世界著名實驗室簡介

世界著名實驗室簡介

作者：古龍

2009-07-04\o"翻譯公司"語際翻譯公司

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實驗室是科學(xué)的搖籃，是科學(xué)研究的基地，對科技發(fā)展起著十分重要的作用。在國際上享有盛譽的著名實驗室更被喻為科研領(lǐng)域的麥加，是科技工作者向往和追隨的地方。這些實驗室往往代表了世界前沿基礎(chǔ)研究的最高水平，誕生了一大批諾貝爾獎獲得者和具有劃時代意義的科技創(chuàng)新成果，是開展高層次學(xué)術(shù)交流的重要場所。下面選取一些具有代表性的，分類加以介紹。

一、第一類是建立在大學(xué)里面，附屬于大學(xué)或者是由大學(xué)代管的實驗室。例如：英國劍橋大學(xué)的卡文迪什實驗室，莫斯科大學(xué)的物理實驗室，荷蘭萊頓大學(xué)的低溫實驗室，英國曼徹斯特大學(xué)的物理實驗室，等等。美國很多一流的研究型大學(xué)都為政府代管國家實驗室，這些設(shè)在大學(xué)里的國家實驗室作為原始性創(chuàng)新基地，在國家基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)和科技攻關(guān)中承擔(dān)著重要使命。

1、加州大學(xué)伯克利分校的勞倫斯伯克利國家實驗室（LawrenceBerkeleyNationalLaboratory，簡稱LBNL）

勞倫斯伯克利國家實驗室位于美國加州大學(xué)伯克利分校，占地81公頃，毗鄰舊金山灣。它隸屬于美國能源部，由伯克利代管。勞倫斯伯克利實驗室是1939年諾貝爾物理學(xué)獎得主歐內(nèi)斯特.奧蘭多.勞倫斯先生于1931年建立的，早期關(guān)注于高能物理領(lǐng)域的研究，建起了第一批電子直線加速器，發(fā)現(xiàn)了一系列超重元素，開辟了放射性同位素、重離子科學(xué)等研究方向，成為美國乃至世界核物理學(xué)的圣地。它是美國一系列著名實驗室：Livermore，LosAlamos，Brookhaven等實驗室的先驅(qū)，也是世界上成百所加速器實驗室的楷模。勞倫斯伯克利國家實驗室現(xiàn)在研究的領(lǐng)域非常寬泛，下設(shè)18個研究所和研究中心，涵蓋了高能物理、地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計算機科學(xué)、能源科學(xué)、材料科學(xué)等多個學(xué)科。勞倫斯伯克利實驗室建立以來，共培養(yǎng)了5位諾貝爾物理學(xué)獎得主和4位諾貝爾化學(xué)獎得主。勞倫斯伯克利國家實驗室現(xiàn)有3800名雇員，其中相當(dāng)一部分是伯克利分校的老師和學(xué)生，2004年的財政預(yù)算超過5億美元。特別值得提出的是，目前實驗室的主任是朱棣文先生，他是極少數(shù)擔(dān)任美國國家學(xué)術(shù)機構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)的華人之一。

2、麻省理工學(xué)院的林肯實驗室（LincolnLaboratory）

MIT于1951年在麻省的列克辛頓(Lexington)創(chuàng)建了林肯實驗室。其前身是研制出雷達(dá)的輻射實驗室。該實驗室是聯(lián)邦政府投資的研究中心，其基本使命是把高科技應(yīng)用到國家安全的危急問題上。它很快在防空系統(tǒng)的高級電子學(xué)研究中贏得了聲譽，其研究范圍又迅速擴展到空間監(jiān)控、導(dǎo)彈防御、戰(zhàn)場監(jiān)控、空中交通管制等領(lǐng)域，是美國大學(xué)第一個大規(guī)模、跨學(xué)科、多功能的技術(shù)研究開發(fā)實驗室。

1957年該實驗室建成全固態(tài)、可編程數(shù)字計算機控制的雷達(dá)系統(tǒng)(MillstoneHillradar)，實現(xiàn)了對空間目標(biāo)的實時跟蹤，既能跟蹤蘇聯(lián)衛(wèi)星的活動，也能監(jiān)控卡那維拉爾角的火箭發(fā)射。后來，這發(fā)展成彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)略防御系統(tǒng)，其中關(guān)鍵性的技術(shù)是數(shù)字信號處理和模式識別。在20世紀(jì)60年代初期，林肯實驗室開發(fā)了衛(wèi)星通信系統(tǒng)，導(dǎo)致8顆實驗通信衛(wèi)星的發(fā)射。在20世紀(jì)70年代初期，實驗室開始研究民航交通管制，強調(diào)雷達(dá)監(jiān)控，進(jìn)行惡劣氣象的檢測，開發(fā)了航空器的自動化控制裝置。在20世紀(jì)80年代，實驗室為克服大氣紊流的影響，開發(fā)了大功率激光雷達(dá)系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代，為NASA等開發(fā)了傳感器?，F(xiàn)在，林肯實驗室則在開發(fā)陸地圖像處理設(shè)備。

為了支持龐大的創(chuàng)新研究，林肯實驗室一直保持了在基礎(chǔ)研究上的領(lǐng)先地位，例如表面物理、固態(tài)物理以及有關(guān)材料的優(yōu)勢。它完成了開發(fā)半導(dǎo)體激光器的早期研究，設(shè)計了紅外激光雷達(dá)，并開發(fā)了高精度衛(wèi)星定位與跟蹤系統(tǒng)。

林肯實驗室在計算機圖形學(xué)、數(shù)字信號處理理論以及設(shè)計與建造高速數(shù)字信號處理計算機等方面做出很大的貢獻(xiàn)。信號處理畢竟是實驗室許多項目的核心技術(shù)，包括高吞吐率的通用信號處理器。它在語音編碼與識別方面也有許多出色工作，為自動翻譯開拓了道路。

林肯實驗室現(xiàn)有雇員2432人，它在2003財政年度的經(jīng)費是5.226億美元，其中91.6%即4.787億美元來自美國國防部，這就不難理解MIT林肯實驗室事實上是美國軍事電子系統(tǒng)的大本營。

3、加州大學(xué)的洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LosAlamosNationalLaboratory，簡稱LANL）

洛斯阿拉莫斯國家實驗室位于美國新墨西哥州首府圣塔菲西北56公里處，成立于1943年，以研制出世界上第一顆原子彈而聞名于世。

洛斯阿拉莫斯是一個當(dāng)之無愧的科學(xué)城和高科技輻射源。實驗室在二戰(zhàn)期間由羅斯?？偨y(tǒng)倡議建立，是曼哈頓工程的一部分。物理學(xué)家奧本海默是實驗室的第一任主任。

該實驗室是一所由能源部與加利福尼亞大學(xué)聯(lián)合管理的多計劃研究機構(gòu)。其研究工作分兩大類：武器研究，包括開發(fā)滿足目前軍事需要的核彈頭、設(shè)計試驗先進(jìn)技術(shù)方案，以及通過相關(guān)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的實驗與理論研究，維持一項創(chuàng)新性武器研究計劃；非武器研究，包括核裂變、核聚變、中等物理加速、超導(dǎo)、計算科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、地球科學(xué)、非核能及基礎(chǔ)能源科學(xué)等。

這里云集了大批世界頂尖科學(xué)家，目前共有1.2萬名雇員，每年經(jīng)費預(yù)算高達(dá)21億美元。4、布魯克海文國家實驗室（BrookhavenNationalLaboratory，簡稱BNL）

布魯克海文國家實驗室位于紐約長島薩福爾克縣（SuffolkCounty）中部，原址為第一、二次世界大戰(zhàn)時的美國陸軍厄普頓兵營。該實驗室成立于1948年，現(xiàn)隸屬于美國能源部，由石溪大學(xué)和BATTELLE成立的布魯克海文科學(xué)學(xué)會負(fù)責(zé)管理。

布魯克海文國家實驗室擁有3臺開展研究用的反應(yīng)堆和同步輻射光源、強場核磁共振儀、投射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、正電子斷層成像儀、回旋加速器等一大批大型儀器和設(shè)備。除開創(chuàng)了核技術(shù)、高能物理、納米技術(shù)等多個領(lǐng)域的研究外，該實驗室還在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)和技術(shù)等多學(xué)科開展研究。大科學(xué)裝置群的強大支撐能力和多學(xué)科交叉的環(huán)境，使布魯克海文國家實驗室在發(fā)展新型、邊緣科學(xué)和突破重大新技術(shù)方面具有強大的能力，取得多項令世界矚目的重大成果，并數(shù)次獲得諾貝爾獎，成為著名的大型綜合性科學(xué)研究基地。

布魯克海文實驗室擁有3000名雇員，每年還接待全球的超過4000名科學(xué)家的訪問。布魯克海文的年度研究經(jīng)費超過4億美元。

5、加州理工學(xué)院的噴氣推進(jìn)實驗室（JetPropulsionLaboratory，簡稱JPL）

噴氣推進(jìn)實驗室是位于加利福尼亞州帕薩迪那美國國家航空航天局（NASA）的一個下屬機構(gòu)，負(fù)責(zé)為美國國家航空航天局開發(fā)和管理無人空間探測任務(wù)，行政上屬于加州理工學(xué)院管理，前身是由航空大師西奧多.馮.卡門于1936年牽頭成立的噴氣動力研究所。在國際科技界，噴氣推進(jìn)實驗室如雷貫耳，它在美國導(dǎo)彈和航天發(fā)展史上起到了空前的作用，尤其是1958年“探險者1號”進(jìn)入軌道，確立了其作為“太空開發(fā)計劃之母”的地位。目前噴氣推進(jìn)實驗室共進(jìn)行著45個項目的研發(fā)，各種無人探測器升空后的控制工作大都由其負(fù)責(zé)。它還擔(dān)負(fù)著對地球準(zhǔn)確測量的任務(wù)，控制著全球的深空探測網(wǎng)絡(luò)。這里匯集了太空研究領(lǐng)域一流的科學(xué)家和工程師，員工總數(shù)超過5200人，年度研究經(jīng)費達(dá)13億美元。

6、橡樹嶺國家實驗室（OakRidgeNationalLaboratory，簡稱ORNL）

橡樹嶺國家實驗室是美國能源部所屬最大的科學(xué)和能源研究實驗室，成立于1943年，原稱克林頓實驗室，是曼哈頓秘密計劃的一部分，現(xiàn)由田那西大學(xué)和Battelle紀(jì)念研究所共同管理。

20世紀(jì)50年代和60年代期間，橡樹嶺國家實驗室主要從事核能、物理及生命科學(xué)的相關(guān)研究。70年代成立了能源部后，使得橡樹嶺國家實驗室的研究計劃擴展到能源產(chǎn)生、傳輸和保存等領(lǐng)域。

目前，橡樹嶺國家實驗室的任務(wù)是開展基礎(chǔ)和應(yīng)用的研究與開發(fā)，提供科學(xué)知識和技術(shù)上解決復(fù)雜問題的創(chuàng)新方法，增強美國在主要科學(xué)領(lǐng)域里的領(lǐng)先地位；提高潔凈大量能源的利用率；恢復(fù)和保護(hù)環(huán)境以及為國家安全作貢獻(xiàn)。

橡樹嶺國家實驗室許多科學(xué)領(lǐng)域在國際上處于領(lǐng)先地位。它主要從事6個方面的研究，包括中子科學(xué)、能源、高性能計算、復(fù)雜生物系統(tǒng)、先進(jìn)材料和國家安全。

橡樹嶺國家實驗室現(xiàn)有雇員3800多人和客座研究人員大約3000人，年度經(jīng)費超過10億美元。

7、阿貢國家實驗室（ArgonneNationalLaboratory，簡稱ANL）

阿貢國家實驗室是美國政府最老和最大的科學(xué)與工程研究實驗室之一——在美國中西部為最大。阿貢是1946年特許成立的美國第一個國家實驗室，也是美國能源部所屬最大的研究中心之一。過去半個世紀(jì)中，芝加哥大學(xué)為美國能源部及其前身監(jiān)管阿貢國家實驗室的運行。

阿貢是從二次世界大戰(zhàn)曼哈頓工程的一部分，芝加哥大學(xué)的冶金實驗室的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。戰(zhàn)后，阿貢接受開發(fā)和平利用原子反應(yīng)堆的任務(wù)。數(shù)年來，阿貢的研究不斷擴大，包括了基礎(chǔ)科學(xué)、科學(xué)設(shè)施、能源資源計劃、環(huán)境管理、國家安全、工業(yè)技術(shù)開發(fā)等許多領(lǐng)域。阿貢有兩個場所：位于伊利諾州的東場所，占地1500英畝，是美國能源部芝加哥工作辦公室所在地；位于愛達(dá)荷州的西場所，占地約900英畝，是阿貢多數(shù)主要核反應(yīng)堆研究設(shè)施的所在地。

今天，阿貢的雇員超過3500名，運行經(jīng)費約為4.75億美元，支持200多個研究項目，從原子核研究到全球氣候變化研究。1990以來，阿貢曾與600多家公司、無數(shù)的聯(lián)邦政府部門以及其他組織一道工作。二、第二類實驗室屬于國家機構(gòu)，有的甚至是國際機構(gòu)，由好幾個國家聯(lián)合承辦。它們大多從事于基本計量，高精尖項目，超大型的研究課題，和國防軍事任務(wù)。例如：

1、德國的聯(lián)邦技術(shù)物理研究所（PhysikalischTechnischeBundesanstalt，簡稱PTB）

建于1884年，原名帝國技術(shù)物理研究所（PhysikalischTechnischeReichsanstalt，簡稱PTR），相當(dāng)于德國的國家計量局，以精密測量熱輻射著稱。十九世紀(jì)末該研究所的研究人員致力于黑體輻射的研究，導(dǎo)致了普朗克發(fā)現(xiàn)作用量子?？梢哉f這個實驗室是量子論的發(fā)源地。

談到該實驗室就須介紹物理學(xué)史上兩位重要的人物。

第一個是1911年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者維恩WilhelmWien（1864-1928），他曾是該實驗室的理論帶頭人，在這里工作長達(dá)近十年的時間。他的主要貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了幾個重要的熱輻射定律。

第二位是1918年諾貝爾物理學(xué)獎得主普郎克，他發(fā)現(xiàn)的能量級對物理學(xué)的進(jìn)展作出了重大貢獻(xiàn)。他是繼維恩后曾在該實驗室工作的一位重要的學(xué)術(shù)帶頭人。

2、英國的國家物理實驗室（NationalPhysicalLaboratory，簡稱NPL）

英國的國家物理實驗室，是英國歷史悠久的計量基準(zhǔn)研究中心，創(chuàng)建于1900年。

1981年分6個部：即電氣科學(xué)、材料應(yīng)用、力學(xué)與光學(xué)計量、數(shù)值分析與計算機科學(xué)、量子計量、輻射科學(xué)與聲學(xué)。

作為高度工業(yè)化國家的計量中心，與全國工業(yè)、政府各部門、商業(yè)機構(gòu)有著廣泛的日常聯(lián)系，對外則作為國家代表機構(gòu)，與各國際組織、各國計量中心聯(lián)系。它還對環(huán)境保護(hù)，例如噪聲、電磁輻射、大氣污染等方面向政府提供建議。英國國家物理實驗室共有科技人員約1000人，1969年最高達(dá)1800人。

3、歐洲核子研究中心（EuropeanOrganizationforNuclearResearch，簡稱CERN）

歐洲核子研究中心創(chuàng)立于1954年，是規(guī)模最大的一個國際性的實驗組織。它的創(chuàng)建、方針、組織、選題、經(jīng)費和研究計劃的執(zhí)行，都很有特點。1983年在這里發(fā)現(xiàn)W±和Z0粒子，次年該中心兩位物理學(xué)家魯比亞和范德梅爾獲諾貝爾物理獎。

歐洲核子研究中心是在聯(lián)合國教科文組織的倡導(dǎo)下，由歐洲11個國家從1951年開始籌劃，現(xiàn)已有26個成員國。經(jīng)費由各成員國分?jǐn)偅L由理事會任命，任期5年。下設(shè)管理委員會、研究委員會和實驗委員會，組織精干，管理完善。研究人員共達(dá)9000人，多為招聘制。這是一個旨在探索“宇宙開始時最基本的東西是什么”等問題的純科學(xué)的物理研究機構(gòu)，也是當(dāng)今世界上規(guī)模最大的科學(xué)實驗室之一。來自包括中國在內(nèi)的世界80多個國家的6000多名物理學(xué)家曾在此工作過。

這個研究中心建有兩個國際研究所，供世界著名的科學(xué)家小組研究亞原子核的結(jié)構(gòu)及其理論。第一研究所裝有6億電子伏的同步回旋加速器，280億電子伏的質(zhì)子同步加速器等。第二研究所在第一研究所旁邊，它裝有一臺周長約7千米的新質(zhì)子同步加速器。

研究中心除有許多先進(jìn)而價格昂貴的試驗設(shè)備外，還有圖書資料室，并出版《歐洲核研究組織信使》（月刊）和科學(xué)報告等。由于中心的設(shè)備齊全，服務(wù)優(yōu)良，加上科學(xué)家們的勤奮努力，歐洲核子研究中心在粒子物理研究領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些舉世矚目的成果，從而成為名副其實的核子研究中心。

數(shù)十年來，該研究中心先后建成質(zhì)子同步回旋加速器、質(zhì)子同步加速器、交叉儲存環(huán)（ISR）、超質(zhì)子同步加速器（SPS）、大型正負(fù)電子對撞機（LEP）、并擁有世界上最大的氫氣泡室（BEBL）。4、瑞士保羅謝勒研究所（PaulScherrerInstitute，簡稱PSI）

瑞士保羅謝勒研究所是瑞士科學(xué)和技術(shù)的多學(xué)科研究中心。在與國內(nèi)外大學(xué)、其他研究機構(gòu)和工業(yè)界的合作中，PSI在固態(tài)物理、材料科學(xué)、基本粒子物理、生命科學(xué)、核與非核能研究及與能源有關(guān)的生態(tài)學(xué)的研究中非?；钴S。

PSI是瑞士最大的國家研究所，有雇員1200人，是瑞士唯一這種類型的研究所。

PSI研究的重點放在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究，特別是與可持續(xù)發(fā)展有關(guān)的領(lǐng)域和對教育和培訓(xùn)具有重要意義、但超出大學(xué)單個系能力的領(lǐng)域。

PSI研制和運行需要特別高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)訣竅、經(jīng)驗和專業(yè)的復(fù)雜研究設(shè)施，擁有散裂中子源，瑞士光源（SLS）等大科學(xué)裝置，是世界科學(xué)界主要的用戶實驗室之一。通過它開展的研究，PSI獲得新的基礎(chǔ)知識，并積極促進(jìn)其在工業(yè)上的應(yīng)用。

三、第三類實驗室直接歸屬于工業(yè)企業(yè)部門，為工業(yè)技術(shù)的開發(fā)與研究服務(wù)。其中最著名的有貝爾實驗室和IBM研究實驗室。

1、貝爾實驗室（BellLaboratories）

貝爾實驗室原名貝爾電話實驗室，始建于1925年，總部在美國紐約（后遷至新澤西州的墨里黑爾）。它是一個在全球享有極高聲譽的研究開發(fā)機構(gòu)，主要宗旨是進(jìn)行通訊科學(xué)的研究，有研究人員20000人，下屬6個研究部，共14個分部，56個實驗室，每年經(jīng)費達(dá)22億美元，其中10％用于基礎(chǔ)研究。除了無線電電子學(xué)以外，在固體物理學(xué)（其中包括磁學(xué)、半導(dǎo)體、表面物理學(xué)）、天體物理學(xué)、量子物理學(xué)和核物理學(xué)等方面都有很高水平。

貝爾實驗室自成立以來，共獲專利26000多項（平均每天一項），其中重大科研成果50多項，如有聲電影、晶體管、信息論、激光理論、3K宇宙背景輻射、可視電話、磁泡器件、光通信、數(shù)字計算機等，對我們的生活產(chǎn)生了重要的影響。在這里每年都要發(fā)表上千篇學(xué)術(shù)論文，造就了一大批優(yōu)秀科學(xué)家。幾十年來獲得諾貝爾物理獎的先后有：發(fā)明電子衍射的戴維森，發(fā)明晶體管的肖克利、巴丁和布拉坦，發(fā)明激光器的湯斯和肖洛，理論物理學(xué)家安德遜，射電天文學(xué)家彭齊亞斯和威爾遜。正是由于貝爾實驗室產(chǎn)生了許多科學(xué)研究的突出成就，人們把它看作世界上最具權(quán)威性的研究機構(gòu)之一。

2、IBM研究實驗室（IBMResearch）

IBM是In