【正文】 味著想出了沒有前一個技術(shù)體系所固有的矛盾的技術(shù)體系。同樣，做出發(fā)現(xiàn)就意味著想出了沒有前一個理論所固有的矛盾的理論或科學(xué)體系。 課題解決方法的革命，首先發(fā)生在技術(shù)里，這不是偶然的。只是在技術(shù)里才有專利貯備；而在科學(xué)和藝術(shù)中，關(guān)于新事物的資料，都分散的溶化在無邊無際的文獻(xiàn)里了。體系的發(fā)展規(guī)律性，在技術(shù)中表現(xiàn)得也更為清楚。不合適的理論有時能存在很久，而不合適的機器干脆就不能工作了。 解決創(chuàng)造性課題的新技巧，將不可避免地以某種形式越過技術(shù)的范圍，能越過多遠(yuǎn)，則很難說。14誰曾預(yù)見到，從赫芝的實驗，麥克斯韋的方程，波波夫的雷暴指示器中產(chǎn)生了現(xiàn)在以某種方式影響到每個人生活的無線電技術(shù)呢? 看來，控制思維過程的可能性是無限的，這種可能性是不會耗竭的。因為智慧——認(rèn)識和改造世界的強大工具，能夠自我改造。誰能說人類的進(jìn)化過程有限度呢?只要人類存在，對這種力量的控制就要完善化，我們不過是站在這漫長道路的開端罷了。第二章 發(fā)明課題的水平及模式1 發(fā)明課題水平 研究發(fā)明創(chuàng)造的方法，是從認(rèn)識這樣一個普通的真理開始的：課題經(jīng)常是不同的，不可能用一個普遍的方法研究它們。有非常容易的課題，經(jīng)過幾次嘗試后就能夠解決它們；也有困難得難以想象的課題，它們需要許多年才能夠解決。為什么容易的課題很容易?為什么困難的課題很困難?是什么使課題成為困難的課題?能否把困難的課題變成為容易的課題? 因此首先需明確“容易”課題與“困難”課題的區(qū)別。 按課題的困難程度，可以把課題分成五種水平(分五級)。對于最容易的課題(第一水平課題)來說，其特征是:應(yīng)用一些常規(guī)的手段(裝置、方法、物質(zhì))就可解決的目的明確的問題。 課題水平 第一水平的例子 課題 1：有個爐子，里面有熔化了的金屬．向爐子中部通入一根供應(yīng)液氧的導(dǎo)管。為使在管子里流過的液氧在到達(dá)金屬之前不完全汽化，應(yīng)怎么辦? 分析：需要絕熱。如果已經(jīng)絕熱了，則需要加強它，即使絕熱層加厚，采用雙層壁，利用強制冷卻等等。方案：“向熔化的金屬供液氧的裝置，采用四個同心配置的冷卻管和一個管口的型式。其特征是，可防止液流中的氧發(fā)生汽化，內(nèi)管用厚 15～20 毫米的絕熱層與周圍隔絕 ”。 第二水平的例子課題 2：電弧妨礙了焊工觀察焊接區(qū)的工作過程，即 電弧光晃花了不太亮的部件 (金屬滴等)，必須即能改善觀察條件，而不能使 設(shè)備太復(fù)雜或降低生產(chǎn)率。分析：這個問題較為復(fù)雜些，因為必須要選擇幾十個方案。方案 1：引進(jìn)輔助照明燈來照亮整個焊接區(qū)——該方案落選，因為它使設(shè)備復(fù)雜化；方案 2：周期地關(guān)斷電弧——該方案落選，因為會降低生產(chǎn)率。方案 3：一種保護電焊工眼睛焊區(qū)后部的設(shè)備，包括有一護面罩和框架，裝有濾光片。其特征是，為較好地觀察焊接過程，該設(shè)備裝有反射鏡，它安裝在整個護面罩的正扇面上，把來自電弧的光聚焦到熔融區(qū)的被焊金屬上。最終方案：方案 3 才是滿足該課題條件的最簡單的解決辦法。 第三水平的例子舉例：由螺栓和螺帽組成的一付緊固體。其特征是，為了通過消除工作時它們之間的摩擦力，防15止它們表面的磨損，在工作時 螺栓和螺帽間留有間隙，在螺紋內(nèi)安放產(chǎn)生電磁場的線圈。它可保證螺帽相對于螺栓作平動”。緊固件仍然有，但與原來的緊固件相比，已經(jīng)大大地變化了。 第四水平的例子舉例：檢查發(fā)動機磨損的新方法：以前檢查磨損，是不 時地取 潤滑油試樣， 測定其含有的金屬細(xì)屑。一項發(fā)明方案建議向潤滑油里添加 熒光粉，根據(jù) 發(fā)光情況的 變化( 金屬細(xì)屑發(fā)光變暗)連續(xù)地檢查金屬屑的濃度。這樣，不通過取樣就可直接觀測發(fā)動機磨損 情況了方法完全改變。分析評價：利用這種物理效應(yīng)發(fā)現(xiàn)的這個新想法，比該專利所涉及的“檢查磨損法”的應(yīng)用更為廣泛，即在其它類似場合同樣適用——根據(jù)發(fā)光物質(zhì)變暗方法來檢查金屬細(xì)屑的出現(xiàn)。 第五水平的例子舉例：為借助溫度波動時固體工作件彈性變化，而將 熱能 轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，利用 銅—鋁—鎳和銅—鋁—錳合金的單晶作為固體工作件。分析評價：眾所周知，在溫度變化時，固體的特性也要變化。但是，在溫度變化不大時，特性變化很大的物質(zhì)，我們卻知道很少，發(fā)現(xiàn)和得到這種物質(zhì)已經(jīng)接近于科學(xué)上的發(fā)現(xiàn)了，就像超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)。利用溫度的微小變化引起對象自身性狀的極大改變，從而實現(xiàn)自動換能的新物質(zhì)___換能器，這一發(fā)現(xiàn)可以用來解決種類極多的發(fā)明課題(制造熱發(fā)動機和各種測量儀器等)。 小結(jié)：在第一水平的課題中，設(shè)備或方法沒有改變，僅僅是加強了已有的絕熱層；在第二水平的課題中，事物有變化，但改變不大(在防護設(shè)備中補充性地引進(jìn)了反射鏡)；在第三水平的課題中，事物變化很大；在第四水平中，它完全變化了；在第五水平中，包含事物的整個技術(shù)體系改變了。發(fā)明課題經(jīng)常與技術(shù)問題、工程問題、設(shè)計問題混在一起。有了現(xiàn)成的圖紙和計算。來建造一所房子，這是技術(shù)問題；利用現(xiàn)有的公式，計算一座普通橋梁，這是工程問題；設(shè)計舒適而經(jīng)濟的汽車，在舒適和經(jīng)濟間尋求折衷，這是設(shè)計問題。在解決這些問題時，不必克服矛盾， 只有為解決問題必須克服矛盾時，該問題才成為發(fā)明課題。在解決第一水平課題時，沒有遇到矛盾，這是設(shè)計問題而不是發(fā)明問題。因此第一水平的課題將不再被認(rèn)為是發(fā)明。類似“引進(jìn)絕熱層” （課題 1）所記述的那些簡單的設(shè)計問題，將不再被認(rèn)為是發(fā)明了。為了避免混亂，還暫時使用“第一水平的發(fā)明課題”這樣的說法。但請記住，第二水平及更高水平的真正的發(fā)明課題，是一定要與克服矛盾相聯(lián)系的。 解決不同水平課題工作量解決第一水平課題，需要選擇幾個明顯的方案，這是每個工程師都能做得到的。就象我們的大多課題, 雖然并不都是寫成申請發(fā)明證書的形式，但每天幾乎都在毫無困難地情況下被按部就班地解決。解決第二水平課題，要選擇的方案數(shù)目大致有幾十個。原則上，每個工程師都能選擇 50—70個方案，但需要一定耐心，有堅定和解決問題的信心。有時候，一個人經(jīng)過十幾次嘗試就沒有辦法了。解決第三水平課題，其正確答案隱藏在幾百個不正確答案里。解決第四水平課題，為找出課題的答案，需要作幾千、幾萬次的嘗試。解決第五水平課題，嘗試的次數(shù)到了幾十萬、幾百萬次。比如，可以回憶一下，愛迪生為發(fā)明16堿性蓄電池，進(jìn)行了五萬次試驗，這是指做過的試驗而言，把所有想到過的試驗都加進(jìn)去，一定還要多得多。練習(xí)題（第四水平的）： 課題 3： 把彎曲的樹干和樹枝劈成劈材，得到了一堆樹皮和木塊的混合物，怎樣將樹皮與木塊分開，如果它們在密度和別的性 質(zhì)上區(qū)別非常小。分析：此課題在許多國家都申請過多項專利。發(fā)明家們都是固執(zhí)地利用密度方面的微小差別來試圖將樹皮與木塊分開，但均未獲成功。在這個問題進(jìn)行試驗時，嘗試的次數(shù)有時達(dá)幾百次，但沒有人能克服心理上的障礙，進(jìn)入原則上是新的、關(guān)鍵性及可靠的方向上去。提示：利用電磁場。樹皮的微粒帶負(fù)電，木塊的微粒帶正電的特點制造分選機。 解決不同水平課題的知識體系高水平課題與低水平課題的區(qū)別之處，不僅在于為發(fā)現(xiàn)答案必須進(jìn)行的嘗試次數(shù)上，而且也有質(zhì)的區(qū)別。第一水平的課題和解決它的手段，都在一個狹窄的專業(yè)范圍內(nèi)(使刨花板的生產(chǎn)完善化的問題，可用生產(chǎn)中常規(guī)的方法來解決)；第二水平課題及其解決它的措施都屬于同一個技術(shù)部門(生產(chǎn)刨花板的問題，用木材加工業(yè)常規(guī)的辦法來解決的)；第三水平課題的答案，就必須要到別的部門去尋找(木材加工方面的問題要用金屬加工方面常規(guī)的方法來解決) ；對于第四水平課題的答案，不應(yīng)在技術(shù)中，而應(yīng)在科學(xué)中去尋找——答案通常存在于很少應(yīng)用的物理的、化學(xué)的效應(yīng)和現(xiàn)象之中。對于第五水平范圍內(nèi)的課題，其解決措施可能完全在現(xiàn)代科學(xué)的范圍之外。因此，首先應(yīng)當(dāng)做出科學(xué)發(fā)現(xiàn)，以后依據(jù)新的科學(xué)資料來解決發(fā)明課題。 在第一水平和第二水平上，可以只利用專門知識來選擇方案，課題的水平越高，需要的知識越廣泛。好的專家集體很容易做出第一、第二水平的發(fā)明，這種發(fā)明使技術(shù)完善化。但是，原則上是新的答案，更多可能期待著“外行”人來做出。例如， “感應(yīng)電磁泵由外殼、感應(yīng)器和管道組成，其特征是，為簡化電磁泵啟動，感應(yīng)器制成沿管道軸心滑動型的” 。這個發(fā)明是由專家做出的，里面沒有任何革命性的東西，但這是非常有用的改進(jìn)。專家鑒定時很容易接受這一想法的——從申請發(fā)明證書致頒發(fā)證書只經(jīng)歷十四個月?？墒?，新聞記者 A普列斯尼亞柯夫卻用了十四年才得到發(fā)明授權(quán)：“利用輸送電解液的電磁泵作反沖式船用發(fā)動機。 ”這個發(fā)明的基礎(chǔ)是磁液壓效應(yīng)。這個想法是在人們對磁液壓發(fā)動機一無所知時提出的，盡管它現(xiàn)在已是很普通的了。小知識：磁力傳動離心泵（簡稱磁力泵）是應(yīng)用現(xiàn)代磁力學(xué)原理，利用永磁體的磁力傳動實現(xiàn)扭矩的無接觸傳遞的 一種新型泵，也就是 電機帶動 外轉(zhuǎn)子（即外磁鋼）總成旋轉(zhuǎn)時，通過磁場的作用磁力線穿過隔離套帶動內(nèi)轉(zhuǎn)子（即內(nèi)磁鋼）總成和葉輪同步旋轉(zhuǎn)，由于介質(zhì)封閉在靜止的隔離套內(nèi)，從而達(dá)到無泄漏抽送介質(zhì)的目的，徹底解決了機械傳動泵的軸封泄漏，而 設(shè)計的全密封、無泄漏、無污染的新型工業(yè)用泵。 科學(xué)技術(shù)革命的要求，使得高水平課題要在越來越短的時間內(nèi)解決。一般促進(jìn)解決過程的做法是增加同時從事同一工作的人數(shù)。但是，現(xiàn)在幾乎已不可能用這種辦法來促進(jìn)課題的解決進(jìn)程了，因為大量的人集中于解決一個技術(shù)問題，會導(dǎo)致其它方向工作進(jìn)度的減慢。 需要一種把高水平課題從高水平降低到低水平的方法。如果能夠把第四水平或第五水平的課題，變成第一或第二水平的課題，那么，普通的嘗試法還會起作用。在把“困難的”課題變成“容易的”課題的時候，要點在于能迅速地判明要探索的領(lǐng)域。172 發(fā)明課題理論框架 矛盾及其提示力 管理矛盾 發(fā)明課題產(chǎn)生的事實本身就是存在矛盾的：需要做某一件事，但卻不知道怎樣做，這樣的矛盾通常叫作管理矛盾。沒有必要特意揭示管理矛盾，因為它們就擺在問題的表面上。這種矛盾的提示力等于零，它沒有提出應(yīng)當(dāng)向什么方向去尋求答案。 技術(shù)矛盾 在管理矛盾的深處存在著技術(shù)矛盾：如用已知的辦法去改善技術(shù)體系的一部分(或一個參數(shù)) ，該體系的其它部分(或其它參數(shù) )就要不可容忍地變壞，無法兼顧。在課題的條件里常常已指出了技術(shù)矛盾，但原技術(shù)矛盾也經(jīng)常要求加以很大程度的轉(zhuǎn)換，因此，正確表達(dá)出技術(shù)矛盾是具有一定的指示價值的。誠然，技術(shù)矛盾的表述并沒有指出具體的答案，但它能使我們明智地放棄許多無用的方案。我們可以排除那些僅使一方性質(zhì)改善，而伴隨著另一性質(zhì)惡化的方案。 物理矛盾對同一體系產(chǎn)生相互矛盾的要求即為物理矛盾，物理矛盾是產(chǎn)生技術(shù)矛盾的原因。我們以下面的課題作為例子：課題 4： 在拋光光學(xué)玻璃時，必 須向光模下供給冷卻液( 拋光模是樹脂制成的)，曾嘗試在拋光模里打些眼孔，以使液體通過 ，但有 “窟窿的”拋光模表面的工作性能比無“窟窿的”表面差，怎么辦? 技術(shù)矛盾：“有窟窿的”拋光模的冷卻能力與拋光玻璃能力相沖突。沖突的原因在哪?“窟窿”能使冷卻液很好地通過，但是當(dāng)然不能磨光玻璃；相反，拋光模的硬的部分能磨光玻璃，但卻不能使冷卻液通過。因此，為了磨光玻璃，拋光模的表面應(yīng)當(dāng)是硬的，為了通過液體，它又應(yīng)當(dāng)是空的。這就是物理矛盾：向體系的同一部分提出了互相對立的要求。 在物理矛盾中，互相對立的要求之間是極為尖銳的，因而乍看起來，物理矛盾似乎是荒唐的，根本不能解決的。要使拋光模的全部表面都是連片的窟窿，同時又是連片的固體，該怎么辦才好？！注意： 物理矛盾的啟發(fā)力正在于矛盾走向了極端這一點上 。因為物質(zhì)的同一部分不可能存在兩種不同的狀態(tài)之中，那么就只剩下一般的物理改造方法將矛盾的特性分開了。通常，可以將它們在空間上分開：讓物體由具有不同性質(zhì)的兩個部分組成：可以將矛盾的性質(zhì)在時間上分開：讓物體交替地時而具有這種性質(zhì)，時而又具有那種性質(zhì)；也可以利用物質(zhì)的過渡狀態(tài)，因為這時暫時地出現(xiàn)了雙重矛盾性質(zhì)共存著的東西。比如，如果拋光模是由冰和凍在那里的磨料粒組成的，冰在拋光時會融化，這就保證了所要求的相結(jié)合的性質(zhì)：拋光模的表面仍然是硬的，同時，到處都能讓冷卻水通過。因此，解決物理矛盾具有最強的提示力，技術(shù)矛盾的解決是通過物理矛盾的解決而得到的，具有較次的提示力，管理矛盾就擺在問題的表面，沒有提示力。 發(fā)明的實質(zhì): 尋找揭示和消除發(fā)明課題中的物理矛盾的措施 。 這些措施能大大地縮小要探索的范圍，并且用不著逐個試驗，就能揚棄許多無效的方案。 我們已經(jīng)知道了一些措施，將矛盾的性質(zhì)在空間或時間上分開，利用物質(zhì)的過渡狀態(tài)等。那么還有嗎?從哪里去得到這么一套措施，能足以解決形形色色的發(fā)明課題呢?回答是明顯的：只有較高水平的發(fā)明課題才有物理矛盾。所以 消除物理矛盾的措施應(yīng)該在高水18平課題的答案中去尋找 。 建立課題模式發(fā)明創(chuàng)造過程從揭示和分析發(fā)明情境開始。所謂發(fā)明情境，系指任何一種工程情境，它突出某種不能令人滿意的特點． “工程情境”一詞在這里是廣義的，它泛指技術(shù)情境、生產(chǎn)情況、研究情境、生活情境、軍事情境，等等。這里以下述情境為例。為制作預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，需要拉伸鋼筋(鋼條)。在拉伸狀態(tài)把鋼筋固定在模型里并注入混凝土。在混凝土硬化后，把鋼筋兩頭松開， 鋼筋縮短并使混凝土收縮，從而提高了混凝土強度。利用液壓千斤頂 拉伸鋼筋，既麻煩，又不可靠。建議采用電熱拉伸法：把鋼筋加熱并通電，使其延長，并在這種狀態(tài)中把它固定好。如果利用普通鋼條作 鋼筋，一切都好辦：把鋼條加熱到 400℃就能得到需要延伸長度。但是利用能承受更大力的鋼絲作 鋼筋更有利,溫度 700℃就能把鋼絲拉伸到計算值，但鋼絲加溫到 400℃以上時就喪失了高強度機械性能，即使短 時間加熱也不行。用昂貴的耐熱鋼絲作鋼筋也是一種浪費。情境就是如此。有很多問題與制作鋼筋混凝土有關(guān)。在情境中只突出一點：拉伸鋼絲作鋼筋。當(dāng)然，為了