ЯБЛОКИ ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ
Люди еще не скоро полетят к звездам. Кое-кто из ученых считает, что не полетят вообще: слишком далеко, и слишком дорого, и слишком долго. Главное - долго. На нынешних ракетах далеко не улетишь, даже к Марсу придется лететь почти год, что уж говорить об Альфе Центавра. А скорость света - недостижимая мечта. Значит, придется нам осваивать окрестности Земли, а о полетах к Денебу читать только в фантастике?
Не думаю, что скептики правы, но не о том сейчас речь. Допустим, что звездолет, наконец, создан, технические сложности преодолены, и вы летите к далекой звездной системе. Вас ждут удивительные научные открытия. Какие? В ответ на этот вопрос собеседник обычно разводит руками и говорит: "Кто может это сказать? Открытие на то и открытие, что предвидеть его нельзя. Для того люди и полетят к звездам, чтобы узнать то, чего еще никто прежде не знал и о чем никто не догадывался".
Очень распространенное, кстати, рассуждение в среде ученых. Изобрести, мол, можно все, что угодно, особенно если владеешь аппаратом ТРИЗ, а вот открытие - это нечто абсолютно непредсказуемое. Если открытие предсказано - это уже не открытие.
Подобное утверждение - вызов воображению. Есть, оказывается, явления, идеи, объекты, вообразить которые человек не может в принципе? Да, говорят скептики. Человек в принципе не может вообразить того, о чем прежде не имел ни малейшего представления. Вот, скажем, явление радиоактивности. Беккерель совершенно случайно забыл непроявленную фотопластинку рядом с солями радия. И пластинка оказалась засвеченной, хотя лежала в черном светонепроницаемом пакете. Кто из ученых, даже будь он семи пядей во лбу, мог предсказать это явление, не зная ничего о строении атома, о существовании разных элементарных частиц? Никто, конечно. Великое открытие - дело случая. Потом, конечно, наводится глянец, новое увязывается со старым, появляются объяснения… Но начинается-то все со случайности - естественно, счастливой. Менделеев во сне случайно увидел свою таблицу, Бербидж совершенно случайно сфотографировал первый квазар, и уж, конечно, абсолютно случайно был открыт пенициллин… И яблоко на голову Ньютона упало случайно, не говоря о том, что Архимед мог бы и не залезть купаться в ванну.
Да, все, что я перечислил, произошло случайно (кроме, надо полагать, хрестоматийной истории с яблоком Ньютона). Но означает ли это, что все перечисленные открытия предсказать заранее было невозможно?
Нет, не значит. Можно было предсказать. Просто фантазия у первооткрывателей работала слабо. Или не в том направлении. А точнее - не было ни во времена Ньютона, ни во времена Беккереля, ни даже во времена Курчатова науки о предсказании научных открытий. Такой науки, впрочем, нет и сейчас. Но сейчас исследователи научных открытий хотя бы знают, как подступиться к проблеме. Писатели-фантасты, кстати говоря, знали это прежде ученых. И научные открытия делали довольно часто - вполне, между прочим, непредсказуемые с точки зрения ортодоксальной науки. В 1912 году, например, некто Р.Кеннеди написал фантастический роман "Тривселенная". С точки зрения художественной - плохой роман, и если пользоваться шкалой "Фантазия-2", за характеры героев и художественное воплощение идеи больше полутора баллов роман не заслуживает. Но вот с новизной и убедительностью - иное дело.
Речь шла о структурности Вселенной - о том, что, исследуя атом, мы можем оказаться на границе Метагалактики. К подобным идеям подходит современная космология, но в 1912 году ученые ни о чем подобном еще не думали! Случайность, скажет скептик.
Хорошо, вот еще пример. В 1896 году французы Ф.Ле Фор и А.Графиньи опубликовали фантастическую повесть "Вокруг Солнца", где описали космический корабль с огромным зеркалом на корме. На зеркало с Земли направляют луч прожектора, и сила отдачи света двигает корабль… Позвольте, но ведь П.Н.Лебедев открыл принцип давления света только несколько лет спустя! Кто же, в конце-то концов, сделал это великое открытие? И главное, если уж сделал, то как это удалось?
ПУТЕШЕСТВИЕ НА МАШИНЕ ВРЕМЕНИ
Фантасты предсказали не только явление светового давления и многоярусную Вселенную. Вопреки распространенному заблуждению, что открытия невозможно предвидеть, фантасты (по крайней мере, в первой половине нашего века) сделали немало открытий. Это сейчас, когда в моду вошли фантастические истории из мира колдунов и фей, и когда тон стала задавать социальная фантастика, сами авторы как бы смирились и начали говорить вслед за учеными: ну, конечно, куда нам, мы и науку-то плохо знаем…
Несколько десятилетий назад популярной была научно-техническая фантастика, и предвидеть научные открытия было для хорошего фантаста делом чести.
Кто и когда первым заговорил о возможности антигравитации? Фантаст Г.Уэллс в романе "Первые люди на Луне", опубликованном в 1900 году, последнем году ХIХ века. Роман представлялся совершенно антинаучным, поскольку настоящие ученые утверждали, что все тела могут только притягивать друг друга, а отталкивания в природе нет и быть не может (представляете, яблоко не падает Ньютону на голову, а улетает в небо?).
Кто и когда первым заговорил о возможности передвижения во времени? Тут, я думаю, разногласий не будет: конечно, тот же Г.Уэллс в романе "Машина времени" (1896 год). Почти век идея считалась антинаучной, никто из ученых и не думал присуждать английскому фантасту премию за научное открытие. Такую премию, кстати говоря, получит, скорее всего, российский физик И.Д.Новиков, который спустя почти век после Уэллса сделал-таки открытие: оказывается, машина времени, в принципе, возможна! Не будь романа Уэллса, открытие Новикова стало бы для науки громом среди ясного неба…
И кстати, все тот же Уэллс сделал еще одно открытие - он писал о смертельной опасности инопланетных микробов и вообще всякой инопланетной живности. В "Войне миров" (1897 год) описано нашествие марсиан. Что спасло Землю от порабощения? Пушки? Сила духа и сопротивление людей? Ничего подобного. Марсиан убили обычные земные бактерии, совершенно безвредные для людей, но для инопланетной жизни - смертельно опасные.
До начала освоения космического пространства это открытие Уэллса никем не признавалось. Ну написал фантаст, и ладно. А когда впервые земной аппарат должен был не только опуститься на иное небесное тело, но и вернуться на Землю, - проблема возникла сама по себе (непредсказуемо, как считают ученые). "Аполлон-11" должен был вернуться домой, привезя частицы лунной породы. А если в этих частицах есть лунные бактерии? И если эти бактерии смертельны для нас? Очень непростой была задача стерилизации космического аппарата, и кстати говоря, вполне по методике Уэллса, стерилизуют сейчас не только возвращающиеся аппараты, но и те, которым предстоит опуститься на поверхность Марса и его спутников. Иначе - мало ли что может случиться…
Еще одно открытие, которое ученые так и не смогли предсказать заранее - атомная энергия. Даже в середине тридцатых, когда до создания атомной бомбы оставалось всего ничего, лучшие физики мира утверждали, что атомную энергию использовать не удастся никогда, да и вообще что это за энергия такая? Между тем еще в 1908 году русский ученый и фантаст А.А.Богданов в романе "Красная звезда" писал о космическом корабле-этеронефе, работающем на атомной энергии.
Впрочем, достаточно перечислений. Открытия, конечно, всегда неожиданны - для тех, кто не читает фантастику. И для тех, кто не знаком с достижениями странной науки, которая рождается в наши дни - науки о том, как делаются научные открытия.
Но, прежде чем перейти к науке об открытиях, я хочу дать вам задание. Задачу на открытие. Фантасты эту задачу решают много лет, присоединитесь и вы. Представьте, что к звездам впервые отправился земной звездолет. Там нас ждут чужие разумные существа. И, если верить тому, что открытия предвидеть нельзя, то экипаж звездолета до самой встречи с иной разумной жизнью так и не сможет ее себе представить. Все произойдет совершенно неожиданно и может закончиться трагически для экипажа. Ведь, не распознав разума, можно погубить либо его, либо себя.
Как быть?
ЯЩИК ДЛЯ ЦИВИЛИЗАЦИЙ
Итак, вы (в очередной раз!) - капитан звездолета, летите к далекой планетной системе и не хотите попасть впросак. Вам известно, конечно, что у цели вас ждут неожиданные открытия, за ними вы, собственно, и летите, но все же ваша задача как капитана: свести неожиданности к минимуму. И лучше уж обойтись без открытий - от них одни сложности…
Лет десять назад, когда подобная задача была задана слушателям курсов по развитию фантазии, решение возникло почти сразу. Нужно, - сказали "студенты", - взять в полет энциклопедию фантастических разумных существ и животных. Попросту говоря, список всех фантастических существ, что были придуманы и описаны писателями-фантастами за десятки и сотни лет. Прилетаете вы на иную планету, видите в иллюминатор выходящего из леса монстра, открываете энциклопедию и говорите:
- Ага, этот жуткий экземпляр был описан в рассказе господина Икс в таком-то году. И автор предлагал использовать против него…
Скептик может сказать, что природа богаче измышлений фантастов, и вероятность встретить именно то существо, что уже описано, невелика. Согласен. Из этого следуют два вывода. Первый: чтобы помочь звездолетчикам будущего, современные авторы должны побольше и почаще писать об инопланетной жизни (желательно, не повторяя друг друга!). И второй: надо же и приемами пользоваться!
Действительно, что собой, по сути, представляет гипотетическая энциклопедия, о которой шла речь выше? Сборник всего, что написано, верно? Иными словами, писатели методом тыка придумывают чужую жизнь, следуя научным традициям - ведь и ученые, не зная ТРИЗ, делают открытия исключительно с помощью метода проб и ошибок. ТРИЗ и теория развития фантазии утверждают, что от метода тыка нужно переходить для начала к… Ну, хотя бы к элементарному морфологическому анализу. Если уж тыкаться носом в разные стороны, то лучше делать это по системе!
Что же получается? Оставим в стороне художественные достоинства фантастических книг - речь сейчас идет только об идеях. Тогда современную фантастику о внеземных цивилизациях можно смело уподобить науке со всеми ее законами. Наука исследует факты и создает гипотезы? Фантасты занимаются тем же, разница лишь в том, что факты они придумывают сами, опережая в этом науку. Наука делает открытия методом проб и ошибок? Фантасты - тоже.
Но фантасты уже поняли, насколько этот метод несовершенен, а ученые - еще нет, вот в чем разница. Фантаст, который хочет придумать новый тип инопланетных существ, рисует на бумаге клеточки морфологической таблицы, на одной оси - характеристики существ, на другой - варианты этих характеристик. И в этом "морфологическом ящике" непременно (с вероятностью почти 100 процентов!) окажутся не только существа, уже придуманные коллегами, но и те монстры, которые пока никому в голову не приходили. Число монстров ограничено только количеством клеточек таблицы и… психологической инерцией автора.
Страшная это штука - психологическая инерция. Сколько открытий запоздали на века из-за того, что ученые не искали там, где нужно и где могли! А сколько прекрасных фантастических романов не были написаны по той же самой причине! Вот пример, близкий по времени. Астрофизикам (и любителям астрономии) хорошо известна Крабовидная туманность - след взрыва Сверхновой. В середине шестидесятых годов в туманности обнаружили источник яркого рентгеновского излучения. Открытие этого излучения, как и положено открытию, было, естественно, случайным и произвело сенсацию. Но в конце шестидесятых в той же туманности был открыт радиопульсар (и опять - по чистой случайности, как и положено открытию). Тогда астрофизики спросили: а может, этот радиопульсар излучает еще и рентгеновские лучи?
Ответ на вопрос был получен в течение суток, и для этого не пришлось даже запускать ракету с приборами. Достаточно было заново обработать старые данные, которые, казалось, были уже исследованы вдоль и поперек. И рентгеновский пульсар был обнаружен.
Можно это было сделать на пять лет раньше? Можно, никто из участников эксперимента и не спорил. Почему не сделали? Да потому, что никому в голову не пришло построить морфологический ящик под названием "Крабовидная туманность". Ящик, подобный "Внеземным цивилизациям". Полную таблицу всех мыслимых вариантов. В этой таблице, как в Греции, есть все. В том числе и открытия, которые еще не были сделаны…
С оптическим пульсаром в Крабовидной туманности вышло еще неприятнее. Ну хорошо, сказали ученые, открыв рентгеновский пульсар, в Крабовидной туманности есть пульсар, излучающий радио- и рентгеновские лучи. По идее, оптическое излучение этой звездочки тоже должно пульсировать - ведь оптический диапазон расположен как раз между радио и рентгеновским. Слабенькая звездочка в Крабовидной туманности была обнаружена еще сто лет назад. Приборы, способные фиксировать быстрые изменения блеска, тоже изобретены не в прошлом году.
В ту же ночь, когда астрономам на Паломарской обсерватории пришла в голову эта идея, они направили телескоп на туманность и… Естественно, оптический пульсар был открыт. А на следующий день, отоспавшись, они заново исследовали старые (почти вековой давности!) наблюдения Краба и… Естественно, пульсар был и там, куда ж ему деться. Почему оптический пульсар в Крабовидной туманности не был открыт в 1920 году?
- Да мы просто не подумали о таком варианте, - вздохнули авторы открытия. Не подумали, и кто их будет в том винить? Когда действуешь классическим научным методом проб и ошибок, всегда о чем-то не думаешь. А ведь вся астрофизика ХХ века могла выглядеть иначе, если бы еще тогда, восемьдесят лет назад, был обнаружен оптический пульсар в Крабовидной туманности.
Изобретатели, как и ученые, многие века работали, используя метод проб и ошибок. В сороковых годах Ф.Цвикки (астрофизик, кстати, а не изобретатель) придумал морфологический метод - систему полного и целенаправленного перебора вариантов. Изобретатели пользовались морфологическим методом несколько десятилетий, пока не появился ТРИЗ. А ученые только сейчас (да и то не все и не везде) начинают понимать, что "морфологический ящик" - не досужая игра ума астрофизика. Пользуясь своим методом, Цвикки, кстати, еще в начале пятидесятых годов сделал открытие - предсказал черные дыры. Он, правда, назвал "свои" звезды адскими, но разве в названии дело?
Цвикки опубликовал книгу "Морфологическая астрономия", где и описал свой метод. Изобретатели немедленно взяли метод на вооружение, осторожные ученые лишь пожали плечами. Между тем, в книге был, к примеру, описан "морфологический ящик" под названием "Звезды". На одной оси, как положено, характеристики звезд, на другой - варианты этих характеристик. Вот, к примеру, такая характеристика звезды, как размер. Звезда размером с Солнце? Сколько угодно. Звезда размером в 100 солнц? Есть и такие - Ригель, например. А в 1000 солнц? Это красные сверхгиганты - например, Бетельгейзе. Увеличим еще - звезда размером в 10 тысяч солнц. Такие пока не открыты. Я говорю, вслед за Цвикки: пока.
Откроют и такие звезды.
Теперь давайте передвинемся по оси размеров в обратном направлении. Звезда, которая меньше Солнца в 1000 раз? Такие звезды известны - это белые карлики. А в 10 тысяч раз? Это нейтронные звезды (предсказанные, кстати, тем же Цвикки еще в 1932 году!). А в 100 тысяч раз?
Таких звезд не бывает, говорили "правильные" ученые, читая книгу Цвикки, и объясняли - почему. Дело в том, что у звезды размером в несколько километров скорость убегания должна быть больше скорости света. Возможно такое? Нет, невозможно. Значит, и звезд таких быть не может.
В 1972 году были открыты черные дыры, и оказалось, что адские звезды Цвикки все-таки существуют. Звезды размером в несколько километров и массой в десять масс Солнца. И скорость убегания для этих звезд действительно превышает скорость света. И означает это только, что даже свет не в состоянии "улететь" с такой звезды. И потому увидеть черную дыру невозможно в принципе.
А если еще уменьшить размер звезды? Пусть он будет даже не километр, а несколько сантиметров. Продвинемся еще глубже по оси размеров. Надо сказать, что даже сам Цвикки в своих таблицах так глубоко не погрузился - помешала все та же психологическая инерция.
Но мы же говорили: если взялся использовать прием, не останавливайся! Если бы Цвикки не ограничил ось в своей морфологической таблице, он еще в начале пятидесятых годов предсказал бы мини-черные дыры, остатки Большого взрыва Вселенной, "дожившие" до наших дней…
СЫГРАТЬ В ЯЩИК
Самый большой недостаток морфологического метода - искать в "ящике" действительно новое открытие все равно, что иголку в стоге сена или жемчужину в пляжном песке…
Впрочем, о недостатках потом. Давайте сначала построим ящик, а уж затем будем разбираться, насколько он хорош. Прежде всего нужна тема открытия, которое мы хотим сделать. Что-нибудь поэкзотичнее, чтобы было интереснее. Скажем, "контакты с внеземными цивилизациями". Очень актуальная тема, если учесть, сколько неопознанных летающих объектов появляется в последнее время. Ясно, что пришельцы летят к нам как утки на зимние квартиры. Как наладить с ними контакт? С самими-то "тарелками" ничего не выходит, но может, получится с теми, кто их сюда посылает?
О чем обычно рассуждают ученые, когда ведут речь о межзвездной связи? О том, как наладить контакт с помощью радио или оптического излучения. Что выгоднее использовать - лазер или радиотелескоп?
Наученные опытом, мы уже знаем, что это всего лишь две возможности, две клеточки в огромном морфологическом ящике, к строительству которого ученые даже не приступили.
Цивилизации бывают разными, и средства связи у каждой свои. Значит, прежде, чем строить ящик "межзвездная связь", нужно разобраться с ящиком "внеземные цивилизации". Оси этого ящика: среда обитания, форма объединения, структура разумных существ, направление эволюции, темп эволюции… Осей может быть много, форм цивилизаций еще больше. Возьмите-ка бумагу в клеточку и нарисуйте ящик-таблицу сами. Вы обнаружите в нем (если, конечно, подойдете к решению методически и не будете халтурить) и нас - человечество, и мыслящий океан Солярис, и многие другие формы разума, описанные и еще не описанные фантастами. Тысячи клеточек, если вы не поленились их нарисовать и обозначить, - тысячи типов цивилизаций. И каждая клеточка - это название для нового морфологического ящика "Межзвездная связь".
Вот, скажем, тот же мыслящий океан. Что для него радиосвязь? Куда более естественно для океана создавать инфразвуковые волны. Использовать для связи звук. Нет,- тут же вмешивается психологическая инерция,- звук для межзвездной связи не годится. Звуковые волны распространяются в воздухе, а между звездами воздуха нет, и следовательно…
Стоп. Так и проходят обычно ученые мимо открытий, не умея пользоваться морфологическим анализом. Ведь основное правило развития творческой фантазии: не отбрасывать никакие идеи, даже если они кажутся вам нелепыми и антинаучными. И все же - звук в межзвездной среде… Ничего невозможного. Да, газ между звездами очень разрежен - в одном кубическом сантиметре пространства находится всего один атом вещества. Газа очень мало, но ведь он есть! Есть газ, может быть и звук. И кстати, именно очень низкие частоты - инфразвук - имеют большие шансы уцелеть, пробираясь от звезды к звезде. Океан Солярис, надумав обратиться к собратьям на других планетах (по его мнению, на других планетах разум тоже, скорее всего, заключен в океанах), будет посылать в космос мощные инфразвуковые волны. Кто-нибудь пробовал искать такие волны, исследуя межзвездный газ? Никто не пробовал. Точнее говоря, есть в астрофизике такие разделы - исследование межзвездных ударных волн и исследование звуковых волн низкой частоты. Но никому еще из ученых не пришло в голову попытаться именно здесь искать следы деятельности иных цивилизаций. Ведь, действуя методом проб и ошибок, сначала ищешь там, где искать удобнее - то есть, под фонарем. Удобнее искать в радио и оптическом диапазоне; радиотелескоп сегодня - самый чувствительный астрономический прибор…
В фантастике звуковые послания давно обнаружены - почти двадцать лет назад это произошло в рассказе П.Амнуэля "Далекая песня Арктура".
А ведь это всего одна клетка из огромного морфологического ящика "Межзвездная связь". Одно из множества открытий, которые еще не сделаны. Игра продолжается…
ИГОЛКА В СТОГЕ СЕНА
А теперь - о недостатках морфологического метода. Мы уже сделали открытие в межзвездной связи, воспользовавшись морфологическим ящиком. Но нужно теперь подумать и о том, что "пустой породы" в таком ящике куда больше, чем потенциальных открытий. Если в морфологическом ящике тысячи клеточек-вариантов, то наверняка большая часть из них (возможно - подавляющая часть) просто противоречит законам природы. А как мы об этом узнаем, если не переберем все клетки, если в поисках иголки не растащим на колоски весь огромный стог сена? Для создания фантастических идей этот недостаток морфологического анализа несуществен. Может даже, это и не недостаток вовсе, а достоинство: чем идея безумнее, тем легче она ложится в основу фантастического рассказа. Но ученый относится к этой проблеме иначе: построив морфологической ящик по выбранной проблеме, он не желает перебирать клеточку за клеточкой, он хочет знать наверняка, какая клетка содержит открытие, а какая - пустую породу. Но такого правила, позволяющего наверняка определять место открытия на огромном проблемном поле, пока нет. И это одна из причин (кроме психологической инерции), почему морфологический анализ в науке так и не прижился.
Действительно, представим себя на месте физика конца прошлого века. И допустим в качестве мысленного опыта, что этот физик знает, что такое морфологический анализ. Пусть фамилия этого физика будет, скажем, Майкельсон. Да, тот самый, который измерял скорость света. Поставив свой опыт, он сел и начал строить морфологическую таблицу под названием "свет". Если он подошел к делу систематически, то в ящике обязательно можно найти клетку с надписью "скорость света - максимальна и не зависит ни от чего".
Открытие? Но, во-первых, в ящике есть множество иных клеток-вариантов, откуда Майкельсону знать - какой вариант предпочтительнее? Во-вторых, само предположение о независимости скорости света… М-м… Скорее уж Майкельсон не обратит на эту клетку внимания, будет искать в другом месте. Что он, кстати, и сделал, действуя классическим методом проб и ошибок. Чем же помог морфологический анализ? Майкельсону - ничем, он и не знал об этом изобретении Цвикки. Однако ведь и сам Цвикки сделал с помощью своего изобретения гораздо меньше открытий, чем мог.
Причина в главном недостатке морфологического метода: мы не знаем, какая клетка соответствует открытию. А перебирать все подряд… Это, конечно, лучше, чем простой перебор вариантов методом тыка, но тоже, надо сказать, удовольствие небольшое. Когда в начале шестидесятых годов открыли квазары, идеи об их природе посыпались как из рога изобилия. Идей были сотни, морфологический ящик "квазары" оказался заполнен до отказа, но… Правильная клеточка-идея была найдена лишь десятилетие спустя - для этого пришлось пройтись по всему ящику. Известные астрофизики Д. и М.Бербиджи писали в своей книге "Квазары": "Существует так много противоречивых идей относительно теории и интерпретации наблюдений, что по крайней мере 95 процентов из них неверны; однако в настоящее время никто не знает, что входит в эти 95 процентов".
Писателю-фантасту это не кажется недостатком - он напишет по рассказу на каждую идею, и ему не нужно доказывать, верна эта идея или нет. Ученый - иное дело. Ученому нужна такая методика открытий, которая исключала бы такой бесполезный поиск, бессмысленную трату ума и сил. И денег, кстати,- ведь каждая клетка ящика это научная задача, и, чтобы ее решить, нужно оборудование, сотрудники…
Нет, господа, морфологический анализ в науке оказался ровно так же неэффективен, как и в изобретательстве. Инженеры, взяв первыми на вооружение этот метод, первыми от него и отказались в середине семидесятых годов, перейдя к ТРИЗ - теории решения изобретательских задач. Ученые в этом отношении от инженеров отстают, им еще нужно доказать сначала, что морфологический анализ все-таки облегчает жизнь.
Между тем, наука об открытиях уже существует. Делает первые шаги, но ведь это - шаги новорожденного. Мы поговорим о них позднее, а пока попробуйте выполнить простенькое упражнение, проверьте свою фантазию: постройте морфологический ящик под названием "кухня". Одна ось: предметы и аппараты, стоящие на вашей кухне.
Другая ось: разные варианты этих предметов и аппаратов. И третья ось: изменения этих вариантов, их эволюция. И если вы не обнаружите в вашем ящике совершенно фантастических, но облегчающих жизнь, приборов, то ваша фантазия еще недостаточно тренирована…
