谈谈科学技术成果的转化.ppt

谈谈科学技术成果的转化,中南大学科学史与科学哲学教授 张功耀 主讲,一、问题的提起,1821年，丹麦物理学家、化学家奥斯德（Oersted）发现了电生磁现象,在一个通电（伏打电）导线附件可以产生磁吸引。 1831年，英国化学家、物理学家法拉第根据这个电的磁吸引现象做了一个通电磁场产生磁旋转的装置 。这种装置奠定了电动机的基本原理。,1831年，法拉第奠定了变压器的实验原理,1831年8月29日，法拉第应用他自己发现的电磁感应定律，在他自制的感应环上成功地产生了感生电流，即，当感应环的一组线圈通电之后，感应环上的另一个绕组的两端也会产生电流。这个自制感应环线圈就是人类历史上最早的变压器。,1831年，法拉第的另一个实验奠定了发电机的实验原理,让两根导线连接成一个开环，令其在一只马蹄形磁铁中旋转，在开环的两端就会得到电流。这个实验奠定了发电机的基本原理。,1837年，法拉第提出“电磁力线假说”,为了解释电与磁的相互作用，法拉第引入了“电磁力线”的概念。这是法拉第在电磁学发展中做的一项并不成熟的理论工作。他通过直觉判断电与磁的力线作用方式。这种直觉，当时并没有得到理论的说明。,概括起来，法拉第从1831年到1837年对电磁学的工作可以分成两部分：,一是实验部分 二是理论部分,法拉第实验部分的 后来发展,1832年，手摇发电机问世,1832年，法国仪表制造商皮克斯（Hippolyte Pixii）依据法拉第的发现，换了一种方式，他让铜环不动，通过转动手摇曲柄带动永久磁铁旋转，结果在铜环的两端产生了一种脉冲电流，这种脉冲电流可以通过一个转换装置把它变成直流电。,1866年，自激电机在德国问世,1866，维尔纳冯西门子（Werner von Siemens）利用通电导线产生的电磁代替永久磁铁发明了自激电机。这种电机的缺点是，它只能产生“尖峰”电流，不能产生连续电流。,1867年，帕新若提改进自激电机,1867年，意大利科学家安东尼帕新若提（Antonio Pacinotti）改进了线圈的缠绕方式，实现了线圈某些部分可以连续性地与磁场发生垂直关系的相互作用，使得能够产生连续的交变电流。至此，交流发电机的全部原理已经成熟。,1869年，格拉姆发明了具有商业应用价值的发电机,1869年，法国发明家格拉姆（Znobe Thophile Gramme）在帕新若提交流发电机原理的基础上发明了具有商业应用价值的发电机，它被命名为格拉姆发电机（Gramme dynamo）。,法拉第理论部分的 后来发展,1837年，法拉第提出“力线假说”,1837年，法拉第开始致力于对电与磁的相互作用进行理论解释，并提出了“电磁力线”（后人称为“法拉第力线” ）的假说。但是，法拉第的“力线”是直觉的，它在一个比较长的历史发展中都没有得到数学的说明。,1845年，开尔文勋爵首次对“法拉第力线”给出数学描写,1845年，时任格拉斯哥大学的威廉汤姆逊（即开尔文勋爵）首次证明，可以将“法拉第力线”类比为通过某种介质运动，并且不可压缩的流体。由之，场与场之间的力线作用方式，被转变成一种理想化的刚性流体之后，被赋予了一种数学说明。这就为电磁力线研究开辟了一条通往数学的道路。,1871年，麦克斯韦出版电磁通论并预言了电磁波,他的结论是，真空中电磁场传播速度，决定于两个物理量，一个是真空的介电常数0；另一个是磁导系数u0。许多物理学家用不同的方法测定了0和u0，得出的共同结论是，电磁场的传播速度就是光速。这个结论，使得麦克斯韦做出了这样一个革命性的论断：“Light consists in the transverse undulations of the same medium which is the cause of electric and magnetic oscillations。”（光是由引起电和磁振荡的同一种介质中的横波构成的。）这个结论明确预言了电磁波。,1888年，赫兹在实验中产生出电磁波,1888年，德国物理学家赫兹通过实验完全证实了麦克斯韦的预言，既产生出了电磁波，又证实了电磁波与光具有相同的反射、折射、极化特性。,1900年，马可尼取得“四七”（7777）专利,1900年，意大利发明家马可尼发明无线电发射与接收技术，并取得“四七”（7777）专利。,1901年，世界上第一家无线电电报公司成立,1901年，马可尼在解决了无线电信号的转发技术以后，于当年的4月26日注册成立了无线电电报公司。,法拉第的工作,实验部分,理论部分,皮克斯手摇发电机,西门子自激发电机,格拉姆发电机,电力工业,开尔文对力线的数学解释,麦克斯韦的电磁波理论,赫兹的电磁波实验,马可尼发明无线电报,无线电工业,电磁学早期历史示意图,值得思索的问题：,这个历史过程可以缩短吗？ 这个历史过程可以在一个国家、一所大学或一个研究小组完成吗？ 当世界上还没有任何电器设备的时候，你能预言电力和无线电开发的前景吗？ 假若你是大学校长，并且要求你做出唯一性选择的话，你是更愿意聘用法拉第和麦克斯韦呢，还是更愿意聘用格拉姆和马可尼？ 若这个历史过程由一所大学完成，它的教育意义和经济意义何在？,20世纪的答案：,这个过程可以缩短，并且可以由一个研究小组来完成。原因是，当一个人登上一座高山以后，会发现登山的道路本可以更简单。 科学研究是一个不断探索的事业。技术需求的表达需要一定的科学技术背景。 大学应该完成其教育职能，法拉第和麦克斯韦可以培养出格拉姆和马可尼，而格拉姆和马可尼培养不出法拉第和麦克斯韦。 若这个历史过程由一所大学完成，将为这所大学增加非常可观的教育经费。,二、大学如何推进科技成果的转化：西方国家的经验,曼哈顿工程：政府战时决策模式。,基础理论研究、技术研究、工程研究和实际建造均在一个不太长的时间内先后进行。 首次引入了可行性研究的概念。 所有研究经费来源均由政府负责。 政府没有派一兵一卒，也没有任命一个官员，领导，监视或干预其中的任何环节。 所有研究都是各自独立的，具有鲜明的战时决策的保密特点。 首次整合各大学相关科学技术研究力量联合攻关。,斯坦福大学的“硅谷”模式,艰苦创业，逐步发展。 靠世界领先的新产品（声频震荡器和超高频速调管）开发打开局面。 从知识产权、工业产权到地产和不动产的产权十分明晰，它们均属于斯坦福大学，不属于“国家创新体系”。国家与斯坦福大学是购买者与生产者的关系，不是指导者与执行者的关系。 与其它企业建立了良好的互助互利关系。 工业园的经营和发展不影响大学的正常科研和教学。,Sheridan Park Association模式,这种模式依托高等教育，但又独立于高等教育之外。它始创于1965年，是由加拿大的AECL有限公司，Dunlop研究中心，海湾石油有限公司，Mallory电池厂，安大略研究基金会联合创办。其基本的科学技术依托是加拿大的多伦多大学主校区、Mississauga校区，和McMaster大学。但是，他的管理归Sheridan Park Association。并拥有自己的科学家、技术员、工程师和公用辅助人员，共计人数达2700。其财政完全独立于大学之外。,美国内华达大学模式,自从1980年代以来，美国高等教育界就一直在谈论一个问题：如何教给学生发明、创新与经营？为了回答这样一个问题，内华达大学首先在电力工程的高级课程（产品设计、发明、创新、专利法、市场营销、财务管理等）教育中倡导了一种改革。它把学生分到学校创办的“小公司”（一种模拟实体）去“实地学习”。1994年，这种模拟的实体被发展成“Lemelson发明、创新与经营中心”。这个中心兼具教学与经营双重职能。其教学职能限于上列高级课程。,技术转化办公室模式,在大学设立由学校统一管理的职能机构，专门负责组织、协调、管理技术转化的研究、开发与经营工作，这个部门叫做“技术转化办公室”。美国的一些著名研究型大学，如，波士顿大学、约翰霍普金斯大学、华盛顿大学采取的是这种模式。,技术转化公司模式,还有一些大学通过创办校属公司的模式来解决技术转化问题。其中比较有代表性的有英国牛津大学的“Isis创新有限公司”，鲍纳斯和普利茅斯大学联合创办的“南西创新中继中心”和“南安普顿创新中心”