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提起實驗室,這是一段不得不說的歷史

最早的實驗室, 在一幅6世紀的羅馬書籍的版畫中有所體現。 畫的是古希臘的畢達哥拉斯坐在椅子上, 用小錘敲一串懸掛起來的鈴鐺。 華盛頓大學教授迪馬羅格納斯考證:羅馬學者記載, 畢達哥拉斯設立了第一個實驗室, 證明鈴鐺的音調跟敲擊力度沒關係。

畢達哥拉斯

畢達哥拉斯如果活到今天, 參觀CERN(歐洲核子研究組織)實驗室, 估計會合不上嘴巴。 CERN有13000名工作人員;6個大對撞機(LHC), 其中LHC的隧道近百公里長;CERN每年花掉的錢, 折合成黃金有20噸。 如此規模的實驗室, 誕生也才幾十年。

CERN

一提實驗室, 往往先想到擺著燒杯、帶抽屜的長桌, 以及交錯的氣體管道。 倫敦科學博物館的科學史學者彼得·莫里斯說, 化學是第一個實驗室科學。 中世紀的煉金熔爐可看作第一件實驗室設備;最晚在16世紀, 已有各種化學實驗工具。 19世紀的化學家, 如發現光譜分析的本森, 或者有機化學先驅李比希等, 打造出我們印象中的模版實驗室。

伽利略到佛蘭克林的那個時代, 儀器簡單, 科學家做實驗親力親為。 隨著儀器增多, 實驗需要分工進行, 實驗室應運而生。 從1748年俄國的羅蒙索諾夫開始, 裝備精良的實驗室出現了。 英國人建立了啟蒙時代最有名的實驗室——瓦特和合夥人博爾特建造的索霍實驗室(Soho), 嘗試從熱氣球到雕刻機的各種實驗, 招待慕名而來的各國訪客, 它附屬于蒸汽機工廠, 但主要是滿足科學圈同仁的好奇心。

瓦特改良蒸汽機

實驗室一開始是私人擁有, 往往是富二代, 後來則由政府出資。 比如柏林大學物理實驗室, 本來是馬格努設在自己家裡的, 後來被國立大學收編。

古代科學的主角是亞里斯多德和牛頓, 現代科學的主角是實驗室。 英國劍橋大學的卡文迪什實驗室是這場科學革命的中心。

早期的卡文迪什實驗室

卡文迪什實驗室由劍橋大學校長私人捐款, 麥克斯韋在1874年受命組建。 麥克斯韋憎惡“粉筆物理學”, 說“物理教學需要比教室更大的空間, 比黑板更大的面積”。

“卡文迪什實驗室的成立, 是因為牛頓力學和數學的傳統大學理科教育體制與19世紀科學—技術—產業的發展不相適應。 新生的電磁學、熱力學和輻射研究需要實驗物理作基礎。”中科院自然科學史所的研究員閻康年說,卡文迪什的研究員、實驗員和技工緊密結合,推動了從個人到集體的科學,從玻璃器皿—密封臘—線繩的舊時代到精密電動儀器的新時代的轉變。

英國物理學家約瑟夫·湯姆遜在劍橋大學卡文迪什實驗室工作

今天的研究生制度,就是卡文迪什實驗室創建的。集體協作的科學文化,也是從卡文迪什每日兩次集體喝茶討論學術問題開始的。

閻康年說,1932年,第一台加速器——高壓倍加器在卡文迪什製成和應用,需要幾組人相配合, 由此開創了大科學時代。卡文迪什1940年代發展到固定研究人員40人,研究生和訪問學者400多人,分為幾個組系,各成系統,各配車間、工人和電腦房,這種組織模式被今天世界各大科研機構採用。

卡文迪什實驗室新址外景

19世紀中期,德國科學借助大量新建立的實驗室趕上英法,化肥和化學武器從德國實驗室裡流出;20世紀則是美國擁有最好的實驗室。美國建實驗室的主力是政府。

韋斯特韋克的《國家實驗室:美國體制下的科學》指出:美國政府積極建設國家實驗室,以取得科研優勢。迄今,由美國聯邦政府主辦或資助的國家級實驗室有720所,其中大型綜合性的有100所左右。美國國家級實驗室主要隸屬於國防部、能源部、國家航空航天局、農業部、環保署、商務部、衛生部等部門,佈局考慮大學及大企業的分佈,從而有效整合國家科技資源。

美國許多一流大學和一流實驗室難解難分,如加州伯克利與勞倫斯實驗室,加州理工與噴氣推進實驗室,麻省理工與林肯實驗室,約翰霍普金斯與應用物理實驗室……很多實驗室興起得益於戰爭。

錢學森

因為錢學森,許多國人聽說過噴氣推進實驗室如何從二戰中崛起;MIT大學從二流大學升到一流,是靠二戰期間林肯實驗室獲得巨額經費,拉動通信、電子和電腦等學科,戰時林肯實驗室一度多達3800人;應用物理實驗室本是二戰時科學研究開發局的一個部門。今天,不少大學的實驗室工作人員仍多於學校員工。

美國政府以實驗室引領科技進步,如1960年開始“材料實驗室規劃”,在大學設立一批交叉學科實驗室。實施25年,使美國大學打破採礦、冶金、金屬工藝,金屬物理等專業的藩籬,在材料技術領域後來居上。

美國國家實驗室經費來自政府預算,也有一部分來自企業項目和私人捐贈,相當富裕。如美國能源部資助的洛斯阿拉莫斯和橡樹嶺,每家每年經費20億美元左右。

位於美國加州的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室。(資料圖片)

美國實驗室經費上“富可敵國”,產出則“力可敵國”,隨舉一例:勞倫斯·利弗莫爾實驗室,擁有核聚變“國家點火裝置”,發現過22種化學元素,還製造過世界上最快的超級電腦。

中國1984年建立首批20個國家重點實驗室,迄今已佈局建設6個國家研究中心,494個國家重點實驗室。

文中圖片除注明外均來自網路

編輯:朱麗

審核:管晶晶

新生的電磁學、熱力學和輻射研究需要實驗物理作基礎。”中科院自然科學史所的研究員閻康年說,卡文迪什的研究員、實驗員和技工緊密結合,推動了從個人到集體的科學,從玻璃器皿—密封臘—線繩的舊時代到精密電動儀器的新時代的轉變。

英國物理學家約瑟夫·湯姆遜在劍橋大學卡文迪什實驗室工作

今天的研究生制度,就是卡文迪什實驗室創建的。集體協作的科學文化,也是從卡文迪什每日兩次集體喝茶討論學術問題開始的。

閻康年說,1932年,第一台加速器——高壓倍加器在卡文迪什製成和應用,需要幾組人相配合, 由此開創了大科學時代。卡文迪什1940年代發展到固定研究人員40人,研究生和訪問學者400多人,分為幾個組系,各成系統,各配車間、工人和電腦房,這種組織模式被今天世界各大科研機構採用。

卡文迪什實驗室新址外景

19世紀中期,德國科學借助大量新建立的實驗室趕上英法,化肥和化學武器從德國實驗室裡流出;20世紀則是美國擁有最好的實驗室。美國建實驗室的主力是政府。

韋斯特韋克的《國家實驗室:美國體制下的科學》指出:美國政府積極建設國家實驗室,以取得科研優勢。迄今,由美國聯邦政府主辦或資助的國家級實驗室有720所,其中大型綜合性的有100所左右。美國國家級實驗室主要隸屬於國防部、能源部、國家航空航天局、農業部、環保署、商務部、衛生部等部門,佈局考慮大學及大企業的分佈,從而有效整合國家科技資源。

美國許多一流大學和一流實驗室難解難分,如加州伯克利與勞倫斯實驗室,加州理工與噴氣推進實驗室,麻省理工與林肯實驗室,約翰霍普金斯與應用物理實驗室……很多實驗室興起得益於戰爭。

錢學森

因為錢學森,許多國人聽說過噴氣推進實驗室如何從二戰中崛起;MIT大學從二流大學升到一流,是靠二戰期間林肯實驗室獲得巨額經費,拉動通信、電子和電腦等學科,戰時林肯實驗室一度多達3800人;應用物理實驗室本是二戰時科學研究開發局的一個部門。今天,不少大學的實驗室工作人員仍多於學校員工。

美國政府以實驗室引領科技進步,如1960年開始“材料實驗室規劃”,在大學設立一批交叉學科實驗室。實施25年,使美國大學打破採礦、冶金、金屬工藝,金屬物理等專業的藩籬,在材料技術領域後來居上。

美國國家實驗室經費來自政府預算,也有一部分來自企業項目和私人捐贈,相當富裕。如美國能源部資助的洛斯阿拉莫斯和橡樹嶺,每家每年經費20億美元左右。

位於美國加州的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室。(資料圖片)

美國實驗室經費上“富可敵國”,產出則“力可敵國”,隨舉一例:勞倫斯·利弗莫爾實驗室,擁有核聚變“國家點火裝置”,發現過22種化學元素,還製造過世界上最快的超級電腦。

中國1984年建立首批20個國家重點實驗室,迄今已佈局建設6個國家研究中心,494個國家重點實驗室。

文中圖片除注明外均來自網路

編輯:朱麗

審核:管晶晶

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