談談科學技術成果的轉化課件

1、一、問題的提起1821年，丹麥物理學家、化學家奧斯德（Oersted）發(fā)現(xiàn)了電生磁現(xiàn)象 l在一個通電（伏打電）導線附件可以產(chǎn)生磁吸引。l1831年，英國化學家、物理學家法拉第根據(jù)這個電的磁吸引現(xiàn)象做了一個通電磁場產(chǎn)生磁旋轉的裝置 。這種裝置奠定了電動機的基本原理。 1831年，法拉第奠定了變壓器的實驗原理l1831年8月29日，法拉第應用他自己發(fā)現(xiàn)的電磁感應定律，在他自制的感應環(huán)上成功地產(chǎn)生了感生電流，即，當感應環(huán)的一組線圈通電之后，感應環(huán)上的另一個繞組的兩端也會產(chǎn)生電流。這個自制感應環(huán)線圈就是人類歷史上最早的變壓器。 1831年，法拉第的另一個實驗奠定了發(fā)電機的實驗原理 l讓兩根導線連接成一

2、個開環(huán)，令其在一只馬蹄形磁鐵中旋轉，在開環(huán)的兩端就會得到電流。這個實驗奠定了發(fā)電機的基本原理。 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發(fā)展中做的一項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，當時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年對電磁學的工作可以分年對電磁學的工作可以分成兩部分：成兩部分：一是實驗部分二是理論部分法拉第實驗部分的法拉第實驗部分的后來發(fā)展后來發(fā)展1832年，手搖發(fā)電機問世年，手搖發(fā)電機問世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，通過轉動手搖曲柄帶動永久磁鐵旋轉，結果在銅環(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轉換裝置把它變成直流電。 1866年，自激電機在德國問世年，自激電機在德國問世l1866，維爾納馮西門子（Werner von Siemens）利用通電導線產(chǎn)生的電磁代替永久磁鐵發(fā)明了自激電機。這種電機的缺點是，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自激電機改進自激電機l1867年，意大利科學家安東尼帕新若提（Antonio Pacinotti

4、）改進了線圈的纏繞方式，實現(xiàn)了線圈某些部分可以連續(xù)性地與磁場發(fā)生垂直關系的相互作用，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)應用年，格拉姆發(fā)明了具有商業(yè)應用價值的發(fā)電機價值的發(fā)電機 l1869年，法國發(fā)明家格拉姆（Znobe Thophile Gramme）在帕新若提交流發(fā)電機原理的基礎上發(fā)明了具有商業(yè)應用價值的發(fā)電機，它被命名為格拉姆發(fā)電機（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電與磁的相互作用進行理論解釋

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，它在一個比較長的歷史發(fā)展中都沒有得到數(shù)學的說明。 18451845年，開爾文勛爵首次對年，開爾文勛爵首次對“法拉第力法拉第力線線”給出數(shù)學描寫給出數(shù)學描寫l1845年，時任格拉斯哥大學的威廉湯姆遜（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運動，并且不可壓縮的流體。由之，場與場之間的力線作用方式，被轉變成一種理想化的剛性流體之后，被賦予了一種數(shù)學說明。這就為電磁力線研究開辟了一條通往數(shù)學的道路。 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言了電磁波預言了電磁波l他的

6、結論是，真空中電磁場傳播速度，決定于兩個物理量，一個是真空的介電常數(shù)0；另一個是磁導系數(shù)u0。許多物理學家用不同的方法測定了0和u0，得出的共同結論是，電磁場的傳播速度就是光速。這個結論，使得麥克斯韋做出了這樣一個革命性的論斷：“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中的橫波構成的。）這個結論明確預言了電磁波。 18881888年，赫茲在實驗中產(chǎn)生出電磁波年

7、，赫茲在實驗中產(chǎn)生出電磁波l1888年，德國物理學家赫茲通過實驗完全證實了麥克斯韋的預言，既產(chǎn)生出了電磁波，又證實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，并取得“四七”（7777）專利。 1901年，世界上第一家無線電電報公年，世界上第一家無線電電報公司成立司成立l1901年，馬可尼在解決了無線電信號的轉發(fā)技術以后，于當年的4月26日注冊成立了無線電電報公司。法拉第的工作法拉第的工作實驗部分實驗部分理論部分皮克斯手皮克斯手搖發(fā)電機搖發(fā)電機西門子自西門子自激發(fā)電機

8、激發(fā)電機格拉姆格拉姆發(fā)電機發(fā)電機電力工業(yè)電力工業(yè)開爾文對力線開爾文對力線的數(shù)學解釋的數(shù)學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驗波實驗馬可尼發(fā)明馬可尼發(fā)明無線電報無線電報無線電工業(yè)無線電工業(yè)電磁學早期歷史示意圖電磁學早期歷史示意圖值得思索的問題：值得思索的問題：l這個歷史過程可以縮短嗎？l這個歷史過程可以在一個國家、一所大學或一個研究小組完成嗎？l當世界上還沒有任何電器設備的時候，你能預言電力和無線電開發(fā)的前景嗎？l假若你是大學校長，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若這個歷史過程由一所大學完成，它的教

9、育意義和經(jīng)濟意義何在？2020世紀的答案：世紀的答案：l這個過程可以縮短，并且可以由一個研究小組來完成。原因是，當一個人登上一座高山以后，會發(fā)現(xiàn)登山的道路本可以更簡單。l科學研究是一個不斷探索的事業(yè)。技術需求的表達需要一定的科學技術背景。l大學應該完成其教育職能，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若這個歷史過程由一所大學完成，將為這所大學增加非?？捎^的教育經(jīng)費。二、大學如何推進科技二、大學如何推進科技成果的轉化：西方國家成果的轉化：西方國家的經(jīng)驗的經(jīng)驗 曼哈頓工程：政府戰(zhàn)時決策模式。曼哈頓工程：政府戰(zhàn)時決策模式。 l基礎理論研究、技術研究、工

10、程研究和實際建造均在一個不太長的時間內先后進行。l首次引入了可行性研究的概念。 l所有研究經(jīng)費來源均由政府負責。l政府沒有派一兵一卒，也沒有任命一個官員，領導，監(jiān)視或干預其中的任何環(huán)節(jié)。l所有研究都是各自獨立的，具有鮮明的戰(zhàn)時決策的保密特點。l首次整合各大學相關科學技術研究力量聯(lián)合攻關。 斯坦福大學的斯坦福大學的“硅谷硅谷”模式模式 l 艱苦創(chuàng)業(yè)，逐步發(fā)展。l 靠世界領先的新產(chǎn)品（聲頻震蕩器和超高頻速調管）開發(fā)打開局面。l 從知識產(chǎn)權、工業(yè)產(chǎn)權到地產(chǎn)和不動產(chǎn)的產(chǎn)權十分明晰，它們均屬于斯坦福大學，不屬于“國家創(chuàng)新體系”。國家與斯坦福大學是購買者與生產(chǎn)者的關系，不是指導者與執(zhí)行者的關系。l 與其它

11、企業(yè)建立了良好的互助互利關系。l 工業(yè)園的經(jīng)營和發(fā)展不影響大學的正常科研和教學。Sheridan Park Association模式模式 l這種模式依托高等教育，但又獨立于高等教育之外。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，安大略研究基金會聯(lián)合創(chuàng)辦。其基本的科學技術依托是加拿大的多倫多大學主校區(qū)、Mississauga校區(qū)，和McMaster大學。但是，他的管理歸Sheridan Park Association。并擁有自己的科學家、技術員、工程師和公用輔助人員，共計人數(shù)達2700。其財政完全獨立于大學之外。 美國內華

12、達大學模式美國內華達大學模式 l自從1980年代以來，美國高等教育界就一直在談論一個問題：如何教給學生發(fā)明、創(chuàng)新與經(jīng)營？為了回答這樣一個問題，內華達大學首先在電力工程的高級課程（產(chǎn)品設計、發(fā)明、創(chuàng)新、專利法、市場營銷、財務管理等）教育中倡導了一種改革。它把學生分到學校創(chuàng)辦的“小公司”（一種模擬實體）去“實地學習”。1994年，這種模擬的實體被發(fā)展成“Lemelson發(fā)明、創(chuàng)新與經(jīng)營中心”。這個中心兼具教學與經(jīng)營雙重職能。其教學職能限于上列高級課程。 技術轉化辦公室模式技術轉化辦公室模式 l在大學設立由學校統(tǒng)一管理的職能機構，專門負責組織、協(xié)調、管理技術轉化的研究、開發(fā)與經(jīng)營工作，這個部門叫做“技術轉化辦公室”。美國的一些著名研究型大學，如，波士頓大學、約翰霍普金斯大學、華盛頓大學采取的是這種模式。 技術轉化公司模式技術轉化公司模式 l還有一些大學通過創(chuàng)辦校屬公司的模式來解決技術轉化問題。其中比較有代表性的有英國牛津大學的“Isis創(chuàng)新有限公司”，鮑納斯和普利茅斯大學聯(lián)合創(chuàng)辦的“南西創(chuàng)新中繼中心”和“