1991年我参加了在辛辛那提举行的美国物理协会第30届例行的三月会议。这个纪念日使我回想起自从1962年以来在这个领域中我所看到的变化。

以多年来美国物理学会三月会议的规模大小而论，我们的领域确实是一个生机勃勃的领域。在1962年巴尔的摩会议上收到；T395篇论文和42篇邀请报告，去年在辛辛那提会k上收到论文3900篇，有420个邀请报告并且分成30个分会场报告。这次三月会议比以往#何一次的规模都大。这个领域的增长在这30年来是直线上升的。

这个增长是怎样得到的？显然它并不仅仅是通过美国的自然科学国家基金会而得到的，这种引人注目的增长也不是偶然地发生的。或许，更重要的问题是，这个增长为什么会发生？一个答案是，这个领域涉及的科学范围已经变得更加广泛。第二个答案必然是，我们的领域具有经济价值。车所有的科学领域中，凝聚态物理和材料科学对如今的生活方式和生活水平的影响是如此地显而易见，以至我们普遍地忘记了所产生的问题。我们的领域得以增长是因为决策的政府机构需要它增长；是因为大学行政当局把它看作是教授们可以获得基金的一块“宝地”是因为许多州相信它会使地区经济逐步上升；是因为我们在这个领域内发现它是一场激动人心的挑战。

如果在这个领域出现的重重艰难不是出自整个的基金，难道可以把它归于缺乏激动人心的研究课题吗？这个假设是立即可以被驳回的。在今年的三月会议上处处是使人激励的科学。超导体进展势不可挡，它具有在完全崭新的碳以及氧化物中观察到的很高的转变温度＞由16层外延生长的超导和绝缘氧化物组成的集成电路也已公开披露于世；在贸易展览会的一些支架台上正广泛地震示出能产生极其有趣的原子拓扑结构的扫描隧道显微镜而且它有可能成为对半导体流水生产线的诊断性工具；半导体的原子工程使电子束受控于Ⅱ-V类半导体的表面，它已经使光学通讯成为一个重点增长的工业而且导致了关于量子霍耳效应的许多次学术会议；蚀刻在单晶硅上的微型电机使我们对它们的内在潜力产生了极大的兴趣，单电子器件确定了电子学的极限。这个领域现在比最近30年内任何时候都更加激动人心。因此科学本身是不成问题的。

当然，不如人意的现象不限于我们的领域，由于对其它领域我们缺乏体验，让我们推测一下在固体科学中士气低落的原因。

大学方面，从我对大学的观察以及从我与大学教授朋友的讨论中发现的问题似乎是两方面的。首先，作为该领域增长的结果，每个项目的基金水平，尤其是从国家自然科学基金会获得的基金水平是不适当的。为了得到大笔基金，许多大学感到，他们必须创立材料研究实验室、材料研究小组或科学技术中心。我猜测在大学圈子引起不满的第二个问题是需要获得基金的过程。科学团体的大量创造力被耗费在申请基金上，而不是在利用基金上。文字处理器的使用申请大大地扩充为复杂的动作，因此除了花费时间写申请外，我们要花更多的时间用于论证和现场访问。我们的领域不是一个适合于庞大项目的领域，但是从国家自然科学基金会得到7万美元所花费的精力与得到100万美元是一样多的。

国家实验室方面，据说对前途的未卜是每个人感到紧迫的主要起因，这一点对于我们领域的第二方面，即国家实验室的士气问题表现为首要的原因。很清楚，国家实验室正在寻求一种新的作用，这个探索在国防预算削减时将会得到强化。它们对于未来的准则似乎是“帮助工业”，但是它们现行的技术转换的努力只是对于如何更改每年在这些实验室中制订的巨教［的联邦投资的方向作出“区域援助”的解决办法而已。可以看出，实验室将不会简单地消失，因为对它们证明为正当的理由已经被全世界的政治事件搞得模糊不清。它们在地方上是一个相当庞大的因素，但也是被政治家所遗忘的国家机构，因为它们得到了我们领域中基金的一大部分，它们将对华盛顿认为我们领域已经得到了很好的资助的看法保留着有效的发言权。因此，当国防预算削减时，国家实验室必定会对国民的福利和生活水平作出有效的贡献。

工业方面，最近10年来，在我们领域的第三部分，即工业上的研究方面已经有了较多的变化。在这里不如人意的现象已经变成了一种慢性病，在许多情况下还是晚期的，回顾20年到30年前，我还记得一些高水平的社团实验室，然而它们已经不复存在，有些已经变成了承包研究机构。美国无线电公司实验室就是后者的一个最好的例子，但是还有其他的许多实验室也如此。在当时，大多数工业实验室还受到社团基金的支持，如今绝大多数要与大学和国家实验室竞争以获取联邦的基金。这一点表示出工业对研究的观念上有了一个很重要的转变。现在占上风的看法是，如果研究工作受到某些人的大量支持，这项研究才是值得的，人们不再去解释“在研究上的投资对公司是有价值的”这么一种信念。这种变化已经产生了奇特的状况，研究方向已经更多地提供基金的机构，而不再由工业本身来确定。

目前尚能生存下来的那些工业实验室已经显著地改变了它们的研究方式和目的，只有美国电话电报公司（AT&T）、国际商用机器公司（IBM），以及可能还有其他几家公司现在从事着可以被称之为基础的，一般的或大范围的固体科学的研究，而大多数公司则发现“基础的”这个词是不能被接受的。让我们引用1984年一家电话公司的某些人说的一段话：“我希望你们不要在贝尔实验室生产出所谓‘可交付的’产品，或者为民防基金机构，或者为它们社团的其他部门”，当这些“可交付的”产品被事先确定时，偿还工业研究的时间尺度就从20年或30年缩短为比5年或10年更少的时间，在某些情况下甚至缩短为1年。

我们过去已进行过的那种研究已经使美国工业衰退，除非我们作出改变，否则我们不解救自己，我们将必定无法生存。

直到最近，我始终相信研究无论在社团水平或国家水平上研究工作对于获取利润的成功是基本的，令人惊奇的是，我可以找出大量证据说明事实本来如此。例如，MCI公司在与美国电话电报公司（AT&T）竞争中已经变成了一家成功的通讯公司，然而尽管它的生意完全建立在我们的发明的基础上，它却并没有在我们领域的研究上投资。它简单地利用了那些来自全世界研究投资的产品，尤其是由它的竞争对手，贝尔系统制造的产品。另一个例子是通用电气公司（GE）占领了磁共振成像机器市场的50%，它并没有进行这个领域内的基础研究；它只是等到其他人证实了该技术的潜力，然后才转到了发展的阶段以建立起有利可图的生意。第三个例子是小型计算机公司，它们并不进行硬件研究，然而却顺利地和在这些研究上花费大量精力的IBM公司进行竞争。如同我的一位同事所说，或许这些例子指出的含意就是，研究是基本的，但是让其他人来做研究则是时髦的。

存在着一大块从来不在研究上投资的工业的领地，一个例子就是金融工业，它利意味着来的，而不是创造出来的先进技术在一个日常的基础上运行者全世界范围内的大量资料。另外一个例子是航空工业，它依靠政府提供着航空交通控制网络。为什么通讯工业要在它本身的研究上加以投资以把声音和图像资料转送到遍布整个网络而航空工业却不需要在改进它使用的网络上投资以输送乘客呢？

甚至在国家的层次上，我也可以找到理由来对认为研究一定会提高我们经济福利的看法提出疑问。当美国的研究投资可以与其他国家的投资按人口平均进行比较时，其总和是如此之大，以至得到的成果将是势不可挡的。然而，在许多国家，生活的水准看起来是可以与美国相比拟的或者是高于美国的。民用住宅、空气纯度、健康保护、交通运输、教育和城市防御设施在美国是不占优势的，因此，它们不可能与我们领域或其他领域的整个研究投资连结在一起。

以日本为例。虽然今天的日本工业和政府机构正在花大气力向研究投资——创造出一个对科学和技术的长期优化环境，我在访问日本时对此感到非常兴奋——但是在战后年代里，工业化日本的成功却并不是由研究创造出来的。这些成就是利用了各个技术领域中已有的世界各国的知识基础，特别是我们领域中的知识，用于创造出顾客欢迎的高质量产品而取得的。

以上的思考表明，我们领域中的知识是一种商品。公司和国家可以生产出这种知识，购买这种知识，交换这种知识，从公开的文献中去需求这种知识或干脆去雇用具有这种知识的人。要在众多的贸易中获得成功，现在已经不必在研究机构中去生产这种知识，因为它可以在其他地方被生产出来。在我们领域中投放一笔总的投资以后，重要的一步不是去创造出知识，而是应用这种知识去竞争利益，无论用于建造海湾战争的军备器械或者用于生产脉冲分频自动演奏装置和电视接收机。

对我们领域的另一个压力是，国民经济正在从立足干机械制造业的模式转变为基于服务行业的模式。如上所述，服务行业在传统上没有在硬件研究上加以投资，因此如果国民经济继续沿着这个方向发展，对我们领域的需求必将日益减少。

在我们的领域里，我们可能会赞同必须具有一种连续不断的流动，这种流动是从知识基础——由基本的或一般的研究所创造的一开始直至应用研究，产品原型的建立和发展，加工和利润，以及雇用人员和提高生活等等。问题是，在这样的一个开始于知识而结束于国家的竞争和福利的长链上，大学、国家实验室和工业应该在什么地方作出自己的贡献？

尽管有许多问题，美国的大学做了相当多的工作来保持我们在凝聚态物理和材料科学上的知识基础。多年来，它们尽力为我们领域里的最好的和最杰出的成就而进行着拼搏，尽力提供各种研究设备和教育出一代又一代的聪明而又爱钻研的学生，因而，它们今天代表着一项研究的事业，它在最基本的水平上是无可匹敌的，在这根长链上的这个第一个链环是牢固的。但是，大学还没有面对那些必然会从今天的工业和整个国家的形势中自然地出现的变化。在我们的领域中，大多数大学在5年、6年甚至更多年以后的产品是博士学位的科学家，他们一直被告知，为研究而研究是一个纯洁而又高尚的目标。对许多人来说，这是一个唯一的目标。但是，这是美国工业今天所需要的吗？是否可以想象，物理学和材料科学的“工作的学位”应该是硕士学位而不是博士学位？

工业研究和发展的作用是利用知识来创造新的产品，新的服务和新的可能性，而且还要集中一般的知识不满足那些为它们的研究而付出代价的所有者公司的特殊需要，对工业研究的管理者而言，在这根长链上从在大学里进行的基础研究到在它们的工厂里生产出来的产品之间的差距表现为一种巨大的挑战。在一个极端，单独地致力于对付下一个产品的技术挑战意味着几乎与大学社团完全隔离，而且与对将来产品有关的知识基础完全无关，在另一个极端，在美国物理学会和材料研究协会会议上的研究者致力于写论文但与公司的贸易完全隔离。使这两方面的责任同时得到满足在无论多大的公司中都是难以办到的。但是，对此无能为力或许正是过去的20年来我们在工业研究中最大的失败。

工业的研究可能应该重新确定为利用大学里的知识基础和我们对市场和顾客需要的评估之间的相互关系而作出的产品和服务设施的发明。对我们中间的大多数人而言，与大学发生相互关系是容易的，但是，对市场需要的评估则是一个陌生的概念。

在这个从知识到产品的长链上的第三个链环是国家实验室。但是它们是什么样的链环？它们的作用是什么至今缺乏定义。问题是，国家实验室本身对于为这根长链作出一种关键性或基本的贡献是毫不相干的还是它们能够重新致力于作出这种贡献？如果后者是肯定的，那么它们在长链上处于何种位置？是从事于与在许多大学中正在进行的那种研究完全等同的基础研究呢，还是从事于范围狭小的处于对工厂的契约之下所确定的产品发展，或者具有在两者之间搭建某种桥梁的功能？国家实验室这个名字就意味着它们应该从事能满足真正的国家需要的研究工作，为国民福利作出贡献，这些研究工作是国家规模的（即它们具有的规模之大是其他实验室不能比拟的）也是不能被其他部门（即大学和工业）取而代之的。

我愿意指出一个为民用——而不是军用——经济服务的已取得成功的国家实验室作为例子，这就是在50年代、60年代和70年代的贝尔实验室。它以唯一的方式获得基金，这是它的一个有利条件，它向一个法人团体汇报，但它不允许把智力的财产占为己有，因此它在规模上和影响上可以称之为一个世界实验室。即使在60年代贝尔实验室的象牙塔里，我们也从来没有忘记我们要为电话行业服务这个事实。当菲尔 · 安德逊和我观察到约瑟夫逊效应时，我们想到的问题就是，它在通讯上有什么用？虽然已经开展了举世瞩目的世界范围的研究工作 · 它始终和电话紧紧联系在一起。

这就是如今国家实验室应该吸取的一个教训。它们不应该包罗万象，不应该去从事那些计划对所有的工业都有用，但在至少可以看得见的年代里很可能对任何人都没有用的研究工作，我相信国家实验室在它们转为工业上专用时，将在这根长链上找到自己合适的位置，每个实验室将确定一项工业一而不是一个单独的法人——作为自己的主顾，逐渐地了解它们，并经常去理解它们的需要。每个实验室应该把它们的研究集中在一个经过选择的工业上一例如，计算、通讯，机械制造，仪表，交通运输，教育和健康事业。此外，致力于社会需要的新兴工业，例如保护环境，也应该被包括在内。

因此，我把国家实验室的最终作用不是确定为这根长链上的第一个链坏，而是下一个，开始集中那些广泛的全局的知识基础，以至成为工业上专用的和可以得到利益的链环。最后一个链环——当知识成为有专利的和生产专有的——显然是工业的责任。在某种程度上，国家实验室的这种作用将和大学研究中心重复，这些研究中心近几年来在微电子学、光电子学、科学和技术、工程和其他领域里大大地得到扩展。似乎存在着想把大学的研究直接和工业的竞争联结起来的意图，这项工作通过一个集中的国家实验室来进行可能会更快些。然而，如果这个中间链环对大学和工业存在阻力重重的交界面，那么知识的流动将会去寻找一条阻力较小的通道。

对我们所有人来说，从我关于国家实验室作用的定义中会得出下列十分明显的问题：如果美国工业在它们自己的实验室中对研究的兴趣日益减弱，对我们的领域投资越来越少，国家实验室将会起什么作用？美国工业是不是正在成为我们领域输出的一个主顾？如果美国继续发展服务性的经济，它的工业对任何实验室（国家的或其他的）还会有什么作用？

如果假设以上的图像是确切的，我们该怎么办？基本的答案是，我们应该认识到，我们处于市场经济中，如果研究的输出结果确实已对全局相适应的知识形成成为一种商品，那么这种商品会受到通常的供求作用的制约，我提供的所有证据以及我感受到的一切使我相信，我们已经产生出严重的过剩供应。刺激供应的两种力量，国防部和与机械制造相联结的工业实验室几乎在同一时期减少了它们的需求。一个明显的反应是，如果需求减少，那么这个领域必须紧缩。紧缩这个领域以使供应适应于现在和将来的需求可以采用两种方式。第一种方式是痛苦的：当基金上的困难依然存在时，人们将在受挫的条件下放弃研究。第二种方式是我们所有人都自觉自愿地去紧缩这个领域，这是可以做得到的，每个教授少带一些学生，大学里不招聘所有的教师职位，国家实验室不因历史的原因而继续维持现有的规模，工业上老老实实承认我们领域中科学家将来的需要。最近发生的一些事件，例如耶鲁大学的物理系与应用物理系的合并就表明这个紧缩的过程的确已经开始。

随着我们领域的紧缩，我们还应该作出一系列努力来提高研究的质量。需求减少，质量必须提高。当然还有其他的方式来调整供需之间的不平衡：增加需求量。最近一本题为《材料和技术：物理学在材料研究中的作用》的小册子——它正在美国物理协会凝聚态物理分会的所有成员中广为流传——就是在这方面走出的极有效的第一步。

我们的领域过去对社会有着巨大的影响，并将继续产生这种影响。我不是认为它应该消亡，而是说在它的规模上必须现实一些。我希望，我们能够为我们领域的知识输出创造日益增长的需求，在产品和国民财富的创造方面使我们的知识输出有着日益增长的更有效的应用。但是，如果我们还不能做到。这就表明这个领域正在使它本身适应现有的市场。我希望我们通过“控制生育”而不是通过“挨饿”来做到这一点。

［Physics Today、1992年5月］