Приём решения научных задач “Переступить пределы”

“Переступить пределы!”

“Игра в бисер” Герман Гессе.

Основоположник Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) Г.С. Альтшуллер в 1960 году написал свою знаменитую статью, посвящённую методике научной работы [1].

Пункт 18 в статье гласит: “Следующий по сложности приём – обращение внимания на белые пятна за пределами известных явлений. Пример. Исследования Бриджмена в области ранее недоступных высоких давлений привели к открытию новых модификаций льда”.

То есть необходимо искать явления за пределами набора известных явлений.

Для этого удобно пользоваться такой последовательностью мыслительных действий:

1. Найти причинную ось, которой связаны изучаемые явления.
2. Например, изменение типов русловых процессов обусловлено изменением относительной транспортирующей способности потока [2].
3. Выстроить известные явления по этой причинной определяющей оси.
4. Например, меандрирование > прямые русла > разветвлённые русла. Эта последовательность типов русел соответствует уменьшению относительной транспортирующей способности потока [2].
5. Далее надо посмотреть белые пятна на самой оси, выяснить, какие факты не укладываются в рассматриваемую причинную ось, и какие новые явления могут быть ещё более большего и менее меньшего:

А) “Белые пятна”. У Альтшуллера в пункте 17 по этому поводу написано: “Несколько более сложный приём - обращение внимания на белые пятна в пределах уже известных явлений. В этом случае тоже ищут аномалии – в пределах уже исследованного диапазона температур, давлений, расстояний, скоростей и т.д.” [1].

Б) “Лишний элемент”. Выяснить, какие факты не укладываются в рассматриваемую причинную ось.

Пример: разветвлённые русла по типу пойменной многорукавности ошибочно находились в ряду типов русловых процессов, выстроенных по изменению транспортирующей способности потока [2].

В) “Переступить пределы”. Это приём, которому посвящена настоящая статья.

Примеры применения приёма решения научных задач “Переступить пределы”:

1. Режимы движения жидкости.

В современной науке общепризнанны два режима движения жидкости – ламинарный и турбулентный. Характерно различие между ламинарным (параллельно струйным) и турбулентным (извилистым) режимами течения жидкостей.

1) Необходимо найти причинную ось, которой связаны изучаемые явления.

Причиной образования любой извилистости является разность между тем, что может делать предмет, и тем, что заставляют его делать [2]. Подробное описание разности, как причины физических явлений и процессов можно найти в книге В.В. Митрофанова [5].

Критерием сущностного различия ламинарного и турбулентного режимов движения жидкостей должна быть такая же разность. Как раз именно так интерпретируют число Рейнольдса Т. Карман и сам Рейнольдс [6]. Число, характеризующее режим движения жидкости, является отношением скорости движения молекул рассматриваемого объёма жидкости к скорости движения самого объёма жидкости в целом. Становится ясным физический смысл числа Re. Числитель представляет собой интенсивность движения всего объёма жидкости, а знаменатель – темп теплового движения. При равенстве скоростей наблюдается ламинарное движение жидкости, а при превышении местных скоростей над переносной жидкость двигается турбулентным режимом.

2) Необходимо выстроить известные явления по этой причинной определяющей оси:

Ламинарный режим > Турбулентный режим

3) Далее надо посмотреть белые пятна на самой оси, выяснить, какие факты не укладываются в рассматриваемую причинную ось, и какие новые явления могут быть ещё более большего и менее меньшего:

В русловедении [2] имеется три коренным образом отличающихся варианта типов русел: в одну сторону от прямых русел расположены извилистые русла, а в другую – русловая многорукавность. А режимы движения жидкости признаются только два – прямые и извилистые.

Каков третий, обратный эффект?

Обратный эффект к турбулентности называется кавитация [3]. При кавитации в толще жидкости появляются пустоты. Это поток, который ещё “ламинарнее” ламинарного потока!

Вывод. Существуют три режима движения жидкости: турбулентный, ламинарный и кавитация. Качественное различие между режимами заключается в отношении скорости движения молекул жидкости к скорости движения всего объёма жидкости. При равенстве этих скоростей – ламинарный режим движения жидкости. При скорости движения молекул большей скорости движения объёма жидкости – турбулентный режим. При скорости молекул меньшей, чем скорость движения всего объёма, жидкости приходится разрывать молекулярные связи, образуются внутриводные полости-разрывы, имеем кавитационный режим движения жидкости [3].

2. Состояния вещества.

Общеизвестны 4 состояния вещества: твёрдое, жидкое, газообразное и плазма.

1. Попробуем найти причинную ось, по которой можно выстроить эти “явления”. Пока назвать точно её трудно. Это что-то вроде “твёрдость, густота вещества.
2. Для нас сейчас важно, что мы можем выстроить эти состояния именно в следующем порядке по этой оси: твёрдое > жидкое > газообразное > плазма.
3. “Переступить пределы”.

Что “твёрже твёрдого”?, “плотнее плотного”? Где атомы упакованы ещё плотнее, чем при твёрдом агрегатном состоянии вещества?

Возможно, что это чёрная дыра. Чёрная дыра – особое состояние вещества.

И наоборот, – что разрежённее газа и плазмы?

Возможно, что вакуум. Вакуум – особое состояние вещества.

Выводы.

1. Для решения научных задач эффективно пользоваться приёмом “Переступить пределы”.

Удобно использовать следующую последовательность действий:

1. Подобрать явления и процессы,
2. Найти причинную определяющую ось,
3. Рассмотреть явления за пределами этой оси. Для этого надо найти ответы на вопросы: “Что более большего?”, “Что менее меньшего?”

2. При помощи приёма “Переступить пределы” выяснено существование:

1. трёх режимов движения жидкости: ламинарный, турбулентный и кавитация.
2. 6 состояний вещества: вакуум, плазма, газ, жидкость, твёрдое тело, чёрная дыра.

Пользуйтесь приёмом решения научных задач “Переступить пределы” и другими приёмами, которые предлагают Г.С. Альтшуллер [1] и В.В. Митрофанов [5].

Литература.

1. Альтшуллер Г.С. Как делаются открытия (мысли о методике научной работы), Баку, 1960, 11љс., (001.894.068 А58). Рукопись деп. в ЧОУНБ №љ685.
2. Кондратьев А.Н. Причина образования извилистости: меандрирование рек и других природных потоков //Известия АН. Серия географическая, 2000, №љ4, с.љ42-44.
3. Кондратьев А.Н. Три режима движения жидкости – ламинарный, турбулентный и кавитация// 2-ая Международная научная конференция студентов и молодых учёных “Актуальные проблемы современной науки”. Самара, 2001.
4. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. - Л. : Гидрометеоиздат, 1982. - 272 с.
5. Митрофанов В.В. От технологического брака до научного открытия, СПб., 1998.
6. Проблемы турбулентности. Сб. статей. М.-Л., ОНТИ, 1936. - 332 с.