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談?wù)効茖W(xué)技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化,中南大學(xué)科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)教授 張功耀 主講,一、問(wèn)題的提起,1821年，丹麥物理學(xué)家、化學(xué)家?jiàn)W斯德（Oersted）發(fā)現(xiàn)了電生磁現(xiàn)象,在一個(gè)通電（伏打電）導(dǎo)線(xiàn)附件可以產(chǎn)生磁吸引。 1831年，英國(guó)化學(xué)家、物理學(xué)家法拉第根據(jù)這個(gè)電的磁吸引現(xiàn)象做了一個(gè)通電磁場(chǎng)產(chǎn)生磁旋轉(zhuǎn)的裝置 。這種裝置奠定了電動(dòng)機(jī)的基本原理。,1831年，法拉第奠定了變壓器的實(shí)驗(yàn)原理,1831年8月29日，法拉第應(yīng)用他自己發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)定律，在他自制的感應(yīng)環(huán)上成功地產(chǎn)生了感生電流，即，當(dāng)感應(yīng)環(huán)的一組線(xiàn)圈通電之后，感應(yīng)環(huán)上的另一個(gè)繞組的兩端也會(huì)產(chǎn)生電流。這個(gè)自制感應(yīng)環(huán)線(xiàn)圈就是人類(lèi)歷史上最早的變壓器。,1831年，法拉第的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)奠定了發(fā)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)原理,讓兩根導(dǎo)線(xiàn)連接成一個(gè)開(kāi)環(huán)，令其在一只馬蹄形磁鐵中旋轉(zhuǎn)，在開(kāi)環(huán)的兩端就會(huì)得到電流。這個(gè)實(shí)驗(yàn)奠定了發(fā)電機(jī)的基本原理。,1837年，法拉第提出“電磁力線(xiàn)假說(shuō)”,為了解釋電與磁的相互作用，法拉第引入了“電磁力線(xiàn)”的概念。這是法拉第在電磁學(xué)發(fā)展中做的一項(xiàng)并不成熟的理論工作。他通過(guò)直覺(jué)判斷電與磁的力線(xiàn)作用方式。這種直覺(jué)，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有得到理論的說(shuō)明。,概括起來(lái)，法拉第從1831年到1837年對(duì)電磁學(xué)的工作可以分成兩部分：,一是實(shí)驗(yàn)部分 二是理論部分,法拉第實(shí)驗(yàn)部分的 后來(lái)發(fā)展,1832年，手搖發(fā)電機(jī)問(wèn)世,1832年，法國(guó)儀表制造商皮克斯（Hippolyte Pixii）依據(jù)法拉第的發(fā)現(xiàn)，換了一種方式，他讓銅環(huán)不動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手搖曲柄帶動(dòng)永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，結(jié)果在銅環(huán)的兩端產(chǎn)生了一種脈沖電流，這種脈沖電流可以通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置把它變成直流電。,1866年，自激電機(jī)在德國(guó)問(wèn)世,1866，維爾納馮西門(mén)子（Werner von Siemens）利用通電導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的電磁代替永久磁鐵發(fā)明了自激電機(jī)。這種電機(jī)的缺點(diǎn)是，它只能產(chǎn)生“尖峰”電流，不能產(chǎn)生連續(xù)電流。,1867年，帕新若提改進(jìn)自激電機(jī),1867年，意大利科學(xué)家安東尼帕新若提（Antonio Pacinotti）改進(jìn)了線(xiàn)圈的纏繞方式，實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)圈某些部分可以連續(xù)性地與磁場(chǎng)發(fā)生垂直關(guān)系的相互作用，使得能夠產(chǎn)生連續(xù)的交變電流。至此，交流發(fā)電機(jī)的全部原理已經(jīng)成熟。,1869年，格拉姆發(fā)明了具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的發(fā)電機(jī),1869年，法國(guó)發(fā)明家格拉姆（Znobe Thophile Gramme）在帕新若提交流發(fā)電機(jī)原理的基礎(chǔ)上發(fā)明了具有商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的發(fā)電機(jī)，它被命名為格拉姆發(fā)電機(jī)（Gramme dynamo）。,法拉第理論部分的 后來(lái)發(fā)展,1837年，法拉第提出“力線(xiàn)假說(shuō)”,1837年，法拉第開(kāi)始致力于對(duì)電與磁的相互作用進(jìn)行理論解釋?zhuān)⑻岢隽恕半姶帕€(xiàn)”（后人稱(chēng)為“法拉第力線(xiàn)” ）的假說(shuō)。但是，法拉第的“力線(xiàn)”是直覺(jué)的，它在一個(gè)比較長(zhǎng)的歷史發(fā)展中都沒(méi)有得到數(shù)學(xué)的說(shuō)明。,1845年，開(kāi)爾文勛爵首次對(duì)“法拉第力線(xiàn)”給出數(shù)學(xué)描寫(xiě),1845年，時(shí)任格拉斯哥大學(xué)的威廉湯姆遜（即開(kāi)爾文勛爵）首次證明，可以將“法拉第力線(xiàn)”類(lèi)比為通過(guò)某種介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，并且不可壓縮的流體。由之，場(chǎng)與場(chǎng)之間的力線(xiàn)作用方式，被轉(zhuǎn)變成一種理想化的剛性流體之后，被賦予了一種數(shù)學(xué)說(shuō)明。這就為電磁力線(xiàn)研究開(kāi)辟了一條通往數(shù)學(xué)的道路。,1871年，麥克斯韋出版電磁通論并預(yù)言了電磁波,他的結(jié)論是，真空中電磁場(chǎng)傳播速度，決定于兩個(gè)物理量，一個(gè)是真空的介電常數(shù)0；另一個(gè)是磁導(dǎo)系數(shù)u0。許多物理學(xué)家用不同的方法測(cè)定了0和u0，得出的共同結(jié)論是，電磁場(chǎng)的傳播速度就是光速。這個(gè)結(jié)論，使得麥克斯韋做出了這樣一個(gè)革命性的論斷：“Light consists in the transverse undulations of the same medium which is the cause of electric and magnetic oscillations。”（光是由引起電和磁振蕩的同一種介質(zhì)中的橫波構(gòu)成的。）這個(gè)結(jié)論明確預(yù)言了電磁波。,1888年，赫茲在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生出電磁波,1888年，德國(guó)物理學(xué)家赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)完全證實(shí)了麥克斯韋的預(yù)言，既產(chǎn)生出了電磁波，又證實(shí)了電磁波與光具有相同的反射、折射、極化特性。,1900年，馬可尼取得“四七”（7777）專(zhuān)利,1900年，意大利發(fā)明家馬可尼發(fā)明無(wú)線(xiàn)電發(fā)射與接收技術(shù)，并取得“四七”（7777）專(zhuān)利。,1901年，世界上第一家無(wú)線(xiàn)電電報(bào)公司成立,1901年，馬可尼在解決了無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)以后，于當(dāng)年的4月26日注冊(cè)成立了無(wú)線(xiàn)電電報(bào)公司。,法拉第的工作,實(shí)驗(yàn)部分,理論部分,皮克斯手搖發(fā)電機(jī),西門(mén)子自激發(fā)電機(jī),格拉姆發(fā)電機(jī),電力工業(yè),開(kāi)爾文對(duì)力線(xiàn)的數(shù)學(xué)解釋,麥克斯韋的電磁波理論,赫茲的電磁波實(shí)驗(yàn),馬可尼發(fā)明無(wú)線(xiàn)電報(bào),無(wú)線(xiàn)電工業(yè),電磁學(xué)早期歷史示意圖,值得思索的問(wèn)題：,這個(gè)歷史過(guò)程可以縮短嗎？ 這個(gè)歷史過(guò)程可以在一個(gè)國(guó)家、一所大學(xué)或一個(gè)研究小組完成嗎？ 當(dāng)世界上還沒(méi)有任何電器設(shè)備的時(shí)候，你能預(yù)言電力和無(wú)線(xiàn)電開(kāi)發(fā)的前景嗎？ 假若你是大學(xué)校長(zhǎng)，并且要求你做出唯一性選擇的話(huà)，你是更愿意聘用法拉第和麥克斯韋呢，還是更愿意聘用格拉姆和馬可尼？ 若這個(gè)歷史過(guò)程由一所大學(xué)完成，它的教育意義和經(jīng)濟(jì)意義何在？,20世紀(jì)的答案：,這個(gè)過(guò)程可以縮短，并且可以由一個(gè)研究小組來(lái)完成。原因是，當(dāng)一個(gè)人登上一座高山以后，會(huì)發(fā)現(xiàn)登山的道路本可以更簡(jiǎn)單。 科學(xué)研究是一個(gè)不斷探索的事業(yè)。技術(shù)需求的表達(dá)需要一定的科學(xué)技術(shù)背景。 大學(xué)應(yīng)該完成其教育職能，法拉第和麥克斯韋可以培養(yǎng)出格拉姆和馬可尼，而格拉姆和馬可尼培養(yǎng)不出法拉第和麥克斯韋。 若這個(gè)歷史過(guò)程由一所大學(xué)完成，將為這所大學(xué)增加非?？捎^的教育經(jīng)費(fèi)。,二、大學(xué)如何推進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化：西方國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),曼哈頓工程：政府戰(zhàn)時(shí)決策模式。,基礎(chǔ)理論研究、技術(shù)研究、工程研究和實(shí)際建造均在一個(gè)不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)先后進(jìn)行。 首次引入了可行性研究的概念。 所有研究經(jīng)費(fèi)來(lái)源均由政府負(fù)責(zé)。 政府沒(méi)有派一兵一卒，也沒(méi)有任命一個(gè)官員，領(lǐng)導(dǎo)，監(jiān)視或干預(yù)其中的任何環(huán)節(jié)。 所有研究都是各自獨(dú)立的，具有鮮明的戰(zhàn)時(shí)決策的保密特點(diǎn)。 首次整合各大學(xué)相關(guān)科學(xué)技術(shù)研究力量聯(lián)合攻關(guān)。,斯坦福大學(xué)的“硅谷”模式,艱苦創(chuàng)業(yè)，逐步發(fā)展。 靠世界領(lǐng)先的新產(chǎn)品（聲頻震蕩器和超高頻速調(diào)管）開(kāi)發(fā)打開(kāi)局面。 從知識(shí)產(chǎn)權(quán)、工業(yè)產(chǎn)權(quán)到地產(chǎn)和不動(dòng)產(chǎn)的產(chǎn)權(quán)十分明晰，它們均屬于斯坦福大學(xué)，不屬于“國(guó)家創(chuàng)新體系”。國(guó)家與斯坦福大學(xué)是購(gòu)買(mǎi)者與生產(chǎn)者的關(guān)系，不是指導(dǎo)者與執(zhí)行者的關(guān)系。 與其它企業(yè)建立了良好的互助互利關(guān)系。 工業(yè)園的經(jīng)營(yíng)和發(fā)展不影響大學(xué)的正常科研和教學(xué)。,Sheridan Park Association模式,這種模式依托高等教育，但又獨(dú)立于高等教育之外。它始創(chuàng)于1965年，是由加拿大的AECL有限公司，Dunlop研究中心，海灣石油有限公司，Mallory電池廠，安大略研究基金會(huì)聯(lián)合創(chuàng)辦。其基本的科學(xué)技術(shù)依托是加拿大的多倫多大學(xué)主校區(qū)、Mississauga校區(qū)，和McMaster大學(xué)。但是，他的管理歸Sheridan Park Association。并擁有自己的科學(xué)家、技術(shù)員、工程師和公用輔助人員，共計(jì)人數(shù)達(dá)2700。其財(cái)政完全獨(dú)立于大學(xué)之外。,美國(guó)內(nèi)華達(dá)大學(xué)模式,自從1980年代以來(lái)，美國(guó)高等教育界就一直在談?wù)撘粋€(gè)問(wèn)題：如何教給學(xué)生發(fā)明、創(chuàng)新與經(jīng)營(yíng)？為了回答這樣一個(gè)問(wèn)題，內(nèi)華達(dá)大學(xué)首先在電力工程的高級(jí)課程（產(chǎn)品設(shè)計(jì)、發(fā)明、創(chuàng)新、專(zhuān)利法、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、財(cái)務(wù)管理等）教育中倡導(dǎo)了一種改革。它把學(xué)生分到學(xué)校創(chuàng)辦的“小公司”（一種模擬實(shí)體）去“實(shí)地學(xué)習(xí)”。1994年，這種模擬的實(shí)體被發(fā)展成“Lemelson發(fā)明、創(chuàng)新與經(jīng)營(yíng)中心”。這個(gè)中心兼具教學(xué)與經(jīng)營(yíng)雙重職能。其教學(xué)職能限于上列高級(jí)課程。,技術(shù)轉(zhuǎn)化辦公室模式,在大學(xué)設(shè)立由學(xué)校統(tǒng)一管理的職能機(jī)構(gòu)，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)、管理技術(shù)轉(zhuǎn)化的研究、開(kāi)發(fā)與經(jīng)營(yíng)工作，這個(gè)部門(mén)叫做“技術(shù)轉(zhuǎn)化辦公室”。美國(guó)的一些著名研究型大學(xué)，如，波士頓大學(xué)、約翰霍普金斯大學(xué)、華盛頓大學(xué)采取的是這種模式。,技術(shù)轉(zhuǎn)化公司模式,還有一些大學(xué)通過(guò)創(chuàng)辦校屬公司的模式來(lái)解決技術(shù)轉(zhuǎn)化問(wèn)題。其中比較有代表性的有英國(guó)牛津大學(xué)的“Isis創(chuàng)新有限公司”，鮑納斯和普利茅斯大學(xué)聯(lián)合創(chuàng)辦的“南西創(chuàng)新中繼中心”和“南安普頓創(chuàng)新中心”