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诺贝尔奖的启示 —— 世界创造发明的典范

诺贝尔奖的启示 —— 世界创造发明的典范. 中国工程院院士 四川大学 教授. 涂铭旌. 连利仙. 四川大学副教授. TEL ： 85405332 ； 13088011007; Email ： scu_lianyi@126.com. 主要内容：. 1 、前言 —— 诺贝尔奖的由来 2 、诺贝尔获得者的创造发明思维 3 、诺贝尔奖获得者的品德 4 、诺贝尔奖的遗憾和缺失 5 、中国的诺贝尔奖情结. 一、前言. 1 、诺贝尔其人. 诺贝尔（ AHred Bernhard Nobel ） 瑞典人（ 1833 — 1896 ）. 一生从事炸药的研制和生产。

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诺贝尔奖的启示 —— 世界创造发明的典范

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  1. 诺贝尔奖的启示——世界创造发明的典范 中国工程院院士 四川大学 教授 涂铭旌 连利仙 四川大学副教授 TEL：85405332；13088011007; Email：scu_lianyi@126.com

  2. 主要内容： • 1、前言——诺贝尔奖的由来 • 2、诺贝尔获得者的创造发明思维 • 3、诺贝尔奖获得者的品德 • 4、诺贝尔奖的遗憾和缺失 • 5、中国的诺贝尔奖情结

  3. 一、前言 1、诺贝尔其人 • 诺贝尔（AHred Bernhard Nobel） • 瑞典人（1833—1896） • 一生从事炸药的研制和生产。 • 曾获355项发明专利，是世界著名的发明家。 • 并在欧美等五大洲20个国家开设了约100家公司和工厂，积累了巨额财富。

  4. 以巨资设立诺贝尔奖 • 是为“对人类的智力和体力上最高成就的一种评价和奖赏”。 • 至今，“诺贝尔奖”已成为“取得世界顶尖级成就”的同义词。

  5. 2、诺贝尔奖的设置及其执行情况 • 1900年，根据诺贝尔遗嘱及约合920万美元遗产设立诺贝尔基金会。 • 诺贝尔奖包括： 证明、金质奖章和奖金支票。

  6. 诺贝尔奖的种类： • 诺贝尔奖物理学奖； • 诺贝尔奖化学奖； • 诺贝尔奖生理学奖或医学奖； • 诺贝尔奖文学奖； • 诺贝尔奖和平学奖； • 诺贝尔奖经济学奖（1968年由瑞典中央银行出资）。

  7. 诺贝尔自然科学奖被科学界广泛认为是原始性创新成果的最高荣誉诺贝尔自然科学奖被科学界广泛认为是原始性创新成果的最高荣誉 根据对1901-1999年诺贝尔自然科学奖的分类统计： 重大科学发现占58.7%； 重大理论突破 占22.8% 重大技术和方法发明 占18.5%

  8. 执行情况 1901—2000 诺贝尔奖颂奖 100年人数汇总 近年诺贝尔奖金金额

  9. 3、百年诺贝尔奖的启示 • 诺贝尔奖对国人有什么样的启示？ • 诺贝尔奖对世界科学、技术进步，文化繁荣和人类和平事业发展作出了无法估量的贡献。 • 在中国有那些启示？ • —建立创新型国家方面的启示； • —科技和教育工作者有那些感受，向诺贝尔奖获得者学哪些方面？ • —如何了结中国人对诺贝尔奖的情结。 • 这就是本文的目的

  10. 二、诺贝尔奖获得者的创造思维与方法 1、创造思维 • 质疑思维： “不要迷信权威，人云亦云”。—英国皇家学会的会徽 质疑是萌发创新思想的前提，是创造的起点。 • 求异思维： 创造发明的真谛在于求异，不求异就不能标新。 求异思维是“标新立异”的思维。

  11. 直觉思维： 对新事物、新问题、新现象进行直接而迅速的判断， 是“思维的自由创造”。 • 想象思维： “物理给我以知识，艺术给我以想象力， 知识是有限的，想象力是无限的。 ” ——爱因斯坦

  12. 灵感思维： 又称顿悟思维，“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。 • 超前思维： 又称前瞻性创新思维

  13. 1911年 发现低温 超导现象 瑞士Bednoz和Muller 转向无机材料领域 LaSrCuO TC 36K ↓ 赵忠贤等人 TiBaCaCuO TC125K 1911-1986 75年间 在“金属合金”领域 研发超导材料 Hg4.2K Nb3Ge23.22K 临界温度TC仅↑19K 另辟蹊径 开发高温超导 Onnes获1913年“诺贝尔奖” [例1]高温超导材料研究的标新立异 Bednoz和Muller两人获1978年“诺奖” 金属领域

  14. [例2]居里夫人直觉判断、发现钋和镭

  15. 1896年 居里夫人 直觉判断 [法]贝克勒尔 发现放射性铀 试验其 他上百种 矿物质，有的 也有放射性 可能有 别的放射性 元素存在 从沥素铀矿石中 发现比铀的 放射性还强900倍 质疑 ↓ 发现元素钋 ↓ 发现元素镭 1903年贝克勒尔和居里夫妇都荣获诺贝尔奖 爱因斯坦称赞居里夫人“具有大胆的直觉”

  16. [例3]查德威克凭直觉发现中子

  17. [英]青年学者查德威克凭直觉 1932年1月居里夫人 用α粒子轰击铍 发现从Be中射出 穿透力极强的 射线 质疑 认为居里夫妇发现 的不是r射线。 是一种新的粒子 很可能是中子 他的导师 卢瑟福1920年 提出了中性 粒子的假说 根据 一个月实验 证实是中子 ↓ ↓推断 1932年2月21日 《自然》杂志发表 误认为是r射线 终身遗憾！ 轰动全世界 1935年获得诺贝尔物理学奖

  18. [例4]想象力助沃森发现DNA的双螺旋结构

  19. [例4]想象力助沃森发现DNA的双螺旋结构 • 沃森在发现DNA双螺旋结构过程中，强调想象力的作用。 • 沃森说：我躺在那里，闭着双眼，很愉快地把腺嘌呤的碱基在我眼前翻来翻去地顺着一条想象的线摆动着。 突然，他发现：“每一个腺嘌呤的碱基都可以形成两个氢原子的联结，只不过要转个180度的大弯而已”。 • 1962年沃森等三人，因此获得诺贝尔生理学或医学奖。

  20. [例5]马丁因顿悟而获得诺贝尔奖 不留神将咖啡洒在滤纸上 马丁苦思冥想 顿悟 咖啡渗入滤纸，由浓到淡 发明 氨基酸的分离法 用过滤纸分离氨基酸的分离法 1952年获得诺贝尔化学奖 喝咖啡的偶然机遇

  21. 1997年获 诺贝尔生理学 或医学奖 二战期间 回旋加速器 诞生 引发 同位素的研 究与应用 耶洛首先发现用 同位素测量人体 内部情况的方法 [例6]耶洛独具慧眼，超前思维敢为天下先

  22. 重大发现 批判、创新 对前人成 果的继承 重大发明 2、创造方法 1) 继承与创新 • 原理 • ——任何创造都离不开对前人成果的继承。 • ——科学研究的继承性是批判地继承，创新地继承。

  23. 批判地继承 [例7]元素周期表的继承与创新 • 前人研究成果： • 1862年[法]尚古多“元素螺旋图” • 1857年[英]欧德林“元素表” • 1857年[德]迈耶尔“原子量次序的元素表” • 1865年[英]纽兰弦“八音律表” • [俄]门捷列夫 1869年创造性地 • 建立元素周期律 • 预言Al、B、Si、Ga、Sc、Ge等元素的存在。 门捷列夫于1905、1906年两次被提名诺贝尔化学奖，均未通过。1907年过逝，铸就诺贝尔奖的遗憾！

  24. 1953年 英国剑桥卡文迪什实验室沃森和克里克 1950年 [新西兰]威尔金斯 [英]富兰克林 创新性继承 提出DNA的双螺旋分子结构图 测出DNA的X射线衍射图 • 沃森，克里克和威尔金斯三人共获1962年诺贝尔生理学或医学奖。 • [英]富兰克林于1958年因病去世。 [例8]创立DNA双螺旋分子结构图的由来

  25. [例9]集成电路的发明与发展 1955-56年 [美]Kilby 1958年 [美]Noyce 1948年 氧化硅薄膜-绝缘 铝质膜-导线 1个三极管+3个电阻+ 1个电容器集中在一个 0.5cm2的小片上 继承创新 首次把所有的 电子器件作在一块 单晶硅片上 第一支晶 体管问世 首次发明了第一个 集成电路模块 Noyce1990年逝世 Kilby获2000诺贝尔物理奖 1956年“诺奖” 打破了利用晶体材料制备电子器件的常规；开创了用蚀刻法和薄膜材料制备电子器件的先河，使人类缩短了通往信息时代的进程。

  26. [例10]X射线晶体结构分析的继承与创新

  27. 1915年 [英]布拉格父子 1912年 [德]劳厄 1895年 创立了X射线 晶体结构分析 方法 [德]伦琴发现 X射线 发现了X射线衍射 1915年“诺奖” 1901年“诺奖” 1914年“诺奖”

  28. 2) 联想 • 原理 • 联想是创造之母；联想法是创新发明的一种重要方法。 • 案例

  29. [例11]放射性元素铀的发现

  30. 机遇 阴极射线 管放电时 照相底 片走光 发现了 X射线衍射 [德]伦琴 1895年 1901年“诺奖” 联想 硫酸钾铀+底片 放在暗室里， 底片也走光 发现放 射元素铀 [法]贝克勒尔 1896年 1903年“诺奖”

  31. [例12]超导体遂道效应的发现

  32. 1960年 青年的[美]挪威贾埃弗 1957年 [日]江崎于奈 提出超导体的 遂道效应，并研制 超导遂道器件 联想 1973年江崎和贾埃弗 共获诺贝尔物理奖 发现半导体 的遂道效应， 研制出遂道二极管

  33. [例13]C60—富勒烯结构的发现

  34. C60—由60个碳原子 构成的封闭的笼式分子。 • C的三种形式 ——石墨； ——金刚石； ——富勒烯。

  35. 联想出创造 • 富勒烯名称的由来： 克罗托由富勒1958年为一家汽车公司设计的半球型建设物受 到启发，“利用最小结构是提供最大的强度，最大限度利用 资源”。因而，闻名于世。 • C60多面体结构像个足球，故又称足球烯。

  36. 3) 移植法 • 原理 • 大多数的发现和发明都可以应用于其他领域。 重大发现 合理移植 某一领域的 发现或发明 另一领域 重大发明

  37. 应用 [例14] X射线结构分析的移植创新 • 横跨三大奖学科移植 X射线 结构分析 X光测定青霉素及 VB12巨大分子结构 X光测定典型 化合物的结构 用X射线衍射 和电镜对染色体 的研究 测出DNA的 X射线衍射图 [新西兰] 威尔金斯 1962 诺生理学奖 [德] 伦琴 1901 诺物理学奖 [英] 霍奇金 1964 诺物理学奖 [挪威] 哈塞尔 1969 诺化学奖 [英] 克鲁格 1982 诺化学奖

  38. 发明用核磁共振技术 测定溶液中大分子的 三维结构的方法 对核磁共振光谱 高分辨技术的发展 核磁共振 方法发明 1959年美、瑞士人布洛郝 美国珀塞尔 诺物理学奖 1991年瑞士艾尔恩斯特 诺化学奖 2002年瑞士维特里希 诺化学奖 在核磁共振成像 技术上的成就 2003年美国劳特布尔 英国曼斯菲尔德 [例15]横跨三大诺贝尔奖的核磁共振技术的移植 诺生理学/医学奖

  39. 4) 交叉突破 原理 • 两门或几门学科对交叉地带进行交叉研究和突破 • 对1901—2000年诺贝尔自然科学奖项中有41%的奖 项存在学科交叉研究。

  40. [例16]晶体管的发明—贝尔实验室有远见的集体攻关[例16]晶体管的发明—贝尔实验室有远见的集体攻关

  41. 组长 肖光利 布拉顿 半导体专家 半导体物理学理论家 巴丁 固体物理学家 贝尔实验室——“全美最大的制造发明的工厂” 1945年确定以半导体材料为主要内容的固体物理学研究项目，代替真空管。 • 多学科结合 治金、电子技术、材料科学、物理化学、电子 线路等专家。 • 固体物理研究组 群英荟萃，通力协作，互补长短，发扬学术民 主，目标明确，1950年制成晶体管后，仍然不 断攀登新的科学高峰。 • 晶体管的发明，功劳归于他们的研究 集体。 对固体导电理论造诣很深， 是唯一两度获得诺贝尔物理学奖的科学家。 1956年因研制成功晶体管 1972年提出BCS理论的超导电性理论，获诺贝尔物理奖。

  42. 细菌学家 加得纳 生物学家 山德士 青霉素 培养 二战中 救治了 数以万 计的伤 员和病人 钱恩 弗洛里 联手系 统研究 青霉素 1940年 青霉素 制品 弗莱明 发现 青霉素 动物 试验 临床 试验 青霉素 提取 化学家 钱恩 研制简便 测定 青霉素 含量 的方法 细菌学家 西德雷 [例17]多学科交叉突破 1、英国弗莱明，美国钱恩和弗洛里三人，因发现和制造青霉素， 1945年获诺贝尔生理学或医学奖。 2、多学科交叉突破的典范。 3、社会评价 • 人们把青霉素、原子弹和雷达列为二战的三大发明。 • 青霉素是不同科学方法为了共同目标而协作成功的杰出范例。

  43. [例18]导电高分子的发现

  44. 美国加利福利亚大学物理学 黑格 合作研究无机聚合物的金属薄膜 导电高分子 材料的发现 迈克迪尔 米德 白川 英树 日本东京工业大学材料学 1976年被邀请到美国合作研究 • 白川英树的偶然发现 加入超过1000倍的催化剂量 黑色聚乙炔薄膜 漂亮银白色聚乙炔 I2，AsF5 使绝缘体的导电率提高了12个数量级，超过了金属铜Cu的电导率 • 三人获2000年诺贝尔化学者 英籍无机化学家新西兰，美国宾夕法尼亚大学

  45. [例19]C60的学科交叉突破

  46. 克罗托 C60 柯尔 斯莫利 美国萨塞克斯大学 星际分子的红外、微波光谱 美国赖斯大学 化学物理专业 美国赖斯大学 光谱学 1996年发现“球形碳原子”获诺贝尔化学奖

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