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富于啟迪的技術發明 版權信息
- ISBN:9787535752611
- 條形碼:9787535752611 ; 978-7-5357-5261-1
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
富于啟迪的技術發明 本書特色
晶體管、激光器、近代機床、電話、光化治癌、古典計算機、角轉子發動機……本書選擇了10個中外發明技術與科技革新的典型事例,分析了技術思想的萌發與形成,技術方案的產生與實現以及新技術領域的建立與開拓等技術潛在發展過程,揭木了技術的孕育、創造機制。
富于啟迪的技術發明 內容簡介
選擇了10個中外技術發明與技術革新的典型事例,分析了技術思想的萌發與形成、技術方案的產生與實現以及新技術領域的建立與開拓等技術潛在發展過程,揭示了技術的孕育、創造機制。
富于啟迪的技術發明 目錄
富于啟迪的技術發明 節選
bsp;激光器的*早發明者湯斯(G.H_Townes),在追溯激光器
的發明淵源時曾經說過:“純科學與應用科學之間的相互影響
和滲透是極為迷人的……某些不可想象的發明常常涉及這兩
個領域,因而,也往往是十分令人驚奇的。的確,激光器正
是近代光學與電子學的結合之子。”
然而,這個誕生在理論條件和技術條件都十分優越的環
境里的新技術“嬰孩”,卻經歷了四十余年的艱難孕育期。這
中間,既包含純科學與應用科學相互作用影響技術發明的一
般因素,又涉及技術發明的一般機制和發明家的思維技巧。
因而,其中的奧妙,是頗值得探索的。
孕育中的磨難
與20世紀其他一些重大發明一樣,激光器基本原理的提
出也是遠遠走在實踐前面的。
1916年,愛因斯坦(A.Einstein)發表《關于輻射的量子
理論》一文,首次給出了能態之間躍遷的新認識。他認為,
在氣體分子(普朗克諧振子)的能態躍遷中,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輻射,一種是由
于頻率響應從高能級到低能級的受激輻射。受激輻射概念的
提出,實際_EL為激光器的發明奠定了理論基礎。
愛因斯坦靠思維的洞察力,肯定了靠觀測儀器尚未發現
的受激輻射的存在。這真是一個大膽的科學構思。
然而,遺憾的是,愛因斯坦這一預想,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量子理論,基于光的物質性
和能量性的統一而提出的。這在當時與把物質和能量分離開
來的傳統物理學觀念是直接悖逆的。因而,傳統的科學觀念
和思維方式阻礙了人們對它的思考和做進一步的探索。
其二,按照經典物理學理論,正常的能態分布是由玻爾
茲曼分布決定的,即物質粒子在通常熱平衡條件下,高能態
的粒子數少于低能態的粒子數。這樣,受激態原子在受激發
射中所產生的光子還未來得及輻射出去就已被低能態原子吸
收了,受激發射過程被同時發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,要真正實現受激輻射,就必須擾亂原子在各能態中的正
常分布,讓高能態的粒子數超過低能態的粒子數,也就是要
實現所謂“粒子數反轉”。從經典物理學的眼光來看,這無疑
是不可想象的。因為,這樣一來在玻爾茲曼分布中就會出現
負溫度這對于傳統的物理學觀念來說,不能不是一個嚴重的
災難,以致人們難以置信受激輻射的概念究竟有多少實際意
義,當然也就不會去思考如何來實現粒子數反轉了。
這樣,理解受激輻射概念這兩方面的認識障礙,就構成
了使激光器的發明孕育艱難的重要原因之一。它說明,敢于
突破傳統科學觀念和思維方式的束縛,不僅是科學創造的一
個重要因素,也是技術發明的內在要求。這一點對于實現由
新的科學原理和科學發現所引起的技術發明是尤為重要的。
然而,要把科學原理轉化為技術發明,并非僅僅取決于
此。也許更為重要的是,它還要求有相應的社會需要和一定
的技術條件。在這個意義上可以說,當時這種需要和這種條
件尚未成熟,這也是造成激光器發明孕育艱難的又一重要
原因。
從技術發明的內在機制來說,新的科學理論或科學發現
所顯露出的技術端倪本身,并不能直接導致技術發明,它還
要經過一系列中間過渡環節,逐步把科學原理和科學發現所
包含的普遍規律轉換成技術科學和工程科學的特殊規律。即
把科學原理轉化為技術原理,從而為技術發明提供*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原理與滿足某種社會需要掛起鉤來。
事實就是如此。1916年愛因斯坦提出受激輻射概念以后,
1924年托耳曼(R.C.Tolman)曾根據原子、分子系統內激發
態上粒子數分布的情況,指出可以得到負吸收或光放大,并
在實驗中觀察到了這種機制引起的吸收系數的變化;
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