Морфологічна скринька природи

Морфологический ящик природы

А.Н. Кондратьєв.

п. Ильичево Льон. области январь 2002.

" Ніщо не заважає повторити шлях, пройдений при побудові теорії винахідництва, і побудувати теорію розв’язання наукових завдань, теорію открывательства.

При цьому слід шукати у науці інваріанти тих об'єктивних закономірностей, що діють у техніці, в винахідництві «.

Г. С. Альтшуллер [2].

По визначенню В. В. Митрофанова зробити таке відкриття — це що означає, знайти причину явища. Знайти причину, пояснити генезис — ось завдання ученого.

При вивченні будь-якого явища природи необхідно мати якусь програму дій зі виявлення причин явищ. В. В. Митрофанов створює алгоритм розв’язання наукових завдань [11]. Тепер він розробляє комп’ютерну «Машину відкриттів » .

1. Аннотация

В цій статті я хочу запропонувати ще одне прийом, подсказывающий шлях розв’язання наукових завдань. Його може бути «Морфологічний ящик природи » .

Суть цього прийому залежить від складанні многофакторной таблиці чи n-мерного куба набору близьких за своєю природою явищ. Осями цієї таблиці є причинні осі.

Многомерный морфологічний ящик природи дозволяє нас із розумінням підходитимемо розбору досліджуваного явища. Парадоксально, але вивчення того явища, яке саме і треба вивчити, обмаль дає нам. На більш продуктивно вивчати саме явище, а розглядати весь набір аналогічних за своєю природою явищ. Виявляються нові причини, нові закономірності і навіть нові явища.

2. Розмаїття явищ однією ієрархічному уровне

Явление природи не буває саме собою, самотужки, унікально. Найчастіше існують багатьох інших схожі несхожі явища, які мало чи значно від нього. Вони ж саме явище під впливом зміни рушійних причин чи обмежують чинників може виявлятися інакше, змінювати свою форму.

Каждое явище природи немає унікально, навколо неї є безперервний ряд явищ- «сусідів «по визначальним чинникам.

3. Причинний ось

Набор явищ- «сусідів «можна вибудувати по визначальною причинної осі.

Учёному зручно уявити причину явища як вісь — «причинную «вісь, а різні явища (чи форми прояви явища) розставити у цій осі.

Например, однієї з головних рушійних причин освіти різних типів руслових процесів є відносна що транспортує здатність потоку [6]. З цієї визначальною осі типи руслових процесів розподіляються на такого порядку:

русловая многорукавность.

ленточно-грядовый тип.

побочневый тип.

неразвитое меандрирование.

свободное меандрирование.

Отсюда можна сформулювати правило пошуку чинників (як причин, і обмежують умов) досліджуваного явища:

Найди схожі явища,.

Выстрой в такого порядку, щоб плавно і безупинно змінювалася морфологія (зовнішній вигляд чи інші результуючі параметри цих явищ).

Попробуй визначити, який зовнішній чинник визначає така зміна явлений.

Этот алгоритм підказує причину досліджуваного явления.

Кроме того, цей алгоритм дозволяє шукати нові явища. У знаменитій статті Г. С. Альтшуллера [1] описується, як відкривати нові явища.

Белые плями. Для виявлення нових явищ слід шукати білих плям (пропуски) у низці явищ, розташованих по визначальною причинної осі.

Так вийшло у Менделєєва, коли він ряду хімічних елементів дозволив собі зробити пропуски, допустив, які можуть бути ще якісь невідомі елементи, які розташовані між відомими.

Переступить межі. Такі самі білих плям завжди і поза відомих явищ. Треба поцікавитися: «Хіба то, можливо ще більше (менше, сильніше, і інші «-її «), чому наш найбільше (тощо.)? «[4]. Іноді виявляється, що якусь іншу явище, який зазвичай належить до іншому класу (вигляду й т.п.), насправді є різновидом аналізованих явищ.

Например, так з’ясовано, що, крім відомих режимів руху рідини: ламинарного і турбулентного, є і третій режим руху рідини, який ламинарнее ламинарного — кавитация. Раніше помилково кавитация ставилася немає режимам руху рідини, а називалося «особливим станом «рідини. Вибудовування відомих режимом руху рідини по визначальною осі (ставлення швидкість руху окремих обсягів рідини до швидкість руху всього потоку) показало, що з ламинарном русі ці швидкості рівні, а при турбулентном швидкість окремих обсягів більше. Це спричинило пошуку режиму, у якому швидкість окремих обсягів, навпаки, менше, ніж швидкість руху всього потоку рідини. Це кавитация. Кавитация — протилежність турбулентного режиму [8].

Лишний елемент. Вибудовування явищ по причинної осі дозволяє дати раду правомірності пояснення причин освіти цього самого ряду явищ одним чинником. Трапляється, коли деякі явища неправомірно вибудовуються якою-небудь визначальною осі.

В гидроморфологической теорії руслового процесу розгалужені русла (заплавна многорукавность) помилково був поставлений ряду зустрічей за неразветвлёнными типами руслових процесів [9]. З’ясувалося [3], що інші типи руслових процесів, справді, визначаються відносної транспортує здатністю потоку, а розвиток заплавних проток визначаться іншим руслоформирующим чинником — затопляемостью заплави [10].

Причинные осі дозволяють шукати нові явища. І тому треба використовувати прийоми «переступити межі «і «білих плям » .

Выстраивание явищ по причинним осях і вишукування зайвих елементів дозволяють знаходити нові чинники.

4. Причина явища лежить вищому ієрархічному уровне

Причину явища слід шукати не так на рівні самого цього явища, але в наступному, більш високому, загальному ієрархічному рівні.

Например, для здобуття права з відповіддю, чому річки меандрируют, марно шукати причину, описуючи саме меандрирование. Необхідно запитати ширше: чому річки є різні - разветвлённые, прямі і звивисті. Розібравшись у загальних причинах освіти всіх типів руслових процесів, ми автоматично отримуємо запитання про причини освіти будь-якого типу руслових процесів.

Изучение меандрирования щось дало до пояснення причин освіти меандрирования. Пасткою були пояснення на кшталт: ріка меандрирует, вона звивиста (як у Б. Ф. Снищенко [9]), чи: ріка меандрирует, що це властивість потоку! Начебто немає інших річок — разветвлённых й немає прямих. Адже такого висновку можна справді прийти, коли все час бачити собі лише звивисті річки. Є фахівці з меандрированию, фахівці з побочневу типу. Мене хотіли зробити «фахівцем щодо заплавною многорукавности ». Капкан однобокості Демшевського не дозволяє дати раду приватному питанні. Тільки розгляд всіх типів руслових процесів дозволило зрозуміти причину меандрирования.

Изучая будь-яке явище, вдасться розібратися тільки в властивості цього явища. Це буде вивчення, але з розуміння.

Для перебування причин явища треба, насправді, звернутися до вивчення наступного, більш високого ієрархічного рівня. Тоді не буде розуміння причин явища, та був і сутності самого явища.

Это дасть можливість як описи процесу, але його прогнозу і навіть управління їм.

5. Головні факторы

Любое явище — результат величезного (практично нескінченного!) кількості чинників.

Я напівсерйозно характеризував вплив фаз Місяця в розвитку закрутів рік і зміна типів руслових процесів (у моїй неопублікованої книзі «Русла рівнинних річок »). І це, справді, так. Звісно, фази Місяця насправді, визначають тип руслових процесів. Але, до того ж час, вплив цієї чинника мало.

Исследователю природи з усього розмаїття причин можна (чи доводиться?) вибирати кінцеве, часто небагато визначальних чинників. Є і об'єктивні, і суб'єктивні причини.

Объективно є причини головні і другорядні.

Например, для руслових процесів таки головною причиною — це відносна що транспортує здатність потоку, відносне затоплення заплави, відносна ширина долини, відносна редукція стоку, рослинність та інші обмежують чинники.

Интересно відбувалася з силою Кориолиса, як руслоформирующим чинником. Спочатку, років 100 тому, цього чинника вважалася однією з основних чинників, визначальних хід руслових процесів, і навіть освіту меандрирования приписувався цьому чиннику. Потім, навпаки, вплив сили Кориолиса стало повністю заперечуватиметься, згадку про неї стало еретичным. Насправді роль Кориолисовой сили можна порівняти із впливом фаз Місяця — вона є, але мізерно. Їм можна знехтувати за прогнозу руслового процесу. Таку ж роль відіграє й температура води, хоча у літературі висловлювалися різноманітні цікаві суперечливі судження про який вплив тепературы води на русловые процеси водотоків.

Любопытно, що інші головна причина, котрі грають власними силами великій ролі у формуванні процесу, можуть свідомо чи несвідомо упускаться вченими з розгляду через малої мінливості цих причин.

Например, сила тяжкості, швидкість обертання планети, щільність жидко-сти (води), звісно, надають величезне впливом геть формування річок, освіту й типів руслових процесів. Однак у про те, що це студійовані людьми річки перебувають у Землі, тяжкість і швидкість обертання Землі поступово відмовилися від уваги дослідників. Швидкість обертання Землі визначає вище згадану силу Кориолиса. Справді, було б, якщо швидкість обертання Землі була інша — більше коштів у 100 один чи менше… Як змінилися б річки? Якщо ж б швидкість обертання Землі змінювалася рік у рік, чи обертання змінювало б спрямування? Можливо, що цього однією з основних руслоформирующих чинників саме почала б швидкість обертання планети чи інший природне явище, який би в своє чергу залежало від обертання Землі.

Сейчас з’явилися цікаві фотографії річок на Марсі (чи слідів річок), що є результатом танення полярних шапок. Безліч незмінних Землі чинників там можуть бути іншими; то й щільність рідини водотоків то, можливо інший. Найімовірніше, нині нас ухилитися прогноз розвитку русел на Марсі, спираючись лише з закони формування русел, виявлені Землі.

Русловые процеси цікаві тим, що мені досі не з’ясовані закони формування русел (чи з’ясовані у зародковій ступеня). Русловедение досі перебуває в одному із перших етапів розвитку науки [5]. Тут усе ще Сонце обертається навколо Землі, за умови що Земне твердь немає на слонах. Наприклад, в книзі [9] стверджується, що річка меандрирует тоді, коли він звивиста.

Интересно, що запропонована у книзі типізація руслових процесів відбиває типи руслових процесів лише рівнинних річок. Понад те, лише заплавних річок (частіше використовується термін — «широкопойменные річки »). Однак у книзі ця типізація руслових процесів подається як типізація всіх річок. Так склалося історично, що у Європейської частини СРСР вивчалися лише рівнинні річки; і це вказувалося в ранніх оригінальних працях основоположника цієї школи Н.Е. Кондратьєва. Для рівнинних рік і було створено типізація. (Нехай, і повна, і суперечлива, але революційно передова тоді). Потім поступово, непомітно, у неї поширена все річки, що аж не грамотно.

В величезному кількості визначальних чинників на дослідження необхідно виділити основні (головні) чинники.

6. Причина і ограничение

Для будь-якого явища є що визначають чинники двох типов:

1) рушійні активні причины,.

2) обмежують умови, рамки, пасивні «причини », умови розвитку явища.

Движущие причини умови перебігу за внеском в прояв факту різняться. Хоча зовні два випадку: (1 — відсутність рушійних про причини і 2 — наявність такого причини при вплив який би чинника) виявлятися подібним чином [3]. Але схожі лише морфологічно, а чи не генетично. Наприклад: нерозвинене меандрирование і обмежений меандрирование річок. Тут ми побіжно пробігаємо цей питання, відсилаючи Вас до статті [3], де описуються різні види меандрирования і етапі їх утворення. Розуміння різниці впливу діючої причини обмежують умов дуже важливо. Не можна попадатися на вудку неправильно истолкованного протилежного експерименту.

Сам собою протилежний експеримент є дієвим прийомом розв’язання наукових завдань. Він описаний В. В. Митрофанов у книзі [11]. Але можливість появи двох випадків, переказаних у на початку цього абзацу, вимагають уважного підходи до визначенню причин явища під час використання цього прийому. Можливий так званий помилковий протилежний експеримент [7].

Для описи явищ і процесів що рухає причина і обмежують умови можна вважати рівноправними чинниками.

Определяющие чинники будь-якого явища діляться на рушійні причини обмежують чинники.

7. Об'єднання факторов

Явления природи многофакторны. Многофакторность явищ природи жадає від вчених пошуку способів нехай спрощеного, але прийнятного описи комплексу причин цих явищ.

Каждое явище — це продукт поєднання величезної кількості визначальних (що спонукають) причин і умов перебігу явища (кордону, обмежують чинники та т.п.).

В винахідництві застосовується спеціальний метод щоб одержати великого списку можливих варіантів розв’язання винахідницьких завдань. Таким методом є морфологічний аналіз. Він розробили швейцарським ученым-астрономом Ф. Цвіккі в 1942 року. «Сутність цього залежить від систематичному дослідженні всіх мислимих ознак і варіантів розв’язання, що випливають із закономірностей будівлі (морфології) об'єкта «[12]. Складається багатовимірна таблиця («морфологічний ящик »), яка вміщує можливі варіанти вирішення завдання. У цьому кожному функціональному вузлу (параметру) відводиться графа, вісь, де перераховуються можливі варіанти його рішення.

Аналогичным способом мислення й на вирішення наукових завдань можна використовувати «морфологічний ящик «сімейства явищ. По осях такого ящика відкладено головна причина аналізованого явища. У «клітинках », осередках різних поєднань визначальних причин перебувають різні різновиду, типи, варіанти досліджуваного явища.

Например, в соционике використовуються 4 визначальні чинники. Їх комбінація дає 16 типів людських характерів.

Применение морфологічного ящика дозволило об'єднати руслоформирующие чинники та розмістити типи руслових процесів рівнинних річок в двумерной матриці з двох руслоформирующим чинникам — відносної транспортує здібності потоку і відносному затоплении заплави [3].

Применение морфологічного ящика для освіти різних типів меандрирования дозволило виділити йому 4 типу. Ящик побудований за таким руслоформирующим чинникам (причинним осях): відносна що транспортує спроможність населення і відносна ширина долини. Виділено: 1) нерозвинене меандрирование вузькому долині, 2) нерозвинене меандрирование у широкій долині, 3) обмежений меандрирование і 4) вільне меандрирование.

На насправді вирішення завдань ініційовано прийомом розв’язання наукових завдань об'єднання альтернативних гіпотез.

Приём морфологічний ящик є об'єднанням прийомів розв’язання наукових завдань. Перший — об'єднання альтернативних гіпотез; вона описана В. В. Митрофанов у книзі [11] і пропагується бачу у створеній комп’ютерної «Машині відкриттів ». Другий прийом — причинний вісь, описана вище у пункті 3.

Следующий крок — об'єднання не двох, а відразу трьох руслоформирующих чинників: відносної транспортує здібності; відносного затоплення заплави і відносній ширини долини. На площині важко відобразити получающийся куб типів руслових процесів за цими трьом руслоформирующим чинникам. Двухфакторная таблиця типів руслових процесів Р. С. Чалова [10] - це проекція цього тривимірного куба на площину з цими двома руслоформирующими чинниками: відносної транспортує здатністю і відносній шириною заплави.

Морфологический ящик включає у собі ще одне прийом розв’язання наукових завдань. Це диссимметрия [11].

Диссимметрия (нерівність, відмінність, хиральность, протилежність тощо.) є ефективним прийомом. Саме диссимметрия причина явищ природи. Найчастіше по причинним осях відкладено диссимметричные параметри. Вище в прикладах про руслових процесах все осі були відносинами.

В ідеальному разі причинний вісь повинна змінюватися від плюс нескінченності до мінус нескінченності, від максимального позитивного відносини визначального параметра до протилежного негативного ставлення цього параметра. (вище розглянуто приклад про «третє, протилежному до турбулентному режимі руху рідини — кавітації.

Морфологический ящик як прийом розв’язання наукових завдань плідний. Він дає змогу використовувати найкраще з кожної гіпотез і позбавляє кожну із окремих гіпотез властивих їм недоліків.

8. Выводы

Каждое явище природи немає унікально, навколо неї є безперервний ряд явищ- «сусідів «по визначальним чинникам.

Набор явищ- «сусідів «можна вибудувати по визначальною причинної осі.

Причинные осі дозволяють шукати нові явища. І тому треба використовувати прийоми «переступити межі «і «білих плям » .

Причину явища слід шукати лише в явище, але в наступному, вищому ієрархічному рівні.

Явления природи многофакторны.

Из величезного різноманіття впливають чинників для описи явища можна виокремити декілька основних чинників.

Факторы діляться на активні рушійні причини явища і обмежують умови перебігу цього явища.

Одно і те явище може у різних наборах явищ з різних визначальним осях.

Многофакторность дозволяє розглядати спільно різні причинні осі. Можна також використовувати двухфакторные таблиці, трёхфакторные «куби «тощо.

Заключение

Человек з метою пізнання явищ природи може вважати, що природа використовує багатомірний морфологічний ящик, по осях якого відкладено причини досліджуваного явища.

С використанням такого причинного морфологічного ящика зручно вирішувати наукові завдання: знаходити причини явищ, пояснювати причини зміни явищ і прогнозувати поведінка досліджуваних систем, знаходити нові явища.

Призываю Вас застосовувати цей прийом розв’язання наукових завдань, і навіть інші: об'єднання альтернативних гіпотез, причинную вісь, диссимметрию, ресурси, аналогію, протилежний експеримент і помилковий протилежний експеримент.

Побудительную роль цієї статті відіграла книжка В. В. Митрофанова «Від технологічного шлюбу до наукового відкриття «[11], що дуже рекомендую всім прочитати.

Список інших прийомів, статті, присвячені прийомам розв’язання наукових завдань, приклади рішення наукових завдань дивіться, будь ласка, на internet.

Список литературы

Альтшуллер Г. С. Як робляться відкриття (думку про методиці наукової праці). Баку, 1960, 11 з. Ру-копись деп. в ЧОУНБ № 685.

Альтшуллер Г. С., Фильковский Р. Сучасне стан теорії рішення винахідницьких завдань. Баку, 1975 // Фонд-Архив Генріха Альтшуллера (Р. Альтова). Випуски 11−15. Інформаційний бюлле-тень ГО «ТРИЗ-Форум ». Додаток. Челябінськ, 2001, з. 30−64.

Кондратьев О. Н. Про гіпотезах причин формування русел//Водные ресурси, 2001, тому. 28, № 5, з. 628−630.

Кондратьев О. Н. Прийом розв’язання наукових завдань «Переступити межі «. Ильичево, 2001, 5 з. Руко-пись деп. в ЧОУНБ.

Кондратьев О. Н. Прийоми дослідження природи в русловедении різних стадіях розвитку науч-ных представлений//Современные проблеми природознавства. Матеріали конференції. Володимир, 2001, з. 60−63.

Кондратьев О. Н. Причина освіти извилистости: меандрирование рік і інших природних по-токов//Известия О.Н. Серія географічна, 200, № 4, з. 42−44.

Кондратьев О. Н. Протилежний експеримент і помилковий протилежний експеримент. Ильи-чево, 2001, 5 з. Рукопис деп. в ЧОУНБ.

Кондратьев О. Н. Три режиму руху рідини: турбулентний, ламинарный і кавита-ция/Актуальные проблеми природознавства. Тези конференції. Самара, 2001.

Кондратьев Н.Е., Попов І.В., СнищенкоБ.Ф. Основи гидроморфологической теорії руслового про-цесса. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. — 272 з.

Маккавеев Н.І., Чалов Р. С. Русловые процеси. М.: МДУ, 1988. — 264 з.

Митрофанов В.В. Від технологічного шлюбу до наукового відкриття. СПб., Асоціація ТВВЗ.

Рапацевич Е.С. Словник-довідник по науково-технічному творчості. — Мінськ, 1995. — 384 з.