2025年10月15日系学术例会第209期纪要:河在瑩“Mineral for Empire: Trans-Pacific US Tungsten Mining in the Early 20th Century”和黄鑫“原子钟背后的战争:拉比、美国国家标准局与原子钟竞赛(1937—1967)”

2025年10月15日系学术例会第209期纪要:河在瑩“Mineral for Empire: Trans-Pacific US Tungsten Mining in the Early 20th Century”和黄鑫“原子钟背后的战争:拉比、美国国家标准局与原子钟竞赛(1937—1967)”已关闭评论144

10月15日科学史系在人文楼B206召开科学史系第209期系学术例会,报告人为清华大学人文与社会科学高等研究所博士后河在瑩老师和科学史系23级硕士生黄鑫同学。

2025年10月15日系学术例会第209期纪要:河在瑩“Mineral for Empire: Trans-Pacific US Tungsten Mining in the Early 20th Century”和黄鑫“原子钟背后的战争:拉比、美国国家标准局与原子钟竞赛(1937—1967)”

河在瑩老师的报告首先回顾了钨在工业中的作用,以及它在战时为何具有如此重要的战略意义;接着简述了美国向西部与太平洋沿岸扩张的历史背景——当今世界70%以上的铜、锌、铅、黄金及包括钨在内的相关矿产都产自这一带;最后指出,美国对上东矿场(当时资本主义阵营中最大的钨矿)的占领与经营接管,延续了自19世纪末以来美国工程师在全球范围内对非铁金属进行勘探与开发的长期轨迹。

在报告的第一部分,河在瑩博士简要介绍了钨的关键特性。钨因其高密度及可在高达3422℃的高温下仍具备优良耐受性,而在国防工业中占据重要地位。正因如此,战时各国竞相囤积钨,使其成为最抢手的金属之一。与此同时,全球钨资源的地理分布极不均衡:约三分之二的钨产自社会主义阵营国家,而中国是世界最大的钨供应国。由于95%的钨需求来自国防工业,这些特性导致钨在战时与和平时期的供需与价格波动都极为剧烈。河博士解释道,这种不均衡分布,是数千万年前发生在太平洋沿岸高地、与斑岩成矿带相关的构造运动所致。

在随后的部分,河在瑩博士讨论了“天定命运”(Manifest Destiny)如何“殖民化”美国西部,而这一进程同样受到铜需求的驱动——早期电气化阶段对导电材料的需求激增。河在瑩认为,美国资本逐步将投资转向落基山脉的矿山(其属太平洋沿岸斑岩成矿体系的一部分)。铜矿最初在苏必利尔湖一带兴起,随后扩展至干旱的西南高地与落基山脉。第一次世界大战后,国内矿藏渐趋枯竭,在美国内政部的支持下,美国工程师将矿业经营扩展到阿拉斯加、高原安第斯及太平洋诸岛。美方工程师常以“造福全人类的资源”(Resource for All Mankind)这样的口号为在主权国家内部建立“飞地式”的海外采矿正名,这与“威尔逊式民族自决”的话语形成鲜明对照。由此,河在瑩将美国在境内外的贱(基本)金属采矿,置于美国向太平洋“火环”持续西进的帝国扩张大叙事之中。

接下来的内容阐释了美国矿业边疆的扩展如何催生“专家文化”并取代“作坊文化”。太平洋沿岸地区的低品位、分散型矿体需要机械化与科学技术支持。至19世纪90年代,空气压缩机、泡沫浮选、电解精炼等技术创新,使得大规模选矿与小矿权的整合成为可能。一种由受过正规大学训练的采矿与冶金工程师主导的“专家文化”,取代了以经验为主的“作坊文化”。这些复杂作业对稳定的能源、水源和运输提出了更高要求,推动了公共与私人基础设施投资的增长,并催生了在矿区内完成采矿—选矿—冶炼各环节的纵向一体化矿业联合体。到战间期,这种一体化采矿模式与美国国家的基础设施支持已合二为一,随后被输出海外。

2025年10月15日系学术例会第209期纪要:河在瑩“Mineral for Empire: Trans-Pacific US Tungsten Mining in the Early 20th Century”和黄鑫“原子钟背后的战争:拉比、美国国家标准局与原子钟竞赛(1937—1967)”

随后河在瑩博士转向介绍上东矿场在美国与韩国控制下的早期阶段。最初,美军将重启该矿视为经济援助举措,但1950年朝鲜战争的爆发使优先事项一夜之间发生转变。华盛顿的强硬派将北朝鲜的入侵解读为斯大林对美国决心的试探,并重启战时战略物资储备计划,钨成为最紧迫的标的。美国国内矿山难以满足军需,而1949年新中国成立之后,来自中国的进口也告中断。至1951年初,美国政府认定,上东的产量可满足美国当年钨预计需求量的大约四分之一。于是,上东矿场被置于华盛顿战略资源议程的中心。

接下来河博士介绍了由美国地质学家主导的上东修复与改造方案。美军派遣地质学家约瑟夫·哈林顿(Joseph Harrington)前往评估。他在1951年的调查中,既进行了地质评估,也提出了一套以加州松溪矿(Pine Creek Mine)为蓝本的“矿区一体化”建设蓝图。他建议美军部队对矿产资产提供“保护”,以防来自韩国官员与游击队的干扰——这种表述呼应了美国此前对拉丁美洲“局势不稳”矿区的描述。为使矿山实现盈利,哈林顿主张重建在战争中被毁的宁越火力发电厂为矿区供电,修复马次里煤矿为电厂提供燃料,修筑连接马次里、宁越与上东的山地公路网络以支持15吨卡车通行,并在矿区内建设选矿与化学处理设施,将钨的回收率由50%提升至近乎100%,从而使上东成为当时资本主义世界成本最低的高品位钨生产商。

最后,河在瑩博士讨论了矿山管理被美国公司——犹他建筑公司(Utah Construction Co.)——接管的过程。随着修复推进,华盛顿敦促首尔签署正式的管理与采购协议。美方要求对韩国全部钨产拥有独家采购权,并由一家美方承包商负责生产、精炼与销售。1952年3月31日,首尔同意将全部钨独家出售给美国;同年9月,李承晚接受了为期五年的美方管理合同。1952年11月17日,美国政府遴选犹他建筑公司为承包商。该公司以胡佛水坝等大型土木工程闻名,虽非采矿业起家,却因能建设复杂的基础设施而入选。总体而言,对上东的占领与经营接管,标志着太平洋沿岸“地质边疆”向“地缘政治边疆”的转化。上东个案揭示了美国采矿工程师如何将源自内华达与安第斯的一体化边疆采矿逻辑外推至朝鲜半岛,并在“技术援助”的名义下,把地质、技术与外交转化为帝国治理的工具。

2025年10月15日系学术例会第209期纪要:河在瑩“Mineral for Empire: Trans-Pacific US Tungsten Mining in the Early 20th Century”和黄鑫“原子钟背后的战争:拉比、美国国家标准局与原子钟竞赛(1937—1967)”

第二位报告人是2023级硕士研究生黄鑫同学,报告题目为“原子钟背后的战争:拉比、美国国家标准局与原子钟竞赛(1937—1967)”。黄鑫同学从个人、国家到全球的多重视角,系统梳理了原子钟从理论奠基到确立为国际时间标准的三十年历程。报告将原子钟的发展放置于20世纪科学技术与战争交织的宏大背景之中,揭示了科学理想、军事需求与国际竞争之间的复杂互动关系。

原子钟作为现代精确计时的基石,通过测量原子内部电子跃迁的频率定义时间,其精度远超以天文现象为基准的传统计时方式。报告指出,现有关于原子钟的历史研究多集中于技术演化,而对其社会与文化语境的讨论相对不足。为此,本研究从科学社会史的视角出发,探讨原子钟从概念提出到被确立为时间标准的历史中,是如何与社会环境耦合互动的。

在核心史实层面,报告按时段展开:

1.拉比与原子钟雏形(1937—1945):报告首先回顾拉比(Isidor Rabi)在哥伦比亚大学开展的分子束磁共振实验,指出他在1937至1938年间提出的分子束磁共振检测方法,奠定了原子钟技术的核心原理。该方法通过交叉磁场诱导原子自旋跃迁,从而实现了对原子能级间距的精确测定,成为原子频率标准的理论基础。二战期间,拉比因参与雷达研究而中断相关实验,但在1945年重返学术界后,他在美国物理学会年会上正式提出“原子钟”的设想。这一理念迅速引起学术界与产业界的关注,《纽约时报》以“宇宙摆钟”为题报道这一消息,使原子钟首次进入公众视野。尽管商业公司表示愿意投资,但拉比出于对基础科学的坚持,拒绝了商业化方向,转而研究电子的内在磁矩。这一阶段展示了科学家在“知识探索”与“技术应用”之间的抉择,也揭示了原子钟从实验物理向社会认知传播的早期轨迹。

2.NBS与第一台原子钟(1946—1954):二战结束后,美国国家标准局(National Bureau of Standards,NBS)在军方资助下整合雷达实验资源,成立中央无线电传播实验室,旨在改进微波频率标准并探索原子频率锁定技术。莱昂斯(Harold Lyons)领导的团队沿袭雷达实验的微波控制经验,1949年成功研制出世界首台原子钟(氨钟),标志着“原子时间”的首次工程化实践。氨钟虽精度有限,却为后续铯原子钟的研发提供了实验框架。至1951年,NBS成功观测到铯的超精细谱线。然而,随着朝鲜战争爆发,美国政府削减科研经费、调整机构结构,NBS的原子钟项目一度陷入停滞。该阶段的历史反映出战争在科技进步中的双重作用:既可能是加速创新的催化剂,也可能是压制研究连续性的制度性障碍。

3.冷战铁幕下的原子钟竞赛(1955—1967):冷战时期,时间标准的精确与统一成为衡量科技实力与制度竞争的重要象征。1955年,英国国家物理实验室由埃森(Louis Essen)领导的团队成功研制出世界首台可作为计量标准的铯原子钟,并与美国海军天文台合作标定频率,奠定了国际时间标准化的基础。同期,NBS也在不断提升铯原子钟的精度与稳定性。与此同时,苏联独立推进原子钟研发,试图在频率标准化领域占据制高点,由此形成了以时间计量为核心的“科技冷战”格局。在这一国际竞争背景下,中国科研人员在美苏技术封锁的压力下选择自力更生,独立探索原子钟的研制路径。这不仅体现了冷战时期维护国家科技主权与安全的战略必然,也使中国成为全球原子钟竞赛中独特且重要的参与者。1967年,第13届国际计量大会正式以铯-133原子基态超精细能级间的9192631770次跃迁定义“秒”,确立了统一的国际原子时间体系。

2025年10月15日系学术例会第209期纪要:河在瑩“Mineral for Empire: Trans-Pacific US Tungsten Mining in the Early 20th Century”和黄鑫“原子钟背后的战争:拉比、美国国家标准局与原子钟竞赛(1937—1967)”

报告最后总结,原子钟的历史是一部技术、制度与意识形态交织的科技史。战争对于技术来说,既可以是催化剂、也可以是绊脚石。随着战争阴影逐渐消散,原子钟超越了军事应用,成为全球科学合作与精确计量的象征。在社会层面,原子钟已经深度融入现代生活:从全球导航、通信同步到金融交易与科学实验,都依赖其提供的精确时间基准。正如报告指出的那样,我们已然生活在一个“由原子而非天体运动定义时间的时代”。报告结束后,黄鑫同学与参加例会的师生就核心史料、未来研究方向等进行了深入的探讨。

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  • 本文由 发表于 2025年10月15日 17:03:22
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