Чтение онлайн

Комбинируясь с другими веществами, пустота может образовывать комплексные вещества, приобретающие при этом новые свойства и возможности применения. Остановимся поэтому на некоторых из них.

С пеной связано множество легенд. В мифах древних греков рассказывается, как из морской пены родилась богиня любви и красоты Афродита. Вряд ли такой способ рождения богини был случаен. Древние греки предвосхитили много современных научных гипотез, научных истин. Так, в наше время бытует точка зрения, что пена сыграла определенную роль в возникновении жизни на Земле (Джон Бернал, академик А. И. Опарин).

В соответствии с ней, на поверхности мирового океана, под действием солнечных лучей в пене возникли и накопились органические соединения, давшие начало простейшим формам живого вещества, живой материи.

И в современной жизни практически нет такой сферы человеческой деятельности, в которой не нашлось бы применение пены: от космической техники до очистки отходов производства и сточных вод; а есть целые отрасли промышленности, в основе которых имеют место различного рода процессы, связанные с пенообразованием. Этим и объясняется исключительный интерес к теории и практике создания и использования пены.

Рассмотрим примеры ее применения.

В декабре 1968 г. в гавани города Эль-Кувейта затопило судно с большим числом овец на борту. Для подъема судна, с учетом сложившихся условий, необходимо было полгода. За это время трупы овец вызвали бы заражение воды в гавани и в городе, могла возникнуть эпидемия.

Выход из положения предложил датчанин К. Кройер. По его совету изготовили срочно и закачали внутрь судна 200 т полистирольных крупинок, состоящих на 98 % из воздуха. Пена вытеснила воду, закупорила мелкие отверстия, судно благополучно всплыло на поверхность. Что интересно в этом решении?

Идеально, чтобы судно само всплыло. Для этого есть практически только один ресурс — его внутренний объем. Но он заполнен водой. Нужно вещество, которое создало бы подъемную силу, причем вещество легкое. Конечно, лучшими могут быть вакуум или воздух. Создание вакуума в земных условиях всегда требует затрат энергии, а воздух — это неограниченный ресурс. Тем не менее, воздух сам по себе невозможно применить: закачиваемый, он тут же будет уходить через отверстия. Таким образом, должен быть воздух, т. к. он по всему нам подходит лучшим образом, и должен быть не воздух, т. к. он не удерживается внутри корпуса судна. Нужен видоизмененный воздух, нужна пена.

С давних времен человеком замечено, что для теплоизоляции хороша пустота в виде прослойки воздуха. В наших квартирах, кстати, этот принцип реализован в виде двойного и даже тройного остекления окон. Но всегда ли воздушная прослойка является наилучшим решением? Если немного поразмыслить о природе теплопередачи, то окажется, что этот принцип можно улучшить. Дело же здесь в том, что часть тепла переносится за счет конвекции, то есть всплывания теплого воздуха как более легкого, отсюда вывод: надо это всплывание прервать. Вот пена как раз это и делает, оказываясь лучшим исполнителем роли теплоизолятора.

Похожая ситуация и в случае со звукоизоляцией. Каждая стеночка вещества, образующего оболочку пены, многократно отражает звуковую волну, поглощает и превращает в тепло ее энергию, не позволяя вырваться наружу звуку. До сих пор мы рассматривали комбинированное вещество в виде пены. Чем оно было характерно? А тем, что пустота в ней образует замкнутые полости. Рассмотрим твердые пены и зададимся вопросом: а что будет, если вместо замкнутых полостей возникнут сквозные каналы; не будет ли такое вещество обладать какими-либо интересными свойствами? И действительно, такое вещество не только возможно, но и окружает нас повсюду. Это так называемые капиллярно-пористые материалы (КПМ). Простейшими примерами такого вещества является промокательная бумага, резиновая губка.

Но чтобы КПМ выполняла свое назначение, а в данных примерах речь идет о способности интенсивно впитывать жидкости, она должна иметь как можно более тонкие каналы-капилляры, только в этом случае поверхностное натяжение жидкости позволит ей самопроизвольно втягиваться в эти каналы.

Способность КПМ «захватывать» вещества может быть использована для соединения объектов. Предположим, к слитку надо прикрепить пластину с маркировкой. Для этого пластину, одна сторона которой пористая, кладут на дно платформы. После затвердевания металла пластина надежно скрепится со слитком.

Возникает вопрос, где и в какой последовательности следует вести поиск, а затем и рассмотрение ресурсов? В ТРИЗ принят следующий порядок, позволяющий получить результат при минимальном расходе ВПР:

•ВПР инструмента;

•ВПР внешней среды;

•побочные ВПР;

•ВПР изделия, если нет запрета на его изменение.

В этом последнем случае надо иметь в виду, что, как правило, изделие — неизменяемый элемент. Исключения возникают тогда, когда изделие может:

•изменяться само;

•допускать расходование какой-то части, когда его в целом неограниченно много;

•допускать переход в надсистему;

•допускать использование микроуровневых структур;

•допускать соединение с «ничем», т. е. c пустотой;

•допускать изменение на время.

Внутри каждой из перечисленных выше групп источников ВПР наиболее целесообразно пользоваться и следующими достаточно очевидными рекомендациями: сначала надо рассмотреть возможность использования простых ресурсов, а если же это невозможно, то перейти к производным от простых ресурсов и, наконец, к комплексным.

С другой стороны эффективнее всего использовать ресурсы, имеющиеся в неограниченном количестве. Как правило, это ресурсы внешней среды. К ним можно отнести воздух, воду, их температуру, фоновые поля Земли (гравитационное, магнитное и т. д.). Если таковых ресурсов нет, то рассматриваются ресурсы, имеющиеся в достаточном, либо ограниченном количестве.

Важнейшим принципом ТРИЗ становится использование в качестве ВПР природных источников энергии и отходов производства других технических систем (энергетических и вещественных). В настоящее время среди проблем, порожденных научно-технической революцией, есть одна особо тревожная — это возможность существенного повреждения и даже гибели биосферы Земли в результате все возрастающих техногенных воздействий. И, во-вторых, не менее важная проблема — истощение не возобновляемых природных ресурсов. Обе проблемы между собой чрезвычайно тесно связаны. Использование топлива, изымаемого из глубин Земли, в силу законов термодинамики таково, что на каждый киловатт-час полезной энергии, полученной при его сжигании в любой стационарной и транспортной энергоустановке, в окружающей среде бесполезно рассеивается приблизительно 2,5 квт. ч. Сжигается энергия, накопленная Солнцем в недрах Земли за миллиарды лет биологической жизни. Суммируясь с солнечной радиацией она как раз и приводит к повышению температуры атмосферы, к чему природные структуры биосферы Земли не приспособлены. Опасность нарушения их стабильности становится все более реальной. В этих условиях основные надежды связываются с так называемыми безотходными и малоотходными технологиями. Однако, хотя успехи здесь, казалось бы, немалые (водооборотные системы, газоочистные устройства, утилизация отходов и пр.), полностью безотходные технологии — это лишь идеал, к которому следует стремиться. Но идеалы, как правило, недостижимы. По-видимому, создание такого идеала само потребует огромных энергетических затрат, и нет гарантии, что на пути к нему человечество не достигнет грани, за которой — пропасть.

Скажем, автомобили на водородном топливе не загрязняют атмосферу там, где они используются. Однако производство водорода требует расходов энергии в количествах, при которых общее отрицательное воздействие на среду может быть даже большим, чем при обычных двигателях.

Таким образом, малоотходные технологии нельзя считать панацеей от антропогенного загрязнения биосферы, т. к., к сожалению, далеко не все достижения научно-технической революции удовлетворяют требованиям экологии. Нужно что-то иное. Нужно сформировать новый, экологический образ жизни и мышления, когда общественные процессы, и в первую очередь, научно-технический прогресс должны осуществляться только с учетом экологического правила, согласно которому повреждение природной среды за счет техногенных воздействий недопустимо, какой бы высокой ни была техническая и экологическая эффективность объектов, породивших эти воздействия. Надо обеспечить рождение новых товаров и продуктов, менее ресурсоемких и более безвредных для окружающей среды, но в то же время удовлетворяющих возрастающие духовные потребности развивающегося человечества.