二战前后美国大学化学学科的快速崛起及其原因

何振海，张 荻

(河北大学 教育学院，河北 保定 071002)

教育学研究

二战前后美国大学化学学科的快速崛起及其原因

何振海，张 荻

(河北大学 教育学院，河北 保定 071002)

二战前后是美国大学化学学科改变落后地位并迅速崛起的关键时期，大型化学实验室和综合性科学实验室得以创建、新的学术领域持续拓展、前沿性学术成果不断涌现。在短短的20年间，美国大学便取代德国大学成为新的世界化学学术中心。美国大学化学学科快速崛起的过程中，德国流亡学者的大量涌入发挥了前所未有的作用，社会力量和学术领导者也为学科发展贡献了巨大的力量。二战前后美国大学化学学科的崛起历程，对我国世界一流大学和世界一流学科建设战略的开展有着较为现实的借鉴价值。

美国；大学；化学学科；崛起；影响因素

二战前后(具体而言指20世纪30-50年代)，是美国大学化学学科由弱至强、走向全面繁荣并确立世界化学学术中心地位的重要时期。至少在20世纪30年代以前，国际学术界公认的化学学术中心仍处于欧洲，特别是德国大学长期在化学领域保持领军地位。然而自20世纪30年代起，世界化学学术中心便开始了从德国大学向美国大学的转移历程，在短短的二三十年间，美国大学在国际化学领域异军突起，逐渐取代德国大学成为新的世界化学中心。究竟是什么因素促成了美国大学化学学科的快速崛起？在这一进程中，美国大学和美国社会为化学学科的兴起提供了什么样的适宜土壤？对上述问题的回答，不仅有助于从整体上准确把握世界化学学术中心从德国向美国转移的基本历程，客观分析美国大学化学学科兴起的背后动因，而且对正处于加快建设世界一流大学和世界一流学科的我国大学而言，同样具有极为紧迫的现实价值。

一、二战前后美国大学化学学科的快速崛起及其表现

在现代国际化学领域，美国特别是美国大学享有独特的学术声誉和崇高的学术地位。仅以2000年以来产生的诺贝尔化学奖为例，在获得诺贝尔化学奖的39名科学家中，来自美国的学者就多达26名(除少数学者任职于专门的研究机构外，绝大部分均为大学教授)，由此可见，美国和美国大学作为世界化学学术中心的地位是当之无愧的。

当然，美国大学在世界化学学术领域的领军地位并非与生俱来，而是经历了一段从弱到强的崛起历程。作为现代自然科学的重要基础，现代意义上的化学学科发轫于18世纪的欧洲，英国和法国先后成为化学学术研究的中心。从19世纪开始，德国大学逐渐接过了世界化学学术中心的桂冠，直至20世纪30年代，德国大学始终在世界化学领域保持了绝对优势：从1901年到1939年共产生了40名诺贝尔化学奖得主，其中德国学者有17名，获奖人数远超同期的英国(6名)和法国(5名)[1]。

与欧洲尤其是德国大学相比，同期美国大学化学学科的发展处于明显的落后局面，并亦步亦趋地追随着德国大学。从19世纪到20世纪初，德国大学一直是美国大学的效仿对象，美国有志于从事化学领域工作的青年学人热衷到德国大学学习，以他们为中介，德国大学的化学实验室、教学习明纳等传入美国，成为美国大学化学研究与教学的模版，甚至美国大学所使用的化学教材、仪器设备和实验药剂也都主要来自于德国，这种情况一直持续到一战时期。在化学学术研究方面，美国大学也长期落后于德国大学，例如，美国最早的化学学术期刊是1879年创刊的《美国化学学会期刊》，比德国首个化学学术期刊《化学杂志》(1778年创刊)的出现要晚百年[2]，而直到20世纪30年代，美国化学领域的学术论文仍主要发表在德语杂志上。再如，美国首次获得诺贝尔化学奖是1914年，而此时德国的诺贝尔化学奖得主已有5位，到1932年美国获得第二项诺贝尔化学奖时，德国已经新增了10位诺贝尔化学奖得主[1]。值得注意的是，美国首位诺贝尔化学奖得主西奥多·W.理查兹(Theodore W. Richards)和第二位得主欧文·朗缪尔(Irving Langmuir)都有在德国大学留学的经历，理查兹曾在莱比锡大学学习，朗缪尔则是哥廷根大学的化学博士。上述几组对比清晰地表明，尽管美国大学从19世纪起在化学领域做出了诸多努力，也从德国大学受益良多，但总体而言，直到20世纪初，美国大学化学学科的发展水平仅达到世界二流层次，与欧洲特别是德国大学保持了较大差距。

从20世纪30年代起，美国大学化学学科的落后局面开始迅速改观，大学里化学从业人员与化学专业学生规模批量增长，众多大学特别是研究型大学开始集中建设化学实验室，新的学术领域逐一开辟、前沿性学术成果不断涌现，并且培育出一批具有国际学术影响力的学者和研究团队，到20世纪50年代，美国大学已经超越德国大学，崛起为新的世界化学学术中心，开启了世界化学史上的“美国纪元”。

从20世纪30年代开始的美国大学化学学科的快速崛起，可从如下几个方面窥其一斑。

(一)大型化学实验室的建立

20世纪初，在基金会和企业的资助下，美国大学建立起专业的科研体系，化学学科的发展揭开了“大科学时代”的序幕，大科学装置的出现是这一时期化学学科发展的重要特征。在二战及之后的一段时间内，这一体系依靠联邦政府的资金得到了巨大的扩张[3]。美国大学中建立起一批诸如阿贡国家实验室(前身是芝加哥大学冶金实验室)、洛斯阿拉莫斯国家实验室、隶属于加州大学的劳伦斯伯克利国家实验室和隶属于石溪大学的布鲁克海文国家实验室等大型实验室，这意味着科学研究得以从分散走向聚合，跨学科合作的研究项目得以开展，大型研究设施也有机会投入使用。

1931年欧内斯特·劳伦斯(Ernest Lawrence)在加州大学伯克利分校一个废弃实验室基础上建立起加州大学放射实验室(Radiation Laboratory)，并发展成为美国三大国家实验室之一的劳伦斯伯克利国家实验室。该实验室发明了世界上第一台回旋加速器，并在此基础上不断制造出更大尺寸的回旋加速器以实现核裂变。这里还诞生了世界上第一台高频振荡器，以及同步回旋加速器和电子同步加速器等大型实验设备。劳伦斯伯克利实验室延承了欧内斯特的跨学科跨领域协作的“大科学”研究思路，在这里发现并得到的第一个超铀元素“镎”，不仅使科学家E.M.麦克米伦(E. M. Macmillan)获得了1951年的诺贝尔化学奖，还被作为中子源制造出世界上第一颗原子弹。

1947年，纽约大学石溪分校建立了布鲁克海文国家实验室，自20世纪40年代到60年代，这里先后建成质子同步加速器、石墨反应堆、医学研究反应堆、交变梯度同步加速器、高通量束流反应堆等大型科学设备。这些大型科研设备为化学及相关学科基础研究水平的快速提升奠定了基石，同时也是美国大学化学学科崛起的重要表现。

(二)新生学术领域的拓展

20世纪初由于美国产业发展的需要，化学研究主要面向与采矿冶金、化肥制造、盐糖制造等相关的有机化学领域。随着20世纪20年代后原子理论和量子力学的成熟，更多的研究者开始关注生物学、化学以及物理学之间的联系，化学研究从纯粹的化学领域向其他学科领域拓展，化学学科与其他基础学科相互交叉、重叠、渗透、融合。到二战前后，美国大学化学学科得到迅速发展，形成了核化学、结构化学、高分子化学、无机固体化学、物理化学、生物化学等更加专业化的二级学科。例如，当时放射科学的进展和原子结构理论的建立催生了核化学，而化学基础研究在核化学领域的发展使得美国在二战前后成为了核化学巨擘。从核弹(原子弹、氢弹)的研发到核动力装备(核潜、核电站)的能源应用与改进，化学学科都发挥着举足轻重的作用。以生物化学为例，20世纪50年代左右，其研究领域由蛋白质的分子结构及其合成拓展到动植物机体中的其他各类物质，例如核酸、碳水化合物、类脂物、酶、维生素、激素，还有一些生理活性物质[4]。此后，生物化学和分子生物学领域，以蛋白质分子结构的测定以及蛋白质分子的成功合成为契机，催生了基因重组技术、克隆技术和生物芯片技术。这一时期的化学与医学、生物学甚至物理学也呈现出交叉繁荣的景象。

解析晶体结构用直接法，并用全矩阵最小二乘法F2进行精修，对全部非氢原子采取各向异性热参数处理，最终偏移因子R1=0.0316，wR2=0.0835。晶体解析的所有计算工作均采用SHELXTL-97程序系统完成[18]。具体晶体学数据见表1。

(三)前沿性学术成果的产出

美国大学化学学科是美国基础研究的主要阵地，也是美国孕育重大科学项目的温床。芝加哥大学的化学实验团队就曾为著名的“曼哈顿工程”提供了技术上的支持。1940年，芝加哥大学乔治·赫伯特·琼斯实验室(George Herbert Jones Laboratory)在美国著名化学家格伦·西奥多·西博格(Glenn Theodore Seaborg)的带领下，用人工核反应制备超铀元素，首次分离并测量出94号放射性元素钚，它作为核爆炸和核反应堆的燃料，在芝加哥大学实验室进行了首次工业化生产。1942年，恩利克·费米(Enrico Fermi)在芝加哥大学领导实验小组利用铀核裂变释放中子及能量的性质，发明了热中子链式反应堆，标志了大规模利用原子能的开始。

这一时期美国的前沿性学术成果从最能代表人类科学最新成就和最高水平的诺贝尔奖的国籍分布上得到了显著体现。在1901-1929年共计26届诺贝尔化学奖评选中，一共评选出28名获奖科学家，其中9名为德国科学家，2名为美国科学家。在1930-1945年共计12届诺贝尔化学奖评选中，一共评选出15名获奖科学，其中6名为德国科学家，1名为美国科学家。此前的德国化学成果之多始终无人超越。而在1946-1959年之间共计14届诺贝尔化学奖评选中，一共评选出20名获奖者，其中3名为德国科学家，9名为美国科学家。此外，20世纪发现的31个化学元素中，有17个是由美国化学领域的科学家在30年代以后发现并得到的[5]。由此可见，经过20余年的快速发展，美国大学化学学科的学术研究水平已经明显超越德国，在国际化学研究领域占据了重要的地位。

在化学产业方面，美国大学化学学科的基础研究也发挥了突出的作用。有机化学家对橡胶硬化剂进行改良，缩短了硬化时间，同时增加产量，使价格低廉；发明“浮提法”(Flotation Method)使得矿物提炼更为经济；制造化学杀虫剂以绝害虫；制造新型药物，治疗此前不治之疾。与此同时，美国对氮素固定的研究也在加倍进行，能够大规模制造氮化物，解决了自1898年以来世界氮化物供给的难题。

二、美国大学化学学科快速崛起的主要动因

从20世纪30年代开始，仅仅历经20余年，美国大学就取代德国大学成为新的世界化学学术中心。如此快速的崛起现象，在近代以来的世界化学学科史上实属罕见。人们当然有理由追问，美国大学化学学科的迅速崛起究竟有何“奥秘”？实际上，从历史的角度来看，任何历史现象的出现都绝非偶然，必定有其内在动因。美国大学化学学科的崛起，同样有其特定的时空背景和促成因素。

(一)德国化学家群体向美国大学的流入

德国化学家群体的首次移民潮出现在20世纪20年代，当时魏玛德国的经济困境和阴晴不定的政治气候使得一些优秀的化学家开始出走海外，特别是集中涌向美国。这些优秀的德国化学家移民美国后，以最能代表化学发展全新方向的物理化学、生物化学和电化学为突破口，为美国大学化学学科注入了一股新鲜的血液[2]。

从20世纪30年代起，受纳粹德国“反犹运动”和“文化清洗运动”的影响，包括化学学者在内的大批德国学者被迫流亡美国，从而形成了学术史上最为罕见的一场洲际移民潮。就化学领域而言，在1933-1945年之间来到美国的德国流亡化学家至少在100人以上，如果算上化学实验人员和药剂师之类的化学工程人员，这个化学专业群体的人数大约在432-507人之间[2]。这些世界顶尖的化学家为美国大学的化学学科带来了全新的研究方向，也带来了使美国大学化学学科改变二流地位的绝佳机遇。

在德国流亡化学家群体中，卡尔·科里(Carl Cori)和格蒂·科里(Gerty Cori)夫妇的业绩最为典型。1942年，科里夫妇来到美国，任教于华盛顿大学。他们开设了对美国大学尚属陌生的生物化学课程，为美国大学化学学科拓展了学术领域，同时为美国培育了一大批生物化学领域的出色人才[2]。更重要的是，科里夫妇还积极开展前沿性学术研究，并且凭借在糖原分解方面的成就荣获1947年诺贝尔生理学或医学奖，而且在科里夫妇的研究基础之上，美国又陆续诞生了3位诺贝尔生理学或医学奖获得者。来自德国的顶尖级学者以及他们带来的新知识、新经验，无疑为美国大学化学学科的发展注入了新的动力。

(二)社会力量的支持

在美国大学化学学科的崛起历程中，社会力量发挥了举足轻重的作用。20世纪初，受诸多有制因素的促动，美国化学工业日益繁荣，进而激发了民间机构对自然科学的强烈关注和资金支持。1919年，洛克菲勒基金会发起“博士后奖研金”计划，建立了第一个博士后奖研金(最初的资助范围为物理学和化学)[6]。这一举措标志着私人基金会对自然科学大规模资助的开始，而博士后奖研金的设立则被普遍认为是洛克菲勒基金会对美国科学及教育所做的最大贡献。到1928年，物理化学奖研金总数为83万美元，医学为155万美元，生物学为32万美元。仅1934年7月初至1935年1月，洛克菲勒基金会就向加州理工大学的化学研究所拨款6万美元，用于支持化学家莱纳斯·C.鲍林(Linus C. Pauling)主持的研究活动[7]。

除了对人才培养方面的资金支持，洛克菲勒基金会在促进人才引进和学术交流方面也发挥了重要作用。由于洛克菲勒基金会自20世纪20年代起就一直对欧洲学者进行追踪研究，掌握了大批顶尖学者的前沿研究动态，因而在二战初始，洛克菲勒基金会和相关机构便成功地接应了大批德国流亡学者到达美国，这就为美国化学学科在30年代的发展以及此后的崛起提供了充足的人才储备。此外，洛克菲勒基金会还敏锐察觉到了德国在20世纪20年代出现的有机化学同医学的交叉繁荣，并以资金援助、资料交换的形式予以关注，同时提出了建立“知识共同体”的理念，以寻求共享知识成果。1920年的基金会年度报告中指出：“战后欧洲中东部地区的医学院急需援助。例如，位于维也纳的实验室中，玻璃器皿、橡胶管、化学品等极其短缺，然而大学基金并不能满足这一需求。但是这类援助对于基金会来说却是可行的。”[8]1920年，基金会派代表到捷克斯洛伐克、波兰、奥地利的南斯拉夫和匈牙利主要的几所医疗中心，也有一些访问德国大学城。在这些代表的推荐下，基金会拨款被提供给位于布达佩斯、维也纳、布拉格的六所医学院，并保证期刊书籍的流通交换。

(三)美国大学化学学科的自我调整

在大学化学学科发展的历程中，优秀的管理者和具有组织管理能力、科学研究能力的学科带头人发挥了十分重要的作用。以加州理工学院为例，该校在1891年建校时只是一所普通的社区技术学院，1907年乔治·E.海耳(George E. Hale)就任该校董事后，以著名的约翰·霍普金斯大学为范本，积极致力于将这所学院改造为一所高水平的研究型大学。海耳邀请美国著名物理化学家、麻省理工学院教授会主席阿瑟·诺伊斯(Arthur Noyes)担任该校化学学科带头人，“许诺为他建造一座漂亮的新研究室，并让他按照自己的意愿开设一个化学系”[9]。1917年，海耳兑现承诺，为诺伊斯建造了一个化学实验室，并为其筹集到20万美元的研究基金。此后，海耳和诺伊斯设法募集到大量私人赞助，建造了新的实验楼，购置高压电设施，改善教师待遇。1927年，他们邀请著名化学家鲍林回到母校任教，又在1928年从哥伦比亚大学吸纳生物学家摩尔根(Morgan)来校任教。在这个过程中，诺伊斯作为化学学科带头人奠定了加州理工学院的科学传统，他亲自制定了办学规模小而精、选择性招生、注重基础科学、坚持对本科生进行人文学科教育等办学方针。在诺伊斯办学思想的指导下，加州理工学院保持了活跃开放的学术氛围：化学家定期参加物理研讨会；物理学家通过观察宇宙来检验化学演化的理论；天文学家和物理学家、化学家一起破解星球的奥秘。加州理工学院的三位奠基人海耳、诺伊斯和密立根(Millikan)都信奉“科学研究应该打破并超越旧的学科界限”的新理念，跨学科的研究打破了传统学科壁垒，使各个学科的教师能够共享资源，协同合作，发现科学研究的新领域。在这些优秀科学家和带头人的共同努力下，加州理工学院奠定了化学学科发展的坚实基础，并很快就发展成为举世闻名的化学学术重镇。由此可见，在科学思路指导下的化学学科的崛起是必然的，也是具有生命力的。

结 语

如前文所述，二战前后美国大学化学学科由弱到强、逐渐占据世界化学学术中心地位，其原因是多方面的。尽管为此做出巨大贡献的德国流亡学者的大量涌入确属历史的偶然，但假如没有科学的发展理念和发展路径，美国大学化学学科的快速崛起也是难以实现的。就此角度而言，二战前后美国大学化学学科的快速崛起历程，对致力于建设世界一流学科的我国大学仍是有其极为现实的借鉴价值。

首先，以重大科学项目为依托，凸显学科建设成效。学科建设是一项复杂而持久的工程，科学基础研究是是这项工程的基石，也是学科发展的核心动力。科研水平通常被当做学科建设水平的重要评判标准，社会对于学科建设成效的认可也大多是以重大科技项目的实现为标志的。在美国重大项目的计划和实施过程中，美国大学化学学科的身影总是穿插其中。重大科学项目的实现使得这些大学的化学学科名声大噪，不仅为他们争取到了更多的资金和政策支持，还吸引了世界各地的化学学者来此交流学习，从而催生出更多的新思路、新理论和新的科学实践。我国一流学科的建设也应重视以重大科学项目为依托，增加学科参与度，生成标志性的科研成果。

其次，发挥学科带头人及其实验团队的骨干力量。学术队伍是学科建设的灵魂，一流的学科要有一流学者的科学引导，要依靠一流团队的精诚合作。一个优秀的学科带头人可以筹集丰富的学科资源，能够组织建设高水平的人才队伍，能够通过对人才和资源的高度整合、充分调动来提高学科整体的学术能力。在美国大学化学学科的崛起历程中，一流学者及其实验团队也发挥了骨干作用。我国的一流学科建设也可以以此为鉴，积极启用具备深厚的学术素养、拥有远大的学术理想、在学科领域做出了巨大学术贡献的学科带头人，组建结构合理、勤奋求真的学术队伍，增强学科发展的创新力和生命力。

再次，一流学科的建设需要多学科之间的交流互动。在美国大学化学学科的崛起历程中，跨学科合作功不可没。美国一流大学学科建设既有分化独立，又有分工合作，既能保持学科的独立性，又可以综合利用各种研究手段和技术实现研究领域的拓展。相比之下，我国的大学学科建设以学科分化为主，院系内部在自我封闭，院系之间沟通不畅，难以实现资源共享，学科的综合更是鲜有体现。因此，一流学科建设应借鉴多学科交流的经验，实现跨学科合作发展，协调学科建设中的分化与综合。

[1]白建娥，刘聪明.化学史点亮新课程[M].北京：清华大学出版社,2012:230.

[2]李工真.文化的流亡──纳粹时代欧洲知识难民研究[M].北京：人民出版社,2010:298.

[3]亨利·埃兹科维茨.麻省理工学院与创业科学的兴起[M].王孙禺，袁本涛，译.北京：清华大学出版社,2007:17.

[4]郭宝章.20世纪化学史[M].南昌：江西教育出版社,1998:340.

[5]白建娥，刘聪明.化学史点亮新课程[M].北京：清华大学出版社,2012：221.

[6]王廷芳.美国高等教育史[M].福州：福建教育出版社,1995：187.

[7]THE ROCKFELLER FOUNDATION.Annual Report in 1935[EB/OL].[2016-04-19].https://www.rockfellerfounda-tion.org/aboutus/governance-reports/annual-reports/.

[8]THE ROCKFELLER FOUNDATION. President’s Review in 1920[EB/OL].[2016-04-19].https://www.rockefeller-foundation.org/aboutus/governance-reports/annual-reports/.

[9]托马斯·哈格.鲍林:20世纪的科学怪杰[M].周仲良,郭宇峰,郭镜明,译.上海：复旦大学出版社,1999:63.

【责任编辑 侯翠环】

The Rise of the Chemistry Discipline in American Universities Around World War II and Its Causes

HE Zhen-hai, ZHANG Di

(College of Education, Hebei University, Baoding, Hebei 071002, China)

It was a critical period that the chemistry discipline of universities in the United States changed its backward status and rose rapidly around the World War II. Through this period, many large-scale comprehensive laboratories were established, the academic field was broadened, and numbers of pioneering achievements sprung up. Within twenty years, Germany's position as the center of chemistry discipline had been replaced by the United States. In the process, the intellectual refugees of Germany played an unprecedented role, as did social support and academic leaders. Only by examining the affecting factors of the speedy development of chemistry discipline in America, can we better facilitate the practice of building up top universities and first-class disciplines under way.

America； university; chemistry discipline; rise; affecting factors

2016-10-26

河北省社会科学基金项目“文化流亡与智力移民——二战期间德国流亡学者对美国大学的影响研究”(HB15JY092)

何振海(1978—)，男，河北石家庄人，博士，河北大学教育学院教授、博士研究生导师，主要研究方向：外国教育史。

G640

A

1005-6378(2017)02-0018-06

10.3969/j.issn.1005-6378.2017.02.003