Теория решения изобретательских задач и физика
(опыт создания физического языка ТРИЗ).
Кукалев С.В.
Часть 1. Основные положения. Сила.
Истина не рождается из истины, истина рождается из ошибок.
П.Л. Капица
Сперва личное заблуждение становится общим,
а затем уже общее заблуждение становится личным.
М. Монтень
Аннотация
С целью повышения согласованности ТРИЗ с официальной наукой уточнен ряд терминов, позволяющих углубить физический смысл существующих инструментов ТРИЗ, обоснованно вводить новые и облегчить при постановке и решении задач переход непосредственно к точным оценкам. Рассмотрены свойства (параметры) каждого из предлагаемых понятий. Дается критическая оценка некоторых привычных положений физики. Вводятся новые понятия «Коэффициент передачи силы» и «Скрытая энергия связи», позволяющие увеличить эффективность системного и функционального анализа. С учетом этого дается краткое описание основных моделей ТРИЗ, используемых при постановке и решении задач.
Содержание
Часть 1.
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Элемент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Сила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Часть 2.
1.3. Связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Часть 3.
1.4. Функция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Процесс и поток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6. Система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7. Ресурс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.8. Подведение итогов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Часть 4.
2. Базовые принципы (постулаты) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Основные модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. Алгоритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Предисловие
«Мы не описываем мир, который видим. Мы видим мир, который можем описать», — сказал как-то Рене Декарт. Поэтому то, как мы этот мир описываем, крайне важно. Ведь какой мир мы опишем, такой и будем видеть, в таком и будем жить. И тут многое зависит от языка, на котором мы это описание делаем.
Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ) [1], как технология решения сложных нетривиальных задач, предлагая свои понятия и эвристики невольно меняет наши представления о мире, формирует особые стили мышления, определяющее наше поведение не только при решении встречающихся в жизни задач, но и наш выбор этих задач, своих друзей и дальних целей. В связи с этим совсем не безразлично то, насколько используемый в ТРИЗ язык согласован с другими способами описания этого мира, эффективность которых доказана столетиями. В частности, с языком, принятым в физике.
Рассматривая историю появления и развития ТРИЗ, то есть подходя к ней (ТРИЗ) диалектически, мы увидим множество относительно мелких постоянно осуществляемых изменений, заключающихся в добавлении новых моделей и эвристик, уточнении их понимания и улучшении правил и порядка их использования. Но, как и утверждает диалектика, мы увидим и момент серьёзной перестройки её языка: переход от работы «с реальными объектами», точнее с системами, как совокупностями реальных объектов, к работе с их моделями, в том числе моделями процессов. Момент, отражающий переход ТРИЗ, а значит и формируемых им стилей мышления на более глубокий уровень понимания происходящего, когда мы перестаем обманывать сами себя и начинаем, наконец, говорить правду.
Однако, та же диалектика требует своего рода возврата к реальности, продолжения спирали развития на новом уровне. Она требует офизичивания используемых в ТРИЗ моделей (или
отризвления моделей физики, это уж как получится), их более полного согласования между собой и с реальностью, с сохранением, конечно, достигнутого модельного подхода. Перехода от традиционных философских понятий (инструмент, изделие, свойство, конфликт, противоречие и тому подобных) к более естественнонаучным, более согласованным с современными познавательными моделями [2].
Попытка такого согласования представлена ниже. В надежде, что это окажется полезно для думающего, ищущего, стремящегося улучшить ТРИЗ как систему читателя. При всем понимании, что многое из представленного ниже ориентировочно, бездоказательно и не проверено в полной мере практикой.
Речь будет идти о расширении внутреннего содержания нашего сознания, добавлении к противоречию (в принципе не разрешаемому на уровне этого сознания [3]) максимально приближенных к физике моделей той части реальности, которая доступна нашему пониманию, моделей, позволяющих берясь за задачу сразу же уйти в глубину проблемы, подобраться к ее физической сущности. Нашей целью же является согласование и упрощение всех инструментов ТРИЗ, расширение области их практического использования и ее (ТРИЗ) результативности.
1. Основные понятия.
Здесь мы уточним смысл некоторых понятий, традиционно используемых в ТРИЗ и в физике, пытаясь при этом согласовать их между собой и делая по возможности более инструментальными. Впрочем, мы не приведем ниже ни одной формулы, в надежде, что истинное строение вселенной и ее частей должно быть раскрыто прежде всего за счет логики рассуждений и лишь затем подкреплено математикой, переводящей понятные и без нее вещи на точный язык цифр. Тем более, что ТРИЗ уже привыкла говорить именно на языке логики (хотя порой и заводящий в тупик), без использования языка цифр.
Мы рассчитываем на то, что постоянное и повсеместное использование в ТРИЗ представленных ниже терминов, переход на предлагаемый ниже язык при постановке задачи существенно углубит физический смысл всех построений и упростит затем поиск решения. Все эти понятия в принципе знакомы не только специалистам по ТРИЗ, но и широкой публике, и мы надеемся, что переход к предлагаемым здесь их смыслам не должен вызвать существенных затруднений у всех,.. ну, кроме, быть может, физиков (впрочем, мы на них и не рассчитываем).
При этом, как и было обещано в предисловии, мы везде ниже сохраняем принятый в Ленинградской школе ТРИЗ модельный подход, полагая, что он дает более точное отражение происходящего при постановке и решении задач, сосредотачивая наше внимание на сути этого процесса. То есть все вводимые ниже понятия трактуются как части некоторых сознательно (или бессознательно) построенных (и осознанных) моделей, например: проблемной ситуации, модели задачи (постепенно уточняемой по мере ее постановки), модели решения (получаемой сразу или постепенно, от одного шага ее изменения к следующему) и тому подобное. Что вполне естественно, ведь любые действия с реальными объектами мы всегда выполняем через создание их промежуточных внутренних образов. Именно этот внутренний образ, обеспечивая узнавание и понимание, сосредотачивая на себе наше внимание (отгораживая нас тем самым от влияния среды) не только всегда стоит в начале любой задачи, проблемы, но только им порой и заканчивается их решение. Причем независимо от материального носителя этих моделей. При этом характер работы с этими понятиями, особенности их использования будет задаваться через их (этих моделей) свойства, показывающие как можно (и как нельзя) наши модели менять, как с ними работать.
Поэтому же для согласования ТРИЗ и физики мы вынуждены будем и обо всех объектах, процессах, явлениях, отражаемых в наших моделях ТРИЗ говорить тоже как о моделях (отражениях в них объективной реальности) постоянно согласовывая действительность и ее модели. А для расширения своих построений мы позволим себе и о виртуальных объектах [4] тоже говорить как о реально существующих, отражаемых в нашем сознании наряду с ними.
Такой подход, поначалу быть может немного непривычный, на самом деле упрощает изложение, уравнивая в правах все его элементы, и обычно не вызывает трудностей в разделении на уровне ссылки, сноски объективно существующего и искусственно введенного.
Однако все физические величины, которые изначально суть всего лишь понятия и числа, порожденные нашим способом описывать мир, мы старались не трогать, сохраняя везде их традиционные, принятые в физике размеры (но, конечно, без учета конкретных их значений).
1.1. Элемент (компонент)
Def. Элемент — это модель реального или виртуального объекта, рассматриваемого без учета его внутренней структуры
Альтернативный термин (с тем же значением) [5] — компонент («Def.» в нашем определении это сокращение от definition, т.е. «определение» в переводе с латинского).
Основные свойства элемента (компонента):
1. Элемент (компонент) отражает свойства исследуемого (рассматриваемого) объекта через выбранные нами его параметры.
Ведь мы всегда распознаем элементы по их параметрам (количественным или качественным оценкам его свойств). Если у компонента не будет никаких параметров, то мы просто не сможем его опознать, выделить из среды.
2. Элемент (компонент) не может быть «независимым» [6], его существование, свойства (параметры) и поведение всегда зависят от поведения других компонентов, в частности, элементов среды.
Это относится к отражениям в наших моделях как материальных объектов, так и к виртуальных, а также социальных.
3. Элемент (как он сам, так и объект, который он отражает) всегда имеет форму (см. 1.5.), которая может способствовать (или мешать) наилучшему выполнению им своей функции (см. 2.4). Но он не обязан иметь четких границ (как, например, облако), тем более если он виртуальный.
Эволюция элемента невозможна без изменения его формы и наоборот. Причем эволюция форм обеспечивается самим процессов их создания. При этом форма может быть локализованной или рассредоточенной в пространстве (например, группа лиц). Но в любом случае она не может быть «материальной» (или нематериальной) точкой [7].
Примеры.
Скажем, оператор компьютерной программы, чтобы выполнять свою функцию, должен иметь некоторую форму.
Графическая схема, как правило, включает в себя линии, и то, что мы называем «точками». Но на самом-то деле любая такая точка в действительной всегда имеет какие-то размеры. Значит эта «точка» на самом деле некая фигура (круг, пятно и т.п.).
Форму должна иметь и любая частица, будь то электрон или протон, как и весь атом. Именно их форма (виртуальная оболочка по С.Н. Голубеву [8]) обеспечивает появление у них массы (создает гравитацию) и позволяет взаимодействовать с другими атомами.
4. Элементы, отражающие реальные (не виртуальные) тела обладают некой массой (параметром, отраженным в наших моделях объектов — элементов).
5. Постоянные взаимодействия компонентов между собой и со средой приводят к их постоянным изменениям. Т.е. время существования любого элемента (точнее того, что элемент отражает) в данной форме всегда ограничено.
При этом полезно помнить: строя модели реальных объектов изучаемых физикой, химией и другими науками, мы в связи с наличием естественных физиологических ограничений можем твердо опираться фактически только на два естественных природных параметра, характеризующих объекты в процессах их взаимодействия (и отражаемые в элементах), доступные нам для непосредственного измерения — это расстояние (в т.ч. направление), время. Это если не считать такого условного (не меняющих свойства самого объекта) параметра, как перечислимость (возможность подсчета их количества). О чем говорили многие, начиная Дж. Брауна, Р.О. ди Бартини и др. Все прочие параметры суть условности, принятые нами для удобства описания реальных процессов.
1.2. Сила
В древнегреческой натурфилософии понятию «сила» придавалось значение первопричины движения всех вещей и явлений природы. В науку же сила была введена в конце XVIII века (1687 г) И. Ньютоном, и с этого понятия фактически началась современная физика. Начнем с него и мы (будем считать, что понятие «элемент» «не считается» — уж очень оно элементарно). Тем более, что хотя большинство из нас и думает, будто наука с тех пор ушла далеко вперед, интуитивно мы все еще понимаем под силой основную форму проявления активности в природе и обществе, широко используем это многозначное и очень распространенное понятие в жизни [9], опираясь на представления о силе, заданное еще Р. Гуком и И. Ньютоном. Ведь для того, чтобы хорошо поставить задачу и затем решить ее нам надо видеть (в модели) некую активность (а не просто какое-то свойство), приблизиться к понимаю того, что же именно направляет развитие и поведение системы (определение см. в 1.6), а что мешает этому.
При этом сам И. Ньютон, считая силу некой независимой и элементарной, но скрытой причиной ускорения тел, вводил ее в свои модели только как математическую абстракцию, хорошо описывающую происходящее, и никогда не призывал верить в реальность силы. Позволим себе повторить эти его известные слова: «Причину этих свойств тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений. Все же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезой. Но гипотезам метафизическим, механическим скрытным свойствам не место в экспериментальной философии. Гипотез я не измышляю. Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения движений всех небесных тел».
Такая неопределенность привела к тому, что в истории физики многие пытались отказаться от понятия «сила». В частности, Ж.Л. д’Аламбер считал движущиеся свойства «активных» сил сомнительными. А Ж.А. Пуанкаре писал: «Когда утверждают, что сила есть причина движения — это метафизика. Есть в учении о движущих силах что-то неприемлемое для ума. Система, которая освободит нас от них, уже этим одним будет лучше нашей». Г. Герц даже создал свою новую механику без привлечения понятия силы, причиной движения в которой считались «скрытые массы», имеющие субстанцию ускоряемого ими тела. На рубеже же XIX – XX веков, не понимая геометрической картины взаимодействий в микромире, физики вообще отказалась от описания силовых взаимодействий на этом уровне материи, заменив их энергетическим подходом.
Вместе с тем каждый из нас может на себе ощутить реальное действие силы, если, например, какое-то постороннее тело ударится о наше (ну или наоборот, мы об него). И понятно, что в физике в целом традиционно считается, что любое изменение в теле (например, его движение) вызывается действующими на него извне силами. И здесь с нашей точки зрения есть о чем подумать. А поскольку думать — значит формулировать [10], то мы и предложим ниже новую (измененную) формулировку (определение) силы, а потом и некоторых других традиционных для ТРИЗ и (или) физики понятий.
Для начала согласимся с Пуанкаре, и предложим небольшое, разрешающую это проблему изменение в понятии «сила». Ведь если рассуждать здраво, то действуют на тело не силы, а другие тела или поля. Сила же появляется в теле, на которое оказывается действие в результате этого действия. Если этого действия нет, то в теле и не возникает никаких сил, откуда им там тогда взяться?
Приведем поясняющий пример. Поиск и И-нете по теме «сила — это» почти сразу предлагает нам зайти на https://skysmart.ru/articles/physics/chto-takoe-sila-v-fizike. И что же мы там видим?
Вначале читаем: «Какие ассоциации возникают у вас со словом «сильный» или «сильная»? Возможно, вы представляете себе спортсмена, который с легкостью поднимает тяжелую штангу или гирю. Или большого африканского слона, который может нести в хоботе огромный ствол дерева. А может, вам на ум приходит ваша мама, которая занимается домашними делами каждый день, без выходных и отпуска?». Но затем дается вот такое определение: «Сила — векторная физическая величина, которая является мерой воздействия на данное тело (выделено нами, КС) со стороны других тел или полей».
Возникает ощущение, что нам дурят голову. Сила — это характеристика спортсмена, слона, мамы? Или это мера воздействия на них со стороны других тел или полей? Да и вообще, это векторная величина, или все же свойство, параметр конкретного объекта… ну да, оцениваемый, отображаемый в модели, через векторную величину?
Другое дело, что знание этого параметра позволяет нам оценить масштаб его возможного или реального воздействия на другие объекты: тяжелую штангу, гирю, огромный ствол дерева. Но зачем же путать причину и следствие?
А вот цитата из философской энциклопедии
(https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_philosophy/3286/СИЛА), где написано правильно: «Сила в физическом смысле — это способность изменять форму материальных масс, вызывать их движение, менять направление и скорость движения или приводить <другие> тела в состояние покоя». Правильно, только не все. Здесь, на всякий случай, не сказано чья это способность, чего-то метафизического, реально не существующего, или конкретных материальных тел.
И чтобы избежать путаницы мы предлагаем считать силу параметром компонента (модели некоторого реального или виртуального объекта), возникшим в результате действия на него другого компонента (модели другой объекта) и отражающим его способность выполнять работу, совершать некие действия.
А чтобы избежать разночтений приведем как справочные несколько официальных (взятых в словарях и справочниках) определений:
— свойство — это качество, признак, составляющий отличительную особенность кого-чего нибудь;
— параметр (от др.-греч. παραμετρέω — «отмеривающий»; где παρα: «рядом», «второстепенный», «вспомогательный», «подчинённый»; и μετρέω: «измерение») — величина, которая характеризует какое-либо свойство системы, явления, устройства и т.п. (то есть характеристика свойства, его оценка);
— физическая величина — это свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но индивидуальное для каждого из них в количественном отношении (на уровне параметра).
Или на уровне материальных тел (забывая на время, что на самом деле мы говорим всего лишь об их моделях) перейти от силы, как параметра нематериального действия (на маму, слона, атлета) к силе как свойству конкретных материальных тел (этой мамы, этого слона или атлета), задающему их дальнейшее поведение. Силе, возникающей в объекте (Ну или в воображаемом, виртуальном объекте, все же всегда имеющем форму) в результате действия на него другого объекта (заметьте, речь идет именно о силе, об энергии мы пока ничего не говорим). Привязывая тем самим силу, как меру взаимодействия тел, к определенному телу, делая параметром этого тела… проявляемом им во взаимодействии с другими телами [11].
В самом деле, если говорить на уровне объективной реальности: ведь если у действующего тела нет силы, то оно и не сможет изменить хоть что-то в теле, на которое это действие оказывается. Но исследуя явление силы, мы должны правильно выбрать момент ее (силы) проявления. И рассматривая конкретное тело (точнее его модель — элемент) мы должны исходить из того, что про возникновение силы в этом теле мы пока еще ничего не знаем. Мы, скорее всего, сможем узнать это потом в результате дальнейшего проведенного анализа.
А пока нас интересует только рассматриваемое тело (его модель) и его параметр — сила. И это не уловка рассмотрения, это жесткая логика ТРИЗ, направленная на построение модели конкретного объекта в конкретных условиях его существования и в конкретный момент времени для дальнейшего его анализа. Речь идет о моделировании физической реальности. И чтобы работать с моделью некоторого объекта, частью этой реальности, нам нужно знать, что он то сам может сделать, какова именно его сила [12]. И только потом уже мы сможем анализировать процесс, в результате которого эта сила в нем появилась. Итак,
Def. Сила — это модель результата действия одного компонента на другой, возникающего в этом другом компоненте и задающего его дальнейшее поведение.
Пояснения.
Такой шаг — не просто естественное следствие применения методики ТРИЗ (ее функционального анализа) к традиционным положениям современной физики. Это также дань набирающей в науке силу идее активности как общего начала любого развития, проявляющейся повсюду и обеспечивающей эволюцию мира на всех его уровнях [13].
Именно на поиск истоков, форм и правил действия активности с нашей точки зрения и должно быть направлено дальнейшее развитие ТРИЗ (как и науки вообще). Но поскольку любая конкретная активность не может исходить ниоткуда, мы естественным образом помещаем ее в тело, даже несмотря на то, что темп ее проявления в физических телах весьма невелик. Зато ей часто переполнены мы люди, в том числе тризовцы, что и обеспечивает развитие… до тех пор, пока еще не очень велико давление нормы.
Поэтому, не отрицая реальность сил в природе, мы в дальнейшем будем говорить о силе, как параметре элемента, задающем его, этого элемента, дальнейшее поведение (см. приведенное выше определение). Считая, естественно, что поведение элемента обычно задается суммарным действием нескольких разных сил. И если поведение элемента пока не меняется, то значит у него просто пока недостаточно силы для изменения поведения других компонентов, на которые он влияет. Ну или эти другие компоненты не дают проявиться имеющейся у элемента силе, создавая в нем соответствующие силы.
Позже мы введем понятие функции как модели порождающего эту силу действия. Оставив за силой модель его результата.
Вопрос об их, сил, первопричине, о том, что запустило все эти процессы передачи сил от одного тела к другому, обычно не ставится. Наверно так было всегда. При этом мы не ограничиваемся проявлением силы только в физическом мире, согласовываем наши представления о ней с общепринятыми в обычной жизни, позволяя при постановке и решении задач говорить, например, о силе закона, силе любви, и даже силе Сибири. Максимально расширяя этим диапазон использования ТРИЗ с сохранением всей строгости построения нужных нам моделей.
Иными словами, мы рассматриваем силу не как оценку свершившегося, а как готовность (потенциально) совершить или как нечто реально совершаемое конкретным телом. Одно крошечное и вполне доступное изменение традиции, необходимое для повышения эффективности анализа (и прежде всего ТРИЗ-анализа) всего происходящего, чтобы стать, наконец, честным. Ведь если она (сила) появилась в теле после воздействия на него, то она уже никуда из него не может деться до следующего его взаимодействия с другими телами. Мы предпочитаем говорить о свершаемом, а не о свершившемся. Вводим (по сравнению с традицией) этот крошечный сдвиг во времени из прошлого в настоящее.
И главное, теперь, избавившись от мистики традиционного подхода, поместив силу в тело, сделав ее «материальной», мы можем, по сути, ничего больше не меняя, использовать в дальнейшем в постановке и решении задач в ТРИЗ традиционный подход физики [14]. И это имеет смысл сделать. Ведь в любой задаче нам, по сути, всегда нужно обеспечить создание в некотором объекте нужной нам силы. Именно так, привязывая силу к телу, с учетом широты применения понятия «сила», мы расширяем круг доступных для решения методами ТРИЗ задач от бытовых до научных, фактически снимая ограничения на их характер. А зная при поиске решения задачи параметры нужной нам силы (ее величину и направление) мы облегчаем себе поиск нужного, так называемого технологического эффекта, выводящего на решающий задачу ресурс. С перспективой сразу использовать и всю имеющуюся в физике математику.
Свойства силы:
1. Сила проявляет себя во взаимодействиях элемента с другими элементами (отражениями в модели реальных или виртуальных тел) через параметры их структуры и поведения. Сила не проявляется в теле (компоненте) вне его взаимодействия с другими телами (компонентами).
Т.е. изолированное от других тело (хотя такое и в принципе невозможно) «мертво», в нем нет и не может быть никакой силы [15].
Это снимает вопрос о ее, силе, происхождении. Хотя вопрос о характере действия, дающий возможность построения альтернативных моделей полнее учитывающих, в частности, явления резонанса и более естественно объясняющих квантовые эффекты (как это сделал, например, Г.Я. Зверев [16]), конечно, остается.
2. Сила является источником активности тела (проявление силы можно рассматривать как проявление активности и наоборот), за счет нее тело может выполнить работу, объем которой зависит как от величины силы, так и от условий ее проявления.
3. Сила имеет направленность. Действие силы направляется от тела по имеющимся связям (понимаемым пока на интуитивном уровне, более строгое определение см. в 2.3) к другому телу.
4. Действие и значение силы сохраняется до тех пор, пока какой-то материальный объект не изменит ее или не направит, полностью или частично, по другим связям [17].
5. Компонент может передавать силу (активность) другим компонентам (телу или телам) частично или полностью. Это позволяет говорить о безразмерном коэффициенте передачи силы (КПС).
Def. Коэффициенте передачи силы (КПС) — это отношении силы, подействовавшей на этот компонент, к силе, проявляемой им по отношению к другим компонентам.
Заметим, что КПС может быть больше 100%, например, в случаях резонанса.
При этом очевидно, что объект, на который направлено действие силы сам влияет на величину передаваемой части силы.
6. Поскольку на тело могут действовать сразу несколько других тел, в нем возможно одновременное появление сразу нескольких разных сил (активность тела будет определяться суммарным действием всех этих сил [18]).
7. Сила в процессах взаимодействия с другими телами может меняться в произвольных пределах вплоть до саморазрушения ее носителя.
8. К условиям передачи силы или ее части другим телам относятся не только наличие взаимодействия с ними, но также соотношение масс тел, их скоростей, форм (в том числе точек приложения сил), частот взаимодействия и фаз, обеспечивающие максимальный эффект или наоборот препятствующее передаче силы.
9. Характер силы зависит от типа связи (механической, химической, термодинамической, электромагнитной, ядерной и тому подобное), по которой она направлена, Т.е. для разных связей традиционно используют разные формулы оценки силы (ее размера).
Пример.
Традиционно в механике сила обозначается литерой «F» а размер оценивается через принятый в Международной системе единиц СИ условный параметр Ньютон, где показана очевидная зависимость возникшей в теле силы при данном виде взаимодействия от его массы и ускорения, создаваемого через связь (гравитационное поле) с другим телом (Землей) [19]. Вместе с тем два тела могут взаимодействовать и через другие связи, тогда естественно изменится и способ (форма) оценки силы.
10. Графически силу разумно отражать в виде стрелки определенного цвета и толщины.
Пока все просто. Уточнение может потребоваться только для работы, энергии и момента импульса. А также для информации. Но эти параметры характеризуют уже не столько силу, сколько связь, и мы поговорим о них позже.
Примеры.
Мы бросили предмет вверх по углом, в результате чего в нем возникла сила… инерции. Которая действует на это тело вместе с силой сопротивления воздуха и силой тяжести, создаваемой в нем гравитационным полем Земли. Все это будет работать пока тело не упадет на землю.
И вот наше тело лежит на земле (на полу). Эта преграда естественной силе тяжести (возникающей в гравитационном поле Земли) создаст в теле новую силу — силу инерции. А еще и силу трения, сцепления тела с полом. Попробуйте теперь сдвинуть это тело с места, особенно если оно тяжелое.
Но если силу инерции будет создавать не просто пол, а лед, да еще и поставить это тело на коньки, то сдвинуть его будет много легче. Хотя некоторую инерцию мы все равно почувствуем, ведь нам надо будет не просто поменять направление действия имеющейся у него силы (инерции), а еще и придать ему ускорение, то есть постоянно эту новую силу в нем увеличивать, на что придется потратить часть своей силы, произвести некоторую работу, которую можно оценить через ее энергию.
Та же сила инерции возникнет в теле, если мы привяжем его к веревке и раскрутим. И в режиме вращения с постоянной скоростью она будет в нем тратиться на преодоление другой силы, создаваемой воздухом. При этом в теле появится еще и центростремительная сила, создаваемая в нем веревкой. А оно в свою очередь будет создавать в веревке центробежную силу, старающуюся эту веревку разорвать (силой внутренних напряжений в ней). Если же мы привяжем к нашей веревке не камень а ведро с водой, то это ведро создаст в воде (которая не имеет связи с самой веревкой) центробежную силу, как реакцию на центростремительную силу дна ведра.
[1] Альтшуллер Г.С., Злотин Б.Л., Зусман А.В., Филатов В.И. Поиск новых идей: от озарения к технологии. Кишинев / Г.С. Альтшуллер, Б.П. Злотин, А.В. Зусман, В.И. Филатов. — Картя Молдовеняскэ, 1989. — 381 с.
[2] Согласно Ю.В. Чайковскому: «Познавательная модель — это набор приемов и утверждений, которые представляются данному ученому (исследователю, практику) настолько наглядным и очевидным, что через них принято объяснять (к ним сводить, ими моделировать) все основные факты и понятия» (цит. по Ю.В. Чайковский. Автопоэз. Опыт пособия тем, кто хочет понять эволюцию. СПб.: «Товарищество научных изданий КМК. 2018. 560 с., ил. — С. 177). Понятие предложено в 1980 г. методологом А.П. Огурцовым, см., например, http://intelros.ru/pdf/vox/2014_16/Vox16-OgurtsovAP.pdf «Куда должна и должна ли двигаться логика?»
[3] Не говоря уж о том, что любой конфликт всегда нелокален и формулировка противоречия затрудняет возможность системного восприятия проблемы, не позволяет видеть всех напряжений в системе.
[4] От лат. Virtualis — возможный. Имеется ввиду всего лишь нематериальность и ограниченное время существования таких объектов (более удобного термина для их обозначения мы найти не смогли). Например, компьютерная «кнопка» на экране монитора, или часть программного кода. Иными словами, поскольку любой элемент (компонент) в наших построениях сам по себе виртуален, мы можем позволить себе строить модели моделей на некоторую нужную нам «глубину виртуальности», ограниченную только нашими интеллектуальными возможностями.
[5] Мы считаем допустимым, и даже в чем-то полезным наличие в разных школах ТРИЗ разных наименований одних и тех же понятий. При условии, конечно, что это не мешает взаимопониманию между представителями этих школ.
[6] Независимость и свобода (которую мы определяем — если не сказано четко для чего она — как маску, за которой скрывается лицо смерти) — это, с нашей точки зрения, существенно разные понятия.
[7] Точка не имеет размеров. А большинство физиков до сих пор уверены, что если что-то нельзя измерить, то этого не существует.
[8] Голубев С.Н. Взгляд на физический мир с позиции биолога: монография / С.Н. Голубев, С.С. Голубев — Владивосток: «Дальнаука», 2009 — 245 с. (Библиотека журнала «Успехи наук о жизни»). Увы, эта виртуальная оболочка не поддается непосредственному наблюдению. Ее параметры можно определить лишь косвенно, исходя их принятых в химии размеров атомов и характера их взаимодействия.
Представления современной квантовой механики о «размазанности» частиц чуть ли не по всей Вселенной (всего лишь с вероятностью их локализации с определенной точке), мы надеемся, скоро заменятся более естественной, обоснованной и полезной моделью. Осталось согласовать между собой несколько уже существующих моделей такого рода.
[9] Википедия (https://ru.wikipedia.org/wiki/Сила_(значения)) упоминает не менее 20 значений этого слова, используемых в общественных науках, более 30 в искусстве, не считая 45 физических терминов с этим словом и 17, несущих особый смысл.
[10] В отличие от «мыслить», что обычно значит работать с (внутренними) образами.
[11] Попытки поместить силу непосредственно в тело можно найти еще в трудах Н. Орема (1330 – 1382 гг) в его теории импетуса. Кстати, Николай Орём (Орезм) считал, что вращение Земли вокруг своей оси лучше объясняет смену дня и ночи, чем это сделано у Птолемея. А его труды имели немалое влияние на Кузанского, Коперника, Галилея и Декарта.
[12] Если же считать, что сила действует между источником силы и ее объектом, как это принято в традиции, то сама сила как бы «проваливается», между ними, мешая нам «ухватиться» за нее. Пропадает та сама точка опоры, без которой мы не сможем «перевернуть ТРИЗ», сблизить его с физикой.
[13] Подробнее см., например, С.Н. Гринченко. Системная память живого (как основа его метаэволюции и периодической структуры). М.: ИПИ РАН, Мир, 2004, 512 с. — С. 47. Сравни также: «Будем понимать эволюцию как усложнение форм активности» в Ю.В. Чайковский. Автопоэз. Опыт пособия тем, кто хочет понять эволюцию. СПб.: «Товарищество научных изданий КМК. 2018. 560 с., ил. — С. 176
[14] С учетом того, что многие понятия механики сохраняются еще со времен И. Ньютона, который ввел их считай 300 лет назад, так что некоторая их нечеткость простительна.
[15] Это так и у людей: любой из нас без других людей просто перестает существовать как человек, как личность. Хотя, конечно, здесь многое зависит от характера связей. Этот характер связей у людей во многом задается господствующим стилем мышления. Позволим себе большое отступление в сторону, которое просим не считать побегом. Здесь напрашивается сравнение культур Запада и Востока. Предметный стиль мышления людей Запада, идущий еще со времен Древнего Рима, когда «бумажка», определяя все, была важнее совести, порождает культ силы, большой индивидуализм, ну и конечно немного хитрости. Отсюда и их религия, когда важнее всех оказался один главный Папа, позволяющий себе, например, получать деньги за индульгенции. Отсюда и сильная тенденция в их культуре на показ супергероя и многое другое, как следствия порождающее их стремление к обладанию всем, их пристрастие к карьере, их склонность к национализму вплоть до фашизма и др. Более природный потоковый стиль мышления Востока, ориентированный на отдаленные последствия процесса, лишен всего этого, что тоже, конечно, порождает свои недостатки, но он не порождает столько агрессии. Именно в этом основа того, что Запад — есть Запад, а Восток — есть Восток, и им не сойтись вовек.
[16] Зверев Георгий Яковлевич. Физика без механики Ньютона, без теории Эйнштейна и без принципа наименьшего действия и без y-функции Шредингера. Изд. 5-е, испр. и доп. — М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2011. 133 с. (Relata Refero.)
[17] Кстати, такой подход снимает туман загадочности с инерции. Некоторые физики рассматривают силу инерции как врожденное свойство обладающего ей тела (как и полагал Ньютон). А потом удивляются, откуда она там (в теле) взялась, порой связывая ее с эфиром. Вместе с тем, если мыслить диалектически (в том числе ТРИЗовки), то следует рассматривать не только момент проявления телом инерции, но и все, что происходило с телом до этого. Тогда, при нашем подходе к силе становится очевидно, что реальная сила инерции — это просто сила, сохранившаяся в теле после предыдущего его взаимодействия с другими телами.
[18] В этом и состоит разница: сила — это конкретная физическая величина, всегда имеющая конкретное значение и направленность, в то время как активность — это суммарная оценка всех действующих сил. Так при равенстве сил действия и противодействия активность равна нулю. При этом использовать понятие активности для понимания происходящих процессов, постановки и решении задач можно и там, где порой невозможно точно оценить ни значение, ни направление действия сил.
[19] Заметим, что Ньютон в своих построениях не учитывал ни размеры взаимодействующих тел, ни их форму (см., например, Рождественский К.В. Исаак Ньютон и его преступление против науки. — СПб, 1995). Как не учитывал и обратное действие пробного тела на гравитирующее. А о переменных гравитационных полях вообще начали робко высказываться только сегодня (например, Голубев Сергей Николаевич. Квазикристаллическая структура вакуума: Ключ к разгадке тайны живых клеток и квантовых частиц. Изд. 2-е, стереотип. — М.: ЛЕНАНД, 2022. — 254 с. (Relata Refero.). Увы, так и не раскрывшего сущность физических полей).
Комментарии
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Не удалось самостоятельно понять, в чем именно состоит устраняемая несогласованность.
Даны отсылки к натурфилософии, философской энциклопедии, д’Аламберу, Пуанкаре и к ощущениям в голове.
А хотелось бы видеть подлежащие согласованию определения силы с точки зрения "моделей физики" и "ТРИЗ моделей".
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Да, на этом моменте наверное надо было остановиться подробнее, уделить ему чуть больше одного предложения. Но я же написал "И это не уловка рассмотрения, это жесткая логика ТРИЗ, направленная на построение модели конкретного объекта в конкретных условиях его существования и в конкретный момент времени для дальнейшего его анализа". Именно ТРИЗ, функциональный подход, на который она опирается, заставляет привязать силу к конкретному объекту, согласовывая таким образом физику с ТРИЗ.
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Да, на этом моменте наверное надо было остановиться подробнее, уделить ему чуть больше одного предложения. Но я же написал "И это не уловка рассмотрения, это жесткая логика ТРИЗ, направленная на построение модели конкретного объекта в конкретных условиях его существования и в конкретный момент времени для дальнейшего его анализа". Именно ТРИЗ, функциональный подход, на который она опирается, заставляет привязать силу к конкретному объекту, согласовывая таким образом физику с ТРИЗ.
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Вообще-то, "этот момент" является постановкой задачи и мерилом полученного результата. Если ставится задача на согласование моделей, то где собственно модели, что за мерило их согласованности, и где результаты измерения "до" и "после"?
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Вообще-то, при всем уважении, когда Вы начинаете путь, любой путь, то не всегда даже четко ставите себе цель, а часто просто выбираете направление движения (сходить в магазины за продуктами, начав с…). Задачи возникают по ходу движения к цели. И результаты измеряются порой просто возможностью этот путь продолжать. И «этот момент» вовсе не является еще (для меня) постановкой задачи. Он всего лишь один шаг к ней. Мы еще не дошли до тех моделей, которые можно уже согласовывать (в ТРИЗ нет понятия «сила», совсем нет). Поспешность хороша… ну Вы знаете.
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Можно конкретные примеры из расширенной части круга задач от бытовых до научных, не доступных для решения обычными методами ТРИЗ, но доступных для решения через привязку силы к телу:
- успешного применения обычного метода ТРИЗ
- поиска нужного технологического эффекта, выводящего на решающий задачу ресурс
- использования математики в физике при применении метода
?
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Если Вы видели оглавление (а Вы его видели), то должно быть понятно, что здесь пока только одна четвертая часть материала (основная ругать впереди, поверьте мне), и что пример в конце концов будет. Но необходимо все же уточнить, что я не предлагаю новый метод, я предлагаю (относительно) новый язык (что и сказано в заголовке материала). Язык, но основе которого можно создать новые методы (скажем такие, как элис, о чем можно поговорить отдельно). Методы, которые могут оказаться всего лишь проще в использовании и эффективнее в применении, чем традиционные. Ведь задач, недоступных для ТРИЗ, с моей точки зрения, нет.
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Прошу дать Ваше определение, что такое Эффект? В чем его отличие от данного определения Силы?
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Вот! Спасибо! То, ради чего я выкладывал (спасибо А. Кудрявцеву) все это на сайт, на общее обсуждение. Эффект (в ТРИЗ) — это реакция на воздействие. Сила — это модель такой реакции, задающая дальнейшее поведение объекта, в котором эта реакция возникла. У меня, честно, эти два понятий до сих пор ассоциировались, я над этим не задумывался. Но быть может это и хорошо (привычка из всего извлекать пользу): эффект сам по себе ни на что больше не направлен, он по сути своей как бы локализован в теле. Сила же — это носитель активности тела, определяющий его дальнейшее поведение в системе. Эффект как-то менее распространен в языке, тем более бытовом, у него все же немного другое смысловое поле (впечатление; средство создания этого впечатления, устойчивый, всегда одинаковый результат типа физ.эффекта, побочный эффект, технический прием изменения состояния в графике и т.п.). Сила — понятие более распространенное, более широкое и более активное: Сила Сибири будет более понятна людям, чем Эффект Сибири. Сила любви задает поведение. А эффект любви — всего лишь состояние. Сила веры направляет, а эффект веры только оправдывает. Примерно так. Но здесь есть еще над чем подумать. Спасибо.
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Прошу дать Ваше определение, что такое Энергия? Чем свойства Силы отличаются от свойств Энергии?
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Спасибо за вопрос. Но вот об этом как раз подробно написано во второй части материала, который уже выложен на сайт. Вот тут мой, как мне кажется вполне логичный подход к этому понятию сильно расходится с привычным для традиционной физики. Тем хуже для физики, слишком далеко ушедшей от своих корней
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Логичный подход - это не делать импликацию с ложной посылкой
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Чем и занимается сегодня сплошь и рядом официальная физика
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Как Вы в официальной физике отличаете ложные положения от истинных? На что опираетесь?
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
На логику и здравый смысл. Которые во много нарушаются в физике. Впрочем, это, конечно, эмоции. Те самые, которые и ведут к Истине. Предлагаю вернуться к сути предложенных мной материалов.
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Отсутствие каких-либо экспериментальных или теоретических доказательств в поддержку новых концепций затрудняет оценку их достоверности и полезности.
Re: ТРИЗ и физика (опыт создания физического языка ТРИЗ)....
Нну… чтобы оценить какие угодно концепции нужно, во-первых, с ними познакомиться, во-вторых, понять суть этих концепций, и наконец попробовать их в деле. Вы пока не сделали ни первого, ни второго. Ведь здесь представлен лишь первый блок первой части «Опыта…». И хотя весь он («Опыт…») заканчивается (в четвертой части) конкретными вполне ТРИЗными методическим рекомендациями и конкретным примером, впереди работа над опирающими на него инструментами, например той же элис (которая, скажем, в известной задаче Альтшуллера о задвижке для пульпы легко выводит на решения, недоступные для веполей).
Мне всего лишь нужны были оценки и критика предложенного языка, на основе которого можно затем строить рабочие модели. Однако, никто ведь не заставляет Вас эти оценки и эту критику мне давать.
Что же касается дела, то замечу, что достоверность и полезность самой ТРИЗ, как концепции, до сих пор не доказана ни экспериментально, ни теоретически. Она (ТРИЗ) принадлежит устаревшей познавательной модели, задачи решают люди, и проверить получили они свое решении именно благодаря знанию ТРИЗ или нет невозможно (примеров «притянутых за уши» ссылок на якобы использование ТРИЗ бездна), а ее (ТРИЗ) инструменты в большинстве своем еще недостаточно формализованы. Все, что она (ТРИЗ) точно делает (и это много стоит!) — это стимулирует своих адептов, заражая их зудом творчества, объединяет их (увы, и здесь есть проблемы) в международное движение творческого (критического) отношения к жизни и помощи друг другу. Ведь для того в ней и строятся модели конфликтов — противоречия, чтобы эти конфликты устранять (а отнюдь не создавать их на пустом месте), чтобы мир двигался в сторону ненасилия, совместного поиска и движения к лучшему.