Загадки для знатоков. История открытия и исследования пульсаров

Амнуэль Павел Рафаэлович

3-й ученый. Так, так… А если объединить эту гипотезу со статистическим механизмом? Ведь чем быстрее движутся межзвездные облака, тем лучше идет ускорение… А газовый остаток вспышки сверхновой расширяется со скоростью тысячи километров в секунду!

2-й ученый. Значит, достаточно, чтобы при взрыве в оболочку выбрасывались заряженные частицы и попадали затем на ударный фронт, а уж там, где перепады давлений, плотностей, и где огромные, сверхзвуковые, скорости движения…

1-й ученый. Вот именно! «Затравочные» частицы будут постоянно ускоряться.

* * *

Не критиковать — первая заповедь мозгового штурма. Одна гипотеза нанизывается на другую, возносится на ней как

на гребне волны. Но затем предстоит выбрать единственно верную идею. И после того как «генераторы идей» скажут свое слово, протоколы попадают на суд «критиков». Те идеи, что предлагались выше, обсуждались в научной литературе в течение многих лет. Статистический механизм ускорения был исследован Э. Ферми и носит его имя, идея небесных циклотронов принадлежит X. Альвену, различные варианты первичного ускорения частиц в звездах обсуждались X. Сваном, Р. Дэвисом, Д. Бэбкоком, Я. П. Терлецким, ускорение частиц в двойных системах — А. 3. Долгиновым, ускорение на ударном фронте в остатке сверхновой — Г. Крымским, М. Беллом. К всякий раз идеи наталкивались на многочисленные возражения. Суд критиков был беспощаден. Реликтовая теория космических лучей потерпела фиаско, потому что заряженные частицы, как выяснилось, довольно быстро теряют свою энергию на излучение — они не «живут» больше нескольких десятков миллионов лет, а ведь после Большого взрыва, в котором зародилась Метагалактика, прошло в тысячу раз больше времени!

Взрывы галактик тоже не объясняют многих особенностей галактического фона космических лучей. Грозовой разряд между плазменными космическими облаками уж и вовсе экзотичен — нужны такие огромные разности потенциалов (больше 10 миллиардов электронвольт), которые не реализуются в условиях межзвездной среды. А статистический механизм Ферми увеличивает начальную энергию частиц всего в несколько раз — этого слишком мало, чтобы объяснить колоссальные, до 10¹⁸ электронвольт, энергии частиц в космических лучах.

Не вполне пока ясно, насколько эффективно действует механизм ускорения, предложенный советским ученым Г. Крымским и независимо от него М. Беллом. Исследования продолжаются, и через несколько лет, возможно, идея будет либо доказана, либо опровергнута.

С трудностями сталкиваются и гипотезы о начальном ускорении частиц в звездах. Это энергетические трудности — все нормальные и вспыхивающие звезды в Галактике не способны вместе дать столько энергичных частиц, сколько наблюдается.

Вот что могли бы сказать «критики идей», если бы их собрали вместе и ознакомили с протоколами мозгового штурма. На самом деле процесс рождения и гибели идей растянулся на десятилетия… И без потерь вышла из горнила дискуссий только одна идея. Предложенная Ф. Цвикки, потом забытая в пылу споров, и опять возродившаяся подобно птице Феникс, идея о том, что космические лучи возникают во время взрывов сверхновых.

* * *

Для того чтобы придумать безумную, но верную идею, недостаточно одного лишь желания. Мозговой штурм оправдал себя пока в решении не особенно сложных технических задач. Техника имеет дело с известными законами природы, а ученому приходится открывать их самому. Иной подход, иной стиль мышления.

Но столь ли существенна разница? Мы говорили уже о существовании открытий и научных изобретений (так мы назвали создание новой теории). Для выдвижения новой концепции, новой теории, то есть для научного изобретения, нужно активизировать работу мысли именно так, как это делается для изобретений технических. И то и другое — плоды деятельности человеческого воображения, работы творческой фантазии. Для предсказания открытий, возможно, нужны иные методы, но почему бы не попытаться использовать для создания новых теорий то, что уже существует в технике?

Новое

в науке, как и в технике, возникает в результате устранения противоречия. Возникновение противоречия — признак наступления кризиса, признак того, что нужна, требуется новая система взглядов. Или открытие.

С одной стороны, ученый имеет дело с явлениями природы, с результатами измерений. С другой стороны, с мысленными образами, с представлениями о них, с теоретической интерпретацией. Возможны поэтому три типа научных противоречий:

1. Противоречивыми могут оказаться два экспериментальных факта, два наблюдаемых явления. Значит, для устранения такого противоречия придется изменить один из «фактов», наверняка ошибочный. То есть открыть явление, снимающее противоречие. Научным изобретением здесь не обойтись, нужно именно открытие.

2. Противоречивыми могут оказаться две теории, два представления об одном явлении. Значит, одно из представлений неверно, и разрешить такое противоречие можно с помощью научного изобретения.

3. Противоречить друг другу могут экспериментальный факт и его интерпретация. Здесь возможны два выхода: либо нужно менять интерпретацию (сделать научное изобретение), либо усомниться в правильности экспериментального факта (этот путь ведет к открытию). Наконец, создав новую теорию (сделав научное изобретение), можно предсказать новое, ранее неизвестное явление (предсказать открытие).

П. Дирак предсказал существование позитрона (предсказал открытие!), пользуясь выведенной им формулой (научным изобретением). Научное изобретение сделал Ф. Цвикки, но при этом предсказал открытие! Однако для научных изобретений вполне применимы методы, созданные для изобретений технических. Так что не нужно резко отграничивать изобретения от открытий.

Нельзя сказать, что ученые вовсе не пользуются приемами ускорения творческого процесса. Психологи давно исследуют особенности мышления ученого. Да и сами ученые не отстают. Почитайте прекрасные книги венгерского математика Д. Пойа «Как решать задачу», «Математическое открытие», французского математика Ж. Адамара «Исследование процесса изобретения в математике». В этих книгах много дельных советов. Но заметьте — относятся они к математике — науке, в которой можно лишь изобретать (что подчеркивается и названием книги Ж. Адамара), то есть использовать приемы, известные в инженерном изобретательском творчестве. Или наоборот — можно применять в инженерном деле приемы, созданные для решения математических задач.

Вот один из приемов: если задача не решается, возьмитесь за решение более общей задачи — возможно, она окажется проще. Еще прием: если не получается решение «в лоб», ищите обходные пути. Совершенно верные правила, беда которых лишь в том, что они неконкретны. Да, нужно решать более общую задачу, а как? Да, нужно искать обходные пути, но где? Ответов нет. Точнее, и Д. Пойа, и Ж. Адамар дают тот же ответ, что и Р. Фейнман. Ответ, от которого мы хотим уйти. Вот этот ответ: главное — интуиция, догадка, работа воображения. Д. Пойа, перечисляя правила рассуждений, заключает, что все эти правила должны помогать процессу угадывания решения…

Очень важная задача — научить человека мыслить быстрее, раскованнее, шире, активизировать мышление. Хотя бы в рамках все того же метода проб и ошибок. Этому служат морфологический анализ, мозговой штурм. А также синектика, метод фокальных объектов и другие методы, известные инженерам-изобретателям, но так и не взятые на вооружение учеными.

Метод синектики был предложен в 1960 году У. Гордоном.

Синектика — модифицированный мозговой штурм. Так же собираются вместе несколько профессионалов, так же генерируют идеи. Но допускаются элементы критики. Главное же отличие в том, что участнику должны обязательно использовать четыре «закона синектики»: