- Im August 1980 erschien in einer 3M-Klebebandfabrik in South Carolina unter einer sich schnell bewegenden, elektrisch geladenen Polypropylenfolie eine „unsichtbare Wand“, durch die Menschen nicht hindurchgehen konnten
- Eine Anlage zum Aufwickeln einer 20 ft breiten und 50.000 ft langen PP-Folie auf mehrere Spulen bildete eine zeltartige Struktur aus zwei 20-ft-Wänden und einer Decke; die Folie bewegte sich mit etwa 1000 ft/min
- David Swensons tragbares elektrisches Feldmessgerät mit 200 kV/ft schlug selbst auf dem weit von der Anlage entfernten Fabrikboden bis zum Anschlag aus, und selbst als er sich in der Mitte des Gangs mit seinem ganzen Körpergewicht nach vorn stemmte, kam er nicht weiter
- Das Phänomen ließ sich nicht immer reproduzieren, trat aber frühmorgens bei noch niedrigerer Luftfeuchtigkeit erneut auf; späteren Aussagen zufolge verschwand es dauerhaft, nachdem ein Erdungsproblem behoben worden war
- Mit bloßer Coulomb-Kraft lässt sich die als „Wand“ empfundene Grenze nur schwer erklären; möglich bleibt daher, dass eine Wolke ionisierter Luft oder ein Luftdruckgradient Menschen zurückhielt
Die „unsichtbare Wand“ in der 3M-Fabrik von 1980
- David Swenson dokumentierte in einer 3M-Fabrik einen Fall, bei dem Arbeiter in dem Raum unter einer sich schnell bewegenden, elektrisch geladenen Polypropylen-(PP-)Folie auf eine seltsame „unsichtbare Wand“ stießen
- Diese Wand war so stark, dass Menschen nicht hindurchgehen konnten; wer zu nahe heranging, konnte sich nicht umdrehen und musste rückwärts hinausgehen
- Der Fall wurde am 14. September 1995 auf dem 17th Annual EOS/ESD Symposium in der Special Session „Electrostatic Considerations in Industry“ unter dem Titel „Large Plastic Web Electrostatic Problems, Results, and Cure“ vorgestellt
- Er wurde als Beispiel präsentiert, bei dem das Problem auf „einfache und kosteneffiziente“ Weise gelöst wurde
Anlagenbedingungen und Struktur der statischen Aufladung
- Der Vorfall ereignete sich im August 1980 in South Carolina; die Umgebungsbedingungen waren damals von sehr hoher Luftfeuchtigkeit geprägt
- Der Prozess bestand darin, eine 20 ft breite und 50.000 ft lange Rolle PP-Folie zu schneiden und auf mehrere kleinere Spulen umzuwickeln
- Die Folie wurde mit hoher Geschwindigkeit von der Hauptrolle abgewickelt
- Sie lief 20 ft nach oben und über eine Deckenwalze
- Dann bewegte sie sich 20 ft horizontal weiter und lief nach unten in die Schneideeinheit
- Anschließend wurde sie auf kürzere Rollen aufgewickelt
- Der gesamte Folienweg sah aus wie ein würfelförmiges Zelt, bestehend aus zwei etwa 20 ft großen Wänden und einer Decke
- Die Spulen bewegten sich mit 1000 ft/min, also etwa 10 mph
- Die PP-Folie hatte auf beiden Seiten unterschiedliche Oberflächenstrukturen; wenn sich Oberflächenstruktur oder Mikrostruktur stark unterscheiden, kann selbst zwischen demselben Material Kontaktaufladung entstehen
- Solche Ungleichgewichte der Oberflächenladung sind in dieser Branche ein häufiges Problem und werden als Phänomene nahe an „static cling im Megavolt-Bereich“ behandelt
Was Swenson vor Ort sah
- Als Swenson den Fabrikboden betrat, stieg sein tragbares elektrisches Feldmessgerät mit 200 kV/ft selbst weit entfernt von der Anlage bis zum Anschlag
- Als er durch den von der bewegten PP-Folie gebildeten Gang ging, wurde er ungefähr in der Mitte von einer „unsichtbaren Wand“ aufgehalten
- Selbst mit vollem Körpereinsatz nach vorn kam er nicht hindurch
- Er sah, wie eine Fliege in Richtung des geladenen, bewegten Kunststoffs hineingezogen wurde
- Swenson vermutete, das elektrische Feld könnte stark genug gewesen sein, um sogar Vögel einzusaugen
- Der Produktionsleiter glaubte dem Bericht zunächst nicht; als beide gemeinsam an den Ort zurückkehrten, war die Wand verschwunden
- Die Arbeiter wussten, dass der Effekt frühmorgens bei niedrigerer Luftfeuchtigkeit auftrat, und beschlossen, ihn an einem anderen Tag erneut zu testen
- Beim zweiten Versuch war das elektrische Feld unter dem „Zelt“ frühmorgens stark genug, um sogar die kurzen Locken des Produktionsleiters aufzustellen, und auch der Effekt der unsichtbaren Wand trat wieder auf
- Der Produktionsleiter reagierte mit den Worten, er wisse nicht, „ob man das reparieren oder Eintrittskarten verkaufen sollte“
Warum ein bloßes elektrisches Feld nicht ausreicht
- Aus Sicht gewöhnlicher Coulomb-Kräfte wäre eher zu erwarten, dass die PP-Folie Menschen nach innen zieht, statt sie wie eine „Wand“ wegzudrücken
- Selbst wenn man annimmt, dass Menschen aus dem Zentrum herausgedrückt wurden, müsste die Kraft über größere Distanzen eher wie ein allmählich stärker werdendes verteiltes Polster wirken; eine diskontinuierliche Wand in der Mitte lässt sich damit schwer erklären
- Beim Abwickeln der Folie entsteht auf der langen Folienbahn eine große Nettoladung; da Ladungen jedoch paarweise entstehen und die Gesamtladung erhalten bleiben muss, müsste auf der Spulenseite eine entgegengesetzte Ladung vorhanden sein
- Die begrenzte Oberflächenladung der Spulen allein reicht als Erklärung nicht aus, sodass die entgegengesetzte Ladung möglicherweise über einen unsichtbaren Pfad verloren ging
- Einer dieser möglichen Pfade ist ionisierte Luft, die im Spalt entsteht, wo sich die Folie von der Spule löst
Hypothese zu ionisierter Luft und Druckgradienten
- Es ist möglich, dass die Spulen große Mengen ionisierter Luft mit entgegengesetzter Polarität zur bewegten Folie ausstießen
- Wenn im Spalt zwischen Folie und Spule Entladungen auftraten, konnte geladene Luft entstehen; löste sich die Folie oben von der Spule, konnte diese Luft in das Innere des Folien-„Zelts“ gelangen
- Eine weitere Möglichkeit ist, dass UV-Strahlung und das elektrische Feld der Corona-Entladung zwischen Folie und Spule die Luft auf beiden Seiten der Kunststofffolie ionisierten und geladene Luft verteilten
- In diesem Fall könnte die „unsichtbare Wand“ eine Wolke von Luftionen sein, die im elektrischen Feld der geladenen Folie festgehalten wurde, oder ein dadurch erzeugter Druckgradient
- Schon ein Druckgradient von nur einem Bruchteil PSI pro Schritt könnte ausreichen, um Menschen am Vorwärtsgehen zu hindern
- Wenn diese Erklärung stimmt, dann stammte die gefühlte abstoßende Kraft nicht primär aus elektrostatischer Anziehung oder Abstoßung, sondern aus Luftdruck
Zusätzliche Deutungen zu Boden, Rollen und Luftströmung
- Bei elektrostatischen Problemen kann ein Betonboden nicht als Isolator, sondern wie ein Leiter wirken
- In Situationen mit Megavolt und Mikroampere verschiebt sich die Grenze zwischen Isolator und Leiter in einen Bereich sehr hoher Widerstände
- Der spezifische Widerstand von Beton liegt im Megaohm-Bereich und kann daher ähnlich wie eine geerdete Metallplatte wirken
- Die beiden PP-Spulen könnten sich wie Electrets mit entgegengesetzter Ladung verhalten haben
- Die sich schnell bewegende PP-Folie kann starke Luftströmungen erzeugen; möglicherweise bildete sich sogar eine horizontale, tornadoähnliche Strömung mit 20 ft Durchmesser
- Solche Luftströmungen könnten eine Ionenwolke aus großen Ionen oder feinen Wassertröpfchen eingeschlossen haben
- Dieser Teil ist keine gesicherte Erklärung, sondern ausdrücklich als Spekulation zu verstehen
Spätere Aussagen und Lösung
- Eine Reddit-Aussage von 2016 berichtet, dass Ähnliches in einer 3M-Fabrik gelegentlich noch immer vorkomme; kleine Unterlegscheiben und Bolzen, die man in Richtung des elektrischen Felds warf, seien zurückgestoßen worden
- Eine weitere Aussage aus dem Jahr 2016 berichtet, man habe Swenson auf einer ESD-Konferenz getroffen; selbst aus größerer Entfernung habe das Messgerät den Maximalwert erreicht, sodass kein echter Spitzenwert messbar gewesen sei
- Dieser Aussage zufolge mussten Bedingungen wie Temperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit in einem engen Bereich liegen; außerdem habe bei offenem Hallentor das Phänomen Insekten und Spatzen eingesaugt, die das Produkt beschädigten
- Das Phänomen war Technikern schon vor Swensons Erlebnis bekannt; der Aussage zufolge trat es später nicht mehr auf, nachdem ein Erdungsproblem an der Anlage behoben worden war
- Diese Reddit-Aussagen werden getrennt vom Hauptfall zitiert
Offene Fragen
- Der Vorfall ereignete sich 1980, der Bericht dazu wurde jedoch erst 1995 auf einer ESD-Konferenz vorgestellt
- Wo sich der betreffende 3M-Sheet-Slitter heute befindet, ist unklar
- Auf Reddit hieß es, 3M habe die Anlage verkauft; daher wurde auch die Möglichkeit erwähnt, dass sie in South Carolina blieb und anderswo weiterverwendet wurde oder in eine andere Region umzog
- Die Frage, ob man die „unsichtbare Wand“ auf die Seite legen und so einen „unsichtbaren Boden“ erzeugen könnte, auf dem ein Mensch stehen kann, zeigt, dass die physikalische Deutung dieses Phänomens noch immer nicht eindeutig ist
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Das erinnert mich daran, wie ich bei der Arbeit einmal zu einem Van-de-Graaff-Generator wurde.
Ich war Filmvorführer in einem Kino, als man noch ständig 20-Minuten-Rollen wechseln musste, und hatte zwei wassergekühlte Kohlebogenprojektoren mit Hochspannung im Blick. Wenn der Film riss, musste man ihn wieder zusammenkleben; kam eine Kopie ins Kino, zählten und protokollierten wir daher die Klebestellen jeder Rolle, und das nächste Kino machte dasselbe. Kopien mit zu vielen Klebestellen wurden ausgesondert.
Die Klebestellen zählte man, indem man die Rolle mit einem Tischmotor und Drehzahlregler schnell umspulte, den Film durch die Finger laufen ließ und das vorbeiziehende „Tock“ ertastete. Uns wurde beigebracht, mit der anderen Hand die metallene Schaltplatte des Drehzahlreglers zu berühren, um geerdet zu sein. Eines Tages vergaß ich das, und meine Haare begannen sich aufzustellen.
Ich hatte den Großteil der Rolle mit sehr hoher Geschwindigkeit umgespult und dabei Ladung in meinem Körper aufgebaut; als ich zur Schaltplatte griff, sprang zwischen Platte und Finger ein 8 bis 10 Zoll langer Lichtbogen über. Danach hielt ich mich immer an der Schaltplatte fest.
Ich lernte bald, einen 3 Zoll langen Maschinenschlüsselring zu nehmen und an den Rahmen eines Spielautomaten zu halten; oft sprangen dabei etwa 3 Zoll lange violette Funken über, und man spürte sogar, wie sich die Kleidung bewegte. Einmal habe ich damit sogar das Player-Tracking-System eines Spielautomaten neu gestartet — besser, es traf das System als mich.
In einem Casino, in dem ich früher gearbeitet hatte, sagte ein Manager, man habe Weichspüler auf die Teppiche gesprüht, um die statische Aufladung zu verringern; ob das geholfen hat, weiß ich nicht.
Also fing ich an, den Lichtschalter mit dem Ellbogen zu betätigen. Derselbe Blitz, aber am Ellbogen tat es weniger weh.
https://en.wikipedia.org/wiki/Van_de_Graaff_generator
Ich arbeite tatsächlich mit Hochspannung, daher kommt mir diese Geschichte ziemlich zweifelhaft vor. Mathematisch betrachtet könnte es technisch möglich sein, wenn ein extrem dichtes elektrisches Feldfluss entstünde, aber praktisch wirkt es nahezu unmöglich.
Insbesondere Hochspannungen in der beschriebenen Größenordnung neigen bei hoher Luftfeuchtigkeit stark dazu, sich mit einem großen Lichtblitz ins Gleichgewicht zu bringen. Ich halte es für wahrscheinlicher, dass es tatsächlich eine Stelle gab, an der man das elektrische Feld deutlich spüren konnte, und dass daraus in Gerüchten und Erzählungen eine „Wand“ wurde.
Das größte Problem ist, dass das Phänomen als „Wand“ beschrieben wird und nicht als ein Feld, das allmählich, also quadratisch, zunimmt. Wenn es in einer ausreichend feuchten Umgebung aber tatsächlich einen Netzwerkeffekt durch geladene Partikel gibt, könnte sich das quadratische Gesetz in eine andere Form verwandeln. Schon etwas in der Größenordnung einer dritten Potenz könnte sich im menschlichen Maßstab wie eine Wand anfühlen.
Es ist weniger ein „Ich will daran glauben“ als eher ein „Das ist seltsam, aber unter reproduzierbaren Bedingungen könnte die Mathematik es vielleicht zulassen“. Der relevante Hintergrund liegt in der mathematischen Physik und in den analytischen Lösungen der entsprechenden partiellen Differentialgleichungen; diese Gleichungen haben ziemlich seltsame Lösungen. Es wäre schön, wenn es jemand versuchen würde.
Zwischen dem Effekt, den man zwischen idealen Punktladungen beobachtet, und einem Netzwerkeffekt, der nur auftritt, wenn er sich über ein Netzwerk weniger idealer Punktladungen ausbreitet, gibt es einen untersuchenswerten Unterschied.
Es scheint mir viel plausibler, dass jemand, der in so einen Raum läuft, eher zum Blitzableiter wird, als wie eine Fliege im Spinnennetz hängen zu bleiben.
Ich frage mich, ob aufgefallen ist, dass die meisten UFO- und Bigfoot-Sichtungen verschwunden sind, seit alle eine 4K60-Videokamera in der Tasche haben.
1995 gab es einen Thread, und seitdem wurde dieses Phänomen nie wieder gesehen oder gehört.
ANTEC '97 Conference Proceedings, CRC Press, S. 1310–1313
https://www.google.com/books/edition/SPE_ANTEC_1997_Proceedi...
Dieser Thread basiert auf einem früheren Konferenzvortrag und Paper. Dass dieser konkrete Fall nicht reproduziert wurde, liegt daran, dass er keinen praktischen Nutzen hat, viel Ausrüstung erfordert, man die Ausrüstung absichtlich falsch betreiben müsste – mit Risiko von Schäden oder Verletzungen – und die Tests extrem teuer wären.
Niemand wird freiwillig eine Umgebung aufbauen, in der eine 20 Fuß breite PP-Folie über eine Meile mit 1000 Fuß pro Minute läuft, dann absichtlich Teile der Erdung der Anlage trennen und das Ganze bei über 100 °F und über 95 % Luftfeuchtigkeit stunden-, tage- oder wochenlang laufen lassen. Schon die Installation würde Millionen Dollar kosten, und der Betrieb könnte noch einmal ähnlich viel verschlingen.
Dass seltsame Phänomene selten und schwer aufzuzeichnen sind, beweist weder ihre Abwesenheit noch ist es ein Beleg dafür.
Sie beruht auf bekannten physikalischen Prinzipien, und der extrem ungewöhnliche Kontext schien gerade noch in einem Bereich zu liegen, in dem so etwas potenziell passieren könnte. Deshalb habe ich angenommen, dass es ein extrem seltener Grenzfall war, der „dieses eine Mal“ auftrat.
Es fühlt sich auch nicht nach der Art von Sache an, über die Leute, die in einer großen 3M-Fabrik arbeiten, sich eigens Lügen ausdenken würden.
Wurde früher schon diskutiert.
https://news.ycombinator.com/item?id=16299441 (2018)
https://news.ycombinator.com/item?id=5387052 (2013)
https://news.ycombinator.com/item?id=3274335 (2011)
Elektrische Felder mögen es wirklich sehr, linear zu sein, aber die beschriebenen ungewöhnlichen Effekte sind sehr nichtlinear.
Nichtideale Effekte wie hohe Messwerte des elektrischen Felds können linear sein. Diese Wand wirkt jedoch nur auf Lebewesen wie Vögel, Insekten und Menschen.
Meine Vermutung: Diese Wand ist ein Phänomen, das über Nervensystem und Muskelkontraktionen vermittelt wird; anders als bei elektrostatischen Kräften können hier Schwellenwerte, Nichtlinearitäten und psychologische Effekte hineinspielen. Im Grunde wurden alle Beteiligten massiv elektrisch geschockt, und nach einem Megavolt-Schock durch die Wirbelsäule scheint bei der subjektiven Erfahrung alles möglich.
Liest sich wie ein gutes SCP.
Im Experiment-Abschnitt gibt es viele interessante Ideen: http://amasci.com/freenrg/iontest.html
Ich habe diesen Text über die Jahre mehrmals gelesen und war ziemlich fasziniert davon, dass in einer Fabrikumgebung so ein seltsames Phänomen aufgetreten sein soll.
Im Update von 2016 sagt ein Verwandter, es sei üblich, an Spulen seltsame Effekte zu sehen. Wenn es so häufig ist, müsste es eigentlich reproduzierbar sein, aber ich habe noch nie eine tatsächliche Reproduktion gesehen.
Zum Beispiel züchtet das Unternehmen, bei dem ich arbeite, viele Zellen in riesigen Reaktoren, und die Leute, die die größten Reaktoren betreiben, berichteten von langsamen Veränderungen der Gesamtproduktion, die sich durch keine beobachtete Variable erklären ließen. Wir vermuteten eine langsame genetische Drift in der Population, aber es könnten auch saisonale Faktoren oder nicht beobachtete Variablen gewesen sein.
Auch als ich bei Google arbeitete, gab es definitiv Dinge, die erst auf Ebene des gesamten Clusters sichtbar wurden und die nur jemand bemerken konnte, der die laufenden Prozesse sehr gut kannte und aufmerksam beobachtete. Ich denke, so etwas passiert in fast allen großen Produktionssystemen, wird aber meistens nicht beobachtet.
All diese elektrostatischen Entladungen entstehen am Ende doch auf Kosten der mechanischen Energie des Systems, oder? Es überrascht mich, dass man sie wie im Video einfach überspringen lässt und nicht versucht, sie irgendwo zurückzugewinnen.
Eine der seltsamsten Methoden zur Energierückgewinnung, die ich je gesehen habe, nutzte eine Funkenstrecke und einen maßgefertigten Transformator, quasi wie eine umgekehrte Tesla coil. Dabei wurden die sehr hohen und extrem kurzen Spannungsspitzen elektrostatischer Entladungen in längere Abschnitte niedrigerer Spannung heruntertransformiert; das Ganze war an einem Schuh befestigt.
Energie, die durch schlechte Dämmung eines beheizten Büros verschwendet wird, dürfte vermutlich viel größer sein.