工业化学论文篇1
化学工程技术支持着化工工业的前进与发展,化学工程技术从理论到实验,再到实践,最后投入生产成品,是必不可少的一个环节。然而,从实验室到工业生产,特别是大规模的生产,需要解决装置的放大问题,其直接影响企业工业生产规模的扩大及经济利益的增加,装置放大可以节省资金,减少不必要的消耗,节省劳动力。但是要考虑到,装置放大过程中,物流的一系列物理过程的相关条件很可能改变,达到的某些指标通常低于实验室的小型技术设备产生的结果。这种起源于放大过程的效应被笼统称为“放大效应”,包含很多已知及未知物理因素的影响。现代化工对于一套装置一年的产量,一般情况下按照目前的工业生产规模可以达到大于或者等于数十万吨,大规模的生产使其面临工程方面的问题,且在指标方面也有所降低,这对于工业而言会造成较大的资金损失。化学工程技术的进步,主要体现在新产品及工艺的不断创造,而这些都需要借助化工工业,除此之外,还需合理的经济和技术。就上述情况而言,凡是关于工业化的东西,一般情况下都归属于化学工程的研究范畴。在日常生活中,化学工程无处不在。如:烟筒排放物中的硫、氮氧化物等有害物质,需要经过严格的处理,才能对外排放,以防污染生态环境。在实验室达到要求后,要在工业规模中实现大量烟气的净化,就必须考虑大规模净化的经济性和可行性,要考虑的问题与实验室研究不同。又如,化工工业生产中,要求以十分纯净的产品为原料,对实验室操作来说,这比较容易达到。对大型生产装置的要求是,消耗低而且经济方面可行,这表明课题存在很大的不同之处。
2化学工程技术的研究对象及复杂性
化学工程是以物理学、化学和数学为基础,并结合工业经济基本法则,研究化学工业中的物理变化和化学变化过程及其有关机理和设备的共性规律,并将之应用于化工装置的开发、设计、操作、控制、管理、强化以及自动化等过程中,在化工工艺与化工设备之间起着承上启下的桥梁和纽带作用的一门工程技术学科。一般情况下,化学工程的对象的情况较为复杂,具体如下:首先,该过程自身具有一定的复杂特点,包括化学与物理,而且两者经常发生,彼此影响。其次,物系方面较为复杂,流体与固体,或者兼而有之。流体特质变化较大,如有低粘度和高粘度、牛顿型和非牛顿型等。最后,物系流动时边界复杂,由于设备的形状较为多样,而且其在填充物方面的形状也不正常,如催化剂、填料等,使得设备在流动边界方面的设置较为复杂而且在确定方面不准确。
3化工工业的现状及发展
目前从形式上看,现代的化学工业经历了单元操作和传递原理与化学反应这两个发展阶段,正准备走向一个新的阶段。但种类多样、制造过程复杂以及生产产品款式较多,造成排放物复杂、量多及危害大,因此,目前化工工业应重点关注污染问题。与此同时,在加工、贮存、运用或者处理化工产品时应防止操作对环境生态以及人类健康造成危害。在化工生产中应遵循国家可持续发展战略,制定正确的方案。随着我们国家科学技术的快速发展,各行各业进行生产都要接触化学工艺,涉及制药、石油、材料、能源等行业的发展和污染问题,这都是现代化学工业需要面对的问题。目前,我国的化学工业经过了半个世纪的发展,已经形成了门类比较齐全,品种大体配套并基本可以满足国内需要的化学工业体系。2001年全国国有及规模以上非国有企业的石油加工工业和化学工业总产值达到10990.6亿元人民币,占全国工业总产值的9.8%,实现利税747.8亿元,石油和化学工业企业13765个,资产总额13344.2亿元。我国化学工业获得长足进步的同时,环境保护工作也不断得到加强。但是化学工业在实施可持续发展战略过程中,仍存在不少问题和障碍,严重制约着我国化学工业的发展。
4二者的发展探究
综上所述,随着科学技术的发展和化学行业的不断进步,化学专业的研究重点已经从化学过程、设备等单一方面,转向化学行业与其他行业的融合方面,以最大限度地节约资源、能源,实现绿色化学目标,实现可持续发展。应最大限度地发挥化学工程技术对人们生活的巨大作用,探究化学工程技术的热点分析与发展趋势,通过对现有化学工程技术的分析,研究其技术热点,从而经过理论分析,判断未来化学工程技术的发展态势。化学工程技术与化工工业的结合,是化学工艺造福人类的前提,只有两者很好地结合,才可以推动社会进步。由于化学工程往往涉及污染问题,因此应从化学工程技术角度分析,从而最大限度地降低化工技术对环境的影响。
工业化学论文篇2
关键词:索尔维制碱法;侯氏制碱法;科学共同体;中国化学共同体;中国化学会
文章编号: 10056629(2012)4007005 中图分类号: G633.8 文献标识码: B
自1840年到1900年间,中国的近代化学跨出了历史性的一步,这一步是由中国学者徐寿、徐建寅父子为代表的仁人志士们跨出的。他们首先系统译出西方近代化学名著,制定化学元素汉译名原则,促成了我国近代化学的系统化;同时,引进分析化学技术手段及其配套的化学仪器设备,促进了用科学实验的方法研究物质的化学变化,初步奠定了近代化学科学发展的实验基础。其次,格致书院及[格致汇编]的创办为培养科技人才和普及化学、物理等科技知识作了有益的探索与尝试。值得提及的还有徐寿父子最早(1874年)在江南制造局药水厂仿造铅室法制硫酸获得成功,开了近代化学工业和民族工业的先河。总之,这历史性的一步,实现了我国由经验化学转变到近代实验化学的跨越,同时使得我国近代化学(尽管是引进的)一开始就与世界近代化学相接轨。
诚然,这一步的意义是重大的,但是离开中国化学与世界化学的全面接轨和近代化学以至现代化学在中国的“本土化”,那还有很长的路要走。以后的历史轨迹表明,中国近现代化学要赶上世界潮流,不能止步于“引进来”,而且更要“走出去”,只有把两者结合起来,中国的化学才能真正融合进世界的化学潮流。从1900到1950年期间,有志于中国科学发展的先辈们一批又一批地走出国门留学,他们中的不少精英学成归国后,为复兴中华科技事业作出了自己不懈的努力。其中富有代表性的人物之一是中国工业化学家、侯氏制碱法创始人侯德榜。
1 中国工业化学家侯德榜的历史性贡献
侯德榜(1890-1974)原名启荣,字致本,于1890年出生于福建省闽侯县坡尾村的一个农民家庭。年少气盛的侯德榜发奋求读,1907年,以优异的成绩毕业于福州英华书院,1909年,毕业于沪皖两省路矿学堂。踏上社会后,曾在津浦铁路充当练习生。1910年,考取清华留美预备学堂,1913年,23岁的侯德榜以特别优秀的成绩完成了预科学业并以公费生资格派往美国留学。
青少年时代的侯德榜正遇上中国近代科技史上的重大变革时期,当时发生3项标志中国真正开始起步迈向现代科学的事件:
(1)1898年,京师大学堂(北京大学的前身)的成立,并于1904年派出第一批留学生分赴西欧各国(共16人)和日本(共30人);
(2)1905年,沿袭千年的科举制度被废止;
(3)1896年到1898年间开始大批派遣学生东渡日本留学。到1907年约有1万名左右中国学生在日本留学。
几年后,留学浪潮蔓延到美国和欧洲。这些早期的留学生,在出国前没有多少机会接触现代科学,到了外国后,绝大多数没有攻读较高的学位。但是,正是这批学生才真正身体力行地开展了引进现代科学的工作,他们全面引进近代科学,并开始步入现代科学领域。他们回国后,很多做了教师,而这些教师的学生们就有机会在出国前接触到一些近现代的科学知识。轮到这些学生们有机会去外国留学时,他们便有能力学习前沿的科学,取得硕士或博士的学位。他们中的代表人物之一侯德榜,就是以此为契机步入了现代科学的殿堂。
侯德榜在8年留学美国期间,先后在麻省理工学院、柏拉图学院和哥伦比亚大学研究院学习或研究。当他到麻省理工学院求学时,放弃了原来学习的铁路工程专业而转入化学工程,决心献身于这门当时正处于方兴未艾的新科学,以便迎头赶上化工技术发展的新潮流。1916年,侯德榜获麻省理工学院化学工程学学士学位,1918年,获柏拉图学院制革化学师文凭,1919年,获哥伦比亚大学硕士学位,1921年,获该校哲学博士学 位。侯德榜8年的留学生涯,可以用“勤奋刻苦、孜孜不倦”来加以概括,它使得侯德榜在化学工程、工艺设计以及机械、电机、建筑工程等领域都成绩斐然、造诣深厚。这为他后来成为一名杰出的化学工程师和作出一系列重要的化学科学创新打下了坚实的基础。
1.1 近代无机化工技术的新潮流
侯德榜学成归国之际,正是近代化学工业兴起之时,他面临的将是人生奋斗目标的选择。从18世纪末到19世纪,以生产“三酸两碱”为基础的近代无机化学工业和以生产染料为先导的近代有机化学工业蓬勃兴起,与此相关的化工技术的发展,成为代表近代化工技术的新潮流。所谓“三酸”(即硫酸、硝酸、盐酸)和“二碱”(即纯碱、烧碱)是化学工业中最基本的化工原料,也直接或间接地作为其他工业的原料。尤其是纯碱(Na2CO3)的产量如同硫酸的产量一样,可作为衡量一个国家化学工业发展程度或水平的标志。
纯碱工业化生产的专利,1791年首先由法国医生兼工业化学家路布兰(Nicolas Leblanc,1742-1806)获得。他以食盐为原料制得了纯碱,是为“路布兰制碱法”;此法共分3步,先使氯化钠与硫酸反应生成硫酸钠:
由于历史原因,路布兰制碱法未能使法国受益,却在资产阶级工业革命最早兴起的英国得到充分的推广与发展,并以此法为核心发展其他无机化学工业,奠定了化学工业的基础。这个方法的成功不仅为工业发展提供批量纯碱,而且获得副产品盐酸,遂使化学产物可以通过人工合成生产,因而对化学与化工的发展以及人类对客观物质世界的认识,都起了重要的作用。
路布兰法制碱曾盛行一时,但此法存在不少缺点,主要是:化学反应的熔融过程在固相中进行,并需要高温,故对设备的腐蚀严重,生产过程中产生的硫化钙作为一种废弃物长期堆积造成环境污染,原料的利用不充分、生产工序复杂以及纯碱质量欠佳等。
鉴于路布兰法存在上述缺点,许多科学家竞相研究其他制碱新方法,其中脱颖而出的是比利时工业化学家索尔维(Ernest Solvay,1838-1922)所提出的“氨碱法”。该法以食盐、氨、二氧化碳为原料制得了碳酸钠,反应分3步进行:
氨碱法使生产实现了连续化,食盐的利用率得到提高、产品质量提增,因而被称为真正的“纯碱”。而其最大的优势还在成本低廉,纯碱的价格大为下降。1867年,索尔维设厂制造的纯碱产品在巴黎世界博览会上获得铜质奖章,此法亦被正式命名为“索尔维法”(又称氨碱法)。
消息传到英国,正在从事路布兰法制碱的英国哈琴森公司抢得先机,取得了两年独享索尔维法的专利。1873年,哈琴森公司改组为卜内门公司,建立了运用索尔维法大规模生产纯碱的工厂,后来,法、德、美等国相继建厂。这些国家发起组织带有垄断性质的“索尔维公会”,规定设计图纸只向会员国公开,对外绝对保守技术秘密。凡有改良或新发现,会员国之间彼此通气,并相约不申请专利,以防泄露。除了技术之外,营业份额和范围也有限制,他们采取分区售货的办法,例如中国市场由英国卜内门公司独占。由于如此严密的垄断组织方式,凡是得不到索尔维公会特许权者,根本无从问津氨碱法生产详情。多少年来,圈外许多国家想要探寻索尔维法奥秘的厂商,无不以失败而告终。
正因如此,我国所需的纯碱几乎都依赖英国进口。第一次世界大战期间,欧亚交通受阻,市场上更是缺乏纯碱,而以纯碱为重要原料的我国众多民族工业(如纺织印染、食品医药、造纸玻璃制皂等)难以生存。面对如此严峻境况,爱国的实业家范旭东(1884-1945,中国民族资本家,早年留学日本,一生以创办民族实业改善民生为己任)于1917年在天津塘沽创办永利碱业公司。他深知要取得成功,必须掌握先进的制碱技术和选用优秀的化工专家。1920年,范旭东委托赴美考察的陈调甫先生实地物色人才。陈设法在纽约寻访到了即将学成归国的侯德榜,陈把索尔维公会的封锁技术、卜内门公司的专横霸道、中国国内兴办制碱工业的重重困难以及范氏求贤若渴的急切心情一一向侯德榜作了介绍。此时的侯德榜已经获悉索尔维公会有关垄断制碱技术的行为,并对此十分反感和愤慨。现在听说祖国内地居然有了一个发展民族制碱工业而献身的机会,他便毅然决定接受永利碱业公司的聘请,于1921年启程回国,1922年就任天津塘沽碱厂的总工程师。
1.2 “侯氏制碱法”的变革创新之路
侯德榜深信,制碱技术决不是洋人的私有财产,凭 借中国人的聪明才智,一定能打破外国的技术垄断。他为自己写下了创办碱厂的座右铭:“勤能补拙”“勤俭立业”。在强烈爱国心激励下,侯德榜凭借自己扎实的学业功底和富有创造力的才智,为尽快揭开索尔维氨碱法的技术秘密而勤奋工作。经过不到两年的艰苦努力,侯德榜终于将索尔维法的各项生产技术要领摸索清楚并付之实施。
1924年8月,塘沽碱厂正式投产并取得成功,用氨碱法生产出了第一批纯碱。但不足之处是产品呈现出暗红色。经化验系铁锈造成。侯德榜设法往碳化塔内放入少量硫化钠,使与铁塔内层作用,在表面结成一层硫化铁保护膜,随之终于生产出雪白亮丽的纯碱。1926年,中国生产的红三角牌纯碱在美国费城举办的万国博览会上获得金质奖章。此后产品不但畅销国内,而且远销日本和东南亚,洋人索尔维公会的垄断被彻底打破了。化工专家侯德榜和实业家范旭东合作,为我国建立起了纯碱制造了这一项基础化学工业功不可没。
令人感叹的还不止于此,侯德榜探索出了索尔维制碱法的奥秘,当时如果他和永利碱业公司以高价出售专利的话,那肯定会赚大钱,发大财。但是令人意外的是范旭东赞成侯德榜撰写一部阐述索尔维制碱法的专著,把氨碱法的奥秘无偿地公诸于世,使工业落后的国家不再仰仗技术大国的鼻息,听从他们的摆布。侯德榜于1931年赴美国进修期间完成了[制碱]书稿(Mannfacture of Soda),1932年,由美国化学会刊印了英文版。该专著把索尔维法制碱工业的理论、技术和美国各大碱厂的内部技术设施一并公布,当时曾轰动了国际化工化学界,并成为美国企业界广泛重视的畅销书,大大提高了中国学者在国际科学技术界的声誉和地位。
面对成功和荣誉,侯德榜没有止步。因为他深知,他现在做的还只是迎头赶上,接下去要做的则是如何超越。他着手进行两方面的工作:一方面拓展以制碱工业为核心的我国基础化学工业,另一方面针对索尔维法的缺点(原料盐利用率低、大量氯化物以废液方式排弃等),试图进行制碱新法的设计。
从1932年起,永利制碱公司着手筹建硫酸(铵)厂――永利宁厂,这就是现在的南京化学工业公司化肥厂的前身。侯德榜担任该公司的总工程师,全权负责该厂的选址与设计。他对各国的产品、部件作了缜密的调查研究,切合自己整体设计的实际需要,择优选购不同国家的部件与设备,并将引进的外国专利结合中国国情作了改革。在侯德榜的主持和组织下,这座规模宏大的设有硫酸、硝酸、合成氨及硫酸铵等分厂的永利宁厂,于抗日战争前夕的1937年2月全部建成,并且一次试车成功投产。
依照原先规划,随着永利宁厂的建成就应该着手准备制碱新法的设计,拟用将原料综合利用的方法以解决和克服索尔维法自身带来的缺点和矛盾。但就在永利宁厂开工不到半年之际,就遭到日本军国主义侵华战火的威胁。由于永利宁厂生产的硝酸等产品和国防军火生产密切相关,所以日本军方多次威逼永利宁厂与其合作。侯德榜和范旭东等表现了中华民族的爱国气节,决心“宁肯给工厂开追悼会,也决不与日军合作”。为保存这个来之不易的民族企业并为抗日战争效力,侯德榜临危受命带领公司技术人员和部分工人,历经千辛万苦把工厂的大部分设备迁往内地。1938年初,侯德榜等一行辗转到达四川,并立即开始在川西五通桥地区筹建永利川厂。由于制碱的主要原料海盐在战时已断绝来源,而当时的自贡井盐需从深井提取卤水,五通桥一带的卤水浓度甚稀,必须先经熬制浓缩方可用作制碱原料。因此造成井盐生产成本大为提高。而这样一来,又与本来食盐利用率偏低、食盐转化率仅达70 %的索尔维法制碱的矛盾更加尖锐。为此必须另找提高食盐利用率的制碱新工艺。此时的侯德榜清醒地意识到:应该变压力为动力,为加快制碱新法设计的步伐,侯德榜再次远涉重洋赴美国纽约,开始构想制碱新法的设计思路。
侯德榜设想将索尔维制碱工业和氮气工业结合起来,同时可生产出纯碱和氯化铵,这样既可以提高食盐原料的综合利用,又可以解决氯化物废液的处理问题。当时探索制碱新法的条件是相当艰难的,试验室设在香港,侯德榜则在美国纽约搜集资料、遥控指挥试验。到1939年底已全部摸清了制碱新法的各项工艺条件。紧接着的扩大试验,分别在当时的上海法租界、美国哥伦比亚大学和四川五通桥永利川厂三地同步进行。经过近3年的实验室试验研究和半工业性的扩大中间试验,并总结出最佳工艺条件,于1941年初确定了制碱新法的整个工艺流程。这样制碱新法研究终于取得成功。新法的要点是:在氨碱法的滤液中加入食盐,使它达到饱和,然后冷却到10 ℃以下,即有氯化铵结晶析出。母液又可重新回到生产中作为氨碱法的制碱原料,循环使用。这样不但使原料食盐得到充分利用,还可生产出化肥氯化铵。诚然制碱新法需要冷冻机,但因操作温度低,设备腐蚀不严重。总之制碱新法的总反应式可归纳为: 制碱工艺上的新突破,在1943年3月16日,永利川厂厂务会议上,决定将新的联合制碱法命名为“侯氏(联合)制碱法”。同时向当时还在美国进行研究的侯德榜致信祝贺。但侯德榜没有满足已有的成功,他认为新法尚未完善,仍需继续改进。经过又一番的努力提高,新的联合制碱法生产在1943年11月永利川厂正式试车成功。新法把食盐利用率提高到98 %以上,节省三分之一的设备及许多辅助原料,还能实现连续化生产,生产能力大为提高。其技术水平已优于索尔维法制碱的技术。1943年12月,在五通桥召开的十一届中国化学会年会上确认了关于“侯氏制碱法”的命名,并迅速得到公认和受到国际化学化工界的重视和关注。侯德榜荣获英国皇家学会、美国化学会和工程师学会等荣誉会员以及美国机械工程学会终身荣誉会员的称号。1943年12月8日,在永利川厂召开的庆祝大会上,范旭东高度评价侯德榜的成就:“永利所以在化工界能够有些许成就,中国化工能够踏上世界舞台,侯先生之贡献,实当首屈一指。”侯德榜以自己不懈的努力,实现了对索尔维制碱法的历史性超越。
2 中国化学共同体的形成及其社会价值
20世纪的上半叶(1900-1950),近现代科学的精神和内容都急速地渗入中国,其主要方式有二类:一类是富有爱国心的莘莘学子留学归国带来科学的新风和行动纲领,另一类是中国科学界的同行们为构建科学共同体所作的努力。这类科学共同体以共同的价值观念和行为规范把科学工作者和群体跟整个社会紧密相连并充分发挥其社会功能。这两类方式的出现,一定程度上标志着中国现代科学的起步。具体反映在化学化工领域,除了上述的以侯德榜为代表的个体和群体的行动和贡献外,那就是中国化学共同体的形成。
所谓“化学共同体”,它是以对于化学研究的共同的价值观念和行为规范作为显著特征的,而增长与扩展确证无误的化学知识并使其转化为生产力,则是化学共同体内科学工作者们追求的一致目标。以1932年8月中国核学会(Chinese Chemical Sociely)创立为契机,中国化学共同体开始逐步形成,其主要标志如下:
2.1 有一定的化学信息交流渠道
化学期刊方面(包括会志与期刊),如有:[理化杂志]、[中华化学工业会会志]、[中国化学会会志]、[化学]、[化学工程]及[化学通讯]等在1932年前后相继创刊。化学论著方面(包括编译与论文、专著),诸如:侯德榜的[制碱]、曹元宇的[中国古代金丹家的设备和方法]、吴宪的[物理生物化学原理]、丁绪贤的[化学史通考]、郑贞义的[化学命名原则]、陈国符的[道藏源流考]等。化学学术活动方面(包括定期和不定期的年会),主要有:中华化学工业会年会、中国化学会年会等。
2.2 有比较一致的行为规范和价值取向
具体反映在中国化学会会志、简章及年会活动宗旨之中。例如,中国化学会宗旨就表明:本组织旨在“联络国内外化学界同仁共图化学在中国之发展及应用”以及“检讨过去、策划未来、宣读论文、砥砺学术、友朋聚晤、游览参观”。就中国化学会建会来说,就是在当时教育部为讨论化学译名、国防化学及化学课程标准等3大问题召开的化学研讨会过程中发起和成立的。来自全国各地曾经留学欧、美、日的化学学者组成的全体发起人都积极参与上述3方面的活动,而在中国化学会成立后则进一步开展这方面的工作。
2.3 有一定的化学组织形式(或化学学术团体)
占重要地位的有中国化学会欧洲支会、中国化学会、中华化学工业会和中国化学工程学会等。还有一定的训练、培育化学人才的模式或机构。作为这方面的代表有:创立中央研究院化学研究所、建立化学基础课教学的实验室(东南大学张子高、王等)、先后成立化学系科(北京大学、厦门大学、南开大学、南京大学、清华大学、四川大学、浙江大学及武汉大学等)。
正是这种相对具体和自主的组织――化学共同体的形成及其发展,开始把中国化学家个体和群体跟整个社会紧密地联系起来并发挥其特有的功能,从而显示出了中国化学共同体的社会价值。这种社会价值概括起来有以下几个方面:
(1)中国化学共同体是一种科学交换系统,它的形成和发展开拓和加强了中国化学家之间以及他们与国际化学家之间的信息交流,从而促进了国民化学知识的增长和中国化学科学的发展过程。全面地认识与评价中国化学共同体的形成与发展,是一条从化学内部之社会因素去考察中国化学发展的分析途径。从中可得出关于中国化学共同体的社会价值所具有的鲜明特色(民族的大众的)。
(2)中国化学共同体以一种需要不断完善的科学奖励系统,推动整个中国化学科学体制的正常运行,这种奖励系统的主要类型有:发表化学家的论文、尊重和承认他们的发现、以化学家名字命名其某项发现(如侯氏制碱法、黄鸣龙还原法等)以及一种特殊形式的尊重――职业上的承认。这种奖励系统实质上是一种建立在价值标准基础之上的利益交换,它既是一种动力机制又是一种制约机构。正是这种奖励系统使得化学共同体内的化学家们在行为规范与价值取向上力求一 致,从而推动整个化学科学体制的正常运行。至于这种体制的具体运行模式究竟如何,需联系中国整个国家的科学体制、乃至整个中国社会文化背景来考察。
(3)中国化学共同体以它的各种组织形式(正式的和非正式的、官方的和民间的)扩散化学信息、培养化学人才,使化学的社会运行得以延续和发展。化学共同体不是一种固定不变的组织形式,它将随着化学科学发展的趋向和社会的增长需要而不断变革与完善。
综上所述,在20世纪50年代以前,随着近现代科学的精神与内容急速地渗入中国,包括现代化学在内的中国现代科学开始起步,在中国社会产生重大的和历史性的影响。但据此就认为,近现代科学在中国已经“本土化”了还为时尚早。总体来说,现代科学的精神和内容渗入的程度还不深、迈进的步子还不大、有不少的领域还举步维艰。这可见于下列各因素:涉足科学的人数仍然不多,涉及科学的层面仍然不广,缺乏坚实的工业基础,难以支持深入的科学研究等。主要原因是连年的战祸(军阀混战、抗日战争和国共内战等),导致不能为科学研究提供一个稳定的社会、政治和经济环境。随着1949年中华人民共和国的建立,以上不利因素才被一一清除。现代科学开始有了飞速发展,终于在中国大地上逐步开始“本土化”。
参考文献:
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工业化学论文篇3
量子概念自诞生后,经历了5年的“沉闷”,直到1905年3月,爱因斯坦发表了他的[关于光的产生和转化的一个启发性观点]这篇文章,才逐渐引起了物理学界对“量子”的关注,但这只限于德语国家和地区科学家的关注。1911年10月,在布鲁塞尔举行的第一届索尔维物理学会议使量子理论突破了德语国家和地区的界限,开始走向世界物理学舞台。
一、索尔维物理学会议缘起
恩斯特・索尔维是比利时著名的工业化学家、实业家和社会改革家。1861年,索尔维获得了关于用氨制纯碱的专利。索尔维制碱法的成功促使索尔维成为比利时乃至世界上最富有的人之一。对索尔维的一生来说,财富的追求并不是他的最终目的,晚年的索尔维同瑞典的“炸药大王”诺贝尔一样,扮演了科学资助人的角色。他一生淡薄名利,不奢侈也不看重荣誉。而他的美德和工作态度给后人留下了永久的回忆,尤其是在他资助下召开的索尔维会议,更是令后人永远铭记。索尔维国际物理学会议的召开对促进世界科学事业的发展起了重要作用。每次都邀请当时世界最著名的物理学家,讨论物理学发展重大的关键性问题,如当时著名的相对论和量子论与经典物理的严重不协调问题等。1911年10月29日,索尔维邀请了洛伦兹、普朗克和居里夫人在内的当时世界上杰出的科学家们,在布鲁塞尔大都会饭店举行招待会,第二天举行了正式会议。主持人是荷兰著名物理学家洛伦兹,主题是辐射与量子理论,探讨物理学发展中尚待解决的重大问题。主要的与会人员有能斯特、维恩、爱因斯坦、金斯、郎之万和德布罗意等人。爱因斯坦应邀作闭幕讲话,他利用这个机会表达了他对电磁辐射的量子理论的看法,索尔维会议突破了过去量子力学只在德国得到关注的情形,打破了德语的界限,在法国和英国同样引起了科学家们的关注和兴趣,这对量子力学的进步,乃至物理学的进步都有着重要的意义。
索尔维会议每3年召开一届,由索尔维的基金会提供经费。第1届索尔维会议于1911年在布鲁塞尔召开后,虽然一度被第一次世界大战所打断,但从1921年再行恢复,前17届都在布鲁塞尔举行,第18届会议在美国举行,美籍华裔物理学家杨振宁应邀出席。除了提供会议资助之外,索尔维是一个很像诺贝尔的人,本身既是科学家又是实力雄厚的实业家,大笔积攒的家财大都捐给了科学事业。诺贝尔设立了以自己名字命名的科学奖金,以索尔维命名的奖项也形成了很大的影响。索尔维科学奖是比利时科学研究基金会设立的一项奖励,这是为了纪念他在工业化学方面作出的巨大贡献。每5年颁发一次,授给在人类科学领域中取得杰出成就的科学家。索尔维科学奖的奖金数额为750,000比利时法郎。
二、索尔维物理学会议的影响与量子知识的传播
在洛伦兹的帮助下,索尔维创建了一个有效期30年的基金组织,定名为国际物理学协会,并于1912年5月1日成立。他创办这个协会的目的是激励那些能够扩展和深化自然现象知识的研究,主要涉及物理学和物理化学的进展,以及一些相关的科学问题。无疑,索尔维物理学会议成为20世纪物理学界交流的一个重要平台。一批优秀的物理学家参加索尔维会议,他们“为参加索尔维会议精心准备着计划中的重要议题,并毫无疑义地会精确地阐明各种困难问题,并且提出了解决它们的办法……”;“当各国科学家在这样一个极好的讨论机会共同努力时,就会提供找到处理大数目分子问题途径的极好机会”。可见,20世纪的索尔维会议对物理学的发展有着重要意义,并不断迎接新的挑战和提出解决的方法。
索尔维物理学会议对在世界范围内产生了重大的影响。会后编纂的[辐射理论和量子,在E・索耳未先生赞助下,从1911年10月30日至11月3日再布鲁塞尔会议期间的报告和讨论汇集]是由郎之万和莫里斯・德布罗意编辑的。这是第1届索尔维物理学会议的会议录,于1912年在巴黎以法文出版,1913年又出版了德译本。这本书使“量子概念从四面八方突破了德语世界的边界,而成为一个在法国和英国一样使人感兴趣的问题”。当时在法国科学家中,流行着一种看法,纯粹数学的地位是高于理论物理学的,甚至有人称理论物理学为“应用数学”。法国国内的理论物理教授只有郎之万、布里渊和彭加勒。在索尔维会议之前,法国科学家支持量子论的却只有郎之万一人。在第1届索尔维物理学会议结束后,郎之万一到巴黎就占用了两次会议时间向法国科学院报告了1911年索尔维物理学会议上所提交的全部论文。而彭加勒则在1911年的12月4日(即第1届索尔维会议结束一个月左右),向科学院提交了一篇描述量子论的长篇论文的缩写本;此后,彭加勒又在另一篇文章中指出,量子论“无疑是自牛顿以来自然哲学所经历的最伟大、最深远的革命”。彭加勒的论文引起学术界对量子力学的关注,也有助于量子论在科学界的传播。
在英国,金斯和瑞利勋爵曾从经典物理的观念出发来评判普朗克的辐射理论,J・J・汤姆孙认为,他能根据经典物理学的理论来解释原子的稳定性问题。卢瑟福原子核理论也只是停留在经典理论范围内,虽然他得到了一个很好的实验结果。但卢瑟福还没有认识到量子论对原子问题的重要性,他一直侧重于原子结构的实验研究。值得注意的是,在彭加勒的影响下,英国天体物理学家尼科耳森于1912年6月将量子概念应用于原子结构的研究上。1913年9月,金斯已明确表示支持量子理论。总之,在第1届索尔维物理学会议结束后,量子力学终于引起了科学家的广泛注意。
三、结语――历史的启示
索尔维会议在物理学发展史上具有里程碑的意义。长期以来,索尔维会议一直走在物理学发展的最前端,激励着物理学家攀登科学高峰,也对科学知识的传播起到了重大影响。在第5届和第6届索尔维会议上,量子力学成为会议的讨论焦点,并演变成为以爱因斯坦和玻尔为代表的两派之间的“世纪论战”。“世纪论战”不仅涉及了关于量子力学的基本结构、认识方式和物理图像等根本问题,更重要的是它表现出现代物理学和经典物理学的根本区别。熟悉科学史的人都知道,爱因斯坦喜欢单打独斗,谱写出“过五关、斩六将”的雄壮威武的篇章,而玻尔则创建出一支强大的学派――哥本哈根学派,主导着量子科学的发展的方向。正是有了爱因斯坦与玻尔的长期激烈争论,才大大推动了量子力学的发展。同时,这种辩论也反映科学精神的本质:理性的和批判性的精神。历史发展到现在,我们可以明确的表示:科学的发展既离不开竞争,也离不开科学家之间的合作。首先,科学家要敢于争论,不受旧的理论束缚,敢于向权威提出挑战,这样才能去创造新的观念和新的理论。其次,在科学研究过程中,科学家之间的合作也是非常必要的。没有哥本哈根学派内部科学家的合作,量子力学是不会快速发展的。最后,爱因斯坦和玻尔所表现出来的优良科学品质是值得我们学习的。他们都对物理学的发展做出了重要贡献,虽然一直在争论,但他们都是品德高尚的人,从来没有互相诋毁和攻击,只会把真理辩论得更加清楚。
人们在介绍索尔维时通常提到他的3个名号:工业化学家、实业家和社会改革家。其实,我们还可将索尔维视为一位“科学传播家”。正是索尔维会议,量子知识的传播使量子物理学成为20世纪科学研究的主流,并吸引了大批年轻人不断参加到量子研究之中;而且索尔维会场也一度成为量子理论讨论和交流的一个主要平台。各种量子观点的交锋,不只是使论战双方能将自己的观点和盘托出,而且还将新的观点尽可能加大了传播的范围,进而推动了量子理论与实验研究。因此,我们应该把索尔维看作一位名副其实的科学传播家。索尔维认识到科学技术在推动社会发展上的重要作用,他利用自己的财力和威望,积极资助科学研究活动,这也是他倡议召开索尔维物理学会议和建立基础化学物理研究所的初衷之一。索尔维认为,公众教育的普及可以视为关心全民利益的教育制度的创建,是社会公正原则的先导。
在科技创新驱动经济社会发展的今天,科学技术与经济社会、社会生活之间的关系日益密切。在提倡慈善、奉献爱心的中国,一些实业家是否能学学索尔维,在作慈善的同时,也对科学发展与普及施加一些助推力,在科技史上留下美名,何乐而不为呢?
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