美国如何成为科学超级大国，为什么当前面临最严峻领导地位危机

信息来源：
https://phys.org/news/2025-09-science-superpower.html

美国科学界正面临自二战以来最严重的存亡挑战。2025年以来，联邦政府已暂停或取消对全国大学的数十亿美元研究资助，国会正在考虑将部分科研资助机构的预算削减一半。这一系列前所未有的削减措施威胁着美国长达八十年的科学霸权地位，可能彻底改变全球科技创新格局。加州大学伯克利分校和圣巴巴拉分校的历史学家警告，美国正在主动放弃其通过战略性政府投资建立起来的科学优势，而重建这一体系将比当初建立它更加困难。

当前的危机具有深刻的历史讽刺意味。正是联邦政府的大规模科研投入将美国从二战前的科学追随者转变为全球科技霸主，创造了从硅谷到生物技术产业的创新奇迹。如今，对专家权威和科学机构的不信任正在侵蚀这一成功模式的根基，威胁着美国在全球竞争中的核心优势。

从科学边缘国到全球霸主的历史转折

1963 年，劳伦斯伯克利国家实验室的科学家埃德温·麦克米兰 （Edwin McMillan）（左）和埃德·洛夫格伦 （Ed Lofgren） 站在早期粒子加速器 Bevatron 的 7 英尺厚的混凝土屏蔽层顶部。图片来源：伯克利实验室

美国科学霸权的建立过程远比许多人想象的更加戏剧性。在20世纪初，美国在基础科学领域几乎完全依赖欧洲。加州大学伯克利分校历史系主任凯瑟琳·卡森指出，当时如果你想成为一名物理学家，就必须像罗伯特·奥本海默那样前往欧洲攻读博士学位。美国的联邦科研投入主要局限于海岸调查、渔业研究和地质勘探等实用领域。

这种格局的根本转变源于第二次世界大战的国家紧急状态。面对纳粹德国的威胁，罗斯福政府打破了政府与大学科学分离的传统壁垒，建立了联邦资助大学基础研究的全新体系。战争期间青霉素的大规模生产拯救了至少10万盟军士兵的生命，曼哈顿计划展示了政府资助科学的巨大威力，这些成功案例为战后美国科学政策奠定了基础。

范尼瓦尔·布什1945年发布的《科学：无尽前沿》报告成为美国科学政策的圣经。这份报告确立了一个核心理念：政府应当投资基础研究这棵"大树"，长期而言它会结出有益于国家健康、经济和安全的"果实"。到1960年代，联邦政府将GDP的约2%用于研发投入，创造了人类历史上最大规模的科学投资体系。

联邦专区工程兵团在这幅 1849 年的插图中着手调查大盐湖。图片来源：美国地质调查局

意外发现改变世界的创新逻辑

美国科学投资体系的核心优势在于其对基础研究长期价值的深刻理解。加州大学圣巴巴拉分校历史学教授W·帕特里克·麦克雷用微生物学家汤姆·布洛克的故事完美诠释了这一逻辑。1960年代，布洛克出于纯粹的科学好奇心研究黄石公园温泉中的细菌，这一看似无用的研究最终催生了聚合酶链反应技术，成为整个生物技术产业的基石，并在2020年成为开发COVID疫苗的关键工具。

这种从基础研究到商业应用的转化路径通常需要几十年时间，且无法预测具体方向。正因如此，只有政府才有动机和能力进行这种长期投资，私人企业永远不会以这种方式思考和运作。硅谷的崛起就是最好的例证：微电子和航空航天技术最初都是为军用雷达、弹道导弹和喷气式飞机开发的，后来才转向消费市场，造就了苹果、英特尔等科技巨头。

这种投资逻辑的成功不仅体现在技术突破上，更重要的是培养了一支训练有素的科学家和工程师队伍。联邦领导人早就认识到，他们投资的不仅仅是研究产品，更是人才资源。这些科学家被视为像钢铁或石油一样的战略资源，在国家紧急情况下可以随时调用。

全球竞争加剧与美国优势的相对衰落

在联邦政府的资助下，美国和英国大学的科学家在二战期间在青霉素的制造方面取得了巨大进展。这种抗生素被认为挽救了至少 100,000 名盟军士兵的生命。图片来源：国家二战博物馆/加州大学伯克利分校

美国的科学领导地位从未是一成不变的。二战后的其他大国，包括战败的德国和日本，很快开始追赶。1949年苏联获得原子弹震惊了华盛顿的决策者，他们原本以为这至少需要十年时间。1970年代，日本在微电子领域超越美国，迫使美国政府将科研投资的重点从单纯的国防需求扩展到维护全球经济领导地位。

这种竞争压力实际上强化了美国对科学投资的重视。各国都认识到，任何技术优势都必须通过持续的研发投入来维持。先发优势虽然重要，但技术扩散的速度越来越快，只有保持从基础研究到产品商业化全链条的创新能力，才能在全球竞争中保持领先。

1940 年，范尼瓦尔·布什（左三）在加州大学伯克利分校会见科学家。从左到右：欧内斯特·劳伦斯、亚瑟·康普顿、布什、詹姆斯·科南特、卡尔·康普顿和阿尔弗雷德·卢米斯。图片来源：美国能源部

中国近年来在科研投入方面的快速增长为这一竞争增添了新的紧迫性。根据最新数据，中国的研发支出已接近美国水平，在某些领域甚至实现了超越。人工智能、量子计算、新能源等前沿技术领域的竞争日趋激烈，美国的传统优势正在受到前所未有的挑战。

科学共识体系面临的信任危机

微生物学家汤姆·布洛克 （Tom Brock） 对 1960 年代在黄石沸腾温泉的极端环境中繁殖的细菌产生了兴趣。几十年后，布洛克的兴趣导致了一种关键化学反应的发现，该反应为大部分生物医学发现提供了动力，包括第一批 COVID-19 疫苗。图片来源：Carsten Steger / Diane Montpetit（加拿大农业和农业食品部食品研究与发展中心），来自维基百科

当前美国科学体系面临的最大威胁不是资金短缺，而是对科学权威和专家知识的根本性质疑。长期以来，美国科研资助主要通过同行评议体系进行，由科学家群体的共识决定资助方向。这种自治体系虽然不完美，但有效确保了资源流向最有前景的研究领域。

然而，近年来对科学家"自私自利"而非"寻求真理"的指控日益增多，这种不信任为各种意识形态利益的介入打开了空间。卡森教授警告，这种对专业知识权威的质疑是"相当可怕的"，因为它威胁着现代科学体系的根本运行机制。

1975 年，加州大学伯克利分校校友史蒂夫·沃兹尼亚克 （Steve Wozniak）（右）和他的苹果联合创始人史蒂夫·乔布斯 （Steve Jobs） 正在修补他们的个人电脑原型。促成他们工作的硅谷生态系统在很大程度上是由联邦资金启动的，用于开发国防技术。图片来源：加州大学伯克利分校研究生部

现代科学的强大之处在于其产生可靠知识的制度设计，但这种可靠性建立在专家共识基础上，而非绝对确定性。科学提供的是经过严格检验的最佳解释，而不是政治家和公众渴望的绝对答案。这种认知差异使科学体系在民粹主义浪潮中显得格外脆弱。

当前的资助削减和政治攻击可能产生的最严重后果是破坏美国对全球人才的吸引力。美国的科学优势很大程度上依赖于吸引世界各国最优秀的研究人员，大型科研设施和充足的研究资金是关键吸引因素。如果美国不再是利用科学资源的最佳地点，全球人才流向将发生根本性转变。

麦克雷教授强调，美国科学领导地位"并不是科学领域中某种固定的、不变的特征"，它有着特定的历史轨迹，"像任何其他系统一样，它可能会降级"。重建这一体系将比当初建立它更加困难,特别是考虑到全球科技竞争的激烈程度和其他国家科研能力的快速提升。