположные свойства большую длину ствола с высокой скоростью заряжания. Очень важно заметить, что отмеченная противоположность этим не устраняется. Но форма, в которой осуществляется движение (противоположно направленное заряжание с казенной части), является новой. В ней противоречие одновременно и осуществляется и разрешается. Вот это и есть существенная новизна, характеризующая изобретение, - новизна, позволяющая разрешить то или иное объективное техническое противоречие.
Сходным образом можно трактовать и открытие. Обратимся к астрономии. Законы движения планет, открытые Кеплером, не снимают противоречий этого движения, но устанавливают форму движения (эллипс), в которой противоречие разрешается. Маркс говорит «В том, что одно тело непрерывно падает на другое и непрерывно же удаляется от последнего, заключается противоречие. Эллипс есть одна из форм движения, в которой это противоречие одновременно и осуществляется и разрешается» (т. 23, стр. 114).
Сегодня развитием квантовой механики разрешается объективная противоречивость волновых и корпускулярных представлений, у истоков которых стоят Гюйгенс и Ньютон. Противоречие разрешается в новой форме движения, для которой нельзя указать одновременно с любой точностью значения импульса и координаты, энергии и времени. Несомненно, дальнейшее развитие физики будет ознаменовано открытием новых, более сложных форм движения.
Мы приходим к выводу суть всякого открытия или изобретения заключается в установлении противоречия и формы движения, в которой это противоречие одновременно и осуществляется и разрешается. Под формами движения мы понимаем здесь все виды закономерных изменений состояния материальных объектов, непосредственно выражающихся в изменении их свойств и характеристик - от изменения пространственного положения до изменения, скажем, химического состояния объекта. Формы движения могут быть самыми различными - механическое движение и тепловые явления, электромагнитные явления или химические процессы и т. д.
Воспользуемся еще одним высказыванием Маркса «Процесс обмена товаров заключает в себе противоречие и исключающие друг друга отношения. Развитие товара не снимает этих противоречий, но создает форму для их движения. Таков и вообще тот метод, при помощи которого разрешаются действительные противоречия» (т. 23, стр. 113 - 114).
Таким образом, обсуждая то или иное открытие или изобретение, следует говорить не об устранении, а о разрешении в новой форме движения того или иного противоречия, существующего объективно и отражающегося в научном мышлении и технических идеях. Противоречия устраняются только тогда, когда они являются противоречиями неправильного рассуждения. Бывают такие «изобретения», противоречащие законам природы, как пресловутый «вечный двигатель», в которых спрятано противоречие неверного рассуждения и спрятано порой весьма глубоко. Противоречие, существующее объективно (действительное противоречие), не уничтожаясь, закономерно разрешается в новой форме движения.
История естественных наук в значительной своей части выглядит, как история перехода от изучения менее сложных к изучению более сложных форм движения, в которых разрешаются объективные противоречия. Анализ научных открытий и технических изобретений с такой точки зрения имеет важное значение для понимания закономерностей научного познания и глубокой сущности открытий. В конечном итоге возможно, что на этом пути будет решен вопрос о «разработке общей теории научного открытия, имеющей первостепенное значение для изучения общих закономерностей научного познания» - вопрос, поставленный академиком Б. М. Кедровым.
Анализ истории конкретных открытий и изобретений помог бы выявить типовые противоречия, составляющие природу открытий и изобретений и установить типовые формы движения, в которых они разрешаются. Не следует, конечно, полагать, что в результате такого анализа будет создано некое собрание правил, алгоритм, позволяющий без труда делать новые открытия и изобретения. Мы повторяем новое не укладывается ни в, какие инструкции. Однако нельзя отрицать, что результаты такого анализа могут иметь большое методологическое и методическое значение, способствуя научно-техническому прогрессу.
В последнее время эти вопросы методики научно-технического творчества привлекают к себе все большее внимание. В частности, проблемам изобретательской деятельности посвящены вышедшие недавно книги Г. С. Альтшуллера, В. А. Мухачева, В. И. Ковалева, Н. И. Середы и других.
Авторы указанных книг, изобретатели с большим опытом, на практике убедились, что в основании всякого изобретения заключено противоречие. Г. С. Альтщуллер сформулировал 35 типовых эмпирических приемов «устранения» (правильно сказать: разрешения) этих противоречий.
Один из типичных приемов «устранения» (разрешения) технических противоречий в перечне Г. С. Альтшуллера носит название «принцип антивеса». Он иллюстрируется следующим примером. Тяга шахтных электровозов зависит от их веса. Возникает явное техническое противоречие для увеличения тяги нужно утяжелить электровоз, но это равнозначно приросту его «мертвого веса». В Ленинградском горном институте было разработано и успешно применено простое устройство, позволяющее разрешить это объективное техническое противоречие и в полтора раза увеличить грузооборот. В ведущих колесах электровоза монтируется мощный электромагнит, который создает магнитное поле, охватывающее колеса и рельсы. Сила сцепления возрастает, а вес электровоза оказалось возможным даже снизить.
Очевидно, что разрешение противоречия достигается здесь использованием новой формы движения - движения в магнитном поле. А термин «принцип антивеса» не объясняет, ни, как возникло изобретение, ни в чем его сущность.
Парадокс и противоречивая аналогия всегда играли роль «подсказки» на поворотных этапах науки. История науки и техники дает много тому примеров. Однако сознательное выявление объективных противоречий и форм движения, в которых они разрешаются, должно быть значительно более эффективным при разработке открытий и изобретений.
Чтобы убедиться в этом, обратимся к изобретению под названием «Способ проверки на герметичность», на которое 9 августа 1971 года было выдано авторское свидетельство № 311109 Ф. А. Жукову, К. С. Касаеву, В. И. Епинатьевой, Ю. ф. Солодовникову, В. Н. Кириллову, В. Е. Рабкину и Л. Е. Тофель.
В абсорбционно-диффузионных холодильных агрегатах совершает круговорот сжиженный под давлением аммиак. На одном из участков своего пути сжиженный аммиак подогревается и переходит в газообразное состояние. В момент охлаждения он вновь переходит в жидкое состояние, на, что требуется затрата теплоты, которая, и «отбирается» из камеры холодильника.
Надежность работы холодильного агрегата зависит от качества сварки его трубок, которое до сих пор проверялось весьма трудоемким способом - приходилось обкладывать лакмусовой бумагой сварные швы. По новому способу индикатор вводится в краску, которой покрываются трубки холодильного агрегата и синие пятна на трубках обнаруживают места непрочной сварки. Этот способ имеет значение не только для заводского контроля, но, и для проверки холодильника в период гарантийного срока и даже в течение всего срока службы его.
Противоречивое требование - одновременно иметь однородно окрашенную поверхность трубок и способность краски менять свой цвет - разрешено здесь добавлением индикатора в краску, то есть разрешено использованием химической формы движения. По этому пути можно было бы пойти еще дальше, используя свойства аммиака, как химического вещества.
Решив техническую задачу, изобретатели не разрешили объективно существующего противоречия утечка газа все-таки происходит, хоть и обнаруживается индикаторной краской. Можно сказать, что изобретатели построили модель противоречия, существующего в системе холодильного агрегата, которое необходимо еще разрешить. Дефект сварного шва можно ликвидировать сваркой, а можно было бы воспользоваться химической формой движения - например, подобрать такую краску, чтобы истекающий из трубки аммиак вступал с нею в реакцию и образовывал прочную пробку, которая закупоривала бы трещину, препятствуя дальнейшему истечению аммиака.
Такое изобретение было бы значительно более эффективным, так, как вообще исключило бы потребность в ремонте из-за мелких сварных трещин в течение всего срока службы холодильного агрегата. Таким образом, сознательное применение анализа действительно существующего противоречия позволяет решить техническую задачу на более высоком уровне.
Все сказанное достаточно убедительно поясняет новый, выдвигаемый нами подход к методике научно-технического творчества. Сущность этой методики, на наш взгляд, заключается в двух этапах, через которые проходит работа над всяким открытием и изобретением, независимо от того, сознают это или нет творцы науки и техники и несмотря на многообразие творческих приемов и почерков.
Первое - выявление существа объективного противоречия. Второе - поиск иной формы движения, в которой это противоречие разрешается.
С помощью этой методики, как нам кажется, можно разрабатывать новые и развивать многие существующие открытия и изобретения до более высокого научно-технического уровня, что должно способствовать ускорению научно-технического прогресса.
ЛИТЕРАТУРА
Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретения. М., 1973.
Кедров Б. М. О диалектике научного открытия. «Вопросы философии», 1966. № 12.
Ковалев В. И. Путь к изобретению. Л., 1967.
Мухачев В. А. Как рождаются изобретения. М., 1968.
Орлов В. И. Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения. М., 1964.
Плетнев Д. В. Объективность логического противоречия. «Философские науки», 1959, № 4.
Середа Н. И. Рабочий-изобретатель. Рига, 1961.
