百年追光者：从小作坊走出的光学行业巨头

蔡司，这是光学领域中一个值得尊敬的名字。

这位光学巨人，以无数的"最"创造了 160 年的辉煌历史：它是历史最悠久的精密光学仪器厂家之一、最精密科学的设计、最精湛的质量、整体规模最大、产品种类最多、覆盖领域最广、创新项目最多、最宽阔的发展领域、最丰富的人才资源。

18 世纪后半叶工业革命之后，大规模工业生产代替了手工业劳动，促进了社会经济的发展。重工业的起步呼唤着精密与光学器械，光学精密器械的大发展成为历史的必然。社会的需求，终于迎来了世界光学史上重要的一天，1846 年 11 月 17 日，精密与光学仪器公司 -- 蔡司公司在德国耶拿成立。公司的名字来源于德国的光学家，它的第一创始人 -- 卡尔・蔡司。

蔡司出身贫寒，中学毕业后即远离家乡，跟随机械师兼供应商弗里德里克・科尔纳学徒，并很快地成为了一名出色的光学技工。

从 1839 年开始，在学徒的同时，他选修了耶拿大学的力学、物理实验、人类学、矿物学和光学等课程。

七年之后，在他 30 岁时，开设了蔡司公司。在一开始，公司的规模并不大，与其说是公司，不如说是一间作坊，只承接一些简单的仪器修理业务，主要为耶拿大学修理如天平、磅秤、放大镜之类的实验仪器。

公司成立的第二年，他听从光学课导师的劝告，把公司主攻目标确定到了显微镜上。当时的"显微镜"只是倍数稍大的放大镜而已。

1847 年，蔡司发明了一种性能优异的单镜头显微镜，由于加工精细、简便实用而大受欢迎，当年就售出了 23 台。1857 年，蔡司又设计制造成功世界首台目镜与物镜组合式的显微镜"标准 1 号"。

在 1861 年图灵根工业展销会上，这台组合显微镜一炮走红，被公认为当时德国最优秀的仪器，并获得了金质奖章。1866 年，公司赢得了 1000 份显微镜订单，蔡司公司开始在欧洲工业界崭露头角。

踌躇满志的蔡司看到了公司发展的势头，1866 年，为适应公司的发展，他做出了一个大胆的决定，聘用了当时年仅 26 岁的耶拿大学讲师恩斯特・阿贝（Ernst Abbe）。

合作了六年后，1872 年，阿贝辞去了耶拿大学的工作，正式加盟蔡司公司。紧接着，这位以显微镜光学理论著称的专家又引荐了年仅 30 岁刚获得博士学位的化学家奥托・肖特（Otto Schott），后者以研究玻璃化学成名。此时，有"三驾马车"护航的蔡司如虎添翼，应运而生的蔡司迅速发展壮大。

1888 年蔡司去世后，阿贝接掌了蔡司公司的管理大权，肖特成为公司的技术主管。他们又慧眼识珠地聘用了物理学和数学家保罗・鲁道夫（Paul Rudolph，图 6），镜头制造史上最著名的设计师。鲁道夫也成为蔡司的创始人之一，蔡司依然以三足鼎立之势雄踞于天下。

以技术创新为龙头的蔡司开创了镜头工业的诸多经典设计。1890 年，鲁道夫设计的第一只消像散摄影镜头（Anastigmat）开创了蔡司镜头的新纪元。

1896 年鲁道夫又创制出了大名鼎鼎的"普兰纳"（Planar），成为蔡司这一光学巨人的起家支柱，它也是现在所有标准镜头的总鼻祖，其中"普兰纳"50mm F1.4 是蔡司镜头中最精良的一支，是普兰纳的代表作，它采用双高斯结构，可出色地纠正各种像差，此后世界各地的各种品牌镜头无不借鉴这一设计，故有"标准镜头帝王"之称。目前，"普兰纳"结构在融入了不少新时代的元素之后，已发展成为一个族群式的标头镜头体系。

1902 年，鲁道夫又设计成功了四片三组的"鹰之眼"镜头 --"天塞"（Tessar）。设计奇特的"天塞"由四枚镜片组成，它的结构简单紧凑，成像质量更是惊世骇俗，不仅图像中心鲜明清晰，就是在图片的四角区域，也能获得清晰的细节。1932 年，蔡司生产旁轴相机，又研发出"康泰"（Contax）镜头，随即"康泰"领衔世界，被誉为世界镜头的王者。

160 多年来，蔡司镜头始终是德国相机的领衔品牌，在全世界久负盛名。在以后的百余年间，它们广泛地用于各个领域。从应用最广的"普兰纳"到大光圈镜头"索纳"（Sonnar），从大广角镜头"霍尔岗"（Holgon）到专为旁轴相机设计的"比奥刚"（Biogon）等，从设计到制造，颗颗镜头都被赋予了迵然不同的特性。

它们结构精细、用材考究，在不同的焦段上各霸一方。玻璃镜头上的多层镀膜绚丽闪光，把射入的光线恰如其分地进行最优筛选，最大限度地去除成像中有害的杂色，使良好材质的玻璃透镜的优点发挥到极致。

160 年的光学历史造就了蔡司镜头的庞大王国，它们以独有的色彩还原和成像特点，使世界范围的摄影爱好者爱不释手。

现在的人们很难想象，这些在一百多年前仅仅依靠数学家们徒手计算，在没有计算机程序控制、没有自动化的工艺加工帮助下，设计、制造出来的镜头，竟能历经百年仍不失风采，始终成为后来者的楷模。现代的尼康和佳能无一不是在蔡司镜头的领军之下，一点点起步并发展壮大的。

蔡司王国也有着起伏跌宕的苦难经历。

1945 年 2 月 14 日，德累斯顿的蔡司照相机厂在"二战"中被炸毁，战后的德国被一分为二，蔡司在耶拿和德累斯顿的基地全部由苏军占领，工厂设备几乎全部被拆除，设备主体被移居到了基辅。然而风雨飘摇中的蔡司血脉 -- 它的人才与技术犹存，被分成东西德两处的蔡司在艰难中挣扎而起，再度重生。

东德的蔡司以卡尔-蔡司-耶拿（Carl Zeiss Jena）命名，西德的蔡司冠名卡尔-蔡司（Carl Zeiss），双方都秉承了蔡司的传统，都标榜蔡司的正宗。

正是这种竞争，使蔡司在光学技术上更臻完美。两德统一后，两个蔡司强强联合，总部设在奥伯考亨，拥有员工 3500 名，同时在世界各地设有分厂，蔡司在全球遍地开花，双剑合璧的蔡司仍然是全球光学领域的第一强者。

蔡司公司堪称显微镜的鼻祖，也是国际显微标准的缔造者。至今世界显微镜制造标准中的 80% 仍然沿用蔡司厂的生产标准作为基准。科技创新与理论发展并举，是蔡司公司一直处于光学领域领衔地位的成功秘诀。

蔡司的创始人之一阿贝在显微成像理论基础上所做的工作，至今仍是现代显微光学系统的理论基础。这样的理论与实践关系，不但加速了理论与产品的发展，也使蔡司始终处于光学技术的龙头地位。可以说，蔡司的发展史，就是一部近代光学的发展史。

由于坚持创新传统，使蔡司一直拥有广泛的专利和专有技术，除了镜头与显微技术，随着离子技术和电子束分析技术的发展，在近代电子光学方面，蔡司更是处于领先地位。

多年来，它创下了数个第一：1949 年，第一台静电式投射电镜；1965 年，第一台商业化扫描电镜；1985 年，第一台数字化扫描电镜；1990 年，第一台场发射扫描电镜；1992 年，第一台带有成像滤波器的透射电镜；2003 年，第一台具有柯勒照明的 200 千伏场发射透射电镜；2003 年，第一台有镜筒内校正的欧米伽能量滤波器的场发射透射电镜。

近年来，蔡司所研发的微光刻技术更成为蔡司不断创新能力的典型。从计算机到手机，从导航设备到平板计算机，所有这些产品都要用到微芯片，微芯片制作的关键环节就是微光刻。微光刻技术是利用光学投影原理，以零误差率将缩微电路结构投射到晶片上。微光刻技术的发展最能代表蔡司的创新能力。内行人可以想象得出，这一发展趋向对一贯熟悉光学镜头制作的蔡司来说，该是一个多么大的挑战。镜头的成像质量在很大程度上取决于感光器的面积及镜片之间的距离，在一个很狭小的空间内，制作镜头的难度非常之大。为了应对这一挑战，蔡司的工程技术人员必须从新产品创意的那一刻起，就对镜头系统进行精密测算，核心的核心就是保证严格的精确性。

微光刻技术始于 20 世纪下半叶的计算机革命浪潮。2001 年，为了迎头赶上这一历史发展的必然潮流，蔡司毅然决然地将离子光学技术与光电技术部门合并，成立了半导体制造技术有限公司。

接下来的十多年里，蔡司的微光刻技术不断取得突破：2006 年，在奥伯考亨成立全世界最先进的微光刻系统研发和生产中心；2007 年，推出第一款浸没式微光刻系统，它的面世为微光刻提供了最高分辨率，成为半导体器件领域中的最成功创新，也成为蔡司历史上销售最好的产品。这一创新再度为蔡司这个老牌的光学企业打开了新的大门，使蔡司在全球新型光学技术市场上持续领航。

蔡司何以能维持 160 年的辉煌？这缘于蔡司公司独特发展"基因"与决策层的高瞻远瞩。

其一，公司重视未知领域的前瞻性开发并不惜投入。2013 年，为发展前沿课题，公司投入研发经费 4.11 亿欧元，占公司收入的 10%，研发员工 2700 人，占总员工数的 11%。

此外，蔡司还与遍布全球的大学和科研院所建立了紧密的合作网络，与前沿部门保持着最密切的研发交流。特殊的资金投入和人事结构安排，使蔡司大量的资源投入到基础性和前瞻性的研发之上。

其二，公司领导层的前瞻性决策保障了公司的发展方向。1888 年蔡司去世后，合伙人阿贝为了保证公司的永续发展，避免企业在所有者去世后被当作遗产瓜分，他成立了卡尔・蔡司基金会，将自己的股份和资金全部转到了基金会的名下。

几年后，阿贝又将基金会的管理制度化，为公司的长远发展定了调：这就是蔡司要永久专注于科研和创新，公司的核心业务永远是精密光学仪器的制作。基金会的资金被用来支持高校院所的科研项目，企业大部分利润还被用于改进现有产品和创造新产品、完善员工福利。这些富于人性的管理策略，不仅提高了员工的工作效率，更吸纳了高质量的人才。

目前，总部设在德国的奥伯考亨的蔡司拥有工业测量仪、显微镜、医疗仪器、光学眼镜、光电子设备以及纳米技术部等 6 个独立的事业部门，在全世界超过 30 个国家拥有 14 座工厂、45 个销售中心和 100 多个业务代办处，超过 2.4 万名工作人员遍布全球。

从浩瀚的星空到纳米世界，从照相器材到电子产品，蔡司的技术已经深入到人类生活的各个方面，超过 40 位的诺贝尔奖获得者在他们的项目中使用着蔡司的显微镜。

从人类在月球上的第一个脚印的照片到全球 50% 的计算机和智能终端设备的微芯片，从 F1 赛车的精密部件测量到精湛的脑外科手术，从大型天文台到个人佩戴的眼镜，从汽车到机械制造工业，从卫星航拍与航测到好莱坞知名大片摄制，应用跨度之大、数量品种之多说明，高科技产品都离不开这个百年光学巨人 -- 蔡司。

文源：《科学史上的 365 天》，略有删改

作者：魏凤文 武轶

编辑：张润昕

本文来自微信公众号：原点阅读 （ID：tupydread），作者：科学史上的 365 天