И тут появился изобретатель

Задача 44. Пуд золота

В небольшой лаборатории исследовали действие горячей кислоты на сплавы. В камеру с толстыми стальными стенками помещали 15―20 кубиков разных сплавов и заливали кислоту. Затем камеру закрывали и включали электрическую печь. Опыт продолжался одну-две недели, потом кубики доставали и исследовали их поверхность под микроскопом.

— Плохи наши дела, — сказал однажды заведующий лабораторией. — Кислота разъедает стенки камеры.

— Облицевать бы их чем-нибудь, — предложил один сотрудник. — Может быть, золотом…

— Или платиной, — сказал другой.

— Не пойдет, — возразил заведующий. — Выиграем в устойчивости, проиграем в стоимости. Я уж подсчитывал: нужен пуд золота…

И тут появился изобретатель.

— Зачем тратить золото? — сказал он. — Построим модель задачи и автоматически получим другое решение…

Как построить модель задачи? Каков ответ на задачу?

Давайте разберемся вместе. В задаче дана техническая система, состоящая из трех частей — камеры, кислоты и кубиков. Обычно считают, что эта задача на предотвращение коррозии стенок от действия кислоты. То есть вольно или невольно рассматривают конфликт между камерой и кислотой, ищут средства защиты камеры от кислоты. Представляете себе, что получается? Скромная лаборатория, исследующая сплавы, должна оставить эту работу и заняться решением сложнейшей проблемы, над которой без особого успеха работали и работают тысячи исследователей: как защитить сталь от коррозии. Допустим даже, что эту проблему в конце концов удастся решить. Но пройдет много времени, а испытания сплавов нужно вести сегодня, завтра…

Используем правило построения моделей. Изделие — кубик. На кубик действует кислота. Вот и модель задачи — кубик и кислота. Камера просто не попадает в модель! Надо рассмотреть только конфликт между кубиком и кислотой.

Здесь начинается самое интересное. Кислота разъедает стенки камеры. Понятно, в чем конфликт между камерой и кислотой. Но у нас в модель задачи входят только кубик и кислота. В чем же конфликт между ними?! В чем теперь задача? Кислота разъедает стенки кубика? Пусть разъедает! Для этого и проводятся испытания. Выходит, конфликта нет…

Чтобы понять суть конфликта между кубиком и кислотой, надо вспомнить, что мы не включили в модель камеру. Кислота должна держаться возле кубика без камеры, но сама по себе кислота не будет этого делать, она растечется… Вот этот конфликт нам и предстоит устранить. Очень трудную задачу (как предотвратить коррозию) мы заменили очень легкой (как не дать разлиться кислоте, находящейся возле кубика).

Ответ виден без дальнейшего анализа: надо сделать кубик полым, как стакан, и залить кислоту внутрь кубика.

Можно прийти к ответу и с помощью вепольного анализа. Гравитационное поле Пгр (сила тяжести) меняет состояние кислоты В1 (заставляет ее разливаться) и не меняет состояние кубика В2:

Нет веполя, не хватает, по крайней мере, одной стрелки. Тут могут быть только два варианта:

Первый вариант: кислота передает свой вес кубику, давит на кубик. Для этого кислоту придется залить внутрь кубика. Второй вариант: кубик и кислота испытывают одинаковое действие гравитационного поля. Свободно падает пролитая кислота, и свободно падает кубик. При этом кислота никуда не уйдет от кубика. Теоретически ответ годится, хотя практически для условий нашей задачи он слишком сложен.

Обратите внимание: догадка дала один ответ, анализ поймал оба. Да, Шерлок Холмс не зря отвергал догадку…