卡文迪什發展戰略調整的成敗得失論文

摘要：卡文迪什實驗室歷史上出現幾次大型發展戰略調整，湯姆遜的戰略調整使卡文迪什從系級實驗室走到世界原子物理學中心的地位，布拉格採取非核物理和多方向發展的戰略調整，取得豐碩的成果。莫特的戰略調整出現失誤，導致卡文迪什由盛而衰並進入低谷期。

關 鍵 詞：卡文迪什，戰略調整，失誤

卡文迪什實驗室成立於1871年，在近現代科學史上有着非常重要的地位，它是諾貝爾獎的獲獎大户，現代物理學革命的主力軍之一。卡文迪什實驗室迄今為止共獲得25個諾貝爾獎，另有四人獲得諾貝爾獎與該室密切相關。前後共產生3個勛爵，4個皇家學會主席，6個大英科學促進會主席，23個爵士，為世界各地培養了數以千百計的著名物理學家，至今聞名遐邇。它的發展史上有數次重大的發展戰略調整，大多非常成功，使卡文迪什實驗室從劍橋大學一個系級實驗室，很快躍升為領導現代科學革命的主力軍之一。筆者就其中最大的三次戰略調整做一分析與研究，以期得出有益的啟示。

一、JJ湯姆遜的戰略調整使卡文迪什走向世界

卡文迪什實驗室第一任教授是麥克斯韋（JCMaxwell，1831-1879），是位偉大的理論物理學家。他任期八年，完成了這個實驗室的奠基性工作。第二任教授是瑞利，瑞利本名斯特魯什特（JWstrutt，1842—1919）。瑞利任期雖然只有短暫的五年，卻對卡文迪什的正規化、體制化建設做出重要貢獻，使卡文迪什實驗室在他任期內進一步發展壯大。瑞利離任後，劍橋大學評委會公佈由JJ湯姆遜（JJ Thomson，1856-1940）出任第三任教授，時年28歲。這引起劍橋大學的震動。他一共擔任卡文迪什教授長達35年，歷任7屆，為該室歷史上目前為止任期最長的教授。如果算上他1919年去職後一直兼任該室無薪教授直至去世的1940年，那麼他一共做了56年卡文迪什教授。

一個實驗室要想取得成功，獲得很多科研成果，單靠個人的力量是遠遠不夠的。作為科研組織的負責人，必須有戰略眼光，做出正確的戰略調整決策。湯姆遜上任伊始，就希望把卡文迪什實驗室帶向世界，為此他採取了多項措施。第一，加強實驗室的力量，提高自身科研管理能力。他剛一上任，就在處理兩位實驗資深人員關係上顯示了高超的領導和創造性才能。這兩位原本是他的老師，因競選卡文迪什教授失敗而情緒低落，如果離開，動手能力差的湯姆遜將難以開展工作。他巧妙地建議劍橋大學提升他們的職位，而這二人工資關係不變。在他任期的前十年，逐漸完成了作為一個學派領袖所必需擁有的學術成就和聲望。

湯姆遜採取第二項重要措施是改革學位制度，吸收世界各地的優秀人才。劍橋大學的自然科學優等生制度不利於選拔更多的人才，更重要的是它不能授予碩士和博士學位，而德國等歐洲大陸國家卻較早設立了博士學位制，比英國的優等生制度更具有吸引力。湯姆遜積極建議改革，通過“1895年章程”，學生學習兩年課程，考試合格後，提交一篇有原創性的論文，獲得通過，即可獲得碩士學位。幾年後又用哲學博士取代了碩士學位制。這次改革使卡文迪什實驗室吸引到一大批優秀學生，包括湯森德（Townsend 1868-1957）裏查森（Richandson1879-1959）、威爾遜（CTRWilson1869-1959）、盧瑟福（Ernest Rutherford,1871-1937）等人。卡文迪什已不是一兩個人的事業，而是一大批著名物理學家共事的集體。“卡文迪什實驗室的成功經驗表明,只有當高層次人才的集中程度達到一定的’臨界點’,形成一個整體層次和水平較高的人才高原,才能不斷地孕育出和支撐起名家大師並形成羣英薈萃、百花爭豔的傑出人才羣體;只有在一支具有世界影響力的高水平隊伍中才能不斷造就出蓋世的科學家及諾貝爾獎獲得者。”[1]

湯姆遜採取的第三項措施是一種戰略調整，抓住科學發展的苗頭，果斷改變實驗室的研究方向。“他任教授的前十年，卡文迪什的教學與研究和其他工作一直緩慢而不間斷的得到鞏固，似乎沒有什麼戲劇性的變化。”[2]他一直在密切關注世界科技發展的動態，考慮到固體和液體的電學研究已無發展餘地，他把主要研究方向轉到氣體電學研究上。當1895年倫琴發現射線後，他是第一批得到論文複印本的6名科學家之一。他馬上意識到一個新的物理學時代即將來臨，果斷地把全室主要研究精力放在X射線用於氣體放電的研究上。從而開闢了原子物理學的黃金領域，取得了井噴式的研究成果，並導致自己的弟子盧瑟福進一步深入到原子核，使卡文迪什從世界原子物理學中心進一步發展到核物理中心。“卡文迪什實驗室從這次科學革命的一開始就贏得了主動權，而成為從現代科學革命從微觀物質組成觀念和理論變革開始的一支主力軍。”[3] 114這種轉變是具有戰略眼光的，屬於科學戰略發展的典型成功案例。JJ湯姆遜除他本人於1906年榮獲諾貝爾物理學獎之外培養了7個諾貝爾獎獲得者：盧瑟福在1908年獲諾貝爾化學獎，WL布拉格(WLBragg,1890-1971)因X射線晶體分析榮獲1915年諾貝爾物理學獎，威爾遜因研究雲室獲1927年諾貝爾物理學獎，巴爾克拉（CGBovrkla 1876-1944）因發現元素的受激X射線特徵輻射而獲1917年諾貝爾物理學獎，理查森因發現熱離子輻射的理查森定理而榮獲1928年諾貝爾物理學獎，阿斯頓（FWAston1877-1945）因發明質譜儀而榮獲1922年諾貝爾化學獎，GP湯姆遜（1892-1975）是他的兒子，因發現電子繞射而榮獲1937年諾貝爾物理學獎。出現如此多的獲獎者與他的戰略調整有極大關係。

JJ湯姆遜以事實證明了當年評委會的戰略眼光是正確的，在他任期的35年內，把卡文迪什實驗室從劍橋大學的物理系系級實驗室的地位帶到世界原子物理學中心的地位，並導致著名的卡文迪什學派的出現。這是湯姆遜及時而正確的發展戰略調整的結果。

二、 WL布拉格的非核調整使輝煌延續

1919年已過63歲的湯姆遜讓其最得意的弟子盧瑟福接掌帥印。盧瑟福在湯姆遜的基礎上繼續前進，使卡文迪什實驗室變成世界核物理研究的中心。1937年，盧瑟福突然去世，卡文迪什實驗室一下子出現羣龍無首的局面。評委會經過慎重考慮，WL布拉格（g1890-1971）當選第五任卡文迪什教授。WL布拉格是WH布拉格的兒子，他們父子1915年因用X射線研究晶體結構而同獲諾貝爾獎。小布拉格接任後認為隨着盧瑟福的去世，卡文迪什歷史上核物理的輝煌時代已經過去，繼續發展核物理將遇到人才和國力兩方面的困難，有必要轉向非核物理，培養新的生長點，以期卡文迪什實驗室的再度輝煌，在他15年任期內，辛勤培育了多個學科，使分子生物學和無線電天文學異軍突起，併為固體物理和凝聚態物理的發展打下了基礎，培養出5個諾貝爾獎得主，使卡文迪什較好地保持了持續的興盛狀態。

WL布拉格在他任期的15年，他做了大量的工作，有很多貢獻。概括起來，他對卡文迪什的發展做出的戰略調整分為如下三個方面。

第一項戰略舉措是建立在大組分權研究體制。二戰結束後，科學發展逐步進入大科學階段，小布拉格洞察這種趨勢，及時在科研管理上作出戰略調整。他採取大組分權管理，建立六個研究組。核物理組由O.R弗利什擔任組長；無線電天文學組由J.A.拉德克里夫領導；蒙德實驗室的低温物理組由阿倫和商伯格先後擔任室主任；金屬物理組由E.奧諾萬任組長；晶體物理組由泰勒負責；分子生物學組由皮魯茲任組長。這些大組自成體系，大組組長相當於小卡文迪什教授，他們有自己的輔助人員、設備、車間，管理制度等自主運轉，還可根據情況大組下再設幾個小組。這種大組分權管理制度適應了戰後科學規模擴大，人員激增，研究領域細化的新形式，大大調動了各組的積極性。在分權的基礎上，輔以適當的集中，各組共用一個大的公共儀器車間，財務和大組組長任命統一管理。

第二項戰略舉措是首創祕書管理行政事務體系。1948年，實驗室研究人員達到160人，研究生100多人，至1950年，人數總共達到500多人。分成幾個大組之後，每個組具體事務仍然很多。事必躬親顯然不可能也無必要，WL布拉格在各國實驗室中首創實驗室祕書管理行政事務體系。這裏設的祕書不同於中國祕書的概念，他們有職有權，相當於行政副主任，管理財務，房屋分配等日常行政事務。各個大組相應設立組祕書，安排本組研究工作的日常事務，有時還設打字員。這種科層化管理使研究人員從事務堆中脱離出來，一心搞研究，大大提高了實驗室工作效率和科研效率。這種祕書體系是戰後工業化大生產模式在科學領域的應用，很快為劍橋大學和各國大型實驗室所採用。

第三項措施，也是WL布拉格任期裏最大的貢獻，是實現卡文迪什發展非核物理的戰略轉移。與JJ湯姆遜把卡文迪什實驗室轉到氣體放電研究上一樣，屬於科學發展戰略調整的典型成功案例。他把卡文迪什實驗室以核物理為主的研究方向，調整到非核物理和多方向發展並舉的道路上。盧瑟福去世後, 科學發展進入大科學階段,繼續發展核物理, 從長遠看卡文迪什的人力和財力都支撐不了,而且核物理遍地黃金的時代已經過去,必須尋找新的“金礦”。小布拉格敏鋭的意識到生命科學將是下一個“金礦”,於是大力發展分子生物學。1938年，佩魯茨向布拉格展示血紅蛋白X射線繞射圖像，布拉格覺得很重要，為他申請了洛克菲勒獎學金。二戰後，肯德魯（JKendrew）來到卡文迪什實驗室加盟蛋白質結構研究，他主要研究肌紅蛋白，在布拉格的支持下，他們經過20年的摸索，終於確定了球蛋白大分子的三維結構，從而獲得1962年諾貝爾化學獎。分子生物學除了在大分子蛋白質結構上獲得突破，還在DNA研究上取得歷史性成就。克里克1949年進入卡文迪什實驗室，在佩魯茨指導下，從事蛋白質研究。沃森1952年進入卡文迪什實驗室，他與克里克密切合作，在激烈的研究DNA競爭中最終取得勝利。1953年4月25日，他們在《自然》雜誌上發表《核糖的分子結構——DNA的一個結構模型》。這篇千字左右的論文和一模型圖開創了一個分子生物學新時代，使他們與卡文迪什實驗室另一個科學家威爾金斯共同獲得1962年諾貝爾生理和醫學獎。此外，WL布拉格還大力扶持了無線電天文學和固體物理的發展，至1953年，小布拉格離任時，他的戰略調整已顯出巨大成效。

三、 莫特的戰略失誤導致卡文迪什的衰落

1953年，莫特（NFMott）接替小布拉格任卡文迪什教授。在莫特任期的16年裏，他意圖保持自J.J湯姆遜和盧瑟福以來卡文迪什的持續興盛。他為此做了大量的工作，主要是對卡文迪什研究領域進行大刀闊斧的科學發展戰略調整。莫特變革採取的第一項大措施就是停止建造大型加速器。不但大型的加速器不再上馬，小型的加速器也停止了，轉而參加歐洲核子聯合研究的計劃和理論核物理研究。第二項大措施是將分子生物學從卡文迪什實驗室分離出去。莫特找到英國醫藥研究委員會資助，單獨為分子生物學建立實驗室，隸屬劍橋大學醫學院，1962年搬出。第三項大措施，停掉結晶學組。在分子生物學組和結晶學組原地方，劃規無線電天文學和固體物理兩個大組。莫特的戰略調整帶來了卡文迪什實驗室明顯而巨大的變化。他的科學戰略措施結果如何，在筆者看來，功過皆有，但總體看來是失敗的，導致卡文迪什實驗室在20世紀的直接衰落。

莫特任期16年，是所有卡文迪什教授中任期長度僅次於湯姆遜和盧瑟福的人。學界對他的科學戰略調整基本持肯定態度。[4]但筆者認為莫特的戰略調整是個極大的戰略性失誤。如果説卡文迪什歷史上，湯姆遜把固體放電和電磁學研究轉到氣體放電研究的方向，和小布拉格把核物理轉到非核物理與多路發展的方向是兩個非常成功的科學發展戰略，那麼莫特的戰略調整總體説來卻是失敗的。

在小布拉格時期，由於他採取多路多方向發展戰略，卡文迪什雖已開始出現走低的跡象，但仍使其繼續保持強勁的發展勢頭。到莫特時期，由於莫特大刀闊斧的戰略調整，雖然使卡文迪什實驗室重新迴歸到傳統物理研究的道路上來，但他的戰略變革卻導致卡文迪什的衰落，是卡文迪什發展史由盛而衰的轉折點，他是卡文迪什的科學家在20世紀最後一個獲得諾貝爾獎的人就是一個明證。導致其後的卡文迪什教授雖然不能説一代不如一代，但就其威望、成果和領導卡文迪什做出的成就來看，確實成階梯狀下降趨勢。這種趨勢一直延續到20世紀末，並且延續到今天。

莫特停建大型加速器計劃還是基本正確的。但連小型迴旋加速器也不建造則有點“左傾”的味道，畢竟卡文迪什實驗室曾是世界核物理中心。莫特戰略失誤的焦點是把分子生物學完全分離出去。1962年卡文迪什實驗室共有佩魯茨，肯德魯，克里克，沃森，威爾金斯五人同年獲得諾貝爾獎。其中佩魯茨，肯德魯獲得諾貝爾化學獎；克里克，沃森，威爾金斯獲得諾貝爾生理學和醫學獎。這是卡文迪什歷史上絕無僅有的事，以後恐怕也很難出現。這五人獲獎都和分子生物學有關,這説明分子生物學大有前途，有可能出現如二十世紀二三十年代，在盧瑟福時期核物理研究中的重大成果成批出現的.井噴現象。此時的分子生物學正處於科學研究領域的生長期，遍地是黃金。分子生物學是物理學與生物學的交叉學科，既是基礎科學又是前沿學科，大有前途。後來分離出去的分子生物學實驗室又培養出一大批諾貝爾獎得主，成為世界分子生物學的中心之一。如果當時莫特協調好與傳統物理學各組的關係，堅持發展分子生物學，那麼卡文迪什將迎來歷史上第二個高峯，很有可能出現盧瑟福時期、小布拉格時期、莫特時期加上前面的湯姆遜時期，長達80餘年的輝煌時代，然而莫特並沒有堅持發展分子生物學，而是堅決把它分離出去。卡文迪什第五任教授小布拉格培育出的一顆豐產樹被砍掉。

分離出去的主要原因是,莫特認為分子生物學所需要的設備越來越多，攤子越鋪越大，擠佔物理學部門的空間、經費和其他資源。另外更重要的是，非分子生物學部門的科學家認為這樣發展下去會違背實驗物理的目的，視他們為入侵者，有強烈的牴觸情緒。1952年全室集體合影拍照時，肯德魯竟被作為非物理學家排擠掉[3]325。這裏可見英國某些物理學家的島國意識和狹隘的科學界限觀念。其實如果改變思想觀念，協調發展，完全可以共存並相互促進。莫特重點發展的無線電天文學規模也越來越大，至1972年，無線電天文學設備總費用高達400萬英鎊[3]334，而派帕德1974年興建完成的新卡文迪什實驗室，總價是80萬英鎊，可見完全可在經費上、在資源上保持分子生物學與物理學共同繁榮。而且花費如此巨大的無線電天文學至今為此才得兩個諾貝爾獎，有趣的是1927年威爾遜獲諾貝爾獎的雲室製作才花了五英鎊。

卡文迪什實驗室是小科學時代的先鋒和模範，而在大科學時代卻只是跟進者,失去了領導地位。我們仔細考慮一下，莫特作為卡文迪什教授多少有些失職。卡文迪什教授的遴選非常苛刻，但一旦選中，就可在一定範圍內自主決定實驗室發展的大政方針。歷屆卡文迪什教授作出的決定都沒有受到外界阻撓，對於學科的戰略調整與實驗室佈局更是卡文迪什教授份內職責。劍橋大學的決策層授予了較大權力。“1885年以後,特別是隨着美國經濟和科技水平的迅速崛起,劍橋的決策者們深深感到,不改變這些狹隘的陳規陋習,卡文迪什實驗室將失去在國際科研和人才資源上的領先地位,英國經濟也將徘徊不前。”[5]傳統物理學發展到此已基本飽和，應該及時調整發展方向，才能繼續保持領先地位。莫特完全可以頂住壓力，做出繼續推動分子生物學和固體物理同步發展的措施。何況後來無線電天文學的發展，佔地空間和佔用經費遠超出分子生物學。莫特沒有正確的理解卡文迪什實驗室的宗旨，才做出錯誤的戰略調整。

雖然莫特的大力變革也取得一些成就，尤其在1973年1974年，1977年連續有四人獲得諾貝爾獎，他們是：1973年約瑟夫森發現“約瑟夫森效應”而獲獎，賴爾因無線電天文學的成就於1974年獲獎，休伊什因發現脈衝星於1974年獲獎，莫特本人因磁性與無規則系統的電子結構研究在1977年獲獎。但仔細分析，其中莫特與約瑟夫森的獲獎與美國科學家PW安德森有關，有“外援”性質,而且約瑟夫森的獲獎似乎也有些偶然性。而賴爾與休伊什的獲獎基礎工作在小布拉格時就已形成，莫特時期只是繼續發展和收穫成果而已。因此真正屬於莫特培養出來的諾貝爾獎獲得者幾乎沒有。而且莫特本人在1977年獲諾貝爾獎之後，該室到20世紀末幾十年內再無人獲諾貝爾獎更能證明，莫特的戰略調整是錯誤的。因為此前基本上每隔三年卡文迪什實驗室就有一人獲諾貝爾獎。雖然科學研究不以獲諾貝爾獎為最終目的，但作為科學界公認的最高的評價標準，諾貝爾獎獲得與否及數目多少很能説明一個科研組織在科學界的地位與影響。綜上所述，由於莫特在科學戰略發展上的失誤導致卡文迪什的衰落，至少在20世紀最後幾十年的衰落是不爭的事實。

莫特之後雖然派帕德(B.Pippard.1971-1982任期),愛德華茲（rds1984-1995任期），弗倫德(nd,1995-)鋭意進取，奮力拼博，但終究未能改變卡文迪什實驗室和卡文迪什學派不斷下降的整體趨勢。這既和外部英國國力下降有直接關係，也和內部缺乏一流人才有關。更重要的是由於莫特的發展戰略失誤，使卡文迪什實驗室進入其發展史上的低谷期。他的繼任者們幾乎無力迴天。作為科學實驗室，卡文迪什的規模和設備不斷上升，一定程度上遲緩了下降的速度。而作為一個學派來看，繼任者們算不上公認的學術大師，只能作為學術帶頭人，由於缺乏傑出人才的加入和重大成果的出現，所以卡文迪什實驗室在莫特之後一直處於其歷史上的低谷期。卡文迪什的衰落和其低谷期的到來與莫特在科學發展戰略上的失誤有直接聯繫。

參考文獻：

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[4] 郭弈玲、 沈慧君，諾貝爾獎的搖籃——卡文迪什實驗室[M]，武漢出版社，2000年，221-223

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