富于啟迪的技術(shù)發(fā)明 版權(quán)信息
- ISBN:9787535752611
- 條形碼:9787535752611 ; 978-7-5357-5261-1
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數(shù):暫無
- 重量:暫無
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富于啟迪的技術(shù)發(fā)明 本書特色
晶體管、激光器、近代機(jī)床、電話、光化治癌、古典計(jì)算機(jī)、角轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)……本書選擇了10個中外發(fā)明技術(shù)與科技革新的典型事例,分析了技術(shù)思想的萌發(fā)與形成,技術(shù)方案的產(chǎn)生與實(shí)現(xiàn)以及新技術(shù)領(lǐng)域的建立與開拓等技術(shù)潛在發(fā)展過程,揭木了技術(shù)的孕育、創(chuàng)造機(jī)制。
富于啟迪的技術(shù)發(fā)明 內(nèi)容簡介
選擇了10個中外技術(shù)發(fā)明與技術(shù)革新的典型事例,分析了技術(shù)思想的萌發(fā)與形成、技術(shù)方案的產(chǎn)生與實(shí)現(xiàn)以及新技術(shù)領(lǐng)域的建立與開拓等技術(shù)潛在發(fā)展過程,揭示了技術(shù)的孕育、創(chuàng)造機(jī)制。
富于啟迪的技術(shù)發(fā)明 目錄
富于啟迪的技術(shù)發(fā)明 節(jié)選
bsp;激光器的*早發(fā)明者湯斯(G.H_Townes),在追溯激光器
的發(fā)明淵源時曾經(jīng)說過:“純科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)之間的相互影響
和滲透是極為迷人的……某些不可想象的發(fā)明常常涉及這兩
個領(lǐng)域,因而,也往往是十分令人驚奇的。的確,激光器正
是近代光學(xué)與電子學(xué)的結(jié)合之子。”
然而,這個誕生在理論條件和技術(shù)條件都十分優(yōu)越的環(huán)
境里的新技術(shù)“嬰孩”,卻經(jīng)歷了四十余年的艱難孕育期。這
中間,既包含純科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)相互作用影響技術(shù)發(fā)明的一
般因素,又涉及技術(shù)發(fā)明的一般機(jī)制和發(fā)明家的思維技巧。
因而,其中的奧妙,是頗值得探索的。
孕育中的磨難
與20世紀(jì)其他一些重大發(fā)明一樣,激光器基本原理的提
出也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在實(shí)踐前面的。
1916年,愛因斯坦(A.Einstein)發(fā)表《關(guān)于輻射的量子
理論》一文,首次給出了能態(tài)之間躍遷的新認(rèn)識。他認(rèn)為,
在氣體分子(普朗克諧振子)的能態(tài)躍遷中,存在兩種不同的
輻射過程:一種是由高能級到低能級的自發(fā)輻射,一種是由
于頻率響應(yīng)從高能級到低能級的受激輻射。受激輻射概念的
提出,實(shí)際_EL為激光器的發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ)。
愛因斯坦靠思維的洞察力,肯定了靠觀測儀器尚未發(fā)現(xiàn)
的受激輻射的存在。這真是一個大膽的科學(xué)構(gòu)思。
然而,遺憾的是,愛因斯坦這一預(yù)想,猶如“陽春白
雪”,曲高和寡,在很長的時間里并沒有引起科學(xué)界的反響,
甚至還遭到一些非議。究其緣由,大致有兩個方面:
其一,受激輻射概念是根據(jù)量子理論,基于光的物質(zhì)性
和能量性的統(tǒng)一而提出的。這在當(dāng)時與把物質(zhì)和能量分離開
來的傳統(tǒng)物理學(xué)觀念是直接悖逆的。因而,傳統(tǒng)的科學(xué)觀念
和思維方式阻礙了人們對它的思考和做進(jìn)一步的探索。
其二,按照經(jīng)典物理學(xué)理論,正常的能態(tài)分布是由玻爾
茲曼分布決定的,即物質(zhì)粒子在通常熱平衡條件下,高能態(tài)
的粒子數(shù)少于低能態(tài)的粒子數(shù)。這樣,受激態(tài)原子在受激發(fā)
射中所產(chǎn)生的光子還未來得及輻射出去就已被低能態(tài)原子吸
收了,受激發(fā)射過程被同時發(fā)生的大量吸收過程完全淹沒。
這是在通常情況下看不到受激輻射的一個重要原因。這意味
著,要真正實(shí)現(xiàn)受激輻射,就必須擾亂原子在各能態(tài)中的正
常分布,讓高能態(tài)的粒子數(shù)超過低能態(tài)的粒子數(shù),也就是要
實(shí)現(xiàn)所謂“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”。從經(jīng)典物理學(xué)的眼光來看,這無疑
是不可想象的。因?yàn),這樣一來在玻爾茲曼分布中就會出現(xiàn)
負(fù)溫度這對于傳統(tǒng)的物理學(xué)觀念來說,不能不是一個嚴(yán)重的
災(zāi)難,以致人們難以置信受激輻射的概念究竟有多少實(shí)際意
義,當(dāng)然也就不會去思考如何來實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)了。
這樣,理解受激輻射概念這兩方面的認(rèn)識障礙,就構(gòu)成
了使激光器的發(fā)明孕育艱難的重要原因之一。它說明,敢于
突破傳統(tǒng)科學(xué)觀念和思維方式的束縛,不僅是科學(xué)創(chuàng)造的一
個重要因素,也是技術(shù)發(fā)明的內(nèi)在要求。這一點(diǎn)對于實(shí)現(xiàn)由
新的科學(xué)原理和科學(xué)發(fā)現(xiàn)所引起的技術(shù)發(fā)明是尤為重要的。
然而,要把科學(xué)原理轉(zhuǎn)化為技術(shù)發(fā)明,并非僅僅取決于
此。也許更為重要的是,它還要求有相應(yīng)的社會需要和一定
的技術(shù)條件。在這個意義上可以說,當(dāng)時這種需要和這種條
件尚未成熟,這也是造成激光器發(fā)明孕育艱難的又一重要
原因。
從技術(shù)發(fā)明的內(nèi)在機(jī)制來說,新的科學(xué)理論或科學(xué)發(fā)現(xiàn)
所顯露出的技術(shù)端倪本身,并不能直接導(dǎo)致技術(shù)發(fā)明,它還
要經(jīng)過一系列中間過渡環(huán)節(jié),逐步把科學(xué)原理和科學(xué)發(fā)現(xiàn)所
包含的普遍規(guī)律轉(zhuǎn)換成技術(shù)科學(xué)和工程科學(xué)的特殊規(guī)律。即
把科學(xué)原理轉(zhuǎn)化為技術(shù)原理,從而為技術(shù)發(fā)明提供*直接的
理論要素。
而在激光器的孕育過程中,由于上面談到的障礙,使得
人們還不能把新的科學(xué)原理與滿足某種社會需要掛起鉤來。
事實(shí)就是如此。1916年愛因斯坦提出受激輻射概念以后,
1924年托耳曼(R.C.Tolman)曾根據(jù)原子、分子系統(tǒng)內(nèi)激發(fā)
態(tài)上粒子數(shù)分布的情況,指出可以得到負(fù)吸收或光放大,并
在實(shí)驗(yàn)中觀察到了這種機(jī)制引起的吸收系數(shù)的變化;
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