5.4.3　第3层次物场变换

第3层次物场变换框图如图5－118所示。把不完善物场转换成完善物场创造一个新的功能系统，实现创新。

1.不能完善实现功能是一个重要概念

不完善物场是能实现功能的完整物场，但仍然存在着矛盾和问题，所以是不能完善实现功能，不够理想，不能满意。有的可以进一步创新，有的是限于条件，明知有问题，也无可奈何。这种情况是很普遍的。我们研究、设计、制造一个产品，得到的结果是，能实现预定的功能，但依然存在缺陷、问题需要解决，或一时还不能解决。有时，缺陷、问题是隐形的，一时还不能发现，或不被重视。本来问题就是存在的，随着时间的推移，问题暴露出来，正是解决了问题，推动了技术的发展。譬如爱迪生发明的白炽灯泡，是一个伟大的发明，给人类带来光明，开始的时候决不会有人说它有什么不好;可是，随着时间的推移，人们才发现只有5%的电能转换成光，作了有用功，95%的电能转换成热量消耗掉了，是有害功，浪费了电能;所以，白炽灯泡照明，是一个不完善物场，不能完善实现功能。于是人们又发明了日光灯、节能灯、LED(半导体发光二极管)，以节约电能。这个第3层次转换是最后阶段的转换，要解决矛盾，具有更大的难度，也往往会产生重大的突破，譬如浮法玻璃的出现。较上一个层次的转换，具有更重要的意义。不能完善实现功能是一个重要的概念。我们所面临的能实现功能的物场，也就是我们面临的技术系统，可能就是一个不完善物场，挖掘、发现存在的问题，解决问题，就可能产生一个技术进步。下面举几个能实现功能，但仍存在问题属于不完善物场的例子，以及获得完善的方法。

2.从不完善物场到完善物场转换的案例

例1:第一台计算机制造出来，确实有每秒运行5000次的计算功能，但重30吨、有四层楼高、每隔7分钟就会爆炸一个电子管，只有16个专家才能操作。虽然有计算功能，能使用，这明显是不能令人满意的缺陷，有待进步完善，显然需要新的电子技术的产生和支持。

这是一个获得新技术支持而不断完善的系统，这个新技术就是晶体管及大规模集成电路的产生。

例2:煤矿救生员的工作服制造出来有独立冷却系统和独立呼吸系统。冷却系统使用的介质是氟里昂，呼吸系统使用的介质是液态氧。能实现冷却和呼吸功能，但重量达到40公斤。救生员在井下携带这么重的设备有困难。这就是一个能实现功能但还存在问题的不完善物场。问题是太重，要减轻重量。一个显然的方向是，两个系统采用一种介质，重量就减了下来。这个介质只能是液态氧，于是重量就减到20公斤。先用于冷却，变成氧气，再用于呼吸。把两个系统合并成一个系统。这是技术系统进化法则的应用。

例3:过去工业生产中机器设备上普遍应用的液压传动，有一个普遍的问题，就是漏油。受到技术水平的限制，只能如此，但能工作，虽有缺陷、问题，能实现功能，只好就这么用着。应该说，过去的液压传动就是一个不完善物场。随着技术水平的提高，解决了漏油问题，今天的液压传动，不漏油了，就是完善物场。

例4:有的机器发出的噪声很大，但它能工作，这就是能实现功能的不完善物场。

要消除噪声，可以制造一个与噪声波形的相位相反的噪声发生器，以抵消噪声。噪声是机器与耳朵之间的有害作用。画出物场转换模型如图5－119。这是一个物场变换，增加了一个场抵消原有有害场的有害作用。

例5:浮法玻璃之前，在平板玻璃的生产过程中，热的、软的平板玻璃是放在传动辊上传送。尽管辊子排得很密集，但热的、软的平板玻璃在两辊之间的空间，还会微微向下垂，出来的玻璃就不平了，要加一道研磨工序磨平。这就是辊子与玻璃之间的有害作用，是一个问题。所以，用辊子传送平板玻璃是一个不完善物场，存在问题，却一起用着。为了解决玻璃板在两辊之间下垂的问题，现在采用浮法生产玻璃。即把热的、软的平板玻璃浮在锡池中熔化的锡水上传送，这就防止了软玻璃板的下垂，成为一个完善的物场。这是采用了新技术，引入了新的物质，代替了原有的物质，也是一个物场变换。

例6:搅拌钢水。

生产一种新型钢材，要往钢水包中的钢水里加入添加剂，由一个叶片旋转搅拌。由于钢水温度很高，会使叶片受到破坏。如何防止叶片不被破坏呢?

这里，钢水和叶片是两物，它们之间通过温度场联系在一起，两物一场，构成一个完整物场。叶片在高温的钢水中搅拌会受到损坏。两者之间发生了一个有害作用。为了消除有害作用，就要引进第3种物质，以隔离有害作用，保护叶片。显然这里要引进的第3种物质只能是钢水了。希望钢水在叶片的表面层形成一个保护层。显然，热的钢水不可能形成保护层。必须使叶片表面温度降低，从而使靠近叶片表面的钢水温度降低凝固，而形成一个保护层。如何使叶片表面温度降低呢?就是从中间轴通入循环冷空气，使叶片降温。

这是一套相当复杂的机械系统，还需要一套制冷设备，而且并不可靠，叶片与钢水有不可避免的摩擦磨损，搅拌也未必均匀。应该说，这是一个不完善物场，能实现功能，存在缺陷。要使其完善，自然会想到，能不能从外部搅拌。这就是电磁搅拌。把溶化金属的电炉就像锅一样坐在一组线圈之上。线圈与发电机线圈绕组相类似，产生的交变电磁场作用于炉中的液态金属，感应电流与磁场相互作用产生电磁力，推动钢水，产生搅拌运动。这就是电磁搅拌的原理。较之机械搅拌，当然可靠而且均匀。把不完善物场转换成完善物场，往往就是一次技术进步。这里应用了强有力的创新工具——物理效应:电磁场。

例7:纸浆输送。造纸厂用管道输送纸浆。时间一长，纸浆与管壁之间的摩擦也会将管子磨坏而报废。这是一个能输送纸浆能实现功能但存在缺陷的不完善物场。要消除纸浆与管壁之间的有害作用，能够引入的第3种物质也只有纸浆。如何把纸浆固定在管壁上?只有采用冻结的方法，把纸浆冻结一层在管壁上。具体的方法是加套管，注入低温空气，使靠近管壁的纸浆冻结一层。消除有害作用，使不完善物场成为

完善物场。这里也是应用了物理效应:相变。

例9:现有车辆在地面行驶只能前进、后退，不能横着走;特别是在狭窄的区域进行作业的车辆，如叉车，回旋余地小，车轮不能横移就是一个很大的缺陷，譬如要把货物平行移动到另一个位置，叉车要转弯两个90度，才能把货物搬过去，如果车轮能够横行，不必转变，直接就可把货物平移过去。叉车能实现搬运功能，却有这种不完善性;运用动态性进化法则，让前后车轮进一步动起来，不仅可以前后滚动，而是可以横向滚动，从而使叉车功能更趋完善。图5－120的叉车就是一种可以横向行驶的叉车。

例10:广泛使用的耳塞耳机(图5－121)，它能实现播放的功能，但是尺寸偏大塞不牢，容易脱落，这就是能实现功能但不完善。就耳塞与耳朵的连接来说，是摩擦力不足，是一个效应不足物场。为了增大摩擦力，索尼耳机在耳机与耳之间加了一个锥形耳塞，如图5－122所示，增加了塞入深度，不易脱落，使不完善物场转换成完善物场。

能实现功能的不完善物场，一般都存在有害作用或作用不足，往往使机器在工作中发生故障，停止工作;或是使产品带着固有的缺陷，如平板玻璃的下垂不平。所以，无论是新设计产品，还是已有产品，都要认真发现有害作用或作用不足，进行物场变换，寻求新技术的支持。

3.从不完善物场到完善物场转换的练习

练习1:自行车一个不完善的地方是老要打气，如何完善?

练习2:电动汽车有什么不完善的地方?如何完善?

练习3:雨伞有什么不完善的地方?如何完善?

练习4:静脉注射、抽血有什么不完善的地方?如何完善?

练习5:太阳能热水器有什么不完善的地方?如何完善?

练习6:饮水机有哪些不完善的地方?如何完善?

练习7:热水瓶除了用饮水机和气压水瓶完善之外，还有别的更简单的完善方法吗?