1、国外著名实验室版本一实验室是科学的摇篮，是科学研究的基地，对科技发展起着十分重要的作用。在国际上享有盛誉的著名实验室更被喻为科研领域的麦加，是科技工作者向往和追随的地方。这些实验室往往代表了世界前沿基础研究的最高水平，诞生了一大批诺贝尔奖获得者和具有划时代意义的科技创新成果，是开展高层次学术交流的重要场所。下面选取一些具有代表性的，分类加以介绍。 一、第一类是建立在大学里面，附属于大学或者是由大学代管的实验室。 例如：英国剑桥大学的卡文迪什实验室，莫斯科大学的物理实验室，荷兰莱顿大学的低温实验室，英国曼彻斯特大学的物理实验室，等等。美国很多一流的研究型大学都为政府代管国家实验室，这些设在大学里
2、的国家实验室作为原始性创新基地，在国家基础研究、技术开发和科技攻关中承担着重要使命。 1、加州大学伯克利分校的劳伦斯伯克利国家实验室（ Lawrence Berkeley National Laboratory ，简 称 LBNL） 劳伦斯伯克利国家实验室位于美国加州大学伯克利分校，占地 81 公顷，毗邻旧金山湾。它隶属于美国能源部，由伯克利代管。劳伦斯伯克利实验室是 1939 年诺贝尔物理学奖得主欧内斯特 . 奥兰多 . 劳伦斯先生于 1931 年建立的，早期关注于高能物理领域的研究，建起了第一批电子直线加速器，发现了一系列超重元素，开辟了放射性同位素、重离子科学等研究方向，成为美国乃至世界
3、核物理学的圣地。它是美国一系列著名实验室： Livermore ， Los Alamos ， Brookhaven 等实验室的先 驱，也是世界上成百所加速器 实验室的楷模。劳伦斯伯克利国家实验室现在研究的领域非常宽泛，下设 18 个研究所和研究中心，涵盖了高能物理、地球科学、环境科学、 计算机科学、能源科学、材料科学等多个学科。劳伦斯伯克利实验室建立以来，共培养了 5 位诺贝尔物理学奖得主和 4 位诺贝尔化学奖得主。劳伦斯伯克利国家实验室现有 3800 名雇员，其中相当一部分是伯克利分校的老师和学生， 2004 年的财政预算超过 5 亿美元。特别值得提出的是，目前实验室的主任是朱棣文先生，他是
4、极少数担任美国国家学术机构领导的华人之一。 2、麻省理工学院的林肯实验室（ Lincoln Laboratory ） MIT 于 1951 年在麻省的列克辛顿 (Lexington) 创建了林肯实验室。其前身是研制出雷达的辐射实验室。该实验室是联邦政府投资的研究中心，其基本使命是把高科技应用到国家安全的危急问题上。它很快在防空系统的高级电子学研究中赢得了声誉，其研究范围又迅速扩展到空间监控、导弹防御、 战场监控、空中交通管制等领域，是美国大学第一个大规模、跨学科、多功能的技 术研究开发实验室。 1957 年该实验室建成全固态、可编程数字计算机控制的雷达系统 (Millstone Hill ra
5、dar) ，实现了对空间目标的实时跟踪，既能跟踪苏联卫星的活动，也能监控卡那维拉尔角的火箭发射。后来，这发展成弹道导弹战略防御系统，其中关 键性的技术是数字信号处理和模式识别。在 20 世纪 60 年代初期，林肯实验室开发了卫星通信系统，导致 8 颗实验通信卫星的发射。在 20 世纪 70 年代初期，实验室开始研究民航交通管制，强调雷达监控， 进行恶劣气象的检测，开 发了航空器的自动化控制装置。在 20 世纪 80 年代， 实验室为克服大气紊流的影响，开发了大功率激光雷达系统。 20 世纪 90 年代， 为 NASA 等开发了传感器。现在，林肯实验室则在开发陆地图像处理设备。 为了支持庞大的创
6、新研究，林肯实验室一直保持了在基础研究上的领先地位，例如表面物理、固态物理以及有关材料的优势。它完成了开发半导体激光器的早期研究，设计了红外激光雷达，并开发了高精度卫星定位与跟踪系统。 林肯实验室在计算机图形学、数字信号处理理论以及设计与建造高速数字信号处理计算机等方面做出很大的贡献。信号处理毕竟是实验室许多项目的核心技术，包括高吞吐率的通用信号处理器。它在 语音编码与识别方面也有许多出色工作，为自动翻译开拓了道路。 林肯实验室现有雇员 2432 人，它在 2003 财政年度的经费是 5.226 亿美元，其中 91.6% 即 4.787 亿美元来自美国国防部，这就不难理解 MIT 林肯实验室事
7、实上是美国军事电子系统的大本营。 3、加州大学的洛斯阿拉莫斯国家实验室（ Los Alamos National Laboratory ，简称 LANL） 洛斯阿拉莫斯国家实验室位于美国新墨西哥州首府圣塔菲西北 56 公里处，成立于 1943 年，以研制出世界上第一颗原子弹而闻名于世。 洛斯阿拉莫斯是一个当之无愧的科学城和高科技辐射源。实验室在二战期间由罗斯福总统倡议建立，是曼哈顿工程的一部分。物理学家奥本海默是实验室的第一任主任。 该实验室是一所由能源部与加利福尼亚大学联合管理的多计划研究机构。其研究工作分两大类：武器研究，包括开发满足目前军事需要的核弹头、设计试验先进技术方案，以及通过相关
8、科学技术领域的实验与理论研究，维持一项创新性武器研究计划；非武器研究，包括核裂变、核聚 变、中等物理加速、超导、计算科学、生物医学、地球科学、非核能及基础能源科学等。 这里云集了大批世界顶尖科学家，目前共有 1.2 万名雇员，每年经费预算高达 21 亿美元。 4、布鲁克海文国家实验室（ Brookhaven National Laboratory ，简称 BNL） 布鲁克海文国家实验室位于纽约长岛萨福尔克县（ Suffolk County ）中部，原址为第一、二次世界大战时的美国陆军厄普顿兵营。该实验室成立于 1948 年，现隶属于美国能源部，由石溪大学和 BATTELLE 成立的布鲁克海文科
9、学学会负责管理。 布鲁克海文国家实验室拥有 3 台开展研究用的反应堆和同步辐射光源、强场核磁共振仪、投射电子显微镜、 扫描电子显微镜、正电子断层成像仪、回旋加速器等一大批大型仪器和设备。除开创了核技术、高能物理、 纳米技术等多个领域的研究外，该实验室还在生物、化学、医学、材料科学、环境科学、能源科学和技术等多学科开展研究。大科学装置群的强大支撑能力和多学科交叉的环境，使布鲁克海文国家实验室在发展新型、边缘科学和突破重大新技术方面具有强大的能力，取得多项令世界瞩目的重大成果，并数次 获得诺贝尔奖，成 为著名的大型综合性科学研究基地。 布鲁克海文实验室拥有 3000 名雇员，每年还接待全球的超过
10、4000 名科学家的访问。布鲁克海文的年度研究经费超过 4 亿美元。 5、加州理工学院的喷气推进实验室（ Jet Propulsion Laboratory ，简称 JPL） 喷气推进实验室是位于加利福尼亚州帕萨迪那美国国家航空航天局（ NASA ）的一个下属机构，负责为美国国家航空航天局开发和管理无人空间探测任务，行政上属于加州理工学院管理，前身是由航空大师西奥多 . 冯 . 卡门于 1936 年牵头成立的喷气动力研究所。在国际科技界， 喷气推进实验室如雷贯耳，它在美国导弹和航天发展史上起到了空前的作用，尤其是 1958 年 “ 探险者 1 号 ” 进入轨道，确立了其作为 “ 太空开发计划之
11、母 ” 的地位。目前喷气推进实验室共进行着 45 个项目的研发，各种无人探测器升空后的控制工作大都由其负责。它还担负着对地球准确测量的任务，控制着全球的深空探测网络。这里汇集了太空研究领域一流的科学家和工程师，员工总数超过 5200 人，年度研究经费达 13 亿美元。 6、橡树岭国家实验室（ Oak Ridge National Laboratory ，简称 ORNL） 橡树岭国家实验室是美国能源部所属最大的科学和能源研究实验室，成立于 1943 年，原称克林顿实验室，是曼哈 顿秘密计划的一部分，现由田那西大学和 Battelle 纪念研究所共同管理。 20 世纪 50 年代和 60 年代期间
12、，橡树岭国家实验室主要从事核能、物理及生命科学的相关研究。 70 年代成立了能源部后，使得橡树岭国家实验室的研究计划扩展到能源产生、传输和保存等领域。 目前，橡树岭国家实验室的任务是开展基础和应用的研究与开发，提供科学知识和技术上解决复杂问题的创新方法，增强美国在主要科学领域里的领先地位；提高洁净大量能源的利用率；恢复和保护环境以及为国家安全作贡献。 橡树岭国家实验室许多科学领域在国际上处于领先地位。它主要从事 6 个方面的研究，包括中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全。 橡树岭国家实验室现有雇员 3800 多人和客座研究人员大约 3000 人，年度经费超过 10 亿美
13、元。 7、阿贡国家实验室（ Argonne National Laboratory ，简称 ANL） 阿贡国家实验室是美国政府最老和最大的科学与工程研究实验室之一 在美国中西部为最大。阿贡是 1946 年特许成立的美国第一个国家实验室，也是美国能源部所属最大的研究中心之一。过去半个世纪中，芝加哥大学为美国能源部及其前身监管阿贡国家实验室的运行。 阿贡是从二次世界大战曼哈顿工程的一部分，芝加哥大学的冶金实验室的基础上发展起来的。战后，阿贡接受开发和平利用原子反应堆的任务。数年来，阿 贡的研究不断扩大，包括了基础科学、科学 设施、能源资源计划、环境管理、国家安全、工业技术开发等许多领域。阿 贡有两
14、个场所：位于伊利诺州的东场所，占地 1500 英亩，是美国能源部芝加哥工作办公室所在地；位于爱达荷州的西场所，占地约 900 英亩，是阿贡多数主要核反应堆研究设施的所在地。 今天，阿贡的雇员超过 3500 名，运行 经费约为 4.75 亿美元，支持 200 多个研究项目，从原子核研究到全球气候变化研究。 1990 以来，阿 贡曾与 600 多家公司、无数的联邦政府部门以及其他组织一道工作。 二、第二类实验室属于国家机构，有的甚至是国 际机构，由好几个国家联合承办。它们大多从事于基本计量，高精尖项目，超大型的研究课题，和国防 军事任务。例如： 1、德国的联邦技术物理研究所（ Physikalis
15、ch Technische Bundesanstalt ，简称PTB） 建于 1884 年，原名帝国技术物理研究所（ Physikalisch Technische Reichsanstalt ，简称 PTR ），相当于德国的国家计量局，以精密 测 量热辐射著称。十九世纪末该研究所的研究人员致力于黑体辐射的研究，导致了普朗克发现作用量子。可以说这个实验室是量子论的发源地。 谈到该实验室就须介绍物理学史上两位重要的人物。 第一个是 1911 年诺贝尔物理学奖获得者维恩 Wilhelm Wien （ 1864-1928 ），他曾是该实验室的理论带头人，在这里工作长达近十年的时间。他的主要贡献是发现
16、了几个重要的热辐射定律。 第二位是 1918 年诺贝尔物理学奖得主普郎克，他发现的能量级对物理学的进展作出了重大贡献。他是继维恩后曾在该实验室工作的一位重要的学术带头人。 2、英国的国家物理实验室（ National Physical Laboratory ，简称 NPL） 英国的国家物理实验室，是英国历史悠久的计量基准研究中心，创建于 1900 年。 1981 年分 6 个部：即电气科学、材料应用、力学与光学计量、数 值分析与计算机科学、量子计量、辐射科学与声学。 作为高度工业化国家的计量中心，与全国工业、政府各部门、商 业机构有着广泛的日常联系，对外则作为国家代表机构，与各国际组织、各国
17、计量中心联系。它还对环境保护，例如噪声、电磁辐射、大气 污染等方面向政府提供建 议。英国国家物理实验室共有科技人员约 1000 人， 1969 年最高达 1800 人。 3、欧洲核子研究中心（ European Organization for Nuclear Research ，简称CERN） 欧洲核子研究中心创立于 1954 年，是规模最大的一个国际性的实验组织。它的创建、方针、组织、 选题、 经费和研究计划的执行，都很有特点。 1983 年在这里发现 W 和 Z0 粒子，次年该中心两位物理学家鲁比亚和范德梅尔获诺贝尔物理奖。 欧洲核子研究中心是在联合国教科文组织的倡导下，由欧洲 11 个
18、国家从 1951 年开始筹划，现已有 26 个成员国。 经费由各成员国分摊，所 长由理事会任命，任期 5 年。下设管理委员会、研究委 员会和实验 委员会，组织精干，管理完善。研究人员共达 9000 人，多为招聘制。 这是一个旨在探索 “ 宇宙开始时最基本的东西是什么 ” 等问题 的纯科学的物理研究机构，也是当今世界上 规模最大的科学实验室之一。来自包括中国在内的世界 80 多个国家的 6000 多名物理学家曾在此工作过。 这个研究中心建有两个国际研究所，供世界著名的科学家小组研究亚原子核的结构及其理论。第一研究所装有 6 亿电子伏的同步回旋加速器， 280 亿电子伏的质子同步加速器等。第二研究
19、所在第一研究所旁边，它装有一台周长约 7 千米的新质子同步加速器。 研究中心除有许多先进而价格昂贵的试验设备外，还有图书资料室，并出版欧洲核研究组织信使（月刊）和科学报告等。由于中心的设备齐全，服务优良，加上科学家们的勤奋努力，欧洲核子研究中心在粒子物理研究领域已经取得了一些举世瞩目的成果，从而成为名副其实的核子研究中心。 数十年来， 该研究中心先后建成质子同步回旋加速器、质子同步加速器、交叉储存环（ ISR ）、超质子同步加速器（ SPS ）、大型正 负电 子对撞机（ LEP ）、并拥有世界上最大的氢气泡室（ BEBL ）。 4、瑞士保罗谢勒研究所（ Paul Scherrer Instit
20、ute ，简称 PSI） 瑞士保罗谢勒研究所是瑞士科学和技术的多学科研究中心。在与国内外大学、其他研究机构和工业界的合作中， PSI 在固态物理、材料科学、基本粒子物理、生命科学、核与非核能研究及与能源有关的生态学的研究中非常活跃。 PSI 是瑞士最大的国家研究所，有雇 员 1200 人，是瑞士唯一这种类型的研究所。 PSI 研究的重点放在基础研究和应用研究，特 别是与可持续发展有关的领域和对教育和培训具有重要意义、但超出大学单个系能力的领域。 PSI 研制和运行需要特别高标准的技术诀窍、 经验和专业的复杂研究设施， 拥有散裂中子源，瑞士光源（ SLS ）等大科学装置，是世界科学界主要的用户实
21、验室之一。通过它开展的研究， PSI 获得新的基础知 识，并积极促进其在工业上的应用。 三、第三类实验室直接归属于工业企业部门， 为工业技术的开发与研究服务。 其中最著名的有贝尔实验室和 IBM 研究实验室。 1、贝尔实验室（ Bell Laboratories ） 贝尔实验室原名贝尔电话实验室，始建于 1925 年，总部在美国纽约（后迁至新泽西州的墨里黑尔）。它是一个在全球享有极高声誉的研究开发机构，主要宗旨是进行通讯科学的研究，有研究人员 20000 人，下属 6 个研究部，共 14 个分部， 56 个实验室，每年经费达 22 亿美元，其中 10 用于基础研究。除了无线电电子学以外，在固体
22、物理学（其中包括磁学、半导体、表面物理学）、天体物理学、量子物理学和核物理学等方面都有很高水平。 贝尔实验室自成立以来，共获专利 26000 多项（平均每天一项），其中重大科研成果 50 多项，如有声电影、晶体管、信息 论、激光理论、 3K 宇宙背景辐射、可视电话、磁泡器件、光通信、数字计算机等，对我们的生活产生了重要的影响。在这里每年都要发表上千篇学术论文，造就了一大批优秀科学家。几十年来获得诺贝尔物理奖的先后有：发明电子衍射的戴维森，发明晶体管的肖克利、巴丁和布拉坦，发明激光器的汤斯和肖洛，理论物理学家安德逊，射 电天文学家彭齐亚斯和威尔逊。正是由于贝尔实验室产生了许多科学研究的突出成就，
23、人们把它看作世界上最具权威性的研究机构之一。 2、IBM 研究实验室（ IBM Research ） IBM 是 International Business Machines Corporation （美国国际商用机器公司）的简称，创建于 1911 年，现已发展成为跨国公司，在计算机生产与革新中居世界领先地位。 IBM 研究实验室也叫 IBM 研究部，共有研究人员 3500 人， 还吸收许多博士后和访问学者参加工作。它专门从事基础科学研究，并探索与产品有关的技术，其特点是将这两者结合在一起。科学家在这里工作，一方面推进基础科学，一方面提出对实际应用有益的科学新思想。研究部下属四个研究中心：
24、（ 1 ）位于美国纽约的 Thomas J.Watson 研究中心。从事计算机科学、 输入 / 输出技术、生产性研究数学、物理学、 记忆和逻辑等方面的研究。其中物理学包括：凝聚态物理、超微结构、材料科学、 显微技术、表面物理、激光物理以至天文学和基本粒子。 （ 2 ）位于美国加州的 Almaden 研究中心。除了计算机科学以外， 还进行高温超导、等离子体、扫描隧道显微镜和同步辐射等研究。 （ 3 ）瑞士 Zurich 研究中心。重点是激光科学与技术，特 别是半导体激光器、光学储存、光电材料、分子束外延、高温超 导、超 显微技术等方面，还进行信息处理等计算机科学研究。 （ 4 ）日本东京研究中心
25、。内分计算机科学研究所、新技术研究所和东京科学中心，主要是结合计算机的生产和革新进行研究。 进入 80 年代， IBM 研究中心成绩斐然，两届诺贝尔物理奖都被它的成员夺得：一是因发明扫描隧道显微镜，宾尼格（ G. K. Ginnig ）与罗勒尔（ H. Rohrer ）共获 1986 年诺贝尔物理奖的一半，二是因发现金属氧化物的高温超导电性，柏诺兹（ J. G. Bednorz ）和缪勒（ K. A. Mller ）共获 1987 年奖。国外著名实验室版本二卡文迪什实验室在现代物理学的发展中，实验室的建设具有重要的意义。以英国物理学家和化学家 H.卡文迪什(Henry Cavendish)命名
26、的卡文迪什实验室(Cavendish Laboratory)相当于英国剑桥 大学(University of Cambridge)的物理系。剑桥大学建于 1209 年，历史悠久，与牛津大学 (University of Oxford)遥相对应。卡文迪什实验室创建于 1871 年， 1874 年建成，由当 时剑桥大学校长 W.卡文迪什(William Cavendish)私人捐款兴建的(他是 H.卡文迪什的近亲)， 这个实验室就取名为卡文迪什实验室。当时用捐款建了一座实验室楼，并配备了一些仪器设备。英国是 19 世纪最发达的资本主义国家之一。物理实验室从科学家私人住宅中扩展为研究单位，适 应了
27、19 世纪后半叶工业技术对 科学发展的要求，促进了科学技术的开展。随着科学技 术的发展，科学研究工作的规模越来越大，社会化和专业化是必然趋势。 剑桥 大学校长的这一做法是有远见 的。著名物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell)(1831-1879)负责筹建这所实验室。1874 年实验室建成后他担任第一任 实验室主任，直到他 1879 年因病去世。 在他的主持下，卡文迪什实验室开展了教学和科学研究，工作初具规模。按照麦克斯韦的主张，物理教学在系 统讲授的同时， 还辅以表演实验，并要求学生自己动手。表演实验要求结 构简单，学生易于掌握。麦克斯 韦说过：“这些实验的教育价值，往往与
28、仪器的复 杂性成反比，学生用自制 仪 器， 虽然经常出毛病，但他们却会比用仔细调整好的仪器，学到更多的 东西。学生用仔细调整好的仪器易产生依赖而不敢拆成零件。 ”从那时起，使用自制 仪器就形成了卡文迪什实验室的传统。 实验室附有工作间 ，可以制作很精密的仪器。麦克斯 韦很重视科学方法的训练，也很注意前人的经验 。他在整理一百年前 H.卡文迪什留下的有关 电学的论著之后，亲自重复并改进 卡文迪什做过的一些实验。同时，卡文迪什 实验室还进行了多种实验研究，例如：地磁、电磁波的传播速度、 电学常数的精密测量、欧姆定律、光谱、双轴晶体等等，这些工作为后来的发 展奠定了基础。1897 年麦克斯韦去世后，
29、瑞利(James William Rayleigh, 1842-1919)继任卡文迪什实验室主任。他因在气体密度的研究中发现氩而获 1904 年度的诺贝尔物理奖。瑞利在声学和电学方面很有造 诣。在他的主持下，卡文迪什 实验室系统地开设了学生实验。 1884 年，瑞利因被选为皇家学院教授而辞职。28 岁的 J. J. 汤姆逊(J. J. Thomson, 1856-1940)继瑞利之后任该实验室第三任主任。他因通过气体电传导 性的研究，测出电子的电 荷与 质量的比值获 1906 年度的诺贝尔物理奖。 汤姆逊对 卡文迪什实验室的建设有卓越 贡献。在他的建议下，从 1895 年开始，卡文迪什 实验室
30、实行吸收外校及国外的大学 毕业生当研究生的制度，建立了一整套培养研究生的管理体制，树立了良好的学风。一批批 优秀的年轻学者陆续来到这里，在 汤姆逊的指导下进行学习和研究。他培养的研究生中，有许多后来成了著名科学家，例如卢瑟福、朗之万、 W. L. 布拉格、 C. T. R. 威尔逊、里查 森、巴克拉等人，其中多人 获得了诺贝尔奖 ，对科学的发展有重大贡献，有的成了各重要研究机构的学术带头人。汤姆逊和卢瑟福最早证实了空气被 X 射线游离。从游离现象推导出游离辐射(放射线 )，也就是由原子 释出能量范围广大的电磁波和粒子 辐射。汤姆逊最负盛名的贡献是探讨阴极射线的性质，也就是 电子的性质。他借着电
31、场以偏转阴极射线；在过去是用磁场使它子偏转。他终于证实电子为带负电 的粒子。接着他又测定电子的质量， 约为氢原子核的二千分之一。在当时 它子是被 视为最小的粒子。 电子是属于次原子级的粒子，汤姆逊是证明次原子级粒子存在的第一位，从此打开了次原子级的门户。后来汤姆逊证实电子和物质 相互作用的结果会产生X 射线，而 X 射线和物质 相互作用的结果却会产生电子。 第一个原子模型也要归功于汤姆逊，也就是闻名的“ 葡萄干布丁模型”。他绘出原子为一球形，充满了正 电荷，同 时也有相同数目的负电荷(电子)。汤姆逊因在电子和气体导电两方面的卓越成就， 获得 1906 年度的 诺贝尔物理奖。汤姆逊领导的 35
32、年中间，卡文迪什实验室的研究工作取得了如下成果：进行了气体导电的研究，从而导 致了电子的发现；放射性的研究，导致了 、 射线的发现；进行了正射线的研究， 发明了质谱仪，从而 导 致了同位素的研究；膨 胀云室的发明， 为核物理和基本粒子的研究准 备了条件；电磁波和 热电子的研究导致了真空管的发明和改善，促进 了无线电电子学的发展和应 用。这些引人注目的成就使卡文迪什实验室成了物理学的圣地，世界各地的物理学家纷纷来访，把这里的经验带回去， 对各地实验室的建 设起了很好的指导作用。1919 年，汤姆逊的职位由他的学生卢瑟福(Ernest Rutherford)(1871-1937)继任。卢瑟福是一位
33、成绩卓著的实验物理学家，是原子核物理学的开 创者。他因在揭示原子奥秘方面做出的卓越贡献获 1908 年度的诺贝尔化学 奖。 卢瑟福更重视对年轻人的培养。在他的带领下， 查德威克发现了中子；考克拉夫特和沃尔顿发明了静电加速器；布拉凯特观测到核反 应；奥里法特发现氚；卡皮查在高电压技术、 强磁场和低温等方面取得 硕果，另外还有电离层的研究，空气动力学和磁学的研究等等。 1937 年卢瑟福去世，由 W. L. 布拉格(William Lawrence Bragg) 继任实验室第五任主任。W. L. 布拉格与其父 W. H. 布拉格(William Henry Bragg)因在 X 线衍射分析晶体结构
34、方面的成就共获 1915 年度的诺贝尔物理 奖。在二次世界大战的时候，实验室的主攻方向由主要从事原子物理和核物理基础研究转向对雷达、核武器的 军事研究。二战结束以后， 鉴于从科学研究和对于国家安全的重要性出发，英国政府 觉得核物理研究不应该 在大学的一个实验室里进行，就 专门成立了一个国家 实验室。所以从事核物理研究的科学家就 转移到国家实验室去了，钱也转移 过去了。 这样，实验室不 仅经费短缺，研究方向也失去了。在新的形势下，实验室在布拉格的领导下，将主攻方向由核物理改为晶体物理学、生物物理学和天体物理学，实现了战略转移。他本人和他父 亲在实验室进行 X 光晶体分析技术进行生物大分子结构的跨
35、学科研究。由于没有研究 经费，布拉格一方面支持他的两个部下莱尔(Ryle)和 Ratcliff 领导的小组收集军队废弃的雷达组装成原始的射电望远镜，开启了本世 纪宇宙天文的研究。他又从医学研究委员会争取到一笔经费。当 时柯立克(Crick) 和华生(Watson) 在实验室工作，他们对 DNA 有浓厚的共同兴趣，加入了蛋白质结构分析小 组，最终发现了 DNA 双螺旋结构，建立了正确的 DNA 分子结构模型。这个重大的科学发现被评为二十世纪最伟大的发现。布拉格的远见，在困难的条件下保证了实验室在这两个新兴学科上做出了辉煌的成果，发现了类星体、脉冲星、 DNA 双螺旋结构，确定了血红蛋白质的结构等
36、，造就了一大批诺贝尔奖获 得者， 为战后英国的科学争得了极高的荣誉。固体物理学家莫特(Nevill Mott, 1905-1996)1954 年起任实验室第六任主任，直到 1971 年退休。莫特 1905 年 9 月 30 日出生于英国利兹，1927 年在剑桥大学获硕士学位。莫特早期研究原子碰撞理论，并与马塞(H. S. W. Massey) 在 1933 年联名出版了权威的原子碰撞理论一书， 书 中讨论了带电粒子的“莫特散射 ”。后来莫特转入固体物理学的研究，在金属导体、离子晶体、半 导体等方面，做出了 许多有影响的工作。1936 年莫特和琼斯(H. Jones)合著了金属与合金性质的理论，
37、1940 年和格尼(R. W. Gurney) 合著了离子晶体中电子过程， 对现 代固体物理学的形成和 发展有重要的影响。第二次世界大战后，莫特等人研究了晶体缺陷及其 对力学性质的影响。二十世纪 60 年代起，莫特致力于发展无序体系及非晶态物质的电子理论研究，有力地推进了非晶 态物质研究的进展。 1971 年莫特和戴 维斯(B. A. Davis)合著了 非晶态物质的电子过程。莫特因 对磁性与不 规则系统的电子结构所作研究的贡献，于 1977 年与其他两位科学家共获诺贝尔 物理学奖。1971 年超导物理学家派帕德(A. Brian Pippard ，1920-)任实验室第七任主任。派帕德 19
38、53 年根据在一系列超导体上所作的微波表面阻抗的 测量结果，提出了相干长度的概念。1960 年发表了利用相对论研究穆斯堡尔效应的论文。1961 年派帕德收约瑟夫森(Brian D. Josephson)为研究生,指导他做实验和理 论 研究。约瑟夫森研究超导隧道效应，写出了论文初稿，派帕德请正在剑桥大学 访问 的安德森(Philip W. Anderson)教授帮助审阅，他 们三人进行了讨论。在安德森的帮助下，约瑟夫森1962 年在欧洲的物理通讯上他发表了划时代的论文 在超导隧道中可能的新效应，从理 论上预言了以后以他名字命名的 约瑟夫森超 导隧道效应，此时他只有 22 岁。第二年有多人的 实验
39、证实了约瑟夫森的预言。约瑟夫森因此项工作而获 1973 年度诺贝尔物理奖，而支持 约瑟夫森研究的派帕德由于在 论文上没有署名，失去了诺贝尔奖提名的机会。 国际著名的理论凝聚态物理学家爱德华兹(Samuel Frederick Edwards，1928-)，1983-1995 年担任卡文迪什实验室第八任主任。他 1949 年毕业于英国剑桥大学，获硕士学位，后赴美留学，1951 年获得哈佛大学博士学位。 1953 年到普林斯顿高级研究院工作，次年回国，在伯明罕大学任教，1958-1972 年在曼彻斯大学物理系任理论物理教授。1972 年到卡文迪什 实验室任教授。 1992-1995 年任剑桥大学副
40、校长。爱德华兹早期从事电动力学和量子场论研究，后将量子场论的概念和方法应用到固体物理和化学物理的各种问题上，包括液 态金属、涡流、高分子物理及非有序磁性系统。最新研究领 域包括粉末材料及玻璃的流 动、拉胀性、神 经网络的信息传递等。他在理论高分子物理方面的成就尤 为突出，其标志便是国际公认的爱德华兹哈密顿量的问世。他发表论文 250 余篇， 专 著 2 部以及若干有关科学技术的政策性论著和报告。1995 年起担任实验室第九任主任的弗伦德(Richard H. Friend，1953-)是位实验物理学家。弗伦德在实验 中发现，有机聚合物在电场中可以发光， 这个将电转化成光的新途径为有机聚合物的应
41、用开辟了广阔的前景。由于有机材料的特点，可以很容易地调节半导体的能隙和功函数，提高 发光效率，改变光的颜色。 现在，用有机材料制造的电致发光、象素 显示、信息存储等方面的产品已进入市场。二十世纪 70 年代以后，古老的卡文迪什实验室已经大大扩建，研究的领域包括天体物理学、粒子物理学、固体物理以及生物物理等等。卡文迪什实验室在近代物理学的发展中做出了杰出的贡献，近百年来培养出的诺贝尔奖金获得者已达 20 余人，卡文迪什至今仍不失为世界著名的实验室之一。橡树岭国家实验室橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory，简称 ORNL)是美国能源部所属最大的科学和能源研究
42、实验室。作为美国曼哈顿 秘密计划的一部分，为首先开发出生产和分离钚，橡 树岭国家实验室于 1943 年成立，原称克林顿实验室，2000 年 4 月以后由田那西大学和 Battelle 纪念研究所合伙管理。20 世纪 50 年代和 60 年代期间，橡树岭国家实验室是从事核能和物理及生命科学相关研究的国际中心。70 年代成立了能源部后，使得橡 树岭国家实验室的研究计划扩展到能源产生、 传输和保存领域。到本世 纪 初， 该实验室用和平时期同样重要但与曼哈顿计划时期不同的任务支持着美国。橡树岭国家实验室的任务是开展基础和应用的研究与开发，提供科学知识和技术上解决复杂问题的创新方法，增 强美国在主要科学
43、 领域里的领先地位；提高洁净大量能源的利用率；恢复和保护环境以及为国家安全作 贡献。2003 年 8 月 1 日起，Jeff Wadsworth 担任橡树岭国家实验室现任所长。他是国际上公认的冶金学家，曾任位于俄亥俄州首府哥伦布市 Battelle 纪念研究所的首席执行官，集中从事能源部科学计划、技 术转让和国土安全方面的工作。 2002年 8 月到 Battelle 纪念研究所工作之前，任劳论斯. 利弗莫 尔国家实验室负责科技的副所长。 1980 年-1992 年，在 Palo Alto 研究实验 室 为洛克希德导弹和空间公司工作。2003 年，他因在开发先进材料和超塑性，以及在确定大 马士
44、革和其他钢种的历史和产地所做出的突出贡献，和在科学上 维护国家安全方面的广泛主 导作用而被选为美国科学进步协会的会员。 橡树岭国家实验室现有雇员 3800 多人和客座研究人员大约 3000 人。客座研究人员每年在橡树岭实验室工作 2 周或更长的时间。其 2003 财政年度的经费首次超过 10 亿美元。田那西大学 -Battelle 纪念研究所每年提供 120 万美元，用于支持橡树岭地区的数学和科学教育、经济开发和其他项目。 橡树岭国家实验室许多科学领域在国际上处于领先地位。它主要从事 6 个科学领域方面的研究，包括中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全。 橡树岭国家实验室
45、正计划投资 3 亿美元，为下一代大科学研究提供现代化的场所。经费 将由联邦政府、州政府和私营部门提供，用于建造 11 个新的装置，包括功能性基因组中心、 纳米 阶段材料科学、先进材料表征实验室和计算科学联合研究所。 投资 16 亿美元的散裂中子源将于 2006 年竣工，它是世界上最大的民用科学项目届时橡树岭国家实验室将成为世界上首屈一指的中子科学研究中心。瑞士保罗谢勒研究所瑞士国家实验室PSI瑞士保罗谢勒研究所(Paul Scherrer Institute，简称 PSI)是瑞士科学和技术的多学科研究中心。在与国内外大学、其他研究机构和工业界的合作中， PSI 在固态物理、材料科学、基本粒子物
46、理、生命科学、核与非核能研究及与能源有关的生态学的研究中非常活跃。PSI 是瑞士最大的国家研究所，有雇 员 1200 人，是瑞士唯一这种类型的研究所。PSI 研究的重点放在基础研究和应用研究，特 别是与可持续发展有关的领域和对教育和培训具有重要意义、但超出大学 单个系能力的 领域。PSI 研制和运行需要特别高标准的技术诀窍、 经验和专业的复杂研究设施，拥有散裂中子源，瑞士光源 (SLS)等大科学装置，是世界上的国内外科学界主要的用户实验室之一。通过它开展的研究，PSI 获得新的基 础知识，并积极促进其在工业上的应用。例如，PSI 的设计人员通过一些特殊的技巧来 让 SLS 所产生的射线的能量达
47、到与欧洲同步辐射装置(European Synochrotron Radiation Facility，简称 ESRF)相同的功能，把现有的用来增加 X 射线 密度和 扩大波长范围的波动器技术发挥到了极限。尽管 这台加速器的周长只有 288 米，可以产生的电子束能量达到了 2.4 千兆电子伏特，而成本只有 8900 万美元，比 ESRF 建设成本的三分之一还要少。因为量子力学和相对论理论的出现，一个世纪以来人们对 400 年前伽里略有关宇宙发现的认识一直受到冲击。科学革命在 历史上从来没有 这样快和戏剧性地改变我们的生活。研究人员通常受好奇心和发现的欲望所驱使，想解释太阳如何运行，想知道所有的
48、原子谱，或了解脑中的 图形认知，想了解有关宇宙起源的基本 问题和自然界如何运作。研究还喜欢冒 险和冲破阻碍。自从很久以前美洲 发现以来，阻碍形形色色，再次造访月球的任何人 仅需步 Neil Armstrong 的后尘。 PSI 开展基础研究，多数由瑞士纳税人的钱支付。我们的令人兴奋的问题和吸引人的项目吸引许多具有奇异思想的人。例如，我 们对热 超导体是如何工作、一个新的称为黑格子玻色子粒子的存在，或无所不在的摩擦机制感兴趣。为此，我们必须在 PSI 或其他地方开 发新的实验方法譬如像确定蛋白 质的结构，利用质子治癌，然后用于其他的科技领域。社会仅在 100 年后从一些发明中受益，但在 PSI
49、培养的年轻人出去做生意，并还成立像 Sensirion、SwissNeutronics 和其他的创新的公司。这需要有一个欢迎企业家的环境 具有低成本资产、最适宜的 贸易条件、文化和好的学校。瑞士在这方面当然可以有所提供。我们为高质量的生活付出能源高消费的代价。但是，要为世界上所有的人都提供相同数量的能源，我们 缺乏资源。因此，我们的 义务是利用我们的知识和能力降低消耗，并寻找资源。 PSI 在用一种安全、可持 续性和对环境友好的方式处理能源资源方面做出重要贡献。 PSI 的指导原 则质量PSI 承诺开展最先进的科学研究，促 进和开展交叉学科研究，面向市场，质 量领先。用户实验室为自己的利益，PSI 在设计、建造和运行大型装置方面与国内外研究界进行合作。研究PSI 利用自己复杂的装置在物理、化学、生物、能源技术、环境科学和医学方面开展自己的研究。继续教育和培训PSI 与大学密切合作， 为雇员提供继续教育和培训。技术转让PSI 与工业界结成伙伴，促 进研究成果转化为新产品、新技 术和新工艺。社会方面通过开展具有国内和国际上重要意义问题的研究，培育与大众的公开对话， PSI 力争与社会发生关联，并负有解释 的义务。PSI 的组织结 构PSI 的科学研究课题广泛：人类与健康(Humans and Healt
