科学家站在粒子加速器的混凝土屏蔽层上
美国在科技领域实力斐然。在我们大多数人的有生之年，美国科学家发表的研究成果数量、论文被引用的频次、获得的专利数量，乃至斩获的诺贝尔奖数量，均位居全球首位。
强大的科技实力不仅有助于美国成为全球最繁荣的国家，还提高了美国及世界各地人们的寿命，让生活更为便捷。但在二战之前，美国在科技发展进程中常处于观望状态。随着国家安全面临威胁，联邦政府通过出台相关政策并进行战略投资，着手将美国打造成全球科技领域的领军者。
如今，在联邦政府对高校研究及受资助机构发起抨击的背景下，美国八十年来首次面临失去科技主导地位的风险。
凯瑟琳・卡森（Cathryn Carson）是加州大学伯克利分校历史系主任（左），主要研究20世纪美国和欧洲物理学家在量子理论、核能等学科领域的发展贡献；帕特里克・麦克雷（W. Patrick McCray）是加州大学圣巴巴拉分校的历史学教授，专注于研究二战后美国的科技与环境领域。
为深入了解美国科技发展的历程以及未来可能出现的情况，卡森和麦克雷两位专家深入解读美国如何发展，才成为全球最具创新力的国家。
问：很难想象那个美国不是全球科技领军者的时代。但其实，那并不是很久以前的事，对吗？
帕特里克・麦克雷：事实上，自美国成立之初，联邦政府就开始对科技领域进行投资。但在我国历史的大部分时期，这些投资都具有很强的实用性。比如开展海岸测量、渔业相关研究、地形或地质测绘项目，以及推动农业发展等。
在20世纪初期，我们现在所说的基础科学——像物理学、天文学这类探索事物运行根本规律的学科——美国在这些领域的实力并不突出。当时美国部分高校虽有相关研究，但资金主要来自洛克菲勒、卡内基等慈善基金会。举个例子，如果你是20世纪20年代研究物理学的罗伯特・奥本海默（Robert Oppenheimer），你就会像他当年那样远赴欧洲攻读博士学位。
1849年联邦地形工程师队对大盐湖展开勘测，图片来源：美国地质调查局
凯瑟琳・卡森：直到20世纪30年代，在某些领域，联邦政府向高校或企业的科技项目投入资金的想法仍不被接受。当时人们认为，联邦政府通过投入资金来达成自身目的，进而干预公民社会的这些领域，这种做法是不合时宜的。
问：但这种情况显然在某个节点发生了改变，因为近年来，美国约40%的基础研究资金都来自联邦政府。这一转变是如何发生的？
凯瑟琳・卡森：第二次世界大战彻底改变了这种局面。20世纪30年代末，当纳粹德国所构成的威胁逐渐清晰时，美国政府开始加大对航空学、空气动力学和化学工程领域的投资。随后，随着核物理学领域的兴起（包括在伯克利分校开展的相关研究），政府又将投资延伸到了这一领域。
高校科学家凭借少量联邦资金便取得了显著进展，这引起了一些顶尖高校科学家的关注。他们发出警示并成功说服罗斯福总统建立起一套完整的体系，用于指导和资助高校开展科技研究，而这一切的唯一目的，就是为了赢得第二次世界大战。
政府资助下青霉素研制成功，拯救了无数生命 图片来源：加州大学伯克利分校
因此，正是二战这一国家紧急事件，打破了此前政府与高校及企业科技研究相分离的传统，构建起了一种全新的合作关系。如今我们所熟知的、联邦政府通过合同形式资助高校开展基础研究的体系，以及高校科学家与联邦政策制定者之间长期紧密的联系与协作，都是在二战期间逐步建立起来的。
问：那么，政府是如何从为战时需求资助科技研究，转变为长期致力于资助高校研究的呢？
帕特里克・麦克雷：罗斯福总统在他去世的前一年（1944年）交给自己的科学顾问万尼瓦尔・布什（Vannevar Bush）一项任务，让他为国家的未来进行规划。布什此前任职于麻省理工学院，后来负责管理美国庞大的战时科技体系。最终，他主导撰写了一份著名的报告——《科学：无尽的前沿》，这份报告为二战后美国在未来数年乃至数十年间的科技政策制定了蓝图。
1940年，布什（左三）在加州大学伯克利分校出席会议 图片来源：美国能源部
问：布什及其继任者是否为这些政策明确了具体目标？
凯瑟琳・卡森：你可能会认为，联邦政府最感兴趣的是能直接催生出新型武器或新产品的应用研究。但联邦政府的领导层意识到，他们实际上并非只在为研究成果投资——他们更是在为人投资。
帕特里克・麦克雷：他们认识到，美国需要一批训练有素的科学家和工程师队伍，并且要在下次冲突最终爆发前，保障这些人才的生计与收入。当时，科学家被视为一种需要储备的资源，就像钢铁或石油一样，以便在国家面临紧急情况时能调用。
问：到20世纪60年代，联邦政府在研发领域的投入已占到美国国内生产总值（GDP）的约2%。民选官员是如何向美国纳税人说明这些投资的合理性的？
帕特里克・麦克雷：布什说：“我们需要为基础研究这棵‘树’浇水。”其核心逻辑是，这棵树会结出甘甜的“果实”，我们只需伸手采摘即可——而这些“果实”将为我们的健康、经济和安全带来益处。
健康、经济与国家安全，这三者构成了二战后科学家与联邦政府之间形成的社会契约的核心内容。当时的共识是，政府资助的研究应能以某种方式，为国家带来更广泛的福祉。
问：基础研究的“果实”有哪些具体例子？
帕特里克・麦克雷：我会跟学生们讲起汤姆・布罗克（Tom Brock）的故事。他是20世纪60年代的一位微生物生态学家，当时对黄石国家公园热泉中的微生物产生了浓厚兴趣。他发现的那种细菌，后来成为20世纪80年代一项生物技术的核心——这项技术就是聚合酶链式反应（PCR），它能实现DNA序列的扩增，PCR技术是整个生物技术产业诞生过程中的关键一步，最终还在2020年成为研发新冠疫苗【相关阅读:显微镜学家发表对四家疫苗公司的成分分析】的核心工具。
黄石国家公园大棱镜温泉航拍图，以及从温泉水中发现的细菌，图片来源Wiki
你无法预测这类研究的发展路径，而且政府这些投资的回报周期往往以数十年为单位。但万尼瓦尔・布什认为，这正是联邦政府应当主导基础科学投资的原因，因为企业永远不会以这样的思维或模式开展工作。
凯瑟琳・卡森：硅谷的崛起依托于微电子学和航空航天领域，而这两个领域的发展都得到了美国国防部的资助。最初，电子设备并非为消费者设计，而是用于弹道导弹、喷气式飞机以及下一代雷达系统。为满足军事需求而投入的所有研发努力，在20世纪70至80年代逐渐转向了消费市场。
问：二战后，想必并非只有美国认识到投资科学的价值吧？
凯瑟琳・卡森：事实上，包括二战战败国在内的其他全球大国，都开始逐步追赶。1948年时，华盛顿的领导者们根本无法想象，苏联会1949年就拥有原子弹。20世纪50年代，德国和日本在高端制造业领域均取得了显著进展。20 世纪60年代，我们曾以为美国在半导体领域拥有近乎永久性的领先优势，但到了70年代，日本却崛起成为微电子领域的领军者。
正因如此，到20世纪70至80年代，政府资助科学研究的核心关注点逐渐扩大——从维护国防安全，延伸到维护美国在全球的经济领先地位。人们愈发清晰地认识到，无论是在国防、电子还是生物技术或是任何领域，美国拥有的领先优势都必须通过持续努力来捍卫。
乔布斯（左）在调试苹果电脑，硅谷生态系统有赖于联邦资金，图片来源：加州大学伯克利分校
问：对普通美国人而言，只要无论在何处、总有人能解决这些技术创新或疾病治愈的问题，那么究竟是哪个国家的科学家发明了技术、治愈了疾病，又有什么关系呢？
凯瑟琳・卡森：这个问题可以从两个角度来看，而这两个角度都与维护美国的经济主导地位息息相关。
第一个是先发优势。诚然，其他国家的公司或许能将一项并非由其原创的技术商业化，但他们的行动必然晚于原创者，这就为原创者提供了建立领先地位的机会。
其次，科学研究的意义远不止于“发现”本身，更在于如何让最初的发现变得更完善、更具市场价值或更高效。因此，一个能覆盖从发明到最终商业化产品全阶段的创新体系，有助于本土企业在与全球竞争对手的较量中保持领先。
问：政府是如何判断哪些研究值得资助的，这种判断方式如今是否在发生变化？
凯瑟琳・卡森：在此之前，科学研究的资助方向一直由科学界的共识所决定——无论是高能粒子物理加速器研究、社会科学研究，还是环境研究均是如此。我们拥有一个由科学家组成的自治体系：通过同行评审和资助评审小组，科学家们会实质上主导政府科研资金的流向，将其投入到他们认为能产生最大效益的领域。
直到最近，科学是实现国家福祉与繁荣的有效途径这一共识，在各个政治派别中都得到了广泛认同。仅仅是在过去几年里，我们才看到一种质疑情绪不断升温：人们开始认为科学家是出于私利，而非通过相互协作追求真理，因此对科学家的信任度持续下降。对那些通过同行评审机制主导科研进程的人产生的不信任感急剧上升。这一现象相当令人担忧，因为这会为各类意识形态利益集团介入科研领域留下空间。
问：自今年1月以来，联邦政府已暂停或取消了向全美各高校提供的数十亿美元研究拨款。如今，国会正审议明年的联邦预算，其中可能包含将部分科研资助机构的资金削减多达50%的计划。这些削减措施会对美国家庭和社区产生怎样的影响？
帕特里克・麦克雷：这段历史的核心并非仅仅关乎资金，更在于其背后的愿景与雄心。美国曾建造大型粒子加速器、大型研究船以及大型望远镜——这些尖端设施对其他国家的人才极具吸引力，促使他们前来美国攻读学位，甚至可能选择留在美国创办企业，为美国的繁荣发展助力。从经济层面来看，这些预算削减可能对美国造成的危害之一是美国可能不再是其他国家人才前来利用优质科研资源的首选之地。
但在我看来，更具危害性的影响在于，它会削弱专家的价值与专业知识的重要性。科学的本质是产出关于自然界的可靠知识，而这些知识之所以可靠，关键在于其由专业人士构建而成。这并非意味着专家完美无缺，或完全不存在利益冲突，而是因为现代科学本身就是一套旨在就知识达成共识而非确定性结论的体系。这既是科学的强大之处，同时也是它的脆弱之处。普通民众与政客往往渴望确定性，但科学从本质上就无法提供这种绝对确定的答案。
人们很容易忘记，美国在科技领域的领先地位并非固定不变的。它有自己的发展历程，随时间推移不断演变，且与其他任何体系一样，都可能走向衰退。
遗憾的是，当下正在发生的恰恰是这样的衰退，而要重建这一体系将极为困难，尤其是在美国——要知道，这套体系的建立至少耗费了数十年时间。
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