在積累了巨大的財富后,在華爾街工作已不能帶來更多的樂趣,盧米斯開始懷念起令他激情洋溢的阿伯丁時光。從此,他過起了雙重生活,白天在華爾街上班,晚上和周末全都投入到科學研究上。巨額財產讓他能購買到最先進的實驗設備,建造出遠比大學實驗室更豪華的私人實驗室,他與伍德等科學家在超聲波和光譜、測距項目上展開合作,而伍德則成為了他的私人導師。實驗室位于紐約西北的塔克西多公園(Tuxedo Park),20世紀初這里是富豪精英云集的地方。大蕭條之后逐漸衰落,塔克西多的富人失去了大筆財產,他們很多都變賣財產遷移他地。今天的塔克西多公園已變成一個普通村莊,但美麗風景仍舊。
1929年10月24日華爾街股市崩盤時,盧米斯可能是少數幾位未受影響反而變得更富有的華爾街大亨。作為一位理智而謹慎的投行家,他以及許多華爾街銀行家早就瞧出了端倪,意識到股市存在太多的泡沫,崩潰難免。但他沒和其他投資家一樣抱著投機和賭博的心態,希望崩盤會推遲到來,而是提前將幾乎所有的股票證券全部兌換成現金和長期國債。大蕭條讓許多人傾家蕩產,盧米斯卻在此期間賺到約5000萬美元(相當于今天的近7億美元)。而這還只衡量盧米斯財富的一個方面,股票貶值和現金匱乏讓盧米斯和索恩可以低價購買到高價值的資產,他們僅僅花12萬美元就買到了面積約2萬公頃的小島,20年后出售時價格已經漲到1千多萬美元。
作為美國最富有的十個人之一,他充分利用巨大的財富資助他感興趣的科學項目。大蕭條期間,一些科學類期刊受波及面臨倒閉。為了鼓勵物理學家發表有趣的科學發現,每一位《物理評論》的投稿者收到版面費賬單時會留意到它夾帶了一個通知,通知稱如果作者或其所在機構付不起版面費,美國物理協會的一位匿名贊助人愿意代付。《物理評論》創辦于1893年,是物理學界最重要的科學期刊,20世紀大多數著名的物理學突破都刊登在該刊物上。研究人員發表論文需要支付版面費。絕大部分科學界人士都相信這位匿名的富翁便是盧米斯。
全力科研
1935年,盧米斯退出了華爾街,48歲的他開始享受退休生活,全心投入到了科研上面。他在塔克西多公園的實驗室日漸龐大,邀請了許多年輕有才華的科學家前來工作,舉辦了各種科學活動和會議,大西洋彼岸的歐洲著名科學家受邀訪美時多會收到盧米斯送出的頭等艙船票,并有加長豪車接送。他的實驗室在科學界的名聲日益響亮,拜訪過的著名科學家包括了阿爾伯特·愛因斯坦、維爾納·海森堡、尼爾斯·玻爾,詹姆斯·弗蘭克和恩里科·費米。他的才華得到了職業科學家的廣泛認可。科學家在他的實驗室里研究腦電波、離心顯微鏡和雷達,盧米斯都積極參與其中,甚至他的三個兒子成為腦電波的志愿研究對象。按照典型的盧米斯風格,他通常只在與合作者發表的一系列論文中的第一篇署名。
1939年,盧米斯的精力轉到了昂貴但意義重大的回旋加速器建造上,他幫助歐內斯特·勞倫斯(1939年諾貝爾物理學獎得主)籌款在加州伯克利輻射實驗室建造4.7米回旋加速器。但歐戰的爆發一下子將他的注意力帶到了另一個方向,一個更為緊迫的方向。
1940年的英國處于風雨飄渺之中,德國發動的空襲讓它難以繼續深入研究對戰局具有重要作用的厘米波雷達。英國物理學家瓦特森-瓦特(Robert Watson-Watt)爵士于1935年制造出最早的實用雷達系統。到1939年,英國已沿著東南沿海建造了由一系列雷達站構成的探測飛機或艦船的海岸警戒雷達網。雷達是無線電探測和測距的英文縮寫,根據目標反射的雷達回波定位。但英國早期雷達網絡使用的是米波雷達,發射出的波長在一米以上,小型目標如飛機反射回的信號極其微弱,因此它的分辨率和精度非常差。關鍵是縮短波長和增加發射功率。功率越大,探測的距離越遠。1940年8月底,不列顛空戰最嚴峻的時刻,英國將其發明的空腔磁控管(cavity magnetron)由一個秘密代表團護送到了美國。
美國當時堅守孤立主義,1940年是大選年,羅斯福的競選演說仍然強調不會參戰。英國派遣代表團的意圖,是通過與美分享其最先進的軍事和科技機密,換取美國在補給和軍事設備上的援助,利用美國的強大工業資源完成具有軍事潛力的產品研發。這個代表團被稱為Tizard Mission(團長是Henry Tizard爵士),官方名稱是英國科技代表團。英國代表團向包括盧米斯在內的美國同行展示了空腔磁控管,它能以10厘米波長輸出10千瓦功率(實際測試是9.8厘米波長輸出15千瓦功率),能安裝在飛機上探測入侵的敵機。先敵發現對戰局無疑至關重要的影響。厘米波雷達被認為需要幾年時間才可能研制出來,但英國科學家創造了奇跡,遠遠走在了美國同行的前面。
厘米波雷達
盧米斯是一位愛國者,第一次世界大戰時志愿服役,第二次世界大戰時以1美元的價格將一艘昂貴的游艇“出售”給軍方。他的三個兒子都入伍參軍,其中一位在1941年12月7日日本突襲珍珠港時正好在一艘駐扎在夏威夷的軍艦上任海軍中尉,但未遭遇不幸;另一位兒子是飛行員,曾跳傘到中日戰場前線。他在酒店里招待了英國代表團,并邀請他們參觀其私人實驗室正在研究的分米波雷達設備,他們在增強發射功率上遇到了難以跨越的障礙。盧米斯被范內瓦·布什任命為國防研究委員會下設的微波委員會主席,勞倫斯亦是該委員會成員。
微波委員會討論后認為需要建立一個專門研究雷達的實驗室,他們對軍方的官僚作風深有體會,因此決定實驗室由科學家管理。貝爾電話電報公司力主實驗室應該建在該公司,理由是科學家不擅長工業管理,但盧米斯和布什敲定實驗室地址為麻省理工學院(布什曾是麻省理工學院工程學院院長)。它就是此后大名鼎鼎的MIT輻射實驗室(MIT Radiation Laboratory,簡稱Rad Lab)。輻射實驗室之名會讓人聯想到原子核研究,因為西海岸的加州伯克利就有一個輻射實驗室,勞倫斯在這里建造了巨大的加速器去轟炸原子核,選擇這個名字是為了迷惑軸心國,讓其以為他們的研究與軍事無關。
盧米斯關閉了他的私人實驗室,將設備全都運往麻省理工學院。MIT輻射實驗室主任為杜布里奇(Lee DuBridge),盧米斯擔任D部(探測、控制和儀器部)副主席。為加快實驗室建設,在聯邦資金還沒分配到前,盧米斯幫助籌集了資金。
天才之戰
輻射實驗室匯集了美國最優秀的物理學家,大部分負責研發的人員都擁有博士學位,他們中有10人后來獲得了諾貝爾物理學、化學和經濟學獎(如經濟學獎得主保羅·薩繆爾森)。到戰爭結束時,它雇用了近4000位雇員,其中三成是科學家和工程師(包括一位華裔科學家王明貞,后成為清華大學教授)。它從1940年11月正式開始運作,早期的三大優先研發任務是:10厘米波機載攔截雷達,10厘米波防空炮瞄雷達,遠程機載無線電導航系統。盧米斯在遠程導航系統研究上發揮了重要作用。
遠程無線電導航系統LORAN (Long Range Navigation的英文縮寫)最初的簡稱是LRN,即盧米斯導航系統(Loomis Radio Navigation)的英文縮寫,它沿用至今,但因造價昂貴加上GPS全球定位系統的普及,正逐步被淘汰,目前主要作為GPS失靈后的備份系統使用。LORAN是基于英國的GEE導航系統,GEE的導航距離較短只有600公里,精度也不盡人意,對轟炸遙遠目標的作用有限,LORAN則能達到2000公里,能引導轟炸機執行遠程戰略轟炸任務。盧米斯曾在私人實驗室潛心研究過精確計時,過去積累的知識讓他能在導航系統上一展所長。LORAN系統由地面主臺與二個副臺合成臺鏈以及機載接收設備組成。測定主、副臺發射的兩個脈沖信號的時間差和兩個脈沖信號中載頻的相位差,可以得到飛機到主、副臺的距離差。距離差保持不變的航跡是一條雙曲線。通過測定飛機對主臺和另一副臺的距離差,可得另一條雙曲線。根據兩條雙曲線的交點可定位飛機位置。LORAN非常成功,到戰爭結束之際,LORAN導航系統已覆蓋地球30%的表面,被數萬飛機和水面艦艇使用。
輻射實驗室研發的機載雷達SCR-720廣泛裝備了美國陸軍航空隊和英國皇家空軍,炮瞄雷達SCR-584幫助擊落了85%的德國V1導彈。美國軍方二戰時裝備的半數雷達系統由輻射實驗室設計,它制造出了100種以上不同的雷達系統。
在和平時終結
輻射實驗室于1945年12月31日關閉,是盧米斯的大力游說終止了這家著名的戰時實驗室。他是自由市場和私營企業的信徒,對中央集權的政府實驗室天生反感,戰爭讓所有科學家能團結一致,共同締造科技發明的奇跡,但在和平時期不可能會一直延續輝煌,肯對會出現衰退和停滯。布什同意他的看法。然而現實的結果顯而易見,納稅人的錢并沒有真正體現出它的價值,政府管理的實驗室未能看到多少真正有突破性的研究,私人實驗室則幾乎從沒有存在過,而私營企業面臨的不公平競爭環境正使它們慢慢窒息而死。輻射實驗室在1980年獲得美國電子電機工程師學會的IEEE里程碑獎,以表彰它在電氣和電子工程領域取得的杰出成就。
第二次世界大戰之后,盧米斯逐漸退出了公眾視野,社交圈越來越小。他與結婚30年的發妻離婚接著在數小時后與情人結婚一事在上流社會中引發了爭議。他的秘密情人是其私人實驗室主任之妻,而這位學生兼好友也出生上流社會,其外曾祖父曾任美國副總統。在美國名人錄中,盧米斯最終被簡單的稱呼為物理學家。他在1940年入選美國國家科學院,擁有許多榮譽學位。1975年8月11日去世,終年87歲。他人生中最后的愛好是擺弄惠普65式可編程掌上計算器。
在20世紀之前,職業科學家少之有少,科學家要么本身屬于富有貴族,要么能找到有錢的贊助人,它和文學音樂等藝術一樣,尚未真正獨立,大多數科學家都可歸類為業余科學家。
正如阿爾瓦雷茨在1980年所發表的一篇紀念盧米斯的傳記文章中所說:20世紀的開端,標志著追求科學的方式發生了深刻的轉變。在此之前,大多數科學家都是獨立而富有的紳士,他們負擔得起追求科學真理所需要付出的代價。如卡文迪許勛爵(測量萬有引力常數)、查爾斯·達爾文、倫福德伯爵(本杰明·湯姆遜)、瑞利勛爵(約翰·斯特拉特,1904年諾貝爾物理學獎得主)等都是此類人物的典型代表。但進入到20世紀之后,大學中的科學家發現,他們可以通過教育學生謀生,同時還能以研究為業。從此真正的業余科學家基本消失了,盧米斯則是那些偉大的業余科學家的最后一位。