Путешествие без балласта

Однажды- это было в Московском доме журналистов,- высмеивая домыслы неумных фантазеров, будто Тунгусский метеорит был атомным кораблем пришельцев из-за пределов солнечной системы, академик Лев Андреевич Арцимович сказал:

- Одно бесспорно: будь это представители космической цивилизации, они на атомной ракете к нам не прилетели бы.

Действительно! Если бы космические гости стояли так высоко в своем развитии, что смогли отправиться в далекие миры, то не была бы атомная энергия для них таким же пережитком, как для нас пар или мускульная сила животных?

Вопрос естествен, даже если допустить техническую возможность постройки атомного космического корабля (и отвергнув ту распространенную точку зрения, что из-за громоздкости устройства корабля атом для звездоплавания непригоден так же, как пар для авиации). Ведь делают не все, что можно сделать.

Возможно, например, верхом на рысаке ездить в Москву из Рима. Но этого не бывает в эпоху реактивных самолетов. Так может ли случиться другой анахронизм: полет от звезды к звезде на ядерном горючем в эпоху, перед которой атомная - пройденная эпоха?

Почему, однако, мы так уверенно говорим об ограниченности атома? Потому что это вытекает из закона развития, и невероятно, чтобы в чем-нибудь тот был нарушен.

Любое достижение науки или техники имеет потолок и, исчерпав себя, пасует перед новинкой. На смену паровым машинам пришли дизели и легкие двигатели внутреннего сгорания. Поршневой мотор, отдав все, на что был способен, пропустил вперед реактивные и турбовинтовые двигатели. Атомная энергетика прогрессивнее тепловой, но в перспективе уступает термоядерной.

Конечно, где-то есть предел и атома и "термояда". Его увидят наши далекие потомки.

И, безусловно, он знаком тем высшим цивилизациям вселенной (допустим их существование), в которых совершаются межзвездные полеты.

Все в жизни общества взаимосвязано, и все стремится к гармоничности. Нельзя быть, например, хорошим техником и плохо реагировать на музыку. Открытия делают лишь поэты (поэты своего дела) и так далее.

В том притягательная сила коммунизма, что он сулит гармонию культуры, быта, мысли. Оттого велики преступность и пороки людей даже в богатых странах капитала, что там велики пороки самой общественной системы.

Есть соответствие и между успехами в различных областях науки, техники, общества. Как бы ни были далеки друг от друга эти области, достижения их, как правило, имеют общую печать: печать своей эпохи. Мастер ставит одинаковую фирменную марку на все, что выпускается заводом. Так же поступает время с хотя бы и несхожими историческими ровесниками - произведениями воли и ума.

Заканчивая наш пример, скажем: полет от звезды к звезде - чрезвычайно сложный комплекс. Он в явном несоответствии с комплексом попроще - космической ракетой на ядерном горючем. Второе может стать реальностью довольно скоро и у. нас, первое - дело более далекого человеческого будущего. Фирменные марки у этих двух творений разума и труда различны, Арцимович правильно намекнул, что они должны быть представлены разными эпохами.

- Позвольте, - могут нам возразить. - А разве пережитков не бывает вовсе? Ведь есть же и в наше время и повозки с тягловым скотом, и парусные корабли, и колдуны, и племена без письменности...

Все это так. Но не надо смешивать вещи двух сортов. Есть пережитки бесполезные и просто вредные, вчерашний день в широком смысле (колдуны, безграмотность и прочее). А есть иные - добрые, хорошие - "пережитки".

Старое, рождая новое, не обязательно отмирает целиком. Словно специально напоминая о естественной истории, оно остается, например, в чередовании эмбриональных форм. Оно остается, как полезные - естественные и искусственные - жизненные приспособления. Самостоятельного значения в новом мире старое обычно не имеет, но из него выходят первоклассные помощники. Возьмите парусные корабли. Как школы моряков, они неотделимы от современного морского флота.

Ступенькой к новому, отнюдь при этом не принижаясь, такое старое становится его нормальной частью, получает фирменную марку другой эпохи. Оно перестает быть пережитком.

Вернемся к принципу соответствия, иначе говоря, к анализу достижений науки, техники и культуры "по горизонтали".

Он позволяет делать правильные выводы о контурах грядущего. По одному или немногим элементам одной эпохи мы в состоянии довольно верно себе представить, как будут выглядеть (или должны бы выглядеть) ее другие элементы. С другой стороны, когда налицо несходство элементов, мы заключаем (тоже обоснованно), что эпохи разные.

Еще подробнее и глубже раскрывается картина будущего, когда воображение находит тончайшую, но и крепчайшую нить головной идеи и цепко следует по всем ее изгибам и переплетениям в далекие, не наступившие еще годы (анализ достижений науки, техники и культуры "по вертикали").

Но как ее найти - такую нить? Вероятно, это очень сложно?

До нашего XX столетия задача действительно была трудна. Путь в будущее идей прокладывался через дикий лес, прокладывался ночью, без огонька вдали и без других ориентиров. Ценой больших усилий находилось правильное направление.

Не один Дженнер, о котором мы писали, искал и находил вслепую. Оглядываясь назад, мы поражаемся проникновенной интуиции выдающихся людей, на-шедших новое, не зная основного, объясняющего его и облегчающего находку.

Так, периодичность в свойствах элементов была открыта Дмитрием Ивановичем Менделеевым до открытия строения атомов, которое дает правильное истолкование периодичности. Так, Александр Григорьевич Столетов продемонстрировал явление фотоэффекта, когда еще не были известны электроны и ученые не догадывались о зернистой, квантовой структуре света, объясняющей эффект. Француз Луи де Бройль высказал гипотезу о волновых свойствах вещества до того, как были осуществлены первые опыты по дифракции электронов, где эти свойства выступили наглядно...

Примеров можно привести немало.

Нельзя сказать, чтобы метод от широких поисков к широким же обобщениям, к большому от большого же изжил себя. Есть много областей, где он процветает и поныне.

Возьмем хотя бы такую область, как изучение Земли. Там производятся весьма широкие и взаимосвязанные исследования по геологии, сейсмологии и океанологии; по измерению плотности, температуры и магнитных свойств Земли; по определению химического состава воды, скорости и направлений течений в океанах, давления, температуры, химического и физического состояния атмосферы. Чтобы обеспечить непрерывность измерений, ученые многих стран создают густую, покрывающую весь мир сеть наблюдательных постов.

Служба погоды, промысловая океанография, многое другое вытекают из этого большого комплекса наук о планете.

Большое в этих областях рождается большим же.

И все же надо сказать так: было ли это вчера, происходит ли это сегодня, но во всех случаях поиск большого слишком большими средствами - признание известного бессилия ищущего. Не все же в этих средствах нужно, не все полезно. Обычно нужна бывает лишь мизернейшая часть.

А основная масса - это балласт. Она не только не нужна, она мешает. Это тот самый стог сена, в котором спрятана нужная иголка.

К особенностям нашего времени относится то, что люди больше смотрят в корень, настойчивее ищут малое по величине, но главное по сути. Это и есть поиск нити, второй конец которой указывает на будущее.

Ищут, скажем, в области теории. Здесь основная нить - принцип изучаемого явления; балласт - мешающие и искажающие действия других явлений.

Ищут в области практических исследований. Здесь основная нить - оптимальное, наилучшее решение из всех возможных, а балласт - бесконечные ряды решений, хотя возможных тоже, но не оптимальных, менее выгодных или невыгодных совсем.

Области различны, различны подходы к поискам. Но в конечном счете ищут одного: разве лучшее практическое решение не тот же принцип? Единственный, основной и без балласта.

Если хорошенько вдуматься, то практические поиски, процветающие в нашу эпоху, поиски, отражающие стремления исследователей усовершенствовать те или иные стороны современной техники, есть еще одна, интереснейшая и очень эффективная форма поиска, помогающая и теории. Только если речь идет о собственно теоретическом исследовании, то рабочим инструментом являются умозаключения, математические выкладки, расчет. Во втором же случае главный инструмент есть то, что называют сейчас часто собирательным словом "разработка".

Термин "разработка" в современном смысле охватывает довольно многое: проектирование, создание технологических карт, разработка образцов, вообще систематическое использование результатов прикладных исследований и эмпирических знаний с целью производства полезных материалов, механизмов, машин, систем и методов для промышленности, сельского хозяйства, медицины и так далее.

Оперируя известными законами, стандартами и нормами, проверенными схемами и т. п., при разработках находят самые различные решения, непосредственно полезные для практики. Важно и интересно, что во множественности практических решений отчетливее обнаруживается случайное, балласт. Решения становятся изящнее и проще, экономичнее и эффективнее.

Однажды мой старый институтский товарищ - авиаконструктор - разъяснял мне, как понимать сегодня слово "разработка".

Мы смотрели технический кинофильм, в котором показывалось, как летчик отрывался от земли вертикально вверх на сооружении, очень похожем на перевернутый круглый стол. Когда я выразил удивление по поводу "шуток авиации", мой товарищ заметил:

- Дай мне свою кухонную табуретку, я и ее заставлю летать. Это будет самая рядовая моя разработка. Сегодня путь к новинкам лежит не столько через находки новых принципов, сколько в неизмеримо большей степени через умелое сочетание и использование старых. У твоего сына есть игра "Конструктор"? Так вот, для нас старые принципы вроде неизменных деталей такого "Конструктора".

А складываем мы из них все хитроумнее и, ей-богу же, все лучше и лучше!

Сегодня разработки - главное направление поиска новых идей и у нас и за границей. Разработки связаны с прогрессом технических наук, а ведь это им, техническим наукам, суждено особенно наглядно подтверждать слова Дмитрия Ивановича Менделеева: "...роль наук служебная, они составляют средство для достижения блага".

Характерные данные приводит профессор Пьер Оже в своем докладе для ЮНЕСКО, о котором уже упоминалось. Напомним, что доклад составлен в основном по данным капиталистических и нейтральных стран, но в нем частично использованы и данные, посланные в ЮНЕСКО некоторыми странами социализма.

Оже разбивает все проводящиеся сейчас на Земле исследования на четыре категории:

чистые, или свободные, поисковые фундаментальные исследования;

целенаправленные фундаментальные исследования;

прикладные исследования в области сельского хозяйства, медицины, промышленности и других;

разработки.

Анализируя данные, полученные из очень многих стран, он приходит к выводу, что если стоимость затрат на разработки принять за 100, то на остальные три категории исследований тратится приблизительно: на свободные исследования-1, на целенаправленные исследования - 3 и на прикладные исследования - 6.

Переводя это все в проценты от общей суммы затрат на все категории исследований, получим (с округлениями до десятых):

Проценты от общей суммы затрат на все категории исследований

Если все это изобразить в виде таблицы, где попутно дать характеристику отдельным категориям исследований, получится следующее:

Категориям исследований

Налицо любопытнейшая практическая тенденция современных научных исследований, львиная доля затрат на разработки - лучшее тому свидетельство. Люди знают, что деньги не выбрасываются на ветер.

Разработки очень сильно приблизили к повседневной жизни достижения науки. Резко сократилось время, отделяющее открытие явления, вещества или другого продукта исследования от эффективного практического его использования, например от момента продажи готовых товаров или химических продуктов.

По данным ЮНЕСКО, в начале века этот разрыв во времени составлял в среднем около десяти лет. Сейчас же он сокращен до такой степени, что на рынках стало возможно найти аппаратуру, которая фактически была изготовлена лишь несколько месяцев тому назад.

Особенно быстро реагируют лаборатории, которые, как правило, сразу же пользуются достижениями исследований, например в области сплавов, пластмасс и электрических приборов.

О чем свидетельствует ускорение темпов внедрения практических продуктов исследования в жизнь? В огромной степени, конечно, о том, что эти продукты стали совершеннее, что современным ученым и инженерам удается скорее находить главное и освобождаться от балласта, тормозящего внедрение.

Приведем еще несколько примеров эволюции технических идей.

В самые последние годы появился новый термин - "микроминиатюризация". В технических науках он звучит примерно так же, как в физике атомного ядра "ультрамикромир".

- Развитие этого направления науки, - говорил Мстислав Всеволодович Келдыш на ноябрьском (1962) Пленуме ЦК КПСС, - нацелено на создание компактных устройств, содержащих 'в одном кубическом сантиметре сотни тысяч и миллионы элементов (!), что приближается к плотности распределения невронов в мозгу человека.

В этом случае процесс освобождения от балласта - лишнего веса деталей - выступает особенно наглядно.

Что дает такая сверхминиатюризация? Очень многое. Например, она открывает возможности создания достаточно портативных и в то же время в высшей степени быстродействующих счетно-решающих машин.

Потребность же в вычислениях и расчетах сегодня велика, как никогда. Установлено, что если б весь объем вычислительных работ, которые выполняют сегодня на Земле люди и машины, поручили бы только людям, то пришлось бы привлечь к работе четверть населения всего земного шара.

Сейчас уже существуют машины, работающие со скоростью до 100 тысяч арифметических операций в секунду. Но это не удовлетворяет современную науку и технику. Микроминиатюризация позволяет достичь еще больших скоростей вычисления.

Балласт проявляет себя по-всякому. В учении о кристаллах и твердых телах вообще балластом очень долго являлось, например, обилие не связанных между собою объяснений различных свойств и структур вещества.

Но последние десятилетия ознаменовались особенно большими успехами науки в познании строения твердых тел.

Широко проанализировав само понятие "твердое тело", ученые откорректировали структуру образующей его решетки, построенной на атомной основе. Они значительно расширили представление о молекуле. Сегодня они включают в него все более и более крупные группы атомов. Оказалось, например, что очень крупные молекулы - так называемые макромолекулы - определенных органических соединений сами образуют некий вид элементарной кристаллической решетки. Даже простейшие живые организмы - вирусы - постепенно переведены в категорию, занимающую промежуточное положение между молекулами и кристаллами.

Опираясь на данные анализа строения твердых тел, люди все больше переходят к синтезу строения веществ.

Создаются новые вещества - основа для внедрения науки в практику: чистые кристаллы; кристаллы с точно рассчитанными примесями; новые гигантские молекулы еще большей, чем прежде, длины и правильного строения; органические молекулы со свойствами, которые воспроизводят или улучшают свойства природных материалов; в прежние макромолекулы, в частности в кремниевые и металлоорганические соединения, вводится большое количество различных видов атомов.

Работы по синтезу в этой области дошли до такого высокого уровня, что уже создаются все более совершенные машины для выполнения многих умственных операций. Это разгрузит для более сложных задач мозг человека, а кое в чем и улучшит качество расчетов, так как машина больше может быть приспособлена к выполнению быстрых и точных расчетов, чем человек.

Заключительный пример возьмем из области автоматики. В практике, пожалуй, нет области, где процесс освобождения от балласта играет большую роль, чем в автоматике.

Многим представляется, будто главное, что дает автоматика, это экономия на рабочей силе, на зарплате. В действительности возможности автоматики неизмеримо более богатые и важные.

Дело в том, что, как выясняется, ручное управление механизмами позволяет лишь в течение небольшой части времени поддерживать производственный процесс вблизи оптимального уровня, то есть уровня, когда наилучшим образом используются оборудование, сырье и энергия. Например, наблюдения за бумагоделательными машинами показали, что при ручном управлении они работают в "оптимальном интервале" меньше одной десятой всего рабочего времени.

В течение девяти десятых времени "в трубу" вылетает часть энергии, материалов, денег... Здесь балласт - неэкономичность процесса.

Изучение элементов процессов позволило учесть сложнейшие взаимодействия между ними и установить аппараты и механизмы, которые без субъективного вмешательства человека объективно блюдут его экономические интересы. Малое заботится о большом и делает это с каждым днем все успешнее.

Автоматизация работы станков, например, позволила повысить точность производства, увеличить производительность и снизить расходы. Автоматы надежнее, чем человек, управляют ходом непосредственно недоступных для людей процессов - в области, скажем, очень низких или высоких температур, в атомных реакторах и в других условиях повышенной радиации, при полете космических ракет.

И человек поручает все более сложные операции автоматам.

Так, современный автопилот не только строго выдерживает курс и учитывает влияние ветра, но и в случае опасности принимает "самостоятельное" решение о перемене курса, о защите от опасности.

Любопытно заметить, между прочим, что у человека в борьбе с балластом, который называется "неэкономичностью процесса", есть один соперник.

Распространено мнение, что автоматика - изобретение последних десятилетий, плоть от плоти новой техники и науки. Это совершено неверно. Автоматика "изобретена" в незапамятные времена и применяется в наилучшем виде... природой.

Весь животный и растительный мир, существующий на суше и в водоемах, находится в некотором, автоматически поддерживаемом и максимально экономичном (в широком смысле), динамическом равновесии. Даже в мире минералов есть свое равновесие в трансформациях. В природе происходит естественный кругооборот сырья, энергии и элементов, который людям необходимо знать.

Современный человек получил огромную власть вмешиваться в этот кругооборот. Но что может случиться, если это вмешательство будет происходить без достаточного знания всех элементов, всех деталей процесса? Неразумно нарушая циклы, человек породит неисчислимые бедствия для себя. Энергия, которая вырвется наружу, обернется шквалом стихий, катастрофами, к которым человек, выросший в уравновешенном мире, не подготовлен...

О многом можно догадываться, стараясь определять, что в основных современных научно-технических идеях главное и что балласт. Надо помнить, что настоящее никогда не войдет в будущее в том виде, как оно есть. Войдет лишь отобранное, без лишнего и случайного.

Собираться в будущее надо без балласта. Даже если путешествие воображаемое, если мы хотим лишь увидеть, каким будет будущее.