книги / Изобретенческая реальность принципы достижения технических преимуществ в объектах техники с помощью физических явлений, свойств и эффектов

Владимир ОГНЕВ

ИЗОБРЕТЕНЧЕСКАЯ

РЕАЛЬНОСТЬ

Принципы достижения технических преимуществ в объектах техники с помощью физических явлений, свойств и эффектов

Владимир Огнев

ИЗОБРЕТЕНЧЕСКАЯ

РЕАЛЬНОСТЬ

Принципы достижения технических преимуществ в объектах техники с помощью физических явлений, свойств и эффектов

Петрозаводск

Verso • 2021

«Путь от частного к общему интуитивен, путь от общего к частному —логичен»

А. Эйнштейн

«То, что ни на что не похоже, не существует»

Поль Валери

«Новое искание Истин —только это и есть Наука»

Д. И. Менделеев

Предисловие

Когда физические слабости первобытного человека, которые име- лись у него в сравнение с остальными земными существами, стали переходить на уровень преимуществ и превращаться в силу творца собственной судьбы, наступило время, означающее, что основным инструментом,создающим такие преимущества,стал его мозг,разум, а сам человек стал единицей разума, разумного наблюдателя и иссле- дователя.

Мозгчеловека,которыйпригоденглавнымобразомдлятворческой работы,для мышления,стал использоватьсядля наращивания всевоз- можных преимуществ, основную часть которых составляют техниче- ские преимущества.

Интеллектуальные преимущества человека воплотились, прежде всего, в преимущества технического характера, в преимущества, ко- торые обусловлены созданием технических возможностей, владени- ем техническими средствами и технологией,требующие постоянного обновления, чтобы наращивать их. Поэтому основу всевозможных преимуществ человека составляют технические преимущества, кото- рых нет ни у одного существа на Земле.

Неудержимое стремление к новому свойственно человеку разу- мному. И, очевидно, всякому неизвестному нам пока иному разуму, ибо это залог его эволюции и средство от деградации.

Человек «пришелец», первопроходец на этой планете, и никакого прошлого опыта жизни у него нет. Ему дано идти всё время только на ощупь в неизвестном направлении, в неизвестном мире и обнару- живать без планирования все попадающие под руку свойства пред- метного мира, то есть, пользоваться «памятью», которая заложена Природой в предметный мир. Только Природа держит абсолютную монополию натворчество идвижение всех процессов на планете Зем- ля.Никто не знает,что исследователь желаетоткрыть,да и он сам это- го не знает.Узнает гораздо позднее, когда откроет.

3

Что подразумевается под РазУмом?

Приставка «раз» к слову «ум», означает высочайшую степень каче- ства ума,мышления человека.То есть,человек это существо обладаю- щее высочайшим умом.

Парадоксально,но он рождается с практически чистым мозгом,где наличие хоть какого — то ума не фиксируется. Ум к счастью не явля- ется даром от Природы. Ибо в противном случае имелось бы не раз- нообразие умов, а их однообразие. Чудесным её даром является лишь способность приобретать ум (опыт, совокупность знаний, навыков). Правда, не все пользуются этим даром в полной мере, в результате чего степень качества ума у всех разная.

Разум это приобретённое приспособление (или инструмент выжи- вания) человека, необходимое для существования в земных условиях обитания, осознаваемое им.

Ум —качество наживное,представляющее собой развитую способ- ность мыслить, способность мыслить логически, делать умозаключе- ния и выводы,причём на благо себе или во исполнение какой —то от- влечённой достойной человека цели.

Недолговечность разума отдельного индивидуума преодолевает- ся созданием коллективного разума человеческой цивилизации (на- ука, техника, культура), который поддерживается поколениями его членов. Если у отдельного человека разум нарабатывается в течение жизни от нулевого значения до максимального, а затем безвозвратно теряется,то утакого коллектива,как человечество,разум,раз появив- шись, постоянно нарабатывается его членами и пределов ему не на- блюдается.Чемсложнееобстоятельствадлявыживания,темизощрён- ней должен быть разум, и, очевидно, потому он невольно стремится во враждебный космос. Там он может обрести качество сверх — разу- ма и обитать где угодно, если, конечно, позволят ему эволюционные возможности.

Зачем человеку новое? И чем не устраиваетпрежнее или существу- ющее?

И то и другое, как известно, приобреталось и приобретается для осуществления определённой цели.Применение нового становится возможным, если предшествующее использование чего —то друго- го не даёт преимуществ. Они всегда оказываются по ряду призна- ков противоположностями. Глубинной сущностью этой цели для человека является получение жизненных преимуществ в деле га- рантированного обеспечения собственного существования на пла- нете Земля.

Человека, человечество и прежнее и существующее не устраивают всегда в главном: они с течением времени перестают генерировать те самые жизненные преимущества.

4

Жить, существовать, выживать и сохраняться, не смотря ни на что, присуще жизни вообще, иначе никакой жизни и нас с вами не суще- ствовало бы. Стремление к жизни, что то же, быть живым, является функциональной основой самосохранения и жизненной силы всех из- вестных нам биологических существ.

У человека это получило продолжение в формировании вечной цели — надёжно обеспечить комфортное собственное существование в земных условиях. И, судя по всему, этой цели человек никогда окон- чательно не достигнет. Иначе теряется смысл дальнейшего развития.

Данную цель человек пытается достигнуть одним единственным способом — с помощью создания, применения и совершенствования искусственных предметов, приспособлений, орудий труда, техноло- гий,одним словом,с помощьютехники,техническим способом.Стре- мяськ этой цели,человеку всё время нужно заменятьимеющиесятех- нические возможности новыми, более широкими и совершенными.

Какжедостигаютновыхтехническихвозможностей,например,из- начально, когда нет никакой информации, нет знаний или сведений, но есть объект исследования?

Возьмём в качестве примера каучук. Это было очень любопытное природное вещество (Природа, кстати, держит абсолютную монопо- лию на всё, что требуется человеку) неизвестного состава с уникаль- ными техническими свойствами: текучестью, клейкостью, прочно- стью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами (очевидно, пригодные для древа гевеи). И именно они оказались неу- добными и малопригодными к применению для нужд человека, ма- териал оказался нестабильным. Нужно было как-то модифицировать этовещество,чтобыоносталоэластичным,неклейким,упругим,при- годным к применению. Характерен в этом случае пример из времён «резиновой лихорадки», когда искали способ вулканизации каучу- ка — способ превращения каучука в резину. Значение слова «резина» происходит из греческого языка,означающее «загустевшая древесная смола». После открытия каучука, так стали называть загустевший сок каучуконосов в значении сырая, не вулканизированная резина.

Процесс вулканизации каучука открыл в 1839 г.американский изо- бретатель Чарльз Гудьир (1800–1860 гг).

Как часто бывает, это открытие было сделано «случайно»: кусок натурального каучука случайно оказался на горячей печи возле куска серы,итачасть,котораябылаближексере,приобреласовершенноно- вые свойства похожие на известную нам теперь резину. Здесь Гудьир проявил себя как человек готовый увидеть суть открывающего ему явления: «подсказку» —высшую степень вещей,неожиданный истин- ный «подарок судьбы». Главное, он заметил это явление, осознал его важность и сумел понять, что в нём есть ответ на то, каким образом

5

«смолу» можно превращать в резину. Искомый процесс представлял- ся ему как сочетание нагрева с воздействием серы. Сейчас мы знаем, что таким образом через атомы серы в природном полимере проис- ходит образование длинных макромолекулярных связей, то есть, все макромолекулы каучука прочно «сшиваются» в единую трёхмерную пространственную сетку (атомы серы это опосредованная связь меж- ду противоположными частями макромолекул каучука).

В последствие,Гудьир объяснял причины совершённого им откры- тия следующим образом.

«… Спрашивают, как делается открытие? Ответ известен. В ходе многолетних исканий исследователь не позволил ни одному собы- тию, связанному с объектом исследования, ускользнуть от его внима- ния. Подобно падению яблока, этот результат мог показаться важным лишь тому, чей ум готов сделать вывод из любого события, которое приближает его к заветной цели.Изобретатель обычно согласен стем, что сделанные им открытия не являются результатом научного иссле- дования,однако он не относитих и к случайным событиям,а объясня- ет результатом тщательных наблюдений».

Другими словами, есть объект исследования, но нет сведе- ний о его технологических свойствах. Известны только изменения от воздействий внешней среды. Эти свойства Гудьир определял экс- периментальным и не совсем научным путём, путём многочислен- ных беспорядочных воздействий различными веществами, включая и физические воздействия, благодаря чему у него формировался на- бор практических знаний. Правда, они не представляли собой прак- тическую ценность,но это не останавливало его.Одержимость поис- ком позволяла существенно ссужать область поиска. Но,только одно из многочисленных «случайных» событий имело выраженный каче- ственно иной характер: например, содержало искомое воздействие на объект исследования. Эта нерукотворная «подсказка», как «по- дарок судьбы», и привлекло внимание исследователя, нацеленного на неё, ожидающего её и готового её воспринять должным образом. Имеющийся незначительный, очень слабый результат был зафикси- рован как важный. Уяснение его дало ход размышлению о причинах результата и связи его со всеми обнаруженными обстоятельствами события, вплоть до понимания сути процесса. Последующие дей- ствия заключались уже в проверке и воспроизведении «подсказки», в отработке технологии процесса.

Смешав перед вулканизацией каучук с инертным наполнителем (например, сажей), Гудьир получил твёрдую, износостойкую резину, пригодную для производства шин. В противоположность, если до- бавить к резине пластификатор (например, масло, то есть, вещество облегчающее передвижение частиц наполнителя в сетке вулканизи-

6

рованного каучука),то она будет, наоборот,легко истираемой, как ла- стик (резинка).

А как делается это в мире науки?

Признаком научного подхода является предварительное и обяза- тельное изучение самого объекта исследования. Например, в нашем случае с каучуком, методами органической и аналитической химии (анализ состава веществ и его компонентов). Действительно, прежде чем выявлять новые свойства необходимо изучить объект исследова- ния, убедившись в его наличии. Исследование осуществляется стан- дартнымиупорядоченнымивоздействиямиразличнымивеществами, включая и физические воздействия (например,нагрев,гидрирование, разложение, окисление и т. д.). Из результатов изучения выясняются еготехнологическиесвойстваивозможностимодификации,чтосуще- ственно облегчает последующую экспериментальную работу по раз- работкеразличныхтехнологий.Общиерекомендацииздесьизвестны. Как и во всяком деле, важно всегда тщательно и глубоко обдумывать предпринимаемые намерения. Естественно, не следует торопиться. Правда, замечено, что отсутствие знаний об объекте исследования «не позволит» торопиться.

Известно, что скорость поиска технических решений в изобрета- тельстве, как и в математике, физике и других точных науках, не зна- чит ничего. Поиск доказательств математических задач занимает иногда значительный промежуток времени.Если достоинством пред- лагаемой«науки»являетсяисключительно«скоростьрешений»,тоэто ложная наука.

Изобретательство,как и наука,не построено на скорости,результа- ты его зависят лишь от глубины познания причин разрабатываемого технического решения.

Изобретатель изучает причины ограниченных технических воз- можностей исследуемого объекта и находит им противоположные причины — причины неограниченных (безграничных) технических возможностей.

Замена первой причины на вторую приводит к изменению объекта. Свойства (качества) первой причины заменяются на качественно противоположные свойства,являющие сутью качеств второй причи- ны, которые того же рода, что и исходные свойства. Например,твёр- дые и жёсткие конструкции заменяются на гибкие.Жёсткие и гибкие характеризуют качества одного рода, но противоположного свой-

ства.

Свойства (качества) первой причины без изменений могут пере- ходитьво вторую причину,меняя своё предназначение на противопо- ложное. Например, молекулярные явления из сил торможения пере- ходят в силы созидания.

7

Противоположности могут соединяться и переходить друг в дру- га (взаимопроникать), становиться тождественными, меняться ме- стами, и, таким образом, образовывать свойства (качества) второй причины. Например, сплав железо — углерод (металл и неметалл) образует конструкционные материалы чугун и сталь. К ним относят- ся и такие противоположные явления, как растворение газов в жид- кости и увлажнение газов, захват газов или жидкостей твёрдыми те- лами (пемза,активированный уголь) и порошок (пыль) в среде газов. Взаимопроникающими противоположностями являются эмульсии (масло + вода) и суспензии (взвесь частиц твёрдого вещества в жид- кости).

В критической точке свойства жидкости и газа одного вещества практически тождественны. Газы сжижаются и переходят в жидкости, то есть газ и жидкость меняются местами,жидкости испаряются и пе- реходят в газ,также меняются местами.

Опосредованность (промежуточный элемент, часто это модифи- цированное состояние одной из пары противоположностей) между качественными противоположностями способствует взаимному со- существованию противоположностей, что также относится к вопло- щению второй причины. Например, свободная поверхность жидко- сти с поверхностным натяжением опосредованный элемент между жидкостью и газовой средой над ней.Окисная плёнка на поверхности металлов в среде влажных газов промежуточный элемент, который защищает металл от коррозии. Смазка между трущимися поверхно- стями такой же элемент. Такими элементами являются гибкие, пру- жинящие устройства (амортизаторы) между подвижной и неподвиж- ной (жёсткими) частями машины.

Из открытия Гудьира видно,что свойствам природного (или искус- ственного) каучука противопоставлены искомые свойства вулканизи- рованной резины.

Техническое решение заключалось в осуществлении вулканизации (модификации) каучука серой. Из этого следует вывод: всякому свой- ству всегда обнаруживается его противоположность, а способ получе- ния этой противоположности и естьтехническое решение, пригодное для признания его изобретением.

Техническое решение это формализованное описание техническо- го способа получениятехнического преимущества,противоположный смысл которого соответствует сути причины технической ограничен- ности объекта изобретения.

Любое физическое явление имеет как минимум пару воспроизво- дящих его материальных частей, элементов, сред, предметов, объек- тов с противоположными физическими состояниями,по сути,это ма- териализованные противоположности, соединённые для протекания

8

физического явления противоположными качествами одного рода. Например, движение тела наблюдается только относительно непод- вижного тела. Противоположными качествами одного рода, которые их связывают для воспроизводства механического явления, являют- ся неподвижность одного и подвижность другого.

Например, образование тумана или образование из водяного пара аэрозоля влаги происходит при обмене теплом между областями воз- духа с противоположными температурными состояниями (между хо- лодным и нагретым). Противоположными качествами одного рода у таких областей являются разная интенсивность броуновского (те- плового) движения молекул воздуха, которыми они связаны.

Различают в общем виде явления механические, тепловые, элек- трические, магнитные, оптические (электромагнитные), атомные.

Поэтому у изобретательства его «вечной» машиной творящей тех- нические решения является природная неразрывная связь противо-

положностей: существование у объекта исследования функцио-

нирующего физического явления, имеющего противоположные качества одного рода по прямому назначению, и противополож- ное нефункционирующее физическое явление противоположно- го предназначения.

То есть, наличие того непременного обстоятельства, что каждое

свойство,эффект или явление снабжено своей противоположно- стью того же рода,причём каждое свойство,эффект или явление и их противоположности, кроме известного предназначения, снабжены и противоположным.

Применение нового физического явления возможно,если оно даёт техническое преимущество перед используемым явлением. Они, как правило, оказываются противоположными по качествам одного рода или по предназначению. Это вытекает из закона сохранения энергии, которая связывает воедино все явления Природы.

Энергия (с греч. «действие, деятельность») — это общая количе- ственная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Она не возникаетиз ничего и не исчезает,алишьпереходитиз одной фор- мы в другую. Например, энергия давления на грани пьезокристалла переходит в электрическую энергию разности потенциалов на них. Энергия растяжения граней пьезокристалла переходит в электри- ческую энергию противоположной разности потенциалов. Сжатие

ирастяжение — противоположности, благодаря которым создаются

ипротивоположныезнакиразностиэлектрическихпотенциалов.Или, энергия поступательного движения магнита внутри катушки с про- водником переходит в энергию движения электронов в проводнике, которое представляетсобойток электрической энергии.В противопо- ложность, энергия движения электронов (ток) в проводнике перехо-

9