Когда четыре стадии одного цикла заканчиваются, начинается следующий цикл, тоже состоящий из четырех стадий. На протяжении нового цикла “работает” новый принцип (как правило, более “высокий”).
Пример 13 - бронзовый век.
Это новый, очередной цикл, базирующийся уже на другом принципе.
Бронза - это сплав меди с оловом. На определенном отрезке человеческой истории этот сплав играл настолько важную роль, что его именем была названа целая эпоха.
Первая стадия.
Медь относится к тем нескольким металлам, которые встречаются в природе в самородном виде. Использование самородков меди в качестве орудий труда или оружия – это и есть первая стадия развития. Первая стадия всегда самая примитивная (в рамках данного принципа). Она только показывает принципиальную возможность удовлетворения какой-то человеческой потребности определенным способом. Когда первобытный человек нашел медный самородок, он мог заметить, что, например, колоть орехи им эффективнее, чем камнем (поскольку удельный вес меди в три-четыре раза больше). В отличие от камня медь не крошится в процессе использования.
Вторая стадия.
Естественно, самородки практически никогда не имеют форму и размеры, удобные для практического использования. Логично предположить, что человек попытался применить уже накопленный в каменном веке опыт - попытаться придать медному самородку нужную форму, нанося по нему удары, например, камнем. Медь – ковкий металл, поэтому можно не сомневаться, эта попытка была успешной. Придание медному самородку необходимой формы путем холодной ковки – это вторая стадия.
Третья стадия.
Однажды человек заметил, что при нагревании медь плавится. Это открытие позволило получать орудия нужных размеров и формы путем литья. Это гораздо быстрее, легче и эффективнее, чем холодная ковка.
Четвертая стадия.
Она получается стандартным способом: к тому, что было на третьей стадии, добавляется нечто простое из совсем другой области.
В данном случае этим нечто стал другой химический элемент - олово. Олово мягче меди, температура его плавления (232 градуса по Цельсию) гораздо меньше температуры плавления меди (1083 градуса). В этом смысле добавляемый элемент действительно проще самого исходного объекта. С другой стороны, из олова невозможно сделать, например, острый износостойкий нож. А из меди (и тем более из бронзы) – можно. Поэтому можно считать, что олово – это действительно элемент другого функционального назначения.
Сплав меди с оловом (бронза) оказался гораздо практичнее самой меди. Бронзовые орудия труда, оружие и другие предметы отличались большей устойчивостью против коррозии, упругостью, твёрдостью, остротой лезвия. Кроме того, бронза имела более низкую температуру плавления, чем медь, и лучше заполняла литейную форму. Из неё легче было отливать всевозможные изделия. Вытеснение меди бронзой означало переход к бронзовому веку.
Смотрите, сколько “совпадений”: Медь – один из немногих металлов, встречающихся в природе в виде самородков, причем в достаточном количестве. Кроме того, удельный вес меди в 3-4 раза больше удельного веса камня. К тому же медь не крошится. Поэтому стала возможной первая стадия.
Медь – ковкий металл, поэтому стала возможной вторая стадия.
Медь имеет относительно небольшую (например, по сравнению с железом) температуру плавления, поэтому стала возможной третья стадия.
Но самое интересное – почему-то получилось так, что бронза сама по себе не встречается в природе, но добавление к меди относительно мягкого олова позволяет человеку получить сплав, который по эксплуатационным свойствам превосходит и медь, и олово! То есть Природа позаботилась о том, чтобы максимальная эффективность достигалась именно на четвертой стадии развития и достигалась именно путем добавления “простого элемента другого функционального назначения”!
Пример 14 - железный век.
В наше время более 90% от всех используемых металлов приходится на железо. Для рассмотрения этапов этого века прекрасно подходит принцип “черная металлургия”. В рамках этого принципа исторически человек научился получать и использовать сначала железо (первая стадия), потом чугун (вторая стадия), а затем сталь (третья стадия).
Как и положено, четвертая стадия получилась из третьей стадии: к обычной стали добавили легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, W, V, Ti, Nb, Zr, Со и др.). Это позволило улучшить технологические и эксплуатационные характеристики стали, придать ей особые свойства и т. п.
Следующие Примеры посвящены циклам развития источников света.
Пример 15.
Источник света - огонь.
Самым простым источником света является стационарный костер. Конечно, он наименее удобный. Но он доказывает, что свет может быть получен при помощи огня.
Факел является второй стадией развития такого источника. Конечно, он горит относительно недолго, но его уже можно перемещать в пространстве. Согласитесь, это качественное преимущество.
Третьей стадией можно считать свечу, масляный светильник или газовый фонарь. В этих источниках света горючее вещество подается в зону горения по фитилю (благодаря капиллярности) или по специальной трубке. Благодаря этому процесс горения может поддерживаться гораздо дольше.
Четвертой стадией следует признать светильник, в котором пламя расположено внутри прозрачной колбы (в качестве примера можно привести современную керосиновую лампу). В таких светильниках пламя не коптит, и процесс горения происходит наиболее эффективно.
Как видите, – был добавлен относительно простой узел другого функционального назначения – прозрачная колба. Благодаря этому источник света достиг такого совершенства, какое только возможно в рамках принципа “использование огня в качестве источника света”.
На развитие источников света, использующих огонь можно взглянуть и с другой точки зрения. В качестве рабочего принципа можно взять, например, текучесть горючего материала.
Пример 16.
Источники света с точки зрения текучести горючего материала.
Первая стадия – твердое горючее вещество (лучина или дрова в костре) - обладает нулевой текучестью.
Вторая стадия – свеча. Во время хранения сжигаемый материал (воск или парафин) твердый, а во время горения свечи он становится жидким.
Третья стадия – масляный светильник и керосиновая лампа используют горючий материал, который все время находится в жидкой фазе.
Четвертая стадия – газовый фонарь использует газообразное горючее вещество (текучесть – максимальна).
Такая точка зрения тоже имеет право на жизнь. Она ничем не хуже и не лучше других точек зрения. Главное – закономерность работает: в рамках каждого (одного и того же!) принципа непременно существуют четыре разновидности. И четвертая – самая эффективная. Вспомните, – до изобретения электричества улицы столиц освещались именно газовыми фонарями.
Искусственное освещение можно получать и с помощью электричества. Например, с помощью электрической дуги. Можно проследить четыре стадии в развитии дуговых ламп.
Пример 17.
Электрическая дуга как источник искусственного освещения.
Первая стадия.
Еще в 1802 году В. В. Петров предложил идею использовать электрическую дугу с ее ослепительно ярким светом для целей освещения. Первая стадия - самая примитивная. Она только демонстрирует принципиальную возможность получать свет таким способом.
Вторая стадия.
В самых первых дуговых светильниках электроды были расположены “носами” друг к другу и довольно быстро выгорали, и их приходилось постоянно пододвигать. Поэтому светильники снабдили устройствами, позволяющими вручную сдвигать электроды по мере необходимости.
Третья стадия.
Затем появились десятки регуляторов, способных сдвигать электроды друг к другу без участия человека. Самым простым из таких регуляторов был регулятор Аршро.
Четвертая стадия.
В 1875 году П. Н. Яблочков предложил надежное и простое решение. Он расположил угольные электроды параллельно, разделив их изолирующим слоем (то есть добавил простой элемент другого функционального назначения). Изобретение имело колоссальный успех, и “свеча Яблочкова” или “Русский свет” нашел широкое распространение в Европе.
Пример 18.
Электричество для получения света можно использовать и несколько иначе. Например, можно использовать принцип “накаливание проводника протекающим по нему электрическим током”.
Первой стадией таких устройств можно считать просто проводник (никак не изолированный от внешней среды), по которому протекает электрический ток. Известно, что при увеличении силы тока до определенной величины проводник начинает светиться. Как и следовало ожидать, это, в сущности, примитивное устройство только демонстрирует принципиальную возможность получения света таким путем.
Второй стадией логично назвать устройство, в котором свет излучает не вся электрическая цепь целиком, а только ее небольшой специальный участок (с большим электрическим сопротивлением), к которому ток подводится по проводам с относительно низким сопротивлением.
Третья стадия.
С одной стороны, чем сильнее протекающий ток, тем ярче свечение. А с другой стороны, увеличение силы тока приводит к более интенсивному окислению светящегося элемента (проводника с высоким электрическим сопротивлением) и его быстрому перегоранию. Это противоречие было разрешено тем, что светящийся элемент с протекающим по нему током помесили в прозрачную колбу с инертным газом (или вакуумом). Это позволило исключить окисление проводника и весьма существенно увеличить рабочий ресурс лампы.