5 марта 2017 г.

Глава 6. Противоположности и противоречия. От брака до открытия. В.В.Митрофанов.

Глава 6. Противоположности и противоречия

И так всегда: каждое противоречие являлось неприятелем, которого следовало мгновенно атаковать и против которого Бор направлял всю силу своей вдохновенной мысли
О.Р. Фриш [17]
На эффекте Рассела можно поставить точку, но... Сомнения, сомнения, сомнения. Это важный фактор при проведении исследований. Надо искать, где же корень сомнений. Известно, что атомарный водород чрезвычайно активен, и маловероятно, что на воздухе он проходит большие расстояния. Нам же удавалось его зафиксировать на расстоянии до 50 мм от поверхности пластин. Как это объяснить? Для формирования новой задачи можно составить противоречие. Этому вопросу посвящено просто громадное количество статей и книг, но, по моему мнению, почти никто не приводит инструментального подхода, прямой рекомендации, как же составлять противоречия. Поэтому сначала поговорим о противоположностях.
Известно, что почти для каждого вещества, свойства, действия можно найти противоположное вещество, свойство или действие. В ТРИЗ обычно формулируют физическое противоречие, суть которого в том, что к одному объекту предъявляют противоположные требования. Например, молчаливо подразумевают, что, если есть одно свойство, то должно быть и другое - противоположное.
Приведем пример из работы Г.С. Альтшуллера [6]. Для шлака, находящегося в ковше при Т=1300 °С, необходимо придумать крышку, которая бы защищала поверхность шлака от образования корки, препятствующей сливу шлака. Составим противоречие. Крышка должна образовываться после того, как шлак налит в ковш, не пропускать холодный воздух во время перевоза шлака и пропускать шлак при его сливе. Конечно, можно дать и более краткую форму противоречия - крышка не должна пропускать холодный воздух и должна пропускать шлак.
Для нас важно понять и научиться составлять противоречия, так как можно утверждать, что, пользуясь ими, легче найти решение. Противоречие - это загадка с подсказками. Более того, никто нам не запрещает составлять целую систему противоречий, например, по веществу, свойству, действию (или в другой терминологии - по существительному, прилагательному или глаголу). Во время составления противоречий и при их разрешении может появиться момент истины.
Вернемся к эффекту Рассела. Противоречие можно представить в следующем виде.
Это атомарный водород (H), так как он взаимодействует с AgBr и создает скрытые изображения, и в то же время это не атомарный водород, так как он не может совершать большой путь по воздуху. Это как бы общая загадка, которую надо отгадать или разрешить. Можно записать разные формулировки противоречия. Например:
"Это Н и не Н. Это Н с точки зрения взаимодействия с AgBr, и не Н с точки зрения его не взаимодействия с молекулами, атомами, ионами воздуха." Или:
"Это молекулярный водород с точки зрения его перемещения по воздуху и немолекулярный водород с точки зрения взаимодействия с зернами AgBr". Или:
"Это молекулярный водород с точки зрения его перемещения по воздуху и атомарный водород с точки зрения взаимодействия с зернами AgBr.", т.е. это - молекулярный и атомарный водород одновременно.
Теперь мы должны придумать такой Н2 и Н, чтобы удовлетворить обеим половинкам противоречия. У меня в подсознании была заложена мысль о возбужденных молекулах водорода, которую я почерпнул из работы [25]. Но я ее как-то не принимал. Когда же я сформулировал противоречие, то я невольно сам высказал эту мысль и вспомнил о ней, но уже с ее принятием. Я перерыл много книг по химии и больше нигде не нашел этой идеи, кроме работы [25]. Суть ее в следующем. Атомы Н при взаимодействии не могут сразу образовать молекулы, так как при их образовании выделяется избыток энергии, который должен быть передан третьей частице, готовой принять эту энергию. Поэтому эти атомы образуют так называемые возбужденные молекулы, время жизни которых достаточно мало. Это же имеет место и при взаимодействии атомов кислорода и образовании молекулы кислорода. То же - и с атомами азота.
Атом Н подходит к другому атому Н, сближается с ним до тех пор, пока не начинают действовать силы отталкивания. Одновременно эти два атома поднимаются вверх. Если считать, что с поверхности идет поток атомов Н, то они попеременно образуют Н2*, распадаются и, опять соединяясь с соседними Н, образуют другие Н2*. Если это так, то требуется провести эксперимент, подтверждающий эту гипотезу. Помог прошлый опыт. Работая в лаборатории спектрального анализа, я кое-что слышал о ртути, в частности о том, что она легко возбуждается. На рис. 14,a представлена схема опыта.
В замкнутом объеме есть пары воды, которые окисляют кремний. Образующийся Н2*взаимодействует с ртутью, передавая ей избыток энергии. Атомы ртути, возбуждаясь, возвращаются в нормальное состояние, испуская кванты света. Испускаемый свет проходит через кварцевую пластину и регистрируется фотопластинкой. На рис. 14,б показана полученная фотография. Подчеркнем, что первый опыт сразу дал положительный результат, однако затем пришлось довольно длительное время подбирать оптимальные условия его проведения.
 
Рис. 14. Опыт, доказывающий выполнение реакции
 Þ SiO2 + H2* + Hg Þ SiO2 +H2 + Hg·Þ SiO2 +H2 + Hg + hnSi + H2O
а) Схема проведения опыта (1 - кремний, 2 - капля ртути, 3 - влажный воздух, 4 - кварцевое стекло, 5 - пластилин; 6 - фотопластинка).
б) Изображение, полученное в результате опыта: фотопластинка засвечена эмитируемыми ртутью квантами света.
Итак, мы привели противоречия в качестве инструмента для решения научных задач. Теперь, когда мы знаем, как они формулируются, сформулируем противоречие для экзоэлектронов, о которых писали выше.
Когда я узнал, что Крамер выдвинул идею о том, что очищенная поверхность эмитирует электроны, я этому не поверил. Не поверил и все! Прошло много лет, я уже обнаружил Н*2 и вернулся к гипотезе Крамера. Вот как я ее сформулировал. Я не верю, что есть экзоэлектроны, так как они не могут эмитироваться с поверхности металла, поскольку для этого им необходимо преодолеть работу выхода из металла и окисла, пройти по воздуху несколько миллиметров, попасть в рабочий объем счетчика и вызвать разряд в нем. И в то же время эти электроны есть - их обнаруживают исследователи.
Разрешить это противоречие можно, если допустить, что возбужденные молекулы водорода могут распадаться, сталкиваясь друг с другом.
Именно возникающие при этом электроны считают экзоэлектронами. Об этой гипотезе мы написали в статье [26], однако откликов не было.
Я привел три противоречия (для шлака, для водорода и для экзоэлектронов) и теперь посмотрим их особенности.
В первом случае нам следовало бы найти такое вещество, которое обладало бы двумя противоположными свойствами - пропускать шлак и не пропускать тепло. При нахождении ответа нас смущает, что же это за вещество, которое пропускает шлак? Понимая буквально - само остается, а шлак через него проходит. Однако можно сделать попытку догадаться, что, вероятно, это вещество может само уходить вместе со шлаком. Таким веществом может быть сама шлаковая пена. Это тем более приемлемо, так как пена обладает свойством изолировать горячий шлак от холодного воздуха, благодаря своей низкой теплопроводности.
Во втором противоречии нам надо сконструировать структуру водорода, причем такую, чтобы она позволяла водороду быть в атомарном состоянии при взаимодействии с АgBr, и в каком-то другом состоянии, чтобы перемещаться по воздуху на большие расстояния. Это Н2*.
И, наконец, в третьем противоречии нам надо было предложить источник экзоэлектронов, и мы предпочли общепринятой точке зрения - эмиссии экзоэлектронов - их образование из Н2*:
Н2· + Н + е* Н2* = Н2 + Н
Из анализа многих противоречий можно сделать вывод, что для каждой задачи составление противоречия - это творческий подход, который должен быть связан и с выдвигаемой гипотезой и с веществами, их свойствами и взаимодействиями. С термином «противоречие» мы сталкиваемся буквально в каждой статье, читая научно-популярную литературу, да и не только ее. Однако, по-моему, почти никто, упоминая о противоречии, его не формулирует. Приведу несколько примеров.
“В этом явлении содержится внутреннее противоречие очень большой глубины: предполагается навязывание силой того, что по самому принципу, обозначаемому словом «религия», то есть связь человека с богом, не приемлет внешнего насилия.” [27]
В чем же здесь противоречие?
“Традиционные ценности западной цивилизации - человеческая личность и рациональное мышление - приходят в непримиримое противоречие, и то, о чем раньше задумывались только философы и писатели, становится главной темой эпохи”.[28]
Опять-таки авторы, по-моему, использовали не противоположности и получили не противоречие, а разноречие, о чем писал Н. Гумилев. Противоречие имеет свою противоположность - разноречие. Для нас очень важно, что любое свойство (предмет, действие) должно иметь свою противоположность. Мы к этому еще вернемся, а сейчас приведем пример на противоположность гена.
Читая работу Р. Докинза “Эгоистичный ген” [29], я обратил на нее особое внимание. Поэтому, когда я познакомился с рецензией на эту работу, я еще больше укрепился в мнении, что именно можно считать противоположностью гену.
Автор рецензии пишет: “Докинз предложил единицей эволюции считать ген, а не вид, популяцию или особь, как было принято раньше. При этом организму отводится скромная роль инструмента выживания генов.
Физическое тело животных и растений - это корабль, автомобиль или, если хотите, танк, в котором путешествуют гены. (Каково? Человек - самый главный в Природе, а оказывается - он танк для защиты генов. - В.М.) Биологическая эволюция - это прежде всего эволюция генов. Теория Докинза красиво и последовательно объясняет с позиции гена те явления живой природы, которым классический дарвинизм дает невразумительное толкование”.
Сам подход Докинза, как ученого, не просто смелый и оригинальный, но и интересен принципом, который он использовал. Мы говорим - наши гены, а гены «говорят» - наш организм. Это инверсия, это противоположный подход.
“Эта теория не ограничивается рамками биологии. В основе любого эволюционного процесса, по мнению Докинза, лежит репликатор - это самовоспроизводящаяся единица информации. В биологии репликатор - это ген. Используя ограниченные ресурсы (Обратите внимание! - В.М.), репликатор создает свои более или менее точные копии. Только так он может победить в борьбе с другими репликаторами. Подтверждая универсальность законов эволюции, Докинз проводит аналогиюмежду эволюцией живой природы и эволюцией человеческой культуры.
Эти два процесса в принципе очень похожи друг на друга. Проведенные аналогии так изящны и поучительны, что, право, на них стоит остановиться подробнее.
Культура - это то, что выделяет нас, людей, из остальной живой природы. Элементы культуры можно найти даже у самых диких представителей рода человеческого. Культура состоит из языка, искусства, религии, науки и т.д., которые, в свою очередь, состоят из идей, мыслей, образов. Выделим части культуры, которые могут самостоятельно существовать. Эти части Докинз назвал мимами.
Мим - это единица передачи культурного наследия. Примеры мимов - это и теорема Пифагора, и покрой платья, и популярная мелодия, и «Песнь песней», и многое, многое другое. Мимы могут поселиться в наших головах, могут жить на страницах книг, могут сыпаться на нас с экранов телевизоров, могут занимать мегабайты оперативной памяти компьютеров. Мимы - это как-бы гены культуры. Обобщая, можно сказать, что мимы и гены - это две разновидности репликаторов.
У вас, наверное, возник вопрос, как можно приводить столь разношерстные примеры мимов? Почему слово - это мим, и сказка, состоящая из слов, тоже мим? На самом деле здесь противоречия нет. Докинз определил мим как единицу культурного наследия, способную самостоятельно существовать. И мим слова, и мим сказки подходят под это определение”. Я думаю, те, кто заинтересуются, сами прочтут о мимах.
Теперь вернемся опять к противоречию, которое следует составить при решении научных задач. Его легко составить, если имеется объект и некоторое его свойство. Для любого свойства объекта всегда существует и противоположное свойство, являющееся отрицанием первого. Например, объект может быть подвижным или неподвижным, водород может быть атомарным или неатомарным (молекулярным) и т.д.
Графически наличие противоположных свойств можно изобразить следующей схемой:
          Аналогичные схемы можно составлять для веществ и действий. Подобные схемы можно использовать для разрешения противоречий в процессе поиска решений задач.
Далее следует ответить на вопрос: "Почему решающий считает, что именно это вещество, свойство или взаимодействие должно существовать?"
Например: это атомарный водород (Почему?), т.к. он взаимодействует с зернами AgBr и не атомарный водород (Почему?), т.к. он имеет большой пробег на воздухе и не взаимодействует с атомами, молекулами, ионами воздуха.
Чтобы разрешить это противоречие, следует найти такую «молекулу» водорода, которая удовлетворяла бы обоим противоположностям. Она должна иметь такую структуру, которая позволяет либо распадаться, превращаясь в атомарный водород, либо рекомбинировать, выделяя энергию. В дальнейшем я вернусь к рассмотрению противоречия и его разрешению.
Из под поверхностных течений
Речей, обманчиво несложных,
Текут ручьи иных значений
И смыслов противоположных
Игорь Губерман [146}