Загадки для знатоков: История открытия и исследования пульсаров.

_{Глава шестая} Необычные свойства нейтронных звезд. Нейтронная звезда в Крабовидной туманности! Приемы, приемы… Что такое фантограмма! Нужен эвристор!

Середина шестидесятых годов — начало расцвета рентгеновской астрофизики. Середина шестидесятых годов — это бум исследований квазаров. Это открытие реликтового излучения. Это исследование активных галактик. В общем, это кульминация революции в астрофизике.

Именно в середине шестидесятых окончательно оформилось как ветвь астрофизики новое направление исследований — релятивистская астрофизика. Это название было впервые произнесено на симпозиуме в Далласе в 1963 году. Релятивистская астрофизика объединила изучение небесных тел и явлений, в природе которых важную, а то и определяющую роль играют эффекты и следствия общей и частной теорий относительности. Рентгеновские источники заставили поверить: нейтронные звезды могут существовать в Галактике. Открытие квазаров заставило поверить: в жуткой дали Вселенной могут существовать коллапсирующие тела с массами в миллиарды масс Солнца. А открытие реликтового излучения заставило поверить: самое начало нашей Вселенной тоже можно описать теорией относительности Эйнштейна.

Революция в астрофизике достигла кульминации, но… в поиске нейтронных звезд кульминация еще не наступила. Рентгеновские измерения в шестидесятых годах не обладали нужной точностью и чувствительностью. Оптический поиск нейтронных звезд и черных дыр в двойных системах, о возможности которого писали Я. Б. Зельдович и О. X. Гусейнов, в то время еще не проводился. А нейтринная обсерватория, способная обнаружить всплеск нейтринного излучения во время коллапса, существовала только в мечтах энтузиастов. Новые идеи появлялись, но новых наблюдений не было…

Морфологический ящик «нейтронные звезды» заполнялся медленно. Какие свойства имеет нейтронная звезда? Мы уже спрашивали об этом. И ответили: поле тяжести и теплота. Разве это все? Давайте поищем другие клетки. И для этого обратимся к обычным звездам, например, к Солнцу. Какие из его свойств сохранятся, если сжать Солнце до размеров нейтронной звезды? В недрах Солнца идут ядерные реакции — это свойство не сохранится, гореть в нейтронных звездах нечему.

Солнце вращается вокруг оси, делает один оборот за 27 дней. Если вращающееся тело сжать, оно начинает вращаться быстрее. Если размер тела уменьшить вдвое, вращение станет вчетверо быстрее. Радиус нейтронной звезды в сто тысяч раз меньше солнечного. Если уменьшить размер тела в 100 тысяч раз, его вращение ускорится в 10 миллиардов раз! Нейтронная звезда должна совершать один оборот вокруг оси за одну десятитысячную долю секунды!

Вспомним теперь о законе природы, благодаря которому нейтронная звезда оказывается наделенной еще одним удивительным свойством. Это закон сохранения магнитного потока. У Солнца есть магнитное поле. По мнению астрофизиков, Солнце обладает регулярным дипольным магнитным полем, напряженность которого на поверхности равна примерно 1 гауссу. Представим опять, что Солнце сжалось до размеров нейтронной звезды. Количество силовых линий, пересекающих поверхность звезды, не может измениться. Но сама поверхность стала теперь меньше в 10 миллиардов раз. Значит, на единицу поверхности теперь приходится в 10 миллиардов раз больше силовых линий, чем прежде. А это означает, что в 10 миллиардов раз увеличилось магнитное поле. Один гаусс на поверхности обычной звезды — и 10 миллиардов гауссов на поверхности звезды нейтронной! Если такое огромное магнитное поле вообще может существовать в природе, то именно в нейтронных звездах.

Но размер черной дыры еще меньше, значит, ее магнитное поле еще больше?

Нет. Магнитное поле черной дыры равно нулю! В 1964 году к такому выводу пришел советский физик В. Л. Гинзбург. Звезда, катастрофически сжимаясь, скрывается под своим гравитационным радиусом и с этого момента начисто пропадает для наблюдателя. И вместе со звездой исчезает для наблюдателя и ее магнитное поле. Исчезает, как мы уже говорили, не мгновенно, этот процесс растягивается для внешнего наблюдателя на бесконечное число лет. Исчезают все свойства, кроме трех: массы, заряда и момента вращения… Пролетая мимо черной дыры на звездолете, мы могли бы только констатировать, что на траверзе находится некое притягивающее, заряженное и вращающееся тело. И больше никаких свойств. В середине шестидесятых годов американский физик Дж. Уилер сказал, что «черная дыра не имеет волос». Это верно — она лысая… Правда, в семидесятых годах Э. Хокинг показал, что это не совсем верно. Реденькие «пряди волос» у черной дыры все-таки есть. Например, вблизи сферы Шварцшильда в вакууме могут рождаться пары частиц и античастиц, способные покидать черную дыру, вылетать в космос. Но рассказ об этих особенностях черных дыр уведет нас далеко от нашего расследования.

Вернемся к нейтронным звездам. Итак, нейтронная звезда очень быстро вращается и обладает огромным магнитным полем. В РТВ, как мы говорили, есть прием объединения разнородных свойств. В 1964 году советский астрофизик Н. С. Кардашев объединил в одной нейтронной звезде свойства быстрого вращения и огромного магнитного поля. Речь шла о гипотетической нейтронной звезде в Крабовидной туманности.

Астрономы установили, что Крабовидная туманность расширяется все быстрее и быстрее, и объяснения этому странному явлению не было. Всем астрофизикам известна сила, способная затормозить расширение туманности — это сопротивление межзвездной среды. Но какая сила может ускорить расширение?

Это было противоречие между наблюдением и интерпретацией. Верную интерпретацию впервые дал Н. С. Кардашев. Он использовал прием объединения: объединил в одну систему туманность и нейтронную звезду в ней. Они ведь действительно неразрывно связаны общим магнитным полем. Тысячу лет назад не было ни туманности, ни нейтронной звезды. Была звезда-старушка, конец которой приближался. Звезда обладала магнитным полем. Звезда вращалась вокруг оси. Потом она взорвалась. Оболочка разлетелась, а ядро стало нейтронной звездой. Оболочка унесла с собой и магнитные силовые линии. Ведь силовые линии магнитного поля не могут разорваться. Выйдя из какой-то точки, они в нее и возвращаются — силовые линии магнитного поля замкнуты. Выйдя из нейтронной звезды и пройдя сквозь туманность, силовые линии вновь возвращаются к нейтронной звезде. Силовые линии связывают звезду и туманность невидимыми тугими нитями. Если бы нейтронная звезда не вращалась, то силовые линии просто вытягивались бы при расширении туманности. Но нейтронная звезда быстро вращается, и силовые линии наматываются на нее как на барабан. Магнитное поле, проходящее сквозь туманность, становится подобно спирали, ветви которой скручиваются все туже. Силовые линии сближаются. Растет магнитное поле. Значит, растет и магнитное давление. Нейтронная звезда как бы «накачивает» в туманность магнитное поле. А давление магнитного поля расталкивает плазму в туманности, заставляет ее расширяться все быстрее.

Но ведь чтобы разогнать газ в туманности, нужна энергия. Откуда она берется? Н. С. Кардашев дал ответ: из энергии вращения нейтронной звезды. Нейтронная звезда вращается намного быстрее, чем туманность. Собственно говоря, настолько быстрее, что по сравнению с нейтронной звездой можно считать, что туманность не вращается вовсе. Но силовые линии стремятся двигаться вместе с туманностью, ведь они, как говорят астрофизики, «вморожены» в плазму. Значит, и силовые линии тоже стремятся не вращаться. И тянут за собой звезду — тормозят ее вращение. Звезда вращается все медленнее, энергия ее вращения уменьшается, передается магнитным силовым линиям, то есть переходит в энергию магнитного поля. И в конечном счете идет на ускорение расширения туманности.

Выводы Н. С. Кардашева, подкрепленные расчетами, хорошо согласуются с наблюдениями Крабовидной туманности. Нейтронная звезда, если она есть в центре туманности, вполне способна обеспечить наблюдаемое ускорение. Более того: нейтронная звезда вполне способна «накачать» в туманность и наблюдаемое в ней магнитное поле. Оно, казалось бы, не велико — всего 0,0003 гаусса, но ведь это в 100 раз больше среднего магнитного поля межзвездного газа. И наконец, энергия вращения нейтронной звезды, которая при этом теряется, составляет примерно 10³⁷ эрг/с. Столько, сколько ежесекундно излучает Крабовидная туманность во всех диапазонах длин волн. Нужны ли более убедительные аргументы в пользу того, что в Крабовидной туманности должна быть нейтронная звезда?

Все эти аргументы были известны в 1964 году, однако существовало сильнейшее и никем еще не поколебленное предубеждение: нейтронная звезда — мертвое тело. Работа И. С. Кардашева этого предубеждения не поколебала. Магнитное поле, вращение — это ведь свойства пассивные, это то, что осталось нейтронной звезде в наследство от звезды, погибшей при взрыве.

Была еще идея С. Б. Пикельнера, высказанная в 1956 году: в Крабовидной туманности есть источник релятивистских электронов. Никто против этого не возражал. Но в качестве источника частиц предлагалось все, что угодно, кроме активности нейтронной звезды. В 1966 году И. С. Шкловский писал, что источником частиц может стать турбулентная плазма, окружающая нейтронную звезду. Активность есть, без нее не обойтись, но пусть она будет вне звезды.

Правда, были в те годы и работы, где говорилось о возможности (кратковременной!) генерации быстрых частиц в недрах нейтронной звезды. Об этом писали советские астрофизики О. X. Гусейнов и В. Ц. Гурович. Нейтронная звезда возникает в процессе катастрофического коллапса. Но ведь падая на центр, частицы вещества приобретают огромные скорости. В момент, когда образуется нейтронная звезда, падение прекращается (давление вырожденного нейтронного газа уравновешивает тяготение). А что происходит с той кинетической энергией, которой запаслись, падая, частицы? Она диссипирует в тепло — так происходит всегда, когда движение тормозится. Диссипирует в тепло, но… не сразу. Сначала эта энергия переходит в энергию колебаний звезды и лишь потом, после затухания колебаний, превращается в тепло. Некоторое время (недолгое, конечно) нейтронная звезда вздувается и опадает, и при этом генерируются быстрые частицы, способные покинуть звезду, «испариться» с ее поверхности.

Вернемся к морфологическому ящику «нейтронные звезды». Вот клетка: огромное магнитное поле. Вот клетка: быстрое вращение. Вот клетка: нейтронная звезда колеблется. Вот клетка: нейтронная звезда генерирует быстрые частицы. Но… о предсказании открытия, которому суждено было стать астрономическим событием века, речи не было. Психологическая инерция не позволила думать, что всеми перечисленными свойствами может обладать одна нейтронная звезда. Но и этого было недостаточно. Чтобы предсказать пульсары, нужно было значительно увеличить способность нейтронных звезд выбрасывать релятивистские частицы.

Недоставало субъективного фактора: человека, который, обладая интуицией, догадался бы использовать приемы объединения и увеличения. Интересно, если бы пульсары не были случайно открыты в 1967 году, смогли бы теоретики предсказать их за прошедшие с тех пор два десятилетия? Или астрофизики и сейчас считали бы, что нейтронные звезды мертвы? Хочется верить, что смогли бы. Идея носилась в воздухе. Недаром первая правильная работа о причинах излучения пульсаров появилась всего через три месяца после опубликования заметки об открытии.

Однако психологическая инерция живуча. Открытие пульсаров было фактом, с которым нельзя спорить. Когда ученого ставят перед фактом, сам факт разрушает инерцию мысли. С фактом приходится считаться, факт объективен. А мнение можно и опровергнуть, с мнением можно не согласиться, чужое мнение можно попросту игнорировать. Поэтому не нужно недооценивать роли субъективного фактора в науке. Может быть, сегодня в какой-то области науки тоже накопилось достаточно идей — морфологический ящик заполнен, созрела возможность для предсказания открытия. Но нет субъективного фактора: человека, который отыскал бы в морфологическом ящике нужную клетку и использовал нужный прием. Потом, когда открытие будет сделано — вероятнее всего, случайно, — станут говорить: конечно, кризис назрел, и если бы не Икс, то это открытие сделали бы Игрек или Зет. Да, но пришел бы Игрек к открытию спустя неделю или через три года? И было бы открытие, сделанное Зет, таким же изящным и красивым? Внесли бы Игрек и Зет именно те изменения, которые ведут к открытию? Или воспользовались бы другим приемом, одним из десятков? Ведь тогда они сделали бы другое открытие!

В ходе расследования мы уже встречались с некоторыми приемами, заимствованными из арсенала теории изобретательства и теории фантастики.

Как возникает изобретение? На каком-то этапе своего развития техническая система приходит в противоречие с нуждами практики. Система требует изменения. И это изменение производят с помощью стандартных приемов. Сравним с развитием науки. Здесь тоже на некотором этапе старое представление вступает в противоречие с наблюдением (экспериментом) или с новыми представлениями. Представление нуждается в изменении. И ученый изменяет его, делает научное изобретение в конечном счете с помощью аналогичных приемов, используемых, в отличие от ТРИЗ, подсознательно.

Анализ сотен тысяч изобретений позволил выявить, в каких конкретных случаях нужно использовать именно данный прием. Изобретатель, использующий ТРИЗ, уже не мечется по полю проб и ошибок — он знает, как избавиться от каждого конкретного типа технического противоречия. А ученые все еще продолжают пропалывать поле проб и ошибок. Потому что работа, которую проделал советский изобретатель Г. С. Альтшуллер по систематизации приемов в изобретательском творчестве, еще не сделана для творчества научного. Поэтому нам придется пользоваться приемами вслепую, не столько для решения конкретной научной задачи, сколько для развития воображения.

Для развития творческого воображения используется несколько иной набор приемов. И получен этот набор при исследовании возникновения научно-фантастических идей. Были собраны тысячи идей, придуманных фантастами, и после анализа оказалось, что любую из них, даже самую фантастичную, можно получить из обычного, всем известного факта, если этот факт соответствующим образом изменить. Что значит — соответствующим образом? Это значит: с помощью какого-то приема. Перечислим основные приемы и приведем примеры из научно-фантастической литературы и из астрофизики.

Самый популярный и, возможно, главный прием — «наоборот». Изменить свойства на противоположные, действие на антидействие и т. д. Вспомним эпиграф к повести Р. Брэдбери «451 градус по Фаренгейту»: «Если тебе дадут линованную бумагу — пиши поперек». С приемом «наоборот» мы уже не раз сталкивались. Когда астрофизики не смогли объяснить вспышки новых звезд внешними причинами, они поступили наоборот: стали искать причины внутренние. Мак-Лафлин объяснил спектры сверхновых I типа тоже с помощью приема «наоборот». В спектрах, сказал он, наблюдаются не яркие полосы на темном фоне, а темные полосы на ярком фоне.

Явное использование приема «наоборот» — идея В. А. Амбарцумяна о Д-телах. Звезды рождаются из межзвездного газа при его сжатии. И наоборот. Звезды возникают из сверхплотного дозвездного тела при его расширении.

Пример из научной фантастики: человек молодеет, вместо того чтобы стареть. Вспомните «Звездные дневники Ийона Тихого», написанные С. Лемом. Тихий попадает на планету, где процессы жизнедеятельности текут вспять, как пущенная назад кинолента. В романе П. Буля «Планета обезьян» тоже все наоборот — обезьяны правят миром, а люди сидят в клетках…

Прием «наоборот» используется очень часто. И вот что важно: этот суперприем позволяет менять и сами приемы. Так, вместо приема уменьшения можно использовать обратный прием — увеличения. С обоими этими приемами мы уже сталкивались, когда обсуждали гипотезы о вспышках новых звезд. А вот примеры из фантастики.

Увеличение роста человека в повести Г. Уэллса «Пища богов». Увеличение размеров звездолета — в романе С. Лема «Магелланово облако» звездолет огромен, как город. В романе А. Кларка «Свидание с Рамой» звездолет может вместить несколько городов, а в повести Г. Гуревича «Прохождение Немезиды» Звездолет огромен, как планета, да это и есть планета, которую ее жители используют в качестве космического корабля.

Прием уменьшения. Рост человека в повести В. Братина «Страна дремучих трав» уменьшается настолько, что обычная трава кажется огромным деревом. В повести А. Азимова «Фантастическое путешествие» размеры подводной лодки вместе с людьми уменьшают настолько, что они отправляются в экспедицию по организму обычного человека, перемещаясь внутри кровеносных сосудов. Классические примеры использования приемов увеличения и уменьшения — «Путешествия Гулливера» Д. Свифта и «Алиса в стране чудес» Л. Кэрролла.

Часто используются приемы ускорения и обратный ему прием замедления. Пример из астрофизики. Когда были открыты квазары, спектры их в течение двух лет не поддавались расшифровке. Американский астрофизик М. Шмидт в 1963 году решил задачу с помощью приема ускорения. Он предположил, что квазары движутся от нас с невероятными скоростями в десятки тысяч км/с. И сразу все прояснилось — непонятные спектральные линии оказались обычными линиями водорода, но сильнейшим образом смещенными в красную сторону!

Примеры из фантастической литературы. В рассказе А. Беляева «Над бездной» Земля начинает вращаться в 17 раз быстрее. Даже в средних широтах центробежная сила сравнивается с силой тяжести, и герой рассказа едва не улетает в космос! В другом рассказе А. Беляева «Светопреставление» используется прием замедления — замедляется движение света. Представляете, что произойдет, если вдруг скорость света уменьшится до двух-трех метров в секунду? Прочитайте рассказ А. Беляева или повесть Т. Гнединой «Беглец с чужим временем»…

Прием объединения и обратный ему прием дробления. Объединение всех идей о нейтронных звездах. Именно тот прием, который не был использован астрофизиками в шестидесятых годах…

Любопытную историю рассказал американский астрофизик Дж. Стеббинс. Он был первым, кто в десятых годах нашего века применил для нужд астрономии фотоэлементы. Чувствительность фотоэлементов в то время была низкой, и Дж. Стеббинс долго размышлял над тем, как избавиться от этого существенного дефекта. Вот что он писал: «После демонстрации фотоэлемента на заседании я завернул его в носовой платок и положил в карман. Потом я забыл о фотоэлементе, вытащил носовой платок и уронил фотоэлемент на твердый пол. Это был хороший фотоэлемент, но теперь у меня стало два фотоэлемента, каждый из которых был вдвое лучше первого. В то время как большая площадка примерно в 12 см² давала большие шумы, маленькая оказалась заметно лучше. Учтя этот опыт, я набрался храбрости, поместил наш лучший фотоэлемент в тиски и молотком и зубилом отколол от него примерно четверть, чтобы получить действительно хороший фотоэлемент».

Как видим, Дж. Стеббинс применил (совершенно неосознанно!) прием дробления. Впрочем, так происходит в большинстве случаев, когда ученый действует с помощью метода проб и ошибок.

Фантасты тоже пользуются этим приемом. В «Путешествиях профессора Тарантоги» С. Лем дробит своего героя на атомы! При этом снимается схема расположения их в человеческом теле. Схему передают в любое другое место, а там специальная аппаратура вновь собирает того же человека.

Вот еще один прием: динамизация — если действие или явление статично, то нужно сделать его меняющимся, динамичным. И наоборот: если действие динамично, сделайте его статичным!

Обратимся за примером к астрофизике. Звезды излучают потому, что в их недрах идут термоядерные реакции: водород превращается в гелий. Но кроме тепла в этих реакциях рождаются и нейтрино. Если мы знаем, сколько энергии излучает звезда, то можем подсчитать, сколько должно выделиться нейтрино. Ожидаемый поток нейтрино от Солнца давно посчитан, он раза в три больше, чем тот, что удается наблюдать. Противоречие. Используем прием динамизации. Пусть темп ядерных реакций в Солнце меняется. И допустим, что много лет назад реакции в недрах Солнца протекали интенсивнее, чем теперь. Нейтрино покидают звезду за одну-две секунды — для них вещество Солнца прозрачнее стекла. Но тепло, которое выделяется от слияния атомов водорода в атом гелия, достигает поверхности Солнца лишь через много лет, медленно переходя от одного внутреннего слоя к другому. Это означает, что излучение Солнца, видимое сейчас, соответствует темпу реакций, прошедших много лет назад. А поток нейтрино соответствует темпу реакций в сегодняшнем Солнце. И если за много лет скорость реакций уменьшилась, то мы обязательно зарегистрируем кажущийся дефицит нейтрино.

И снова пример из научно-фантастической литературы: в романе В. Савченко «Открытие себя» человек управляет своей внешностью. Динамичное тело — кто откажется от такого?

Очень силен прием универсализации и обратный ему прием ограничения. Сделайте явление универсальным, пусть действие его распространяется на более широкий класс явлений. И наоборот — действие универсального явления ограничьте.

Ни один закон природы не был бы выведен, если бы ученые не пользовались приемом универсализации. Ньютон видел, что тела притягиваются Землей, и объявил тяготение универсальным свойством всех тел Вселенной. Английский врач Майер наблюдал, как меняется цвет крови человека по мере приближения к экватору, к более жарким странам. Рассуждая о причинах этого единичного явления, он открыл самый универсальный из законов природы — закон сохранения энергии.

Однако универсализация немыслима без своего антипода — приема ограничения. Ньютон считал, что механика верна при любых скоростях движения тел. А Эйнштейн доказал, что действие классической ньютоновской механики нужно ограничить скоростями, малыми по сравнению со скоростью света. Каждый закон природы — следствие обобщения какого-нибудь единичного факта или явления. Но каждый закон природы в то же время ограничен.

А вот в повести В. Шефнера «Девушка у обрыва» описан универсальный материал аквалид. А кому неизвестны универсальные роботы А. Азимова? Они настолько универсальны, что их часто и от людей не отличишь! Ограничение можно наблюдать в повести Р. Хайнлайна «Пасынки Вселенной» и в рассказе К. Саймака «Поколение, достигшее цели»: для космонавтов вся Вселенная ограничена стенками звездолета — они и не подозревают, что существует еще нечто вне космического корабля.

Мы рассказали здесь всего о шести приемах и об их антиприемах. На самом деле приемов гораздо больше. В ТРИЗ — теории решения изобретательских задач — насчитывается 40 стабильных приемов. В курсе РТВ приемов более 50, и это естественно — ведь в ТРИЗ отобраны наиболее сильные приемы, радикально устраняющие технические противоречия. Для разбития же творческого воображения пригодны все приемы, которые позволяет выявить многогранная научно-фантастическая литература. В фантастике используются и весьма специфические приемы, которые вряд ли будут в скором времени взяты на вооружение наукой, но для развития творческого воображения эти приемы подобны живой воде! Это приемы одушевления и искусственности. Неживому приписать свойства живого, а то, что считалось естественным, объявить искусственным. И наоборот, конечно.

Вспомним «Солярис» С. Лема, где с помощью приема одушевления изменен привычный для всех океан. В романе С. Лема «Голос неба» искусственным оказывается поток нейтрино, пронизывающий Вселенную. В рассказе Г. Альтова «Порт Каменных Бурь» прием искусственности применен к шаровым звездным скоплениям. Попробуйте вспомнить прочитанные вами научно-фантастические произведения, и вы сами сможете привести немало примеров использования приемов одушевления и искусственности. Эти приемы уже давно используются для развития творческого воображения и даже для решения технических задач — например, в синектике.

Ученые этими приемами практически не пользуются, считая их неоправданно сильными. Советский астрофизик И. С. Шкловский ввел понятие «презумпции естественности»: всякое явление считается естественным, пока не будет совершенно надежно доказано обратное. Ученые неукоснительно следуют «презумпции естественности». Один раз они отступили от этого правила, когда обнаружились аномалии в движениях спутников Марса. Но наблюдения оказались ошибочными, «презумпция естественности» восторжествовала. И во второй раз было совершено отступление от этого принципа… Но об этом немного позднее.

Кратко перечислим еще несколько наиболее интересных приемов.

Прием квантования и обратный ему прием непрерывности. Если действие явления непрерывно во времени и пространстве — сделать его прерывистым. Если прерывисто — сделать непрерывным.

Прием вынесениям обратный ему прием внесения. Отделить от объекта или явления присущее ему свойство. Приписать объекту или явлению качество, ему вовсе не свойственное, взятое из другого класса явлений.

Прием смещения. Обратный ему прием совмещения. Действие явления сместить во времени вперед или назад. Или совместить с действием другого явления.

Эти и другие приемы подробно изучаются в рамках общего курса развития творческого воображения. Такой курс проходят слушатели институтов и школ изобретательского творчества, работающих во многих городах Советского Союза.

Творческую фантазию можно развить упорной тренировкой, и цель приемов — не заменить процесс обдумывания творческой задачи, а ускорить его. Научившись пользоваться приемами, вы почувствуете, что по-иному стали относиться к научным задачам. Решения ваши станут смелее и оригинальнее. Но главное, о чем всегда нужно помнить, работая с приемами, — думать, мысленно изменять явление нужно до тех пор, пока не возникнет новое качество.

Давайте немного потренируемся — так мы лучше разберемся в действии приемов.

Возьмем для примера обыкновенный воздушный шар. Баллон, наполненный газом. И воспользуемся приемом увеличения. Шар диаметром в сотню метров… В тысячу метров… Десять тысяч метров…

Казалось бы, это слишком много: шар диаметром в десять километров. Такой шар невозможно сделать? Психологическая инерция! Тренируя воображение, забудьте слово «невозможно». Представьте, что мы сделали такой воздушный шар. Он будет лежать на земле, а верхний его край уйдет за облака.

Что ж, поднимем шар на высоту, соответствующую его размерам. Скажем, километров на двести.

На такой высоте нет атмосферы? Да, почти нет. Если диаметр шара велик, то шар будет висеть и на такой высоте. Сделаем его стенки тонкими, в один молекулярный слой. И тогда вес такого шара-гиганта окажется меньше веса воздуха, который он вытеснит. На высоте двести километров шар будет висеть нелодвижно, служить прекрасным отражателем для радиои телевизионных сигналов. А запустить его можно с помощью ракеты. Конструкция будет наверняка дешевле, чем запуск дорогостоящих спутников связи…

Но пойдем дальше. Еще больше увеличим размеры шара. Ведь нам нужно новое качество. Диаметр шара десять километров, сто километров, тысяча, двадцать тысяч…

Это уже больше размеров Земли! При диаметре в двадцать тысяч километров шар окажется в космосе, в стороне от Земли. Но давайте используем еще и прием «наоборот». Пусть Земля будет не рядом с таром, а внутри его. Земля окажется внутри шара, как косточка в абрикосе. Правда, окружать оболочкой нашу Землю пока нет необходимости, но вот Марс — можно. Для чего? Атмосфера Марса очень разрежена. Представим, что мы заключили Марс с его воздушной оболочкой в такую шарообразную пленку. И начали этот шар сжимать. Довели его диаметр до того, что расстояние от поверхности Марса до оболочки стало что-то около километра. Или десять километров — нужно ведь учесть, что на Марсе есть высокие горы. Атмосфера уплотнится и не сможет вырваться наружу. Условия жизни на Марсе существенно изменятся. Климат станет мягче, летать можно будет на обычных реактивных и даже винтовых самолетах. А в открытый космос можно выбираться через шлюзы. Такой своеобразный воздушный шар можно использовать и для создания искусственной атмосферы на астероидах, где собственная сила тяжести не в состоянии удержать воздушную оболочку (такая идея уже, кстати, есть в научной фантастике — в повести Г. Гуревича «В зените»)…

Интуитивно каждый ученый пользуется приемами при решении научных задач. Дело в том, что работать с приемами нужно осознанно и систематически.

Но не ведет ли это к дилетантизму? Не возникает ли обманчивая мысль, что разрешить научное противоречие, предложить новую научную идею легко? Достаточно использовать прием, а это, потренировавшись, может сделать кто угодно. А как же специальные знания, как же научная интуиция?

Конечно, специальные знания совершенно необходимы. Без них не разглядеть научного противоречия, не поставить задачу. Без них не отличить плохую идею от хорошей, верную от неверной.

Но вот что выяснилось, например, после того, как была создана теория решения изобретательских задач. Для того чтобы решить изобретательскую задачу в области, скажем, металлургии (но задача должна быть уже поставлена!), не обязательно быть специалистом-металлургом. Достаточно иметь общее представление об этой профессии. И главное — хорошо знать ТРИЗ. Обычно на занятиях по теории решения изобретательских задач присутствуют люди самых различных специальностей. И все одинаково свободно решают поставленные изобретательские задачи независимо от профессии. «Метод важнее открытия, — говорил Л. Д. Ландау, — ибо правильный метод исследования приведет к новым, еще более ценным открытиям».

Вот любопытная аналогия из фантастики. В повести Р. Шекли «Обмен разумов» Марвин Флинн теряет на далекой планете любимую девушку по имени Кэти. Горю его нет предела, он не знает, где искать любимую. Но на его пути оказывается некий Вальдец, специалист по теории поисков. Вальдец предлагает Флинну немедленно отправиться на поиски. Флинн недоумевает — ведь Вальдец не задал ни одного вопроса, он не спросил даже как выглядит Кэти. На что Вальдец отвечает:

«— Дружище, если бы вам было известно о Кэти все — ее привычки, друзья, желания, антипатии, надежды, страхи, мечты, планы и тому подобное, — как по-вашему, удалось бы вам ее найти?

— Наверняка удалось бы, — ответил Марвин.

— Несмотря на то, что вы ничего не знаете о теории поисков?

— Да.

— Что ж, — сказал Вальдец, — а теперь рассмотрим обратный случай. О теории поисков я знаю решительно все. Следовательно, мне нет нужды знать что-либо о Кэти».

Конечно, ситуация здесь парадоксально заострена, в стиле, свойственном Р. Шекли. Но зерно истины в утверждении Вальдеца есть. Зная, как решается любая научная задача, можно без страха приступать к решению конкретной задачи.

С помощью приемов можно модифицировать и уже известный нам морфологический анализ. Метод направленной интуиции позволяет увидеть все поле проб и ошибок, но он раскладывает по клеточкам современное состояние науки, комбинирует то, что известно. Но настоящая «безумная» идея часто не является следствием простого комбинирования. Научная идея разрешает противоречие, изменяя одну из конфликтующих сторон. И наше подсознание оперирует искаженными морфологическими ящиками, клетки которых изменены будто в кривом зеркале. Так, во сне мы не узнаем реальных событий, искаженных до предела.

Иными словами, подсознательно мы перебираем клетки не морфологического ящика фактов, а клетки фантограммы.

Представьте, что на занятии по РТВ вам дали задание: придумать фантастическое растение. Первое, что приходит в голову, — сосна размером с гору. Или водяная лилия на стебле кукурузы. Вы взяли обычное растение и увеличили его размеры. Взяли два разных растения и объединили их. Так работает нетренированное воображение. Тренировка фантазии позволяет понять две вещи.

Во-первых, не обязательно менять растение целиком, чтобы получить фантастический эффект. Можно изменить химическую структуру дерева, направление его эволюции, среду обитания…

Во-вторых, можно менять не одно дерево, а их систему. Не дерево, а лес.

Иными словами, прежде чем что бы то ни было менять, нужно построить для понятия «растение» морфологический ящик. На одной из его осей будет химизм растения, его энергетика, природа древесины и многое другое. Видите, как сразу увеличился диапазон фантастического, даже если пользоваться одним лишь приемом увеличения?

А ведь есть и другие приемы. Каждый прием (а их около 50), использованный для изменения каждой клетки морфологического ящика (а таких клеток сотни, если не тысячи), приводит к рождению новой фантастической идеи. Нового фантастического растения. И если реальное растение можно «разместить» в морфологическом ящике из сотни клеток, то количество растений фантастических может достигнуть по меньшей мере десятков тысяч!

Морфологический ящик, дополненный еще одной осью — осью изменений параметров, и называют фантограммой. Морфологический анализ позволяет обобщить, систематизировать все, что известно о растениях. Или о нейтронных звездах. Или о звездах вообще. А фантограмма описывает и то, что может быть, но не реализуется. И то, чего быть не может, но возникает в воображении. А иногда даже то, что и вообразить трудно.

Теория решения изобретательских задач рекомендует использовать фантограммы для развития творческого воображения. Но наше подсознание давно освоило этот метод. Клетки фантограммы — не их ли видит ученый во сне или на прогулке, когда, казалось бы, вовсе не думает о своей задаче? Не потому ли решения, возникающие в самые неожиданные мгновения, бывают столь парадоксальными, а часто совершенно верными?

Цель, однако, в том, чтобы не в подсознании, а сознательно менять объект исследования, закон природы, явление, доказательство — менять, пользуясь известными приемами. Не ждать озарения, а идти ему навстречу. Обычно этому препятствует все та же психологическая инерция: фантограмма есть смесь реального и фантастического, а какой ученый в своей работе захочет опереться на фантастические идеи больше, чем на проверенные логические схемы? Вспомните Ф. Цвикки. Он нашел нейтронные звезды в своем морфологическом ящике. В сущности, это была одна из клеток фантограммы. Ф. Цвикки взял одно из свойств звезды — ее размеры — и воспользовался приемом уменьшения.

Однако, если в морфологическом ящике для ракетных двигателей, построенном Ф. Цвикки, было 36 864 клетки, то, дополнив каждую клетку осью изменений, мы получим миллионы комбинаций! Миллионы возможностей, из которых лишь немногие — изобретения. Как выбрать? Опять придется пробовать и ошибаться, только поле проб и ошибок теперь во много раз больше. Жизни не хватит, чтобы выпутаться из задачи!

Правда, одно правило мы уже знаем. Изменять нужно не все клетки морфологического ящика, а лишь те, что ведут к противоречию. Найти противоречие — это поставить научную задачу. Воспользоваться фантограммой — это значительно приблизить решение. Ведь Ф. Цвикки менял не произвольный параметр звезды, а именно тот, в котором скрывалось противоречие. Для вспышек сверхновых нужна была энергия. В обычной звезде такой энергии нет. Вот противоречие: энергия для вспышек сверхновых есть (ведь мы видим вспышки!), но ее нет (в обычных звездах). Для разрешения противоречия нужно знать, какая энергия переходит в энергию вспышки. Гравитационная, предположил Ф. Цвикки. А гравитационная энергия звезды зависит от ее размеров. Тогда исходное противоречие преобразуется к следующему: во вспышке сверхновой выделяется колоссальная гравитационная энергия (вспышку мы видим!), но в обычной звезде такой энергии нет (слишком велики размеры). Противоречие между наблюдением и интерпретацией. Ф. Цвикки изменил интерпретацию и предсказал нейтронные звезды.

Конечно, в реальности все не так просто. Даже выявив противоречие, ученый чаще всего вынужден изменять не одну из клеток морфологического ящика, а множество — ведь даже в случае со сверхновыми Ф. Цвикки мог объявить: «…выделяется ядерная энергия», и тогда пришлось бы менять другие клетки, и предсказание нейтронных звезд могло не состояться. Искать один вариант среди тысяч — дело трудное и долгое. Хорошо бы иметь какой-нибудь набор правил, аналогичный тому, который существует в ТРИЗ. Назовем этот набор правил эвристором. Эвристора научных изобретений и открытий еще нет, но на пути его создания вряд ли можно пройти мимо статистики уже сделанных открытий. Сейчас еще нет исследования, в котором анализировалось бы, в каких фантограммах были спрятаны открытия, сделанные за долгую историю науки. И главное — как эти открытия были сделаны. Почему в каждом конкретном случае выбирались одни клетки фантограммы, а не другие. Почему был использован именно этот прием, а не другой.

Нужно собрать и разложить по карточкам как можно больше открытий (в идеале все), сделанных за сотни лет. Для каждого открытия указать его теоретическое обоснование. Построить фантограмму, из которой, по сути, было «вынуто» открытие. Выявить, какое научное противоречие это открытие разрешило. И основной этап исследования: эмпирически отыскать правила, по которым именно эти клетки и именно эти приемы привели к открытию. Правила, которые по идее должны быть применимы к любому морфологическому ящику, для какой бы задачи он ни был составлен.

Чтобы выявить правила получения изобретательских идей, понадобилось исследовать около ста тысяч авторских свидетельств, и ушло на это у Г. С. Альтшуллера около десяти лет. Коллектив ученых, обладая современной вычислительной техникой, может справиться с задачей быстрее. Главное — начать…

Но даже если, не зная эвристора, просто строить фантограммы, уже и в этом случае можно достигнуть прекрасного эффекта — натренировать воображение, научную фантазию, научиться думать раскованно. А возможно — и предсказать открытие…

Пользуясь фантограммой, можно сейчас сделать то, чего не сделали астрофизики в середине шестидесятых годов. Объединим все известные в то время свойства нейтронных звезд. Вот, что получится:

1. Нейтронная звезда вращается, и период ее вращения может быть намного меньше секунды.

2. У нейтронной звезды сильнейшее магнитное поле — десятки миллиардов гауссов.

3. Нейтронная звезда способна генерировать быстрые частицы, которые, попадая в сильнейшее магнитное поле, должны излучать.

4. Ось вращения нейтронной звезды может не совпадать с осью ее магнитного дипольного поля.

5. Вращающийся магнитный диполь (звезда) может быть источником излучения.

6. И главное — нейтронная звезда может быть активной.

Используя прием объединения, получим, что нейтронная звезда должна быть источником мощного излучения, и поскольку звезда быстро вращается, излучение должно быть переменным, и период должен совпадать с периодом вращения нейтронной звезды вокруг оси. Иными словами, должны наблюдаться мощные источники излучения, переменные с необычными для астрономии периодами — меньше секунды! Здесь не сказано, в каком диапазоне длин волн должны излучать нейтронные звезды. Нужно искать во всех. Может быть, если бы к 1967 году была построена такая фантограмма, пульсары были бы предсказаны?

Сейчас ученые строят фантограммы подсознательно, интуитивно делается и выбор. А цель в том, чтобы научиться сознательно возводить фантограммы, название которым — открытия. Разобраться в правилах, усвоить приемы, выявить типичные противоречия и способы их устранения. Потом можно и «забыть» все это, опять свести поиск и выбор к автоматизму. Но — к осознанному автоматизму.

Представьте себе водителя, который, не умея управлять машиной, едет, полагаясь лишь на интуицию, по дороге, вымощенной открытиями. И представьте другого водителя, который изучил свою машину в совершенстве, умеет управлять ею так, что это стало его второй натурой, ушло в подсознание. Этот водитель тоже полагается на интуицию. Оба едут, любуясь дорогой, отдавшись движению в незнаемое. От открытия к открытию. Но кто едет быстрее? И в какую машину сели бы вы, читатель?