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书名 富于启迪的技术发明/科学案例分析丛书
分类 科学技术-自然科学-自然科普
作者 关士续//李奇
出版社 湖南科学技术出版社
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简介
编辑推荐

晶体管、激光器、近代机床、电话、光化治癌、古典计算机、角转子发动机……本书选择了10个中外发明技术与科技革新的典型事例,分析了技术思想的萌发与形成,技术方案的产生与实现以及新技术领域的建立与开拓等技术潜在发展过程,揭木了技术的孕育、创造机制。

内容推荐

科学技术是人类在自然类中争取自由的一种工具。本书选择了10个中外发明技术与科技革新的典型事例,分析了技术思想的萌发与形成,技术方案的产生与实现以及新技术领域的建立与开拓等技术潜在发展过程,揭木了技术的孕育、创造机制。

目录

晶体管的发明

 ——理论与买验相结合的“骄子”

激光器的渊源

 ——近代光学与电子学之子

近代机床的诞生

 ——开创用机器生产机器的时代

贝尔与电话

 ——声学与电磁学的结合

在不期而至的机遇面前

 ——光化治癌的由来及进展

从巴贝奇计算机到ENIAC

 ——古典计算机的终结与现代计算机的开端

三角转子发动机的研制

 ——东洋公司的成功范例

别了,“贫油国”的帽子

 ——大庆油田的发现

咬定青山不放松

 ——柞蚕空胴病研究始末

“飞龙”是怎样飞起来的

 ——中国高级石油钻头的诞生

试读章节

晶体管的发明,是一个划时代的伟大事件。

它的出现,带来了以电子计算机为代表的电子设备的革命性变化,从而为信息时代的到来注入了生机。

然而,与爱迪生时代的大多数发明不同,晶体管的发明史不只是一部精心设计实验的历史。构成这部历史的,也不是某个天才发明家仅靠灵感、顿悟所进行孤立的个人奋斗。

恰恰相反,它是由一个密切配合的科学家小组(有物理学家、物理化学家以及电子线路专家等)执行的一个颇为广泛的半导体研究计划中的一步。因而,从技术发明的逻辑或方法论方面来说,晶体管的问世,乃是深邃的理论探索与精心实验构思相结合的产物。

下面,我们就从发明目标的确立,实验和理论探索,以及实验设计构思三个方面,通过史实来讨论一下晶体管发明的思路和机制。

确立技术发明的目标,是技术发明的起点和前提。很难想象,会有没有明确目标的发明。

当然,确立目标的途径可能是多方面的:它可以由社会的需要来决定,也可以由技术自身发展的内在逻辑来指明,还可以根据科学理论和科学发现本身来确立。

然而,使美国贝尔实验室的科学家们确立晶体管这一技术发明目标的,却是这三个方面的综合作用。

1945年,还在反法西斯战争胜利前夕,贝尔电话实验室的执行副所长、著名电子管专家凯利(J.Kelly)就注意到一个事实:真空电子管虽然为无线电通讯和微波雷达的发展做出过巨大的贡献,但它在体积、重量、功耗及预热启动条件等方面都存在明显的缺陷。

面对这些缺陷,凯利意识到电子管的发展似乎已达到了饱和状态,如果不能创造出一种具有更强功能的新型电子器件来取代它,电子技术的发展就会遇到严重障碍。

需要,乃是发明之母。正是这种客观的社会需要,成了确定技术发明目标最重要的先决条件。

凯利虽已认识到,用具有类似功能的电子器件来取代电子管是技术自身发展的逻辑,但他一开始并不清楚实现这种“取代”的出路何在。

当凯利把自己的想法和困难告诉固体物理学家肖克莱(W.Shockley)时,肖克莱凭借他在固体物理学方面的丰富知识和经验,竟毫不迟疑地给出了一个肯定的答案:“半导体应该是一个值得探索的方向!”

人们不禁要问:肖克莱的依据又何在呢?

为了回答这个问题,我们有必要追溯一下历史。

1833年,法拉第(M.Faraday)在实验中曾意外地发现,硫化银的电导率随着温度的上升增加,而不像金属电导率那样随温度上升而减小。

1839年老贝克勒耳(E.A.Becquerel)也发现,作为电解电池中一个电极的半导体当受到光的照射时会产生电动势。

到19世纪末20世纪初,人们又相继发现了硒和氧化亚铜的光电特性、整流特性和光生伏特效应。

半导体这些独特性能的发现,吸引了无数物理学家来孜孜不倦地探索其导电机制的奥秘,从而带来了半导体器件的诞生和广泛应用。

20世纪20年代以后,半导体的光生伏特效应和整流特性的应用已开始进入商业化发展时期。人们利用光敏电阻和光生伏特效应做成测量光强度的曝光计,甚至试图用它来实现有线电传真和自动控制。

第二次世界大战期间,德国致力于硫属半导体红外探测器在军事方面应用的研究,而美国则把研究的重点放到了硅和锗上。正是用这两种材料做成的整流二极管,在微波雷达发展中起了重大的作用。

这样,半导体由于其独特性能已崭露锋芒,半导体的成功应用又唤起人们一种渴望,希望它能成为新型的电子器件。

正如晶体管发明者之一的巴丁(J.Bardeen)后来谈起这段往事时所说的:“我们所以选择半导体作为大有希望的研究领域,除了纯科学的兴趣之外,一个重要的理由是半导体在电子器件中有许多应用,而且这种应用日益增多。在1945年,这种应用就有二极管、变阻器和热敏电阻。很久以来,人们就希望用半导体制作二极管,即放大器件。”

肖克莱之所以能提出上述“建议”,就在于他的深刻洞察力,他已经看到了用半导体来创造新型电子器件在技术上的可行性。

整个技术史表明,没有显露或还不具备技术可行性的技术发明课题,在相当一个时期内是很难取得成果的。

事实上,早在1928年就曾有人提议用半导体材料制作具有类似电子管功能的晶体管,而当时这种发明构思并没有能实施和物化。P3-6

序言

现代科学技术的各个部门都在加速向前发展,随着每一个领域里的惊人进步,在人们面前展现出愈来愈广阔的未知世界。传统观念和理论受到有力的冲击和挑战,层出不穷的新课题激励着人们去探索;现代技术的突破性进展,使新技术革命的浪潮席卷全球,正在引起生产组织、产业结构和社会生活的重大变革,在这种形势下,积极推动科技创新理论的研究,特别是推动那些具有潜在科学价值和未来意义的开发性探索,更是具有特殊意义。

在20世纪80年代,由“中国潜科学研究会”与《潜科学》杂志社共同组织,并系统地编写了一套“潜科学丛书”。该丛书旨在通过对科学技术发展中大量个案的剖析,从不同的侧面和角度,揭示科学技术更替变革的历史足迹,概括出某些共同的带规律性的东西,以总结经验、吸取教训,为新思想、新观点、新假说、新理论的孕育和成长摇旗呐喊,鸣锣开道。

当前,正是大力倡导“科技创新、自主创新”之时,把“潜科学丛书”重编再版为“科学案例分析丛书”,其意义更为深远,新丛书包括《10个发人深省的科学问题》、《10个震撼人心的科学发现》、《lO个催人泪下的科学故事》、《10个富于启迪的技术发明》、  《10个精彩纷呈的科学争论》等5个分册。我们希望从这套丛书中,能够找到更多的科学技术发展的潜在规律,以促进我国科学技术的更快发展,促进我国未来科技人才的更快成长。也希望这套丛书能够积极发掘富有开拓精神和创造才能的科技人才,热情扶持已经萌发的新思想、新学说的成长,帮助它们冲破种种障碍,为科学百花园不断增添新的奇葩,推动学术上的自由探讨和繁荣。

本书撰稿人为王秀波、王爱仁、王兵、方逸耀、刘永振、龙凤秀、孙玉志、关英民、李东华、李国俊、李耕耘、李鹏飞、李承鸿、吴玉祥、张富国、金凇、林群、钟宝东、赵树智、徐本顺、徐庭节、徐炎章、栗博文、高昌海、姚俊梅、姚晓波、梁子怡、顾敏驰、黄明华、黄金华、黄显云、盛维勇、傅平、傅文臣、葛松林、解思泽、解威、滕福星、谭凤高。由于时间仓促,部分本书撰稿者未能及时联系上,请见此说明后,尽快与本书责任编辑联系,联系电话:(0731)4375824。

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更新时间:2025/4/7 1:14:19