ВСПЫШКА ГЕНИЯ (ОЗАРЕНИЕ)

Инкубационные волнения завершаются, если поиск удачен, результатом, который приходит внезапно, как плод свободного соединения идей. По этой внезапности он и назван озарением. Так мы вступаем в третий этап научною творчества. Скорее даже не этап, а акг, который характеризуется мгновенностью протекания. Его сравнивают с бурно хлынувшим потоком света, с неожиданно засиявшим ярким свечением. А вот как описал его А. Данте:

М. Планк следующим образом характеризовал свое состояние в момент создания теории квантов: «После нескольких недель самой напряженной работы в моей жизни тьма, в которой я барахтался, озарилась молнией, и передо мной открылись неожиданные перспективы».

Суть озарения в том, что элементы проблемной ситуации, то есть знания, непосредственно участвующие в решении проблемы и находившиеся до сих пор в разрозненном состоянии, замыкаются в единую целостную структуру. Именно потому, что происходит замыкание и рождается новое знание, озарение не может состояться по частям. Решение возникает сразу полностью и завершается быстро и во много крат короче, чем длится инкубация.

В результате казавшееся запутанным, неуловимым и смутным вдруг проясняется, хаос и беспорядок неожиданно обретают смысл, разбросанные детали складываюся в общую картину. Д. Пойа привлекает для выразительности такое описание. Представьте, что поздней ночью вы входите в гостиничнын номер. Отыскивая в темноте выключатель, натыкаетесь на какие-то непонятные предметы, ощущаете острые углы, упираетесь в преграды. Но вот нашелся выключатель, свет заюрелся, и все сразу стало ясно. Вещи оказались там, где им и предписано быть, они на местах и хорошо приспособлены выполнять свое назначение. А бесформенные предметы — не что иное, как обыкновенные вещи жилого помещения.

Для озарения всегда недостает самой «малости», какой-то перемычки, соединяющей в одно наличные фрагменты. Как для замыкания электрической цепи, несущей движение целому парку машин, электропоездов, порой не хватает всего лишь жилки, так и здесь появление грандиозной теории зависит от пустяка. И он вдруг находится, доставляя радость открытия и воспринимаясь как озарение, вспышка гения! И все оттого, что сам по себе незначительный факт провоцирует выдающееся открытие, то есть приносит информацию, неизмеримо большую, чем та, что заключена непосредственно в нем самом.

Зависимый от пустяка, можно сказать, капризный нрав озарения по праву характеризуется как случайность. Действительно, нет, наверное, такого открытия, которое не вершилось бы случаем. «Биографии» научных событий полны таких описаний. Обратимся к некоторым иллюстрациям.

В начале XIX века французский врач Р. Лаэннек изобрел чудесный медицинский прибор для выслушивания больных — стетоскоп. Напомним читателю, что это полая трубка, сходная с деревяшкой, на которую наматываются нитки, только раза в три побольше да с одной стороны (той, что прикладывается к уху) сильнее расширена. Вот и вся премудрость, но какое облегчение врачу!

Р. Лаэннек пришел к своему открытию так. Он знал, что еще древние, Гиппократ например, умели выслушивать ухэм некоторые болезненные проявления в организме человека. Конечно, слушать ухом во многих отношениях неудобно, но без этого врач лишался важного источника сведений о больном.

…Как-то Р. Лаэннек проходил двор Лувра и обратил внимание на игру, которая занимала ребятишек. Один мальчуган царапал булавкой по торцу бревна, а другой, приложив ухо к противоположному торцу, слушал.

Здесь и родилась мысль о стетоскопе, описание которого было дано в 1819 году в «Трактате о косвенной аускультации» (выслушивании). В нем описывались методы диагностирования легочных заболеваний с помощью нового прибора. Он работает и поныне. Правда, в последние десятилетия его потеснил (но не вытеснил) мягкий стетоскоп, однако старое изобретение исправно служит людям.

А что же случайность?.. Не попадись на глаза играющие дети, кто знает, какое другое событие замкнуло бы цепь размышлений Р. Лаэннека или другого врача.

Расскажем еще об одном, тоже медицинском, озарении, осветившем современную науку.

Читатель, вероятно, слышал об аппарате курганского врача Г. Илизарова для сращивания переломов. Вместо гипса, который сковывает движения, нарушает кровообращение, вообще очень неудобен, используется особый прибор. Он крепит с обеих сторон сломанную кость, не давая обломкам смещаться. Это позволяет двигать больной конечностью (при переломах ноги, например, ходить). Оттого срастание идет много быстрее, .чем с применением гипса. Сейчас на основе идей Г. Илизарова в Кургане создан институт, разрабатывающий новый метод лечения.

Открытие же состоялось так. Изобретатель, молодой сельский врач, мучительно переживал несовершенства традиционного способа лечения переломов и пытался внести в него новое. Думал об этом постоянно: у постели больного, в поездках по окрестным селам, ночью.

Провел сотни экспериментов. А решение пришло совершенно неожиданно.

Г. Илизаров елал в телеге к больному. В пути он обратил внимание на то, как крепится к оглоблям хомут, обнимающий шею лошади. Вдруг осенило! Хомут — оглобли — стержни… Как просто! Это именно то, чего ему недоставало в поисках аппарата. Вместо гипса два кольца, стержни (идущие параллельно сломанной кости) и спицы. Стержни крепятся к кольцам, а спицы прошивают обломки кости крестообразно от одного кольца к другому. Все это вместе надежно соединяет сломанную кость, беря на себя большие нагрузку, которую она обычно выдерживает. Приехав домой, Г. Илизаров тут же помчался в сарай, сломал черенок лопаты и скрепил обломки спицами, которые соединил дугами для скелетного вытяжения. Черенок держался прочно, как будто и не был сломан.

Так завершилась многоходовая погоня за ускользающей удачей. И здесь исследователя подстерег случай.

Но вот что сосредоточивает на себе внимание. Г. Илизаров и до этою тысячи раз наблюдал хомут и оглобли, однако раньше его не осенило. Так в чем же дело?

Б. Мариотт сравнивает человеческий разум со шкатулкой. Во время напряженных раздумий человек как бы раскачивает ее, пока что-нибудь оттуда не выпадет.

И если выпадет подходящее, цепь замкнется, открытие состоится. А Д. Пойа проводит аналогию с ситом. Оно наполнено огромным количеством информации, перебрать ее всю невозможно. Но когда вы размышляете, то словно бы трясете сито, а сквозь него сыплются разные «предметы». В тот момент, когда они проходят мимо вашего настороженного внимания, мозг «подхватывает» те из них, которые кажутся относящимися к делу.

Можно привлечь и другие примеры неожиданных, случайных озарений.

Изобретатель Б. Егоров рассказывает. Он работал над намоточным станком. Ехал как-то в электричке и увидел бабушку, которая вязала чулок. Это имело решающие последствия. Мысль сразу же ушла с проторенного пути на не замечаемую ранее дорожку. Изобретатель использовал в своем уникальном станке крючок наподобие того, каким вяжут. Конструкция оказалась очень оригинальной, и ряд ведущих станкостроительных фирм мира запросили модель Б. Егорова.

Из всех этих примеров явствует: научное открытие действительно поставлено в зависимость от случайного.

И это мы увидим не только здесь.

И все же случай нуждается в деликатном обслуживании. Конечно, внешне озарение приходит вдруг, как счастливое наитие, внезапное прозрение. Между тем ученый уже давно подготовлен к нему, овладел огромной массой сведений, сжился с проблемой, не однажды подступался к ней с разных сторон. Вспышка и может замыкать цепь раздумий лишь у человека, выстрадавшего открытие. То, что нужное знание, завершающее поиск, оказывается «под рукой», всплывая в критическую минуту из пластов бессознательного, этот факт, можно сказать, закономерен и неумолим. Что именно человек может увидеть в самых порой безобидных ситуация ч (бревно, проводящее звук, хомут, стягивающий оглобли), что он может вспомнить, какие ассоциации пробудить — все это зависит от его эрудиции, опыта. И вот, как пишет математик П. Александров, некая «случайная зацепка» дает толчок движению всей толщи освоенных ученым знаний. Эта «лента», скрытая где-то в недрач мозга, разворачивается как тугая спираль, и то, что ранее смутно улавливалось, немедленно обретает ясность.

Мы хотим сказать, что случай (как однажды выразился Ф. Энгельс, «его величество случай») обслуживает лишь умы, к его приему расположенные. Когда французский биолог Ш. Николь, открывший пути передачи сыпного тифа, заявил однажды, что озарение обязано только игре случая, Ж. Адамар совершенно резонно прокомментировал: если бы не предварительная работа, идущая нередко годами, то не было бы и открытий. Тогда причины тифа обнаружил бы не Ш. Николь, а ктолибо из его санитарок. Поэтому столь долго и не дается порой решение, что оно замыкается случаем, шанс уловить который тем ниже, чем менее подготовлен к этому исследователь.

Естественно поэтому, что инкубационные никлы длятся целые годы, иногда десятилетия. В течение 13 лет академик В. Филатов сосредоточенно и углубленно искал пути пересадки роговой оболочки. И нашел. Закон тяготения вынашивался И. Ньютоном более 20 лет.

Столько же вызревала у его соотечественника В. Гарвея мысль о кругах кровообращения. Два десятилетия понадобилось также и французу А. Амперу, чтобы затем в один .миг (под влиянием опытов датского исследователя X. Эрстеда) все понять и в течение буквально двух недель разработать теорию электродинамики.

Говорят, что А. Ампер создал свою теорию, потратив на это две недели и всю сознательную жизнь. Он шел к открытию целеустремленный. Его покорила идея связи электрических и магнитных сил. Еще В. Франклин выявил электрическую природу молний. Затем французский ученый Д. Араго доказал ее связь с магнетизмом, обнаружив влияние электрических явлений на магнитные, например, приход в негодность компаса после грозы (он северным концом показывает на юг). X. Эрстед же углубляет задачу, пытаясь разыскать более тонкие эффекты воздействия электричества на магнит. Он обнаружил их случайно. Около проводника, по которому шел электрический ток, оказался забытый кем-то компас. По отклонению его стрелки ученый и догадался о существовании магнитных сил электричества.

Эксперимент, сопровождающий этот вывод, выглядел эффектно, и X. Эрстед, счастливый, разъезжал по Европе, рассказывая о своей удаче. Появился он и в Париже. А здесь на одной из лекций его нашел А. Ампер. Но А. Ампер не просто показал связь магнитных и электрических сил, он описал те явления магнетизма, которые вызваны движением электрического тока. Потому он и явился творцом новой науки — электродинамики.

ДОВЕДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТА(ЛОГИЧЕСКАЯ ПОДБОРКА)

Итак, состоялся третий, решающий акт научного поиска. Он увенчал усилия рождением новой идеи. Но мы обязаны ее появлению на свет интуиции. Оттого ученый, испытав озарение, не знает, как он к нему пришел. Ибо его мозг занят другим, он создает и, конечно, не в силах в это же самое время еще и объяснять свои «поступки», следить, посредством каких именно операций добывается истина. Иначе ему надо было бы перестать творить и сосредоточиться на анализе процедур мышления.

Но хотя исследователь не знает, как он пришел к результату, не умеет тут же его обосновать, сам он тем не менее уверен в истинности полученного Для него правота добытой идеи вне всякого сомнения, и решение кажется самоочевидным уже в момент догадки. А. Эйнштейн, например, рассказывая о найденных им методах вычисления орбиты Меркурия, вспоминал, что он был совершенно убежден в очевидности результата еще до вычисления.

По этой причине некоторые вообще с полным пренебрежением относились к дальнейшей судьбе своего открытия. Их не заботило, как они будут приняты «У меня много таких пустяков», — заявил, например, Г. Лейбниц, когда друзья настояли на публикации метода дифференциального исчисления. О Ж. Фурье говорят, что он во многих выводах полагался на свою мощную интуицию и его мало смущала строгость найденного результата. Оттого в ряде случаев добытое им было впоследствии развито и обосновано другими математиками:

П. Дирихле, Г. Риманом, Г. Кантором, К. Вейерштрассом.

Но, как бы то ни было, поскольку открытие приносит новое, необычное знание, оно требует доказательств.

Пусть не для самого автора, для других. Тем более что любые глубокие перемены в науке чаще всего встречаются в штыки.

Фактически новая идея вначале не более чем гипотеза, которую еще надо отстоять, обосновать. И, лишь пройдя «чистку» через доказательство, она получает «прописку» в науке Эта процедура и называется доведением результата, или «логической подборкой» — заключительный аккорд на пути научного открытия. Здесь снова вступает в силу логика.

Доказательство представляет совокупность логических действий, призванных убедить в истинности родившейся идеи. Вначале формулируется тезис, то есть утверждение, которое хотят доказать. Затем выстраивается цепь аргументов — фактов, определений, законов или аксиом и теорем (в математике), истинность которых не вызывает сомнений. Опираясь на все это, последовательно, строго соблкпая правила логики, идут от одного утверждения к следующему (демонстрация), пока не будет получен вывод, составляющий суть открытия (тезис доказательства).

Важно установить, что получаемые из новой теории следствия не расходятся с имеющимися опытными данными, что нет буквально ни одноги «порочащего» теорию факта. И здесь, вообще говоря, существует определенная несправедливость, так сказать, «неравноправие». Пусть имеется тьма фактов, которые подтверждают вывод, но достаточно одного, что голосует против, как теория будет объявлена ошибочной. Впрочем, не всегда заслуженно, поскольку добытые наукой данные не безгрешны; ведь возможны ошибки измерения, неточность эксперимента и даже подтасовка данных.

Одним словом, доказательство проводится как система отчетливо осознаваемых логических операций, в которых исследователь вполне контролирует свои действия. Тут придется сделать небольшое отступление.

Научное открытие представляет, как уже мы отмечали, «логическое преступление», которое тем «возмутительнее», чем оно крупнее. Но тогда почему этот алогичный результат поверяется логикой?

Дело вот в чем. Когда мы говорим об отступлениях от логики, то имеем в виду логическую невыводимость новой идеи из старых законов науки, против которых и совершается «преступление». Однако открытие несет новые законы и положения. Если теперь эти положения принимаются в качестве истинных, налицо все основания оперировать с ними по правилам логики, проводить такие же логические действия, как и действия, осуществлявшиеся с ниспровергнутыми парадигмами. Короче, новая теория дает новые следствия, и никакого преступления в том, что мы выводим их, нет. «Преступление» же совершается в том смысле, что научное открытие отменяет прежние положения либо уточняет границы их применимости.

Чтобы усилить доказательность новой теории, полезно иногда попытаться ее… опровергнуть. Что представляет собой этот прием?

Вообще, опровержение — это логическая процедура доказательства ложности какого-либо рассуждения в целом (вместе с его тезисом, аргументами и демонстрацией). Но в логике разработано учение и о так называемом косвенном доказательстве. Оно, как и опровержение, предполагает те же логические операции, что проводятся в случае уже рассмотренного, прямого доказательства, только вместо отстаиваемого положения строится и доказывается его отрицание (вместо тезиса — антитезис). Смысл такого приема заключается в том, чтобы косвенным путем, то есть через попытку опровержения, подтвердить интересующую нас идею.

Если допущение антитезиса приводит к ложному выводу, то есть к выводу, который противоречит опыту, следовательно, отстаиваемое нами положение (тезис) истинно, и наша идея верна. Этот метод часто используется в математике и известен как доказательство от противного. Его применяют, когда прямое доказательство провести невозможно.

Еще один подход к опровержению как способу доказательства проводит австрийский методолог К. Поппер.

Он исходит из того, что любая научная теория имеет границы применимости, за которыми она перестает «работать». Нет таких теорий, которые объясняли бы все.

Так вот, доказательство мощи какой-либо концепции и состоит в том, чтобы прочертить линию, четко разделяющую области, где наша идея эффективна и где она оказывается ошибочной. К. Поппер в связи с этим заявляет: теория доказывается не столько тем, что подтверждается, сколько тем, что она опровергается (фальсифицируется).

Таким образом, доказательство и опровержение — два логических приема, которые в самых добросовестных случаях не лежат каждый на отдельной полочке, а вместе служат утверждению новых истин. Во всяком случае, такое совместное использование их усиливает логическую оснащенность рассматриваемою этапа научного поиска. Впрочем, иногда проводят еще и анализ доказательства, выясняя, что именно оно доказывает.

Обычно доказательство стремятся осуществить сразу же, как только найдено решение проблемы. Но это не всегда удается. Поэтому порой такая процедура растягивается надолго. Академик В. Глушков отмечал, например, что доказательство одной теоремы длилось у него три года, день за днем, буквально без передышки.

А над задачами посложнее, говорит В. Глушков, бьются и по 20, а то и по 30 лет.

Как видим, на этом заключительном этапе творчества снова царствует логика. Всматриваясь в характер осуществляемых здесь операций мысли, убеждаемся, что собственно поисковые действия на этапе «подборки» не проводятся. Ведь доказательство не может принести новых истин, оно лишь обосновывает добытое.

И вообще, логика не ставит перед собой иных целей, чем выполнять контрольные функции, служить аппаратом преобразования имеющегося знания из одних форм в другие. Поэтому к ней вполне применимо замечание, направленное известным немецким ученым Г. Вейлем по адресу математики, средствами которой производится количественная переработка любой по содержанию информации. Математика, говорит Г. Вейль, — это мясорубка. И если вы засыплете в нее лебеду, то и на выходе увидите тоже только лебеду.

Тут парадокс снова заявляет о себе. То, что подвластно логике и протекает под присмотром сознания, лишено творческой струи, сведено до уровня, можно сказать, технологии, когда требуется лишь проверять и вычислять.

Это обстоятельство приводит иных исследователей к недооценке логически-сознательной деятельности в работе ученого. А. Пуанкаре, например заявлял, что в логистике (одно из определений логического) он видит одни путы для творчества. Профессор Нью-Йоркского университета М. Клайн уже в наши дни выразился так:

«Логика — последний акт в становлении какой-либо математической теории, и когда этот акт выполнен, теория подготовлена к похоронам». И А. Пуанкаре и М. Клайн все надежды возлагают на интуицию.

Очевидно, эти исследователи сгущают тона. Но крайности нам не подмога. Тем более что есть другие оценки. В их числе, кстати, и такие, что начисто отрицают роль интуиции. Например, Ф. Дайсон считает, что ошибочная математическая интуиция Аристотеля сковывала развитие науки в течение целых веков. Речь идет (мы уже отмечали это) об установке древних, согласно которой совершенными фигурами являются окружность и шар. Соответственно этому небесные тела, в частности планеты, должны двигаться по кругу. И эта традиция держала в плену ученых, пока наконец ее не разрушил И. Кеплер. Что же? Факт сам по себе верный. Но верно ли обобщать, как это делает Ф. Дайсон?

ПОДВОДЯ БАЛАНС

Мы прошли маршрутом познания весь путь, и теперь настала пора подытожить увиденное. Ранее были предприняты усилия показать, что важны и нужны как логическая, так и интуитивная формы поисковой деятельности, но каждая на своей позиции. А сейчас несколько усложним задачу и попытаемся обнаружить на отрезках интуитивного пути проявления логического начала и, наоборот, внедрение интуиции в сугубо логические участки движения мысли.

На этапах задания программы и доведения результата ведущими являются, безусловно, логические операции мысли. Вместе с тем им характерны и интуитивные искания, хотя, конечно, не в той дозе, что ведется во время инкубации, завершающейся озарением.

Возьмем период подготовки. Сколь ни подчинено здесь мышление ученого правилам логики, без интуиции не обойтись. Тут важен общий, синтетический подход. Охватить предмет в целом, понять его как единое, быть может, не зная деталей, — это умение идет от интуиции. Надо учесть и другое. Сама постановка проблемы также сопровождается догадкой. Бывает и так, что постановка проблемы и ее решение даются одновременно, как это имело случай, например, у Э. Шредингера, когда он записат свое знаменитое волновое уравнение.