Павел Ощепков - Жизнь и мечта
Но, спрашивается, где предел возможностей в этой области? Можно ли методом волочения получить проволоку тоньше человеческого волоса? Можно ли получить этим методом проволоку из хрупких материалов, например из чугуна, висмута, сурьмы и т. п.?
Само собой разумеется, что с уменьшением требуемого диаметра проволоки возникает проблема получения микронных отверстий в твердых материалах, из которых делаются волока (фильеры). А это уже само по себе представляет «твердый орешек». С уменьшением диаметра проволоки уменьшается и усилие, с которым можно ее протягивать. А это значит, что и деформация за одну операцию может быть допущена только минимальная.
Спрашивается, сколько же операций протяжки надо сделать, чтобы убавить диаметр проволоки, например, с 50 микрон до 10 микрон? Оказывается, сотни и даже тысячи операций. А если надо получить еще более тонкие проволоки (техника предъявляет такие требования)? Тут наступает уже полнейший «пас». Старая техника становится бессильной.
143
И вот анализ потребности в тонких и сверхтонких проволоках в связи с развитием новых областей техники (радиотехника, электроника, автоматика) и анализ возможностей решения этой задачи привел А. В. Улитовекого к мысли о получении проволок диаметром даже до долей микрона непосредственно из жидкого металла, минуя все способы протяжки и волочения.
Ныне это уже не предположение, не догадка, а реальный факт, освоенный технологический процесс, автор которого в 1960 г. посмертно удостоен Ленинской премии. Так «непреодолимые» трудности были преодолены в короткое время и очень красивым способом.
Об этой технологии подробно сообщала наша печать, и здесь нет необходимости повторяться. К сожалению, сейчас нет среди нас Алексея Васильевича Улитовекого, а он многое мог бы рассказать о своем методе творчества. Мне приходилось с ним работать, и я знаю, что при подходе к любой задаче он не ограничивался первым впечатлением, не рассматривал ее изолированно от дальнейших путей развития техники, а стремился прежде всего вскрыть внутренние противоречия и уже от них отправлялся дальше. Это-то и давало ему возможность находить эффективные и долго живущие решения. Неоднократные беседы с ним убедили меня в том, что основная схема его творчества хорошо вписывается в указанные выше пять принципов.
Более подробно о пятом принципе можно прочитать в следующей главе, где даны примеры критического осмысливания результатов головных экспериментов.
Любой эксперимент, любой новый факт, добытый в результате эксперимента, должен быть правильно оценен и проанализирован с точки зрения соответствия его поставленной цели и на предмет нахождения взаимосвязи его с другими процессами, возможными при решении данной задачи. При этом любой новый экспериментальный материал, даже явно противоречащий сложившимся «каноническим» представлениям, нужно не отбрасывать, а внимательно и всесторонне изучать. Такие материалы часто служат источником новых открытий.
Творческий путь решения задачи обязательно должен начинаться с анализа (пункт первый пяти принципов) и заканчиваться вновь анализом (их пятый пункт).
144
ОТ ПРОСТОГО К СЛОЖНОМУ
Понятие анализа очень емкое, и его нельзя облечь в одну какую-либо рекомендательную фразу. Но если говорить о самом главном, то в понятие анализа входит прежде всего нахождение взаимосвязей между процессами и компонентами, составляющими сущность изучаемого вопроса. Без точного знания этих взаимосвязей легко впасть в ошибку даже при строгом математическом расчете.
Попробуем привести пример. В этой главе мы уже говорили о первом пароходе и его создателе Фултоне.
Вернемся еще раз к теме парохода, по уже применительно к нашему времени.
В течение столетий русский человек называет Волгу и кормилицей, и красавицей, и матушкой-рекой.
Сколько песен в народе сложено про эту величественную реку!
Но всё ли мы знаем о ней, не таит ли она еще каких-либо возможностей? Оказывается, да, таит.
Для наглядности будем пользоваться только арифметикой— ее ведь никто еще не отменял. Пример простой, но, как мне кажется, он имеет и более широкий смысл.
Расстояние от Горького до Астрахани по Волге составляет около 2 тыс. км. Пусть на этом участке реки движется пароход, обладающий скоростью 15 км/ч.
Собственное течение реки примем за 5 км/ч. Тогда истинная скорость парохода, идущего вниз по течению реки, составит 20 км/ч (15+5), а плывущего в обратном направлении— 10 км/ч (15—5). Следовательно, средняя скорость парохода, идущего в ту и другую сторону, составит 15 км/ч (20+10) :2. Исходя из этого значения средней скорости полное время нахождения парохода в пути от Горького до Астрахани и обратное должно составить 266 ч (4000:15). Однако в действительности это не так. Вниз по течению пароход пройдет 100 ч (2000:20), а вверх по течению —200 ч (2000:10).
Следовательно, полное реальное время нахождения парохода в пути будет 300 ч, а не 266 ч, как это было вычислено исходя из среднего значения скорости. Если бы мы взяли собственную скорость парохода равной 5 км/ч, то пришли бы к еще большему несоответствию. Средняя скорость движения парохода в этом случае была бы равна 5 км/ч (10+0) :2 и, следовательно, полное время нахождения парохода в пути туда и обратно исходя из этой средней скорости определилось бы в 800 ч (4000:5).
145
В действительности же оно будет равно бесконечности, так как пароход в этом случае никогда не сможет вернуться в Горький — его скорость вверх по течению будет равна нулю.
Отсюда вывод — пользоваться при расчетах средними значениями «величин не всегда безопасно. Такие расчеты без достаточного анализа их могут привести и к просчетам. Это замечание справедливо не только по отношению к пароходу на реке, «о и по отношению к электрону в соответствующих, конечно, для него условиях.
Другая сторона этого парадокса состоит в том, что в связи с великими стройками на Волге каскада мощных гидроэлектростанций кажущийся выигрыш во времени, определяемый из средних значений скорости, из нереального превращается в реальный. В самом деле.
Вполне можно представить, что со временем Волга обратится в одно сплошное длинное море, разделенное лишь шлюзами, и тогда (из-за колоссального разлива по ширине) течение ее будет настолько незначительным, что практически оно не будет влиять на скорость движения судов.
Скорость любого движущегося судна по Волге-морю в этом случае практически будет одна и та же как при движении вверх, так и при движении вниз.
Следовательно, средняя скорость парохода всегда будет равна истинной скорости, и поэтому приведенный выше выигрыш во времени, полученный из расчета средних скоростей, станет реальным.
Так у Волги обнаруживается еще один секрет. Это будет особенно важно для грузового транспорта, скорости которого не так велики по отношению к скорости естественного течения реки.
С другой стороны, при анализе задачи или результатов какого-либо эксперимента многие избегают сравнений и аналогий, хотя бы и очень наглядных, руководствуясь главным образом тем, что аналогии не являются доказательством. Но вместе с тем нельзя отрицать роль аналогий в методологии познания. Очень многое в науке и технике было открыто именно на основе изучения аналогичных процессов в смежных областях знаний. Мы уже говорили о том, что перенесение некоторых фундаментальных принципов из области радиотехники в область светоэлектроники позволило открыть в последней новые явления, аналогичные по своему содержанию радиотехническим принципам, но имеющие большое самостоятельное значение.
146
Траектории движения единичного заряда вокруг заряженного центра, снятые с помощью траектографа
Рамки и характер этой книга не позволяют делать широких обобщений по этому вопросу. Однако мне хочется хотя бы на одном примере показать, какое плодотворное значение имеют аналогии при анализе научно-технических вопросов.
147
Из школьных учебников, да и из учебников для вузов мы усвоили, что в основе устройства атома лежит ядро и вращающиеся вокруг него электроны. Из более поздних воззрений на этот счет можно сослаться на представление об электронном облаке вокруг ядра.
Самый простой атом — это атом водорода. Одни представляют себе устройство атома в виде планетарной системы, аналогичной звездным ассоциациям с их планетами, другие считают, что безизлучательное движение электронов на орбитах связано с особыми энергетическими уровнями и т. д.
Масштабы космических систем слишком велики, а масштабы атомных образований слишком малы для того, чтобы в земных условиях, имеющимися у нас средствами можно было построить соответствующие модели для наглядного изучения. Большинство читателей категорически скажет, что подобных моделей построить нельзя. Я тоже долгое (время считал, что это неосуществимо. Однако более детальный анализ этих, казалось бы, совершенно противоположных систем привел меня к убеждению, что модельное представление их все же возможно. На первый взгляд кажется, что трудности, связанные с чрезвычайно большими и чрезвычайно малыми размерами, непреодолимы. Но посмотрим, так ли это.
