科學(xué)是人類繁榮進(jìn)步的引擎

（美）瑪麗埃塔·迪克里斯蒂娜

我是《科學(xué)美國人》雜志總編輯兼高級副總裁，《科學(xué)美國人》是一本美國連續(xù)出版歷史最久的雜志之一，創(chuàng)刊于1845年，適逢美國工業(yè)革命時(shí)期。為了推動創(chuàng)新，我刊在1850年建立了美國專利局第一個分支機(jī)構(gòu)。

許多科學(xué)家和發(fā)明家都來過我們的辦公室，其中包括電報(bào)發(fā)明者塞繆爾·摩爾斯以及縫紉機(jī)發(fā)明者伊萊亞斯·豪。托馬斯·愛迪生曾向編輯們展示過他發(fā)明的留聲機(jī)。留聲機(jī)發(fā)出這樣的聲音：“你們認(rèn)為這個會說話的盒子怎么樣？”包括愛因斯坦在內(nèi)的150多位諾貝爾獎得主和許多榮獲白宮頒發(fā)的國家科技獎?wù)碌娜耸慷荚鵀槲铱濉?/p>

雖然名為《科學(xué)美國人》，但我刊的目標(biāo)讀者并不是科學(xué)家，當(dāng)然我很高興有些科學(xué)家也讀這本雜志。我刊的印刷版有350多萬讀者，網(wǎng)絡(luò)在線版讀者超600萬，讀者一半以上是商界領(lǐng)導(dǎo)人，其中近兩成是企業(yè)最高層管理者，他們希望從科學(xué)中找到發(fā)展壯大業(yè)務(wù)的好方法。在由媒介標(biāo)尺調(diào)查有限公司（MRI）評選出的雜志200強(qiáng)中，《科學(xué)美國人》的影響力位列第六。教育工作者、學(xué)生、政策領(lǐng)袖及科學(xué)愛好者都通過閱讀《科學(xué)美國人》尋求創(chuàng)新見解。

同時(shí)，我刊一直以來還擔(dān)負(fù)著分享科學(xué)的價(jià)值和奇妙之處的教育使命。1845年，訂閱一份《科學(xué)美國人》一年花費(fèi)2美元，但我們承諾其價(jià)值將相當(dāng)于“學(xué)校學(xué)費(fèi)的五倍”。我刊曾詳細(xì)介紹過幫助贏得一戰(zhàn)和二戰(zhàn)勝利的研究和技術(shù)，45年前讓美國人成功登上月球的那場太空競賽，以及今天讓我們的現(xiàn)代生活發(fā)生改變的計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子學(xué)的興起，這樣的例子還有很多。

科學(xué)是人類繁榮進(jìn)步的引擎。經(jīng)濟(jì)學(xué)家們曾說過，二戰(zhàn)以來，美國經(jīng)濟(jì)增長的三分之一至二分之一都來自基礎(chǔ)研究。我們來到這棟樓所乘坐的汽車和火車，隨身攜帶的智能手機(jī)，點(diǎn)亮這間大廳的電燈所用的能源，我們所穿的衣服以及吃的食物，這些無一不是通過一個過程而實(shí)現(xiàn)的，我們稱之為科學(xué)。

我們?nèi)缃裣硎苤@些科學(xué)帶來的便利，但在它們出現(xiàn)之前，科研人員必須去開創(chuàng)基礎(chǔ)的理論概念，從而為這些實(shí)際應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)——他們做開創(chuàng)性的工作時(shí)，也未必知道那會帶來何種結(jié)果。比如，我相信100年前，愛因斯坦在闡述相對論的時(shí)候，并沒有想到我們?nèi)缃駨闹悄苁謾C(jī)的全球定位系統(tǒng)（GPS）所獲得的便利，但懂得相對論的時(shí)空關(guān)系原理的確幫助了我們校準(zhǔn)軌道衛(wèi)星所發(fā)出的測量結(jié)果。

基于上述原因，我們需要為基礎(chǔ)科學(xué)

的研究和STEM？（科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)）教育及相關(guān)的公眾平臺提供穩(wěn)定和充足的支持，并將之作為一項(xiàng)國家要務(wù)。我們需要為了國家未來的福祉而以長遠(yuǎn)的眼光看待研究與開發(fā)投入。這就像我們在孩子從幼兒園到12年級的基礎(chǔ)教育階段，要培養(yǎng)、教育和激勵他們一樣，這樣他們才能在日益競爭的全球化市場中獲得成功。

成功的基礎(chǔ)研究需要細(xì)致的工作和耐心。典型的資金資助會持續(xù)五年。進(jìn)行試驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、正確分析數(shù)據(jù)和最后確認(rèn)發(fā)現(xiàn)結(jié)果都需要時(shí)間。正常進(jìn)行基礎(chǔ)研究還意味著要遵從自己的好奇心，探索那些或許一時(shí)還沒有明確答案或尚無實(shí)際應(yīng)用的問題。

美國聯(lián)邦政府的研發(fā)投入記錄顯示，政府在研發(fā)方面穩(wěn)定的投入與我們在創(chuàng)新及經(jīng)濟(jì)增長上取得的成功之間有著重要聯(lián)系。比如，《研發(fā)雜志》（R&D Magazine）發(fā)現(xiàn)，1971年至2006年之間約100個最重要的創(chuàng)新發(fā)明中，有將近90%都得益于美國聯(lián)邦基金的資助。由于美國能源部提供的聯(lián)邦基金，我們?nèi)〉昧嗽S多創(chuàng)新成就，例如DVD所采用的光學(xué)記錄技術(shù)，讓我們能全球傳送信息的通訊衛(wèi)星，現(xiàn)代的水凈化系統(tǒng)和超級計(jì)算機(jī)等。美國國家科學(xué)基金會對幾個學(xué)生的資金支持為我們帶來了谷歌，以及應(yīng)用于生物技術(shù)、先進(jìn)制造業(yè)和環(huán)境資源管理等行業(yè)的新技術(shù)。美國國防部預(yù)先研究計(jì)劃局（DARPA）的基礎(chǔ)研究為我們帶來了全球定位系統(tǒng)（GPS）、因特網(wǎng)和iPhone手機(jī)的語音軟件Siri。這樣的例子不勝枚舉。

我們成功地解決了國家現(xiàn)在所面臨的許多重要問題，從確保能源安全到提供健康食品，從治愈疾病的醫(yī)學(xué)進(jìn)步到如何在有限的世界中提高生活質(zhì)量和壽命等，這些成功將激發(fā)來自基礎(chǔ)科學(xué)研究的創(chuàng)新活力。

基礎(chǔ)研究還直接帶來良好的投資回報(bào)。巴特爾科技公司的報(bào)告估計(jì)，1988年到2010年聯(lián)邦政府在基因組研究方面的投入帶來了7960億美元的經(jīng)濟(jì)收益，而1990年到2003年基因組項(xiàng)目中的投入為38億美元。這意味著每投入一美元，回報(bào)就有141美元。

因此，我們今天的收益來自于過去的研發(fā)投入。但要立于不敗之地，我們就必須時(shí)刻保持警醒。美國在全球科研領(lǐng)域依然居于主導(dǎo)地位，但根據(jù)國會預(yù)算辦公室一份有關(guān)研發(fā)及生產(chǎn)率增長的報(bào)告，我們的科技投入按照實(shí)際美元計(jì)算，上世紀(jì)80年代開始已經(jīng)趨于平和下滑。由于基礎(chǔ)研究所需時(shí)間較長，“自動減赤”計(jì)劃也會在未來數(shù)年影響到被事先阻斷和遭取消項(xiàng)目的進(jìn)展。同時(shí)，中國等國也在快速趕上。根據(jù)巴特爾公司和《研發(fā)雜志》2014年全球研發(fā)預(yù)測報(bào)告，2014年年初中國科研投入占GDP的百分比已超過有28個成員國的歐盟，按照目前發(fā)展，只需五年多就可超過美國。據(jù)世界銀行報(bào)告，日本、丹麥、芬蘭、德國、以色列和瑞典的科研投入占GDP的百分比都比美國要高。德國一直把提高科研投入作為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略，自2005年以來聯(lián)邦政府投入已增加了21%。德國2010年經(jīng)濟(jì)增長3.6%，這些投入功不可沒。相比之下，美國的經(jīng)濟(jì)增長率只有2.9%。

STEM教育對經(jīng)濟(jì)發(fā)展也至關(guān)重要。未來十年，發(fā)展最快的前20種職業(yè)中，有17種來自與之相關(guān)的領(lǐng)域，而且美國領(lǐng)先的科技公司往往都面臨著如何填補(bǔ)這些職位空缺的挑戰(zhàn)。

所以，基礎(chǔ)研究有助于提高社會福祉，促進(jìn)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會。而且，公眾也日益受到鼓舞，現(xiàn)在，他們通過網(wǎng)絡(luò)平臺也能直接參與其中。

讓我們感受一下草根階層的熱情吧。全民科學(xué)（citizen science）和創(chuàng)客運(yùn)動（maker movement）已掀起兩股熱潮，有數(shù)十萬人積極參與。公眾科學(xué)家就是像你我這樣的普通人，他們通過科學(xué)觀察或其他方式，來幫助科學(xué)家進(jìn)行基礎(chǔ)研究。例如，“宇宙動物園（Zooniverse）”項(xiàng)目網(wǎng)站讓任何人都能對美國國家航空航天局（NASA）的天體圖片進(jìn)行編目分類，目前已有一百多萬志愿者參與其中了。《科學(xué)美國人》自己的全民科學(xué)項(xiàng)目“鯨魚電臺（Whale FM）”是讓人們把鯨魚的歌聲進(jìn)行匹配，兩個月就歸類了十萬多個叫聲，這相當(dāng)于科研人員在實(shí)驗(yàn)室好幾年的工作量。志愿者們最近還用“FoldIt”蛋白質(zhì)折疊在線游戲解決了困擾艾滋病科研人員 15年的難題。為進(jìn)一步了解人們?nèi)绾慰创A(chǔ)研究的價(jià)值，我認(rèn)為應(yīng)該問問下一代人。我的大女兒塞琳娜打算修計(jì)算機(jī)和平面設(shè)計(jì)雙學(xué)位，我問她如何理解科學(xué)的重要性，她回答說：“媽媽，這很簡單，科學(xué)是一切的基礎(chǔ)。”

的確如此，科學(xué)并非一系列的事實(shí)或前人傳下來的智慧。科學(xué)是一個推動創(chuàng)新和進(jìn)步的體系，是人類迄今為了追求真理和探尋世界發(fā)展規(guī)律的最好發(fā)明。科學(xué)能推動一國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并為年輕人在全球競爭中指引道路。科學(xué)能激發(fā)我們的想象力，能讓我們的國家蓬勃發(fā)展，讓我們充分發(fā)揮自身潛能。因此，基礎(chǔ)科學(xué)的研究需要我們持續(xù)的支持和投入。