كتب الكاتب الأمريكي كورت فونيغوت أن “العلم هو السحر الذي يعمل”. إنه يفتح عالمًا من الحقائق والفرص التي تنتظر حدوثها. تتضمن إحدى هذه الحوادث العلمية خللًا حيث واجه العمال في مصنع 3M للأشرطة اللاصقة جدارًا غير مرئي لم يسمح للبشر بالمرور. لا ، إنه ليس فيلم خيال علمي من أفلام هوليوود. حدث هذا بالفعل في ساوث كارولينا في أواخر يوم صيف عام 1980 ويمكن تفسيره تمامًا من خلال قوانين الفيزياء لذا ، دعونا نكتشف القصة وراء الجدار غير المرئي الذي حير كل الحاضرين
ماذا كان يحدث في المصنع قبل إنشاء الجدار غير المرئي؟
كان يومًا رطبًا للغاية في أغسطس من عام 1980 ، وكان العمل مستمرًا كالمعتاد. ببساطة ، تم تشغيل الأفلام البلاستيكية بسرعة عالية وتم تقسيمها إلى لفات ضخمة للطلاء بمادة لاصقة لصنع شريط. ولكن لتوضيح ذلك بمزيد من التفصيل ، تم قطع فيلم البولي بروبلين (PP) المكون من 50000 قدم لفات بعرض 20 قدمًا (تقريبًا عرض ثلاثة ممرات لحركة المرور على الطريق السريع) ونقله إلى العديد من البكرات الأصغر. تم إخراج فيلم PP هذا من الأسطوانة الرئيسية بسرعة عالية جدًا ، حيث يتدفق لأعلى 20 قدمًا إلى البكرات العلوية ، ويمر 20 قدمًا أفقيًا ، ثم ينتقل أخيرًا لأسفل باتجاه جهاز التقطيع. هناك ، تم لفهم في لفات أقصر بكثير.
شكلت هذه العملية بأكملها خيمة ديناميكية على شكل مكعب ذات جدارين وسقف يبلغ حوالي 20 قدمًا مربعًا. كانت سرعة هذه البكرات 1000 قدم / دقيقة ، أو حوالي عشرة أميال في الساعة. تم إنشاء الجدار غير المرئي في المنطقة الواقعة أسفل الصفيحة سريعة الحركة من الفيلم المشحون كهربائيًا في منتصف الخيمة
كيف وصف ديفيد سوينسون الجدار غير المرئي؟
قام ديفيد سوينسون من قسم 3M للتخصصات الكهربائية في أوستن بزيارة مصنع ساوث كارولينا 3M للتحقيق. عندما دخل سوينسون أرض المصنع وكان لا يزال على بعد 20 قدمًا من المعدات ، انتقد مقياسه الكهربي المحمول يدويًا إلى نطاق كامل يبلغ 200 كيلو فولت / قدم. بدأ شعره أيضًا بالوقوف من نهايته ، وشعرت أن شرارات تضربه من جميع الجهات. عندما حاول السير في ممر الفيلم المتحرك ، اصطدم بجدار غير مرئي ولا يمكن اختراقه. شعرت أن مجال قوة غير مرئي كان يسدها. على الرغم من أنه يمكن أن ينحني بثقله إلى الأمام ، إلا أنه لم يستطع المرور. كان أي شخص بالقرب من الجدار غير قادر على الاستدارة وكان عليه أن يمشي للخلف ليبتعد بما يكفي عن تأثيره. لاحظ سوينسون أيضًا ذبابة تم سحبها في الحقل المشحون كهربائيًا. وذكر في تقريره أن القوة كانت قوية بما يكفي حتى لامتصاص الطيور
قال مدير الإنتاج: “لم أكن أعرف ما إذا كنت سأصلحها أم أبيع التذاكر”
وصف السيد سوينسون الظاهرة في تقريره ، لكن مدير الإنتاج في المصنع لم يصدقها. كان الجدار قد اختفى بحلول الوقت الذي وصل فيه ، لكن عمال المصنع تمكنوا من إعادة نفس الحدث في يوم آخر خلال نفس ساعة الصباح الباكر. كانت نفس ظروف اليوم السابق. كانت التجربة ناجحة ، وظهر الجدار غير المرئي مرة أخرى ، وهذه المرة أقوى! مع الشحن الكهربائي ، حتى الشعر القصير المجعد لمدير الإنتاج أصبح مستقيماً! بضحك ، صرخ أنه لا يعرف ما إذا كان يجب إصلاحها أو بيع التذاكر. لكن بالطبع قاموا بإصلاحه
كيف تم إنشاء الجدار غير المرئي؟
على الرغم من أنه قد يبدو مذهلاً ، فإن العلم لديه تفسير معقول تمامًا لحادث الجدار غير المرئي. يتمثل أحد الجوانب الخطيرة لهذه المصانع ، بصرف النظر عن البكرات سريعة الحركة ، في الشحنة الساكنة الضخمة التي يتم إنتاجها عندما يتم لف ورقة بلاستيكية. وهذا ما يفسر سبب ربط عداد سوينسون بسرعة 200 كيلو فولت / قدم بمجرد اقترابه من الحقل. يجب أن تكون كمية الكهرباء الساكنة في نطاق ميغا فولت حتى يحدث ذلك.
يمكن تفسير هذه الظاهرة بمساعدة ظاهرة تسمى “قوى كولوم” ، أو القوة الكهروستاتيكية ، وهي قانون التجاذب والتنافر الثابت للجسيمات والأشياء بسبب شحناتها الكهربائية. بالون يلتصق بالجدار ، أو ملابس نايلون تصدر كهرباء ساكنة ، أو آلة تصوير ، أو مشط يجذب قطعًا من الورق ، أو نقوم بصدمة عند لمس باب السيارة في يوم جاف ، كلها أمثلة على قوى كولوم. في حالة مصنع 3M ، كانت الشحنة الكهربائية تتحرك بسرعة عالية جدًا. عندما يكون الجسمان في حالة ثبات ، فإن جسمين لهما نفس الشحنة يتنافران بشكل طبيعي ، ولكن عند الحركة ، فإنهما يخلقان مجالات مغناطيسية حولهما تجذب بعضهما البعض. تخلق هذه العملية في النهاية غلافًا دواميًا مشحونًا ، وهو وضع مثالي لإنشاء جدار غير مرئي
ساعد الهواء المؤين والكهرباء الساكنة في إنشاء الجدار غير المرئي
في حادثة مصنع 3M ، كانت الأسطوانة عالية السرعة تقدم إمدادًا ثابتًا بنفس الشحنة إلى الهيكل الديناميكي الشبيه بالخيمة الذي تم إنشاؤه في أرض المصنع بواسطة فيلم متحرك عالي السرعة ، تسبب الاحتكاك في تدوير الهواء بنفس شحنة الفيلم البلاستيكي. نظرًا لأن الجسيمات كانت تعاني من التنافر بسبب نفس الشحنة ، فإن الغمد لا يمكن أن ينكمش هناك. كما أنه لا يمكن أن يتمدد للخارج لأن هذا الهواء المشحون كهربائيًا يبدأ في تكوين قوى جذابة بين الجسيمات المتحركة المتوازية مع سحب المزيد من الشحنات من شبكة البلاستيك المتحركة.
هذا يخلق غمدًا شديد الترابط من جزيئات الهواء والجزيئات المشحونة. وكل ثانية ، يتم إضافة جسيمات مشحونة حديثًا. أيضًا ، بسبب الحركة المستمرة ، لا تحدث إفرازات أيضًا. عادةً ما يكون هذا الغلاف المحكم غير مرئي ويشعر وكأنه جدار صلب بحافة محددة ومركز ناعم. في يوم الجدار غير المرئي ، كانت درجة الحرارة 80 درجة فهرنهايت مع رطوبة نسبية من 75 إلى 80٪ ، مما خلق أيضًا الظروف المثالية لهذه الظاهرة. كان حل إزالة الجدار سهلاً وفعالاً من حيث التكلفة. قام العمال بإصلاح مشكلة التأريض على الماكينة ، وذهب الجدار غير المرئي.
صرح سوينسون لاحقًا في حديث في جلسات ندوة التفريغ الكهروستاتيكي في عام 1995 أنه على الرغم من العديد من الاستفسارات والتفسيرات والمحاولات العديدة ، لم يتم إعادة إنشاء الجدار غير المرئي – على الأقل على حد علمه! حتى وزارة الدفاع الأمريكية كانت مهتمة بمراقبة الظاهرة ، لكنها لم تنجح
