书城自然西方科技十二讲
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第11章 拓展与规模化:现代科学社会建制的形成(2)

您说得对。下面我再来介绍德国大学的“教学和研究实验室”的建设。这个实验室的开创与德国著名有机化学家尤斯图斯·李比希有关。1826年,李比希在巴黎师从盖—吕萨克学成回国,在吉森大学开办了“科研和教学实验室”,并配备了一流的设备。为提高教学质量,让教师做演示实验,让学生动手做演示实验,是这个实验室建立的初衷。在教师和学生实验之余,由李比希牵头,带领五六个讲师,并配备十来个助教,利用设备进行世界一流的课题研究。这样,大学实验室也变成了科学研究机构,从事研究的大学教师也同时成为科学家。李比希的这种做法后来逐步流行,德国各大学纷纷成立了教学实验室,由一名导师和众多的高级研究者组成的研究小组在其中工作。在相当长的一段时间内,他们竭尽尤斯图斯·李比希全力从事研究,一直到他们在本专业内超过了世界上其他地区的同行。结果,约从19世纪中期开始,一些德国大学的实验室变成了科学研究中心,甚至是国际科学共同体的各个领域的活动中心。到19世纪末,许多教授的实验室已经很有名气了,这使得这个时期最有才华的学生从世界各地来到他们的实验室。在这些实验室工作的许多学生,后来大多成为重要的科学家。

此外,19世纪初的许多德国科学精英从法国留学或游学回国以后,也以法国综合工科学校为样板,纷纷在德国创办高等技术学校。1825年在卡尔斯鲁厄、1827年在慕尼黑、1828年在德累斯顿、1829年在斯图加特、1831年在汉诺威等地的大学都是受这种影响创办起来的。在这些技术学院中,作为未来工程师的大学生受到科学的训练,教师也频繁地使用科学和研究科学,并且最后他们也产生了具有大学水平的科学。通过这些方式,科学与技术的关系就越来越密切了。

荫“教学和研究实验室”的建设,的确又把大学内化学、物理、生物甚至心理学专业的一部教师,同时变成了科学家。

“教学资格评聘制度”和“教学和研究实验室”的建制,使大学里的绝大部分教师同时又成为了科学家。

这件事情非同小可,因为一个国家科学院再大,毕竟只有一个,人数还是有限的;但一个国家的大学是很多的,而且每个大学的教师人数也不少,如果每个大学的绝大部分教师同时又是科学家,那么这个国家的科学家人数一下子就翻了好几番。科学家人数多了,科学事业当然就繁荣了,科学研究的开展当然就红火了,科学发现因此层出不穷。

19世纪的德国与18世纪的法国不同的是,大学的科学研究化在法国只是集中在首都巴黎的两所大学,而在德国则是遍及全国,规模大,涉及人数多。这样,科学技术的原始创新成果势必就多。

这的确是德国后来居上,赶超法国的原因之一。

此外,研究生的规模性培养方式的形成也是一个原因。“教学和研究实验室”的副产品是研究生培养方式的形成。许多大学教学实验室的仪器、设备是一流的,并且由一流的科学家牵头,配备若干讲师和十来个本科毕业生在其中工作。这些本科生虽然大学毕业,但并不能独立地进行研究工作,于是由一流的科学家给他们开一些更高的专业课程,再让他们试着做一个课题,然后进行论文答辩,在论文答辩通过后授予学位,这就是研究生培养方式。这种教育方式为科学共同体培养高级人才找到了一条有效途径。

企业与科学研究

您再谈谈企业“工业研究实验室”是怎样变成科学家进行科学研究的第三个特定的社会圈子的?

企业工业研究实验室成为科学家进行科学研究的第三个特定的社会圈子,也是在德国率先规模化地出现的。德国企业“工业研究实验室”的兴起,开始于化学工业巴斯夫、赫司特、拜耳等企业的示范。1863年,赫司特公司与化学家卢修斯合作发明和生产了一种绿色染料。1868年,巴斯夫、拜耳公司将两位化学家合作发明的人工合成茜素染料技术产品化、商品化大获成功。由于这种合成茜素染料与天然染料相比成本低、适于应用、色泽鲜明、不易褪色,德国新兴的染料业蓬勃发展起来,营业收入和利润激增。

人工合成茜素拯救了德国的染料制造商,巴斯夫、1865年德国巴斯夫赫司特和拜耳公司的管理也因此走上了正轨,他们利用规模经营大量生产染料,德国的染料公司于是进入了“有组织的资本主义”系统之中。在该系统之中,一些大的染料公司可以统一销售、统一定价,因此积聚了大量的财富。

人工合成茜素也使企业家尝到了科学研究的甜头。

19世纪70年代,染料商在斥巨资进行营销和物流配送而使营业额急剧增长之后,也开始注意企业科学研究的发展。起初的做法往往是到大学委托几个化学家,并让这些化学家依托有机化学研究来开发新色彩染料。如巴斯夫和赫司特公司努力与著名化学家阿道夫·贝耶尔保持联系,拜耳公司则与维尔茨堡和哥丁根两所大学保持密切联系。前面所述的德国大学的改革所形成的无以伦比的科技教育体制,如教学科研实验室和高等技术学院,使得这件事做起来相当容易。

随着竞争日益加剧,企业采用委托的方式与科学家合作的形式显得力度不够了。首先,通过法国、英国和德国的化学家不断地实验,制造染料背后的技术日益明朗了,也更加复杂了,这就意味着需要用更为科学的方法来创造新的色彩。其次,化学家们还发现,生产染料的原料、中间产品和生产流程,同样也可以用来生产其他的化学品、药品以及胶卷。这两个方面的原因促使企业界纷纷开展内部研究活动,因为这样一来,就可以把相同的研究成果用在许多业务上了。

最后,德国统一专利法的颁布,也是促使企业进行科学研究活动的推动因素之一。该专利法于1877年生效,它给予企业必要的保护,鼓励企业创造知识财产,以作为企业未来持续发展的基础。

于是,巴斯夫、赫司特、拜耳等企业开始自己成立工业研究实验室,雇用大学毕业生,或从同行中挖人才,精心置备了各种设施,以满足日益增长的研究的需求。在有机化学家之后,无机化学家、生物学家、细菌学家、医师、兽医、植物学家以及昆虫学家,都参加到企业研究的队伍之中。各种学科的科学家济济一堂,更容易从多个角度解决问题,也更便于将研究扩展到染料以外的领域。后来又出现了技术助手和研究助理,分别是化学分析员、仪器制作员、文书、仓库保管员、吹玻璃工、洗瓶工等,他们可以协助研究人员进行研究活动。企业的图书室也买来了科学书籍,并订阅了重要的科技学术期刊。负责专利事务的人员还会随时准备保护研究成果。这种先进的工作方式能够迅速地利用大学所欠缺的资源和技能,专注于应对具体的工业挑战。这样一来,工业研究实验室成为德国企业内的科学研究所。

看来,德国科学家是分为三个阶段进入企业界的。首先是做控制和测试技师,接着是当学者型顾问,以力求改善企业的生产流程和产品质量,最后才是做百分百的工业研究员。在最后一个阶段,就是企业建立工业研究实验室的时期,德国的企业跨出这一步,是在企业取得规模经济以后的事。一旦企业获得了某种行业的主导地位,企业领导人就会认为,企业未来的发展不仅需要开拓现有的产品市场,而且还必须不断地进行创新。

是的。工业研究实验室使德国新兴的染料业蓬勃发展起来。巴斯夫从1865年到1883年,共取得152项专利,其3年生产的人工合成靛蓝染料的总量,就相当于以前用1200平方公里的蓼蓝植物生产的天然靛蓝产出量。赫司特公司紧随其后,其研究开发出来的靛蓝生产流程比巴斯夫更加经济,而且成为技术的标准。同时,赫司特公司还依托研究开发进军重化学品和药品业,除了生产****和****等麻醉剂外,还生产苯、萘和石炭酸。公司还轻而易举地开发和生产出了杀虫剂。19世纪80年代,又开发和生产退烧药和止痛片。19世纪最后10年,该公司还在镇静剂生产方面居于领先地位,其盐酸普鲁卡因麻醉药的问世更是受人欢迎,这种药是刘易斯·帕斯特尔和罗伯特·科克在探索免疫药理学问题时发现的。公司开发、生产的疫苗和血清,在社会上有效地控制了霍乱、斑疹伤寒、白喉、破伤风以及其他疾病。其中包括诺贝尔奖得主保罗·埃利希的洒尔佛散(Salvarsan,也称“六零六”)的发明,它是最早能够有效治疗梅毒的药。

德国染料工业营业性收入从1862年的754万马克激增到1883年的9 200万马克。本来在德国无足轻重的染料公司,当时的营业额也在世界染料业的总营业额中占了67%左右。这在德国起了示范作用,其他行业纷纷效仿,成立工业研究实验室,于是在德国出现了众多的工业研究实验室,企业家高薪聘请科学家和毕业研究生在其中工作。这样,工业研究实验室就成为科学家进行科学研究活动的第三个特定的社会圈子,德国的科学事业因此更为繁荣。

请您举个例子吧。

例如,德国电力产业的西门子公司。它于1847年正式成立,创办人是维尔纳·西门子,他集工程师、科学家和企业家三者于一身。在1847年之前,西门子就已经拥有一定形式的科技研究,并于同年发明改良了点阵式电报机。西门子早就具有“优秀的公司必须从内部进行研究创新活动”的理念。公司成立之后的20年之间,他主要是一个个体发明者,并无一个研究团队。他和哈尔斯克两人几乎包办了公司的所有研究和发展工作。西门子发明了一系列赚钱的产品或产品生产原理,例如继电器和测量联用单价的重要方法等,哈尔斯克则负责监督生产和控制产品质量。

随着公司的发展,在1869年公司聘请了优秀的发明工程师卡尔·弗里希和物理学家奥斯卡·弗勒利希等人,形成了西门子研究实验室的核心力量。起初西门子公司雇用的科学家和工程师几乎全部属于测量、测试以及产品开发领域的专家,公司还雇用了提供技术咨询的一些顾问,还把有些研究工作外包给私人实验室去做,或者通过收购外部的发明成果(如购买了伦琴的X光技术)提高自己产品的创新性等。维尔纳·西门子在世的时候,西门子公司除了拥有他自己设立的实验室以外,还有另外两个研究发展机构:一般实验室和专门负责产品测试的实验室。20世纪初,随着业务的不断扩展,西门子公司又增添了不少新的实验室,比如开发实验室,其研究范围几乎涵盖了公司的所有业务领域;另外还有专门负责研究照明问题的白炽灯泡实验室以及设在柏林和维也纳的电气化学实验室等。西门子镇建立起来之后,公司的每个部门几乎都有自己的实验室,这些实验室执行日常的材料测试工作。另外,许多开发实验室也相继出现,并开始致力于电信和测量仪器领域的研究开发工作。

由于依托工业研究实验室,西门子在科学和技术上开创了许多第一:1847年维尔纳·西门子发明改良了点阵式电报机,1866年发现了电动机原理,制造出第一台发电机组,1879年在柏林贸易展览会上展示了电动火车,1896年X光射线管取得专利,20世纪30年代朔特基阐述了半导体整流和构造理论,1939年缪勒发明电子显微镜,1952年韦尔克宣布发现具有半导体性质的芋-吁复合物,1953年生产具有半导体性质的硅,1965年发布实时超声诊断器,1991年加入IBM生产64兆位DRAM芯片雏形,等等。

人们常说19世纪下半叶的德国企业中的工业研究实验室,是开现代企业R&;D研究中心之先河的。为什么可以这样说呢?