卡文迪什實驗室的成功經(jīng)驗

英國劍橋大學的卡文迪什實驗室是世界上一流的實驗室，它與劍橋大學的物理學科幾乎是同義詞。它的一流，既表現(xiàn)在取得了一系列物理學上的開創(chuàng)性成果，也表現(xiàn)在造就了好幾代出類拔萃的科學人才，獲得諾貝爾科學獎的就有29位，這在整個科學史上是空前的。

一、面向世界攬?zhí)煜掠⒉?/h2>

卡文迪什實驗室之所以能夠在145年的歲月長河中經(jīng)久不衰，首要原因在于善選優(yōu)秀人才。

卡文迪什實驗室創(chuàng)建于1871年。1882年，第二任教授瑞利就實行了一項重要改革：實驗室向婦女開放并開設男女平等的班級。1895年，湯姆森教授的改革是打破國別界線和性別界限的束縛，以才學取人，面向世界招收研究生，并且授予女性學者學位。被譽為培養(yǎng)人才巨匠的盧瑟福教授，秉持科學無國界的觀點，在他的學生和助手中，有的來自西方發(fā)達國家，也有的來自小國、殖民地或很多落后國家，甚至來自中國、日本和蘇聯(lián)的學生。

實際上，后來的歷任教授都很好地繼承并發(fā)展了這一傳統(tǒng)。他們在選人時都能摒棄狹隘的民族、地方和信仰意識，按照公平競爭的原則廣攬人才，而且在選擇人才時，分數(shù)不是最主要的，而更加看重學生的原創(chuàng)性素質(zhì)、水平和能力。在教學和研究過程中，對任何一個國家和地區(qū)的學生都是一視同仁，熱心關注著他們的學習和研究進展。也正是這種愛才無類的方式，網(wǎng)羅了來自世界各地的科學英才，成就了實驗室的高度威望和卓越發(fā)展，可以說，這種面向世界、公正平等的人才選拔方式為實驗室的極大成功創(chuàng)造了先決條件。

二、學科帶頭人的學術領導力

在嚴格的選擇標準和任命程序下，到目前為止，卡文迪什實驗室先后有9位卡文迪什教授，他們分別是麥克斯韋、瑞利、湯姆森、盧瑟福、布拉格、莫特、派帕德、愛德華茲、佛倫德。他們是世界上一流的物理學家，一流的教授，也是卡文迪什實驗室的學科帶頭人?？ㄎ牡鲜驳某晒﹄x不開這幾位強有力的主帥，正是在他們的帶領下，實驗室迅速走向世界一流。

盡管對實驗室教授的選擇并沒有成文的規(guī)定，但是從歷屆教授的選聘上可以歸納出三條不可或缺的原則：“一是科學成就卓著并能領導該室沿有成果的道路發(fā)展，二是在國際上有崇高的威望，三是對劍橋大學的決策有重要的影響?！盵1]卡文迪什教授也是系主任，身兼教學科研和實驗室管理的雙重任務。每逢換屆時，劍橋大學都要為此成立專門的評選委員會，經(jīng)過苛刻的評審程序，物色其人選。

一個成功的學科帶頭人，除了自身的學術造詣之外，其他方面的能力也是必不可少的。湯姆森突破經(jīng)典電磁理論的桎梏，打破原子為終極粒子的陳舊觀念，將實驗室的主攻方向轉(zhuǎn)到氣體放電和原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上來，使實驗室一舉進入到物理學的最前沿。盧瑟福十分重視學生的研究課題，并能根據(jù)他們的興趣和具體情況給予幫助和指導，真正做到了“因材施教”。這樣的例子不勝枚舉，比如“盧瑟福將專長于電氣工程的卡皮查放在高強度電磁場研究，將考克饒夫特放在研制加速器上，支持阿普爾頓研究無線電通訊而導致發(fā)現(xiàn)電離層。”[2]他對每位學生的意愿和能力都非常了解，能夠充分發(fā)揮他們的才能并將其引領到最適合的研究方向上來，對學生的原創(chuàng)性思想給予培植和扶持，使其成長并結(jié)出碩果。盧瑟福在培養(yǎng)尖端人才方面有著無可比擬的能力，僅在他任期內(nèi)，“有7位獲得諾貝爾獎，6人被授予爵士，1人被封為勛爵，2人被選為大英科學促進協(xié)會的主席，1人當選過皇家學會主席，1人做過英國自治領的總督?！盵3]二戰(zhàn)以后，布拉格為適應學生人數(shù)增多和規(guī)模擴大的需要，建立了組系管理體制，一改盧瑟福過去實行的集中領導模式，這一民主和分權(quán)的管理體制調(diào)動了廣泛的積極性；為了避免日常事務的分心，他還成立秘書室，專管一般的行政事務，這樣就可以心無旁騖地管理教學和科研。

三、教學和科研的良性互動

卡文迪什實驗室不是一個單純的實驗室，實際上也是劍橋大學的物理系，兼有教學與科研的雙重職責。它成功的秘訣之一，就是實現(xiàn)了教學與科研的完美結(jié)合。教學相長、教研相長在這里得到了完美的詮釋。

卡文迪什實驗室從成立之初，就決定采用物理實驗的方法來進行教學和研究，堅持將研究注入教學，使得教學過程既是學習過程，也是進行研究的過程。首任教授麥克斯韋在發(fā)表就職演說時就提及，科研在學校的教學中有著重要作用，要將教學和科研有系統(tǒng)地結(jié)合起來，讓學生投入到前沿的研究中去。這一做法對培養(yǎng)大量頂尖人才起到了重要作用，也成為實驗室的優(yōu)良傳統(tǒng)。繼任者瑞利不僅建立了有組織、有系統(tǒng)的實驗物理教學體制，完善課程設置和編寫應用物理教科書，還帶領學生精確測量了各種電標準。湯姆森吸收了德國的研討班制和博士學位制的優(yōu)點，同時又主張學生要動手實驗、通過實驗培養(yǎng)獨立思考的能力。

盡管有一段時期，卡文迪什實驗室也存在著教學和科研的矛盾，到莫特出任教授時，儼然已經(jīng)“變成了一個研究院”[4]，因此尋找教學和研究之間的平衡便成為他要解決的重要問題?；诖?，莫特大膽改革，在教學上進行了兩項改革，一是改革研究生的課程設置，二是改革獎學金考試體制，改變重研究輕教學的傳統(tǒng)做法。“莫特的科研與教學結(jié)合思想實際上是大學應當以教學為基礎，以研究求進取的路線?！盵5]莫特審時度勢，及時改變策略，促使兩者重趨平衡。

教學與科研相結(jié)合，既有利于培養(yǎng)人才，也有利于科學研究，使得教學與科研形成良性循環(huán)，從而推動學科不斷發(fā)展。

四、學科交叉的革命性成果

卡文迪什實驗室歷來不囿于物理學一域，注重跨學科研究，這也是它一直處于世界領先水平的原因之一。

卡文迪什實驗室29人獲得諾貝爾獎，并不都在物理學領域，還有化學獎、生理學或醫(yī)學獎。盧瑟福入主卡文迪什實驗室時，除了將核物理作為主要研究方向之外，還支持無線電探測、高強度電磁場和蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)等研究，取得了一系列重要發(fā)現(xiàn)，并奠定了分子生物學的基礎。第五任教授布拉格在主持實驗室期間，積極鼓勵將量子力學、分子遺傳學、有機化學和晶體物理學等學科進行交叉與滲透，利用X光晶體衍射技術分析生物大分子結(jié)構(gòu)，使研究方向逐漸轉(zhuǎn)向蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和生物分子學的研究，成功地實現(xiàn)了物理學和生物學的交叉。第二次世界大戰(zhàn)以后，實驗室形成了一個研究生物大分子結(jié)構(gòu)的團隊，僅在1962年，該團隊就有5人獲得了同年的諾貝爾獎。20世紀50年代至60年代，卡文迪什實驗室的科學家們以物理學方法和理論為基礎，又跨過物理學進入到其他的學科領域。1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出就是卡文迪什實驗室多學科交叉合作研究的典型成果，這一偉大發(fā)現(xiàn)得益于物理學家克里克和生物學家沃森的通力合作，他們發(fā)揮各自學科背景的特長，默契配合，獲得了20世紀生物學中最偉大的發(fā)現(xiàn)，也由此開啟分子生物學時代，開辟了生命科學的新紀元。

到派帕德接任第七任教授時，他將大量的儀器設備投入到射電天文學和半導體物理學，開創(chuàng)新的學科跨界。近年來，該室在跨學科科研方面仍在持續(xù)發(fā)力，“21世紀的前十年，卡文迪什實驗室站在納米技術領域新前沿，同時也開拓了冷原子和超低溫物理研究的嶄新領域。”[6]并以此釋放出巨大的跨學科科研生產(chǎn)力。

注釋：

[1]閻康年.卡文迪什實驗室選擇和培養(yǎng)人才的經(jīng)驗研究[J].自然科學史研究，1996,(3):198.

[2]范旭，李佳晉.卡文迪什實驗室的協(xié)同創(chuàng)新實踐及其對我國高校的啟示[J].科技管理研究，2014,(20):82.

[3][4][5]閻康年.卡文迪什實驗室：科學革命的圣地[M].河北：河北大學出版社，1999:260, 535,536.

[6]陳艾華，鄒曉東.英國研究型大學提升跨學科科研生產(chǎn)力的實踐創(chuàng)新——基于劍橋大學卡文迪什實驗室的分析[J].自然辯證法研究，2012,(8):57.