или Откуда берётся высокое качество

творческих разработок

Создание инверсии населённостей делает среду активной, т.е. способной к усилению излучения. Чтобы теперь от сверхлюминесценции в активной среде перейти к лазерной генерации, необходимо:

Для значительного усиления лавины требуется её многократное прохождение через активную среду с инверсией. Простейшим способом многократного действия положительной обратной связи является использование двух плоскопараллельных зеркал (иначе говоря, резонатора Фабри-Перо), расположенных на одной оси, причём активная среда помещается между ними.

Легко видеть, что резонатор автоматически обеспечивает селекцию испускаемых фотонов по направлению их распространения (по вектору импульса). В итоге лазерное излучение будет распространяться вдоль оси, перпендикулярной зеркалам, а фотоны, испущенные в иных направлениях, быстро покинут активную среду и не будут участвовать далее в отборе энергии у активной среды. Напротив, осевые фотоны, создавая в актах вынужденного испускания всё большее количество своих копий, станут "постоянными клиентами инверсии".

Первичные фотоны, образующиеся спонтанно, имеют различия не только в направлениях их импульсов, а это, как мы видели, нетрудно исправить. Дополнительные различия имеются и в длинах волн l испущенных фотонов. Во время первого прохода через резонатор усиливаются все лавины, составленные из фотонов с разными l . Из оптики известно, что интерференция падающей и отраженной от зеркала волн приводит к образованию стоячей волны с удвоенной амплитудой. Поэтому в резонаторе после нескольких актов отражения останутся непогашенными (сиречь усиленными в результате интерференции) только те фотоны, длины волнlкоторых удовлетворяют условию возникновения стоячих волн в оптической системе из двух плоскопараллельных зеркал:

m (l /2) = L, (10)

где L - расстояние между зеркалами, m - целое число. Легко подсчитать, что если, например, l = 620 нм (красный свет), то при L = 5 см, m = (2L/l ) = 161*10³. Таким образом, теоретически возможно большое количество так называемых нормальных видов колебаний (мод) резонатора. Но так как резонатор заполняет активная среда, то реально испытывают усиление только те моды, длины волн которых совпадают или близки к вершине спектраль-

ной линии излучения активной среды за счёт спонтанной люминесценции (см. рис. 5). Используя специальные оптические элементы (дополнительные зеркала, дифракционные решетки), из набора осевых мод можно выделить минимум видов колебаний, обеспечив тем самым высокую монохроматичность лазерного излучения [14].
 
 

Рис.5. Линия флуоресценции рубина и осевые моды резонатора
 
 

Учтём теперь, что активная среда обладает, помимо полезной способности к усилению, свойством поглощения фотонов, характеризуемым показателем поглощения среды a , связывающим интенсивность световой волны до и после прохождения пути L в среде:

I = I₀ exp( - a L). (11)

Учитывая потери энергии волны на отражающих зеркалах, можно записать условие преобладания процессов усиления над процессами поглощения за один проход волны в резонаторе:

I₀ r₁ r₂ exp( - 2a L) > I₀, (12)

где r₁, r₂ - коэффициенты отражения зеркал, а I₀ - интенсивность исходной волны. Условие (3) есть условие начала генерации. Знак равенства в нем соответствовал бы порогу генерации.

Коэффициент поглощения активной среды пропорционален инверсии населённостей (согласно рис. 2 это соответствует разности N₂ - N₁). Поэтому даже небольшая инверсия ( N₂ > N₁) делает поглощение отрицательным, что соответствует усилению.

Мы сделали краткий обзор условий, необходимых для перевода сверхлюминесценции активной среды в собственно лазерное излучение (генерацию) и записали самые простые условия сохранения этого процесса. Мы видели, что использование резонатора последовательно улучшает качество световой энергии первичных фотонов, испускаемых активными центрами. Происходит это поэтапно, качество (когерентность) излучения зависит от количества его проходов через резонатор. Нельзя сказать, что этот процесс является вполне точным аналогом процесса мышления. Однако качественное их сопоставление возможно, и сейчас мы этим займемся.

Свойства творческой работы

Начнем с того, что отметим особенности продукта работы творческого механизма. Это - ДЕЙСТВИЕ, актуальное или потенциальное. Это - совокупность квантов действия, но (здесь начинается аналогия с лазером, напрягитесь!) ... какая совокупность? (ведь сверхлюминесценция - тоже совокупность квантов) ...

Согласованная! И, ясное дело, усиленная. Не умеющий творить человек, конечно, тоже создаёт кванты действия, иногда даже усиленные, но все равно их энергетика (сверхлюминесценция) куда меньшего качества, чем энергия (генерация) Творца.

К примеру, подвернулась Обывателю задачка - требуется равномерно нагреть длинный стержень. Недолго думая, он хватает первое, что попало в руку (спички, паяльная лампа или спиртовка), и начинает водить ею вдоль стержня. Но стержень слишком уж длинный. Пока его нагреваешь в одном месте, он успевает остыть в другом. Вот и носится наш Обыватель с паяльной лампой из конца в конец, безуспешно пытаясь задание выполнить. Он может, кстати, делать это весьма энергично. "Сверхлюминес-центно", так сказать. Создавая у окружающих иллюзию завершённого дела. "Добавьте мощностей - говорит он, - подкиньте ресурсов и техники, и мы её, эту болванку-разболванку, так разогреем, что родная мама не узнает..." Он мыслит экстенсивно, поэтому его мысль, отливаясь в совокупность квантов действия, не приводит к решению проблемы "за один присест". "Воз" проблемы, как сказано в басне, и ныне там: стержень так и не нагрет, как следует.

Но вот та же задачка попалась Творцу.

Он вынет свой станковый лазер и быстро проведёт им вдоль стержня. Мощность лазерного излучения такова, что остыванием прогретых вначале участков стержня можно пренебречь, подобрав нужную скорость сканирования лазерным лучом по поверхности стержня. Всё? Нет! Закончив дело, Творец скажет, как связаны теплопроводность (скорость остывания) стержня и скорость сканирования лазерным лучом поверхности. Иными словами, укажет условия, в которых использованный им метод работает. Даст критерий. Следовательно, Творец:

- скоординировал свои кванты действия так, чтобы конечное действие, направленное на решение задачи, было завершённым: использовал нужное устройство в нужном диапазоне условий задачи и достиг эффекта сейчас (проявил когерентность усилий);

- использовал в массе своей подходящие кванты действия, не совершая бесполезных действий подолгу (получил нужный спектральный диапазон квантов действия);

- указал на условия, в которых употребление проявленных им квантов действия и является подходящим, т.е. проявил критичность по отношению к своему решению.

Критичность Творца была, что называется, конструктивной и рефлексивной, направленной на себя. Между тем Обыватель, напротив, критикует кого угодно и что угодно, только не свои действия. От него часто слышишь: "Персонал не обучен, режим не подобран". Чем объяснить его поведение? Тем, что он использует для решения задачи заимствованное и готовое. Говоря образно, увидев эффект действия молотка в руке столяра, он его запомнил, "отнял молоток у столяра", а затем, наряду с другими такими "молотками", попытался использовать его для забивания в землю многотонной сваи. Как вы думаете, насколько эффективными окажутся его действия, даже если он приложит все старания?

Инструмент Творца гибок и сиюминутен. Он придуман сейчас, в соответствии с текущими нуждами. Он - в гармонии с материалом задачи. И, мало того, он сделан из этого же материала. Потому и эффективен. Итак,

Логично предположить, что усиление активности некоторых "примесных" пейсмейкеров и подавление активности всех других развивается аналогично процессу селективного усиления в лазерном резонаторе.

Что в зеркале твоём?

Сделаем ещё лирическое отступление, и да простят нас изголодавшиеся по рецептам прагматики. (Кстати, вот вам попутный вопрос: чему служат лирические отступления?) Опишем в лазерных терминах обстоятельства, в которых Творец и Потребитель решают задачу (их, в частности, мы касались в табл. 2), и причины того, что одному человеку удаётся, а другому не удаётся найти решение. Найти решение здесь значит "сконструировать" из своего мышления лазер - да такой, что генерирует излучение с нужными параметрами.

Потребитель, имея в виду требования задачи, тут же заявит: "Дайте мне подходящие зеркала, и я создам такой резонатор, что моя персональная активная среда автоматически создаст необходимые кванты действия с лазерным качеством". Затем он роется в памяти, где пылятся сотни зеркал. Он говорит: "Знать бы, какое зеркало использовать". (Опять его вечное "если бы", "тогда бы...") Другими словами, он не действует, хотя, возможно, владеет всем необходимым для создания лазерной генерации с заданными параметрами. Но, подобно буриданову ослу, не может выбрать, какое из зеркал ему более по нраву. Значит,

Обычно мы говорим: "Задача требует". Откуда исходит осознание этих требований? Потребитель, к примеру, их почти не осознает. Иначе устыдился бы несоответствия, не стал бы молоточком сваю пудовую забивать. Осознание проистекает из утрирования ситуации (от фр. outrer - преувеличивать). У Потребителя нет на это энергии, она вся идёт на подпитку памяти - скопище "хромых доминант". Его энергетика не позволяет ему раскошеливаться на застойные доминанты.

Творец действует иначе. Первые две-три раздражающие мысли, пришедшие на ум при соприкосновении с проблемой, он начинает методично усиливать, раскачивать, добиваясь образования застойных доминант, которые, как мы выяснили:

- есть результат глубокого проникновения в суть задачи;

- заканчивают формирование потребности снять раздражение, возникшее из-за дискомфорта от нерешённой задачи².

Иначе говоря, застойная доминанта есть сформировавшееся отражение неспособности квантов действия её пейсмейкеров к завершенному снятию проблемы (как исходного раздражения). Слово "отражение" не случайно. Застойная доминанта - зеркало проблемы. Что происходит далее, мы уже знаем. Идет возбуждение примесных групп пейсмейкеров, причем количество одновременно возбуждаемых "примесных" групп прямо пропорционально концентрации возбужденных пейсмейкеров застойной доминанты и зависит от скорости восстановления инверсии. Передача возбуждения от застойной доминанты к примесным группам пейсмейкеров осложняется, во-первых, потерями передачи (с неким показателем поглощения a , зависящим от инверсии). Во-вторых, "потерями пластичности" застойной доминанты на возбуждение отдельных пейсмейкеров с очень большой вероятностью спонтанного испускания (т.е. с малым временем жизни), что делает неперспективным создание на их базе инверсии и в конечном счёте - готовых доминант. Потери эти - аналог потерь излучения в лазерном резонаторе за счёт выхода света через зеркала (отражательные потери) и вне зеркал (дифракционные потери). Теперь можно найти аналогию порога генерации в творческом процессе. Она - в возможности перехода обычной доминанты в застойную, возбуждённые клетки которой позволяют активизировать "примесные центры кристаллизации" потенциальных доминант - за вычетом потерь пластичности и потерь на передачу нервных импульсов.

Обычная доминанта способна лишь на испускание квантов действия, направленных непосредственно на источник раздражения или на возбуждение одиночных клеток-посредников, способных подобные кванты испустить. Застойная доминанта создаёт новые доминанты.

Продолжим цепочку сравнений.

Кванты действия новой дочерней доминанты (её составляют либо возбуждённые "с нуля" сторонние пейсмейкеры, либо "примесные") - ИНЫЕ, чем кванты действия исходной застойной доминанты. Они, эти кванты, представляют собой новую последовательность действий, направленных на решение проблемы. А если окажется, что их активность не привносит должной полноты в решение, то из породившей их доминанты можно опять сделать зеркало - новую застойную доминанту. И повторить всю процедуру заново.

Таким образом, творческий процесс имеет полициклический характер. На первом этапе каждого цикла создаётся застойная доминанта как отклик на непригодность находящихся в активе квантов действия. То есть создаётся (или берётся из памяти) зеркало проблемы. На втором этапе каждого цикла на базе застойной доминанты формируются очаги вторичных доминант. На третьем этапе среди них осуществляется отбор на предмет пригодности их квантов действия к решению задачи. Если удовлетворительное завершающее действие (решение) не достигается, то на базе синтезированных во втором такте цикла вторичных доминант формируется новая застойная доминанта, и процесс повторяется. Как и у Мастера, этот процесс итеративен, однако новые зеркала в нём синтезируются по ходу дела, а не берутся готовыми из памяти. Прерогатива памяти здесь - "затравочное" зеркало. Не более.

Мы помним, что поддержание доминант над порогом генерации стоит недешево. Поэтому, если уж мы не избегли методики перебора вариантов, то следует сделать ее экономически выгодной. Как?

Резонатор резонатору рознь

Обратимся к опыту нейрофизиологов и психологов. Исследователи В.М. Русалов, М.Н. Русалова, И.Г. Калашникова и Т.Н. Стрельникова изучали асимметрию электрического мозга у представителей разных типов людей, предварительно прошедших психологическое тестирование. На первом этапе у 500 испытуемых студентов определялся тип высшей нервной деятельности, который согласно классической типологии И.П. Павлова характеризуется, в частности, показателями эргичности (от др.греч. ergon - труд, работа), т.е. работоспособности нервной системы. По этому показателю отличают людей с "сильным","слабым" и "средним" типами высшей нервной системы (ВНС). На втором этапе исследований синхронно с записью a -ритма от двенадцати симметричных точек левого и правого полушарий мозга испытуемые выполняли вербальное задание - составление анаграмм (т.е. слов или словосочетаний, образованных перестановкой букв, составляющих другое слово, например: трос - рост - сорт). Выяснилось, что:

1. Студенты с инертным преобладанием активности в левой лобной или правой затылочной зонах мозга относились к "слабому" и "среднему" типам (средний показатель эргичности 6.1 балла).

2. Испытуемые "сильного" типа (10 баллов эргичности) "отличаются совершенно определённой динамикой активности, а именно: возникновением фокуса активации в левом полушарии, переносом фокуса в симметричную правую область и чередованием преобладающей активности левого и правого полушарий" [15, с.102-103].

Итак, существует принципиальное отличие в работе над задачей людей "сильного" типа ВНС и людей "слабого" типа. Возникающие в мозге последних доминанты (застойные и обыкновенные) сохраняли своё месторасположение всё время, пока отыскивалось решение. Работу их мозга, следовательно, можно сравнить с однопроходовым лазером, имеющим всего одно зеркало. Поэтому результирующее излучение (распространяющееся в направлении беззеркального торца активной среды) имеет невысокое качество:

- большую угловую расходимость (отсутствие направленности), т.е. слабую степень пространственной когерентности;

- отсутствие монохроматичности, т.е. низкую степень временной когерентности.

Посему очень малая его часть попадёт на небольшую мишень-задачу, и потребуется значительная энергия, чтобы поверхностная плотность квантов действия, попадающих на мишень, приводила к ощутимым её преобразованиям. Другой вариант применения такого лазера - большие размеры мишени, оправдывающие её освещение широко расходящимся лазерным светом, что делает задачу тривиальной. Поэтому людям с таким типом функционирования нервной системы неподъёмными кажутся задачи, которые Творец решает мимоходом.

У людей с "сильным" типом ВНС активность участков мозга чередуется. Возникшая в левом (это важно!) полушарии застойная доминанта отзеркаливает возбуждение нейронам правого полушария. Здесь, на базе "примесных" пейсмейкеров формируются новые доминанты, и уже из них способна сформироваться новая короткоживущая застойная доминанта. Каждая застойная доминанта выступает и в роли источника квантов действия, и в роли зеркала. Часть её квантов действия может внести лепту в осуществление схемы решения задачи, а другая часть отражается "назад" в соседнее полушарие.

Эта тактика служит многократному усилению лишь нескольких значимых для решения проблемы "мод", соответствующих группе квантов действия, составляющих творческий пакет. Эта тактика экономична, так как не требует расхода энергии для одновременного поддержания нескольких доминант ("зеркал"), ведь их активация носит прерывистый и циклический характер. Существенно, что соответствующий резонатор способен от цикла к циклу заменять свои зеркала на новые, синтезируя из циркулирующих в нем квантов действия.

Функциональная асимметрия мозга

Для творчества небезразлично, в каком полушарии зарождается первичная мотивационная доминанта. В контексте аналогии с лазером это объясняется тем, что одно из зеркал обычного лазерного резонатора всегда "глухое", т.е. обладает только отражающими и поглощающими свойствами, а другое - ещё и пропускающими.

Если строить более точную аналогию между лазером и творческим механизмом, мы должны дополнительно предполагать, что его активная среда имеет сравнительно большой продольный размер, а накачка, как показано на рис. 6, охватывает своим влиянием активные центры только в прилегающих к зеркалам областях. Достичь, не участвуя более в прохождении через резонатор и не вызывая актов вынужденного испускания, т.е. усиления света.

Рис.6. Уточненная модель творческого механизма как лазера с особой схемой возбуждения.
 
 

Описанное отличие во влиятельности накачки представляет собой аналог функциональной асимметрии мозга. "При сопоставлении имеющихся экспериментальных фактов, - пишет академик П.В.Симонов, - создаётся впечатление, что правое полушарие у высших млекопитающих животных связано с реализацией врождённых и приобретённых автоматизмов, в то время как левое вовлекается в деятельность каждый раз, когда требуется анализ новой ситуации и поиск оптимальных в этой ситуации решений" [16, с.85]. Если вслед за раздражением мотивационная доминанта формируется в левом полушарии, то это на языке нейрофизиологов означает, что проблема анализируется. Если же возбуждение в первую очередь фиксируется в правом полушарии, то "накликанные" им доминанты вызываются из долговременной памяти субъекта, т.е. представляют собой рефлекторно действующие схемы (см. гл. 2, 3).

Исходя из этого факта, левому полушарию мозга можно приписать роль "глухого" зеркала, так как накачка вблизи него приводит к превышению порога генерации с большим вероятием, чем накачка вблизи полупрозрачного зеркала. У плохо решающих задачи людей со "слабым" типом ВНС возбуждение мозга зачастую начинается (и там локализуется) отнюдь не в левом, "аналитическом", полушарии, а в правом полушарии, т.е., говоря на лазерном языке, - вблизи полупрозрачного зеркала. В свете предложенной параллели (левое полушарие - аналог "глухого" непрозрачного зеркала, правое полушарие - аналог полупрозрачного) становится понятным, какие застойные доминанты более работоспособны, а какие - нет, и каков наиболее эффективный режим их возбуждения.

Несколько следствий.

При контакте с проблемой наиболее благоприятным для её решения является ответный отклик нейронов левого полушария. Тогда она действительно осознаётся, анализируется.

Отклик нейронов правого полушария оказывается неперспективным. При этом энергия тратится не на то, чтобы уяснить, каких квантов действия не достаёт, а на то, чтобы "перелистать подшивки" (в первом случае спрашивают: "В чём смысл затруднения? ", а во втором: "С чем же похожим я раньше сталкивался?"), извлечь готовый автомат по производству квантов действия "на все случаи жизни". Но, как известно, всего не предусмотришь...

Истоки качественной работы

Посмотрим ещё раз на то, как строят резонаторы Потребитель, Мастер и Творец.

Начнём с Потребителя. Отклик на проблему освежает в его правом полушарии следы того, как решались кем-либо и когда-либо подобные проблемы. Упование на то, что вставшая проблема схожа с ними, у Потребителя априорное. Он не берёт на себя труд проанализировать проблему и создать застойную доминанту. Вместо этого он демонстрирует эрудицию, т.е. разменивает энергию, что могла бы пойти на построение аналитической застойной доминанты правого полушария, по мелочам, освежая в памяти , как решались любые, сколь угодно близкие к текущей проблемы. Образуется группа доминант, излучающих слабый по интенсивности поток несогласованных квантов действия (не всегда достигающий даже сверхлюминесценции). Потребитель фонтанирует: "Сходная проблема решалась так, так, так и тем-то и тем-то и тогда-то". Естественно, что сам он при этом проблему не решает, хотя и пребывает в уверенности, что он-де в русле и на ролях... Закончим с ним. Испущенные им кванты 1) спонтанны, 2) почти не усилены, поскольку до создания застойной доминанты дело не дошло. И не дойдёт. Энергия Потребителя расходуется не на инверсию, а на люминесценцию. Пользуясь гармониями (механизмами по производству высококачественной энергии, рецептами и автоматизмами, взятыми из памяти), он получает излучение, близкое к шумовому. Вывод:

- смена зеркал не должна нарушать генерации;

- смена зеркал может менять параметры излучения (l , поляризацию, структуру моды, фазу);

- новое зеркало синтезируется при посредстве отражённых от соседнего зеркала фотонов. Итак, зеркала Творца всякий раз обновляются, но не за счет зеркал со склада. Следовательно, резонатор Творца - адаптивный, приспособительный.

Уже два десятка лет интенсивно развиваются методы синтеза оптических элементов с помощью компьютеров - адаптивная оптика. С их помощью удаётся адаптировать оптическую систему к процессу, протекающему в ней, добиваясь наиболее полного и продолжительного использования её рабочих возможностей. Наиболее близким примером использования названных методов является конструирование адаптивных резонаторов. Потребитель и Мастер смотрят на зеркала, как на иконы. "Зеркало - это средство достигнуть необходимых лазерных параметров - мощности, когерентности, спектрального состава," - думают они. И Мастер даже пытается это делать, отбирая их со склада. Но отчего-то излучение его лазера всегда немного хуже требуемого.

Что общего у Потребителя с Мастером?

Они оба не отдают себе полного отчёта в том, что существуют разнообразные источники искажений внутри самого резонатора, снижающих качество генерируемого лазерного пучка: вибрации и разъюстировка оптических элементов, термическая деформация зеркал, неоднородности активной среды и так далее. Поэтому, используя вполне высококачественные зеркала, Мастер всё же получает на выходе энергию хоть немного, но меньшего качества.

Творец активно воздействует на элементы резонатора, адаптирует их к условиям текущей задачи, черпая информацию о том, как это сделать, не из памяти, а из текущего материала задачи. Он, например, вводит корректирующие зеркала, термически деформирует их отдельные участки, меняет длину L резонатора (так называемая коррекция изменением оптического пути резонатора) и т.д. И не бежит всякий раз на склад за новым зеркалом, а видоизменяет два-три взятых в начале работы, от печки приплясывает! На входе в систему он может использовать зеркало низкого качества (или и вовсе не использовать готовое, а синтезировать своё), зато на выходе имеет кванты действия высокого качества:

А заметили ли вы, что чем дальше мы углубляемся в "лес" творческого процесса, тем больше выводов получаем? Написание текста, что вы сейчас читаете, лавинообразно наращивало количество выводов. Что же они есть? - Это кванты действия, скоординированная сумма которых направлена на задачу построения модельной аналогии творчества. На выработку такого представления, которое позволило бы читателю с уверенностью судить, творчески ли он действует. Однако старательный читатель, не обходящий стороной вопросы, оставленные для самостоятельной работы, пожалуй, согласится с тем, что не в выводах счастье. И скажет, в чем именно оно. А так как это глубоко личное убеждение, мы его опустим. И пусть каждый приходит к нему самостоятельно.

Другие же выводы этой главы, по традиции, повторим:

1. В этой главе мы столкнулись с новым качеством Творца, которое, мешая ему пользоваться готовыми зеркалами, одновременно управляет адаптацией его резонатора к материалу задачи. Это - критичность. Так что же слышит от критичности Творец, мешающее ему пользоваться готовым зеркалом? Дайте своё определение критичности и сравните его с критикой, исходящей от Потребителя. Какие у них цели?

2. Как решить вопрос о приоритете какого-либо открытия, зная об адаптивных свойствах творческого резонатора?

3. Древнекитайские философские школы оставили нам множество изречений. Вот одно из них: "Великий человек подвижен, как тигр, и уже до гаданий знает правду" (Сунь-цзы). Если предположить, что "великий человек" - творческая личность, а гадание служит выбору стратегии для дальнейших действий, то что такое это "знание правды"? Вам будет ещё интереснее, если вы сравните свою интерпретацию с интерпретациями своих друзей и сокурсников.

4. Проанализируйте по очереди вероятности того, что Потребитель, Мастер и Творец начнут участвовать в общественном движении по закрытию и демонтажу объектов атомной энергетики: рудников, заводов по переработке, атомных станций и т.д. В любом случае попробуйте представить, какой конкретной деятельностью в рамкахэтого движения они могут заниматься. Что им - каждому в отдельности - будет по плечу, какие задачи они перед собой могут поставить, какие проблемы обнаружить?

Примечания:

¹ Мы пишем "Мастер", "Потребитель", "Творец", используя заглавные буквы. Здесь их типология становится настолько разработанной, что можно говорить о них не как о типах "вообще", а как о реальных персонажах.

² Дискомфорт и является маркёром соприкосновения с задачей или проблемой. (Задачу определения этого маркёра мы имели в виду в гл. 3, раздел "А вы все-таки пишите!")