Читать книгу Изобретатель пришел на урок. Развиваем креативное мышление - Алла Зусман - Страница 6

Через несколько дней в квартире Изобретателя раздался телефонный звонок.

– Здравствуйте, я учитель физики. Помните, мы с вами беседовали о законе Архимеда? Мы завтра его будем повторять. Приходите на урок!

– С удовольствием!

…Изобретатель сидел за последним столом. У доски мучился рослый ученик.

– Тело легче воды, плотно лежащее на дне стакана, не всплывет, потому что… там атомы… или молекулы… Оно вытесняет…

– Нет там никаких атомов и молекул! Там маленькие человечки, – не выдержал Изобретатель. – Вы разрешите? – обратился он к Физику. Тот кивнул. В полной тишине среди замершего от удивления класса Изобретатель прошел к доске.

– То есть, атомы и молекулы, конечно, есть, – улыбнулся он, – но не будем о них думать! Представим себе, что вода состоит из маленьких, маленьких человечков, с ручками, ножками. Они теснятся толпой, толкают друг друга, стараясь занять свое место в сосуде. Идите сюда! – позвал он ребят с первых парт, – и вы тоже, и вы.

У доски столпилось полкласса. Это – человечки воды. Всем очень нужно добраться до стенки – так сила тяжести тащит частицы воды на дно стакана. Немного и с удовольствием потолкавшись, ребята заполнили в несколько рядов узкое пространство между столами и стенкой.

А теперь в воду бросили тяжелый предмет – это Сережа, отвечавший у доски. Он сильнее других, и ему тоже нужно попасть к стенке!

Сильный Сережа быстро растолкал смеющихся одноклассников и прижался к стенке. Ребятам пришлось освободить ему место и «уровень жидкости в сосуде» возрос. Но движение не прекращается: по условиям задачи они пытаются вытолкнуть Сережу. Несколько ребят попытались втиснуться между ним и стенкой, но Сережа это быстро пресек.

Небольшая перестановка: место Сережи занял маленький Юра. Ребята общими усилиями быстро выталкивают его «наверх».

А теперь новое задание. Юра прижался к стене очень плотно, между ним и стенкой втиснуться нельзя. Ребята стараются, давят на него со всех сторон (а тянуть по условиям игры нельзя), сильнее прижимая его к стене. Вот он и не может «всплыть»!

Ребята сели на места.

– Для того чтобы понимать законы физики, – сказал Изобретатель, – действующие, например, в жидкости, нужно четко представлять, что там на самом деле происходит. Но это не так-то просто. И тогда на помощь может прийти метод, который в ТРИЗ называется ММЧ – Моделирование Маленькими Человечками.

Всем ясно, что такое модель?

– Это что-то вроде машины, но маленькая.

– А что это? – спросил Изобретатель, указав на стоящее в витрине шкафа замысловатое сооружение из маленьких разноцветных шариков, закрепленных на проволочных кольцах.

– Планетарная модель атома!

– Разве она меньше, чем атом?

– Нет, намного больше! Модель может быть и больше!

– А бывает в натуральную величину. Например, перед тем, как изготовить новый автомобиль, иногда сначала делают его деревянную модель, чтобы посмотреть, как он будет выглядеть в натуре. Так что же такое модель?

– Что-то похожее на настоящее, но проще, то, что легче сделать.

Концепция моделирования сложна не только для ребят. Модель далеко не всегда похожа на реальный объект. Например, математическая модель физического процесса – это уравнение. Модель отражает какое-то свойство или группу свойств реального предмета или явления. Наблюдая, изучая ее, можно узнать, что будет происходить с настоящим объектом. Для одного и того же объекта можно строить разные модели – в зависимости от того, что мы хотим узнать. Но Изобретатель совсем не хотел тратить время на бесплодное обсуждение философских вопросов моделирования. Сложные вещи лучше всего понимаются на практике. Поэтому:

В изобретательских задачах тоже очень важно представлять себе, какое действие мы хотим получить, как оно проходит. И вот мы воображаем, что в нашем распоряжении множество маленьких человечков, они нас слушаются, нужно только знать, как ими командовать. Иногда это очень помогает в изобретательской практике. Вот, например, на одном предприятии возникла задача…

Задача 6.

Представьте себе деталь, напоминающую гвоздь, у которого нужно покрыть серебром заостренный конец. Серебрение происходит в ванне, наполненной раствором солей, содержащих серебро. Для погружения деталей в ванну используют пластмассовый лист с прорезями, в которые устанавливают «гвозди». Концы торчат вниз, а сами «гвозди» удерживаются «шляпками» за края прорезей. Затем лист кладут на края ванны, и концы оказываются в растворе. Но в течение дня уровень раствора в ванне колеблется (часть раствора испаряется, расходуется), за ним нужно следить, иначе детали – в брак. Как быть?

Рис. 8. Процесс серебрения гвоздя

– Нужно сделать систему автоматического подлива раствора. Очень просто – датчик определяет уровень жидкости, дает команду на открывание крана. Можно использовать компьютер, – предложили ребята.

– Конечно, компьютер неплохо поставить. Но ведь проблема в том, что жидкость вязкая и очень активная, она быстро портит датчики, забивает краны… Приходится часто останавливать работу – все это недешево стоит. Наверное, если бы можно было обойтись без ЭВМ, найти какое-то простое решение, было бы лучше? Давайте поэксплуатируем маленьких человечков! Нет, к доске выходить не нужно! Просто нарисуйте человечков в своих тетрадях.

…Толпа человечков раствора. Над ними – мост, а с моста свисает столб – это наш «гвоздь». Человечки облепляют столб и уходят из раствора вместе с ним. Теперь их осталось меньше, и следующий столб покрывается человечками не на всю нужную высоту. А потом их еще меньше. Что же им делать? – Пусть ванна с человечками поднимается постепенно навстречу столбу!

– Нет, лучше пусть столб опускается!

– Он же на мосту закреплен, мост не может опускаться!

– Может! Бывают мосты, которые плавают, я такие в кино про войну видел! Понтонные!

– Точно! Можно лист с деталями поставить на поплавки, пусть он плавает в ванне!

– Правильно! – сказал Изобретатель. – Так и была решена эта задача. Только решали ее несколько лет. А почему вы ее решили так быстро?

– Помогли маленькие человечки.

– И еще Архимед!

Хорошо. Вот еще задача.

Задача 7.

При производстве стальных труб очень важно отрезать от слитка заготовку точно заданной массы, тогда все трубы будут иметь нужную длину. А слитки разного размера, формы. Установили множество датчиков, которые определяли форму слитка, его размеры, ЭВМ высчитывала вес и указывала, где резать. Но система получилась дорогой и капризной. Датчики забрызгивались маслом, к ним приставала летящая окалина, они начинали ошибаться, часто вообще отказывали. Как быть?

Может быть, опять выручит старик Архимед? Подумайте дома.

Разговор в учительской

– Хорошо, – говорит Физик. – Допустим, ребятам такое занятие нравится.

Интересно, весело и польза какая-то, несомненно, есть. Но ведь это же несерьезно! Разве можно так извращать науку. Науку! – повторил он, явно произнося это слово с большой буквы. – Разве можно с ней так обращаться: человечек сюда, человечек туда! – Вы уверены, что настоящая наука делается только серьезно? – спросил Изобретатель.

– Ну конечно! Ученые, профессора пишут строгие учебники, есть книги, в которых рассказывается, как делается наука.

– Да, действительно, учебники серьезны, профессора величественны… А если допустить, что это плохие учебники? Впрочем, не плохие, а… Понимаете, любая наука, раздел науки, теория проходит в своем развитии несколько этапов: детство, когда идея только зарождается; юность – период быстрого и эффективного развития; зрелость, когда все основные положения сформулированы, идет уточнение, совершенствование формы; и наконец старость, когда отжившая теория становится тормозом на пути новых идей.

На первых этапах новой наукой занимается немного людей, они, как правило, хорошо знают друг друга, переписываются, общаются, обсуждают свои работы, причем в этом общении много юмора, фантазии, да и вообще «несерьезности», которая помогает придумывать и воспринимать идеи, часто довольно «дикие» с точки зрения здравого смысла. На первых этапах требуется творчество высокого уровня, а оно невозможно без расторможенности, игры, шутки. Известно, как много смеялись, даже дурачились физики в знаменитой «школе Бора», положившей начало квантовой физике. Да и Эйнштейн любил подурачиться. А вот в период зрелости и, в особенности, старости, в науке становится «тесно», возникает жестокая конкуренция. Знаете, мне иногда кажется, что сложность зрелой теории, ее могучая математическая оснащенность призваны не столько прояснять, сколько скрывать смысл науки. В некотором роде это способ «маститых учёных» защитить своё место в науке. Не зря говорят, что, изучая науку, нужно в первую очередь читать классиков. То есть тех, кто заложил основы науки на первом этапе её развития. У классиков все проще и понятнее, основные идеи не «спрятаны» за сложными математическими выкладками. На первых этапах развития науки большую роль играют простые и наглядные мысленные модели, помогающие представить, что «внутри» изучаемой системы.

– Может быть, в чем-то вы правы, – задумчиво произнес Физик. – Рассказывают, что гениальный физик Лев Давыдович Ландау всегда стремился сделать объяснение сложных вещей простым, наиболее ясно отражающим истинную суть лежащих в основе наблюдаемых явлений законов природы. Себя он называл великим тривиализатором[4], а своих коллег убеждал, что чем теория проще, тем она лучше. Коллеги возражали, что тогда каждый дурак все поймёт и станет везде кричать: «За что им такие деньги платят?!» Ландау на это отвечал, что если сделать выступление непонятным, дурак все равно не поумнеет. И еще пример вспомнил: в своё время Максвелл, разрабатывая сложнейшие вопросы термодинамики, придумал «демона» – микроскопическое волшебное существо, которое стоит у дверцы, разделяющей на две части сосуд с газом, и пропускает из одной части в другую через эту дверцу только быстрые молекулы. Благодаря таким действиям «демона» газ в одной части нагревается, а в другой – остывает…

4

От слова «тривиальность» – высшая степень упрощения.