Талантливое мышление в науке. Как делать открытия.

Исследования, которые ведутся в области талантливого мышления уже около двух лет, показывают, что ТРИЗ – это хотя и значительная, базовая, но все же только часть талантливого мышления. Из 45 тем вебинара по Талантливому Мышлению только 11 полностью или частично относятся к собственно ТРИЗ. Развитии научных представлений мы рассматриваем, исходя из того, что сегодня известно о максимальном талантливом мышлении.

Непротиворечивого определения талантливого мышления в известных источниках нет. Поэтому дадим временное определение. Талант – это:

Способность создавать новые представления, достаточно отличающиеся от предыдущих, и открывающие новые возможности перед человечеством.

Вообще мышление – это оперирование моделями, представлениями.

Другого мышления у нас нет!

Если мы просто применяем привычные представления для объяснения встречающихся явлений, то это бытовое мышление.

Открытие, изобретение в любой отрасли человеческой деятельности – это создание нового представления.

Талантливое мышление, подобно сложению и вычитанию, это определенные мыслительные процедуры.

Их, конечно, больше, чем в арифметике. И они намного сложнее. И все же это только навыки пользования определенной системой мыслительных процедур. Их может освоить любой нормальный человек.

Как исследуют эти процедуры, и каковы возможности их освоить?

Пример 1:

Бытовое мышление древних греков было одноходовым: из очевидной причины сразу же следовало очевидное следствие. В драматургии это отразилось в принципе «единства времени» - действие на сцене должно продолжаться в течение одного сюжетного дня.

В Средние века уже умели видеть промежуточные этапы. Между причиной и следствием могло пройти много времени. Но драматургия этого не отражала.

Драматург Лопе де Вега (1562-1635) был первым, в чьих пьесах сюжет длился несколько дней. [3]

Пример 2:

Христианские теологи начального периода сформулировали так называемую актуальную эсхатологию – конец света наступит еще при жизни нынешнего поколения.

Однако сменялись поколения, а конец света не наступал.

Чтобы объяснить это, теологи перешли к отложенной эсхатологии. Конец наступит – но в будущем. [6]

Пример 3:

В клетках живых организмов есть митохондрии. По своей структуре митохондрии подобны бактериям – у них есть мембрана, внутренние части, даже своя, митохондриальная ДНК. Однако вне клетки эти бактерии оказались нежизнеспособны.

Чтобы объяснить это, была выдвинута гипотеза, что митохондрия миллионы лет назад была самостоятельной бактерией, но, живя в симбиозе с клеткой, так изменилась, что стала неотъемлемой частью клетки. [12]

Пример 4:

К бетонным опорам цехов часто приходится прикреплять разное оборудование. Для этого в колонне сверлят отверстие, вставляют туда металлический стержень, к которому приваривают нужное оборудование. Но в твердых марках бетона просверлить наклонное отверстие трудно.

Было предложено еще при изготовлении колонны в форму вкладывать наклонные полимерные трубочки. Они остаются в затвердевшем бетоне. Когда нужно что-то прикрепить, в трубочку вставляют стержень, к которому и приваривают то, что нужно. [5]

Как видим, во всех четырех случаях использована одна и та же мысленная процедура – проблема и ее решение отделены во времени.

Обратите внимание на то, что эта схема одинакова для любых областей культуры – искусства, религии, науки, техники и т.д.

Еще десятки, сотни примеров – и мы начинаем понимать, что это одна из постоянных процедур преобразования представлений.

Она стабильно дает сильные, талантливые результаты.

Дальнейшие исследования показали, что в ней есть свои особенности, свои внутренние механизмы. Выявлены последовательные этапы введения времени в представления – что-то вроде стандартов в ТРИЗ.

И эти механизмы вполне можно освоить. Занятия по освоению талантливого мышления проводятся в двух ВУЗах Риги, три годичных семинара проведены в латвийском обществе молодых ученых, второй год идет вебинар. Готовится к печати книга.

Таким образом, талант, гениальность – это применение процедур талантливого мышления для сознательного развития систем – технических, художественных, научных, экономических и любых других, в соответствии с законами развития этих систем.

Давайте посмотрим, как две из этих процедур талантливого мышления работают в науке.

Начнем с хорошо известной в ТРИЗ процедуры – умение решать противоречия.

Противоречия в науке

Любые наши представления не могут быть отдельными, не связанными с другими. Они образуют группы, «надсистемы» представлений.

Например, модель ДНК «двойная спираль» это представление о том, что данная молекула представляет собой две молекулярные нити, закрученные одна вокруг другой вправо.

Но это представление будет только частью представления о скрученных молекулах, состоящих из двух нитей.

Ведь такие двухнитевые молекулы в принципе могут быть закручены и влево.

Двухнитевая молекула, которая может быть закручена в любую сторону, будет надсистемой представлений о правозакрученных молекулах.

Но и молекула, закрученная в любую сторону, является лишь частью представлений о любых объектах, закрученных в любую сторону. Да и число нитей в молекуле может быть не только два. Например, в 1957 году Александер Рич, Гэри Фелзенфелд и Дэйвид Дэйвис описали нуклеиновую кислоту, составленную тремя спиралями [4]. А в 1985—1986 годах Максим Франк-Каменецкий показал, как двухспиральная ДНК складывается в так называемую H-форму, составленную уже не двумя, а тремя нитями ДНК. [17].

Если вы меняете некое представление или переносите его в другую надсистему, то на это тут же реагируют все его надсистемы, целые группы других представлений.

Каждая надсистема предъявляет к новому представлению свои – не совпадающие между собой – требования.

Эти противоречивые ситуации нужно разрешить – в этом и состоит один из видов научных открытий.

Пример 5: Тысячами экспериментов было подтверждено, что форма ДНК – двойная спираль.

Но в 1978 г. опубликована статья: с помощью компьютерного моделирования было показано: ДНК состоит из двух параллельных, незакрученных нитей. Ошибок в статье не обнаружили.

Как же все-таки выглядит ДНК?

Серия экспериментов (надсистема 1) требует, чтобы ДНК была закрученной. Результаты же компьютерного моделирования (надсистема 2) требуют, чтобы ДНК была выпрямленной.

Мы с вами уже знаем одну из процедур талантливого мышления – разделение во времени. Давайте попробуем ее применить.

Итак, вместо представления о том, что ДНК или закрученная или прямая, мы раздвинем оба состояния во времени. То есть, ДНК то закручивается, то выпрямляется в зависимости от внешних условий.

Эта гипотеза была впоследствии подтверждена экспериментально. [13]

Пример 6: В 1796 г. Лаплас опубликовал теорию происхождения Вселенной из вращающегося первичного газового облака. Эту теорию подтверждало то, что все планеты и их спутники вращаются в одну сторону.

Но через два года Гершель открыл, что два спутника Урана вращаются в противоположном направлении. Позже был открыт еще ряд таких же спутников других планет. [14]

Как же тогда появилась Солнечная система?

Аналогичная ситуация. Теория (надсистема 1) требует, чтобы все спутники вращались в одну сторону – и это в основном подтверждается.

Но некоторые достоверные наблюдения (надсистема 2) требуют, чтобы спутники вращались в другую сторону.

И снова для решения противоречия мы можем применить ту же процедуру – разделение во времени. Пусть сначала все планеты и спутники вращаются в одну сторону, а потом появятся и спутники с противоположным вращением.

По одной из гипотез некоторые планеты впоследствии притянули пролетающие мимо другие космические тела, часть которых поэтому вращается в противоположную сторону. [18]

А теперь посмотрим на другую процедуру, которой нет в ТРИЗ.

Это процедура выявления минимальной модели.

Пример 7:

Одним из решающих моментов в развитии химии стало понятие «молекулы» - минимальной частицы, сохраняющей все химические свойства данного вещества и имеющей постоянный вес. [16]

Молекула является самым меньшим «кусочком», который рассматривает химия. Это минимальная химическая модель.

Пример 8:

Изобретения долго считали психологическим явлением.

Наука о развитии технических систем – ТРИЗ – началась с выделения минимального технического изменения: решения технического противоречия. [1]

Хорошее работоспособное представление в науке начинается с выявления и осознания минимальной модели.

На первый взгляд, это очевидно. Но в реальности все не так просто.

До сих пор существует достаточно моделей разных рангов, для которых минимальная система не только не выделена, но этим вопросом никто даже не занимается.

Медицина, педагогика, психология, социология, культурология, искусствоведение...

Поэтому и только поэтому существует удобная отговорка: в таких дисциплинах строго научный подход невозможен.

Пример 9: Древнегреческий ученый Геродот (484 – 425 гг. до н.э.) считается «отцом истории».

Однако в современном понимании его труд «История» собственно историческим не является.

Кроме реальных исторических событий (не так уж многих, всего лишь греко-персидских войн), в нем содержатся и географические сведения, и этнографические, и естественноисторические, и литературные.

Причем немалая часть этих данных не объективная, а мифологическая. История, в представлениях Геродота, это результат воли богов.

Геродот был первым, но его работа – еще не наука история. [2]

Пример 10: Фукидид (5 в. до н.э.) отбросил все мифические и мистические элементы. В его труде «История Пелопонесской войны» впервые основным источником сведений являются документы.

Фукидид признает законосообразность исторических явлений; у него встречается ряд обобщений, основанных на убеждении в том, что одинаковые причины и условия вызывают и одинаковые следствия. Он отказывается от воли богов, как движущей силы истории. История у Фукидида – это закономерная последовательность конкретных, вполне человеческих событий. [15]

Именно с того момента, когда Фукидид нашел минимальную историческую модель – конкретное, документированное событие – началась научная история. Многие выводы Фукидида до сих пор являются базовыми для исторической науки.

Геродот и Фукидид изучали разные вещи!

История как наука стала возможной только после того, как были отброшены лишние элементы и точно сформулирован объект изучения – закономерная последовательность реальных событий.

Пример 11: К 5 в. до н.э. древнегреческий язык представлял собой набор разных диалектов. Язык, поэтому, не рассматривался как нечто единое, целое. Использование языка в речах и литературе тоже было хаотическим. Нам не известны попытки создать в то время науку о языке.

Но софист Протагор (490 – 420 гг. до н.э.) первым рассмотрел язык, как инструмент для передачи смыслов.

Тогда и появилась возможность сформулировать минимальную модель языка: единичное высказывание. Протагор различал виды предложений, рода существительного и прилагательного, времена и наклонения глаголов.

Именно он и заложил основы научной грамматики. [9]

Опять та же ситуация.

Пока язык рассматривался как «такая штука, на которой говорят», никакая наука о языке не могла возникнуть.

Но как только был четко сформулирован объект изучения, и появилась минимальная модель – на этой основе возникла наука.

Пример 12: Изучение интеллекта идет с давних времен. Мы уже видели, что реальных воспроизводимых результатов до сих пор нет.

И это неудивительно. Не было четкого определения интеллекта. То есть, объект изучения не сформулирован.

Первую попытку сформулировать объект изучения сделал Ж. Пиаже (1896 – 1980). Он представил интеллект, как механизм, организующий идеи.

В такой концепции он смог вывести и минимальную модель интеллекта – элементарные схемы мышления. [11]

Выявление минимальной модели открывает перед исследователями огромные возможности.

Когда мы говорим о минимальных моделях, может показаться, что они одинаковы. В каком-то смысле, так и есть.

Но стоит присмотреться к ним поближе, как оказывается, что они похожи, но не одинаковы.

И исследования различий тоже приводят к формированию новых представлений.

Пример 13: Р.Ж. Аюи  (1743 – 1822) наблюдал за дроблением кристаллов кальцита.

Он обратил внимание на то, что раскалываемые кусочки имеют такую же форму, что и исходные, большие куски.

Аюи предположил, что для любых кристаллических веществ должен существовать некий минимальный кристалл, из которого строятся большие кристаллы любой величины. Основные принципы, по которым строятся такие минимальные кристаллы, Аюи опубликовал в 1784 г.

С этого момента началась научная кристаллография. [7]

Пример 14: Минимальный кристалл представляет собой некое геометрическое тело, постоянное для данного вещества.

Но любые ли формы этих минимальных кристаллов возможны?

Исследуя дифракционные картины рассеивания рентгеновских лучей на кристаллах, Е.С. Федоров обнаружил, что возможны всего 230 форм. [8]

Пример 15: Точно так же для жрецов-асклепиадов существовала одна «болезнь» - недуг.

Выявив минимальную модель болезни, Гиппократ видел уже десятки разных болезней и их причин. Он даже попытался дать первичную классификацию причин, вызывающих болезни.

Он же первым обратил внимание на время в болезнях: описал стадии болезней и рекомендовал в своих трудах другим врачам следить за этими стадиями. [10]

Освоение качеств талантливого мышления вполне возможно для любого нормального человека. Это можно начать хоть сегодня.

Нужны только желание и работа.

На сегодня известно 18 таких процедур, таких «качеств талантливого мышления».

Эти качества не являются отдельными и независимыми.

Они образуют систему мышления, которую иначе как талантливой, гениальной не назовешь.

Качества талантливого мышления

Основные качества

1. Умение видеть системный характер объектов и явлений (системность мышления).

2. Умение решать противоречия.

3. Умение строить обобщенную модель.

4. Умение выделять единичную модель рассматриваемого объекта или явления. Умение видеть иерархические и временные границы свойств объектов.

5. Умение не относить факт к известной модели.

6. Умение преодолевать надмодель или менять ее.

7. Умение выходить в надсистемы представлений.

8. Умение выявить абсолютную модель явления, а затем отказаться от нее.

9. Умение переходить от рассмотрения одного объекта к рассмотрению групп и множеств объектов.

10. Умение оперировать одновременно несколькими параметрами. Умение переходить от однопараметрических систем к многопараметрическим.

11. Умение неограниченно увеличивать и уменьшать любые параметры объектов и явлений.

12. Умение развертывать представления во времени. Умение видеть процессы, а не только события или состояния.

13. Умение переходить от рассмотрения онтогенеза к рассмотрению филогенеза.

    Вспомогательные качества

14. Умение управлять ассоциативным воображением, выстраивать и развивать аналогии.

15. Умение придумывать терминологию.

16. Умение оперировать большим массивом информации.

17. Умение видеть недостатки построенной модели.

18. Смелость мышления.

    Программа обучения талантливому мышлению включает в себя, во-первых, изучение процедур – теоретическое рассмотрение, примеры и решение учебных задач, а во-вторых, изучение и практику исследовательской работы – приемы ведения исследовательской картотеки, работу с информацией и т.д. Особое внимание уделяется смелости мышления – умению делать и обосновывать неожиданные выводы.

    По моему твердому убеждению, дальнейшее развитие ТРИЗ как науки и методологии принципиально невозможно без комплексного обучения исследователей. Это потребует много сил и времени, но возможности для этого уже есть.

    К вопросу о терминологии

    Принятые в ТРИЗ-сообществе термины ТРИЗ и «изобретательское мышление» отражают техническое направление талантливого мышления. Однако, процедуры преобразования представлений, выявленные в рамках ТРИЗ являются лишь частью Талантливого Мышления. Во избежание путаницы, следует оставить термины ТРИЗ и «изобретательское мышление» за техническим направлением, а для более полной картины применять термины Теория талантливого Мышления (ТТМ) и Талантливое Мышление (ТМ).

    Выводы:

    1. Талантливое Мышление (ТМ) – это комплекс мыслительных процедур, позволяющий преобразовывать представления для получения качественно новых моделей.

    2. Процедуры ТМ позволяют строить качественно новые представления в частности, в науке.

    3. В статье показаны примеры применения двух процедур ТМ: решения научных противоречий и выявления минимальной модели.

    4. Перечислены также все 18 известных на сегодня процедур ТМ.

    5. Подготовка исследователей в ТРИЗ-сообществе должна вестись на основе наиболее современного состояния знаний о преобразовании представлений.

    6. Необходимо четко разделить области применения терминов ТРИЗ и «изобретательское мышление» и ТТМ и ТМ.

    Список литературы:

    1. Альтшуллер, Г.С. Алгоритм изобретения. Москва : Московский рабочий, 1969. С. 67-68

    2. Геродот. История. Москва : Академический проект, 2014. 599 с.

    3. Державин, К. Драматургия Лопе де Вега // Вега, Лопе де. Избранные драматические произведения : в 2-х т. Т. 1. Mосква : TEPPA, 1994. [online] [cited 23-04-2015]. Available: http://lib.ru/DEVEGA/lope0_1.txt_with-big-pictures.html

    4. Домрина, Н. В России есть кому делать науку — если будет на что // Наука и жизнь, № 2, 2002

    5. Кройн, Б. Вешалки на бетонной колонне // ИР № 9, 1984, с.19.

    6. Крывелев, И.А. История религий : очерки в 2-х  т. Т.1. Москва : Мысль, 1988. С.27

    7. Охлобыстин, О.Ю. Жизнь и смерть химических идей. Москва : Наука, 1989. С.127

    8. Охлобыстин, О.Ю. Жизнь и смерть химических идей. Москва : Наука, 1989. С.128

    9. Радциг, С.И. История древнегреческой литературы. Москва : Высшая школа, 1977.  C.241

    10. Радциг, С.И. История древнегреческой литературы. Москва : Высшая школа, 1977. С.238-239

    11. Робер, М.-А., Тильман, Ф. Психология индивида и группы. Москва : Прогресс, 1988. С.31

    12. Романцев, Е. Закономерные чудеса. Москва : Молодая гвардия, 1987. С.73

    13. Романцев, Е. Закономерные чудеса. Москва : Молодая гвардия, 1987. С.24

    14. Томилин, А.Н. Занимательно о космогонии. Москва: Молодая гвардия, 1971 С.45

     15. Фукидид. История. Ленинград : Наука, 1981. 543 с. (Литературные памятники).

    16. Ходаков, Ю.В. Общая и неорганическая химия [online]. [Cited 23-04-2015]. Available: http://www.ochem.ru/book_view.jsp?idn=013821&page=36&format=html

     17. Frank-Kamenetskii, Maxim. H-form DNA and the hairpin-triplex model // Nature, № 333, 214 (19 May 1988)

    18. Sitchin, Zecharia. Genesis Revisited (Earth Chronicles) Series: Earth Chronicles. New York : Avon Books, [b.g.]. P.21