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最早的实验室，在一幅6世纪的罗马书籍的版画中有所体现。画的是古希腊的毕达哥拉斯坐在椅子上，用小锤敲一串悬挂起来的铃铛。华盛顿大学教授迪马罗格纳斯考证：罗马学者记载，毕达哥拉斯设立了第一个实验室，证明铃铛的音调跟敲击力度没关系。 毕达哥拉斯 毕达哥拉斯如果活到今天，参观CERN（欧洲核子研究组织）实验室，估计会合不上嘴巴。CERN有13000名工作人员；6个大对撞机（LHC），其中LHC的隧道近百公里长；CERN每年花掉的钱，折合成黄金有20吨。如此规模的实验室，诞生也才几十年。 CERN 一提实验室，往往先想到摆着烧杯、带抽屉的长桌，以及交错的气体管道。伦敦科学博物馆的科学史学者彼得·莫里斯说，化学是第一个实验室科学。中世纪的炼金熔炉可看作第一件实验室设备；最晚在16世纪，已有各种化学实验工具。19世纪的化学家，如发现光谱分析的本森，或者有机化学先驱李比希等，打造出我们印象中的模版实验室。 伽利略到富兰克林的那个时代，仪器简单，科学家做实验亲力亲为。随着仪器增多，实验需要分工进行，实验室应运而生。从1748年俄国的罗蒙索诺夫开始，装备精良的实验室出现了。英国人建立了启蒙时代最有名的实验室——瓦特和合伙人博尔特建造的索霍实验室（Soho），尝试从热气球到雕刻机的各种实验，招待慕名而来的各国访客，它附属于蒸汽机工厂，但主要是满足科学圈同仁的好奇心。 瓦特改良蒸汽机 实验室一开始是私人拥有，往往是富二代，后来则由政府出资。比如柏林大学物理实验室，本来是马格努设在自己家里的，后来被国立大学收编。 古代科学的主角是亚里士多德和牛顿，现代科学的主角是实验室。英国剑桥大学的卡文迪什实验室是这场科学革命的中心。 早期的卡文迪什实验室 卡文迪什实验室由剑桥大学校长私人捐款，麦克斯韦在1874年受命组建。麦克斯韦憎恶“粉笔物理学”，说“物理教学需要比教室更大的空间，比黑板更大的面积”。 “卡文迪什实验室的成立，是因为牛顿力学和数学的传统大学理科教育体制与19世纪科学—技术—产业的发展不相适应。新生的电磁学、热力学和辐射研究需要实验物理作基础。”中科院自然科学史所的研究员阎康年说，卡文迪什的研究员、实验员和技工紧密结合，推动了从个人到集体的科学，从玻璃器皿—密封腊—线绳的旧时代到精密电动仪器的新时代的转变。 英国物理学家约瑟夫·汤姆逊在剑桥大学卡文迪什实验室工作 今天的研究生制度，就是卡文迪什实验室创建的。集体协作的科学文化，也是从卡文迪什每日两次集体喝茶讨论学术问题开始的。 阎康年说，1932年，第一台加速器——高压倍加器在卡文迪什制成和应用，需要几组人相配合, 由此开创了大科学时代。卡文迪什1940年代发展到固定研究人员40人，研究生和访问学者400多人，分为几个组系，各成系统，各配车间、工人和计算机房，这种组织模式被今天世界各大科研机构采用。 卡文迪什实验室新址外景 19世纪中期，德国科学借助大量新建立的实验室赶上英法，化肥和化学武器从德国实验室里流出；20世纪则是美国拥有最好的实验室。美国建实验室的主力是政府。 韦斯特韦克的《国家实验室：美国体制下的科学》指出：美国政府积极建设国家实验室，以取得科研优势。迄今，由美国联邦政府主办或资助的国家级实验室有720所，其中大型综合性的有100所左右。美国国家级实验室主要隶属于国防部、能源部、国家航空航天局、农业部、环保署、商务部、卫生部等部门，布局考虑大学及大企业的分布，从而有效整合国家科技资源。 美国许多一流大学和一流实验室难解难分，如加州伯克利与劳伦斯实验室，加州理工与喷气推进实验室，麻省理工与林肯实验室，约翰霍普金斯与应用物理实验室……很多实验室兴起得益于战争。 钱学森 因为钱学森，许多国人听说过喷气推进实验室如何从二战中崛起；MIT大学从二流大学升到一流，是靠二战期间林肯实验室获得巨额经费，拉动通信、电子和计算机等学科，战时林肯实验室一度多达3800人；应用物理实验室本是二战时科学研究开发局的一个部门。今天，不少大学的实验室工作人员仍多于学校员工。 美国政府以实验室引领科技进步，如1960年开始“材料实验室规划”，在大学设立一批交叉学科实验室。实施25年，使美国大学打破采矿、冶金、金属工艺，金属物理等专业的藩篱，在材料技术领域后来居上。 美国国家实验室经费来自政府预算，也有一部分来自企业项目和私人捐赠，相当富裕。如美国能源部资助的洛斯阿拉莫斯和橡树岭，每家每年经费20亿美元左右。 位于美国加州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室。（资料图片） 美国实验室经费上“富可敌国”，产出则“力可敌国”，随举一例：劳伦斯·利弗莫尔实验室，拥有核聚变“国家点火装置”，发现过22种化学元素，还制造过世界上最快的超级计算机。 中国1984年建立首批20个国家重点实验室，迄今已布局建设6个国家研究中心，494个国家重点实验室。
来源：科技日报
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发表于 2021-8-23 13:02:05
