它山之石，可以攻玉————關於R＆D

一、卡文迪希實驗室

英國劍橋大學的卡文迪希實驗室在二戰前是一個以物理學聞名的實驗室，曾經
由發現電子的湯姆生和發現原子結構的盧瑟福擔任主任，在原子結構和原子核物理
的發展上做出過重要貢獻。二戰後，由於核物理的研究工作從這裡分離出去，因此
該實驗室經費面臨着嚴重困難，而在這種情況下，卻連續做出優異的科研成果，並
且不是在其傳統的強項物理學上取得，到底是為什麼?

讓我們回顧一下生物學的發展。早在19世紀中葉，英國生物學家達爾文提出生
物進化學說，後來奧地利生物學家孟得爾提出了遺傳基因的假說。到本世紀初，美
國生物學家摩根發展基因的假說，明確指出，基因存在於染色體上。而基因的雙螺
旋結構則是在“二戰”後，歐洲還在醫治戰爭創傷時，由英國劍橋大學卡文迪希實
驗室的物理學家克里克和華生於1953年發現的，當時華生只有25歲。

這樣，我們就必定會提出下述的問題：為什麼基因的雙螺旋結構是由物理學家
而不是生物學家發現的?為什麼它不在當時最強盛、條件最好、有深厚基因研究傳
統的世界科學中心美國產生?搞清楚這兩個問題是十分有意義的。

1、果斷地開闢新的研究方向

面對前述的新情況，新任卡文迪希實驗室主任布臘格從實驗室和英國國情出發
，果斷地決定將實驗室原有的科研積累加以發展，開闢新的研究領域。一是利用Ｘ
光衍射進行礦物晶體結構的分析技術來進行生物大分子的結構分析，力圖從分子的
角度了解生物的遺傳和生命現象的本質。二是利用在“二戰”中發展起來的雷達技
術進行天文研究。

歷史已經證明，由一個以物理學前沿為主要研究方向的世界知名實驗室，改為
利用物理學發展出的儀器和物理學家的思維方法，重點從事天文和生物的研究，這
樣一個決定是非常正確和極有遠見的。經過幾年的努力，卡文迪希實驗室在這兩個
新研究方向上都取得了劃時代的研究成果，開闢了射電天文學和分子生物學的嶄新
領域。在天文上發現了類星體和脈衝星，賴爾和休伊什因而獲得了1974年的諾貝爾
物理獎。在分子生物上發現了ＤＮＡ的雙螺旋結構，克里克和華生獲得了1962年的
生物和醫學諾貝爾獎。在卡文迪希實驗室分子生物方向工作過的科學家中還有好幾
位獲得諾貝爾獎。這就使得在戰後困難的條件下，卡文迪希實驗室重新成為世界最
重要的科學中心之一。

2、科學中心領導核心起到了關鍵作用

卡文迪希實驗室主任布臘格從學科交叉中發現了新的學科生長點，充分調動了
實驗室原有的技術力量，以很少的經費，在困難的條件下開創了嶄新的局面。英國
開創了分子生物學和射電天文學，以後在這兩個領域又長期領先於世界，布臘格是
有很大功勞的。這說明科學中心領導核心的學術水平和戰略部署對中心的科學發現
起着關鍵作用。

3、既要有隻爭朝夕的精神，又不能急於求成

從1946年開始到1953年，發現DNA的雙螺旋結構共經歷了7年時間。對一個以往
沒有人進入過的嶄新研究領域，只有信心堅定而不是急於求成的領導人，才能始終
不渝地給以支持，並不斷地創造條件，開展學術研討，以尋找突破點。這樣，才有
可能在不斷進行科學積累、不斷吸引和發現人才的基礎上作出重大的科學發現；而
一旦產生重大科學發現的客觀條件已經成熟，就要抓住時機，以只爭朝夕的精神取
得突破性進展。

4、物質條件在重大發現的實現上都只是必要條件

英國卡文迪希實驗室的事例充分說明，物質條件在重大科學發現和重大科學工
程的實現上都只是必要條件，而非充分條件。20世紀最重要的科學發現並不是在條
件最好的國家和實驗室中產生的。在有了基本工作條件後，提出明確的目標和戰略
，在科學家群體中形成使命感和凝聚力，創造促使創新思維產生的學術環境，吸引
優秀人才和選擇學術帶頭人，將起到更關鍵的作用。

[點評]：卡文迪希實驗室在二戰後的再次成功，其R＆D戰略的果斷轉移是決定
性的因素，利用物理學的儀器和物理學家的思維從事生物學和天文學的研究，這種
戰略思想的及時調整是何等的偉大！既有學科的交叉，也有知識的融合，這種成功
的交叉和融合為創新提供了空間和土壤。但也應注意，這種戰略的轉移是有因果關
系的，物理學儀器的精密和物理學家思維的嚴密為從事生物大分子結構分析和天體
觀察的研究提供了非常好的基礎。

實驗室主任布臘格從學科交叉中發現了新的學科生長點，表明其卓越的科研才能和
其獨特的視角，在這個創新成功的案例中，布臘格就是創新催化劑，正是由於布臘
格的創新催化作用，才激活了知識（物理學知識）與科學需求（生物學和天文學本
身的內在發展要求），實現了它們之間的有效碰撞，於是在分子生物上發現了DNA
的雙螺旋結構，在天文上發現了類星體和脈衝星。

尊重基礎研究的規律，信心堅定，不急於求成，為研究創造一個寬鬆的環境。

具有持續知識能自發態的組織所進行的原始創新並不需要太好的物質條件，關
鍵是創造一種氛圍，營造一種環境，使創新思想有生長的土壤。

二、德國為什麼在20世紀初能成為世界科學的中心

20世紀初，德國並不是經濟最發達的國家。量子力學發現時，德國正經歷第一
次世界大戰失敗後經濟特別困難的時期。正是這種經濟形勢導致了30年代法西斯的
上台。當時德國科學家的生活和工作條件都是很差的。可見在條件不夠好的地方也
可以產生最重要的科學發現，其關鍵在於要具有優良的學術傳統和人才優勢。

1、有長期尊重知識、尊重科學的傳統

如德國洪堡大學最早設立的專門從事研究的實驗室，成為國內外其他大學效仿
的樣板。

2、形成若干人才資金集中、學術傳統優良的研究中心

德國率先成立了馬克斯·普蘭克研究所和若干大學的研究中心，如柏林大學、
哥廷根大學、慕尼黑大學、萊布尼茲大學等。

3、採取開放和吸引人才的政策

在希特勒上台以前，德國大學採取開放流動的政策，吸引了大批猶太族的科學
家去德國定居和學習。愛因斯坦、波恩等都是猶太族人。同時，鼓勵國際學術交流
和人員流動，從而吸引了大批外國留學生。美國原子彈之父奧本海默、氫彈之父特
勒，著名匈牙利科學家馮諾曼、魏格勒，著名俄羅斯科學家朗道等當年都曾去德國
留學。

4、積極培養選拔青年

以海森堡為例，他1920年入慕尼黑大學，師從名教授俄國人索默菲得，1923年
即獲得博士學位，其間1922～1923年由索默菲得推薦，轉至哥廷根大學師從著名的
波恩教授。海森堡畢業後即獲得資助去丹麥哥本哈根，在原子結構量子論的創始人
玻爾教授處工作了１年。海森堡自己說，他從慕尼黑學到不怕困難問題的樂觀主義
；從哥廷根學到數學；從哥本哈根學到物理。這為他在1925年發現量子力學打下了
堅實的基礎，當時他年僅24歲。

5、發揮哲學的突破和指導作用

德國在哲學上率先脫離機械論和絕對論的束縛，發展了辯證法和唯物論。德國
的科學家都有很高的哲學素養。在發現相對論和量子力學的過程中都進行了對認識
論的哲學討論。

6、理論聯繫實際

德國理論物理學家重視理論和實驗的結合，對當時物理實驗的前沿-原子光譜
作了詳盡的分析。海森堡在發現量子矩陣力學以前從事了大量光譜的分析工作，正
是在分析光譜強度時找到了物理量不對易這一量子矩陣力學的關鍵。

7、數學領先

德國在19世紀末，已經成為數學領先的國家，產生了世界超一流的數學家高斯
和黎曼等。本世紀初最著名的數學家是在德國哥廷根大學的希伯特教授。當時定居
德國的理論物理學家中，有一批人如索默菲得和波恩在物理和數學兩方面都具有很
高的素養。量子力學的發現與一批物理學家掌握了當時最前沿的數學發展，如算子
和希伯特空間有很大關係。

哲學思想的指導和數學研究的領先，理論與實驗的緊密結合，學術思想的活躍
和創新，研究機構的開放流動、頻繁的學術交流和激烈的學術爭論，對年輕人才的
吸引、集聚和破格選拔，這些優良的學術傳統和優勢是德國當時成為世界科學中心
的重要條件。它不僅造就了海森堡一人，而且為發展世界科學造就了一大批人。