Основи наукових досліджень та принципи інженерної творчості

У дійсності в нашому розпорядженні є тільки один розум і робітником інструментом для заняття наукою поряд з інтуїцією й фантазією є той же самий здоровий глузд, що дозволяє хатній господарці робити розумні закупівлі.

 

 

Розуміння будь-яких, навіть самих складних і невивчених речей не визначається раптовим даним понад осяянням, а є результат упорної праці. Саме тому, незважаючи на те, що свідомі зусилля чергуються з підсвідомими й, здавалося б, вноситься невизначений елемент здогадів й інтуїції, результати в науковій праці пропорційні витраченій праці, пропорційні витраченому часу. Здоровий глузд дозволяє так організувати цю працю, так організувати методику роботи, щоб на частку інтуїції залишалися тільки невеликі перегони. Будь-яке складне завдання повинна бути зведена до сукупності набагато більше легких завдань.  Рух  до  остаточного  результату,  так  само  як  рух  альпіністів  до вершини,  зводиться  до  послідовного  подолання  порівняно  невеликих труднощів, до руху крок за кроком.

Як це робиться? Насамперед, завдання спрощується до межі так, що залишаються тільки її головні риси. Поступово ускладнювати вже вирішене завдання  незрівнянно  легше,  ніж  заново  вирішувати  складну.  Потім з'ясовується можливість рішення завдання в граничних окремих випадках. Крім того, раніше чим намагатися одержати кількісне рішення, потрібно знайти результати грубо, якісно, що набагато легше. І, нарешті, на всіх етапах варто намагатися  спростувати  отримані  результати,  використовуючи  всі  відомі  до того  співвідношення,  до  яких  отриманий  результат  повинен  зводитися  в окремих випадках.

Треба  робити  також  перевірку  логічної  структури  отриманих результатів. Чи може даний результат випливати із прийнятих посилок? Чи не суперечить результат яким-небудь загальним принципам, які могли бути непомітно  порушені  при  виводі?  Чи  збігаються  границі  застосовності результату з тими обмеженнями, які були зроблені при виводі? Дуже часто результат застосуємо при більше широких припущеннях, чим ті, які довелося робити в процесі його одержання. Виражаючись математично, результат може іноді бути аналітично продовжений за межі зроблених припущень.

Чи  не  занадто  легко  результат  вийшов?  Адже  існує  щось  начебто

 

?закону збереження труднощів?. Якщо при якому-небудь підході з'ясовуються

 

 

принципові труднощі рішення, то вони, як правило, повинні виявитися й при будь-якому іншому підході. Допустимо, придуманий дотепний обхідний прийом, що усуває труднощі. Не треба на цьому заспокоюватися, а треба з'ясувати, чому ці труднощі зникли. Як правило, після такого з'ясування завдання вдається вирішити й прямим способом, або виявляється помилковість штучного (обхідного) рішення.

І, нарешті, чи задовольняє результат вимогам краси? Іноді це зовнішні ознаки краси. Якщо у формулі коштують більші або неправдоподібно малі числові множники, вираження виглядає некрасиво. Побачивши формулу з безглуздими числовими множниками, варто запідозрити помилку й перевірити правильність результату.

Одним з ознак правильних викладень є скорочення складних проміжних виражень, що спрощує остаточний результат і надає йому гарний вид. Як сказав один фізик: ?Правильні вираження мають тенденцію спрощуватися?. Але набагато важливіше не зовнішні, а більше глибокі ознаки краси результатів. Красиво, якщо вираження зв'язує в простій формі різнорідні явища, якщо встановлюються несподівані зв'язки. Чудовий приклад - рівняння Максвелла, у яких у компактній формі втримується вся інформація про всі електричні й магнітні явища. Вимога краси, не будучи абсолютним, відіграє найважливішу роль як для відшукання нових законів природи, так і для перевірки отриманих результатів.

Послідовність дій. Варто починати зі спроби рішення завдання до вивчення літератури. Це перше знайомство із завданням без упередженості, продиктованої попередніми роботами на ту ж тему, ці перші якісні оцінки порядків очікуваних величин, перші пошуки шляхів рішення багато в чому визначають майбутній хід роботи. Виникає активне відношення до вивчення літератури (друга стадія роботи). Вивчення взапас завжди менш ефективно, чим вивчення для справи, під певним кутом зору. Після цього або одночасно із цим з'ясовуються обмеження, що накладають на можливий результат загальними принципами  природознавства  (наприклад,  законами  збереження).  Далі  варто

 

 

приступитися до спроби знаходження грубого, якісного рішення при різних значеннях параметрів завдання. Потім варто спробувати знайти кількісне рішення завдання в граничних випадках, тобто при тих значеннях параметрів, коли завдання істотно спрощується. Далі наступає, бути може, найважливіша й важка  стадія  роботи.  Виробляються  аналіз  і  критика  отриманих  результатів всіма можливими методами. Якщо все добуте до цієї стадії виявиться вірним, можна приступитися до остаточної фази роботи - одержанню кількісного результату аналітично або за допомогою ЕОМ. І, звичайно, на всіх стадіях робота повинна обговорюватися з усіма, хто займався цим або близьким завданнями. Завершенням роботи є її публікація. Треба вже закінчену й підготовлену до печатки роботу якийсь час ?витримати? і потім переглянути знову. Строк ?витримки? роботи залишається на совісті автора.

Рушійною силою повинне бути не прагнення зробити переворот, не прагнення до успіху, а допитливість, здатність дивуватися й радуватися кожній малій удачі й, головне, відчуття краси науки. Необхідно виховати в собі бездоганну сумлінність і здатність доводити будь-яке саме складне