第12卷第1期张家界旅游简介
V ol.12No.1
2021年2月CHUANGXIN YU CHUANGYE JIAOYU Feb. 2021世界著名实验室“盛产”诺贝尔奖得主的教育谱系
四时田园杂兴其三十一翻译彭拥军，刘冬旭
(湖南科技大学教育学院，湖南湘潭，411201)
[摘要] 被誉为世界物理学圣地的英国卡文迪许实验室、号称美国现代高科技摇篮的贝尔实验室和助推日本迈入诺贝尔奖获奖大国的物理学精英苗圃仁科研究室，都积极倡导原创性研究，其实验室的科学家不断斩获诺贝尔自然科学奖。这些著名实验室特别注重用独特的教育方式实现学术传承和研究创新：首先，作为人才高峰的学术大师以高瞻远瞩的学术领导力和享誉国际的学术声望吸引已有一定学术影响或
学术潜质的人才来实验室工作，构筑坚实的人才高地，并以此奠定人才高峰与人才高地良性互动的基础。其次，实验室自由愉悦的组织环境、风格不同的正式与非正式沙龙，共同营造了良好的科研氛围。这种科研文化能够激发研究灵感，使实验室保持领先的优势地位。最后，老师对学生的研究引领和学术提携能有效实现学术传承，而大师们自觉的举贤让能有效地鼓励后学晚进努力超越前辈先进，实现良性的新陈代谢，使实验室充满生机与活力并始终走在科学研究的前沿。
[关键词] 著名实验室；教育谱系；人才高峰；人才高原；诺贝尔奖
[中图分类号]G644.6 [文献标识码] A [文章编号] 1674-893X(2021)01−0144−12
出生于瑞典首都斯德哥尔摩的杰出化学家、工程师、发明家、企业家诺贝尔一生积累了巨额财富，在他即将辞世之际立下“请将我的财产变做基金，每年用这个基金的利息作为奖金，奖励那些在前一年度为人类做出好的贡献的人”[1]的遗嘱，由此诞生了科学界最重要的学术奖项诺贝尔奖。诺贝尔奖得主的数量、集中度和诺贝尔奖获奖频次，对一个研究机构来说，能够强有力地证明其在学术同侪中的地位；对一个国家而言，则能够反映其在科学技术领域的已有水平，同时能预测其发展潜力。因此，每一次诺贝尔奖获得者名单的公布都必然成为举世瞩目的大事。当人们将目光聚焦于诺贝尔奖花落谁家的时候，一些常常榜上有名的实验室就自然地进入了公众视野。英国的卡文迪许实验室、美国的贝尔实验室和日本的仁科研究室都与诺贝尔奖得主有着很深的渊源。三个来自不同国家、具有不同治理结
构的实验室是通过何种教育方式来实现学术传承和触发科技创新灵感的？这是对该问题感兴趣的人们都想知道的答案。
一、原创成果：成就研究圣地和诺奖“孵化器”的基石
从1901年首次颁发诺贝尔奖到2019年最近一次颁发的120年间，诺贝尔奖一共授予919名个人(4人为重复获奖，故有923人次获奖)和24个团体(有一个团体获奖2次，一个团体获奖3次，故团体获奖总次数为27)。为了避免对研究结论产生不必要的争议，本文侧重分析诺贝尔物理、化学、医学和生理学等自然科学奖的相关数据。在自然科学奖项方面，全球共有613①名科学家获诺贝尔奖②，其中，有213人获得物理学奖，184人获得化学奖，219人获得生理学或医学奖。诺贝尔奖的获奖大国依次是美国、英国、德国、法国、瑞典等，而日本则是近20年来获得诺贝
[收稿日期] 2020-10-19；[修回日期] 2020-11-21
[基金项目]湖南省学位与研究生教育改革研究项目“研究生培养过程管理的国际比较与实践探索”(2020JGZX018)
[作者简介]彭拥军，湖南宁乡人，湖南科技大学教育学院教授、博士生导师，主要研究方向：高等教育学、教育社会学和农村问题，联系邮箱：*********************；刘冬旭，山东临沂人，湖南科技大学教育学院硕士研究生，主要研究
方向：高等教育学
诺奖人物彭拥军，刘冬旭：世界著名实验室“盛产”诺贝尔奖得主的教育谱系145
尔奖人数增长最快的国家，凭借后发优势成功跻身于与瑞典(拥有27名得主)并列的诺贝尔奖获奖大国行列。在这些获奖大国中，英国的卡文迪许实验室、美国的贝尔实验室和日本的仁科研究室与很多诺贝尔奖获得者有着深厚的学术渊源。这些实验室是如何成功催生众多诺贝尔奖的，其背后的教育传承机理值得总结和借鉴。
(一) 英国卡文迪许实验室：科学研究的圣地
作为剑桥大学(University of Cambridge)物理科学院一个系级研究室的卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)，是由詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell，1831—1879)于1871年创立的，它在科学研究上的影响力历经百年而不衰。卡文迪许实验室取得了许多开创性成果，在物理学方面更是独领风骚：如电磁学理论的创立，原子内部结构的发现和准确阐述都来自该实验室。这些重要的成就使物理学研究视角从宏观领域深入微观世界，并引起了物理学领域的重大学术突破。在该实验室的巅峰时期，“全世界二分之一的物理学发现都来自卡文迪许实验室”[2]，该实验室也因此饮誉全球，成为当之无愧的世界物理学圣地。除此之外，该实验室在化学、生理学或医学领域也取得了骄人成就：如氩气的发现、促成DNA的双螺旋结构的发现等也来自该实验室。
1871年至1937年是卡文迪许实验室原子物理蓬勃发展的时期，该领域的突破性成果使该实验室的科研人员从首次颁发诺贝尔奖(1901年)起的36年间累计获奖11次。任何机构能够取得如此突出的科学成就都足以让世人仰慕。截至2019年，该实验室共有29位科学家成为诺贝尔奖得主。即使将该实验室视为一所独立的大学，其诺贝尔奖得主人数也可以进入全球高校诺奖得主榜单的前30名；作为剑桥大学的一个实验室，其诺奖得主人数占全校得主总数的四分之一。剑桥大学能够高居全球高校诺贝尔奖得主榜单第二位(截止到2019年，排名第一的哈佛大学获奖人数为160人，排名第二的剑桥大学获奖人数为120人)，卡文迪许实验室可谓居功至伟。迄今为止，该实验室的科学家除了20人获得诺贝尔物理学奖之外，另有6人获诺贝尔化学奖，3人获诺贝尔生理学或医学奖。
(二) 美国贝尔实验室：现代高科技的摇篮
美国贝尔实验室(Alcatel-Lucent Bell Labs)是由美国电话电报公司(American Telephone & Telegraph Company)于1925年收购西方电子公司的研究部门而创立的一家隶属于工业企业部门的科学研究机构。该实验室的物理学研究主要关注物理科学如何推进工业生产和企业进步，其在通讯技术方面的研究成果闻名于世。贝尔实验室是现代高科技应用于工业生产、实现工业生产与科技进步良性互动的先驱。
贝尔实验室的研究重点主要集中在基础研究、系统工程和应用开发等领域。基础研究主要侧重电信技
术的基础理论，研究视野则拓展到物理学、数学、材料科学、行为科学等相关领域；系统工程主要侧重研究构成电信网络的高度复杂系统；应用开发主要负责设计贝尔系统电信网络的设备和软件，负责应用开发的部门也是实验室最大的部门。贝尔实验室为全世界带来了晶体管、通讯卫星和计算机等方面的众多创新技术与产品：晶体管是电脑、手机和其他电子电路的基本构建块；通讯卫星在传输电话、电报、传真和电视等信息方面有广泛应用；UNIX系统为各类计算机之间的大规模联网提供基础性技术支持，C语言是世界上使用最广泛的编程语言之一。贝尔实验室的应用开发研究为科学技术走入人们的日常生活、为人们生活现代化的实现作出了杰出贡献。概而言之，在贝尔实验室诞生的这些重大发明和发现，对世界经济发展和科技进步以及人类日常生活水平的提高发挥了关键性作用，贝尔实验室也因此被誉为“现代高科技的摇篮”。
1937年，贝尔实验室研究员克林顿·戴维森(Clinton Joseph Davisson，1881—1958)因发现了晶体对电子的衍射作用而荣获诺贝尔物理学奖，以此为开端，到20世纪80年代，又新增6位科学家问鼎这一科学界的最高荣誉。在实验室发展的黄金时期，该实验室的科学家先后有7位获得了诺贝尔奖。迄今为止，该实验室共有15人获得诺贝尔奖。
2021年第12卷第1期
146 (三) 日本仁科研究室：物理学的精英苗圃 2001年3月，日本明确提出“50年拿30个诺贝尔奖”③
的目标，到2019年已经完成了19项，据此推算，最终获奖数量很可能超过甚至大大超越预定目标。疏理日本诺贝尔奖获奖历史脉络，我们不难发现，仁科研究室在推进日本多次斩获诺贝尔物理学奖的进程中有着不可忽视的贡献。
日本仁科研究室(Nishina Research Office)是仁科芳雄(Nishina Yoshio ，1890—1951)于1931年任理化学研究所(RIKEN)主任研究员时主持成立的。在仁科芳雄的倡导下，该研究室的建室原则强调理论研究与实验研究并举。这种建室理念实际上也凸显了二战后日本科学研究的特点：既讲求实际又追求真理，既注重协作又尊重自由，既维护家长权威又彰显个性魅力[3]，并由此开创出一条既遵循日本科学研究的传统精神又合理融合西方科学研究精神的独特发展道路。 仁科研究室创造了日本物理学研究的多个第一：日本第一台回旋加速器在该实验室建成，介子理论、超多时间理论等众多物理学重要的原创性理论成果在这里产生，日本首个诺贝尔奖也在此诞生。除此之外，迄今为止日本共有9人获
霍汶希得诺贝尔物理学奖(不包括2名美籍日本人)，尽管只有2人属于该研究室，但追溯师承谱系，发现这些诺贝尔物理学奖得主(含1名美籍日本人)基本可以在这里到师承关系。有鉴于此，仁科研究室被誉为“日本物理学精英的苗圃”。 二、合作成长：促成人才高峰与人才高地良性互动的教育基点
尽管卡文迪许实验室、贝尔实验室、仁科研究室的建室背景、管理理念和运行机制不尽相同，但学术大师作为实验室人才高峰实行的教育引导和研究引领作用则是相同的。大师凭借实验室完备的设施、宽松的用人机制和浓厚的学术氛围，吸引、留住、孵化实验室后备人才，使实验室形成人才高地，从而实现人才高峰与人才高地在研究上的协同创新。国际著名实验室能够不断取得划时代的创新成果，都与其独到的教育生长和传承机制有关。
(一) 形成聚集效应：促进人才高地与人才高峰在互动中的良性生长
对实验室而言，以学术为志业的优秀科研人才是其保持持久活力的根本。实验室的学术大师是人才中的人才，是研究室科研人员富集而成的人才高地中的人才高峰，是推动科学研究活动有效进行的灵魂人物。学术大师凭借卓著不凡的学术成就、高瞻远瞩的学术领导力和享誉国际的崇高声望，在全世界范围吸纳优秀科研人员和有研究潜力的人员来实验室工作，以此形成实验室的人才高地，并使实验室成为研究高峰。学术大师是实验室的定海神针，他们为了扩充实验室的人才储备、促进学术交流，纷纷实行改革，多途径并举来拓展实验室人才选拔范围，强化实验室科研人才高地的集聚效应。
实验室形成开放、多元、异质的人才筛选和成长机制。首先，吸收女性从事科研工作，实现科学研究无性别的突破。卡文迪许实验室第二任主任瑞利男爵三世(Third Baron Rayleigh ，1842—1919，1904年诺贝尔物理学奖得主)大胆抵制了当时在学术界十分流行的“女性不适合做科研”的世俗偏见，破例招收女性科研人员进入实验室从事科研工作，使女性享有了与男性同等的研究机会，使科学研究的性别歧视成为历史，使无性别差异的共同成长成为现实。这大大扩充了科研人员后备队伍的选择范围。其次，从全世界网罗科研人才，成功展现科学无国界的大视野。卡文迪许实验室在第三任主任J.J.汤姆逊(J.J.Thomson ，1856—1940，1906年诺贝尔物理学奖得主)的提议下，在1895年首次面向全球招收研究生，允许国内外其他大学的研究生来实验室学习和研究，开创了全球学者在实验室共同研究、共同成长的新局面。再次，打破选人常规，大胆启用特殊人才。实验室的学术大师在选拔人才时，除了沿袭常规选才模式外，非常注重考察研究者的原创意识、学术见解或论文成果，并以此为依据来识别和招募特殊的科研人才。最有名的例子当推汤姆逊破格录用卢瑟福(Ernest
Rutherford ，1871—1937，1908年诺贝尔化学奖得
主)的故事。卢瑟福在卡文迪许实验室的研究生考
诺奖人物彭拥军，刘冬旭：世界著名实验室“盛产”诺贝尔奖得主的教育谱系147
试中，如果按照分数排序就将落榜，但当时的实验室主任J.J.汤姆逊因为看到卢瑟福在电磁实验论文
中表现出的原创能力而破格录取了他。后来的事实证明，卢瑟福在放射性、原子物理和核物理等研究领域确实具有杰出的原创性才华[4]。这个例子有力地说明了大师的慧眼比刻板的考试更能有效识别英才，而这样的故事在卢瑟福身上又成功上演。一位名叫卡皮查④(Piotr Leonidovieh KaPitza，1894—1984，1978年诺贝尔物理学奖得主)的年轻学者在向卢瑟福提出进入实验室从事科研工作的申请时，实验室因过分拥挤准备拒绝他的申请。但卢瑟福最终因为卡皮查别具一格的提问⑤而接纳了他，此举为实验室又多贡献了一位诺贝尔奖得主。在留任卡文迪许实验室并于1919年接替汤姆逊成为该实验室第四任主任期间，卢瑟福吸引了来自十多个国家的青年学者到实验室从事研究工作。在其影响下，他的助手和学生不断斩获诺贝尔奖，人数总计有13人之多。
可以肯定，学术大师是实验室的“人才吸铁石”和成长助推剂，学术大师的教育和引领使实验室的优秀人才得到快速成长，使实验室成为科研人才富集的人才高地。这些具有强大科研潜力的研究者在实验室学术大师潜移默化的影响下快速成长和成熟，不断诞生新的学术大师。世界著名实验室借助学术大师独特的学术魅力，其广揽人才与精准引才相结合的人才选拔和培养模式扩大了优秀人才的选拔范围，并在此基础上实现了学术大师对实验室人才的教育和引领作用，产生了众多优秀科研人才投奔实验室的“高原聚集效应”，最终实现了人才高峰与人才高地的良性互动，确保了实验室的学术活力。
(二) 催化研究灵感：实现大师高峰作用与人才“高原效应”的协同作用
如果说吸引、留住研究精英还只是实验室学术大师日常工作的重要内容，那么为科学研究创造自由的发展空间与激发无穷的创造灵感，不断诱导出具有开创性的研究成果，实现科学研究的有效传承，则是大师工作的重中之重。灵感是科学研究的触发剂，而自由愉悦的组织环境是激发科学研究灵感的沃土。学术沙龙是一种通过用智慧点亮智慧来激发研究灵感最常用的互动形式，三个著名实验室都有颇具自身特的学术沙龙传统。卡文迪许实验室的正式沙龙由汤姆逊首创。J.J.汤姆逊在1893年将研讨课(seminar)发展为每两周召开一次的卡文迪许物理学专门研讨会，专题讨论有关物理学重要问题的最新研究论文。卡皮查俱乐部也是一种比较正式的沙龙。卡皮查把俄国的沙龙传统带到了剑桥，组建了一个讨论班，人称“卡皮查俱乐部”。该讨论班于1922年10月17日召开了首次讨论会，自此以后，讨论会每周举办一次。该讨论会对沙龙成员有严格要求：如在沙龙上作报告是成为永久会员的必要条件，而缺席两次就会受到除名的惩罚。杰出物理学家玻尔、埃伦菲斯特、弗兰克、海森伯、朗之万等人都是该沙龙的永久会员。“卡皮查俱乐部”在剑桥物理学发展史上画下了浓墨重彩的一笔，卡皮查也对自己在剑桥留下的这一印记引以为豪。
百里挑一关昕刘硕网上经典语句卡文迪许实验室还有融学术与生活于一体的非正式沙龙。卢瑟福组织发起的每天午后四点的茶时漫谈会(Tea Time)和每年固定在元旦前夕的聚餐会都是非正式沙龙。这类非正式沙龙至今被人津津乐道。在非正式沙龙上，所有研究人员不分职务高低、年龄大小，在学术讨论中一律平等。在这种非正式讨论中，任何学术思想都可以提出来探讨，任何人都可以自由发表见解。正是在这种自由宽松的氛围中，
新思路、新观点很自然地迸发出来。卢瑟福本人也曾在这样的沙龙中被激发出研究灵感，他有关原子核构成和质子命名的初始灵感就源自非正式沙龙。卢瑟福的这一创造性构想引发了物理学微观领域的哥白尼式革命。
陈学冬宋佳在一起贝尔实验室和仁科研究室的学术沙龙同样各具特。在20世纪20年代，每周一下午五点，贝尔实验室都会在办公楼顶层的大礼堂举行约一小时的学术报告会，该报告会专门邀请非实验室研究员或实验室研究员做报告。非实验室研究员密里根(Robert Andrews Millikan，1868—1953，1923年诺贝尔物理学奖得主)和费米(Enrico Fermi，1901—1954，1938年诺贝尔物理学奖得
2021年第12卷第1期
148主)，实验室研究员戴维森、肖克莱(Shockley William Bradford ，1910—1989，1956年诺贝尔物理学奖得主)都曾在这里给实验室科研人员报告过科学研究的最新进展。实验室举办的学术报告会成为了名副其实的传播科学新思想的阵地。仁科研究室的学术沙龙被称为轮讲会。它通常由有领导力的学者组织，会前将与会人员排序，请他们按顺序轮流介绍国外发表的新成果，然后进行讨论，以期出论文中值得进一步研究的问题，或者把国外好的研究成果引入自己的研究中[3]。轮讲会的参与者不会因年龄或身份等因素而受到任何限制，它旨在鼓励导师与弟子、理论研究人员与实验人员平等参与，携手共进。会上常常会因研究视角或观点不同而出现激烈辩论的场面，创造性的科学研究灵感容易在这种热烈讨论的氛围中萌生。值得一提的是，仁科研究室的创始人仁科芳雄因崇仰卢瑟福的学术成就，曾到卡文迪许实验室进修，并参与了该实验室利用X 射线研究康普顿散射的实验。他回到日本后，将卡文迪许学派的成功经验移植到仁科研究室。仁科研究室的研究员坂田昌一(Shoichi Sakata ，1911—1970)在回到名古屋大学后，又把仁科研究室这一激发创造灵感的实践经验带去了，在那里建立了一周一次的研讨会(colloquium)。2008年获得诺贝尔奖的日本科学家益川敏英(Toshihide Maskawa ，1940— )就受益于该讨论会。 三、传承中创新：实现科学研究继承与超越的看家法宝
科学是一脉相承又前后相继的事业，故培养晚进后学是实验室大师的责任之一。卡文迪许实验室的J.J.汤姆逊和卢瑟福，贝尔实验室的尤厄特(Charles Coffin Jewett ，1816—1868)和仁科研究室的仁科芳雄等，都有着鼓励和提携后学晚进登上科学高峰的美谈。
(一) 学术传承：实验室作育菁莪谱系的脉动 大师作为实验室的学术楷模，以过硬的学术素养、坚定的学术品行、正义的学术道德展现出特有的学术关怀，并以积极乐观、百折不挠的科研精神熏陶着实验室成员。以卡文迪许实验室第三任主任J.J.汤姆逊为例，他培养的学生中有7
名诺贝尔奖获得者，而他的学生中又涌现了几名培育诺贝尔奖获得者的大师。汤姆逊的学生卢瑟福(1908年诺贝尔化学奖得主)更是青出于蓝而胜于蓝，不仅其本人获得了诺贝尔奖，他还成功培育了13位诺奖得主(其中直接培养11名，间接培养2名)。卢瑟福的学生助手团队因此被后人誉为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。卢瑟福在培养学术大师方面也是成就突出。卢瑟福的学生尼尔斯·玻尔(Niels Henrik David Bohr ，1885—1962，1922年诺贝尔物理学奖得主)成功继承了卢瑟福的衣钵，不仅自己获得了诺贝尔奖，而且培育了6位诺贝尔奖得主(学生或助手)(见图1)。
图1 卡文迪许实验室作育菁莪谱系[5−6]
被誉为日本物理学研究辉煌历史之发端的仁科研究室有类似的谱系(见图2)，其建室人仁科芳雄被誉为“日本近代物理学奠基人”“日本物理学之父”。他的学生之一汤川秀树(Yukawa Hideki ，1907—1981)
因预言π介子的存在而获得1949年诺贝尔物理学奖，成为日本史上第一位诺贝尔奖得主。仁科芳雄的另一位学生朝永振一郎(Sinitiro Tomonaga ，1906—1976)则与两位美国物理学家共同获得1965年的诺贝尔物理学奖；朝
发布评论