Принципи або закони діють в науці? Частина 1.
За мабуть, і те, і інше. Лауреат Нобелівської премії І.Р. Пригожин «... Формульно-розрахунковий підхід не може привести до пізнання Природи. В даний час ми бачимо, що основну роль стали грати описові науки ».
До такого ж висновку прийшов і автор, який займався вивченням багатокомпонентних надмолекулярних систем протягом більше 30 років. Який же вихід? Необхідне повернення до феноменологічний підхід на більш високому рівні забезпечення методами дослідження конденсованих систем. З часу спектрального аналізу Р. Бунзена їх кількість збільшилася до 100 (380 різновидів - наприклад, метод месбауерівської спектроскопії розгалужується на 6 різновидів з різними інформаційними можливостями). Спираючись на цей сучасний науковий арсенал, тільки й можливо забезпечити новий феноменологічний підхід до дослідження ієрархічно складних багатокомпонентних багатофазних фізико-хімічних систем. Мимоволі доведеться повертатися до «принципам, правилам, тенденціям» - поняттями не формальним, але дороговказним. До речі, один з основних методологічних наукових принципів економії мислення відомий з XIV століття як бритва Оккама порушується часто-густо при введенні нових термінів.
Отже, принципи. Термін, природно, латинський - від principium (початок, основа). Первинне значення - воїни одного з чотирьох видів римської піхоти (principes), а не правофланговий як пишуть деякі автори. Принципи набиралися з людей, які після тріаріев були найбільш досвідченими у військовій справі. У літературі обговорюються наступні принципи розробки матеріалів. Фізико-хімічні, технологічні (термомеханічні, конструкційні), економічні, організаційні, екологічні, інформаційні (банки даних, експертні системи, нейромережі) і т.п.
Згідно з найбільш вдалому визначенням, матеріалознавство - Це наука про принципи створення матеріалів із заданими властивостями. Матеріали виходять в просторовій системі «Фізичний вплив - вихідна речовина (прекурсор) - релаксаційні фізико-хімічні процеси перетворення прекурсорів - необхідний матеріал». Зазвичай управління процесом створення матеріалів полягає в зміні параметрів фізичного впливу та складу прекурсорів. Параметри впливу обмежуються методом впливу. Останнім часом в якості прекурсорів часто використовуються багатоелементні і багатофазні вихідні речовини (одержання високотемпературних надпровідників, пряма переробка мінеральної сировини тощо). Зміна їх складу шляхом перебору - багатопараметрична завдання, що вимагає великих матеріальних і тимчасових витрат.
Релаксаційні ефекти в самоорганізується нерівновагої конденсованої системі можна і потрібно використовувати для управління виходом хімічних форм і фаз, а, отже, і властивостями виходять матеріалів. Але для цього необхідні точні відомості (або адекватні моделі) про механізми релаксаційних процесів в конденсованих системах на фізико-хімічної стадії отримання матеріалів. Їх можна отримати тільки при використанні неруйнівних методів фазово-елементного дослідження (краще в режимі in situ - реального часу).
У загальному випадку, під нерівновагим станом системи в термодинаміки розуміється такий її стан, з якого вона мимовільно може переходити в інший стан у напрямку до рівноваги в умовах ізоляції або при малому кінцевому впливі. Нерівноважні системи виникають, як правило, при фізичних процесах, які повідомляють системі в цілому або її частини надлишкову внутрішню енергію в порівнянні з енергією рівноважної системи.
Практика показує, що нерівноважні конденсовані системи - Швидше правило, ніж виняток серед існуючих в природі (природних), відтворюваних і ідентифікованих (штучних) речовин і матеріалів. У більшості випадків створення матеріалів і умови їх експлуатації відносяться до істотно нерівноважних систем. Нерідко і сам матеріал (як система) внутрішню рівновагу лише частково.
Автор запропонував релаксаційний принцип керування властивостями нерівноважних фізико-хімічних систем, який можна сформулювати таким чином. У випадку, коли часи релаксації багато більше тривалості фізичного впливу, існує можливість управління виходом хімічних форм, фаз і, як наслідок, властивостями речовин (матеріалів), використовуючи відомості про механізми релаксації в нерівноважних конденсованих системах на фізико-хімічної стадії релаксаційних процесів (у тому числі і в процесі експлуатації).
Загальнонаукове значення релаксационного принципу. Принцип, сформульований на основі радіохімічних досліджень, але працює в ядерній фізиці, біології, соціології, філології, геології. Про це в наступній статті.
