貝爾實驗室的創建是世界科技史上一個有意義的事件，也是一個經典的創新故事，了解這段歷史，對當今中國推進新型工業化和科技創新富有啟示意義。
撰文 | 戴吾三（教授，清華大學深圳研究生院）
來源：科學雜誌1915
紐約市西街463號西方電氣公司原址 1925年貝爾實驗室在此建立，直到1945年新址建成，貝爾實驗室搬遷。1965年後，該處建築變成紐約藝術家活動的場所。
貝爾實驗室的全稱是貝爾電話實驗室（Bell Telephone Laboratories），其名稱源自發明家貝爾（A. G. Bell）。
貝爾實驗室的創建是科技史上一個有意義的事件。在20世紀很長一段時間裡，貝爾實驗室一直是世界上最富有創新力的科研機構，擁有通信技術、電晶體等多項重大發明以及電子衍射現象等多項重大發現。貝爾實驗室對IT技術的發展及產業的興起，對推動世界科技發展有非常重大的影響。
貝爾系統大發展
貝爾先後於1876年3月和1877年初獲得兩個有關發明電話的專利，以此為基礎，他與合伙人於1877年夏初成立了貝爾電話公司。開始只是幾個人，隨著業務快速擴展，1885年2月，公司重組成立美國電話電報公司（AT&T），聘請在鐵路郵政公司做過監察，富有管理經驗的韋爾（T. N. Vail）出任公司總裁，哈佛大學畢業的博士海斯（H. V. Hayes）任電氣工程部主任。1897年，歐洲留學歸來的坎貝爾（G. Campbell）加盟電氣工程部。不久，坎貝爾研製出可改變電話聲音衰減的負荷線圈，為波士頓到芝加哥的長途電話線路敷設創造了條件。
在1893年和1894年，貝爾的兩個電話專利分別期滿，美國本土一下冒出許多公司，都試圖在電話行業分一杯羹。1907年，面對亂象叢生的電話市場，經營不力的美國電話電報公司懇請於10年前辭職的韋爾回來再任總裁。韋爾上任後審查公司運營，發現已經積累了「異常負債」，他果斷採取措施，裁減冗員，收購小型電話公司為子公司，並把貝爾系統分散的研發機構集中到紐約。大部分人被安排到子公司西方電氣公司（Western Electric）的工程部，小部分人歸到美國電話電報公司的發展與研究部。公司首席工程師由海斯換成卡蒂（J. Carty）。從整體分工看，西方電氣公司的工程部以開發、設計和製造通信器材和設備為主，美國電話電報公司的發展與研究部以研究制訂通信技術標準和規劃為主。
韋爾做事深思熟慮，他認為技術統一、彼此兼容的電話系統才能為大眾提供更好的服務，因而他明確提出「一個政策、一套系統、普遍服務」的發展理念。1909年，按韋爾的構想，美國電話電報公司開始建設從紐約到舊金山的電話線路。
要實現橫跨北美大陸的電話通信，關鍵在於解決長途信號衰減的問題。為此，卡蒂的副手朱厄特（F. B. Jewett）回母校芝加哥大學向物理學家密立根（R. A. Millikan）求助，博士生阿諾德（H. D. Arnold）被密立根推薦來美國電話電報公司工作。阿諾德經過兩年多研究，改進了德福雷斯特（Lee de Forest）發明的電子三極體，製成能解決電話增音的高真空熱離子管，為橫跨大陸電話通信提供了有效的增音器[1]。1914年，橫跨北美大陸的電話通信成功實現。在這條線路基本完成時，韋爾和公司董事會又決定支持無線電話研究計劃。1915年底，實現了橫跨北美大陸的無線電話通信。這兩大項目鞏固了貝爾技術系統的地位，在美國乃至全世界都產生了重大影響。
在兩大工程項目實施中，卡蒂和朱厄特發揮了重要的技術管理和領導作用。1916年，朱厄特被任命為西方電氣公司的總工程師，主管工程部，阿諾德則擔任西方電氣公司工程部的研究指導。
調整機構促改革
到1924年，美國電話電報公司的壟斷已達到新的高度。位於紐約西街的西方電氣公司工程部變得非常龐大，技術人員加後勤人員達到3600人，其業務與美國電話電報公司的工程部經常有一些重複，有時還會發生摩擦。為利於事業發展，在1924年12月的董事會上，美國電話電報公司高層一致同意，以西方電氣公司的工程部為主，併入美國電話電報公司工程部的部分力量，獨立發展成一個有一定自主權的公司——貝爾電話實驗室股份有限公司（簡稱貝爾電話實驗室）。當時的一些細節如今已不很清楚，據朱厄特私人備忘錄的說法，美國電話電報公司和西方電氣公司工程部的業務重疊，造成了不必要的重複和財務問題。通過創辦中心實驗室來為兩個主人服務，由此可使公司更高效地運轉[2]。
1925年1月1日，美國電話電報公司正式成立貝爾實驗室。美國媒體對此多有報導，例如當年2月，美國《電話工程師》雜誌發表了這樣的消息：
為了提升新貝爾實驗室科學家和工程師的實驗能力，擴展工作已經開始，在紐約市西街463號40萬平方英尺的樓群中，增添的幾乎佔區段四分之一面積的新實驗室現已投入使用。在合併之日，實驗室約有3600人，其中2000人是技術人員 [3]
通過各種報導，貝爾實驗室這一當時世界最大的工業實驗室出現在世人面前。當時，貝爾實驗室佔據了先前西方電氣公司工程部的總部大樓，整個樓高13層，總建築面積達37 200米，貝爾實驗室在此運營了約20年。貝爾實驗室成立時有人員3600人，比之前規模最大的通用電氣公司研究實驗室的人數還多2000餘人。
貝爾實驗室由新成立的董事會管理，卡蒂任董事長。在組織機構上，設總裁1人，由朱厄特擔任，他同時兼任美國電話電報公司的科技副總裁。在總裁之下，分設常務副總裁1人、副總裁1人和總裁助理1人。貝爾實驗室共設立研究部、設備發展部、商業發展部等七個部，研究部由阿諾德主管。
貝爾實驗室的組織結構（1925年）
表面上看，貝爾實驗室的成立似乎是美國貝爾系統的科研機構和人員從分散走向集中和統一管理，實質上它意味著美國有系統組織的工業實驗研究進入了基礎研究與技術發展相結合的成熟階段，同時表明電子科技創新已成為通信行業發展的核心和支撐點。1929年美國發生經濟大蕭條，在嚴峻的危機中，貝爾系統再次顯示出依靠科技創新實現發展的能力。
首任掌門朱厄特
朱厄特是貝爾電話實驗室首任掌門人，貝爾實驗室的創建和初期發展，很大程度上歸功於他的遠見卓識以及他在多方面的開創性工作。
朱厄特1879年9月5日出生在洛杉磯東北部的帕薩迪納（Pasadena），其祖先是17世紀從英國約克郡來到新大陸的移民。受鐵路工程師的父親影響，朱厄特從童年時代就迷上了鐵路，上大學前還打算效仿父親，以鐵路職業為生。後來因父親對鐵路站臺電弧燈照明感興趣，他聽從父親的建議，進入斯魯普理工學院（加利福尼亞州理工學院的前身）就讀電氣工程專業。1898年獲碩士學位時，他年僅19歲。朱厄特有心到麻省理工學院繼續深造，母親的意外去世，延誤了他的入學。
偶然的機會帶來改變。朱厄特在斯魯普理工學院時的物理教授被芝加哥大學聘請任教，這位教授寫信給朱厄特，建議他到芝加哥大學深造，這個提議讓朱厄特和他的父親動心。1899年初，朱厄特進入芝加哥大學。在讀博士期間，朱厄特給物理學家邁克耳孫（A. A. Michelson）當研究助手。1907年，邁克耳孫因發明精密光學儀器以及藉助這些儀器在光譜學和度量學方面的研究榮獲諾貝爾物理學獎。朱厄特還與當時是新教師的密立根熟識，兩人相差9歲，彼此欣賞，最終結下一生的友誼。1902年朱厄特獲物理學博士學位，或許是有麻省理工的情結，他去那裡應聘任物理和電氣工程講師。
貝爾實驗室第一任總裁朱厄特
不久又是一次偶然機會，朱厄特進入美國電話電報公司，與貝爾實驗室結下了終生情緣。那是1903年春季的一天，朱厄特到麻省理工時間不長，美國電話電報公司位于波士頓的電氣工程部的坎貝爾到學院拜訪克利福德（H. E. Cilfford）教授，請教有關高頻發電機的問題。在兩人談話時，朱厄特剛好路過，克利福德便向坎貝爾介紹朱厄特。簡短交談後，坎貝爾對朱厄特留下良好印象。等朱厄特一年工作合同接近期滿，坎貝爾就與克利福德和朱厄特聯繫。朱厄特對美國電話電報公司的工作條件和待遇非常滿意，1904年底他來到坎貝爾負責的部門工作。朱厄特很快表現出解決複雜問題和指導工程的能力，1906年他接替坎貝爾出任波士頓電氣工程部的負責人。1912年又被公司任命為西方電氣公司的副總工程師。4年後，朱厄特擔任西方電氣公司的總工程師，並主管該公司的工程部。
1925年貝爾實驗室成立，朱厄特出任貝爾實驗室第一任總裁，併兼任美國電話電報公司科技副總裁。朱厄特為人平和，從學生時代就廣交朋友，是同學們喜歡結交的人物。在貝爾電話電報公司，他與一些主要負責人都有著很好的上下級或合作關係。他堪稱伯樂，為公司招聘了一批優秀人才，也幫助和舉薦了多位能者走向高位。
在貝爾實驗室，朱厄特提出應探索新的科學知識並用於推動技術發展的理念。在他的領導下，貝爾實驗室發明了電話號碼系統、無線電廣播、電視、有聲電影、電動留聲機、人工喉和潛艇電話電纜等。也是在他的領導下，物理學家戴維森（C. J. Davison）通過實驗發現了電子衍射現象，證實法國物理學家德布羅意（L. de Broglie）提出的物質波理論，貝爾實驗室由此獲得屬於本室的第一個諾貝爾物理學獎。
1939年，由於工業研究方面的領導成就和第二次世界大戰開始時美國對工業研究的緊迫需求，朱厄特當選為美國科學院院長，1940年10月他辭去貝爾實驗室總裁，改任該室的董事長，直至1944年他從貝爾實驗室完全退休。
理念清晰定方向
貝爾實驗室建立後並非一帆風順。有好幾年，領導層看似平和卻不時有分歧與爭論，這直接影響了實驗室的研究方向和發展。究其原因，是以卡蒂為代表的實用派和以朱厄特為代表的學院派之間的思想矛盾。
卡蒂生於1861年，中學畢業後即進入電話行業，從電話交換臺操作員做到機械工程師。他憑藉個人勤奮，取得多項發明專利，從基層技術崗位一步步走到公司高層。隨著年齡增長，卡蒂科技知識不足和對科技管理目光短淺的弱點逐漸顯露。在1916年，他公開表示，基礎研究成果的表現形式只能是發明專利，而不是在學術刊物上發表論文。在卡蒂領導的部門，那些多年從事基礎研究的科學家和工程師的專利成果不少，卻沒有一篇文章發表，以致在學術界沒有產生什麼影響。卡蒂早就反對學院式的基礎理論研究，這註定了他的思想和做法與朱厄特難以相融。
與卡蒂不同，朱厄特是物理學博士，有著深厚的理論功底。他擔任西方電氣公司總工程師期間，就推行加強基礎科學研究的政策，這種態度直接影響了他的研究團隊。貝爾實驗室成立後，朱厄特秉承先前的作風和做法，明顯與卡蒂不同。為顧全大局，朱厄特和阿諾德只得暫時妥協，在前沿領域（特別是無線電話方面）繼續進行開創性的基礎研究，而在其他領域將現有的科學知識應用於技術研究。直到1932年卡蒂去世後，貝爾實驗室才完全按照按朱厄特的思路發展，從事基礎研究的科學家佔科技人員人數約10%，科研經費佔全室年度經費的10%以上，這兩個百分比對於一個工業研究組織而言是相當大的[1]。
1932年1月，適值貝爾實驗室建立7周年。朱厄特於22日發表了題為「利用基礎研究的成果於通信領域」的演講，清晰表達了他本人關於建設貝爾實驗室的理念。朱厄特說「基礎」這個詞，應當理解為：「它不僅囊括了所有包含在普遍應用它的範圍之中，而且還囊括了通信領域中對於科學的應用來說是基礎性的所有科研部分。換句話說，它囊括了在謀求新知識的方法中得出的各種東西，這種新知識是新的或改進的通信結構能夠從中創造出來的要素。」從這些話可以看出，朱厄特認為貝爾實驗室搞基礎研究，決不限於只與技術應用有關的基礎知識[1]。
歷史經驗與啟示
回顧貝爾實驗室的成功經驗，並不因歲月的流逝而過時。從海內外學者對貝爾實驗室發展歷史的研究看，可資借鑑的經驗有以下幾點。
順應趨勢 推動升級
貝爾實驗室的建立，既是自身發展到一定階段的產物，也是美國工業化進程中重視工業研究的大背景使然。
19世紀美國南北戰爭結束後，美國的工業化進程加快，一些大公司相繼建立工業研究實驗室，以作為創新發展的重要源泉。1875年，賓夕法尼亞鐵路公司建立鐵路器材研究實驗室，標誌著美國的工業研究實驗室發展起步。起步階段的特點是：工業研究實驗室主要由技工和技師組成，研究方法以「試錯」為主。及至19世紀八九十年代，工業研究實驗室開始有意從大學和留歐學生中延攬人才，但經驗性和技術性研究仍佔主導地位。
1900年，美國通用電氣公司建立研究發展中心，標誌著美國的工業研究實驗室發展進入第二階段。這個階段的特點是：在企業建立類似大學中研究所的機構，負責將已有的相關科學知識應用於產品開發。
1925年貝爾實驗室建立，標誌著美國的工業研究實驗室發展進入第三階段。新階段的特點是：企業利用自身的研究機構，進行基礎知識的創造性研究，然後將研究成果轉化為新產品和設備的設計及工藝過程。貝爾實驗室的建立，不僅表明基礎科學研究進入企業，也表明基礎科學研究進入整個工業化，推動在企業管理上的創新和升級。
誠為伯樂 識人用人
美國電話電報公司有識人用人的良好傳統，朱厄特就是被坎貝爾慧眼看中，後來接替坎貝爾的職務。朱厄特更是把識人用人發揮到極致，他與著名實驗物理學家邁克耳孫、密立根有良好的師生關係，在麻省理工學院也有廣泛的人脈，這不僅為電信科技問題的解決及諮詢和協作提供了條件，也對物色合適的人才十分有利。1910年，朱厄特專程回芝加哥大學拜訪密立根。根據密立根的推薦，第一位被邀請的是密立根的助手弗萊徹（H. Flecher），但弗萊徹想回家鄉鹽湖城，到楊百翰大學教書，因此拒絕了邀請。朱厄特非常看好弗萊徹，連續5年，每年春天他都要給身在鹽湖城的弗萊徹寄去一封邀請信，言辭懇切又有說服力。1916年，弗萊徹終於被感動，離開楊百翰大學來為朱厄特效力。第二位受邀的就是密立根的博士生阿諾德，他很快來到朱厄特的團隊。
後來朱厄特又聘請了密立根的另一位博士凱利（M. J. Kelly），從康奈爾大學招聘了巴克利（O. E. Buckley）等人，他們都沒有辜負朱厄特的厚望。巴克利成為貝爾實驗室的第二任總裁，凱利成為貝爾實驗室第三任總裁。凱利做總裁期間，他親自招聘了麻省理工學院畢業的博士肖克利（W. Shockley），肖克利因在半導體方面的工作和發現電晶體效應而獲得1956年諾貝爾物理學獎。
營造環境 激勵學習
先前朱厄特主管西方電氣公司工程部時，就經常組織科學家和工程師進行學習，貝爾實驗室建立後學習制度進一步完善。貝爾實驗室辦公樓的頂層是一個大禮堂，這是貝爾實驗室傳播新思想的重地。在1920年代，每周一下午5點都會在這裡舉行一小時的學術報告會，邀請不在貝爾實驗室工作的學者如密立根、費米（E. Fermi），或實驗室裡像戴維森、肖克利這樣的學者來給科研人員講授最新的科學進展[2]。
在西街還有一個傳播新思想的地方，門檻較高，只有受邀才能前往。大蕭條時代後期新招聘的一些科研人員有意通過專題學習小組的形式深造，參加者輪流講授物理學領域的最新進展，並就相關問題進行討論。這個非正式的學習小組由肖克利組織，每周四下午碰頭，布拉頓（W. Brattain）、湯斯（C. H. Townes）、菲斯克（J. Fisk）等人都是基本成員。湯斯後來在自傳中回憶：「我相信，這種非正式的討論會在當時的工業界是絕無僅有的。」 [4]學習小組的幾位成員後來都有傑出表現 ，肖克利、布拉頓1956年與巴丁（J. Bardeen）一起分享諾貝爾物理學獎；湯斯獲1964年諾貝爾物理學獎；菲斯克成為貝爾實驗室第四任總裁。
學習新思想的另一個地方是當地的大學。說來有趣，美國的經濟大蕭條倒是促進了科學知識的積累。在這段時期內，貝爾實驗室被迫縮短員工的工作時間，一些年輕的科研人員因為有空閒，就到位於曼哈頓上城的哥倫比亞大學註冊讀學位課程。通常這些人會選擇拉比（I. I. Rabi）教授講授的一門課，而拉比本人於1944年獲得諾貝爾物理學獎。
以上所述貝爾實驗室的創建和早期發展，實則是美國工業化進程的一個縮影。目前，中國正在大力推進新型工業化，高度重視科技創新，而西方著名工業實驗室（或寬泛地指企業研究院[5]）的經驗和教訓，值得我們學習和借鑑。
參考資料
[1] 閻康年. 貝爾實驗室. 保定: 河北大學出版社，1999: 41，89，74.
[2] 格特納. 貝爾實驗室與美國革新大時代. 王勇，譯. 北京：中信出版社，2016: 22, 32.
[3] M D Fagen. A history of engineering and science in the Bell System: the early years. Bell Telephone Laboratories, 1975: 52.
[4] 湯斯. 雷射如何偶然發現. 關洪，譯. 上海：上海科技教育出版社，2002: 38.
[5] 布德瑞. 企業研究院. 盛逢時，譯. 北京：中信出版社，2003.
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