科學實驗室：延展人類奇思妙想

1953年，美國芝加哥大學的研究生米勒和導師尤列做了一個震動世界的實驗。他們在長頸瓶里裝上溫水，水蒸氣飄進一個有甲烷、氨氣和氫氣的燒瓶，那裡頻頻閃動電火花。接著氣體被冷凝成液體，流回溫水瓶。一周後發現：水裡有多種氨基酸、糖類和脂類。這個實驗模擬了原始海洋如何孕育生命。

誰也沒見過早期的地球，但因為有了實驗室，奇思妙想得以延展，籠罩真相的帷幕得以揭開一角。

最早的科學實驗室，描繪在一幅6世紀羅馬書籍的版畫上。版畫畫的是古希臘的畢達哥拉斯坐在椅子上，用小錘敲一串懸掛起來的鈴鐺。書上說，畢達哥拉斯聽到金屬工人敲擊器皿，有了一個假想。他用鈴鐺證明：物體本身，而非敲擊力度決定音調的高低。

古代很少有專門的設備，模擬一種簡單和極端的大自然。中世紀後期，現代意義的實驗室才有了雛形。倫敦科學博物館的彼得·莫里斯說：「化學是第一個實驗室科學。」1556年阿格里科拉的名著《冶金學》中的插圖，描繪了一種化學實驗室的雛形：兩位工人給熔爐添柴，一屋的冶煉用具，有個研究員坐在桌旁，使用砝碼和天平。

觀察精心設計的人工裝置，比觀察自然更有益於增進知識，大概是17世紀被意識到的。托里拆利將水銀倒入玻璃管，讓管子口朝下豎立在水銀槽里，管子里出現了真空。儘管礦工們早就知道，抽水機將水提高10米左右就無法繼續，但托里拆利的創舉首次讓人們相信：伽利略說的「大氣的重量」是可以測量的；「真空」是有的。

義大利科學的花骨朵，百年後在英國盛開。18世紀的英國湧現出大量「自然哲學家」，他們在家庭實驗室里消閑度日，擺弄著新出現的各種科學玩具——製造真空的氣泵、分離空氣的氣槽、顯微鏡、壓力計、扭秤、溫度計、電堆……化學實驗室擺滿了扭成各種形狀的玻璃器，樣品齊整的櫥櫃和大小熔爐。

中國科學院大學的科學史學者柯遵科認為，實驗室的興起，首先是因為科學本身越來越複雜。富蘭克林和他的同代人還要親自做實驗；隨著儀器增多，富人們甚至得僱用助手了。

英國偉人建立了啟蒙時代最有名的實驗室——瓦特和合伙人博爾特建造的索霍實驗室（Soho），嘗試從熱氣球到雕刻機的各種實驗，招待慕名而來的各國訪客，它附屬於蒸汽機工廠，但主要是滿足科學圈同仁的好奇心。

在新生的電磁學、熱力學和輻射研究時代，劍橋大學19世紀後期建立的卡文迪什實驗室獨領風騷。中科院自然科學史所的研究員閻康年說，在卡文迪什，研究員、實驗員和技工緊密結合，推動了從個人到集體的科學的轉變。

1932年，第一台加速器——高壓倍加器在卡文迪什製成，需要幾組人配合, 由此開創了大科學時代。卡文迪什1940年代發展到固定研究人員40人，研究生和訪問學者400多人，分為幾個組系，各成系統，各配車間、工人和計算機房，這種組織模式被今天世界各大科研機構採用。

實驗室一開始是私人擁有，往往是富二代，後來則由政府出資。德國人走在這一浪潮的前列。比如柏林大學物理實驗室本來是馬格努設在自己家裡的，後來被國立大學收編。一戰前，德國科學藉助大量新建立的實驗室趕上英法，化肥和化學武器從德國實驗室里流出。社科院科技哲學研究室的段偉文研究員說，德國政府投資實驗室，主要源於十九、二十世紀之交的國家民族體制。

美國政府也熱心於投資國家實驗室，段偉文說，這主要源於二戰和冷戰時期的國防與安全需求。迄今，由美國聯邦政府主辦或資助的國家級實驗室有720所，其中大型綜合性的有100所左右。

如果畢達哥拉斯看到今天實驗室的龐大規模，手裡的敲錘一定會掉到地上。CERN（歐洲核子研究中心）實驗室有13000名工作人員，它在2015年的一篇論文有5154位作者；CERN有6個大對撞機，其中LHC的隧道近百公里長；CERN每年花掉的錢，摺合成黃金有20噸，都化作了科學論文。（記者 高 博）

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