百年“追光者”:從小作坊走向科技前沿,蔡司何以書寫百年傳奇?
老李頭 / 2023-08-29 10:3281332我可真是長(zhǎng)見識(shí)了。
在8月20日蔡司舉行的“A Heart for Science啟迪未來探索者”探索之旅中,我了解了好多人類光學(xué)發(fā)展的歷史性時(shí)刻,見識(shí)到許多光學(xué)史上的傳奇物件,比如這第一臺(tái)復(fù)合式顯微鏡。
在驚訝于蔡司無與倫比的光學(xué)實(shí)力之后,我產(chǎn)生了一個(gè)疑問,蔡司這個(gè)當(dāng)年的小作坊是如何乘上工業(yè)革命的東風(fēng),成長(zhǎng)為橫貫東西方、縱貫近現(xiàn)代人類科技發(fā)展史的百年光學(xué)巨頭?

蔡司第一臺(tái)復(fù)合式顯微鏡
從魏瑪?shù)揭茫簼撔木バg(shù)業(yè)
1816年,也就是大清朝仁宗皇帝嘉慶二十一年,卡爾·蔡司出生在德國(guó)圖林根州工匠名城魏瑪城的一個(gè)木材工匠之家。中學(xué)畢業(yè)后他就離開家鄉(xiāng)來到耶拿,此時(shí)耶拿是德國(guó)圖林根州第三大城市,不僅擁有耶拿大學(xué)等專業(yè)院校,還有大量諸如銅匠、制表師和機(jī)械師等熟練技工。

十九世紀(jì)末的德國(guó)
他在這里跟隨宮廷機(jī)械師弗里德里希·科爾納學(xué)藝,當(dāng)時(shí)科爾納正在研究用于望遠(yuǎn)鏡目鏡的玻璃,而蔡司也很快成為了一名出色的透鏡制作師,他制造的產(chǎn)品以孔徑大、成像清晰著稱。不僅如此,這一時(shí)期他還在耶拿大學(xué)選修了數(shù)學(xué)、力學(xué)、實(shí)驗(yàn)物理學(xué)、人類學(xué)、礦物學(xué)和光學(xué)等課程,真是個(gè)時(shí)間管理大師。
此后,他在德國(guó)、奧地利多地有過學(xué)徒的經(jīng)歷,他本人對(duì)這一段時(shí)間的描述是:“在1838年7月至1845年5月期間,我曾在斯圖加特、達(dá)姆施塔特、維也納和柏林等地最知名的物理、光學(xué)、數(shù)學(xué)和機(jī)械工坊工作,以進(jìn)一步拓展我的知識(shí),利用幾乎一切機(jī)會(huì)來提高自己——學(xué)習(xí)如何使用工具,并掌握成為機(jī)械師所必備的所用技能。”

卡爾·蔡司Carl Zeiss (1816.9-1888.12)
到1844年,卡爾·蔡司回到耶拿,并在次年以機(jī)械師的身份開辦了一間精密機(jī)械和光學(xué)工作坊,主要業(yè)務(wù)是承接一些簡(jiǎn)單的儀器修理業(yè)務(wù),例如天平、磅秤、放大鏡等實(shí)驗(yàn)儀器,百年蔡司就此啟程。
這個(gè)時(shí)候如果有人和蔡司說,你的小作坊將會(huì)成為百年企業(yè),恐怕卡爾·蔡司本人也未必相信,因?yàn)樗娜烤Χ加迷诒U袭a(chǎn)品的質(zhì)量上。“我們唯一的聲譽(yù)就是精湛的技術(shù)”,他對(duì)于質(zhì)量精益求精的追求成為了蔡司的立身之本,也成為了其延續(xù)至今的關(guān)注細(xì)分垂類領(lǐng)域這一行為作風(fēng)的源頭。

早期蔡司工坊
一個(gè)有趣的事情是,蔡司公司并不是只會(huì)拼命“卷”的企業(yè),工作之余他們也很會(huì)“玩”。在最初僅有十幾名員工的時(shí)候,卡爾·蔡司就為員工們組建了“蔡司男子合唱團(tuán)”,在公司生產(chǎn)出第10000臺(tái)顯微鏡時(shí),蔡司親自在森林里的小木屋中為員工準(zhǔn)備豐盛的食物和酒水,舉辦別出心裁的“巖窖舞會(huì)”來慶祝,公司甚至還專門為此譜寫了一首紀(jì)念歌曲,這種重視人文、重視員工生活的風(fēng)格也從此時(shí)就開始形成。

初代“蔡司男子合唱團(tuán)”
走出小作坊:從單打獨(dú)斗到“三駕馬車”
1847年,蔡司發(fā)明了一款性能優(yōu)秀的單鏡頭顯微鏡,由于加工精細(xì)、簡(jiǎn)便實(shí)用而大受歡迎,公司的業(yè)務(wù)開始走上正軌。1857年,蔡司經(jīng)過不斷地實(shí)驗(yàn)和摸索,又設(shè)計(jì)制造出世界首臺(tái)目鏡與物鏡組合式的顯微鏡“標(biāo)準(zhǔn)一號(hào)”。
在1861年的圖林根工業(yè)展銷會(huì)上,這款顯微鏡一炮而紅,被授予圖林根博覽會(huì)金獎(jiǎng),甚至被認(rèn)為是“德國(guó)制造的最出色的儀器”,卡爾蔡司工廠也以其優(yōu)秀的工藝聲名鵲起。
而與此同時(shí),以現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、生物學(xué)為代表的一批現(xiàn)代科學(xué)正在迅猛發(fā)展,對(duì)于顯微鏡的需求也與日俱增,因此蔡司的顯微鏡生意越來越紅火,工廠的規(guī)模也不斷擴(kuò)大,但蔡司并沒有滿足于此,而是意識(shí)到了問題。
當(dāng)時(shí)制作顯微鏡普遍采用的是“試錯(cuò)法”,即通過更換鏡片,改變鏡片間距,找到可用的光學(xué)組合,這種方法不僅低效而且結(jié)果不完全準(zhǔn)確,而如果沒有光學(xué)理論的指導(dǎo),這樣的制作方式只能像盲人摸象,于是蔡司找到了當(dāng)時(shí)年僅26歲的耶拿大學(xué)講師恩斯特·阿貝。

物理學(xué)家、光學(xué)家 恩斯特·阿貝Ernst Karl Abbe(1840.1-1905.1)
蔡司和阿貝的通力合作開啟了現(xiàn)代光學(xué)儀器設(shè)計(jì)之路,科學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)支撐開始助推蔡司光學(xué)的快速發(fā)展。1867年制成測(cè)焦器、1869年制成阿貝折射計(jì)及分光儀、1870年制成數(shù)值孔徑計(jì)、高度計(jì)和比長(zhǎng)儀,1871年,通過長(zhǎng)達(dá)兩年的反復(fù)實(shí)驗(yàn),阿貝完成了水浸物鏡的設(shè)計(jì)方案并提出了著名的顯微鏡成像理論——阿貝公式,而后又設(shè)計(jì)出第一個(gè)均勻油浸物鏡。
1873年,阿貝首次提出了“衍射邊界”理論,指出由于光的波動(dòng)性和衍射現(xiàn)象,光學(xué)顯微鏡的分辨率上限取決于光的波長(zhǎng)和顯微鏡物鏡的孔徑,從此以后,蔡司所有的顯微鏡鏡頭在生產(chǎn)時(shí)都開始采用阿貝的設(shè)計(jì),為了紀(jì)念阿貝在光學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn),這個(gè)衡量透明介質(zhì)光線色散程度的計(jì)量單位被命名為“阿貝數(shù)”。

光的衍射現(xiàn)象
在這期間,蔡司做出了當(dāng)時(shí)最好的透鏡。理論上阿貝的正弦條件能夠大大改善透鏡品質(zhì),但卻苦于沒有足夠強(qiáng)度的玻璃來測(cè)試這個(gè)學(xué)說,此時(shí)蔡司結(jié)識(shí)了當(dāng)時(shí)剛剛獲得博士學(xué)位的玻璃化學(xué)家奧托·肖特,引領(lǐng)蔡司發(fā)展的“三駕馬車”就此成型。
1885年,三人將玻璃技術(shù)實(shí)驗(yàn)室升級(jí)為“耶拿玻璃合作公司”,研制出了一種耐熱、耐化學(xué)性的硼硅酸鹽玻璃——耶拿玻璃。作為“肖特玻璃”中的代表作品,耶拿玻璃被廣泛應(yīng)用于望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)鏡頭、天文設(shè)備中,蔡司迅速發(fā)展壯大。

“我必須征服光線,認(rèn)識(shí)它的規(guī)律,讓它聽從我的擺布,征服它!”——阿貝。
從前面的發(fā)展我們不難看出,卡爾·蔡司的傳統(tǒng)除了精益求精的工匠技藝以外,科技創(chuàng)新產(chǎn)品與光學(xué)理論研究并舉的發(fā)展模式可以說是貫徹始終。換言之,光學(xué)理論和精密儀器處于相互依存、相互促進(jìn)的關(guān)系,構(gòu)成了一個(gè)循環(huán),為其發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。
阿貝認(rèn)為,無論是商業(yè)的成功還是社會(huì)的進(jìn)步,在很大程度上都是由科技發(fā)展決定的,而一個(gè)公司的活動(dòng)和盈利不能只為實(shí)現(xiàn)其所有者的利益最大化,也應(yīng)該致力于推動(dòng)人類科學(xué)的進(jìn)步。
時(shí)至今日,蔡司仍然沒有停下創(chuàng)新的腳步,在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮中仍然走在時(shí)代的前沿,而這并不是靠著一兩個(gè)杰出的領(lǐng)導(dǎo)者來主導(dǎo),而是依靠一套完整的制度來保障。1888年卡爾·蔡司去世后,阿貝建立了卡爾蔡司基金會(huì),并于1896年制定了基金會(huì)的章程,以法律的形式規(guī)定了基金會(huì)的業(yè)務(wù)活動(dòng)類型和利潤(rùn)的用途。

卡爾蔡司基金會(huì)有這么幾個(gè)原則:保證公司專注科研、保證員工福利、保證實(shí)踐更廣泛的社會(huì)責(zé)任、推動(dòng)前沿科技發(fā)展。
在全世界都在玩資本的時(shí)候,蔡司至今都沒有上市,而基金會(huì)的全額控股為蔡司提供了長(zhǎng)期的發(fā)展路線和股東的穩(wěn)定性,這種特殊的結(jié)構(gòu)使得蔡司能夠?qū)⒋罅抠Y源持續(xù)投入到基礎(chǔ)性和前瞻性的研究和創(chuàng)新上,而不被短期追求快速回報(bào)的商業(yè)壓力所影響。
時(shí)至今日,卡爾蔡司基金會(huì)仍然是公司的唯一所有者,其收益投入到了科學(xué)、社會(huì)和環(huán)境項(xiàng)目以及員工福利中,為公司發(fā)展提供了長(zhǎng)期而穩(wěn)定的保障。

卡爾蔡司基金會(huì)
其實(shí),蔡司如此注重保障員工利益還有一層原因。畢竟是一個(gè)做透鏡等光學(xué)器材起家的企業(yè),無論是卡爾·蔡司還是恩斯特·阿貝,都深知做透鏡是一個(gè)非常需要集中精力的工作,如果做透鏡的技師處于疲勞狀態(tài),做出來的產(chǎn)品很容易會(huì)有瑕疵,只有給員工充分的休息時(shí)間、建立員工健康保險(xiǎn)、保障休假等權(quán)益,維護(hù)每一個(gè)勞動(dòng)者的尊嚴(yán),也只有這樣才能真正達(dá)到企業(yè)整體的利益最大化。
這與當(dāng)時(shí)貪得無厭的工業(yè)資本階級(jí)對(duì)工人蠻橫壓榨的大環(huán)境形成了鮮明的對(duì)比,有詩(shī)云:“他活著為了多數(shù)人更好地活著的人/人民把他舉得很高,很高。”在他去世時(shí),上千名工廠職工自發(fā)地手執(zhí)火炬聚集到陵園自發(fā)地悼念他,而同一時(shí)期如果出現(xiàn)這種活動(dòng)往往是為了罷工或示威。

20世紀(jì)初風(fēng)起云涌的工人運(yùn)動(dòng)
趟過困難的激流
在19世紀(jì)末20世紀(jì)初,工業(yè)革命帶來了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的巨大變化,也給光學(xué)科技帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。蔡司光學(xué)科技積極地拓展了新的市場(chǎng)和領(lǐng)域,如攝影、電影、航空等,并開發(fā)了一系列新的產(chǎn)品和解決方案,如相機(jī)鏡頭、飛機(jī)鏡頭、電影放映機(jī)等。但隨之而來社會(huì)大環(huán)境的變化給蔡司光學(xué)科技帶來了巨大的沖擊,中斷了蔡司在民用儀器領(lǐng)域的研制進(jìn)程。

蔡司望遠(yuǎn)鏡
在這段艱難的時(shí)期,蔡司為了保護(hù)公司的利益,將其業(yè)務(wù)分為兩個(gè)部分,一個(gè)是留在耶拿的蔡司光學(xué)公司,另一個(gè)是遷移到斯圖加特的蔡司光學(xué)儀器公司。

蔡司20倍鏡
好在守得云開見月明,20世紀(jì)下半葉,在歷史進(jìn)程的推動(dòng)下,蔡司也開始了重組和復(fù)興的過程。兩個(gè)分裂的蔡司終于又重新合并為一個(gè)整體,并成立了新的控股公司卡爾蔡司股份公司。
蔡司先進(jìn)的技術(shù)和優(yōu)秀的產(chǎn)品在和平年代成為了相關(guān)學(xué)科發(fā)展的先鋒,但在混亂的年代卻命運(yùn)多舛,這也體現(xiàn)出和平穩(wěn)定的環(huán)境對(duì)于科技發(fā)展的重要意義。

跨越百年再啟程
時(shí)間來到20世紀(jì)末,重新合并后的蔡司不僅恢復(fù)了原有的品牌和技術(shù),也開始進(jìn)入到了新的階段,呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的態(tài)勢(shì),將其光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè),如醫(yī)療、文化、制造、消費(fèi)品等,可以說,蔡司的產(chǎn)品和技術(shù)對(duì)各行各業(yè)的發(fā)展都有著非常巨大的影響。
在民用消費(fèi)品領(lǐng)域,蔡司在相機(jī)鏡頭和眼鏡鏡片方面的成就更是無可爭(zhēng)議的。蔡司相機(jī)鏡頭是世界上最知名和最優(yōu)質(zhì)的鏡頭之一,其產(chǎn)品包括了數(shù)碼相機(jī)、單反相機(jī)、微單相機(jī)、手機(jī)相機(jī)等各種類型的鏡頭。蔡司鏡頭以其精湛的工藝、高清的畫質(zhì)、豐富的色彩和廣闊的視角而聞名于世,被譽(yù)為“光學(xué)之王”。獨(dú)特“德味”照片色彩濃郁成像銳利、背景虛化很有特點(diǎn)、明暗部分獨(dú)特的對(duì)比給人故事感和高級(jí)感,“毒德大學(xué)”、“刀銳奶化”等名梗至今仍然為人津津樂道。

蔡司鏡頭不僅被廣大攝影愛好者所青睞,也被許多專業(yè)攝影師和電影制作人所使用,如奧斯卡獲獎(jiǎng)電影《辛德勒的名單》、《泰坦尼克號(hào)》、《阿凡達(dá)》等都使用了蔡司鏡頭。蔡司還為美國(guó)太空計(jì)劃提供了多種光學(xué)設(shè)備,記錄人類登月,提供太空望遠(yuǎn)鏡、衛(wèi)星相機(jī)等,至今還有12顆阿波羅登月計(jì)劃時(shí)期使用的蔡司鏡頭被留在月球。蔡司的Planar、Biotar、Sonnar、Distagon等都成為了光學(xué)設(shè)計(jì)的經(jīng)典,在歷史上影響了無數(shù)后來的鏡頭制造商和攝影師。

蔡司鏡頭下的“人類一大步”

1962年,帶著蔡司Planar 80mm鏡頭的哈蘇500c進(jìn)入太空的美國(guó)宇航員瓦爾特·施艾拉
除了鏡頭,蔡司作為全球領(lǐng)先的眼鏡鏡片制造商之一,其產(chǎn)品以高透光性、耐磨性、清晰度、舒適度和個(gè)性化定制著稱,涵蓋了單光鏡片、漸進(jìn)鏡片、數(shù)碼型鏡片、駕駛型鏡片、室內(nèi)型鏡片、青少年視力管理鏡片等多種類型,以及各種不同的折射率、膜層和功能,讓人們真正“看得更清楚”。
尤其近些年來,蔡司隱形眼鏡以其創(chuàng)新的技術(shù)在全球隱形眼鏡市場(chǎng)也占據(jù)了重要的地位。蔡司隱形眼鏡不僅能夠有效地矯正各種視力問題,還能夠提供防紫外線、防藍(lán)光、防干眼、防過敏等多種功能,保護(hù)眼睛健康,相比于框架眼鏡難以完全覆蓋眼睛,隱形眼鏡能提供更完整的防紫外線、避免輻射損傷的作用,隨時(shí)“為眼鏡充電”,提供更全面的保護(hù),廣受全球消費(fèi)者青睞。

醫(yī)療領(lǐng)域,蔡司作為顯微鏡的鼻祖,也是國(guó)際顯微鏡標(biāo)準(zhǔn)的制造者,至今世界顯微鏡制造標(biāo)準(zhǔn)中的80%仍然沿用蔡司廠的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)作為基準(zhǔn)。有超過40位諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)咴谒麄兊捻?xiàng)目中使用著蔡司的顯微鏡,憑借著百年光學(xué)技術(shù),蔡司為眼科、神經(jīng)外科、耳鼻喉科、脊柱外科、牙科和腫瘤科等領(lǐng)域提供產(chǎn)品和解決方案,蔡司不僅可以讓醫(yī)生和患者看得更清楚,也可以讓醫(yī)生操作得更精確和安全。


蔡司在手術(shù)器材上的應(yīng)用
文化領(lǐng)域,蔡司三維X射線顯微成像系統(tǒng)在文物發(fā)掘和化石研究等領(lǐng)域發(fā)揮出了重要的作用,如在埃及金字塔中發(fā)現(xiàn)的木乃伊、在中國(guó)秦始皇陵中發(fā)現(xiàn)的兵馬俑、在南非發(fā)現(xiàn)的人類起源化石等。蔡司獨(dú)特的Versa 520三維X射線顯微成像系統(tǒng),可以對(duì)文物和化石進(jìn)行無損檢測(cè),并生成高分辨率的三維圖像和數(shù)據(jù)。這些圖像和數(shù)據(jù)可以揭示文物和化石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、年代等信息,為文化遺產(chǎn)的保護(hù)和研究提供了重要的依據(jù)。

制造領(lǐng)域,蔡司在汽車、航空、半導(dǎo)體等領(lǐng)域提供了高效率和高質(zhì)量的生產(chǎn)和檢測(cè)設(shè)備,如蔡司O-Inspect多傳感器坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、蔡司O-Select光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)、蔡司DuraMax三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等設(shè)備,可以對(duì)各種零部件進(jìn)行快速、準(zhǔn)確和可靠的測(cè)量,從而保證了產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。蔡司還在新能源汽車領(lǐng)域擁有創(chuàng)新應(yīng)用,如蔡司Lidar激光雷達(dá)、蔡司E-Mobility電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)等,為新能源汽車的智能駕駛和環(huán)保出行提供了支持。總體來說,生活中處處都有蔡司,只要有光學(xué)的地方就有蔡司的身影。
而近些年來,隨著計(jì)算機(jī)、手機(jī)等設(shè)備的發(fā)展,微光刻技術(shù)又成為了蔡司的新增長(zhǎng)點(diǎn),但最初蔡司也曾由于沒有跟上市場(chǎng)趨勢(shì)變化而“輸在了起跑線上”。1994年,佳能發(fā)布了第一款FPA-3000系列光刻機(jī),配備了當(dāng)時(shí)世界上分辨率最高的鏡頭,同一時(shí)期尼康也異軍突起,在光刻機(jī)市場(chǎng)的占有率一度突破50%。

不過到了20世紀(jì)初,全球光刻機(jī)技術(shù)陷入技術(shù)瓶頸,日本企業(yè)一直沒有辦法突破157納米的技術(shù)大關(guān),這個(gè)時(shí)候?yàn)榱擞^趕上這一歷史發(fā)展的必然潮流,蔡司毅然決然地將離子光學(xué)技術(shù)與光電技術(shù)部門合并,成立了半導(dǎo)體制造技術(shù)有限公司,并采取了一種比較冒險(xiǎn)的技術(shù)路線,即臺(tái)積電林本堅(jiān)提出的浸潤(rùn)式光刻技術(shù)。
憑借著這種冒險(xiǎn),ASML一戰(zhàn)成名,后來他們先后攻克了193納米、134nm、90納米,45納米,14納米,7納米等各種技術(shù)關(guān),也把日本的佳能和尼康甩在了身后,一躍成為全球最大的光刻機(jī)提供商,尤其是在EUV光刻機(jī)領(lǐng)域,更是處于絕對(duì)壟斷地位。這一創(chuàng)新再度為蔡司這個(gè)老牌的光學(xué)企業(yè)打開了新的大門,使蔡司在全球新型光學(xué)技術(shù)市場(chǎng)上持續(xù)領(lǐng)航,成為目前毫無疑問擁有統(tǒng)治地位的巨頭。

蔡司在超凈室裝配ASML EUV的光學(xué)模塊
結(jié)語
人生短短不過百年,但一個(gè)企業(yè)卻可以走過百年歷程,這并不是一件簡(jiǎn)單的事,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,全世界大約共有1億家企業(yè),其中能生存百年的僅有4500家,也就是說成為百年老店的概率只有大概0.0045%。
而如果說百年蔡司書寫傳奇真的有什么“密碼”,那我想答案應(yīng)該是:以匠心精神品質(zhì)立根、以光學(xué)科技研究立魂、以自力創(chuàng)新立本、以制度保障凝聚人心。
在這177年的歷史中,蔡司經(jīng)歷了從作坊、到工廠的飛速轉(zhuǎn)變,也經(jīng)歷過分裂、再到重新起飛的涅槃歷程,到現(xiàn)在蔡司仍然走在行業(yè)前列,可以說是構(gòu)架了一個(gè)經(jīng)典高科技企業(yè)發(fā)展的典范樣本,值得每一個(gè)飛速發(fā)展中的中國(guó)企業(yè)研究和學(xué)習(xí)……

百年“追光者”:從小作坊走向科技前沿,蔡司何以書寫百年傳奇?














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