3. Поиск физического решения изобретательской задачи
В результате решения изобретательской задачи по первой части АРИЗ формируется модель технической системы в виде технического противоречия с двумя конфликтными свойствами и неизвестного пока Х-элемента, который и должен разрешить противоречие. Во второй части анализируются пространственно-временные, а также вещественно-полевые ресурсы, из которых в дальнейшем и выбирается Х-элемент. Таким образом, в сознании формируется некоторый образ Х-элемента.
Обратим внимание, что этот анализ похож на розыск преступника. Действительно, сначала при розыске определяется, чем отличается преступник от остальных людей. Определяется это по действиям, которые он совершает или не совершает (преступная халатность). Аналогично конфликтная пара задается действиями: что хорошее или плохое делает инструмент изделию, т.е. поисковая характеристика в мышлении задается действием, движением. Тогда и соответствующая математическая модель поиска может быть задана системой дифференциальных уравнений, которые и описывают динамику, движение, развитие мыслей.
После того, как установлено, что преступник это лицо, которое совершает противозаконные действия, начинается поиск по его приметам, внешнему виду. Применительно к АРИЗ это означает поиск физических свойств, которыми должен обладать Х-элемент в определенном пространстве и времени. Эта задача решается в третьей части АРИЗ при формулировке физического противоречия. Например, Х-элемент должен быть горячим и холодным, или легким и тяжелым и т.п. Но понятия свойств в нашем сознании дискретны. Конечно, Х-элемент может быть больше или меньше нагретым, но само физическое свойство тепла или холодности характеризуется именно температурой, а не весом, не длиной, не давлением и т.п.
Переход в АРИЗ от анализа пространственно-временных и вещественно-полевых ресурсов к ресурсам физических свойств представлен на рис.3.1.
Рис.3.1. Структурная модель преобразования ресурсов физических свойств
Ресурсная модель преобразования физических свойств показывает механизм передачи наследственной информации на физическом уровне. Имеющиеся в задаче физические ресурсы пространства и времени, а также физические свойства веществ и полей в результате некоторой комбинации этих свойств преобразуются в физическое свойство Х-элемента.
Для математического представления операции комбинирования физических свойств рассмотрим систему кинематических величин Р.О.Бартини.
3.1. Математический базис изобретательской физики. Система кинематических величин р.О. Бартини
Роберто Орос ди Бартини (1897-1974) был выдающимся советским авиаконструктором и изобретателем. Создал более 60 проектов летательных аппаратов, в том числе, на новых принципах, таких, как экраноплан. В аэродинамике известен эффект Бартини - явление уменьшения лобового сопротивления и прироста тяги винтов самолёта на 25—30 % за счёт компоновки двух моторов тандемом (когда они развёрнуты носами друг к другу). Это был первый случай применения гомеостаза в аэродинамике.
Два пропеллера, соосно посаженные на один вал, вращаются в разные стороны. Кроме того, они помещены в кольцевой обтекатель, нижняя часть которого образовывается корпусом самолета и частично центропланом, а верхняя самим крылом, которое охватывает силовую установку (эта схема названа «винт в кольце»).
С.П. Королев называл Р.О. Бартини своим учителем. Помимо авиации и физики Р.О. Бартини занимался космогонией и философией. Им была создана уникальная теория шестимерного мира, где время, как и пространство, имеет три измерения, по каждой из пространственных координат свое.
В теории науки Р.О. Бартини занимался прикладной теоретической логикой, которая фактически является прототипом ТРИЗ. Однако об этих исследованиях практически ничего неизвестно из-за секретности работ Р.О. Бартини, связанных с военной тематикой. Известно только, что разработанный Р.О. Бартини метод назывался «И — И» от принципа соединения взаимоисключающих требований: «И то, И другое». Р.О. Бартини утверждал, «… что возможна математизация рождения идей». Он не оставлял места озарению, случайности в таких заведомо неустойчивых системах, как самолеты; только строгий расчёт. Впервые об этом своём логико-математическом исследовании Р.О. Бартини доложил на совещании в ЦК ВКП(б) в 1935 году, т.е примерно на 20 лет раньше, чем первая публикация по ТРИЗ [36]. Содержание доклада неизвестно до сих пор. Поэтому можно утверждать, что Г.С. Альтшуллер открыл свой метод независимо от Р.О.Бартини.
Всего у Р.О. Бартини опубликовано три статьи. С точки зрения изобретательства наиболее важным в них является анализ размерностей физических величин. В 1965 году Р.О. Бартини опубликовал небольшую статью, в которой рассмотрена кинематическая система физических величин, построенная на основе их размерностей[37]. Эта работа, а также статья «Множественность геометрий и множественность физик»[8] в книге «Моделирование динамических систем», написанная в соавторстве с П.Г. Кузнецовым, позволяют «перекинуть мост» к ТРИЗ. Для этого проведем анализ размерностей в изобретательской задаче, используя математический аппарат теории катастроф.