2.11.6. Закон неравномерности развития систем

Формулировка закона: развитие частей системы идет неравномерно - чем сложнее система, тем неравномернее развитие ее частей. Развитие частей системы идет неравномерно, поэтому неравномерность является причиной возникновения технических и физических противоречий. Изменение в одной части ТС приводит к цепной реакции технических решений и рано или поздно происходят изменения во всех частях ТС.

Закон справедлив на всей линии развития ТС:

1. В период развертывания ТС (из-за неравномерности развития) возникающие противоречия разрешаются путем создания новых полезно-функциональных связей - система постоянно обрастает множеством подсистем и увеличивает полезные функции.

2. В период свертывания ТС, возникшие противоречия разрешаются путем исчезновения связей и систем - их функции передаются соседним системам или их заменяет идеальное ("умное") вещество, запрограммированное на выполнение функции, которую выполняла до этого целая связь или система.

Механизмы возникновения неравномерности:

1. Возникает потребность в увеличении главной полезной функции.

2. Для увеличения главной функции требуется усилить (выделить) какое-то свойство элемента системы - это начало специализации элемента, дифференциации свойств в системе.

3. При усилении одних свойств элемента нарушается взаимодействие (согласованность) с другими элементами, возникает противоречие.

4. Противоречие разрешается появлением новых полей, веществ, связей, этим достигается новый уровень согласованности между элементами системы - краткий миг гармонии в "жизни" системы (точка равновесия).

Равновесие - термодинамическое понятие. Поэтому часть принципов термодинамики (и современной синергетики) вполне подходят для объяснения и процессов неравномерного развития техники. По принципу Онсагера: движущая сила любого процесса - это появление неоднородности в системе. Для термодинамических систем - это градиенты температуры, концентраций компонентов, химических потенциалов, причем возникают необратимые процессы теплопроводности, диффузии, химические реакции. Технические системы в этом смысле следует отнести к неравновесным термодинамическим системам - в процессе совершенствования ТС всегда имеются неравномерно развитые части. Совершенствование ТС - это следствие творческой деятельности человека. Смысл творчества - повышение степени организованности и управляемости окружающего мира. Из второго закона термодинамики следует, что при увеличении степени организованности материи в одном месте тут же возрастает степень дезорганизованности (энтропии) в другом месте. Любое прогрессивное изменение вызывает где-то и регрессивное. Творчество (созидание) является причиной деградации в другой части. Творческая деятельность человека также имеет крайне неравновесный процесс; за творчество необходимо "платить" падением энтропии в других областях деятельности.

2.11.7. Закон перехода с макро- на микроуровень

Формулировка закона: развитие рабочих органов идет сначала на макро-, а затем на микроуровне, то есть используются вместо вещественных рабочих органов систем (колес, лопаток и т.д.), невещественные на микроуровне (молекулы, атомы, ионы, электроны и т.д.). Закон действует на всей линии развития ТС, а основной его смысл - в увеличении главной производственной функции системы.

Макроуровень - условное понятие, отражающее лишь особенности мышления человека, и связанное с предметами, соизмеримыми с человеком. Нужен определенный запас знаний, тренировка, некоторые приемы воображения, чтобы расширить видение реального мира. Это один из видов психологической инерции и с его преодоления начинается элементарная культура изобретательского творчества. Возможности экстенсивного развития ТС (то есть увеличение функций за счет изменений на макроуровне) быстро исчерпывается, а рост массы, габаритов и энергоемкости ограничивается физическими пределами. Поэтому переход на микроуровень неизбежен и это единственный путь интенсивного развития ТС.

Возможны три направления перехода с макро на микроуровень:

1. Увеличение степени дробления вещества и объединение дробных частей в новую систему. Это направление развития рабочих органов ТС можно изобразить следующей линией: вещество сплошное  слоистое  волокнистое  матричное  мелкие частицы  агрегаты молекул  молекулы  атомы  ионы  элементарные частицы. Причем, если нужны частицы вещества, а непосредственное их получение (или введение в систему) невозможно, то частицы получают разрушением вещества более высокого структурного уровня.

2. Увеличение степени дробления "смеси" вещества с пустотой (переход к капиллярно-пористым телам) осуществляется по линии: вещество сплошное  сплошное с одной полостью  перфорированное вещество  капиллярно-пористые материалы (КПМ)  КПМ с определенной структурой  КПМ, в порах которого находится другое вещество  цеолиты  гели.

3. Замена вещественной части системы на полевую. На любом из этапов дробления вещества (или "смеси вещества с пустотой) может возникнуть препятствие для совершения следующего шага развития - или нет такого вещества, или резко ухудшается другая часть (свойство) системы, или существует запрет со стороны законов природы. В этом случае увеличения главной производственной функции можно достичь путем замены части системы веществом, способным при взаимодействии с полем выполнять требуемые действия, или самим полем. Причем, источником (носителем) поля могут быть "по совместительству" вещества, уже имеющиеся в системе или во внешней среде. Если в системе нет веществ - источников полей, то необходимо использовать внешнее поле, имеющееся во внешней среде или специально введенное, например, энергию ветра, солнечной радиации, магнитного поля земли. Причем, чем мельче частицы в системе, тем легче поддаются они действию полей, то есть повышается их управляемость. Если в системе нет веществ-источников поля и нет возможности использовать внешние поля, то в систему необходимо включить вещества, которые могли бы стать источником поля. Часто поля получают при введении в систему веществ, способных к фазовым переходам первого-второго родов (сжимающиеся или расширяющиеся вещества, биметалл, нитинол). Например, множество изобретений основано на переходе вода-лед (использование для прессования и развальцовки "ледяной" технологии), вода- пар (для развальцовки). Развитие современных ТС идет в направлении увеличения степени дробления (дисперсности) рабочих органов. Например, переход в производстве зеркального листа с роликового конвейера на ванну с расплавленным оловом; или переход от цепной завесы в трубчатой печи для обжига цемента - к расплавно-термическому обжигу клинкера на ванне чугуна.