談?wù)効茖W(xué)技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化課件

1、一、問題的提起1821年，丹麥物理學(xué)家、化學(xué)家奧斯德（Oersted）發(fā)現(xiàn)了電生磁現(xiàn)象 l在一個(gè)通電（伏打電）導(dǎo)線附件可以產(chǎn)生磁吸引。l1831年，英國化學(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l1831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)線圈就是人類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 l讓兩根導(dǎo)線連接成一

2、個(gè)開環(huán)，令其在一只馬蹄形磁鐵中旋轉(zhuǎn)，在開環(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“電磁力線假說”l為了解釋電與磁的相互作用，法拉第引入了“電磁力線”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。他通過直覺判斷電與磁的力線作用方式。這種直覺，當(dāng)時(shí)并沒有得到理論的說明。概括起來，法拉第從概括起來，法拉第從18311831年到年到18371837年對(duì)電磁學(xué)的工作可以分年對(duì)電磁學(xué)的工作可以分成兩部分：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)部分的法拉第實(shí)驗(yàn)部分的后來發(fā)展后來發(fā)展1832年，手搖發(fā)電機(jī)問世年，手搖發(fā)電機(jī)問世l1 8 3 2 年 ，

3、法 國 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)在德國問世年，自激電機(jī)在德國問世l1866，維爾納馮西門子（Werner von Siemens）利用通電導(dǎo)線產(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，年，帕新若提帕新若提改進(jìn)自激電機(jī)改進(jìn)自激電機(jī)l1867年，意大利科學(xué)家安東尼帕新若提（Antonio Pacinotti

4、）改進(jìn)了線圈的纏繞方式，實(shí)現(xiàn)了線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)價(jià)值的發(fā)電機(jī) l1869年，法國發(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）。 法拉第理論部分的法拉第理論部分的后來發(fā)展后來發(fā)展1837年，法拉第提出年，法拉第提出“力線假說力線假說”l1837年，法拉第開始致力于對(duì)電與磁的相互作用進(jìn)行理論解釋

5、，并提出了“電磁力線”（后人稱為“法拉第力線” ）的假說。但是，法拉第的“力線”是直覺的，它在一個(gè)比較長的歷史發(fā)展中都沒有得到數(shù)學(xué)的說明。 18451845年，開爾文勛爵首次對(duì)年，開爾文勛爵首次對(duì)“法拉第力法拉第力線線”給出數(shù)學(xué)描寫給出數(shù)學(xué)描寫l1845年，時(shí)任格拉斯哥大學(xué)的威廉湯姆遜（即開爾文勛爵）首次證明，可以將“法拉第力線”類比為通過某種介質(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)說明。這就為電磁力線研究開辟了一條通往數(shù)學(xué)的道路。 1871年，麥克斯韋出版年，麥克斯韋出版電磁通論電磁通論并并預(yù)言了電磁波預(yù)言了電磁波l他的

6、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?！保ü馐怯梢痣姾痛耪袷幍耐环N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。 18881888年，赫茲在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生出電磁波年

7、，赫茲在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生出電磁波l1888年，德國物理學(xué)家赫茲通過實(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，馬可尼取得年，馬可尼取得“四七四七”（7777）專利）專利 l1900年，意大利發(fā)明家馬可尼發(fā)明無線電發(fā)射與接收技術(shù)，并取得“四七”（7777）專利。 1901年，世界上第一家無線電電報(bào)公年，世界上第一家無線電電報(bào)公司成立司成立l1901年，馬可尼在解決了無線電信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)以后，于當(dāng)年的4月26日注冊(cè)成立了無線電電報(bào)公司。法拉第的工作法拉第的工作實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分理論部分皮克斯手皮克斯手搖發(fā)電機(jī)搖發(fā)電機(jī)西門子自西門子自激發(fā)電機(jī)

8、激發(fā)電機(jī)格拉姆格拉姆發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電力工業(yè)電力工業(yè)開爾文對(duì)力線開爾文對(duì)力線的數(shù)學(xué)解釋的數(shù)學(xué)解釋麥克斯韋的麥克斯韋的電磁波理論電磁波理論赫茲的電磁赫茲的電磁波實(shí)驗(yàn)波實(shí)驗(yàn)馬可尼發(fā)明馬可尼發(fā)明無線電報(bào)無線電報(bào)無線電工業(yè)無線電工業(yè)電磁學(xué)早期歷史示意圖電磁學(xué)早期歷史示意圖值得思索的問題：值得思索的問題：l這個(gè)歷史過程可以縮短嗎？l這個(gè)歷史過程可以在一個(gè)國家、一所大學(xué)或一個(gè)研究小組完成嗎？l當(dāng)世界上還沒有任何電器設(shè)備的時(shí)候，你能預(yù)言電力和無線電開發(fā)的前景嗎？l假若你是大學(xué)校長，并且要求你做出唯一性選擇的話，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？l若這個(gè)歷史過程由一所大學(xué)完成，它的教

9、育意義和經(jīng)濟(jì)意義何在？2020世紀(jì)的答案：世紀(jì)的答案：l這個(gè)過程可以縮短，并且可以由一個(gè)研究小組來完成。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單。l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。l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。l若這個(gè)歷史過程由一所大學(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)科技二、大學(xué)如何推進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化：西方國家成果的轉(zhuǎn)化：西方國家的經(jīng)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn) 曼哈頓工程：政府戰(zhàn)時(shí)決策模式。曼哈頓工程：政府戰(zhàn)時(shí)決策模式。 l基礎(chǔ)理論研究、技術(shù)研究、工

10、程研究和實(shí)際建造均在一個(gè)不太長的時(shí)間內(nèi)先后進(jìn)行。l首次引入了可行性研究的概念。 l所有研究經(jīng)費(fèi)來源均由政府負(fù)責(zé)。l政府沒有派一兵一卒，也沒有任命一個(gè)官員，領(lǐng)導(dǎo)，監(jiān)視或干預(yù)其中的任何環(huán)節(jié)。l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)。l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)的斯坦福大學(xué)的“硅谷硅谷”模式模式 l 艱苦創(chuàng)業(yè)，逐步發(fā)展。l 靠世界領(lǐng)先的新產(chǎn)品（聲頻震蕩器和超高頻速調(diào)管）開發(fā)打開局面。l 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“國家創(chuàng)新體系”。國家與斯坦福大學(xué)是購買者與生產(chǎn)者的關(guān)系，不是指導(dǎo)者與執(zhí)行者的關(guān)系。l 與其它

11、企業(yè)建立了良好的互助互利關(guān)系。l 工業(yè)園的經(jīng)營和發(fā)展不影響大學(xué)的正?？蒲泻徒虒W(xué)。Sheridan Park Association模式模式 l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。 美國內(nèi)華

12、達(dá)大學(xué)模式美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)模式 l自從1980年代以來，美國高等教育界就一直在談?wù)撘粋€(gè)問題：如何教給學(xué)生發(fā)明、創(chuàng)新與經(jīng)營？為了回答這樣一個(gè)問題，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、專利法、市場(chǎng)營銷、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)營中心”。這個(gè)中心兼具教學(xué)與經(jīng)營雙重職能。其教學(xué)職能限于上列高級(jí)課程。 技術(shù)轉(zhuǎn)化辦公室模式技術(shù)轉(zhuǎn)化辦公室模式 l在大學(xué)設(shè)立由學(xué)校統(tǒng)一管理的職能機(jī)構(gòu)，專門負(fù)責(zé)組織、協(xié)調(diào)、管理技術(shù)轉(zhuǎn)化的研究、開發(fā)與經(jīng)營工作，這個(gè)部門叫做“技術(shù)轉(zhuǎn)化辦公室”。美國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)化公司模式技術(shù)轉(zhuǎn)化公司模式 l還有一些大學(xué)通過創(chuàng)辦校屬公司的模式來解決技術(shù)轉(zhuǎn)化問題。其中比較有代表性的有英國牛津大學(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“