Дискуссии - Наука

О.В. Поскотинов

Посвящается памяти д.ф.н. Александрова Н.Н.

Аннотация

Вездесущая спираль, как форма многих объектов и явлений, используется совершенно не случайно. В статье на примере широко применяемой в технике резьбы рассмотрены основные свойства цилиндрической спирали, характерные для других видов этих кривых. Благодаря триединству составляющих (вращательному, поступательному движений и их спиральному модулю), спирали применимы для живого и неживого и подчиняются основным законам диалектики. Спиральный модуль, как энерго преобразователь – это скрытый и порой не вещественный элемент, но имеющий размеры и форму, которые определяют содержание спирального объекта или процесса.

Одной из особенностей окружающего нас мира является то, что все его объекты находятся в постоянном движении. Однако, при неупорядоченном состоянии, векторы их движений направлены в разные стороны. Такая ситуация не плодотворна, а результаты движений в лучшем случае реализуются в виде тепловой энергии.

Другая картина будет наблюдаться, когда те же частицы, предметы, дела живых объектов упорядочены, а векторы их движений имеют определенное направление. Лучшим средством наведения такого порядка является создание центра, вокруг которого образуется вращательное движение. Оно упорядочивает хаотичность, концентрирует и аккумулирует энергию, создает внутренний источник ее.

Однако, движение по кругу ограничено и непродуктивно. Для выхода из этого положения круг должен быть разомкнут. Лучшим вариантом будет, когда к вращательному движению добавляется еще движение по прямой.

Объединение этих двух простых видов движений качественно изменяет ситуацию. Суммарное движение их образует новую форму – спираль (франц.spirale: лат. spire; греч. speira – виток). Каждый оборот спирали дает как новые накопления (или уменьшения) энергии, так и результаты ее работы.

Присутствие спиральных форм в окружающих нас предметах и явлениях значительно шире, чем предполагаем. Мы, к примеру, не задумываемся, что обычная нитка имеет винтовую поверхность, похожую на спирально закрученную молекулу ДНК - носительницу наследственной информации всех живых организмов: растений, микроорганизмов, насекомых, животных и человека. У ткацкой нитки и мудро созданной полимерной молекулы ДНК очень большая разница в содержании, структуре и функциональном назначении, а общее, что их объединяет, так это форма винтовой поверхности – спираль.

Форма и некоторые свойства, объединяющие ткацкую нить и молекулу ДНК, позволили этим спиральным образованиям быть основой для получения тканей, из которых мы состоим и которые мы носим.

Как известно, спиральность и закрученность, как законы Вселенной, распространяются через космическое пространство на объекты и явления Земли со времен появления ее в Солнечной системе [1] .

Поражает древнее и существующее разнообразие значений символов спиралей. Они воспринимаются как ход времени с циклическими ритмами, сменой солнечных и лунных фаз, периодами истории и человеческой жизни. Спираль считается знаком развития жизненной силы, как вектор устремления к ее новым уровням.

Спираль имеет тесную связь с последовательностью чисел и закона Фибоначчи. Используя их, математики описывают принцип золотого сечения и спираль Фибоначчи. Их тесную связь можно наблюдать во многих явлениях: погодных системах природы, в развитии социальных условий и в решении жизненных вопросов коллективов и отдельных людей.

В развитии любого процесса (не зависимо от области его применения - физического, интеллектуального, экономического, политического или простое накопление информации по какому-либо вопросу) можно заметить, что он проходят не по прямой, а по кривой. Почти во всех этих процессах просматриваются свойства цикличности, повторяемости и соблюдения закона стремления к минимальным затратам, свойственные спиральным траекториям [3].

Познание окружающего нас мира, в том числе и самих спиралей и вихрей, происходит также по тем же законам.

К этому важному вопросу обращались многие ученые [4;,5;6]. Однако, до сих пор не выявлены структура и механизм их работы.

С целью устранения этого пробела нами проведены исследования:

- внутреннего механизма спиральных явлений;

- определен общий инвариант для всех видов спиралей;

- установлены фундаментальная значимость и связь инварианта спиралей с законами диалектики;

- выявлены основные свойства инварианта спиралей и возможности их практического применения.

Механизм спиральных явлений связан с их внутренней структурой. Поэтому сложность исследований его связана с тем, что количество элементов и их свойств у каждого явления бесконечно велико. Важно выделить самый существенный и единый по своей сути и обязательный элемент, без которого нет спиралей. Являясь изначальным, этот элемент и его свойства должны строго подчиняться математическим зависимостям, чтобы относительно них происходила оценка всех остальных величин спиральных объектов и процессов.

С целью наглядности и простоты исследования нами использовано правило классической механики - когда не хватает силы для преодоления сопротивления движению N, то применяется клин (рис.1). При использовании его необходимое усилие Р₁ уменьшается на величину соотношений сторон:

I= в/а. *                      (1)

* Силы трения в работе клина для пояснения сути излагаемого вопроса пока не учитываются.

рис.1

Прямое понятие “клин” относится к инструменту, у которого расположение поверхностей находится чаще всего под острым углом “a”, а поверхность “в” является опорой для сил при выполнении полезной работы. С помощью его можно отделить, переместить часть вещества или сообщить ему дополнительную энергию. Клин, как инструмент, позволяет плавное и постепенное возрастание или убывание каких-либо признаков и свойств, а как наипростейший инструмент, он для спирали является хорошим аналогом для изучения структуры и принципа работы внутреннего механизма спиральных явлений.

В спиралях клин явно не просматривается и чаще всего, присутствует как скрытый элемент, имеющий криволинейную форму, подобную форме спирали.

Для изложения основ “Спиральной механики” подробно рассмотрим широко распространенную цилиндрическую спираль [7].

Такую форму имеют цилиндрические резьбы, крученые изделия (нитки, веревки, канаты), спирали молекул аминокислот, ДНК и РНК, волокна мышц живых организмов, а также процессы, протекающие, как винтовые - распространение электромагнитных волн, движения астероидов в космосе, полет снаряда и пули, перемещения воздушных масс на равнинах Земли, равномерная работа предприятия и многое другое.

Чтобы представить клин такой спирали, возьмем резьбу болта (рис.2) c диаметром D_ср. и один виток спирали, как цикл движения, с шагом резьбы “t” развернем на плоскости “xoy”. Получится отрезок прямой “ox₁”. Проектируя его на ось “ox” (катет “а”= t) и на ось “oy” (катет “в”= πD_ср.) получим прямоугольный треугольник, все стороны которого являются сторонами спирального клина, развернутого на плоскости. Катет “в” в основании клина фактически является касательной к окружности вращения с диаметром D_ср., а линия “ox₁” (гипотенуза треугольника) – касательной к рассматриваемой спирали. Угол “α” между этими касательными является рабочим углом подъема ее.

рис.2

Рассмотрим подробнее роль и значения этого угла в спирали.

1. Свойство спирального клина.

Благодаря наличию рабочего угла “α”, спираль обладает свойством инструментального клина - передаточным отношением, которое определяется соотношением значений сторон спирального клина или как котангенс угла “α”:

l = в/а = π D_ср /t = ctg α                      (2)

Передаточное отношение у резьбы показывает, во сколько раз уменьшится усилие при вращении по сравнению с усилием затяжки, за счет увеличения расстояния вращательного движения.

2. Вид и количество движений.

Угол спирального клина “α” – это показатель вида и количества движения. Так, при угле, равном 0⁰, у резьбы отсутствует поступательное движение. Это значение угла “ α ” относится только к работе вращательного движения.

При рабочем угле спирали, равном 90⁰, будет только поступательное движение, или другими словами, движение по прямой.

При всех промежуточных значениях угла “α” от 0⁰ до 90⁰, т.е. при одновременном вращательном и поступательном движениях (синтезе окружности и прямой), на поверхности образуется спираль. На ней эти два вида движения едины и совершаются по наклонной плоскости спирального клина (см. рис.2). От значений угла “α” зависят другие величины и свойства спирального объекта.

Так, для крепежных резьб, применяемых в машиностроении, угол “α”находится в пределах 1,5 -3,8⁰. При этих значениях усилие затяжки деталей возрастает по сравнению с прилагаемым усилием в 15 и более раз.

Для нитей, применяемых в швейном производстве, α = 50-70⁰. Скрутка волокон нитей, при таких значениях угла, делает ее компактной, повышает прочность на разрыв в 1,5…1,3 раза и не позволяет раскручиваться волокнам.

Для молекулы ДНК, в ее номинальном состоянии,α = 28⁰43^/. Значение это для всего живого в природе многогранно и требует как глубокого исследования, так и отдельного всестороннего обсуждения.

3. Преобразующие свойства спирали.

Значение и применяемость спирали в объектах или процессах зависит от процентного соотношения количества вращательного и поступательного движений, т.е. от величины рабочего угла “α”. Изменения его значений сопровождается изменением соотношения этих составляющих. При “α” от 0 до 45⁰ , вращательное движение преобразуется в поступательное; при значениях “ α ” от 45 до 90 ⁰ поступательное движение легче преобразуется во вращательное.

Изменения полного диапазона рабочего угла от 0 до 90 ⁰ в жидких, газообразных и других подвижных средах спирального процесса может происходить в течение одного их проявления (как у вихрей).

Такие возможности спиралей многократно увеличивают роль и значение их рабочего угла, по сравнению с обычным клином, От взаимодействия вращательного и поступательного движений в спиралях он приобретает уникальные свойства синергии, Это не простой угол клина. Это, во-первых, инвариант всего многообразия спиралей и вихрей [8]. Во-вторых, это универсальный инструментальный модуль (от лат. modulus – маленькая мера), в котором, как в обязательном элементе, (энерго преобразователе), может быть заложена программа управления механизмом спирали.

4. Расчет параметров спирального процесса.

Для определения параметров спирального изделия и преобразующих свойств модуля уравнение (2) можно записать как:

π D_ср /t = ctg α = В/П                      (3)

где: В - количество вращательного движения;

П - количество поступательного движения, т.е. объем полезной работы.

Эффективность преобразующих свойств в спирали определится как:

П = tgα В = £ В                      (4)

где: £ = tgα – коэффициент модульного преобразования вращательного движения в полезную работу.

Подставляя в уравнение (4) значения работы при поступательном движении и при вращении, получим формулу по определению эффективности преобразования механического спирального движения:

(P + Ftp)S = £ M θ Дж                      (5)

где: P – сила на выполнения полезной работы, Н ;

Ftp – силы трения, сопротивления движению, Н;

S - величина пути при выполнении работы , м;

M – угловой момент вращения, Н/м;

Θ - угол поворота, рад.

Разделив правую и левую части уравнения (5) на время, получим формулу по определению мощностей:

W = (P + Ftp) v = £ M ω Вт                      (6)

где: v – скорость при выполнении полезной работы, м/с ;

ω - частота вращения (угловая скорость), 1/с.

Общая мощность всей спиральной системы определиться как корень квадратный из суммы квадратов мощностей при поступательном и вращательном движениях.

Рассмотренный расчет основных механических параметров спирали может быть использован в других областях, как физики, так и биологии, экономики, социологии и сферах, где используются спиральные формы движения, применяя при этом для каждого случая свой метод и математический аппарат расчета.

5. Связь спирали с законами диалектики.

Сущность спирали, какой бы она ни была, заключается в том, что она всегда соответствует требованиям законов диалектики, а сами законы, как известно, работают, используя свойства спиралей. Для анализа этих связей воспользуемся различными примерами спиральных явлений, имеющих место в природе и повседневной жизни [9].

5.1 Любая спираль это - единство двух противоречивых видов движений – по окружности и по прямой. Оба вида движения в спиральном модуле проникают друг в друга, создавая единство, а за счет разнонаправленных сил, возникающих от вращения и поступательного движения, постоянно находятся в противоречии.

Аналогичное двуединство противоречий, как обязательное условие, лежит в основе закона диалектики “Единства и борьбы противоположностей” в виде двух знаков – плюса и минуса, под которыми подразумевается всякое противоречие (правое и левое, частица и античастица, тезис и антитезис, развитие и деградация, окружность и прямая и другое).

В таких спиралях, как спиральная галактика, электромагнитный луч света, растение, животное, человек производственное предприятие или процесс, подобный познанию чего-либо, из двух видов движений основным является вращение с ее максимальным крутящим моментом. Оно играет роль основы и опоры, на которой аккумулируется энергия и знания. Эта роль вращательного движения соответствует положительной полярности и предопределяет наличие источника внутренней энергии, который является результатом упорядоченных сил, находящихся внутри объекта или процесса.

Отрицательная полярность относится к движению по прямой, когда накопленная энергия вращения расходуется на получение результатов работы.

5.2. Преобразующие свойства спирали одного вида движения в другой, рассмотренные выше, соответствуют второму закону диалектики “Переходу количественных изменений в качественные”.

Важным моментом таких преобразований является определение оптимального сочетания вращательной и поступательной составляющих в спиральном модуле с образованием новых качественных свойств и параметров объекта или процесса.

5.3. Спиральная форма всех явлений соблюдает и закон диалектики “Отрицание отрицания”. Движение по спирали всегда связано с появлением нового и отменой старого. Категория “отрицание” отражает определенный этап развития, превращение объекта в нечто иное, определенным образом связанное с изменением положения или с отрицанием объекта (типичный пример: зерно - стебель – зерна колоса). Развитие идет не по замкнутому кругу, а по спирали.

Исходя из изложенного, спираль, как философское понятие, - это форма развития содержания явлений в различных областях мироустройства, осуществляемых по основным законам диалектики.

Заключение

Рассмотренные выше свойства цилиндрической спирали на резьбовом соединении, как наипростейшего примера, являются основными и для других видов спиралей - плоских, конических, сферических и тороидальных с их особенностями формы и назначения. Анализ основ спиральной механики указывает на триединство структуры внутреннего механизма спиралей. Каждая точка спиралей этих форм имеет определенный энерго потенциал вращательного и поступательного движений и спиральный модуль.

Спиральный модуль не видим, но мы не видим и энергию как таковую, хотя ею пользуемся. Это преобразователь вращательного и поступательного движений, он, как обязательный универсальный “инструмент”, как инвариант, присутствует во всех спиральных объектах и процессах. Без спирального модуля нет ни тех, ни других. Свойствами его пользуется все многообразие спиральных явлений.

Наличие общего инварианта для всех видов спиралей и вихрей при различных состояниях материи позволяет полагать, что выявленный инвариант всегда действует по одним правилам для явлений макро- и микромира.

Спираль с ее составляющими - это не идея, а скорее всего то, что позволяет существовать другим идеям. Природа пользуется ею как для образования элементарных частиц, так и при выращивании капусты и подсолнуха с их спиральным строением. При этом структурирование происходит по модульной программе нано технологической инженерии, заложенной изначально Творцом всего сущего. Для всего живого природа воспроизводит спирали ДНК без особых усилий, автоматически, без калькулятора, но в функции времени и пространства. Как мыльный пузырь имеет шарообразную форму, так и молекула ДНК и все остальное в природе имеет свою определённую форму по одной и той же причине, что это наиболее эффективная форма существования данного объекта или процесса, и получается она с наименьшими затратами энергии.

Знания свойств и параметров механизма спирального явления позволяют:

- анализировать внешние и внутренние результаты процесса;

- изменять и оптимизировать показатели формы и содержание явления;

- при проблемных вопросах находить пути их решения;

- прогнозировать процесс, т.е. заглянуть в будущее;

- объединять результаты разных научных и технических направлений, занимающих исследованиями одного и того же объекта или процесса.

Спиральная механика, изучающая формы, свойства и степень влияния спирали на качество процессов, происходящих в объектах с потоками энергии и информации – это область знаний для познания себя и окружающего нас видимого и невидимого мира и для его совершенствования; это ступенька в познании тайн природы, которые предстоит еще узнать. А общий для различных наук инвариант спиральных образований - это элемент обобщения их. Оно состоит в устранении частных границ количественных изменений одного вида материи и энергии в другие виды, при сохранении основного рабочего инструмента изменений, каким является спиральный модуль.

Литература

1. Парфенов Р. Спираль - основа мироустройства. Copyright , Свид. о публ №213020201415. 2013г.

2. Александров Н.Н. Спиральные модели цвета // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.17604, 01.08.2012.

3. ПоскотиновО.В. Многообразие спиралей в нашей жизни. Проза.ру. Свид. № 213012701082, публ. 27.01.2013.

4. Александров Н.Н. Циклическая динамика. Кн.1. О методе// Академия Тринитаризма, М., Эл.№ 77-6567, публ. 27.02.2013.

5. Шаубергер В. Живая Энергия. Collum Coats. ЛитМир. Электронная библиотека.

6. Ацюковский В.А. Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире. Издание 2-е. М.: Энергоатомиздат, 2003. – 584 с.

7. Поскотинов О.В., Вест Д.Р. III. Элемент спирали – клинообразный модуль. Проза. ру. Св.№ 213052300568, публ. 23.05.2013.

8. Поскотинов О.В., Вест Д.Р. III. Инвариант спиралей. Проза.ру. Свид.№220111400929, публ. 17.11. 2020.

9. Поскотинов О.В., Вест Д.Р. III Связь спиралей с законами диалектики . Проза.ру. Свид. №220111501060, публ. 15.11.2020.

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]