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實驗室即進行試驗的場所,是科技的產出地,所以國家對試驗室投入非常大。現如今很多大學的實驗室都是老師與研究生日常工作研究的場所。進入二十世紀,各類物理實驗室如雨後春筍,研究工作廣泛開展。可以說,實驗室是科學的搖籃,是科學研究的基地。

1 實驗室 -概念

實驗室實驗室即進行試驗的場所,是科技的產出地,所以國家對試驗室投入非常大。

2 實驗室 -二十世紀世界著名實驗室簡介



進入二十世紀,各類物理實驗室如雨後春筍,研究工作廣泛開展。可以說,實驗室是科學的搖籃,是科學研究的基地。下面選取若干有代表性的,對科學發展起過或正在起重要作用的物理實驗室,分別作些介紹。

第一類是建立在大學裡面,附屬於大學的實驗室。除了英國劍橋大學的卡文迪什實驗室以外,還可以舉出許多,其中著名的有莫斯科大學的物理實驗室,荷蘭萊頓大學的低溫實驗室,美國哈佛大學的傑佛遜(Jefferson)物理實驗室,加州伯克利分校的勞倫斯輻射實驗室,英國曼徹斯特大學的物理實驗室。它們大都以基礎研究為主,各有特長。例如:

一、荷蘭的萊頓低溫實驗室

二十世紀初,這個實驗室在昂納斯(K.Onnes)領導下,在低溫領域獨佔鰲頭,最先實現了氦的液化,發現了超導電性,並一直在低溫和超導領域居領先地位。特別是它以大規模工業技術發展實驗室,開創了大科學的新紀元。荷蘭是一個工業小國,荷蘭萊頓低溫實驗室的經驗特別值得我們學習和借鑒。

二、美國加州大學伯克利分校的勞倫斯輻射實驗室

它是電子直線加速器的發源地,創建於30年代,當時正值經濟蕭條時期,創建人勞倫斯以其特有的組織才能,充分發掘美國的人力、物力和財力,建起了第一批加速器。在他的領導組織下,實驗室成員開展了廣泛的科學研究,發現了一系列超重元素,開闢了放射性同位素、重離子科學等研究方向。它是美國一系列著名實驗室:Livermore,Los Alamos,Brookhaven等實驗室的先驅,也是世界上成百所加速器實驗室的楷模。

第二類實驗室屬於國家機構,有的甚至是國際機構,由好幾個國家聯合承辦。它們大多從事於基本計量,高精尖項目,超大型的研究課題,和國防軍事任務。例如:

三、德國的帝國技術物理研究所(簡稱PTR)

帝國技術物理研究所建於1884年,相當於德國的國家計量局,以精密測量熱輻射著稱。十九世紀末該研究所的研究人員致力於黑體輻射的研究,導致了普朗克發現作用量子。可以說這個實驗室是量子論的發源地。

四、英國國家物理實驗室(簡稱NPL)

英國的國家物理實驗室,是英國歷史悠久的計量基準研究中心,創建於1900年。

1981年分6個部:即電氣科學、材料應用、力學與光學計量、數值分析與計算機科學、量子計量、輻射科學與聲學。

作為高度工業化國家的計量中心,與全國工業、政府各部門、商業機構有著廣泛的日常聯繫,對外則作為國家代表機構,與各國際組織、各國計量中心聯繫。它還對環境保護,例如雜訊、電磁輻射、大氣污染等方面向政府提供建議。英國國家物理實驗室共有科技人員約1000人,1969年最高達1800人。

五、歐洲核子研究中心(簡稱CERN)

歐洲核子研究中心創立於1954年,是規模最大的一個國際性的實驗組織。它的創建、方針、組織、選題、經費和研究計劃的執行,都很有特點。1983年在這裡發現W±和Z0粒子,次年該中心兩位物理學家魯比亞和范德梅爾獲諾貝爾物理獎。

歐洲核子研究中心是在聯合國教科文組織的倡導下,由歐洲11個國家從1951年開始籌劃,現已有13個成員國。經費由各成員國分攤,所長由理事會任命,任期5年。下設管理委員會、研究委員會和實驗委員會,組織精幹,管理完善。人員共達6000人,多為招聘制。三十餘年來,先後建成質子同步回旋加速器、質子同步加速器、交叉儲存環(ISR)、超質子同步加速器(SPS)、大型正負電子對撞機(LEP)、並擁有世界上最大的氫氣泡室(BEBL)。

歐洲核子研究中心作為國際性實驗機構,擁有雄厚的財力、物力和技術力量。由於工作涉及許多國家和組織,在建設和研究中難免會出現種種矛盾和磨擦,但經過協商和合作,工作進行順利,龐大計劃都能按時兌現,接連不斷取得舉世矚目的成就(參見:高能物理,1985年第3期,第26頁)。

第三類實驗室直接歸屬於工業企業部門,為工業技術的開發與研究服務。其中最著名的有貝爾實驗室和IBM研究實驗室。

六、貝爾實驗室

貝爾實驗室原名貝爾電話實驗室,成立於1925年,是一所最有影響的由工業企業經營的研究實驗室。主要宗旨是進行通訊科學的研究,有研究人員20000人,下屬6個研究部,共14個分部,56個實驗室,每年經費達22億美元,其中10%用於基礎研究。除了無線電電子學以外,在固體物理學(其中包括磁學、半導體、表面物理學)、天體物理學、量子物理學和核物理學等方面都有很高水平。在這個研究機構中擁有一大批高水平的科研人員,幾十年來獲得諾貝爾物理獎的先後有:發明電子衍射的戴維森,發明晶體管的肖克利、巴丁和布拉坦,發明激光器的湯斯和肖洛,理論物理學家安德遜,射電天文學家彭齊亞斯和威爾遜。

貝爾實驗室的經驗很值得注意。工業企業對科學研究,特別是對基礎研究的重視;開發和研究二位一體;領導有遠見有魄力,善於抓住有生命力的新課題,這些都是有益的經驗。

七、IBM研究實驗室

IBM是International Bisiness Machines Corporation(美國國際商用機器公司)的簡稱,現已發展成為跨國公司,在計算機生產與革新中居世界領先地位。它創建於1911年,原名Computing-Tabulating-Recording Co.(C.T.R.),是由三家生產統計機械、時間記錄器的公司組成。這些公司分別創建於1889、1890、1891年。1984年底,IBM公司的僱員超過39000人,業務遍及130個國家。

IBM研究實驗室也叫IBM研究部,共有研究人員3500人,(還吸收許多博士后和訪問學者參加工作),專門從事基礎科學研究,並探索與產品有關的技術,其特點是將這兩者結合在一起。科學家在這裡工作,一方面推進基礎科學,一方面提出對實際應用有益的科學新思想。研究部下屬四個研究中心:

(1)在美國紐約的Thomas J.Watson研究中心。從事計算機科學、輸入/輸出技術、生產性研究數學、物理學、記憶和邏輯等方面的研究。其中物理學包括:凝聚態物理、超微結構、材料科學、顯微技術、表面物理、激光物理以至天文學和基本粒子。

(2)在美國加州的Almaden研究中心。除了計算機科學以外,還進行高溫超導、等離子體、掃描隧道顯微鏡和同步輻射等研究。

(3)瑞士Zurich研究中心。重點是激光科學與技術,特別是半導體激光器、光學儲存、光電材料、分子束外延、高溫超導、超顯微技術等方面,還進行信息處理等計算機科學研究。

(4)日本東京研究中心。內分計算機科學研究所、新技術研究所和東京科學中心,主要是結合計算機的生產和革新進行研究。

進入80年代,IBM研究中心成績斐然,兩屆諾貝爾物理獎都被它的成員奪得:一是因發明掃描隧道顯微鏡,賓尼格(G.K.Ginnig)與羅勒爾(H.Rohrer)共獲1986年諾貝爾物理獎的一半,二是因發現金屬氧化物的高溫超導電性,柏諾茲(J.G.Bednorz)和繆勒(K.A.Müller)共獲1987年獎。

三、國家實驗室是由國家直接投資數億建立(如建在華中科大校內的武漢光電國家實驗室投資4.8億),全國目前國家實驗室總共只有9個(包括北京正負離子對撞基地、華中科大的光電國家實驗室在內),國家實驗室代表國家最高水平,是按國際一流標準建立的,規模非常大,基本包括本學科領域所有研究方向,而且人員配備上要求面向國內外招聘最優秀的研究人員,直接參与國際競爭,往往是多學科交叉的創新平台;而國家重點實驗室是由國家評的,評上后以後每年可以從國家多拿些錢,全國有幾百個,而且研究方向比較窄。國家實驗室和國家重點實驗室是兩個完全不同的概念,不是一個重量級上的,五個國家重點實驗室也比不上一個國家實驗室。

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