Федор Чешко
Техника в руках дикаря: как и откуда?
Существует несколько вариантов перечня изобретений, с которых началась наша техническая цивилизация. Чаще всего таковыми называют использование огня, рычаг, парус, колесо.
Значение этих изобретений невозможно переоценить. Огонь – это не только тепло, свет и какая-никакая защита от хищного зверья; это еще и настоящая физиологическая революция. Жаренная, печеная на углях, а в последствии и вареная пища избавила наших предков от необходимости употребления "внутрь" изрядного количества вредных веществ, облегчила и ускорила процесс пищеварения, что помогло не только продлить жизнь, но и высвободить дополнительные ресурсы организма для умственной деятельности.
Колесо и парус – не просто начало развития транспорта, а возможность расширения кругозора, без которого невозможно ни умственное, ни нравственное развитие.
Ну, а рычаг – наверняка первое из освоенных человеком технических средств, позволяющих без наращивания прилагаемого усилия существенно увеличить совершаемую работу (имеется в виду физическая величина, измеряемая в Джоулях).
ВременнАя пропасть, лежащая между перечисленными изобретениями, невольно вызывает в памяти полковника Скалозуба с его хрестоматийным "дистанция огромного размера". Огнем пользовались еще синантропы и иже с ними. Рычаг… Нет, его изобрел отнюдь не Архимед. Наверное, всех нас в начальных классах средней школы приводило в восторг забавное словосочетание – "палка-копалка", пра-праматушка всего сельхозинвентаря. Так вот, древне-греческий ученый лишь (ничего себе "лишь"!) подвел теоретическую базу под то, что его далекие обезьяноподобные предки не могли не открыть на практике – переворачивая теми самыми палками-копалками камни в поисках пищи (от одного вида которой великого сиракузца наверняка бы стошнило). Ну, а парус и колесо – это уже неолит… а может, и позже – ведь четкие грани между раннекаменным, позднекаменным и бронзовым веками провести невозможно…
Но несмотря на временнЫе разрывы, изобретения эти роднит одно: каждое из них – сознательный и принципиальный отход от естественности. Огонь – одно из самых страшных для всего живого явлений природы, и до человека ни одна живая тварь не додумалась использовать его для своих нужд. В природе много примеров произвольного качения, но принцип движителя, вращающегося на оси, ей (природе) не ведом. Некоторые животные, насекомые и почти все птицы используют силу ветра, но парус в чистом виде эволюция не удосужилась изобрести… Что? Ах, ну да, конечно – "португальский кораблик". И "парусник". В общем, если по-простому – Physalia и Velella, "колонии, в состав которых входят как полипоидные, так и медузоидные особи". Распространены преимущественно там, "где не ощущается губительного действия низких температур"; обладающая наиболее выраженным парусом Velella вообще живет только в открытом океане… Итак, пара разновидностей кишечнополостных (в зависимости от породы до 12-30 см "по длинной оси поплавка") – вот и весь парусный флот естественной эволюции.
А рычаг… Многие животные используют примитивные орудия труда; обезьяны и даже белки швыряют в противников, чем попало; голопогосские вьюрки поленились отращивать себе клюв и выковыривают пищу из труднодоступных мест иглами кактусов… Достать, выцарапать, ударить издалека или посильнее… Но что движение "к себе" можно преобразовать в усиленное далеко за пределы мускульных возможностей "от себя" – до этого додумались только наши прямые и не очень прямые пращуры.
И именно поэтому я бы внес в список краеугольных камней технической цивилизации еще и лук. Потому что, насколько можно сейчас судить, это первый созданный человеком специализированный АППАРАТ (во всяком случае, первый из доживших до наших дней). И судьбоносность его для цивилизации Человека Разумного тоже представляется очень немалой.
Ведь аппарат-лук по своим боевым качествам (скорострельность, дальнобойность, возможность ведения плотного огня "по площадям") превосходит любой из инструментов сходного назначения – пращу, копьеметалку, бумеранг… (Оговорюсь: различие между терминами аппарат и инструмент несколько условно, однако ниже, надеюсь, нам еще выпадет возможность подробно вернуться к этому вопросу).
А как же они, предки-то наши (в широком смысле), додумывались до своих изобретений?
Герой известного фильма "Весна" утверждал, будто точно знает, как делаются открытия: "Сел, задумался… открыл! Тут главное – задуматься правильно".
А чему учит нас наука технология? Да-да, первоначальный (и, пожалуй, истинно-правильный) смысл этого популярного слова – именно "наука о технике", а не "способ производства", как нынче отчего-то повелось его трактовать. Итак, чему же она учит, наука-то? Какие вообще есть, так сказать, методы производства изобретений?
Попробуем перечислить.
1. Метод заимствования принципа, он же аналоговый. На этом методе, в частности, основана бионика: стык практической биологии и техники, цель которого – технические воплощения принципов строения живых организмов. Не к чести советских фантастов, длительное время над бионикой принято было подтрунивать (в лучшем случае). А, например, Эльдар Брагин в своей "Стране дремучих трав" вообще разделал под орех если и не всю сию науку, то уж во всяком случае, ее энтомологическое направление. Действительно, разве достойно венцу эволюции учиться у всяких там тараканов? Мы своим развитым умом дойдем до такого, чего слепым силам природы и не снилось! Очень гордая точка зрения. Однако, прежде чем кичиться умищем, давайте-ка создадим транспортное средство, равное по проходимости… да хоть тому же таракану. Впрочем, куда нам…
Как это часто бывает, вместо несостоятельности ниспровергаемого Брагин лишь продемонстрировал крайне поверхностное знание предмета. Так, в жуке-плавунце он не выискал ничего примечательнее двухфокусного зрения, позволяющего одинаково хорошо видеть в воздушной и водной средах. И, конечно же, до использования оного принципа в оптических приборах (из коих Брагин сумел назвать только очки) Человек Разумный осилил додуматься безо всяких там насекомых подсказок. А разве не следовало бы товарищу фантасту вспомнить давнюю мечту военных? Мечту о гибриде самолета с подводной лодкой (причем не одноразовой, а чтоб еще и всплывать умела)… Да, мечта сия давнишня, но в настоящий момент так же далека от реализации, как и в пору своего зарождения. А вот у плавунца получается – у того самого плавунца, который согласно нынешним нашим познаниям в аэродинамике вообще, подлец, не имеет никакого права летать.
Давайте-ка, господа-товарищи Разумные Человеки, смирим гордыню и честно-откровенно признаем: созданные природой двигатели и движители всегда универсальны, многофункциональны и на всех исторических этапах били и бьют наши достижения по всем статьям. И разве же только о транспортных аппаратах речь! Впрочем, мы отвлеклись.
2. Метод некритического (или произвольного) моделирования. Это – мягко говоря. Более откровенное именование – "метод проб и ошибок", известный также как метод ползучего эмпиризма, а уж если по-народному – научного (верней, НЕнаучного) тыка. Совокупность названий достаточно полно раскрывает его сущность. Однако же при помощи именно этого метода сделан ряд серьезнейших изобретений. Один из возможных примеров – процесс вулканизации каучука, т. е. производства резины, без коей просто немыслима современная жизнь.
Природный каучук, как известно, имеет очень узкий температурный интервал эластичности: в жару он липнет, в холода трескается… И кто только не пытался этот предел расширить! Среди прочих – люди, не обременные особыми знаниями в избранной области исследований, зато весьма деятельные и энергичные. А дабы испытуемый материал в процессе издевательств над оным не лип к рукам, господа естествоиспытатели посыпали его, чем попало. Тальком, песком, серной пудрой (которая широко использовалась и используется до сих пор в борьбе с бактериальными, грибковыми и насекомыми паразитами растений, домашних животных и их хозяев)… И вот однажды, расстроившись из-за очередной неудачи, исследователь в сердцах швырнул ком каучука об горячую печную плиту. Счастье номер раз – именно этот кусок был вывалян в сере. Счастье номер два – это был последний кусок каучука (весьма в то время дорогого); исследователь, подуспокоившись, принялся его искать… и в зоне соприкосновения каучука, серы и горячей плиты обнаружил тонкую пленку того, что известно нам как резина.
Кстати, и "мать всех естественных наук" – алхимия – потому-то сама к наукам причислена быть и не может, что из всей научной методологии освоила только "тык".
Да, метод номер два способен давать весьма важные результаты. Единственно, что хотелось бы подчеркнуть: осуществление его требует наличия значительного свободного времени, каковое исследователь вынужден тратить на бесконечные опыты (по принципу: не умением, так числом).
Более совершенная разновидность второго метода – последовательное исключение вариантов. Применима и результативна она в условиях, когда исследователь точно знает, какого результата хочет достичь, и обладает достаточно солидной теоретической базой, дабы заранее наметить возможные альтернативные пути этого самого достижения (но недостаточной, чтобы эмпирически вычислить единственно-верный путь).
3. Метод поступательного совершенствования исходного прототипа. Название полностью раскрывает его суть. Пример? Да хоть эволюция огнива в газовую зажигалку. Или деревянной дрезины в маунт-байк. Главная загвоздка данного метода: для его осуществления нужно иметь прототип.
4. Метод эмпирической (не путать с эмпиризмом!) экстраполяции. То есть, так сказать, переплавка комплекса изученных базовых закономерностей (либо огромного обобщенного опыта) в рабочую гипотезу и практическое воплощение оной. Яркий пример – Николай Евграфович Жуковский. Начало прошлого века, серия катастроф аэропланов, сконструированных в полном соответствии с методом №2. Многочисленные попытки решить проблему этим же методом успеха не возымели. Возымел успех комплекс аналитических исследований, включающих развитие научной базы наиболее близкой области знаний (гидродинамики), критическое моделирование, физико-математический анализ. Результатом явилось появление новой отрасли физической науки – аэродинамики, и уяснение причины катастроф: профиль крыла, пригодный для полетов на малых скоростях и высотах, перестал отвечать возросшим возможностям авиационных двигателей. А при наличии разработанной Жуковским научной базы все получилось, как в медицине: правильный диагноз предопределяет успех лечения.
5. Один из самых одиозных – интуитивный метод, он же творческое озарение, он же гениальная прозорливость, он же "печенкой чую". Выделяю его в отдельные исключительно вследствие упомянутой одиозности, ибо по сути является он всего-навсего частным случаем номера четвертого (а нередко и номера второго).
Все мы читали в учебниках, будто Дмитрий Иванович Менделеев увидел свою таблицу во сне. При этом частенько забывается, что таблица-то проистекает из открытия тем же Дмитрием Ивановичем периодического закона зависимости свойств элементов от строения атомов. И вещий сон явился логическим (хотя и нелогичным) итогом огромной суммы знаний и длительного труда – так сказать, переходом количества в качество, когда решением проблемы всецело поглощено не только сознание, но и подсознание. А без труда и знаний любой интуиции… ну вот, чуть было не ляпнул "грош цена". Если бы так! Сколько дельных идей похоронено под "верьте моей интуиции, из этого ничего не выйдет"! И сколько государственных денег, рабочего времени, здоровья и даже жизней человеческих попусту сожрано не менее безаппеляционным "интуиция подсказывает, что верный путь – этот"! Но мы опять отвлеклись.
6. Приглашение эксперта из смежных (или несмежных) областей знания. Весьма действенный метод, примером которого может служить история, натолкнувшая знаменитого антрополога Лики на идею так называемого "костяного века", предшествовавшего и частично перекрывавшегося с палеолитом.
Стойбище австралопитеков. Обилие костей, бывших этак с полмиллиона лет тому назад нагрузкой к продовольственному рациону. В том числе – черепа павианов. И вот на очень многих этих черепах археологи обнаружили странные выбоины – овальные и, главное, парные. После выдвижения нескольких, мягко говоря, парадоксальных идей Лики пригласил на консультацию суд-мед-эксперта. И тот быстро вынес вердикт: следы ударов берцовыми костями антилоп, кои австралопитеки использовали в качестве дубинок.
Подвидом этого метода является так называемый метод "интересного дурака" (термин неблагозвучный, но вполне официальный). Фишка в том, что эксперт привлекается ну ва-аще со стороны. Человек, пребывающий абсолютно вне поставленной проблемы, незашоренный и тэ пэ якобы может выдвинуть парадоксальную плодотворную идею. Ну, типа если не знать, скольким законам термодинамики противоречит идея вечного двигателя, то этот самый перпетуум мобиле в два счета изобретется. Довольно сомнительная теория – как и все, основанные на убеждении, будто образованность может быть чрезмерной и приносить вред.
7. Мозговой штурм. Был изобретен на разлагающемся западе, и тем не менее с восторгом воспринят в соцлагере, ибо полностью соответствовал убеждению "время ученых-одиночек прошло" и вере в могучую силу коллектива. Бывает весьма результативным при необходимости стремительного решения частной технической задачи. Примером успешного применения этого метода может служить история с поглотителями углекислого газа для лунного модуля Аполло 13. Группу инженеров НАСА собрали в рабочем помещении, выдали им все, что могло бы найтись под руками у астронавтов, поставили задачу – и вперед. Главное условие подобных мероприятий: каждый из участников должен немедленно озвучивать любую пришедшую в голову идею, каким бы бредом она ему же самому не показалась. Запрещается: высмеивать предложения, отвергать их без проверки, а главное – категорически запрещается снижать темп обсуждения. Через несколько часов участники, как правило, взвинчивают себя до состояния этакого группового творческого амока, в котором кого-либо из них и осеняет разгадка.
Но попытка бурного группового изнасилования фундаментальной идеи дело чаще всего кончается безобразными склоками (от коих не спасает даже присутствие среди штурмовиков дам и маститых академиков).
8. Откровенный шантаж. "Эй, ты, яйцеголовый! Чтоб ты мне изобрел философский камень, паровоз, атомную бомбу, антигравитацию (нужное подчеркнуть), и не поздней, чем позавчера. А не то!.."
Вот если бы всю изобретательность, растраченную на "не то", властьимущие употребляли на изобретение философских камней и паровозов, человечество бы уже во всю осваивало просторы галактики. А так… Энгельс и его коллеги давно и убедительно доказали: рабский труд самый непроизводительный. А уж рабский интеллектуальный труд… Тем не менее, соблазн получить выгоду при минимуме затрат неизменно оказывался столь могуч, что данный метод на протяжении веков был постоянно востребован. И постоянно совершенствовался. Монастырские и дворцовые подвалы, где алхимики трудились над секретами превращения навоза в драгметаллы за самый щедрый гонорар на свете – жизнь (правда, на цепи и с перспективой в случае успеха моментально отправиться на тот свет – в целях гарантии неразглашения); советские "шарашки"…
Справедливости ради следует отметить, что у капитализма в плане добывания знаний путем шантажа тоже немало достижений.
Честное слово, очень неприятно было смотреть репортаж о том, как ученые, с неимоверным трудом загнав телезонд в доселе неведомую замурованную камеру египетской пирамиды (где рассчитывали обнаружить бог весть какие сокровища) разразились ликующими криками: "Я и мечтать не смел ни о чем подобном! Это действительно величайшее открытие! Полный безоговорочный успех! Там пусто!!!" Причина сих показательных восторгов проста и грустна: спонсорам обещали открытие, так нужно его хотя бы изобразить! А то ведь придется возвращать деньги – в лучшем случае только возвращать только деньги… Сравнительно недавно с такой же помпой пытались выдать за сенсационное, эпохальное и пр. открытие результаты расшифровки генома человека. Открыто было, что расшифрованное аж на несколько процентов отличается от генома дождевого червя. Можно в это поверить, даже будучи ну абсолютно бескорыстным спонсором? Судя по всему, нет: уж больно шустро сошла на нет поднятая шумиха. Очень похоже, что генетика просто переросла детские штанишки и ей срочно требуется свой Эйнштейн (или, если предпочтительнее аналогия с математикой, то Лобачевский).
Но это примеры из академической науки. А в науке прикладной-технической все чаще приходится сталкиваться с заявлениями, типа: "Я тебе плачу – значит, сделай, чтоб у меня безо всяких затрат вода самотеком подавалась с нулевой отметки на тридцатую. А не то…" Правда, современное "не то" оперирует не дыбой и не расстрелом, а неустойками и судебным преследованием, но велика ли разница?
Ладно, вернемся к теме.
Собственно, научный перечень способов производства открытий мы уже исчерпали. Но поскольку мы фантасты, добавим еще два: подарок извне (пришельцы либо путешественники во времени) и магия.
Начнем со второго.
Магический способ изобретения – целиком прерогатива фантастики, причем даже не всей вообще, а только фэнтезийной ее составляющей. Но – может, конечно, мне просто не везло, и наиболее интересные произведения в этой области прошли мимо моего внимания – но разработка темы взаимодействия магии с техникой представляется слабовато проработанной. Дело, как правило, сводится к подавлению одного начала другим. Или, как у Клиффорда Саймака в "Заповеднике гоблинов", магия вместе с остатками "малого народца" тихо угасает на задворках технического мира, либо, как в серии произведений Рэндала Гаррета (см., например, сборник "Слишком много волшебников"), перенасыщенная магией альтернативная реальность сильно отстает от нашей в техническом развитии. Оно и понятно: ведь автор, вместе с абсолютным большинством фэнтезийщиков, верует, будто такие досадные технические тормоза, как законы сохранения вещества и энергии, на магию не распространяются. Так есть ли смысл возиться со всякими поршнями-цилиндрами и прочими шестеренками?
Особенно разочаровал цикл романов Барбары Хэмбли "Время тьмы". Начало было весьма многообещающим: наш простой американский захолустный технарь оказывается в магической реальности, где свет борется с тьмой в почти буквальном смысле данного выражения. И когда техник делается учеником тамошней модификации Гендальфа, начинаешь верить: вот, наконец-то, прорезается синтез обоих начал… Увы-с! Техника не сыграла, технарь так и остался скверным магом-недоучкой, этаким доктором Ватсоном при своем учителе, каковой учитель магическим образом единолично всех гадов и победил (правда, по принципу "и люди целы, и твари сыты", но это уже нюансы).