创造性重组作为发现和发明的机制.ppt

《创造性重组作为发现和发明的机制.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、创造性重组作为发现和发明的机制ThecaseofBragg’slawBragg父子为何人WilliamHenryBragg（1862-1942）英国物理学家，1881年入学剑桥大学三一学院，1915年与儿子分享诺贝尔物理学奖，1920年被封为爵士，1923年出任皇家研究院院长，1935年出任皇家学会会长WilliamLawrenceBragg（1890-1971）英国物理学家，1909年入学剑桥大学三一学院，1915年与父亲分享诺贝尔物理学奖，1919年出任曼彻斯特大学物理系主任，1937年出任卡文迪许实验室主任，1941年被封为爵士，1953年出任皇家研究院院长Will

2、iamHenryBragg（1862-1942）WilliamLawrenceBragg(1990-1971)Bragg’slaw的证明的逻辑下面是基泰尔在其权威的《固体物理导论》中对布拉格定律的证明假定入射波从晶体中的平行原子面作镜面式反射，每一个平面只反射很少一部分辐射，像一个微微镀银的镜子一样。当来自平行原子平面的反射发生相长干涉时，如图1所示，就得出衍射束。考虑间距为d的平行点阵平面，由相邻平面反射的射线程差是2dsinθ，其中θ从反射面开始度量。当程差是波长λ的整数n倍时，来自相继平面的辐射就发生相长干涉，所以2dsinθ=nλ这就是布拉格定律。虽然从每个平面的

3、反射是镜面式的，然而只对于某些θ值，来自所有平行平面的反射才会同位相地相加，产生一个强反射束Bragg’slaw的发现的逻辑（一）仔细考察一下历史，我们发现当初W.L.布拉格本人，并非是如此得出这一定律的。从科学思想史的角度来看，布拉格定律的发现是两方面因素的结合促成的第一方面的因素是实验事实。图2所示的实验表明：当照相底片从靠近晶体的位置远移时，底片上记录到的衍射斑的形状，由原来的近乎圆形变成了椭圆形。如图所示，一旦把X射线衍射看作是原子面对X射线的反射，这种衍射斑的形状变化就变得显而易见了。因而这个实验对W.L.布拉格提出原子面反射解释具有重要启发作用Bragg’sl

4、aw的发现的逻辑（二）第二个方面的因素是W.L.布拉格本人的知识背景。关于知识背景在科学创造过程中的作用，布拉格自己曾做过一段精彩的评论，他说：“当一个人从某一来源得到一种知识，碰巧又从另一来源得到另一种似乎与前一种毫不相干的知识，而这两种知识恰好以某种方式咔哒一下碰在一起合二为一，于是新思想便诞生了。”对于布拉格定律的发现来说，则是如他所说的“三重机遇”（treblechance），即三种来源不同、似乎各不相干的知识结合起来，产生一种新的思想背景知识之一背景知识之一来自威尔逊。当时，威尔逊在卡文迪许实验室开设物理光学的讲座。有一次，他专门讲白光的光栅衍射理论，他指出：当

5、白光照射光栅时，既可被看作是复合光由光栅分解为光谱；也可被看作一系列不规则的脉冲由光栅变成波列而形成光谱。如图3所示，是一个任意波形的电磁脉冲照射在光栅上，光栅有N根格线，每一根都将传布这个脉冲。这样，望远镜将会接收到这个脉冲的N个取样，他们的间距为asinθ（a为光栅常数，θ为衍射角），因为这些脉冲必须经过的路程不一样。应用谐波分析法，可将这个脉冲波列分解为具有波长为asinθ的基波，和波长分别为(asinθ)/2、(asinθ)/3……的谐波。这个理论表明，使衍射光成为某一单色光的周期性乃是光栅产生的（称为光栅的致周期性作用），没有必要假定这种周期性预先就存在于入射光

6、中背景知识之二、之三背景知识之二来自汤姆逊。汤姆逊在讲授X射线的理论时曾经指出，X射线是一种波长很短的不定形电磁脉冲。这一观点来自另一位英国科学家斯托克斯，并由汤姆逊加以发展背景知识之三来自巴洛和波普。他们曾经提出过一种晶体结构的理论，即所谓的“价体积”理论。尽管后来证明这个理论是错误的，但是一个错误的理论有时可能是很有价值的。当布拉格在三一学院的一个小型科学社团举办的一次会议上，听到这个理论的介绍时，就得出了晶体中的原子是排列在一系列平行面上的正确而有用的认识J.J.ThomsonC.T.R.Wilson“三重机遇”的创造性组合对于上述“三重机遇”，布拉格回忆说：“一天

7、，当我正在剑桥的校园里散步时——我现在还记得就在圣·约翰学院后面的一个地方——突然这三种知识咔哒一声在我的心头碰在一起，我立刻意识到劳厄的斑点乃是来自原子面对X射线的反射”图4是布拉格用来解释他的反射思想的示意图。当一个X射线脉冲入射一单层原子面时，原子面上的各个原子所散射的子波就形成一个反射波，这由光学中的惠更斯原理便可得出。对于实际的晶体来说，其中包含了大量的原子面，每一原子面反射一小部分入射脉冲，这样便有一脉冲波列被反射出来。所以就像图3中的光栅的作用一样，晶体的作用是把脉冲变成若干单色波列（可称为晶体的致周期性作用）。