Алгоритмы открытий. Часть 11

Как создать эффект?

В школе мы изучаем физику, геометрию, химию, математику, биологию… В итоге, практически большинство не знает, что эти науки обладают огромным фондом, так называемых, эффектов материального мира, и как можно использовать эти физические, химические, геометрические, математические и биологические эффекты в своей деятельности на практике. Не говоря уже о том, как создавать новые эффекты, не будучи профессионалом в той или иной области науки и техники. О том, как использовать всю физику, всю химию, всю геометрию и т.д. в своей деятельности, и создавать новые эффекты и пойдёт речь в данном материале.

Тело, впёртое туды, выпирается оттуда…

Однажды Гиерон, получив от мастеров заказанную им золотую корону, усомнился в их честности; ему показалось, что они утаили часть золота, выданного на её изготовление, и заменили его серебром. Эту задачу Гиерона 2255 лет назад пришлось решать знаменитому Архимеду. Он нашёл, что объём воды, вытесненный короной, зависит от веса короны, а её вес – от металлов, из которых она изготовлена. На что в наше время студенты сочинили свою формулировку закона Архимеда: «Тело (В1(L1)), впёртое туды, выпирается оттуда силой выпертой воды (B2(L2))» (Рис.1). С позиций концепции академика Н.В. Левашова («Неоднородная Вселенная») и тело В1, и вода В2 имеют собственные уровни мерности L1 и L2. Что из этого следует, разберём ниже.

В школе и в ВУЗе мы получаем большой объём знаний о физических и химических эффектах (порядка 50), хотя их известно более 500. Но умеем ли мы ими пользоваться? Это большой вопрос. По большому счёту, нас этому не учат. Мы знаем, например, как звучит закон Архимеда, не понимая часто как им пользоваться на практике. Но вспомним, что «Знание есть ни что иное, как осмысленная и понятая нами информация, полученная через органы чувств о происходящем вокруг и внутри нас. К сожалению, современная земная цивилизация накопила огромный объём информации о происходящем вокруг и внутри нас, но осмысления и понимания этой информации практически не произошло…» (Левашов Н.В.).

Но учат ли нас в школе этому осмыслению и пониманию на всех этапах обучения? Опыт показывает, что нет. Например, о том, что чистый кислород поддерживает горение, например, водорода, знал ещё знаменитый химик Лавуазье. Однако прошло целое столетие, прежде чем идея была осмыслена, понята и нашла практическое применение, в частности, в газовой сварке.

А дело было так. В 1890 году полиция Ганновера была поставлена на ноги. Злоумышленник вскрыл банковский сейф и похитил крупную сумму денег. Эксперты, прибывшие на место происшествия, с недоумением рассматривали окно в стенке сейфа. Оно было таким ровным, словно резали не сантиметровую листовую сталь, а стекло или фанеру. Когда преступника задержали, его, прежде всего, спросили, чем он пользовался. Вор указал на два небольших баллона валявшихся в углу. По ходу дела он изобрёл газовую резку  (Рис.2).

А теперь рассмотрим такую задачу. Нужно измерить силу прижатия контактов, не разрушая стеклянную оболочку геркона (Рис.3)? Если задачу решать известными средствами, то здесь возникает противоречие: чтобы измерить силу прижатия контактов друг к другу известными способами, стеклянной колбы не должно быть (например, можно разбить стеклянную оболочку), и она должна быть, чтобы это был геркон (т.е. её нельзя разбивать, т.к. это изделие), который нужно использовать и далее. Его и следует устранить. Кажется, что это невозможно, ведь контакты находятся внутри стеклянного баллона. Но это на первый взгляд. Посмотрим, какими свойствами и качествами обладают контакты геркона.

Они электропроводны, упруги, имеют массу и т.д. Чтобы узнать о силе прижатия контактов друг к другу, их нужно развести с такой же силой, а для этого сначала нужно как-то проникнуть внутрь баллона.

Например, электрический ток проходит через контакты, но он не способен развести их в стороны. Для этого нужно что-то, воздействующее на контакты с усилием. Хорошо проникает тепло, но оно не способно воздействовать на контакты с позиций силы. Остаётся масса контактов и их упругость. А где масса – там и инерция. Осталось найти способ как ее применить.

Для этого лучше всего подходят центробежные силы (Fцбс). Так и поступили изобретатели по Авт. свид. № 487336: геркон вращают, и о силе прижатия контактов судят по угловой скорости вращения, при которой контакты размыкаются.

Физика для всех

Обобщим эти примеры и выявим общее – что их объединяет, введя условные обозначения (В – вещество; О – объект (обобщённое понятие); стрелка → – воздействие одного объекта А на другой объект Б; стрелки ←→ – взаимодействие между объектами; ==> – результат взаимодействия, свойство). Попробуем с позиций новых знаний посмотреть на задачу Архимеда и другие примеры.

Гравитация – поле или поток первичных материй (перепад мерности ΔL) увлекает тело (корону), имеющее собственную мерность L1, к центру Земли, она же – гравитация – увлекает (притягивает) и воду за счёт также перепада мерности между собственной L2 и мерностью L в данной точке Земли. Разность между двумя действиями (гравитация → тело и гравитация → вода) и есть выталкивающая сила, которая равна весу вытесненной воды (вода имеет свойство растекаться, поэтому вводят ёмкость, см. Рис.4). Выталкивающая сила и уравновешивает собственные мерности тела и воды в месте контакта. Представим это так:

Пграв. ↔Втело ==> перепад мерности ΔL1;

Пграв ↔ Ввода==> перепад мерности ΔL2.

Перепад мерности ΔL1 ← взаимодействует → с перепадом мерности ΔL2 ==> Результат – свойство (вытеснение телом объёма воды, вес которой равен весу тела).

Тепло (тепловое поле Пт) → (водород + кислород) ==> Результат (струя газа с высокой температурой с мерностью L1) → сталь (с мерностью L2) ==> Результат (разрезание cтали на части – изменение мерности стали).

Вращение геркона создает радиальный перепад мерности ΔL1 – центробежную силу (Пцбс.), а каждый контакт имеет свою мерность L2 – инерцию.

Пцбс. → контакт 1==> Результат (перепад мерности ΔL в сторону от контакта 1;)

Пцбс. →контакт 2 ==> Результат ( перепад мерности ΔL в сторону от контакта 2).

Перепад мерности ΔL1 ← взаимодействует → с перепадом мерности ΔL ==> Результат (разведение контактов c силой их прижатия).

Что будет, если нагреть пластинку из меди? Известно, – она расширится в соответствии со своим коэффициентом линейного расширения и приобретёт собственную мерность L1. А если нагреть ещё и пластинку из железа? Понятно, и она расширится, в соответствии со своим коэффициентом линейного расширения, приобретя собственную мерность L2.

Теперь соединим обе пластинки, например, прессованием или заклёпками и нагреем. Что произойдёт? Каждая пластинка будет менять свою мерность и, естественно, та пластинка, у которой коэффициент линейного расширения больше, изогнётся сильнее. Тогда и вся система изогнётся на определённый угол и создаст достаточно большое усилие, если её ограничить третьим элементом (О3). Это физическое явление называется эффектом биметаллической пластинки (см. Рис.5). Такие пластинки применяются в термореле в бытовой аппаратуре (утюгах, чайниках и др. нагревательных приборах) для регулирования температуры.

Таким образом, каждый раз для получения требуемого результата мы создаём перепад мерности между взаимодействующими объектами О1 и О2, имеющими определённые качества (см. Урок № 8: Изобретения по формулам), т.е. используем создаваемую при взаимодействии неоднородность, какое-то новое местное качество. При этом объекты, взаимодействуя друг с другом, и создают свойство, обладающее определённым качеством – эффектом. Если же это свойство или эффект направить на третий объект (О3), как правило, изделие, которое нужно обработать, получим нужный по условиям задачи результат (см. Урок № 8: Изобретения по формулам). Его и будем называть физическим эффектом (См. вепольную формулу физического эффекта).

Действительно, каждая структура может быть достаточно широко использована, если в качестве третьего элемента, т.е. (О3) использовать такой, который совместно с данной структурой реализует заданную функцию или требуемое действие (ТД). Например, известно, что при охлаждении воды, она превращается в лёд, увеличивая при этом свой объём. Об этом и о том, от чего лопнула бутылка, знает каждый школьник.

Если к этой структуре присоединить объект (О2) – цилиндр, ограничивающий объём воды О1, то в результате превращения воды в лёд, он, расширяясь, создаст огромное давление в этом объёме (См. схему).

Следует обратить внимание на то, что при этом всегда присутствует четвёртый элемент (О4), выполняющий функцию управляющего органа. В наших примерах это следующие элементы:

• стенки сосуда – удерживают воду от растекания;
• наконечник газорезки – направляет и организует форму струи;
• стеклянный баллон геркона – удерживает на одной оси оба контакта;
• зафиксированный конец биметаллической пластинки – создаёт опору для изгибающейся пластинки.

В примере со льдом, разрушаемый льдом объект сам является четвёртым элементом (О4), направляющим разрушение так, как надо по условиям задачи, например, бутылка, в которой заморозился лёд.

Но если в качестве О2 взять, например, промёрзший грунт (частично твёрдый лёд) и залить его водой О1 (жидкий лёд)? Что произойдёт тогда? Мы уже знаем: застывая, вода отдаст своё тепло грунту, и он оттает. Тогда его можно будет разрабатывать, например, экскаватором (Авт. свид. № 503040).

Таким образом, эффект проявляется всегда там, где присутствует или создаётся неоднородность.

От неоднородности к эффекту

Ещё раз обратим внимание на важность принципа неоднородности для формирования не только Вселенной, но и тех искусственных систем, которые мы собираемся изобретать для себя или объяснять их работу. В изобретательстве его ещё называют принципом местного качества, гласящим:

а) перейти от однородной структуры объекта или внешней среды (внешнего воздействия) к неоднородной;

б) разные части объекта должны выполнять различные функции;

в) каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее соответствующих её работе.

Причём, с развитием системы степень неоднородности её элементов и её структуры возрастает. Например: однородный объект → объект с частично изменёнными параметрами или частями → объект А с элементами объекта Б → антиобъект А → … Далее эти объекты могут объединяться с себе подобными или другими в соответствии с приведённой закономерностью: два объекта → два объекта с частично изменёнными параметрами или частями → … и.т.д.

Обратимся к совершенно не техническим системам, например, к метафоре в поэзии, к анекдотам, и на их основе поясним роль и некоторые особенности принципа неоднородности. В поэзии он проявляется в метафоре:

«..Так и хочется к телу прижать
Обнажённые груди берёз».

С. Есенин перенёс косвенное сходство белой женской груди (предмета переносного значения) с белым стволом (предметом прямого значения слова) берёзы, эмоционально насыщая её образ, и получил совсем другой эффект восприятия.

Или у А. Блока:

«Сойдут глухие вечера…

Змей расклубится над домами…»

Поэт переносит на клубы дыма сходство их со змеем и закрепляет в сознании этот эмоционально насыщенный образ.

Многие наверняка заметили, что не всякий анекдот вызывает смех и особый эффект его восприятия. Хороший анекдот всегда содержит или сводится к противоречию, которое в нём заложено и разрешается достаточно необычно, используя один из приёмов устранения противоречия. Очень часто это приём – «сделай наоборот». Или: на один из объектов анекдота переносят свойства и качества другого, имеющие с ним не прямое, а косвенное сходство, как это делается в поэзии в метафоре. И опять объекту приписывают новые качества, делая его образ неоднородным по сравнению с исходным (прямым).

Анекдот 1. Профессор спрашивает студента:

– Почему вы так волнуетесь? Боитесь моих вопросов?

– Да нет, профессор, я боюсь своих ответов.

Обычно студент боится вопросов профессора, т.к. они могут быть сложными, но он обычно что-то всё-таки знает. А здесь – наоборот, он боится своих ответов. Если бы студент знал, то его ответ был бы адекватен вопросу профессора, т.е. был бы однороден с ним. Здесь же полное незнание. В одном сюжете (системе) нужно совместить несовместимое, т.е. в сюжете от знания перешли к незнанию – антисистеме.

Анекдот 2. Скачет ковбой по прерии на коне, а внутренний голос говорит ему: остановись, здесь золото! Остановился ковбой и говорит: ну и что? – Копай! – отвечает ему внутренний голос. Копает ковбой, вот уже яму глубиной с метр выкопал.

– Нет золота… – подумай ковбой. – Копай глубже, – отвечает внутренний голос. Вот уже погрузился ковбой на три метра в землю, а золота всё нет. Посмотрел он тогда вверх и спрашивает: А как же я теперь отсюда выберусь?

– А чёрт, его знает, – ответил внутренний голос.

Нормально – когда выкопал, взял и ушёл. Ситуацию немного изменили: чтобы найти золото, нужно копать глубоко, а чтобы быть хозяином этого золота и владеть им, нужно ещё выбраться из ямы. В несовместимости ситуаций и состоит эффект анекдота.

Это можно представить в вепольной форме.

Задача: Информационное поле (Внутренний голос) → ковбой→ золото ==> богатство.

Решение: Поле механических сил (сила ковбоя) → лопата → земля ==> глубокая яма.

Антизадача: Информационное поле (золота нет) → Ковбой → глубокая яма ==> Как выбраться?

При сравнении задачи и её решения с нерешаемой антизадачей и выявляется трагичность и комичность ситуации.

Анекдот 3. Горит больница. После того, как пожар потушили, к главврачу подбегает пожарник и докладывает: двухэтажный больничный корпус потушили, там 10 человек сами оклемались, 12 откачали, а вот троих не удалось. Врач падает в обморок. Когда его привели в чувство, он произнёс: это не больничный корпус, это морг.

Всё дело в больных и мёртвых, их восприятие разное – противоположное. Эффект состоит в том, что в морг уложили не мёртвых, а живых людей, т.е. наоборот. Получились живые покойники – неоднородные с мёртвыми элементы.

Анекдот 4. На опушке леса поселился Змей Горыныч и утром ждёт свою добычу. Идёт медведь. Горыныч хватает его и спрашивает: А ты кто? – Я косолапый… Так, косолапый, чтобы через час привёл свою жену, я вами позавтракаю. Понял?

– Ага!

Через час косолапый привёл свою жену, и Горыныч ими позавтракал. Сидит и ждёт далее. Смотрит, бежит волк. Спрашивает: Ты кто?

– Я, я Серый.

– Так, Серый, чтобы к обеду привёл свою жену и детишек, обедать я буду вами. Понял?

– Ага!

Через час серый привёл всю свою семью, и Горыныч пообедал ею. Сидит, ждёт. Смотри, скачет заяц. Он поймал его за уши и спрашивает: Ты кто?

– Я? – Я – Косой.

– Так, Косой, к вечеру придёшь и приведёшь всю свою родню ближнюю и дальнюю, поужинаю я вами. Понял?

– Ага! А можно вопрос?

– Валяй!

– А можно не приходить?

– Конечно, можно!

Учитывая принцип неоднородности, можно предложить простейший алгоритм сочинения анекдотов и… физических эффектов.

1. Нужно выбрать объект (А) и объект (Б) или какое-либо явление (действие), которое нужно произвести над героем. Затем поменять действие на антидействие или героя на антигероя и довести до заранее заданного результата. Если нужно, ввести ещё один дополнительный объект (В), который поможет достичь требуемый результат.

Пример 1. Возьмём попугая (объект А) – птицу, которая может подражать человеческому голосу. Пусть попугай будет говорить противоположное тому, что хотел бы слышать его хозяин (Б). Для этого попугай должен уже заранее это знать, поэтому он должен быть от другого хозяина. Предположим, что попугая кому-то подарили. И он начинает повторять то, чему его учил прежний хозяин, например, ругает всех, на чём свет стоит. Новый хозяин не выдерживает и прячет попугая, например, в холодильник (В) или в стиральную машину.

Пример 2. Возьмём мёрзлый грунт. Его, например, нужно разморозить… Обычно для этого грунт разогревают разными способами (разжигают костры, каменный уголь и т.п.). Но мёрзлый грунт – это обычный грунт со льдом. Лёд наоборот – вода.

2. Нужно создать эффект (Э): Чтобы объект Б воздействовал на объект А, нужно создать направленное действие (создать перепад «мерности» – неоднородность) над объектом А и достичь ожидаемого эффекта (чтобы он делал то, что нужно объекту Б), используя объект (В). Для усиления эффекта нужно использовать какое-либо свойство объекта (В).

Пример 1. Чтобы хозяин смог воздействовать на попугая, поместив его в холодильник, который может ассоциироваться с Сибирью, или с тем, что в нём содержится, например, с замороженной и общипанной курицей – птицей (попугай тоже птица, но живая). Если в стиральную машину, то там может быть куриное перо из подушек в чехле.

Пример 2. Нужно разморозить грунт. Возьмём в качестве второго объекта воду и зальём ею грунт (вода имеет мерность, отличную от мерности льда). Что произойдёт? Понятно, вода превратится в лёд.

3. Следствие воздействия ФЭ на объект А.

Пример 1. Попугай: Осознал, извиняюсь…

Пример 2. Замерзая, вода отдаст своё тепло (она очень теплоёмкая) мёрзлому грунту, который начнёт таять. Что и нужно было получить. При этом для лучшего эффекта отмораживания, накроем «замоченное» место, например, толем.

Развитие сюжета: например, сравнивая объект А с объектом В или его содержимым, но по противоположным характеристикам. Усиление эффекта.

Пример 1. Попугай в перьях, а курица – общипана. Он сравнивает себя с ней. Или: видит одни перья, а птицы нет… У него возникает вопрос…

Заключение, вывод.

Пример: Попугай уже шёпотом: Можно ещё вопрос? А курицу-то за что…? Или: А что сделал вам тот, из кого сделали подушку, а?

Итак, мы убедились, что, благодаря неоднородности объектов, при их взаимодействии и возникают различные эффекты.

Но мы знаем, что вещество имеет много уровней организации: вселенная, планета, кусок вещества, песок, кристалл, кристаллическая решётка, домены, молекулы, атомы, частицы и т.д. При этом оно имеет ряд физических свойств (массу, твёрдость, цвет и др.), химическую активность и, до определённого уровня, – геометрическую форму.

Например, когда мы имеем дело с геометрией объекта (А) – его формой, размерами, структурой, то на этом уровне удобнее говорить о геометрических структурах или эффектах. Когда действие происходит на уровне молекул и атомов, которые взаимодействуют друг с другом, то тогда удобнее вести речь о химических структурах и эффектах. Если действие происходит с привлечением биосистем, то это значит, что речь идёт о биологических эффектах. И т.д.

Хотя и геометрические, и химические, и физические эффекты, в принципе, являются вещественно-полевыми эффектами, т.е. физическими. А вещества, используемые в них, являются преобразователями, распределителями и т.п. потоков энергии, вещества или информации в их структурах.

Но так уж повелось в науке – сначала всё делить на физику, химию, геометрию и другие науки, а затем вновь их объединять. Правда, изобретателю или просто специалисту не физику, например, не обязательно знать всю теоретическую физику, чтобы пользоваться физическими законами при создании своих изобретений. Для начала достаточно знать о сути эффекта и как его можно применить в тех или иных условиях. С этой целью в ТРИЗ разработаны указатели физических, химических и геометрических эффектов, которые и позволяют найти «физическое» решение задачи, а затем перевести его на технический язык.

Продолжение следует

Читать статью полностью…