美国国家实验室是怎么来的?

美国国家实验室,包括利弗莫尔、伯克利、洛斯阿拉莫斯、阿贡、橡树岭和布鲁克海文,它们长期占据美国科学界的中心位置。这一体系,代表了美国科学界长期以来,在对知识的追求与社会应用之间、纯粹理论与实用之间矛盾的一种新的解决办法。

国家实验室里的科学家们不仅发展核武器、反应堆等一系列塑造了美国冷战政策与文化的技术,还开展物理、生物医学的研究,它们从根本上改变了我们对自然界的认知。所有这些都在资金、设施、人力方面付出了巨大的代价,也致使美国科学界的框架发生了重大调整。

那么,美国的国家实验室是如何来的,其发展历程又是怎样的?彼得·J.维斯特维克对美国国家实验室发展之初的历史进行了梳理。

曼哈顿计划

远在美国加入第二次世界大战之前, 当核裂变被发现的消息于1939 年传到美国后,大学里的科学家们就已开始探索其潜在应用,这是一个众所周知的故事。

众人的努力很快集中到科学研究与发展办公室支持下的哥伦比亚大学、芝加哥大学、普林斯顿大学和加州大学伯克利分校的校园,科学研究与发展办公室是在万尼瓦·布什(Vannevar Bush)倡议和领导下于 1941 年 6 月成立的一个执行机构。布什和科学研究与发展办公室很快得到了来自伯克利和英国关于核弹可行性的报告,并将核裂变项目聚焦于武器研发的计划。珍珠港事件进一步加快了研究步伐,并使科学家们审视以下几点:项目分散后的协调困难、因重复造成的延误,以及集中于一个地点开展裂变研究的优势。

1941 年 12 月下旬,亨利·史密斯(Henry Smyth)提出创建一个核研究中心实验室。作为普林斯顿大学物理系主任,史密斯认为,一些大学宁愿同意教师离职去中心实验室而不是去有竞争关系的大学工作。几天后,史密斯就签署了一项由其普林斯顿大学同事米尔顿·怀特(Milton White)提出、由卡尔·康普顿(Karl Compton)和李·杜布里奇(Lee DuBridge)提供建议的计划。后两位与麻省理工学院辐射实验室协作开展雷达研究,熟悉大型中心实验室。怀特敦促建立一个由政府在“一个工业区”运作的单一核能研究实验室。

几周后,各个核研究团队的代表见面并就集中化的优势进行讨论。卡尔的弟弟亚瑟·康普顿(Arthur Compton)在芝加哥大学的基地指导科学研究与发展办公室开展裂变物理研究,他考虑了各地的优势并萌生了在伯克利进行集中研究的想法。最终,亚瑟决定让其他人搬到芝加哥来。他将该集中计划命名为“冶金实验室”(简称 Met Lab),起这样的代号旨在掩盖其真实目的。

1942 年全年,冶金实验室一边招募员工,一边协调仍在其他地区继续开展的实验,同时开始铀堆临界实验。该实验室项目包括从核反应堆中受过辐照的燃料元素里分离钚元素。电磁分离铀同位素的一些工作继续在伯克利进行。当项目负责人开始展望科研之外的未来生产,他们遇到了集中化的问题。制造原子弹需要大面积的生产厂房来分离铀与钚同位素,可这需要超过 1 亿美元的建造与运营费用。科学研究与发展办公室意识到无法胜任这一工作,于是在 1942 年 6 月将生产工厂的职责移交给陆军工程兵团,军方在 9 月份全面掌控了原子弹项目(包括研究任务),并任命一位曾指导建设五角大楼的陆军工程师莱斯利·格罗夫斯(Leslie R. Groves)负责。陆军工程兵团在纽约设立了一个办公室(称为曼哈顿工程区)来监督施工。

格罗夫斯首先开展的行动之一就是获取一片建设用地作为之前所提议的生产工厂。冶金实验室的科学家们早就意识到在一座大城市中心建造一座核反应堆的危害,同时出于空间和安保方面的要求,也需要选择一个更偏远的地方。

亚瑟·康普顿在一次春季骑马行程中选择了芝加哥西南 25 英里(1 英里约为1.609 千米)处阿贡森林中的一个地点。军方在 8 月份收购了土地,但阿贡的工程建设在劳动力上遭遇困境,这迫使冶金实验室的科学家们只能转向在大学足球场下的壁球场内,暗中建立第一个核反应堆。冶金实验室仍计划将阿贡作为最终的、大规模全面生产的一个大的试验工厂,但这很快超出了阿贡的容纳范围。格罗夫斯将田纳西州东部诺克斯维尔西北 25 英里处的科林奇河谷作为生产工厂。该地可通过田纳西河流域管理局获得电力以及从河中抽取冷却反应堆所需的水,而科林奇河的隔离效果比康普顿所提议的位于密歇根州的选址更为安全,也更有保障。

9 月,科学研究与发展办公室下设的一个委员会建议冶金实验室使用田纳西州的大片区域作为试点工厂厂址,康普顿同意了。冶金实验室的第一个反应堆仍会搬到阿贡。同时,格罗夫斯让杜邦公司接管田纳西州的反应堆及核素分离工厂的设计与建造。到 12 月,连田纳西州的这个地点似乎也太小了,格罗夫斯和杜邦公司决定寻求另外一个可以全面满足铀-石墨反应堆与钚分离工厂所需要的地点,并在华盛顿州的汉福德找到了合适的厂址。尽管冶金实验室的科学家们有几分不情愿,杜邦公司仍想在他们的帮助下在田纳西州建设中试反应堆和工厂,而在阿贡只保留一个小反应堆。

因此,该项目在芝加哥一被合并,就因实验反应堆所需要的安全、安保、空间及水电供应等因素,而被再次分散到新的地方;分散过程始于 1942 年春天,在曼哈顿工程区成立之前。1943 年间,一些后来被称为克林顿实验室(Clinton Laboratories)的物理、化学以及辐射防护物理实验室在田纳西州橡树岭镇附近相继建立起来。1943 年 11 月,克林顿反应堆变得至关重要。同一时期 1943 年 2 月,芝加哥的科学家们在恩利克·费米(Enrico Fermi)指导下重建了他们的初代反应器,当时就已称为阿贡实验室。直到 1944 年 5 月,阿贡实验室才成为独立组织(尽管其职员仍然在冶金实验室领取工资),此前它一直是冶金实验室的一个分部。克林顿实验室和阿贡实验室组织机构相互独立并不意味着工作计划独立:克林顿反应堆为冶金实验室和其他曼哈顿计划站点装备了钚和其他放射性材料;阿贡和克林顿实验室为汉福德反应堆提供了大量中子用于测试材料;两个实验室工作人员均由冶金实验室配备。

反应堆不是促使原子裂变研究分散开的唯一外力。原子裂变研究中的一个站点是建于新墨西哥州一处遥远台地的新实验室,由克林顿实验室提供钚,并由芝加哥派驻工作人员。不像反应堆的慢中子链式反应研究,快中子研究一直分布于包括芝加哥在内的数个实验室。负责快中子研究的物理学家罗伯特·奥本海默(J. Robert Oppenheimer)曾批评该计划缺乏协调性,各实验室实验测量得到的散射截面经常得不到一致的结果。1942 年 9 月,奥本海默极力主张快中子研究项目应在从芝加哥分离出来的一个新实验室中集中进行,以便将工作聚焦于炸弹本身的研发。作为快中子研究的带头人,奥本海默的前任格雷戈里·布莱特(Gregory Breit)也因相反理由得出相同的结论。布莱特在 1942 年 5 月辞职后,抱怨芝加哥缺乏安保并需要更严格的分工,认为可以通过在芝加哥郊外隔离研制武器的工作来达到这一目的。当格罗夫斯的科学顾问詹姆斯·科南特(James Conant)收到布莱特的投诉时,格罗夫斯自己也收到了奥本海默的抗议。于是,他批准创建一个新的实验室。

选址再次取决于安保与安全——爆炸实验需要隔离,针对外部攻击和间谍活动所采取的安保措施也许更为重要,要让外人难以接近。格罗夫斯将军最初考虑将新实验室建在橡树岭,但奥本海默不想实验室与生产单位有如此密切的联系。他们转向西南方搜索,在洛斯阿拉莫斯牧场学校(Los Alamos Ranch School)内选定了一个站点,学生们则被即刻驱离。格罗夫斯选定奥本海默领导该实验室。战时实验室选址偏远,会显著影响未来的人员招募和项目开展。

建立洛斯阿拉莫斯实验室的动因与成立芝加哥冶金实验室的一样,即集中化管理,这也使得曼哈顿计划中实验室增加且分散了。格罗夫斯和奥本海默都认定首先要确保安全,洛斯阿拉莫斯应成为一座军事实验室。军方会委任奥本海默为中校,核心科学职员为少校。这位拟任中校在着手建立实验室队伍时很少顾及计划中的其他实验场所:“我们现在应当开始实施一项不择手段地招募任何可用之才的政策。”然而,科学家们对于在军事管制下工作的计划有所畏缩,认为这可能会妨碍他们的自主性。

格罗夫斯和科南特试图缓解科学家的这种担忧,允许实验室在建立初期由加州大学这一非军方承包商来运作,就像承包商管理下的其他实验室一样。而他们期望到后期(1943 年底的某个时间)才重新回归军方管理,其科研职员成为军官。然而,到了后期,曼哈顿工程区并没有选择回归军方,洛斯阿拉莫斯实验室仍非军方管理,这种管理方式在国家实验室历史上有着重要的影响。

战后计划

曼哈顿工程区出现时,冶金实验室已经开始走下坡路。曼哈顿工程区促使新的实验室在阿贡、克林顿和洛斯阿拉莫斯迅速发展。到1943年中,每个实验室都已建立起来。正当他们极力推进原子弹计划完成之时,科学家和当局都在开始思考实验室在战争结束后做点什么,战争形势急转直下,仅仅在珍珠港事件几周之后,米尔顿·怀特在其为政府中心实验室所做的提议中设想,实验室应该“在战后继续开展原子能在电力和毁灭性应用方面的研究” 。到 1943 年初,格罗夫斯肯定政府对核能研究的支持会延续到战争结束之后。康普顿认为需要一个除大学研究之外的中心实验室,而且实验室应位于诸如芝加哥之类的大城市附近。

随着军事前景的明朗,各种猜测也开始产生,其他实验室的代表们也开始有了自己的打算。尤金·魏格纳(Eugene Wigner)设想克林顿实验室员工会从约 800 人扩展至战后的 3500 人。一位伯克利的支持者声称:“既然整个项目是从这里开始的,并且为此组成了一支称职、完整的研究团队,看来大学校园对这类研究来说也是一个合乎常理的地方……政府必须继续提供大量资金以完整实施已花费巨资的研究。”

与乐观的科学家不同,那些管理大笔钱财的人在获得军事研究进展之时,看到的反而是开始遣散人员的机会。格罗夫斯和他的助手肯尼斯·尼科尔斯(Kenneth Nichols)上校在1944年6月给冶金实验室的长期研究项目设置了限制,并在一个月后警告康普顿,其工作人员可能要削减25%—75%。康普顿曾试图答应费米在战争结束后担任阿贡实验室的负责人,以怂恿他永久地离开哥伦比亚大学。哥伦比亚大学的物理学家在科学研究与发展办公室向布什提出抗议,因为布什严厉批评过康普顿和芝加哥大学提出这样一个计划,并威胁要搬走阿贡实验室,以“远离芝加哥贪婪的插手者”。康普顿认为,“此时把政府资金花在基础研究上,在政治上是不明智的。”

这段插曲凸显出人们对冶金实验室和阿贡实验室这两个机构未来的担忧。他们受克林顿实验室和洛斯阿拉莫斯实验室的人员编制费的拖累,而且格罗夫斯不允许他们雇用替代者。剩下的科学家发现自己越来越无事可做。他们开始怀疑战争结束后会如何处置曼哈顿计划的组织和机构。1944 年 7 月,冶金实验室科学家泽恩·杰弗里斯(Zay Jeffries)提出对战后核子学或核研究与发展准备一个计划。康普顿指派了一个委员会来协助杰弗里斯,相关报告于 1944 年 11 月出炉,主张战后继续开展核武器研究工作以及政府在大学中建立和扶持实验室。

面对冶金实验室职员们的焦虑,格罗夫斯想要“让科学家确信我们不会忘记战后政策”,并建立了一个委员会来审议这一问题。1944 年 12 月,由加州理工学院理查德·托尔曼(Richard Tolman)领导的委员会发布了一份报告,同样推荐了一个全面的战后计划。不过,杰弗里斯和托尔曼的报告似乎都没有改变曼哈顿工程区的政策。康普顿继续在做长期规划;格罗夫斯则继续支持只与赢得这场战争有关的工作。尼科尔斯提醒康普顿“目前我们关于阿贡实验室的计划具有不确定性”。然而,到 1945 年年中,这一话题再不能回避了。1945 年 2 月,布什敦促战争部长亨利·史汀生(Henry Stimson)建立一个高级规划顾问委员会。5 月,史汀生不得不成立一个临时委员会,其中包括由康普顿、欧内斯特·劳伦斯、奥本海默和费米组成的科学小组。这个小组也成立了多个主题分会,其中包括由冶金实验室的沃尔特·巴特基(Walter Bartky)领导的有关研究组织的分会。

1945 年 6 月,巴特基及其委员会征求了冶金实验室、阿贡实验室、克林顿实验室和伯克利实验室科学家们对战后核研究组织的意见。这些提议也表明了集中与分散、竞争与合作,以及基础与应用研究这些将会构成国家实验室特征的矛盾。大多数科学家的回答是设想建立由国家原子核物理学管理机构以某种形式支持的区域实验室,以及仅考虑用于军事研究的集中式实验室。换言之,这些反馈意见就是现状的某种变体。区域实验室的想法至少已经在冶金实验室周围酝酿了一年——亨利·史密斯作为一位早期集中式实验室的倡议者,曾在 1944年 4 月的一次会议上建议战后建立区域实验室,例如阿贡实验室,服务于美国中西部。

围绕这个想法,如今回应众多,形成了一个论坛:国家应“维持和运行至少四个区域实验室”,提供反应堆与其他对于大学来说极为昂贵的设备;“应避免设置昂贵的集中式装置且雇佣工作人员的困境”。实验室将由非营利公司运行,董事会成员来自附近大学的科学系所。但是如果一位被调查者声称“我们现在实际上拥有伯克利、埃姆斯、芝加哥、阿贡和克林顿几个合作的区域实验室”,阿贡实验室的执行主任沃尔特·津恩就寄希望于竞争:“建立一批实验室的主要原因之一就是刺激竞争,从而消除各实验室浪费资助经费的可能性。”克林顿实验室的科学家建议建立一种小型和大型“中心研究实验室”的组合,由靠近学术中心的两个或三个小规模实验室为当地的访问学者提供昂贵的实验工具,将一个或两个较大的实验室(如克林顿实验室)用于反应堆之类的大型开发项目。其他人则提议在这一主题上加以调整——单一的武器研究实验室,以及若干为研究人员提供昂贵设备的区域实验室。

大多数对巴特基委员会的反馈意见都多少提及区域实验室设想——由政府出钱提供昂贵的设施,并在该处安排大型项目。唯一不同的声音来自生物医学家,他们不支持区域实验室,而是寻求所有的研究都回归大学。这些持不同意见者不像从事物理科学研究的同行,他们也许并未意识到生物医学也需要大型而昂贵的设备,他们将来会醒悟过来改变论调。同时,大多数人是物理学家,他们的意见占据上风。巴特基的初步报告认为,大多数研究应留给大学,但报告也建议设立五个或六个“区域实验室”,也许将由邻近大学的一家公司来运行。区域实验室将提供对一所大学而言过于昂贵的设施;承接政府的大型开发项目;向学术界、政府和企业传播信息;为当地大学提供特殊的材料(如放射性同位素),他们可能会从这些大学“借用”研究 人员以补充其固定职员的不足。

科学小组并未就巴特基的建议立即采取行动,但它敦促政府准许曼哈顿工程区每年可花费多达 2 000 万美元来支持长期项目,并且政府未来将对基础和应用核项目研究的支持调整到每年约 10 亿美元。临时委员会仅同意有关曼哈顿工程区的建议,而将未来的政策留给其自身协助规划组建的国家核机构。

战后现实

遣散

美国在第二次世界大战结束后的退伍潮影响了曼哈顿计划中的实验室。核科学家们从实验室离职的原因不只是投下原子弹后的良心危机,也不止担心核研究的军事控制,抑或是渴望回归学术研究。而是还有联邦为战后转换制定的计划一直牵涉到战时合同的终止问题,据推测也包括曼哈顿工程区中的研究合同。到对日战争胜利日(V-J Day)时,曼哈顿计划的管理者已顺利实施了一些实验室的遣散工作。尽管实验室中的科学家坚持努力,冶金实验室和阿贡实验室一年来还是缩减了规模。在伯克利,劳伦斯将精力集中于如何赢得这场战争。直到1945 年 5 月,他才承认联邦政府的广泛支持才是维持战后辐射实验室的理想措施,并开始制订相应的计划。即便如此,伯克利辐射实验室也在广岛事件前三个月就开始遣散行动,到 9 月 1 日时其职员人数从战时最高 1 200 多人锐减至513人;当年夏天仅获得的约 400 万美元/年的预算只是前一年的一半,并且劳伦斯预计战后还会降至 100 万美元/年。

曼哈顿工程区并未怠慢手头的任务,最终由洛斯阿拉莫斯和克林顿实验室将任务完成。整个 1945 年 7 月,洛斯阿拉莫斯的职员数量继续攀升,但大部分后期加入者都是军方人员(到战争结束时仅一半职员是平民)。奥本海默在日本投降后迅即采取行动以削减员工,但并未放弃研究计划。克林顿实验室已实现其目标,并协助设计和建造了汉福德反应堆。芝加哥大学在与克林顿实验室的合同终止后,孟山都化学公司于 1945 年 7 月 1 日接手,成为首个运行曼哈顿工程区大研究实验室的工业组织。

由于实验室缺乏未来长期发展的确定性,其科研人员纷纷离开。克林顿和洛斯阿拉莫斯实验室深受远离学术和都市中心之苦。7 月底,洛斯阿拉莫斯实验室拥有 3 000 名员工,到年底仅剩三分之一。“每个人都想退出”,包括回到学术界的奥本海默,他与格罗夫斯指派来的诺里斯·布拉德伯里(Norris Bradbury)担任过渡时期的临时主任。布拉德伯里为洛斯阿拉莫斯的企业和大学举行的秋季招募会也于事无补,这使他后来懊恼不已。审查个人邮件、限制亲友来访等安保措施 “看起来是从该计划中离职的一长串原因中最常见的一种”。台地上临时战时房屋的艰苦生活条件导致人员大批流失,尤其是经历了那年冬天水管冻结造成的缺水之后。到第二年春天,留在洛斯阿拉莫斯的人员中有三分之一的人,认为它不会成为一个令人满意的永久场地,一些人则建议将实验室迁往南加州。

克林顿实验室的条件也好不到哪儿去。战争期间杜邦公司已经赋予实验室全然不同的特性——“更像是一个杜邦公司的试验工厂而非芝加哥大学的研究中心”。在战争期间,冶金实验室的科学家称其为“澳洲( Down Under)”,而杜邦员工称之为“地鼠培训学校(the Gopher Training School )”;在官方电报里则被其新的管理者——孟山都公司嘲笑为“多帕奇(Dogpatch)”。实验室成立了一个“迁址委员会”,以考虑将实验室迁到一个更有利的位置是否会更好,譬如美国东北部的某个大都市。该委员会对高级科研人员进行了民意调查,他们几乎一致建议搬迁,尤其是那些化学家和物理学家认为:“如果实验室仍在目前的位置,绝大多数人不打算待两年以上时间。”

格罗夫斯和曼哈顿工程区一直拒绝承诺在战后对实验室提供支持,但以某类原子能委员会来取代曼哈顿工程区的立法工作,在国会有关民用或军事管制原子能的冗长辩论中一直处于停滞状态。在缺乏立法的情况下,格罗夫斯意识到需要保持对曼哈顿工程区的投入,并确保未来的国家安全,还要消除科学家的疑虑。

1945 年 10 月,曼哈顿工程区成立了一个专门的研究部门,将原本受迫于战争压力而合并的研究与生产分离,并加强了项目的协调。对日战争胜利日过后不到一周内,在一次陪同将军访问后,奥本海默通知其高级科学家即将裁减员工,但也向他们保证该计划仍将继续。格罗夫斯同意付钱以改善洛斯阿拉莫斯的生活条件,他说“尽管这不管怎样都要在一定程度上牵涉到未来的管理主体……但我们也不能指望原子弹发展在可预见的未来会出现停滞”。实验室开始替补离职的科学家,布雷德伯里也终止执行给遣散雇员支付旅行费的政策。他“撼动大树”之举达到了预期效果:迫使员工要么在 1946 年 9 月承诺留下,要么自行承担其离开台地的费用。1946 年在比基尼岛进行的“十字路口”武器试验给了洛斯阿拉莫斯一个具体任务,但实际上,也只有少部分员工去了,他们还试图把一部分“十字路口”的任务推给橡树岭实验室,如数据分析。

伯克利的一些科学家也参与了“十字路口”试验,他们说“这是一段美妙的假期,因为你几乎无事可做”。然而,伯克利的焦点是重启劳伦斯在战争爆发前就中断的加速器项目。为战后制订的劳伦斯计划(1945 年 9 月又被修订)曾设想在洛克菲勒基金会资助下,完成战前就已开启的 184 英寸(1 英寸约合 2.54厘米)回旋加速器工作;计划设计和建造两台新的加速器,一台同步辐射装置,一台直线加速器,两台都是伯克利分校的科学家们在战时任务中设计的;继续战争之前和之后的生物医学和化学项目;再建造一座核反应堆。劳伦斯自信地认为即便不是立刻上马,从长远来看政府也将为其计划买单。

格罗夫斯只同意授权新加速器的试验工程和继续开展生物医学与化学研究的分包合同。至于大型回旋加速器,他质疑道:“为什么政府该承担这项工作全部或部分的费用”;“大规模的额外研究必须围绕政府补贴的方式和范围开展。”格罗夫斯补充道,最终的决定得等到新机构的建立。但是没过多久,到 12 月份,经国会慎重考虑,格罗夫斯批准了有关辐射实验室的修正计划,包括花费 17 万美元完成 184 英寸回旋加速器,虽然反应堆仍停留在一种可能性上而已。在说服尼科尔斯到来年春天需要进一步加快辐射实验室的工作之后,劳伦斯给伯克利回电道:“虽然对我们可以做的没有限制,但我们应该谨慎行事。”

劳伦斯向位于芝加哥和克林顿的研究团队开放 60 英寸回旋加速器。正如洛斯阿拉莫斯希望对“十字路口”试验的数据分析所要做的那样,劳伦斯也试图放弃生产放射性同位素并转给克林顿实验室。曼哈顿工程区的确在战后支持克林顿实验室生产放射性同位素,还支持了化学萃取过程和一种新的高中子通量反应器的持续发展。与其他实验室共享项目和设备,说明各实验室之间在战后组织不确定的时期内,还是继续保持联系的。

系统的构成

曼哈顿工程区战后对伯克利分校、克林顿和洛斯阿拉莫斯实验室的支持只是维持现状,并没有基础体制的创新。芝加哥的科学家们曾经宣扬实验室作为区域设施为大学提供昂贵设备的观念。1945年12月2日,阿贡实验室成为这一观念的试验品,该想法由尼科尔斯任命的来自美国中西部大学的科学代表委员会提出。1946年2月11日,芝加哥大学同意成为阿贡区域实验室的管理者,接管冶金实验室的项目、设施和员工。与此同时,格罗夫斯已任命一个由若干杰出科学家组成的研究与发展咨询委员会,其将为政策、项目及其实施步骤提供建议。该委员会在 1946 年 3 月召开会议之前征求了曼哈顿工程区科学家们的建议。

一直以来都被认为是冶金实验室管理者的法林顿·丹尼尔斯(Farrington Daniels)提交了阿贡实验室的计划,其雄心得以扩展,还将“国家”加入国家实验室名称之中。丹尼尔斯有关“阿贡原子核物理实验室”的计划被称为“芝加哥附近的一个国家原子核物理实验室”。

他提到:“该实验室具有双重任务:一是为政府继续开展核研究,二是为全国各地大学核研究项目提供援助服务,特别是那些中西部大学。”

丹尼尔斯关于在芝加哥附近建立“中心国家实验室”的提案,也许反映了或试图重申战争期间聚焦于慢中子研究的冶金实验室的起源。然而,在他所强调的中西部地区中,区域概念依然存在。尽管阿贡实验室对大学的可用性“遍及全国”,但他提议的实验室董事会成员是从美国中西部大学代表中遴选的。阿贡实验室主任津恩在其提交给巴特基小组的建议中,支持成立若干区域性实验室。在阿贡实验室计划中,一个中心的“国家”实验室和若干区域实验室之间模棱两可的界定,反映了实验室自成立时,就持续存在着离心力与向心力的相互作用。

阿贡提案面临着来自一个新地区的竞争。东北部高校联盟及其科学家聚集起来,以争取他们的利益。从战时任务退出的物理学家看到给各家与曼哈顿计划相关的大学处置分配不公,并大多由东北部的研究单位承担费用,这种失落感引发了联盟的建立。

哥伦比亚大学的伊西多·拉比(Isidor Rabi)和诺曼·拉姆齐(Norman Ramsey)“对这一事实有点嫉妒……芝加哥大学……最终得到一个非常好的反应堆,加利福尼亚大学得到一个非常好的高能加速器”,因而他们决定为自己寻求一个反应堆,聚集了一些纽约地区的大学来达到这一目的。1946年 1 月,他们写信给格罗夫斯,提出在纽约市附近建立一个“核科学区域研究实验室”。同时,麻省理工学院和哈佛大学的科学家们也为建立一个拥有反应堆的东北区域实验室进行了努力,该实验室准备面向波士顿地区。

格罗夫斯派尼科尔斯去通知纽约地区小组的代表,曼哈顿工程区将只能支持一个东北区域实验室,建议两个地区小组合并的提议。他补充道,最好在曼哈顿工程区的权力移交给新管理机构前,赶快行动,否则新机构可能会推迟新实验室的建立。

纽约和波士顿小组听取了他的意见,在 3 月份组成了由 9 所大学组成的初始大学集团(InitiatoryUniversity Group,IUG ),包括哥伦比亚大学、康奈尔大学、哈佛大学、约翰斯·霍普金斯大学、麻省理工学院、宾夕法尼亚大学、普林斯顿大学、罗切斯特大学和耶鲁大学,由哥伦比亚大学教务长乔治·皮格勒姆(George Pegram)领导。初始大学集团之后在7月份组建了联合大学有限公司(Associated University,Inc.,AUI),担当东北区实验室的承包商。1946 年 3 月 3 日,初始大学集团向格罗夫斯的咨询委员会提交议案,呼吁“在该地区建立一个包含大型链式反应堆的核实验室”以便“与已有的实验室互补”。如同在阿贡,布鲁克海文实验室的创始人也混淆了区域服务和国家需求之间的界限,他们呼吁建立的“东北区域实验室”最终演变成为一个“国家核科学实验室”。

当研究与发展咨询委员会1946 年 3 月 8—9 日开会时,它在名称上采用了国家的表述,并将其应用于区域概念。该委员会建议国家实验室 应提供对大学或私立实验室而言过于昂贵的设备,国家实验室将在一个董事会的指导下开展不涉密的基础研究,董事会成员选自大学和其他研究单位。委员会批准在阿贡和东北地区建立这类国家实验室。委员会对于国家实验室的界定不包括涉密的开发研究,如同阿贡实验室所做的一样。因此,洛斯阿拉莫斯实验室和克林顿实验室并不具备这样的资 格,反而要作为从事机密军事或工业应用的研究机构写进委员会的报 告。该委员会建议位于伯克利的劳伦斯辐射实验室应当作为国家实验室 的一种特殊类型。

格罗夫斯的副手尼科尔斯将该委员会的报告拓展到其他一些实验室,并对它们进行了大致分工:阿贡实验室将聚焦于反应堆;加州的一个区域实验室将聚焦于加速器;东北区的实验室将同时 发展反应堆和加速器;洛斯阿拉莫斯实验室将继续从事武器研究;克林顿实验室将从事工业项目。

咨询委员会的科学家们接受了“国家”实验室的概念,即区域性的实验室,且“总体上同意,在美国其他地区建立国家实验室应当受到鼓励”。格罗夫斯则担心这可能会导致设施倍增。他对一位来自联合大学有限公司的代表说:“最好不要以一个‘区域’实验室来展示布鲁克海文的案例,这可能会导致更多人要求创建‘区域’实验室。”

他的担忧的确不无道理,因为真有一些团体跳出来提议建立新的实验室。其中最主要的是一个来自南加州的团队,由加州理工学院李·杜布里奇领导,他们在 1946 年底提议建立一个由加州理工学院、加州大学洛杉矶分校和南加州大学共同运营的拥有核反应堆的区域实验室。虽然曼哈顿工程区答应得很爽快,但当时它正让位于美国原子能委员会。果然不出尼科尔斯所料,原子能委员会并不急于做出新的承诺。有关“西海岸第三个国家实验室”的计划虽然列入国会预算中,但杜布里奇的提议胎死腹中。

其他一些团体也想傍上曼哈顿工程区这棵摇钱树:国家标准局认为曼哈顿工程区应为它提供一个反应堆,即便是已从那些实验室得到利益的单位也在为自己寻求支持,就像哥伦比亚大学的“一个积极扩充的核科学项目”计划,准备拥有两个加速器。

新站点与已有的站点形成了竞争。当纽约团队第一次与格罗夫斯进行通信时——那是在遣散潮中和讨论人员撤回的背景下——他们采用了一种零和心态建议曼哈顿工程区创建一个东北区域实验室,而不是扩大克林顿实验室。

见多识广的拉比将其方案带到克林顿实验室迁址委员会:偏远的克林顿实验室阻碍了潜在的工作人员、学生和访问科学家,他辩称,若关闭生产工厂,“橡树岭也许就会倒退到一个小村庄”。拉比极力主张如果曼哈顿工程区只支持一个反应堆,那它就应当建在纽约附近。克林顿研究理事会同意考虑拉比的观点,投票否决了在克林顿建立下一个反应堆的决议,而“不顾其他可能性”。

孟山都公司在克林顿的经理查尔斯·托马斯(Charles Thomas)回应称,由于战后建设力不足,新的东北区实验室将缺乏房屋,因而“必须为南部地区的大学保留一个区域性实验室”。不过,托马斯的大部分论点都只是习惯性呼吁:克林顿的员工和设施已就位,而洛斯阿拉莫斯和冶金实验室还处于一片混乱,直到原子能委员会做出新表态前,克林顿拥有扩展的最佳机会。但托马斯也宣称“克林顿实验室并不在能与其他区域实验室竞争的地理位置上。国家应当拥有更多的反应堆。一个毗邻大城市的实验室开展与我们完全不同工作的可能性是存在的”。

东北地区的一些科学家并不那么大度:“目前的情况具有一定挑战性,过去由于环境外力的推动, 国内某些区域已经发展领先,如果我们提交议案的动作比曼哈顿区慢很多,那么,可支持这类工作的相关资源就全都会被投入它们那里。”其他的人,包括麻省理工学院的杰罗德·扎卡里亚斯(Jerrold Zacharias)在内,倾向于少数服从多数,反对搬迁克林顿实验室。惯性思维和多数原则占了上风。尼科尔斯表示即使克林顿实验室要搬迁,也不会在两三年内实施。曼哈顿工程区至少当前不会进行零和博弈。

咨询委员会在对区域实验室冠以国家之名的同时,也将国家的重要军事或工业项目归到位于洛斯阿拉莫斯和克林顿的名义上的非国家实验室。美国已有一个准备就绪的“国家”实验室具备这种功能。联邦政府已于1901年成立国家标准局来制订和维护精确的科学标准以保障工业,尤其是电力和光学领域。该局对基础研究提供计量支持。据其电力部门负责人于 1905 年所称,科学家们认为它是“美国国家物理实验室,并不拘泥于物理这个词字面意义,其工作也包含化学与工程”。

而其监管者的看法则不同。1903 年,一位国会议员的呼吁:“新建国家标准局……必须成为一个主要致力于制造和商业利益的部门。”于是,国家标准局及其实验室从美国财政部移交给新的联邦商务与劳动部,第一任商务部长从标准局的名称中删除了“国家”一词,因为随着时间的推移,实验室开始专注于那些具有重要产业价值的问题。1934 年,该局重获“国家”的名头,但基础研究内容锐减,使其不宜发展原子能。虽然它在战争时期作用不大,但据我们所知,它在战后试图建造一个反应堆。

原子能的出现及其对国家安全的重要性,使科学家和政治家都确信政府应继续为其发展提供实验室。科学家还说服政治家,政府应支持基础研究,使其作为潜在应用项目的源头。咨询委员会所阐述的国家实验室的那个方面——为客座科学家的基础研究提供设施在联邦政府已有法定先例:国会于1892 年和 1901 年所做的决议使得各种政府机构中的设施“对科研人员和具有资格的个人、学生和研究单位的研究生”开放。

依据这些法规,标准局已邀请研究助理到其实验室中工作。还有一个额外的理由——标准局将因此可以培养新的技术专家。然而,鉴于标准局项目的重点所在,这些研究人员主要来自产业界,为了解决特定实际问题而来。这个想法也曾以 20 世纪 30 年代洛克菲勒基金会项目中的一个元素出现,当时的项目还包括了劳伦斯计划的伯克利 184 英寸回旋加速器。如同该基金会的自然科学主任沃伦·韦弗(Warren Weaver)所坚称的那样,回旋加速器将是一个国家或国际性的设施——“为所有科学而建”,就像基金会在帕洛马山上建立的被韦弗称为“国家实验室”的 200 英寸望远镜。

曼哈顿工程区咨询委员会想要新的国家实验室服务于这一目的,而将国家安全项目与洛斯阿拉莫斯实验室和克林顿实验室相隔离。然而,尼科尔斯将联邦和普惠概念整合到实验室中,使之具有双重身份:既为从事涉及国家安全应用研究(通常是保密的)的长期职员建立基地,也为客座科学家们的基础研究提供昂贵的设施。

因而,国家实验室代表了美国科学界长期以来,在对知识的追求与社会应用之间、纯粹理论与实用之间矛盾的一种新的解决办法。国家实验室平衡这些目标的能力,将决定其在未来五十年的作用与生存状态。

本文摘自《国家实验室》,【美】彼得·J.维斯特维克 著,钟扬 等译 上海科学技术出版社2023年1月出版。

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

© HowXidea 2023 | WordPress Theme: Annina Free by CrestaProject.