Практика парадоксального мышления. Выпуск 22

Изобретение велосипеда, разбор задания

Прежде чем выяснять, какие противоречия разрешило изобретение велосипеда, необходимо определить, что мы понимаем под названием «велосипед». Будем считать, что это двухколесное транспортное устройство с ножным приводом одного из колёс.

Изобретение как правило имеет прототип, усовершенствованием которого оно является. Признаками изобретения являются:

• новизна решения (ничего подобного ранее не было и оно не является очевидным для специалистов в этой области),
• решение должно улучшать свойства прототипа, т.е. обладать полезностью,
• изобретение характеризуется тем, что оно разрешило существовавшее до него противоречие.

Начнём с прототипа, который был усовершенствован.

Вспомним, что по этому поводу сообщил ИИ (см. предыдущий Выпуск 21):

«До велосипеда: Чтобы двигаться быстрее, чем пешком, требовалась лошадь. Но лошадь — это «живой мотор», который нужно кормить, лечить, где-то содержать и запрягать, даже если вам нужно проехать всего 5 километров.
Если сформулировать это противоречие классическим языком теории решения изобретательских задач (ТРИЗ), оно звучит так: транспортное средство должно быть быстрым и неутомимым (как лошадь), но при этом оно не должно требовать дорогого ухода, корма и больших пространств для хранения.»

Отсюда можно сделать вывод, что прототипом велосипеда была лошадь, а изобретение велосипеда является усовершенствованием лошади. Нелепость явная. Отсюда вывод: к информации полученной с помощью ИИ относиться следует критически.

В действительности прямым прототипом современного велосипеда была «Машина для бега», которую в 1817 году сконструировал и запатентовал немецкий барон Карл фон Дрез. Это устройство имело два колеса, деревянную раму, седло и руль для управления передним колесом.

Принцип действия устройства заключался в следующем: человек садился в седло и продвигался вперед, поочередно отталкиваясь ногами от земли.

Здесь надо отметить, что по современным представлениям это устройство изобретением не является. Использование колес для снижения усилий при транспортировке груза давно известно. Да и сама конструкция достаточно примитивна и очевидна даже не специалисту. Никаких проблем, препятствующих реализации данного устройства, не существовало. Поэтому далеко не всё, что было создано человеком является изобретением, разрешившим то или иное противоречие.

Тем не менее, это устройство (возможно неожиданно для самого автора) обнаружило крайне полезное свойство.

Изначально предполагалось, что два колеса и каждая нога необходимы для обеспечения устойчивости данного устройства. При этом работа ног нужна постоянно как для отталкивания, так и для сохранения равновесия. Но в процессе эксплуатации выяснилось, что во время движения (в промежутках между отталкиваниями ногами) использование ног для сохранения равновесия не требуется.

Оказалось, что «Машина для бега» после некоторой тренировки и приобретения навыка позволяет ездоку сохранять равновесие во время своего движения без участия ног.
Сохранять равновесия во время движения позволяло постоянное подруливание в сторону падения. Отталкивания ногами можно было делать реже, двигаясь в промежутке между ними по инерции.

Поясним, какой физический эффект лежит в основе сохранения равновесия данного устройства во время движения.

Когда такое двухколёсное устройство в процессе своего движения начинает наклоняться (например, влево), сила тяжести стремится его уронить. Чтобы компенсировать это, человек поворачивает руль в ту же сторону — влево. В результате поворота возникает центробежная сила, направленная в противоположную сторону наклона (вправо). Эта сила возвращает устройство в вертикальное положение, размещая точки опоры колёс обратно под центр масс.

Это свойство «Машины для бега» решило проблему сохранения равновесия при движении без участия ног, т.е. было разрешено следующее противоречие:

Для обеспечения равновесия необходима стабилизирующая сила (ноги), а для удобства использования её быть не должно.

Схема противоречия:

Формально-логическое противоречие: наличие – отсутствие стабилизирующей силы.

В «Машине для бега» это противоречие было разрешено в отношении. В отношении сохранения равновесия стабилизирующая сила имеется, в отношении удобства эксплуатации – отсутствует, т.е. отсутствует необходимость участия ног в обеспечении равновесия.

Разрешение этого противоречия «Машиной для бега» создало условия для дальнейшего её совершенствования – создания современного велосипеда, где равновесие во время движения обеспечивается конструкцией устройства и приобретённым велосипедистом навыком, а сила ног используется только для привода колёс. При этом движение на двух колёсах в состоянии равновесия может продолжаться столько, сколько это необходимо.

Продолжение в следующем выпуске.

Все выпуски