Кто не задумывался из нас в детстве о том, как рождаются открытия? Как появляются истины, которые совершенно необъяснимы с точки зрения существующих научных представителей? Действительно, как появилась идея полета человека в космическое пространство? Как появляются «на свет» новые месторождения полезных ископаемых? Как рождаются фундаментальные открытия в различных областях знания? Количество подобных вопросов может быть, наверное, бесконечно, по крайней мере не меньше, чем существует открытий: больших и малых. На одни из них мы получали ответы, а другие так и остались загадкой.

Ясно, что однозначно ответить на эти вопросы невозможно. История науки показывает, что это сложный и многогранный процесс. В нем «принимают участие» и знания, и личные качества исследователя, и обстановка, при которой рождалось открытие, и т. д. Скажем сразу, до конца эта проблема пока так и не решена. И здесь требуются усилия ученых различных отраслей науки: педагогов, философов, психологов, экономистов, кибернетиков и др. При комплексном решении проблемы можно значительно продвинуться в изучении истоков рождения открытий и вообще научного творчества, хотя сегодня мы располагаем некоторыми сведениями.

Практически открытие невозможно без глубокого знания изучаемой области исследования. В свое время В. И. Ленин говорил о необходимости обогащать память знанием всех тех богатств, которые выработало человечество. И только так можно стать настоящим ученым. Сегодня знания нужны каждому члену нашего общества, тем более они необходимы исследователю.

А как же объяснить открытия, сделанные Павлом Николаевичам Яблочковым (1847–1894), Томасом Альва Эдисоном (1847–1931), Иваном Петровичам Кулибиным (1735–1818), которые не имели соответствующего научного образования?

В жизни не бывает событий и явлений без исключения. Таким счастливым, прежде всего для общества, исключением и явились природные самоучки. Однако эти примеры тем более подтверждают положение о том, что человек постоянно должен заниматься самообразованием, если хочет что-то определенное достичь.

Часто приходится слышать и читать, что ученый сделал открытие якобы случайно, при помощи подсказки. К разряду случайных открытий некоторые авторы относят открытие закона сохранения энергии, выявленного немецким врачом Юлиусом Робертом Майером (1814–1878) в 1842 г. на острове Ява.

Случилось это следующим образом. Заболел матрос. И когда Майер сделал кровопускание больному, то был серьезно удивлен: цвет крови оказался необычайно алым. Сначала появился испуг – а вдруг он вскрыл вместо вены артерию. Но нет, ошибки не было. Но почему тогда такая яркая кровь? – задумался врач. Наверное, в ней много кислорода. А почему? Ведь на родине таких признаков при кровопускании никогда не было. Майер задумался. Обширные знания подсказали врачу, что в странах с тропическим и субтропическим климатом организм человека расходует меньше кислорода, чем на севере, где приходится возмещать затраты на выработку тепловой энергии. Следовательно… и тут Майера осенила мысль: химические процессы, теплота, механическое движение представляют качественно различные формы энергии, превращающиеся друг в друга при условии неизменных количественных соотношений.

Так Майер сделал фундаментальное открытие в науке. Действительно ли случайно оно, как говорят некоторые? Вряд ли. И вот почему. Ведь и до него видели изменения цвета крови, но никто открытия так и не сделал. Истина всегда проста. И многие проходят рядом с ней, не зная, что она существует. Исследователю всегда важно видеть в простом сложное, а в сложном – простое. Майер был человеком творческим и любознательным. Но главное в том, что не обладай он широкими знаниями, не знай общетеоретических положений, он, как и многие другие, прошел бы мимо открытия, хотя оно было на виду, рядом. На основе знаний Майер построил правильную логическую цепочку вопросов и так же правильно решал их, пока не пришел к открытию. И это не единственный пример.

Имеются сведения, что идея маятниковых часов пришла Галилео Галилею (1564–1642), когда он подолгу смотрел на колышущуюся от ветра бронзовую люстру в епископальной церкви. Измерив продолжительность колебаний люстры по биению собственного пульса, он определил, что большие и маленькие колебания люстры происходят за одно и то же время. Так был открыт изохронизм колебаний маятника – основной закон, позволяющий строить часы с маятником.

В свое время директор Института истории естествознания и техники Академии Наук СССР, академик Бонифатий Михайлович Кедров в «Комсомольской правде» рассказал о том, как родилась идея строительства висячих мостов.

Что думают ученые о природе научного творчества, о том, как рождаются новые идеи, теоремы, законы? И думают ли они об этом?

Категорично, пожалуй, ответить нельзя, потому что иногда ученые, сделав открытие, не могли его по-настоящему оценить сами. Известно, например, что Шрёдингер по предложению Петера Дебая (1884–1966) неохотно согласился выступить на семинаре аспирантов Цюрихского университета о научных взглядах Луи де Бройля (1875–1960). Однако, прежде чем выступить, исследователь облачил взгляды де Броля в логическую последовательность математических формул, придал им математическую обработку. В результате возникло уравнение Шрёдингера, которое лежит в основе волновой механики. По утверждению академика П. Л. Капицы, «дебай говорил, что, выступая на семинаре, Шрёдингер сам не понимал, какое большое открытие он сделал».

Интересную историю однажды рассказал Эрнесту Резерфорду (1871–1937) Макс Планк. Когда он впервые выдвинул свою квантовую теорию света, люди не очень охотно ей доверяли, отчасти потому, что, согласно этой теории, заряд электрона должен быть равен 4,7 ⋅ 10

–10

, тогда как общепризнанной величиной считалась 3,4 ⋅ 10

–10

. У самого Планка вызывало сомнение это противоречие, но когда Ханс Гейгер (1882–1945) и Резерфорд обнародовали величину 4,65 ⋅ 10

–10

, Планк уверовал в справедливость своей теории.

Все же некоторые видные ученые не только задумывались над этой проблемой, но и сами старались объяснить процесс творчества.

Известный французский математик Жюль Анри Пуанкаре (1854–1912) в психологическом этюде о математическом творчестве рассказывает, как пришло к нему решение сложной математической проблемы: «В продолжении двух недель я старался доказать, что не существует никаких других функций, аналогичных тем, которые я назвал впоследствии фуксовыми функциями; я был тогда очень невежествен: каждый день я садился к рабочему столу и проводил за ним час или два; я перебирал огромное количество комбинаций и не приходил ни к какому результату. Однажды вечером я выпил черного кофе вопреки обыкновению и не мог заснуть; идеи толпой возникали в мозгу; я ощущал как бы их столкновения до тех пор, пока две из них не сцепились, так сказать, между собой, чтобы образовать стойкую комбинацию. Утром я установил существование одного класса фуксовых функций, происходящих из гипергеометрического ряда; мне оставалось только редактировать выводы, что отняло у меня всего несколько часов».

Так ли уж случайно происходили открытия, как это на первый взгляд некоторым кажется? Анализ показывает, что поводом к многим из них служило желание как можно яснее, но в то же время аргументированно донести до студентов, слушателей знания по той или иной проблеме. Когда это не получалось, ученые сосредотачивали на «белых пятнах» незнания все свои знания, энергию, силы и опыт, морально настраивали себя на то, чтобы преодолеть этот барьер незнания. В других случаях толчком к открытию явились подсказки природы, в третьих – критическое состояние ученого, когда необходимо мгновенно на что-то конкретное решиться и т. д. Альберт Эйнштейн (1879–1955) со свойственным ему юмором однажды на вопрос как рождаются научные открытия ответил: очень просто, все люди знают, что этого сделать нельзя, приходит не очень сведущий человек, который еще не знает, что нельзя, начинает пробовать и у него получается. Понятно, это шутка. А если серьезно, то за такими «случайностями» скрыты, как правило, многочисленные годы совсем не случайного труда. Научное открытие – логическое следствие напряженной, порой изнурительной работы.

Никто не делает внезапных открытий. Наука продвигается вперед шаг за шагом, и труд любого человека зависит от труда его предшественников. И если кто-либо говорит о внезапном, неожиданном открытии, можно быть уверенным, что оно созрело в результате влияния одних людей на других, и именно это взаимное влияние открывает необычные возможности прогресса науки.

Анализ примеров говорит и о том, что большие открытия были сделаны при объяснении тех или иных положений научной мысли слушателям. В связи с этим представляется необходимым научным сотрудникам научно-исследовательских отраслевых и академических институтов иметь возможность читать определенный курс лекций студентам, аспирантам, а иногда и даже школьникам. При этом, как правило, возникают как у слушателей, так и у преподавателей многочисленные вопросы, многочисленные проблемы, которые раньше и не могли появиться. А ведь они могут дать и дают толчок, повод, импульс к рождению новых открытий.

История науки показывает, что никогда не следует проходить мимо неожиданных и непонятных явлений, с которыми невзначай встречаешься в эксперименте. Самое важное в эксперименте – это вовсе не то, что подтверждает уже существующую, пусть даже вашу собственную теорию (хотя это тоже, конечно, нужно). Самое важное то, что ей ярко противоречит.

Поэтому очень важно обращать внимание на непонятные явления, не отмахиваться от них, думая, что это случайность, всякий раз надо тщательно, экспериментально обследовать эти непонятные явления. В большинстве случаев они действительно окажутся ошибкой опыта, либо объяснятся просто. Но изредка они дадут начало крупному новому открытию, которое вызовет существенно новый шаг вперед в науке.

Трудно предписать заранее, практически это даже невозможно сделать, каким должен быть ученый, какие черты характера он должен иметь, чтобы оставить заметный след в науке. История науки на этот счет имеет самые разнообразные примеры. Тем не менее, имеются некоторые черты более или менее общие для всех. Это прежде всего трудолюбие, увлеченность, любознательность, самокритичность, простота и ясность мышления, сильная интуиция, доброжелательность к людям, щедрая отдача знаний и личное обаяние. О некоторых из них пойдет речь подробнее.

Порой у части молодежи, особенно школьников, незнающих специфики научного труда, создается ложное представление о его легкости. Возможно, так получается потому, что мы всегда видим, читаем, слышим о результатах деятельности ученых, а сам процесс творчества уходит на второй план. Нередко о нем вообще не знают. В этом часто виновны сами ученые, недостаточно освещающие свой творческий поиск. Итог работы заслоняет собой бессонные ночи, анализ тысяч мыслей, сомнения, многочисленные неудачи, после которых порой хочется все бросить и не заниматься больше исследуемой проблемой. Но чем труднее она решалась, тем ценнее она для ученого.

Карл Маркс писал, что широкой столбовой дороги в науке нет и добраться до сияющих вершин сможет только тот, кто, не страшась усталости, карабкается по каменистым тропам. Поэтому трудолюбие должно быть одной из характерных черт каждого ученого. В своем потенциале человек может быть даже талантливым, гениальным, но если он не будет работать над собою, то ничего из этого не получится. Не случайно, что иногда менее способный, но более трудолюбивый человек достигает в науке большего, чем способный, но неорганизованный. Идеи сами по себе не приходят – они рождаются в муках и радостях, в постоянном и целенаправленном труде. Альберту Эйнштейну часто задавали вопрос, сколько часов он работает, и он всегда затруднялся ответить, потому что для него работать значило думать. Иногда же он сам спрашивал кого-нибудь из знакомых: «Сколько часов в день Вы работаете?». И когда получал ответ – восемь или десять, пожимал плечами и говорил: «Я не могу так долго работать. Я не могу работать больше четырех-пяти часов в день, я не трудолюбивый человек».

В действительности А. Эйнштейн отдавался творческой работе полностью, всецело, что давало ему большое удовлетворение и делало творческий труд более эффективным.

Ученый никогда не останавливается в своем устремлении к познанию истины. Таким был Николай Иванович Вавилов (1887–1943). Его работоспособность являлась поистине потрясающей. Закрываясь плащом от проливного дождя, он с раннего утра долго ездил по опытным участкам. И не раз его сотрудники задумывались над вопросами: что заставляет Николая Ивановича, академика, ученого с мировым именем, вставать на рассвете и на тачанке колесить по размокшей степи для того, чтобы посмотреть лесные посадки? Разве многие агрономы интересуются этим? Как может один человек постигнуть большие вопросы происхождения, географии и систематики культурных растений, сложнейшие спорные проблемы генетики и сверх всего – глубоко вникать в дело интродукции древесных пород в степи?

Коллективы научно-исследовательских, проектно-конструкторских учреждений, высших учебных заведений – основные творческие ячейки науки и техники. Их деятельность во многом определяет успешное решение народнохозяйственных проблем, будущее науки и техники. В связи с этим, а так же учитывая, что научные учреждения нашей страны объединяют сегодня сотни тысяч ученых и перед ними ставятся ответственные задачи по ускорению темпов научно-технического прогресса, роль научного коллектива неизмеримо возросла.

Трудовой коллектив, в том числе и научный, – основная ячейка нашего общества, в которой формируются новые качества ученых и специалистов, складываются отношения дружбы, сотрудничества и товарищеской взаимопомощи. Ответственность каждого перед коллективом и ответственность коллектива за каждого – неотъемлемые черты наших научных учреждений.

Коллективизм присущ самой природе нашего народа. Чем монолитнее коллектив научно-исследовательского и проектно-конструкторского института, тем значительнее его творческий потенциал, возможности для решения больших и сложных задач современности.

Особенность научного коллектива ныне и в том, что сам труд ученых в настоящее время практически всегда может быть плодотворным только если является коллективным: настолько возросла масштабность тем, усложнились эксперименты и оборудование, увеличилось количество гипотез, публикаций, что решение их не под силу не только одному человеку, но, порой, и целой научной лаборатории.

Необходимо отметить, что сказанное нисколько не умоляет роли личности в науке. Наоборот, она давно и всеми признана. Талантливый, гениальный «одиночка» может совершить открытия, которые не под силу десятку, а то и сотне людей.

И все же характерной чертой современного научного творчества является коллективизм. Совместные усилия многих ученых позволяют наиболее эффективно, всесторонне и быстрее вести научные исследования, и особенно на стыке наук. На смену одиночкам все чаще приходят хорошо организованные научные коллективы, которые сочетают опыт, знания, практику и способности многих сотрудников. Это все прогрессирующая тенденция находит благоприятную почву в нашем обществе. Работа на общую цель создает распологающие условия для расцвета коллективного творчества.

По данным доктора исторических наук Г. Доброва, еще в начале XX столетия авторам-одиночкам принадлежало около 80 процентов всех печатных научных трудов. Сейчас их доля снизилась примерно на 26 процентов, т. е. втрое. В то же время совместные труды двух ученых составляют 40, а трех – 15 процентов от числа выходящих публикаций. В двадцатые годы уже появились коллективы в четыре и более авторов. И хотя пока они существуют в соотношении 1 к 10, число их непрерывно растет. Ныне уже известны коллективы соавторов статей (не говоря о монографиях), объединяющих десять и более ученых.

Примеры коллективного творчества имелись и есть и в научно-исследовательских, и в проектно-конструкторских учреждениях республики. Из 32 плановых научных тем бывшего института истории партии при ЦК КПБ 23 разрабатывались авторскими коллективами, которые объединяли почти сто исследователей. В среднем на одну тему приходилось три-пять человек.

Проблемой Полесья занимались около тридцати проектных и научно-исследовательских учреждений. Подобных примеров много.

Эффективность коллективного творчества еще более становиться очевидным фактом, если учесть, что оно делает возможным синтез знаний и особенностей многих ученых из разных, порой отдаленных, отраслей науки. Это тем более важно, что в настоящее время новейшие открытия, как известно, все больше происходят на стыке разных наук. Кроме того, коллективизм творчества позволяет избежать некоторых ошибок, которые вероятнее при усилиях одиночек. К примеру, среди «изобретателей велосипедов» 60 процентов составляют авторы-одиночки, зато доля «пар» снижается до 20, а групп из трех человек – до 10 процентов.

В то же время коллективное творчество выдвинуло новые организационные и этические проблемы. Одной из них в некоторых научных учреждениях является определение подлинных авторов научных работ. Это случается когда в авторский коллектив включаются лица, не принимавшие существенного участия в работе, один или несколько членов авторского коллектива считают свой вклад в работу решающим и выступают против включения в соавторы тех научных сотрудников, которые имели отношение к исследуемой проблеме. Чаще такие конфликтные ситуации возникают между коллективом и руководителем группы, лаборатории, отдела, между диссертантом и научным руководителем.

Доктор географических наук К. Вотинцев приводит следующие данные из области химических наук. По 45 кандидатским диссертациям было сделано 443 публикации, из них 332 или почти 75 процентов оказались выполненными в соавторстве с научным руководителем. В 20 из приведенных диссертаций все публикации были совместными. Такие факты, по мнению ученого, закономерно настораживают.

А какое мнение других ученых?

Один из создателей тектонических карт СССР, известнейший геолог, академик Александр Леонидович Яншин: «Я знаю ученых, которые поразительно умело сочетают руководство крупными научно-исследовательскими институтами с личной исследовательской работой. Но публикуют они в основном свои труды, а не вступают в сомнительное соавторство со всеми своими подчиненными».

Конечно, идея это много в научной работе, однако, по моему глубокому убеждению, автором или соавтором научного труда может быть лишь тот, кто лично участвует в исследовательской работе, ибо в процессе ее любая идея претерпевает весьма существенные изменения.

Создание в коллективе атмосферы подлинного научного творчества, концентрация усилий на наиболее важных направлениях, правильный подбор и расстановка кадров – залог новых успехов развития науки.

На продуктивность научного труда коллектива влияет целый ряд факторов, в том числе такие, как оптимальные размеры численности сотрудников лаборатории, в частности, научного учреждения (в целом), возраст исследовательских коллективов (групп), соотношение ученых различных возрастов и т. д.

Исследования показывают, что наиболее продуктивной деятельность лаборатории будет, если в ней работают максимум 15–20 человек на протяжении шести-семи лет. После этого лучше создавать новые группы, лаборатории. Оптимальные размеры научных учреждений зависят от количества лабораторий, но не должны превышать 250–400 сотрудников. Такое количество ученых считается наиболее плодотворным для научной деятельности.

Продуктивность повышается и в том случае, если научные интересы сотрудников совпадают с направлением деятельности лаборатории, если имеется возможность развивать собственные идеи.

Максимум плодотворности достигается и когда три четверти времени уходит на исследования, а четвертая часть расходуется на общественную или административную работу.

Очень важно иметь в коллективе атмосферу подлинного научного творчества. Она не приходит сама по себе, а создается усилиями всех членов научного сообщества в целом и каждого в отдельности. И здесь определяющей и главной ролью во взаимоотношениях между учеными является научная истина. Поэтому у студента и у молодого ученого важно наличие качеств человека-бойца за свою идею, уметь доказать ее, не обращая внимания на авторитеты. Авторитетом может быть только логика и аргументы. Лев Ландау, например, никогда не важничал. Любой студент, аспирант мог обратиться к нему с любым вопросом. В то же время он и сам был таким с детства.

Однажды на лекции по математике Ландау задал профессору вопрос. Профессор долго думал, прежде чем ответить. В аудитории стало очень тихо. Профессор попросил Ландау подойти к доске. Вмиг она покрылась математическими знаками. «Китайская грамота», – прошептал кто-то. Профессор и Лев Ландау начали спорить. Студенты догадывались: прав Ландау. Лицо у него было серьезное и сосредоточенное, у профессора – взволнованное и немного обескураженное. Потом профессор улыбнулся и, наклонив голову, сказал: «Поздравляю, молодой человек. Вы нашли оригинальное решение».

Ценно такую подлинно научную обстановку иметь в каждом коллективе, рассматривать и распространять опыт лучших из них, а также лучших зарубежных научных коллективов.

Манчестерская лаборатория Резерфорда, с которой сотрудничал Петр Леонидович Капица, была тем местом, где истина рождалась в ходе свободных исследований и дискуссий, но на основе строжайшего следования имеющимся фактам. И каким бы тяжелым не был путь к познанию истины, ученые всегда находили время для шуток, смеха и веселья.

Это в полной мере можно отнести и к коллективу Института теоретической физики, который возглавлял Нильс Бор в Копенгагене, и к научным коллективам И. В. Курчатова, П. Л. Капицы, С. П. Королева, Н. Н. Семенова, Л. Д. Ландау, а в Беларуси – к научным сообществам Николая Павловича Еругина, Бориса Ивановича Степанова, Андрея Капитоновича Красина и др.