5 марта 2017 г.

Глава 42. Применения вепольного анализа

 

Хотите уцелеть - проводите реформы!
Маколей, английский политик.
- Как Вам удается сохранять эти кусты такими ровными?
- Это очень просто - мы их в течение 300 лет каждый день стрижем.
Из беседы туриста с англичанином.
Теперь можно подвести итог. Для определения причин брака в производстве, его устранения и нахождения новых явлений и эффектов необходимо выполнить ряд рекомендаций
Самое главное - это рекомендация Н. Бора. При встрече с браком желательно ее помнить и начать подготовку для ее выполнения.
Еще раз повторим ее: “Полноту свойств любого физического объекта (как, впрочем, и химического и биологического - В.М.) можно в принципе определить только при постановке, по крайней мере, двух взаимоисключающих (противоположных - В.М.) экспериментов, а не одного, как обычно принималось в физике.”
Сущность этого подхода заключается в том, что гипотезу, объясняющую новое явление или новую закономерность существующую в природе (технологии, технических системах) следует выдвигать только после того, как проведен второй, взаимоисключающий эксперимент. Чтобы определить противоположный эксперимент (ПЭ), мы рекомендуем использовать все семь «нот». До определения ПЭ, возможно, у нас уже имеется некоторая гипотеза. Однако, по результатам двух экспериментов должна появиться и другая, более правдоподобная гипотеза.
Итак, использование семи «нот» при решении задач необходимо. Но, когда с «нотами» дело движется медленнее, чем бы Вам хотелось, можно применять и дополнительные рекомендации, названные нами «импровизациями» (см. следующую главу).
По поводу самих противоположных экспериментов следует вспомнить главу 5 «Противоположный эксперимент», в которой показано, каковы могут быть противоположные эксперименты. И еще добавим, что иногда сразу, после ознакомления с браком, появляется идея - введение дополнительной операции, которая может устранить брак. Несомненно, ее следует ввести, но одновременно следует искать причину брака, которую следует объяснить.
Обнаруженные при этом эффекты, явления, процессы желательно привлекать для объяснения процессов в других физических и технологических объектах или системах, а также в объектах и системах живой природы (живых организмах, растениях и т.д.).
Приведем несколько примеров применения вепольного анализа для пояснения некоторых физико-технологических эффектов и покажем использование этих эффектов для объяснения функционирования альтернативных физических, технических и живых объектов.
1. Эффект Тваймана. Графическая схема этого эффекта показана на рис. 61.
Рис. 61. Эффект Тваймана.
Вепольная схема этого эффекта:
Этот эффект можно наблюдать:
­ на листьях растений, причем чем больше площадь и тоньше лист, тем изгиб должен быть больше;
­ на мембранах клеток, ядра, митохондрий; из-за изменения П1 ¹ П2 и электрических зарядов мембраны, возможно, колеблются,сжимаются и растягиваются;
В технических системах, в которых используются большие тонкие листы, обработанные с двух сторон (например, при полировании оптических стекол), может возникнуть изгиб.
Существует масса эффектов и явлений от взаимодействия разности (суммы) сил, температур, давлений и т.д.
Например, в объектах живой природы разность температур наблюдается:
­ у корня и ствола дерева,
­ у живых организмов, которые вдыхают воздух с температурой -40 °С, а температура тела +37 °С (эффект Тринчера).
2. Локально-выпрямляющий контакт (ЛВК). Схема образования ЛВК показана на рис. 62.

Проводящий канал

Рис. 62. Схема образования ЛВК.
Рис. 63. Вольт-амперные характеристики для p- и n-переходов.
После пробоя образовался p-n переход и проводящий канал в окисле.
Если взять Si p-типа проводимости, то после пробоя образуется p-n-p структура - транзистор с оборванной базой. Вид ВАХ для Si
n- и p- типов проводимости показан на рис. 63.
Схема для вепольных взаимодействий для ЛВК:
где: В0 - игла, В1 - Si n-типа проводимости, В2 - окисел кремния (SiO2), В'1 - Si p-типа проводимости, В'2 - проводящий канал в окисле, Пмех~ - давление на иглу, Пэл- напряжение 100 В,
П' - поле механических напряжений между SiO2 и Si p-типа проводимости, Пконт~1200°С. - контакты между иглой и проводящим слоем в окисле, П’конт - контакт между проводящим каналом и областью p-типа проводимости, Птепл. - локальный разогрев кремния при Т
SiO2 и Si имеют p-тип проводимости. Если убрать иглу, то диод потерян, т.к. он очень мал. Однако возможно взять не иглу, а проволоку, которая после прохождения тока, приваривается к проводящему каналу в окисле и т.о. образуется диод с выводом.
ЛВК может образовываться:
­ во многих элементах - транзисторах, моп-приборах, интегральных схемах;
­ в элементах аппаратуры, где есть тонкие диэлектрические пленки и плохая защита от статического электричества;
­ при ударах молнии в воде (эффект Юткина);
При ударе молнии в воду (диэлектрик), например, в речку, имеющую малую глубину, можно ожидать выделение большого количества тепла, расплавляющего в месте удара дно, и образование легких слитков.
Удар молнии попадает в различные антенны, в деревья, в животных и человека. При прохождение молнии в атмосфере образуется проводящий слой из ионов за счет ионизации молекул воздуха. Интересен механизм зажигания деревьев от удара молнии. Обратите внимание на запах озона после грозы.
3. Эффект Томса. Заключается в способности чрезвычайно малых добавок некоторых полимеров резко снижать гидродинамические свойства воды. Оказалось, что растворы высокомолекулярных веществ, проявляющие эффект Томса, способны течь в ламинарном режиме и при больших значениях числа Рейнольдса (Re) вплоть до 50 тысяч. Обычно без добавок Re находится в пределах 3-10 тысяч.
Полимерные добавки оказывают успокаивающее влияние на поток жидкости, предотвращая расход энергии на образование завихрений. (Д.Л. Чиженко, «Химия и жизнь», 12/1977).
Схема вепольных связей для эффекта Томса:
где: В1 вода, В0 - малые добавки, Пт - тепловое поле, Пдв - поле сил движения, Псопр - поле сил сопротивления, П’сопр - поле сил сопротивления в воде с добавками.
При эффекте Томса П’сопрсопр, а если П’сопрсопр, то это обратный эффект.
Эту задачу можно решать, дополняя «нотный» подход импровизациями.
Пока нет ответов, например, на следующие вопросы. Что надо сделать, чтобы увеличить турбулентность, при Re < 10 тысяч? Какие следует ввести добавки? Как это зависит от температуры?
Попробуем использовать аналогии. Малые добавки используются, например, в гомеопатии (Как они действуют? Ответов пока нет). Малые добавки в полупроводниках позволяют регулировать электрофизические свойства полупроводников. Малые добавки в воду позволяют использовать очень сильно разведенные растворы, которые действуют также, как неразведенные. Можно ли найти общий механизм воздействия малых добавок на изменение свойств веществ?
Ощущаю опять и снова
И блаженствую, ощутив,
Что в начале отнюдь не слово,
А мелодия и мотив.

Игорь Губерман [146].