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创业难?揭秘100多年前科学家成功创业的故事

  德国耶拿,这是一座被称为“光学之城”的城市,是一个被显微镜影响的城市,是一座被一个企业和一所大学影响的城市。在这里,有一个你“见所未见”的故事,它的名字叫做“科学家创业”。

  第一台光学显微镜在16世纪晚期被发明出来。一个说法是荷兰的一位眼镜商人发现两个凸透镜放到一个镜筒中可以放大物体,之后人们开始主动利用这个功能。随后人们可以用放大功能来重新观察观察这个世界。

  在那个时代,随便看看树叶小草也是个重量级的大发现,比如大名鼎鼎的罗伯特· 胡克(Robert Hooke)就是在1665年用显微镜看红酒瓶的软木塞时候发现“软木塞上怎么都是一个一个像蜂房一样的小室,好吧,叫它“细胞(cell,来自拉丁语cella,意思为小房间)”好了。

  罗伯特·胡克出版了一本书《显微术》,列文·胡克看了这本书,觉得“哇塞,真牛逼。”于是在自己磨出的显微镜下观察。罗伯特·胡克看到了软木塞上死掉的细胞,而列文·胡克观察了雨滴,然后是河水、井水、海水、辣椒水、姜水、丁香水、肉豆蔻水……他看到了无数小的,活的,微生物,“即使我说辣椒水表面取出的一小滴水中有十万小动物,也绝非夸大。”这一下,列文·胡克把人类带进了微生物学的世界。

  卡尔·蔡司是一位受过训练的机械师,他在德国威玛起家开始生产显微镜。这是一个非常聪明的学徒,除了师从一位博士学习技艺之外,他还在耶拿大学去旁听各种课程。

  1846年,蔡司在耶拿开办了一个小小的工作坊。最早的作坊里,蔡司亲自设计、制作、改进不同的仪器。1861年,凭借出色的设计,蔡司的显微镜在图根州工业展览会上获得金牌,这些显微镜被认为是当时最好的科学仪器。

  1866年,蔡司选择了一位特别的员工来帮助他提升生产工艺,他邀请到了耶拿大学的物理学家恩斯特·阿贝(Ernst Abbe)来合作。他们精心研发了六年,直到1872年,蔡司终于推出一款光学性能超越所有同行产品的显微镜,科学家和医师们对蔡司显微镜推崇备至。

  虽然蔡司和阿贝成功地制造了出众的显微镜,但他们对当时生产显微镜的玻璃还不够满意。第三位大牛的加入解决了这个问题。一位来自德国维滕的化学家奥托·肖特 (Otto Schott)发明了一种玻璃工艺,可以生产一种具有全新光学特性的锂玻璃。

  1879 年肖特送了一份这种玻璃的样品给阿贝,此举开启了另外一段佳话:这种玻璃能够完美的地表现阿贝对于光学系统的需求。

  1884蔡司、阿贝与肖特共同创立“玻璃技术实验室”,而后在此基础上创立了“耶拿玻璃厂”,耶拿玻璃厂开发了各种新型的光学玻璃。这些 “耶拿玻璃”,使得蔡司的显微镜如虎添翼,从而有更为强大的功能和更广泛的产品组合。

  这个故事的后续是这样的:蔡司先生在1888年底去世,他在遗嘱中将股权转移给儿子洛迪里克,洛迪里克将股权出售给了阿贝。1889年,阿贝成立了一个基金会,将自己的股份和资产全部转在基金会名下,并将这个基金会命名为卡尔·蔡司基金会(阿贝有机会以自己的名字命名这个基金会啊!)。1891年,耶拿玻璃厂也成为基金会的企业。至今,卡尔· 蔡司基金会仍然是蔡司公司和肖特公司的独家产权所有人。

  阿贝将基金会的管理制度化,他明确规定:蔡司要永久专注于科研与创新,基金会的资金被用来建立大学,支持科学家和科研项目,而企业利润的大部分要被用于改进的产品和创造新产品。由此,蔡司能够将大量资源投入在基础性和前瞻性的研发与创新上,而不仅仅囿于短期的利益。

  同时,蔡司的员工也可以享受专业的技术培训和完善的福利待遇——蔡司早在1870年代,就开始逐步建立完善的员工福利计划,比如每天工作8小时,为员工建立完备的健康保险和带薪假期,这些几乎都是现代公司史上的第一次。像因为大型企业而兴起的城市一样,这种企业文化的自豪感,通过员工的家庭而渗透到整个社区,从而影响了城市。

  蔡司第一代天象投影系统。今天在蔡司博物馆和耶拿城中,都可以看到这个设计感十足的天象仪,这个天象仪也成为耶拿城市形象的一部分。

  极少会有一个物理学公式,会在一个博物馆和一个城市中反复出现。然而在耶拿城里,这个公式就出现在好几个博物馆和耶拿大学中。

  这个公式也被写到阿贝本人的墓碑上,在今天耶拿大学城里可以看到。耶拿大学也是一个传奇,这一溜走过来,莱布尼茨这样的大牛,名字赫赫在列,就更别说歌德、谢林、黑格尔、康德,马克思这些影响了世界的大哲们了。

  随着人们越看越小,人们不禁会问,到底能看多小?光学显微镜能看到的极限,到底在哪里?“能看多小”换成比较科学的说法就是“分辨率有多高”。分辨率,严格讲是光学分辨率,简单来说就是成像系统能看到的细节的能力,或者说是成像系统能区分的两点之间的最小距离。

  作为一个物理学家,阿贝在1873年发表了他最重要的公式。这个公式里,阿贝明确指出,可见光的理论分辨率和光的波长成反比,和光学器件的数值孔径成正比。这一公式也奠定了此后人类所有高性能光学显微镜的基础,也指出了传统光学显微镜的分辨率会有一个物理极限。

  如果光经过的不是一条狭缝,而是一个圆孔,那么圆孔就会在各个方向上限制光的传播,从而光在各个方向上发生衍射而形成圆孔的衍射图样,这就叫做

  “爱里斑”(Airy Disk)——中心有一个比较大的亮斑,外围有一些明暗交替的光环。

  同样的道理,由于衍射的存在,成像系统无法把光线汇聚成无限小的点,而只会在像平面上形成有限大小的爱里斑。通过任何光学仪器成像的过程,都可以认为是把物平面上的无数微小的点转换成爱里斑,然后再把它们叠加起来呈现在像平面上。这样的结果是,任何成像系统所得到的像无法精确地描述物体的所有细节。

  假如物平面上有两个点,通过一个光学成像系统后产生两个爱里斑。当这两个点离得较远时,像平面上的爱里斑也会离得较远——此时我们可以轻松分辨出物平面上有两个点。如果把两个点逐渐移近,爱里斑也会随之接近。当它们接近到一个圆斑中心与另一个圆斑边缘重合的时候,我们达到能够分辨出有两个点的极限(这就叫“瑞利判据”)。如果这两个点更接近,像平面上的两个爱里斑就几乎重合在一起,成为一个圆斑,那物平面上的两个点就不可分辨了。

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