理性而有创造性的国家

概要： 实验要求很强的动手能力，除了控制计算机的软硬件是生产企业设计好的，其它的设备都要实验人员自己组装。我在Henning的指导下制作过铂金电极。需要在陶瓷棒上钻孔，再套上铂金丝。这一点还要说明，虽然研究所是化学研究机构，但在地下室却有各式的钻床、车床和焊接设备，还有技术工人可以帮助科研人员制作零件。所以研究人员可以改造现有设备完成很多创造性的实验，而不必受专业的局限而放弃设想。比如说，我 曾经观看了他们设计的一个小机械，专门向电磁炉内加入玻璃粉，非常好的完成了工作。 下图是我制作的电极和铂金钵里的玻璃样品： 检测化学性质的同时，Henning 也需要检测玻璃样品的物理性质，我的一项工作就是检测密度。由于玻璃普遍含有气泡，监测密度需要将其击碎成粉末。然后称量重量和体积，计算密度。 下图是使用气压法测量粉末体积的仪器： 二． 参观与访问 &nb 《理性而有创造性的国家》出自：www.88haoxue.com www.88haoxue.comsp; 耶拿是德国的光学工业基地，光学工业的发展离不开数学理论的研

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    实验要求很强的动手能力，除了控制计算机的软硬件是生产企业设计好的，其它的设备都要实验人员自己组装。我在Henning的指导下制作过铂金电极。需要在陶瓷棒上钻孔，再套上铂金丝。这一点还要说明，虽然研究所是化学研究机构，但在地下室却有各式的钻床、车床和焊接设备，还有技术工人可以帮助科研人员制作零件。所以研究人员可以改造现有设备完成很多创造性的实验，而不必受专业的局限而放弃设想。比如说，我

曾经观看了他们设计的一个小机械，专门向电磁炉内加入玻璃粉，非常好的完成了工作。 
    下图是我制作的电极和铂金钵里的玻璃样品： 

    检测化学性质的同时，Henning 也需要检测玻璃样品的物理性质，我的一项工作就是检测密度。由于玻璃普遍含有气泡，监测密度需要将其击碎成粉末。然后称量重量和体积，计算密度。  
    下图是使用气压法测量粉末体积的仪器： 


    二． 参观与访问 

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《理性而有创造性的国家》出自：www.88haoxue.com
www.88haoxue.comsp;  耶拿是德国的光学工业基地，光学工业的发展离不开数学理论的研究和作为重要材料的玻璃的发展。所以在耶拿有一所光学学科一流的大学，弗雷德里希·席勒大学， 和两家著名的公司，生产光学设备的卡尔·蔡司公司和生产特殊玻璃的肖特公司。三者之间早在19世纪就已经建立了深入的联系，可以说是德国工业发展的典范。我参观了若干博物馆，和肖特玻璃厂，耶拿的工业发展历史给我印象深刻。 
    19世纪中期，学徒工出身的卡尔·蔡司建立了显微镜工厂，并获得了商业上的成功。但由于缺乏理论支持，他的显微镜无法改进。1866以后，蔡司开始与弗雷德里希·席勒大学的物理学家恩斯特·阿贝合作。后者彻底研究了玻璃成像理论，创造出革命性的实验仪器。他的一条著名理论是关于衍射限制显微镜的阿被限定： 
    物镜的孔径张角必须足够大以覆盖零级和一级的衍射光。而分辨率（R）与波长（l），孔径张角（a），镜头介质的折射率（n）满足以下公式： 
    R = l /(n·sin(a)) 
    其中n·sin(a) = 理论光圈  
    阿贝的一系列理论将成像的过程完全数理化了，因而蔡司公司随后推出了的17组镜头显微镜。但是，虽然他们有完善的理论，当时的玻璃却无法达到这种精致理论的要求，玻璃的折射率并不符合理论设计，光学设备的改进工作又一次停滞，直到另一位科学家加入到他们的队伍中。这就是玻璃化学家奥拓·肖特，肖特总结了传统的手工玻璃制作技术，1884年，开办了“肖特及伙伴”玻璃技术实验室（后改名为“耶拿肖特及伙伴玻璃工厂”），发明具有良好折射和色散指数的光学玻璃。最著名的是复消色差透镜，这种玻璃去除色彩失常，使光学玻璃的分辨率达到了现代标准。  
    肖特玻璃工厂不仅生产光学玻璃，1887 到1893年之间，肖特发明了硼硅酸盐，这就是具有耐高温，耐腐蚀和耐迅速变温性能的现代玻璃制品的材料。肖特玻璃厂开始生产温度计，实验室玻璃，家用玻璃。随着照明设备的发展，又开始生产灯泡等产品。玻璃产业的得到空前的爆炸性发展。可以说，奥托·肖特是现代玻璃工业之父。 
    在这些科学和技术上的进步的同时，他们三人也在工业制度方面很有建树。奥托·肖特在建立工厂之前，就充分考虑了多路电站、给排水管道、工作区和生活区的布置，在当时这些设计是很有远见的。1889年，恩斯特·阿贝创建了卡尔-蔡司-基金会。奥托·肖特将自己的股权转移到了基金会。卡尔·蔡司公司和肖特公司由基金会统一管理，将资本和技术上的联合制度化。卡尔-蔡司-基金会还提出了保障工人权益的若干条款，如降低劳动时间、医疗保险、假期工资等等。  
    20世纪初，两家公司得到了辉煌的发展，卡尔·蔡司公司曾经拥有世界上最大的照相机生产厂，而肖特公司的玻璃制品也销往全球。但是二战以后，由于东西德的分裂，耶拿的工业部分搬迁到了西德，部分被东德收归国有，收到了很大的打击。  
    两德合并以后，分裂了的卡尔·蔡司公司和肖特公司再次合并，仍然是处在行业前沿的企业。卡尔·蔡司的镜头号称“鹰之眼”，在全世界享有盛誉。 而肖特公司为液晶显示设备生产的玻璃薄板只有0.05毫米的厚度，在这种产品上具有全球垄断性的地位。这两家公司也是10万人的小城耶拿的经济支柱，并且和弗雷德里希·席勒大学有广泛的合作，比如我实习的研究所的部分经费就来源于肖特公司。 
    在研究所的组织下，我和一批国际学生有幸访问了肖特公司的玻璃工厂。除了显示设备玻璃厂属于保密厂房无法参观，我们参观了大型玻璃板生产厂。那里的厂房管理井井有条，工人们各司其职，设备稳步运行，虽然部分建筑有近一百年的历史，但到处都洁净如新。之后，我们参观了肖特玻璃博物馆，那里用最新的声像技术展示了玻璃工业的发展过程，从传统手工作坊到流水线作业，从玻璃盘到显示用超薄玻璃，从光学玻璃到太阳能电池板，玻璃的广泛应用深入浅出的展示出来。  
    两个月中，我还游览了若干德国城市，德累斯顿的新大众汽车厂和慕尼黑的德意志博物馆更是体现出了德国强大的工业基础。 前者是一座透明的玻璃钢建筑，可以站在厂房以外看到内部的工人和机器人怎样组装汽车，直到一辆一辆的汽车驶下生产线。德意志博物馆涵盖了德国乃至世界的科学技术发展脉络，不同的展厅展示了某一产业的发展过程。可以看出很多的近现代发明是在德国出现的，科学技术的发展在这里有着很好的传统，这可能是我感到的最大的不同。  

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