Статья: Морфологический ящик природы
Сейчас появились интересные фотографии рек на Марсе (или следов рек), которые являются результатом таяния полярных шапок. Множество неизменных на Земле факторов там могут быть другими; там и плотность жидкости водотоков может быть другой. Скорее всего, сейчас нам не сделать прогноз развития русел на Марсе, опираясь только на законы формирования русел, выявленные на Земле.
Русловые процессы интересны тем, что в них до сих пор не выяснены законы формирования русел (или выяснены в зачаточной степени). Русловедение до сих пор находится на одном из первых этапов развития науки [5]. Здесь всё ещё Солнце вращается вокруг Земли, если только Земная твердь не находится на слонах. Например, в книге [9] утверждается, что река меандрирует тогда, когда она извилистая.
Интересно, что предлагаемая в этой книге типизация русловых процессов отражает типы русловых процессов только равнинных рек. Мало того, только пойменных рек (чаще используется термин - "широкопойменные реки"). Но в книге эта типизация русловых процессов преподносится как типизация всех рек. Так сложилось исторически, что в Европейской части СССР изучались только равнинные реки; и это указывалось в ранних оригинальных трудах основоположника этой школы Н.Е. Кондратьева. Для равнинных рек и была создана типизация. (Пускай, и не полная, и противоречивая, но революционно передовая в то время). Затем постепенно, незаметно, она была распространена на все реки, что просто не грамотно.
В огромном количестве определяющих факторов для исследования необходимо выделить основные (главные) факторы.
6. Причина и ограничение
Для любого явления есть определяющие факторы двух типов:
1) движущие активные причины,
2) ограничивающие условия, рамки, пассивные "причины", условия развития явления.
Движущие причины и условия протекания по вкладу в проявление факта различаются. Хотя внешне два случая: (1 - отсутствие движущих причин и 2 - наличие такой причины при воздействии ограничивающего фактора) могут проявляться похожим образом [3]. Но они похожи только морфологически, а не генетически. Например: неразвитое меандрирование и ограниченное меандрирование рек. Здесь мы бегло пробегаем этот существенный вопрос, отсылая Вас к статье [3], где описываются различные виды меандрирования и причины их образования. Понимание разницы влияния действующей причины и ограничивающих условий очень важно. Нельзя попадаться на удочку неправильно истолкованного противоположного эксперимента.
Сам по себе противоположный эксперимент является действенным приёмом решения научных задач. Он описан В.В. Митрофановым в книге [11]. Но возможность появления двух случаев, перечисленных в начале этого абзаца, требуют внимательного подхода к определению причин явления при использовании этого приёма. Возможен так называемый ложный противоположный эксперимент [7].
Для описания явлений и процессов двигающая причина и ограничивающие условия могут считаться равноправными факторами.
Определяющие факторы любого явления делятся на движущие причины и ограничивающие факторы.
7. Объединение факторов
Явления природы многофакторны. Многофакторность явлений природы требует от учёных поиска способов пусть упрощённого, но приемлемого описания комплекса причин этих явлений.
Каждое явление - это продукт сочетания огромного количества определяющих (побуждающих) причин и условий протекания явления (границы, ограничивающие факторы и т.п.)
В изобретательстве применяется специальный метод для получения большого списка возможных вариантов решения изобретательских задач. Таким методом является морфологический анализ. Он был разработан швейцарским ученым-астрономом Ф. Цвикки в 1942 году. "Сущность этого метода заключается в систематическом исследовании всех мыслимых признаков и вариантов решения, вытекающих из закономерностей строения (морфологии) объекта" [12]. Составляется многомерная таблица ("морфологический ящик"), которая вмещает возможные варианты решения задачи. При этом каждому функциональному узлу (параметру) отводится графа, ось, где перечисляются возможные варианты его решения.
Аналогичным образом и для решения научных задач можно использовать "морфологический ящик" семейства явлений. По осям такого ящика отложены главные причины рассматриваемого явления. В "клеточках", ячейках различных сочетаний определяющих причин находятся различные разновидности, типы, варианты изучаемого явления.
Например, в соционике используются 4 определяющих фактора. Их комбинация даёт 16 типов человеческих характеров.
Применение морфологического ящика позволило объединить руслоформирующие факторы и расположить типы русловых процессов равнинных рек в двумерной матрице по двум руслоформирующим факторам - относительной транспортирующей способности потока и относительном затоплении поймы [3].
Применение морфологического ящика для образования различных типов меандрирования позволило выделить для него 4 типа. Ящик построен по таким руслоформирующим факторам (причинным осям): относительная транспортирующая способность и относительная ширина долины. Выделены: 1) неразвитое меандрирование в узкой долине, 2) неразвитое меандрирование в широкой долине, 3) ограниченное меандрирование и 4) свободное меандрирование.
На самом деле решение этих задач было инициировано приемом решения научных задач объединение альтернативных гипотез.
Приём морфологический ящик является объединением приёмов решения научных задач. Первый из них - объединение альтернативных гипотез; он описан В.В. Митрофановым в книге [11] и пропагандируется в создаваемой компьютерной "Машине открытий". Второй прием - причинная ось, описанная выше в пункте 3.
Следующий шаг - объединение не двух, а сразу трех руслоформирующих факторов: относительной транспортирующей способности; относительного затопления поймы и относительной ширины долины. На плоскости затруднительно отобразить получающийся куб типов русловых процессов по этим трём руслоформирующим факторам. Двухфакторная таблица типов русловых процессов Р.С. Чалова [10] - это проекция этого трехмерного куба на плоскость с двумя руслоформирующими факторами: относительной транспортирующей способностью и относительной шириной поймы.
Морфологический ящик включает в себе и ещё один прием решения научных задач. Это диссимметрия [11].
Диссимметрия (неравенство, различие, хиральность, противоположность и т.п.) является самым эффективным приёмом. Именно диссимметрия является причиной явлений природы. Чаще всего по причинным осям отложены диссимметричные параметры. Выше в примерах о русловых процессах все оси были отношениями.
В идеальном случае причинная ось должна изменяться от плюс бесконечности до минус бесконечности, от максимального положительного отношения определяющего параметра до противоположного отрицательного отношения этого параметра. (выше был рассмотрен пример о третьем, противоположном к турбулентному режиме движения жидкости - кавитации.
Морфологический ящик как приём решения научных задач плодотворен. Он позволяет использовать лучшее из каждой гипотез и лишает каждую из отдельных гипотез присущих им недостатков.
8. Выводы
Каждое явление природы не существует уникально, вокруг него есть непрерывный ряд явлений-"соседей" по определяющим факторам.
Набор явлений-"соседей" можно выстроить по определяющей причинной оси.
Причинные оси позволяют искать новые явления. Для этого надо использовать приемы "переступить пределы" и "белые пятна".
Причину явления необходимо искать не в самом явлении, а на следующем, более высоком иерархическом уровне.
Явления природы многофакторны.
Из огромного многообразия влияющих факторов для описания явления можно выделить несколько основных факторов.
Факторы делятся на активные движущие причины явления и ограничивающие условия протекания этого явления.
Одно и то же явление может находиться в разных наборах явлений по разным определяющим осям.
Многофакторность позволяет рассматривать совместно разные причинные оси. Можно использовать двухфакторные таблицы, трёхфакторные "кубы" и т.д.
Заключение
Человек в целях познания явлений природы может считать, что природа использует многомерный морфологический ящик, по осям которого отложены причины изучаемого явления.
С использованием такого причинного морфологического ящика удобно решать научные задачи: находить причины явлений, объяснять причины изменения явлений и прогнозировать поведение изучаемых систем, находить новые явления.
Призываю Вас применять этот приём решения научных задач, а также другие: объединение альтернативных гипотез, причинную ось, диссимметрию, ресурсы, аналогию, противоположный эксперимент и ложный противоположный эксперимент.
Побудительную роль этой статьи сыграла книга В.В. Митрофанова "От технологического брака до научного открытия" [11], которую очень рекомендую всем прочитать.
Список других приёмов, статьи, посвященные приёмам решения научных задач, и примеры решения научных задач смотрите, пожалуйста, на http://www.bedload.boom.ru/.
Список литературы
Альтшуллер Г.С. Как делаются открытия (мысли о методике научной работы). Баку, 1960, 11 с. Ру-копись деп. в ЧОУНБ № 685.
Альтшуллер Г.С., Фильковский Г. Современное состояние теории решения изобретательских задач. Баку, 1975 // Фонд-Архив Генриха Альтшуллера (Г. Альтова). Выпуски 11-15. Информационный бюлле-тень ОО "ТРИЗ-Форум". Приложение. Челябинск, 2001, с. 30-64.
Кондратьев А.Н. О гипотезах причин формирования русел//Водные ресурсы, 2001, том. 28, № 5, с. 628-630.
Кондратьев А.Н. Прием решения научных задач "Переступить пределы". Ильичево, 2001, 5 с. Руко-пись деп. в ЧОУНБ.
Кондратьев А.Н. Приемы исследования природы в русловедении на разных стадиях развития науч-ных представлений//Современные проблемы естествознания. Материалы конференции. Владимир, 2001, с. 60-63.
Кондратьев А.Н. Причина образования извилистости: меандрирование рек и других природных по-токов//Известия А.Н. Серия географическая, 200, № 4, с. 42-44.
Кондратьев А.Н. Противоположный эксперимент и ложный противоположный эксперимент. Ильи-чево, 2001, 5 с. Рукопись деп. в ЧОУНБ.
Кондратьев А.Н. Три режима движения жидкости: турбулентный, ламинарный и кавита-ция/Актуальные проблемы естествознания. Тезисы конференции. Самара, 2001.
Кондратьев Н.Е., Попов И.В., СнищенкоБ.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового про-цесса. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 272 с.
Маккавеев Н.И., Чалов Р.С. Русловые процессы. М.: МГУ, 1988. - 264 с.
Митрофанов В.В. От технологического брака до научного открытия. СПб., Ассоциация ТРИЗ
Рапацевич Е.С. Словарь-справочник по научно-техническому творчеству. - Минск, 1995. - 384 с.
