Обезьяны, бензол, периодический закон и опять обезьяны

Более ста лет назад немецкий химик Август Кекуле установил, что углерод четырехвалентен, что его атомы соеДиняются между собой и образуют открытые цепи, что у них может быть двойная и тройная связь. На этой основе Бутлеров создал теорию химического строения. Ей подчинились все жирные соединения, но не подчинились ароматические, в том числе и бензол. Химики никак не могли представить себе его строение. Было известно, что все шесть атомов водорода в бензоле равноценны, но в цепеобразных формулах, которые строили Кекуле и другие химики, эта равноценность нарушалась.

И тут в дело вмешался случай. Однажды Кекуле ехал в омнибусе по лондонским улицам и, как обычно, размышлял о строении бензола. И вдруг он увидел клетку с обезьянами, которых везли в зоопарк. Обезьяны прыгали и сцеплялись лапами. Они образовывали живые кольца! Кекуле глядел на них как завороженный: обезьяны - атомы углерода, лапы - валентности, которыми они сцепляются между собой, а хвосты - свободные валентности, насыщаемые водородом. Атомы образуют замкнутые цепи. Углеродное кольцо - вот решение задачи, вот основа неуловимой формулы!

Историю Кекуле с обезьянами знают не все. Но все, конечно, помнят историю с Ньютоном и яблоком. Как же объясняют психологи эти странные события в истории науки? И почему мы вдруг решили посвятить им эпилог в книге, посвященной проблеме "человек и автомат"?

Помните, мы не раз говорили, что оператор в большой системе управления постоянно сталкивается с непредвиденной проблемной ситуацией и что как раз перед такой ситуацией и пасует кибернетическая машина.

Творческое мышление, открывающее нечто принципиально новое, будь то формула бензола или закон всемирного тяготения, тоже сталкивается с проблемной ситуацией, для которой, как говорят психологи, характерно противоречие между условиями и требованиями задачи и отсутствием способа действия. Способ действия надо найти, придумать, изобрести.

Именно психологии творчества и оперативного мышления и решили посвятить свои исследования Пушкин и другие психологи-романтики.

Пушкин часто приводит по памяти рассказ знаменитого французского математика Анри Пуанкаре о том, как он написал работу о так называемых Фуксовых функциях. Процитирую его и я. В течение двух недель Пуанкаре каждый день садился за стол, перебирал множество комбинаций, но все было тщетно: решения не было. "Однажды вечером, - рассказывает Пуанкаре, - я вопреки обыкновению выпил черного кофе и не мог заснуть, идеи толпой возникали в мозгу; я ощущал как бы их столкновение до тех пор, пока две из них не сцепились, так сказать, между собой, чтобы образовать стойкую комбинацию".

Утром Пуанкаре решил часть задачи.

"По приезде в Катунс мы сели в омнибус (поистине волшебный экипаж - Кекуле тоже ехал в омнибусе! - С. И.) для какой-то прогулки. В тот момент, когда я поставил ногу на подножку, у меня возникла идея, к которой, казалось, я не был подготовлен ни одной из предшествующих мыслей... Я не сделал проверки: у меня не хватило бы на это времени, так как в омнибусе я возобновил начатый разговор, но у меня уже тогда явилась полная уверенность в правильности идеи".

Идея оказалась правильной. Но решение одной задачи повлекло за собой возникновение другой, более сложной. Путь к открытию не усыпан розами!

"Однажды, когда я гулял по скалистому берегу, у меня явилась, как всегда, внезапная и отрывочная идея... После решения и этой задачи возникла мысль объединить в одно целое все, что было сделано. Началась напряженная работа, в результате которой выяснилось, что решение всей проблемы связано с решением еще одной задачи, которая, однако, опять-таки не давалась".

Попытки решить эту задачу привели Пуанкаре, как он сам говорит, лишь к осознанию того, насколько она сложна. Он уехал из Катунса в Мон-Валериан ни с чем.

"Как-то раз, когда я проходил через бульвар, передо мною вдруг предстало разрешение затруднения, которое прежде остановило меня... У меня были все элементы, оставалось только собрать и привести их в порядок".

Этот рассказ, говорит Пушкин, очень точный, психологический протокол, в котором зафиксированы все звенья творческого интеллектуального процесса. В работе мозга участвуют как бы два аппарата. Один пытается решить задачу с помощью логических рассуждений. Ему это не удается. Решает задачу какой-то другой аппарат, совершающий внезапные скачки от тупиков к полному пониманию главных звеньев. Тот самый аппарат, который увидел обезьян и обнаружил в них сходство с химической формулой. Тот самый, который заставил Архимеда воскликнуть: "Эврика!" Тот, который помог Менделееву расставить, наконец, все химические элементы по местам и найти Периодический закон. Тот, которому Шампольон обязан расшифровкой египетских иероглифов.

Аппарат этот опирается на одну из величайших загадок, которая когда-либо стояла перед наукой. Имя этой загадке - интуиция.

Самое интересное в рассказе Пуанкаре - это проблески внезапного озарения. Они удивляют его самого. Они всегда удивляют. "Вижу во сне таблицу, где элементы расставлены как нужно, - рассказывал Менделеев. - Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги, только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка".

Внезапное озарение. Что это? Это, как думают психологи, счастливое столкновение благоприятных обстоятельств и напряженной работы мысли, не прекращающейся даже в подсознании.

Психологи предполагают, что для решения творческих задач у человека имеются три механизма, три метода. Если человеку просто везет и он без напряжения наталкивается на открытие, действует механизм случайного перебора вариантов, или как его еще называют, метод проб и ошибок. Если у него сильно развито ассоциативное мышление и он склонен к неожиданным сопоставлениям, действует механизм узнавания - так было с Ньютоном и Кекуле. Если же ему и не везет, и ассоциации ни при чем, вступает в силу третий механизм, третий метод - человек строит новую гипотезу, новую схему, опирающуюся на свойства элементов задачи.

Менделеев натолкнулся на систему не вдруг. И не узнал он ее ни в каких посторонних предметах. Задавшись определенной целью, он построил систему из разрозненных элементов, постепенно выявляя их свойства и признаки (например, атомный вес элемента). По-видимому, то же самое делал и Пуанкаре.

Пытаясь разобраться в такой вот подсознательной работе мышления, психологи привлекают на помощь идеи кибернетики. Когда человек сталкивается с какой-нибудь задачей, в его мозгу возникает динамическая, постоянно развивающаяся модель проблемной ситуации. Модель состоит из элементов условия задачи, отраженных мозгом не беспорядочно, а в их связях и отношениях. Человек ориентируется в условиях задачи, анализирует их, элементы этих условий уточняются, вступают в новые связи. Модель все время в динамике, в движении. Она становится все точнее и точнее, и вот уже на ней проступает решение!

Выдающийся наш физиолог Ухтомский думал когда-то, что в центральной нервной системе возникают доминантные (преобладающие) очаги возбуждения, которые способны притягивать к себе раздражители, переводить на себя их энергию и усиливаться благодаря ей. Действующие на органы чувств раздражители могут и не иметь никакого отношения к задаче, которую решает доминантный очаг.

Нынешние психологи, соединяя гипотезу Ухтомского с кибернетическими идеями, считают, что этот самый доминантный очаг есть модель проблемной ситуации. Модель эта возбуждена, она работает, она пытливо вглядывается в мир, она ждет помощи отовсюду. Она видит сцепившихся обезьян, и обезьяны рождают ассоциацию: валентные связи. Задача решена! Случай вроде обезьян или ньютонова яблока и дает приток той необходимой информации, которая помогает человеку до конца осознать модель ситуации.

Очень бегло я перечислил здесь некоторые наиболее важные теоретические рассуждения психологов о природе творчества. Самое важное в них то, что человек, решающий сложную задачу, отнюдь не прибегает к слепому перебору вариантов. Динамическая модель не слепа. Она занята тем, что преодолевает установившиеся вначале связи и пытается установить новые. Она решает задачу целеустремленно. Решает ее методом последовательного приближения к цели, отбрасывая в сторону целые группы вариантов, даже не рассматривая их.

И в этом смысле она совершенно не похожа на те кибернетические машины, которые работают, с огромной скоростью перебирая вариант за вариантом, методом проб и ошибок.

О методе проб и ошибок заговорили в конце прошлого века, когда американский психолог Торндайк сконструировал "проблемные ящики", посадил туда кошек и собак и после многих опытов пришел к выводу, что мышление животных основано на пробах и ошибках. Все движения животного, не приводящие к успеху, тормозятся, а приводящие - закрепляются в мозгу.

Опыты продолжил психолог Смолл. У Смолла крысы учились проходить по лабиринту. Теория проб и ошибок и опыты с лабиринтом, где крысы учились, перебирая варианты проходов, оказали большое влияние на кибернетику. Первые кибернетические машины, например, тот же злополучный ЭНИАК, стали строить на сходных принципах.

А между тем еще в 1917 году пробы и ошибки были подвергнуты резкой критике. Немецкий психолог Кёлер изучал, как решает задачи шимпанзе. Кёлер обнаружил, что шимпанзе действует вовсе не хаотическими пробами-попытками. Шимпанзе, бывало, решал задачу без всяких проб - "с ходу". У него случались даже внезапные озарения. И Кёлер решил, что дело тут не в слепом переборе вариантов, а в анализе взаимосвязей между элементами задачи, в построении "хорошей" структуры, соответствующей действительным связям между элементами проблемной ситуации.

Так возникла гештальт-психология ("гештальт" по-немецки- структура, образ). Нечто похожее мы уже встречали в лаборатории профессора Ломова, где психологи обнаружили благотворное влияние структур: если сигналы складываются в хорошо читаемую геометрическую фигуру, их воспринимают полнее и быстрее. Теория гештальта приносит пользу и при изучении творческого мышления. Человек не перебирает вариант за вариантом, а исследует элементы задачи в их связях, ищет "хорошую" структуру.