卡文迪许实验室的历史可以追溯到1871年。19世纪英国的物理学依然沉溺于数学和理论力学，面对着法国和德国在科学和实验物理学方面取得的成就，英国学者开始深入地考虑研究方向和高等教育体制改革的问题。直到麦克斯韦在1886年任剑桥考试委员会成员期间，提出了将考试科目扩大到热学、电学和磁学，才使得在剑桥大学具备了建立实验物理学这样一门新学科的条件。1871年，时任剑桥大学校长的威廉·卡文迪许（William Cavendish）倾囊相助，建立了实验物理学实验室并命名为“卡文迪许实验室”^[11]。虽为私人捐助建立，卡文迪许实验室仍然作为剑桥的实验物理系的“公立”教育单位进行管理，类似的实验室在英国并不少见。

卡文迪许实验室的研究宗旨是用物理实验的方法揭示自然未知的规律，进行教学和研究。在卡文迪许实验室旧址的橡木大门上，雕刻着一句拉丁文圣诗：“主之作为，极其广大，凡乐之嗜，皆必考察。”实验室的宗旨便是研究博大而多样的世界，这也是卡文迪许孕育着无限创造力的思想源泉。

卡文迪许实验室从成立至今共选聘了9位卡文迪许教授，这些教授都经过剑桥大学评选委员会的挑选，其职责是管理并领导卡文迪许实验室的科研与教学。第一任卡文迪许教授是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，他不仅在科学领域完成了电磁学理论的工作，还确立了卡文迪许实验室的建室方针和政策，培养出一批杰出的科学人才。在他的就职演讲中，麦克斯韦说：如果社会准备接受各种科学原理的话，那么我们的实验室为了传播和培植科学知识，不仅要在证据考察的基础上提供真实的科学原理，而且要提供深刻的批判精神，并且教学与科研应当有系统地相互结合（阎康年，1999）226。麦克斯韦还提倡要自制仪器并且自己动手实验，并且希望研究者熟悉、比较和评估各种科学方法，将准确性的实验与推测结合起来，认为“推测性的联系对于每一个新颖的想法来说，都像泰勒斯时代一样那么迷人”。麦克斯韦作为卡文迪许的第一任教授，确定了卡文迪许实验室兼容并包、博大而富有活力的实验室精神。

到了20世纪30年代，物理学已经经历了量子力学的洗礼，这时候的卡文迪许实验室依然在卢瑟福等一批科学家的领导下闻名于世。1937年，时任卡文迪许教授的卢瑟福的突然去世使得剑桥大学评审委员会不得不再找到一位合适的科学家担任实验室的管理者。因为卡文迪许教授的专长和研究方向代表了实验室在他任期内的主要研究方向，所以要求当选者必须在物理研究上成就卓越，并能够使实验室持续向着前沿领域进军，并且具有崇高的学术地位和国际学术影响力，且长于学术政治，能够在物质、经费和道义上取得社会的支援。因此遴选胜任的继承人绝非易事。

最终，布拉格被任命为卡文迪许实验室的第五任掌门人。布拉格当选首先是由于他早在25岁时便因为与父亲共同用X射线研究晶体结构而获得了诺贝尔奖，是历史上最年轻的诺贝尔奖获得者，在英国和国际物理学界都享有盛誉；另外一个原因就是剑桥大学委员会认为英国在核物理领域的领先已经是过去时了，而布拉格很有可能为英国培育出一些新的研究方向。事实也确实如此，在布拉格任期内，卡文迪许实验室经历了变革的时期，在卡文迪许确定了“二战”后30年科学发展的两个重要方向。一是射电天文学，在布拉格的鼓励下，年轻的物理学家赖尔（Martin Ryle）建造了世界上第一台射电望远镜；二是布拉格认识到用X射线研究生物大分子结构的重要性，可以说是布拉格培育了卡文迪许的分子生物学方向。(www.daowen.com)

在布拉格接任卡文迪许实验室时，研究小组大概分为核物理实验室、无线电物理和结晶组，核物理仍为主流，在人数上占据绝对优势。“二战”前布拉格在组织上进行了一定的调整，推动蛋白质晶体研究迅速展开。当时晶体组的负责人是来自奥地利的佩鲁兹，他在卡文迪许主持晶体小组的初期，布拉格教授发现了用X射线分析生命体细胞大分子具有重大意义，帮助佩鲁兹将研究方向从无极无晶体的分析转到蛋白质结晶结构的分析上来；布拉格还帮助佩鲁兹申请到洛克菲勒基金的经费，又在英国医学研究理事会（MRC）申请到了科研经费以支持佩鲁兹领导的晶体小组的工作，为今后的分子生物学的发展提供了决定性的条件。此外，电子显微镜在战后的卡文迪许实验室开始有了发展。布拉格很早就对X射线显微镜的出现和应用很感兴趣，并认为电子显微镜对于研究分子生物学、生物物理、冶金和金属结构非常重要。在卡文迪许实验室的电子显微镜研究不断深入的过程中，他们也掌握了大科学时代的重要科学工具，帮助他们完成此后的研究。

布拉格还对卡文迪许实验室的管理进行了改革。他改变了卢瑟福时期的集中领导模式，让每个研究组都尽可能达到自治，并在实验室中聘用了专门的管理人员，以协助研究人员的科研。这些管理上看似微小的革新都在战后卡文迪许实验室科学自治精神的发扬与跨学科交叉合作方面起到了重要作用。

战后，布拉格和卡文迪许实验室的同事们深切地感到，单纯做物理学的研究或无法适应新时期的需要。事实上，“二战”后物理学的研究兴趣也出现了较大的转向，物理学和化学对生命本质的探讨在20世纪的四五十年代变得如火如荼。这一转向在很大程度上源于科学家希望创造出一种关于“生命”的科学，从而扭转物理学与原子弹之间的令人不安的联系。承诺可以应用到生物医疗中的“生命物理学”恰好适应战后重建的政治话语。生物学家、物理学家和医学研究人员都抓住了这个机会，利用新的政府资金用于“基础研究”。物理学被应用到与生命物质结构有关的研究中去，其中影响力最大的便是著名的物理学家薛定谔在1944年出版的《生命是什么——活细胞的物理学观》。薛定谔在书中预言一个生物学研究的新纪元即将开始，并指出生物问题最终要靠物理学和化学去说明。这本书被日本生物学家近藤原平称为分子生物学中的《汤姆叔叔的小屋》，它好似美国南北战争的导火索一样，引燃了物理学家们对生物学的兴趣。在薛定谔鸿文的感召下，一批物理学家投身到生物学和遗传学的研究洪流中。正是《生命是什么》使克里克放弃了粒子物理的研究计划，钟情于从未打算涉猎的生物学；沃森（James Watson）在芝加哥读大学时，就被薛定谔的书牢牢地吸引，以此为契机，他立志献身于揭开生命遗传的奥秘；它也使威尔金斯（Maurice Wilkins）^[12]告别了物理学，热衷于探究生命大分子复杂结构的奥妙。这三位科学家对生命遗传物质的研究与合作在20世纪50年代初的卡文迪许实验室中最终修成正果，完成了DNA双螺旋结构的发现。

从传统物理学走向生物物理学，体现出卡文迪许实验室所蕴含的传统与现代科学的融合，体现出整个世界范围内在冷战后的科学潮流、英国科研体制的变化与革新。总之，从卡文迪许实验室的历史以及20世纪50年代的变革中我们可以发现，这是一个集英国的自由主义科学传统与现代的科学管理精神于一体的“英国式”科研机构。阎康年对卡文迪许实验室多年的研究实践进行了总结和概括，指出：卡文迪许实验室的重视实验精准的传统，不断开拓、自由探索的学风，交叉学科的不断发展与交融是其成功的主要因素（阎康年，1999）307。同时，英国在“一战”期间形成的研究理事会体系成为卡文迪许实验室的分子生物学等多个领域持续保持世界前沿研究水平的重要保障。传统与变革在卡文迪许实验室中并不是对立的，而是统一的。