3M fabrikasındaki görünmez statik elektrik duvarı (1996)

• Ağustos 1980'de South Carolina'daki 3M yapışkan bant fabrikasında, hızla hareket eden yüklü polypropylene filmin altında insanların içinden geçemediği “görünmez bir duvar” ortaya çıktı
• 20 ft genişliğinde, 50.000 ft'lik PP film rulosunu birden fazla makaraya saran düzenek, 20 ft boyutunda iki duvar ve bir tavan gibi bir “çadır” yapısı oluşturuyordu ve film yaklaşık 1000 ft/min hızla ilerliyordu
• David Swenson'un 200KV/ft taşınabilir elektrik alan ölçeri, ekipmandan uzaktaki fabrika zemininde bile son ölçeğe kadar fırladı; kendisi de geçidin ortasında tüm ağırlığını verse bile ileri gidemedi
• Bu olay her zaman yeniden üretilemedi; nemin daha düşük olduğu erken sabah saatlerinde tekrar ortaya çıktı ve sonradan topraklama sorunu düzeltilince bir daha yaşanmadığına dair tanıklıklar var
• Basit Coulomb kuvveti tek başına bir “duvar” gibi hissedilen sınırı açıklamakta yetersiz kaldığından, iyonlaşmış hava bulutu ya da hava basıncı gradyanının insanı durdurmuş olabileceği ihtimali sürüyor

---

1980'de 3M fabrikasındaki “görünmez duvar”

• David Swenson, 3M fabrikasında hızla hareket eden elektrik yüklü polypropylene (PP) filmin altındaki alanda çalışanların tuhaf bir “görünmez duvar”la karşılaştığı bir olayı kaydetti
• Bu duvar, insanların içinden geçemeyeceği kadar güçlüydü ve yaklaşan kişi yönünü dönemeyip geri geri yürüyerek çıkmak zorunda kalıyordu
• Bu olay, 14 Eylül 1995'te 17th Annual EOS/ESD Symposium'daki “Electrostatic Considerations in Industry” özel oturumunda “Large Plastic Web Electrostatic Problems, Results, and Cure” başlığıyla sunuldu
• Sorun, “basit ve maliyet etkin” bir yöntemle çözülmüş bir örnek olarak tanıtıldı

Düzenek koşulları ve statik elektrik oluşum yapısı

• Olay Ağustos 1980'de South Carolina'da meydana geldi ve o sırada ortam çok yüksek nemliydi
• Süreç, 20 ft genişliğinde ve 50.000 ft uzunluğundaki PP film rulosunun kesilerek daha küçük birkaç makaraya aktarılması şeklindeydi
  • Film ana rulodan yüksek hızla çözülüyordu
  • Yukarı doğru 20 ft yükselip tavandaki silindirin üzerinden geçiyordu
  • Yatayda 20 ft ilerledikten sonra aşağı inip kesme düzenine giriyordu
  • Ardından daha kısa rulolar hâlinde sarılıyordu
• Filmin izlediği toplam yol, yaklaşık 20 ft kare boyutunda iki duvar ve tavandan oluşan küp biçimli bir çadır gibi görünüyordu
• Makaralar 1000 ft/min, yani yaklaşık 10 MPH hızla hareket ediyordu
• PP filmin iki yüzündeki yüzey yapısı birbirinden farklıydı; yüzey dokusu ya da mikro yapıda büyük farklar varsa, aynı malzeme içinde bile temasla yüklenme oluşabiliyordu
• Bu tür yüzey yükü dengesizlikleri ilgili endüstride yaygın bir sorundu ve neredeyse “megavolt düzeyinde static cling” olarak ele alınıyordu

Swenson'un sahada gördükleri

• Swenson fabrika zeminine girdiğinde, ekipmandan oldukça uzakta bile 200KV/ft taşınabilir elektrik alan ölçer son ölçeğe kadar çıkıyordu
• Hareketli PP filmin oluşturduğu geçitte yürürken, yaklaşık ortada “görünmez bir duvar” tarafından durduruldu
  • Tüm vücut ağırlığını öne verse bile geçemedi
  • Yakındaki sineklerin yüklü hareketli plastiğe doğru çekildiğini gördü
  • Swenson, elektrik alanın kuşları bile içine çekebilecek kadar güçlü olabileceğini tahmin etti
• Üretim müdürü başlangıçta bu anlatıma inanmadı; birlikte sahaya döndüklerinde duvar ortadan kaybolmuştu
• Çalışanlar bu etkinin nemin daha düşük olduğu erken sabah saatlerinde ortaya çıktığını biliyordu ve başka bir gün tekrar denemeye karar verdiler
• İkinci denemede, erken sabah saatlerinde “çadır” altındaki elektrik alan üretim müdürünün kısa kıvırcık saçlarını bile dikleştirecek kadar güçlüydü ve görünmez duvar etkisi de yeniden ortaya çıktı
• Üretim müdürü buna, “Bunu düzeltmem mi gerekiyor, yoksa giriş bileti mi satmalıyım bilmiyorum” diye tepki verdi

Neden yalnızca elektrik alan açıklaması yetmiyor

• Genel Coulomb kuvveti bakış açısından, PP filmin insanı bir “duvar” gibi itmesinden çok içe doğru çekmesi beklenir
• Kişinin merkez bölgeden itildiği varsayılsa bile, kuvvetin büyük mesafelerde giderek artan yayılmış bir yastık gibi davranması gerekir; merkezde süreksiz bir duvar oluşmasını açıklamak zordur
• Film çözülürken uzun film tarafında büyük bir net yük oluşur; ancak yükler çiftler hâlinde oluşur ve toplam yük korunmalıdır, bu yüzden makara tarafında karşı işaretli bir yük bulunması gerekir
• Makaradaki sınırlı yüzey yükü bunun için yeterli görünmediğinden, karşı yükün görünmeyen bir yol üzerinden kaybolmuş olması mümkündür
• Olası yollardan biri, filmin makaradan ayrıldığı aralıkta oluşan iyonlaşmış havadır

İyonlaşmış hava ve basınç gradyanı hipotezi

• Makaranın, hareketli filmin ters kutbuna sahip iyonlaşmış havayı büyük miktarda püskürtüyor olması mümkündü
• Makara ile film arasındaki aralıkta deşarj oluyorsa yüklü hava oluşabilir ve film makaradan üst tarafta ayrılıyorsa bu hava film “çadırı”nın içine girebilir
• Bir başka olasılık, film ile makara arasındaki korona deşarjından çıkan UV ve elektrik alanın, plastik filmin iki yanındaki havayı iyonlaştırıp yüklü havayı yaymış olmasıdır
• Bu durumda “görünmez duvar”, yüklü filmin elektrik alanı içinde hapsolmuş bir hava iyonu bulutu ya da bunun oluşturduğu bir basınç gradyanı olabilir
• Ayak başına PSI'nin birkaçta biri düzeyinde bir basınç gradyanı bile bir kişinin ileri yürümesini engellemeye yetebilir
• Bu açıklama doğruysa, kişinin hissettiği itici kuvvet statik elektrik kaynaklı çekim-itimden çok hava basıncından geliyordu

Zemin, rulolar ve hava akışı üzerine ek yorumlar

• Statik elektrik sorunlarında beton zemin, yalıtkan değil iletken gibi davranabilir
  • Megavoltlar ve mikroamperlerin söz konusu olduğu durumlarda, yalıtkan ile iletken arasındaki sınır çok yüksek direnç bölgesine kayar
  • Betonun özdirenci megaohm düzeyindedir; bu yüzden topraklanmış metal levha gibi davranabilir
• Her iki PP makarasının, birbirine zıt yük taşıyan electret gibi davranmış olması mümkündü
• Hızla hareket eden PP film güçlü bir hava akışı yaratabilir ve 20 ft çapında yatay bir hortuma benzer bir akış oluşmuş olabilir
• Böyle bir hava akışı, büyük iyonlardan ya da su mikrodamlacıklarından oluşan bir iyon bulutunu hapsedebilir
• Bu bölüm kesinleşmiş bir açıklama değil, tahmin olarak ayrılıyor

Sonraki tanıklıklar ve çözüm

• 2016 tarihli bir Reddit tanıklığı, 3M fabrikasında benzer bir şeyin hâlâ ara sıra yaşandığını aktarırken, küçük pul ve cıvataların elektrik alanına doğru fırlatıldığında geri itildiğini gördüğünü söyledi
• 2016'da yapılan başka bir tanıklık, Swenson ile bir ESD konferansında tanıştığını ve ekipmanın uzaktan bile tavana vurduğu için gerçek maksimum ölçüm değerinin alınamadığını anlattı
• Aynı tanıklığa göre sıcaklık, basınç ve nem gibi koşulların dar bir aralıkta olması gerekiyordu; ayrıca depo kapısı açık olduğundan böcekler ve serçeler içeri çekilip ürünü bozuyordu
• Bu olay Swenson yaşamadan önce de teknisyenler tarafından biliniyordu; sonrasında ekipmandaki topraklama sorunu giderilince bir daha görülmediğine dair ifade var
• Bu Reddit tanıklıkları, ana olaydan ayrı olarak alıntılanıyor

Kalan sorular

• Olay 1980'de yaşandı, raporlama ise 1995'teki ESD konferansında yapıldı
• Söz konusu 3M sheet-slitter'ın bugün nerede olduğu doğrulanmış değil
• Reddit tarafında 3M'in bu ekipmanı sattığı söyleniyordu; makinenin South Carolina'da kalıp başka bir yerde kullanılmış ya da başka bir bölgeye taşınmış olabileceği de öne sürülüyor
• “Görünmez duvar” yana yatırılıp “görünmez zemin” hâline getirilebilse, bir insan onun üzerinde durabilir miydi sorusu, bu olayın fiziksel yorumunun hâlâ net olmadığını gösteriyor

[GN⁺]

Hacker News yorumları

• İş yerinde bir zamanlar Van de Graaff generator'a dönüştüğüm anı hatırladım.
  20 dakikalık makaraları sürekli değiştirmek zorunda olduğum dönemde sinemada projeksiyonisttim; iki tane yüksek voltajlı, su soğutmalı karbon ark projeksiyon makinesini gözetmem gerekiyordu. Film koparsa ek yapmak gerektiğinden, sinemaya kopya geldiğinde her makaradaki ek sayısını sayıp kaydederdik; sonraki sinema da aynı şeyi yapar, çok fazla ek yapılmış kopyalar imha edilirdi.
  Ek sayısını, makarayı bir tezgâh motoru ve hız kontrolörüyle hızla sararken filmi parmakların arasından akıtıp geçen “tık” hissini sayarak tutardık. Diğer elimle hız kontrol düğmesinin metal anahtar plakasına dokunup topraklanmam gerektiği öğretilmişti; bir gün bunu unuttum ve saçlarım dikilmeye başladı.
  Makaraların çoğunu çok yüksek hızda sararken yükü vücudumda biriktirmiştim; anahtar plakasına uzandığımda plaka ile parmağım arasında 8-10 inçlik bir ark deşarjı sıçradı. Ondan sonra anahtar plakasını hep tuttum.

  • Yün halı kaplı bir casinoda çalışmıştım; halı yeniyken vücutta biriken statik elektrik inanılmaz fazlaydı. Çelik burunlu, kaymaz, elektrik çarpmasına karşı korumalı ayakkabılar giyiyor olmama rağmen böyleydi.
    Kısa süre sonra 3 inçlik bir makine anahtarlığını tutup slot makinesi kasasına değdirmeyi öğrendim; sık sık yaklaşık 3 inçlik mor kıvılcımlar sıçrıyor, kıyafetlerimin hareket ettiğini de hissediyordum. Bir keresinde slot makinesi oyuncu takip sistemini yeniden başlatmıştım; o darbenin ona gitmesi bana gelmesinden iyiydi.
    Eskiden çalıştığım casinoda müdür, statik elektriği azaltmak için halılara yumuşatıcı sıktıklarını söylemişti; işe yarayıp yaramadığını bilmiyorum.
  • Kışları aşırı kuru olan bir bölgede yaşıyordum; çiy noktası -40'ın altındaydı. Yatak odamda halı vardı; bazı sabahlar ışık anahtarına uzandığımda parmağımdan 2 inçlik beyaz bir acı şimşeği çıkardı, neredeyse stroboskop ışığı gibiydi.
    Bu yüzden ışık anahtarına dirseğimle dokunmaya başladım. Aynı şimşek ama dirsekle alınca daha az acıtıyor.
  • Doğrusu Van de Graaff.
    https://en.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff_generator
  • O gün mesaisini sonuna kadar tamamlayıp tamamlamadığını merak ediyorum. Eskiden elektrikli çitten gelen yaklaşık 2 cm'lik bir ark çarpmıştı da dizlerimin bağı çözülmüştü.

• Gerçekten yüksek voltajla çalışan biri olarak bu hikâye bana epey şüpheli geliyor. Matematiksel olarak bakarsak, aşırı yoğun bir elektrik alan akısı oluşursa teknik olarak mümkün olabilir; ama gerçekçi olarak neredeyse imkânsız görünüyor.
  Özellikle tarif edilen düzeydeki yüksek voltaj, yüksek nemde büyük bir parıltıyla dengeye gelmeye çok yatkındır. Bence gerçekte elektrik alanın güçlü biçimde hissedilebildiği bir nokta vardı; söylentiler ve anlatılar içinde bu “duvara” dönüşmüş olabilir.

  • Genel olarak katılıyorum. Ancak doğruysa, kararsız olduğu düşünülen bir bölgede şaşırtıcı bir kararlı düğüm bulunduğunu ortaya koyan yeni matematiğe yol açabilecek tuhaf bir durum olurdu.
    En büyük sorun, bu olgunun kademeli, yani karesel olarak artan bir alan değil de “duvar” olarak tarif edilmesi. Ama yeterince nemli bir ortamda yüklü parçacıkların taşıdığı bir ağ etkisi gerçekten varsa, kare yasası başka bir biçime dönüşebilir. Kübik bir mertebe bile insan ölçeğinde duvar gibi hissedilebilir.
    “İnanmak istiyorum”dan çok, “tuhaf ama yeniden üretilebilir koşullarda matematik buna izin verebilir” hissi. İlgili arka plan matematiksel fizik ve ilgili kısmi diferansiyel denklemlerin analitik çözümleri tarafında; o denklemlerde epey tuhaf çözümler var. Birinin denemesini isterim.
    İdeal noktasal yükler arasında gözlenen etki ile ancak daha az ideal noktasal yüklerden oluşan bir ağ üzerinden yayıldığında ortaya çıkan ağ etkisi arasında araştırmaya değer bir fark var.
  • Makaradan makaraya çalışan bir düzeneğin yüksek statik alanlar oluşturabileceğini düşünüyorum. Ama bu ölçekte fiziksel bir etki yaratan bir şey, insanlar için tehlikeli olma ihtimali yüksek bir şeydir.
    Böyle bir alana giren birinin örümcek ağına yakalanmış sinek gibi olmaktansa paratoner haline gelmesi çok daha makul değil mi?
  • Bu hikâye en az ayda bir yeniden gündeme geliyor ve zaten yeterince çürütüldü.
  • Burada Veritasium veya Smarter Every Day gibi etkili bir bilim YouTuber'ını tanıyan biri olsa da, 3M gibi bir yerle bağlantı kurup yeniden üretmeyi denemelerini sağlasa keşke.
  • Sinekleri ve belki kuşları bile çektiği, ama insanları ittiği yönündeki ifadeyi nasıl değerlendirmeli?

• Herkes cebinde 4K60 video kamera taşımaya başladığından beri UFO ve Bigfoot görüldüğüne dair anlatıların büyük ölçüde kaybolduğunu fark eden var mı merak ediyorum.
  1995’te bir thread vardı; ondan sonra bu fenomen bir daha ne görüldü ne duyuldu.

  • Tek bir thread’den ibaret değil.
    ANTEC '97 Conference Proceedings, CRC Press, s. 1310-1313
    https://www.google.com/books/edition/SPE_ANTEC_1997_Proceedi...
    O thread, daha önceki bir konferans sunumuna ve makaleye dayanıyordu. Bu özel vakanın yeniden üretilmemesinin nedeni pratik bir kullanımının olmaması, çok fazla ekipman gerektirmesi, ekipmanın bilerek yanlış çalıştırılmasını gerektirmesi nedeniyle hasar veya yaralanma riski taşıması ve test maliyetinin aşırı yüksek olması.
    Kimse gönüllü olarak 20 feet genişliğinde 1 mil PP filmi dakikada 1000 feet hızla çevirebilecek bir ortam kurup, sonra ekipmanın topraklamasını bilerek kesip, 100 Fahrenheit derecenin üzerinde ve %95’in üzerinde nemde saatlerce, günlerce, haftalarca çalıştırmak istemez. Sadece kurulum bile milyonlarca dolara mal olur; işletme maliyeti de bunun üstüne bir o kadar olabilir.
  • Buna karşılık yakın zamanda ülke çapında bir drone paniğine tanık olduk; bunun nedeni video kanıtının yetersizliği de değildi.
    Garip bir fenomenin nadir olması ve kayda alınmasının zor olması, o fenomenin yokluğunu kanıtlamaz; yokluğuna dair kanıt da sayılmaz.
  • UFO çılgınlığı sanki şu anda her zamankinden daha güçlü ve daha ana akım. Elbette en ufak ölçüde ikna edici fiziksel kanıt hâlâ yok.
  • Bigfoot ve hayaletler için evet, ama son dönemdeki drone modası aksine artmış gibi. Görüntülerin geri sarılıp izlenemediği dönemlerde bunlara belki UFO denirdi.
  • Varsayılan tutumun şüphecilik olması en iyisi, ama bu olayın hikâyesi bende “evet, muhtemelen değildir” şeklinde refleks bir tepki yaratmadı.
    Bilinen fizik ilkelerine dayanıyordu ve aşırı sıra dışı bağlam, böyle bir şeyin potansiyel olarak gerçekleşebileceği sınırlar içinde görünüyordu. Bu yüzden bunun “o tek seferlik” yaşanmış, son derece nadir bir sınır vakası olduğunu varsaydım.
    Büyük bir 3M fabrikasında çalışan insanların özellikle yalan söyleyeceği türden bir şey gibi de gelmiyor.

• Daha önce tartışılmıştı.
  https://news.ycombinator.com/item?id=16299441 (2018)
  https://news.ycombinator.com/item?id=5387052 (2013)
  https://news.ycombinator.com/item?id=3274335 (2011)

• Elektrik alanları gerçekten doğrusal olmayı sever, ama tarif edilen tuhaf etkiler oldukça doğrusal olmayan nitelikte.
  Yüksek elektrik alanı ölçümleri gibi ideal olmayan etkiler doğrusal olabilir. Ama o duvar yalnızca kuş, böcek, insan gibi canlıları etkiliyor.
  Tahminimce bu duvar, sinir sistemi ve kas kasılması üzerinden işleyen bir fenomen; elektrostatik kuvvetlerin aksine burada eşikler, doğrusal olmama durumları ve psikolojik etkiler devreye girebilir. Temelde işin içindeki herkes fena halde elektrik çarpmasına maruz kalıyordu ve omurgaya megavolt düzeyinde bir darbe aldıktan sonraki öznel deneyim söz konusuysa her şey mümkün görünüyor.

  • Öyleyse insanlar sadece yere yığılmaz mıydı, hatta kalpleri durup ölebilirlerdi? Yürüyerek geri çekilebildikleri görünmez bir duvar hissetmek yerine yani.

• İyi bir SCP gibi okunuyor.

• Deney bölümünde ilginç fikirler var: http://amasci.com/freenrg/iontest.html

• Bu yazıyı yıllar içinde birkaç kez okudum ve böyle tuhaf bir fenomenin fabrika ortamında ortaya çıkmış olması beni epey büyüledi.
  2016 güncellemesinde akrabası, makaralarda tuhaf etkiler görmenin yaygın olduğunu söylüyor. Bu kadar yaygınsa yeniden üretilebilir olması gerekir gibi geliyor, ama gerçek bir yeniden üretim örneği görmedim.

  • Farklı üretim ortamlarında buna benzer şeylerin yaşandığını gördüm. Bu spesifik etki değil, ama “ancak ölçek büyüdüğünde ortaya çıkan, sezgisel olmayan ve duruma bağlı garip emergent davranışlar” hem endüstriyel ortamlarda hem de bilişim ortamlarında vardı.
    Örneğin çalıştığım şirket devasa reaktörlerde çok sayıda hücre yetiştiriyor; en büyük reaktörleri işletenler, gözlemlenen hiçbir değişkenle açıklanamayan, toplam üretimde yavaş değişimler gördüklerini söylediler. Biz popülasyon içinde yavaş bir genetik sürüklenme olabileceğini düşündük, ama mevsimsel etkenler ya da gözlemlenmeyen değişkenler de olabilir.
    Google’da çalışırken de yalnızca tüm küme ölçeğinde ortaya çıkan şeyler kesinlikle vardı; bunları da ancak süregiden süreçleri çok iyi bilen ve dikkatle izleyen kişiler fark edebiliyordu. Neredeyse tüm büyük ölçekli üretim sistemlerinde böyle şeyler yaşandığını, ama çoğunun gözlemlenmediğini düşünüyorum.

• Tüm o elektrostatik boşalmalar sonuçta sistemin mekanik enerjisi pahasına oluşmuyor mu? Videodaki gibi öylece kıvılcım atmasına izin verilip bir yerlerde geri kazanılmaya çalışılmaması şaşırtıcı.
  Şimdiye kadar gördüğüm en tuhaf enerji geri kazanım yöntemlerinden biri, kıvılcım aralığı ve özel bir transformatör kullanarak ters Tesla coil gibi yapılmış bir düzendi. Elektrostatik boşalmanın çok yüksek ve çok kısa voltaj darbelerini daha düşük voltajlı, daha uzun aralıklara indirerek kullanıyordu ve ayakkabıya takılmıştı.

  • Doğru. Ama voltaj çok yüksek olsa da depolanan enerji çok düşük; bu yüzden geri kazanmaya çalışmanın pek anlamı yok gibi.
    Isıtılan bir ofiste kötü yalıtım yüzünden boşa giden enerji muhtemelen çok daha büyüktür.