在19世纪末期,美国成为世界上第一大工业国,庞大的工业生产能力催生了巨大的工程学研究需求,而工程学水平的提高又依赖于基础科学的发展。在强大工业增长的刺激下,美国的工程学和基础科学研究开始高速扩张。20世纪初,迈克尔逊和莫雷成为第一个获得诺贝尔奖的美国科研小组,这标志着美国科学正式走上了世界舞台。在一次世界大战之前,美国的工业产值已经超过了排名第二的德国的一倍(美国工业占世界比重的38%,德国占15.7%)。一战和经济危机并没有导致美国工业比重的严重下降。二战期间,美国的工业比重更急剧上升,一天下水一艘的自由轮运载着打不完的坦克和飞机奔赴欧洲和太平洋战场。最终美国依靠强大的军事工业生产能力和苏联一起用蛮力推平了德国和日本。在此期间,大量欧洲一流科研人才西渡美国,“如过江之鲫”,极大地加强了美国的科研力量。战后,美国又挑起了和苏联的全面军事对抗,对于基础科学的投入大大增加。1958年,美国通过了国防教育法,以法令形势加强数学物理教育。冷战期间,在阿波罗计划、航天飞机、全核舰队和ATF等强大的国防项目牵引下,美国的基础科学全面开花。美国在重工业,生物医药业,高科技农业等方面缺乏大型国有企业,其工业生产依赖于私营公司。在私营公司和大学的游说下,美国于1980年通过了Bayh-Dole Act (拜杜法案),允许大学等受联邦经费资助的科研单位作为专利的持有人。这相当于由国家承担全部研发费用,而学校、院系和研究人员获得全部收益,是化公为私的终极形势(1)。该法案极大地刺激了美国科研界的热情,也顺便将滥用经费牟利的行为降低到最低。当全部经费都成了研究所和PI牟利的工具时,再在小地方动手脚岂不是自讨没趣?于是,所有的教授都拼命地想着申请经费,做新课题,发表新文章,申请新专利。系主任拼命的试图扩大研究所规模,建新楼,招新PI和新PhD以求产生更多专利。甚至有些院系提前拿未来的联邦经费做担保,募集经费扩建新的研究机构(Bruce Albert,Overbuilding Research Capacity, Science 329 1257,2010)。而处于科研界最顶层的学校和大公司,则雇佣了庞大的游说团体,以“保证美国竞争力”,“促进创新”,“知识经济”等等花哨的噱头,要求国会和州议会不断增加经费,以供自己申请专利牟利。美国科学在这种具有典型自扩增特性的管理模式刺激下,一骑绝尘,彻底甩下苏联。红色帝国拼命撒院士头衔和苏联英雄勋章,安排黑海疗养也无法弥补金钱的巨大驱动力。等苏联倒下之后,美国科学界颇有一种“拔剑四顾心茫然”的感觉。从支出单位看,美国联邦政府在2009财年投入了680亿美元的科研经费(Jorge Cham总结(2)),这些经费主要用于支持基础科学研究。而中国政府在2008年的基础科研投入为270.3亿元(第二次全国科学研究与试验发展(R&D)资源清查主要数据公报(第一号)(3)。按照汇率1:6.8计算,美国的基础科研总投入约是中国的17.1倍。以学科为标准,美国每年投入约40亿美元进行生命科学研究,欧盟年投入约为10亿美元,世界其他国家生命科学投入之和都小于欧盟,何况美国了。(Colin Macilwain,Funding in 2011: East Heats Up as West Cools Down, Cell 144 167,2011)
然而,任何一个人都知道,在现实中指数增长是不能无限制进行下去的。美国现在的基础科学研究,也遇到了严重可持续发展问题。问题的表象可以参见2010年1月4日的《自然》,“美国科学遇到大寒流”(US Science Face Big Chill,Nature, 469 009,2011)。笔者不是美国人也不是英国人,不用顾忌什么英美特别关系,更不必为了民主自由涂脂抹粉。因此笔者就把自己所见所闻所想写出来了,欢迎拍砖。不过拍的时候请用数据,不欢迎脑补流和喷子。
美国基础科学所面临的最根本问题,是基础科学研究与去工业化的矛盾。美国工业曾经是世界的巅峰。1948年美国的工业生产比重占全球的56.4%,一个国家的生产能力就超过全世界剩下的所有国家。但是在2009年,美国的工农业生产总值被中国超过。在比较工业规模时,常采用用电量作为参考。2010年1-9月份,中国用电量超过美国,达到美国的100.4%。中国发电量是美国的93.6%,比一年前提高9.2%(4)。至于美国粗钢产量被中国超过之类的东西,已经是Too old的旧闻,提不起人们的兴趣。而且我必须提醒读者的是,与常见的吹嘘美国的文章所述不同,美国的去工业化是广泛的。美国的高技术产业和低技术产业一样在衰退。以大型民用飞机为例,波音公司(及合并前的麦道)出口的大型民用飞机是美国最大的单项出口物品。1992年时,克林顿政府曾经因为欧洲给空中客车公司提供高额的新机开发补助而向WTO提出抗议。当时有人提出要求美国政府向波音提供等量开发补助,以去除不公平竞争。当时的波音非常自信地拒绝了:“我们完全有能力依靠自身利润完成新机研发,不需要依赖政府补贴”然而当2005年,波音不情不愿的开始787(后来的7E7)的研发时,波音不得不邀请三家日本公司参与关键的机翼研发。为何?因为日本政府给他们的新机研发补贴非常高,降低了研发风险。说白了,波音自己已经无力也无意愿开发新机,但是美国政府不愿意波音渐渐退出民用大飞机市场,于是给波音找了三家日本公司,由日本政府提供补贴以分担研发费用。从此波音变成了所谓系统集成商,丧失了独立研发新机的能力。(John Newhouse, Boeing versus Airbus, vintage books, New York 2008)当冷战末期美国人得意洋洋地嘲笑苏联和东德大型机研发不利,需要偷窃美国零件的时候,他们未曾想到,20几年后世界上第一大芯片制造商是台积电,第二大是台联电。天河1A成为了世界上运算速度最快的计算机,排名第三的是星云也是中国制造。在航天领域,美国在土星五号和航天飞机时代的绝对优势也丧失了,2010年世界航天发射数量最多的国家是俄罗斯(31次),美国仅仅和中国并列第二(15次),美国航天产业在俄罗斯的竞争下节节败退,占主导地位的ULA只能靠NRO和NASA等的政府合同合同苟延残喘。从以上这些例子中我们可以看到,从高端制造业到劳动密集型产业,美国的工业在全面衰退。
要从本质上解决美国基础科学的问题,只有一个可行方案,就是理顺科研和生产的关系,将美国重新工业化。奥巴马虽然在不同场合呼吁美国重新工业化,但是他不敢提及的核心问题就是美国去工业化的根本原因是普通美国劳动者享受了过高的生活水平,导致劳动力成本过高,使得劳动力性价比低的不可接受。这直接导致了工作机会流入中国等劳动力性价比更高的国家。一些人鼓吹所谓“美国模式”(现在已经改称“德国模式”),宣称高福利能带来高劳动生产率,从而使得企业在高福利国家仍然能取得比在低福利国家更高的利润。在一定范围内提高福利确实能提高劳动者的积极性从而提高劳动生产率,但是这种提高显然是有限的,不足以弥补美国和中国的工资差异。例如在现代社会,劳动者的数学、科学和阅读水平与工业生产的劳动生产力呈正相关。然而美国学生在2009年的PISA测试中数学分数为487(OECD国家平均值为496),排名31/34。科学分数502(OECD平均值501),排名23/34,阅读分数500(OECD平均493),排名15/34。作为对比,中国上海的学生在三项测试中分别是600,575,556,均为第一名。( Jeffery Mervis,Shanghai Students Lead Global Results on PISA, Science 330 6010,2010)中国其他21个省份的信息没有被公布,但显然上海在标准化考试(如高考)能力上不是全国最好的。这就说明除非美国的劳动力成本能降低到上海水平或者稍低,否则在美国进行工业生产是亏本的。照目前情况看,除非美国改变民主代议制政体,通过行政手段大幅降低人民生活水平,同时提高劳动强度;或者放弃市场经济,采用计划经济体制强迫企业在美国国内亏本生产工业品,否则美国重新工业化是不现实的。随着时间推移,美国去工业化将越来越深入。美国基础科学渐渐成为空中楼阁,陷入了越来越深的危机。
如果说“智能设计论”还是一个暂时可以控制问题的话,那么美国官员拒绝承认环境变化,则可能演化成一个全球性灾难。人类活动可能对气候产生影响是现代科学界的共识。虽然由于科学技术发展程度的限制,人类对于未来气候变化的预测能力有限,对于气候变化的影响还不能精确估计(甚至气候变化可能对于某些国家有益),但气候变化影响的程度需要通过科研来解决,不是政治家能否定的。可惜的是,从布什政府开始,美国国内一些政治势力开始采取各种手段否定气候变化。这包括允许公共关系官员官员对于联邦政府的科研机构网站上的科学内容进行编辑(Censoring truth, NewYork Time, Feb 9 2006),限制联邦政府科研机构雇员与新闻界接触,要求科研人员必须在公共关系官员在场或者监听的情况下才能接受采访,甚至审查科研人员的讲座讲稿(A.C. Revkin, ClimateExpert Says NASA Tried to Silence Him, New York Yime, Jan 29 2006)。这种公共关系官员和联邦科研机构科学家的明争暗斗终于在2006年被曝光。2006年1月29日,Andrew C. Revkin 在纽约时报发表文章“Climate Expert SaysNASA Tried to Silence Him”,指责NASA总部雇员George C. Deutsch命令NASA戈达德研究中心的公共关系官员L. MacCarthy禁止戈达德中心主任J. Hansen接受NPR的采访,仅仅是因为“NPR是美国自由主义倾向最严重的媒体之一”。NASA本部的某官员威胁如果Hansen继续发表全球变暖的言论,他将“承受严重后果”。Deutsch甚至宣称“我的工作就是使总统先生看上去英明神武”(Mr. Deutsch said his job was "to make the president lookgood")。随后网友发现Deutsch在大学未毕业时就退学参加了布什总统的连任竞选团队(这可不是一般草根后代所能拥有的幸运)。布什连任成功后,他被布什总统直接任命为NASA公共关系官员,并没有如他简历中宣称的那样在德州A&M大学毕业。几天后Deutsch不得不因此而辞职。随后NASA修改了媒体政策,放弃公共关系官员对于科学家接受采访内容的审查权,但仍然对“非涉密敏感话题”保留了足够的权利(Eli Kintisch, RevisedNASA Media Rules Promise Greater Openness, Science, 312 32, 2006)。两年后2008年,NASA发表报告认为没有证据显示美国政府上层在此事中起干扰作用,时任戈达德中心公共关系常务助理主任的Dean Acosta激烈抨击了该报告的可信性。(A.C. Revkin, NASA Office Is Criticized on Climate Reports, NewYork Time, Jun 3 2008)笔者也认为该报告的可信性不足。因为Hansen对于如何和政客打交道有丰富的经验,而且在美国决策圈中有广泛的人脉。在Deutsch才 7岁的时候,Hansen已经在美国国会就气候变化问题作证了。显然Deutsch背后还有其他人,否则Hansen这样一个研究中心主任级别的老油条不可能被一个24岁的大学肄业生在NASA内部的彻底压制,以至于必须靠记者发表文章的非常规手段来翻盘。随着共和党在中期选举中全面控制众议院,政客和科技工作者在气候变化领域的斗争全面升级。2009年,现任众议院议长,俄亥俄州众议员J Boehner在接受ABC采访的时候说:” The idea that carbondioxide is a carcinogen, that it is harmful to our environment, is almostcomical”(题外话:笔者真想不明白参议院先生怎么会认为有人觉得二氧化碳是致癌物,强烈怀疑议员先生不知道carcinogen的词义。)直接否认气候变化的存在。至于正在竞争众议院能源和商务委员会主席职位的John Shimkus,竟然在2009年的国会听证会上引用《圣经•创世纪8:22》的原文(大意:只要地球还在,播种和收获,日夜春夏冷热交替就不会停止)来否认全球变暖的潜在危害!(Elizabeth Kolbert,Uncomfortable Climate, New Yorker, Nov. 22nd 2010)笔者写到此处彻底抓狂了。一个世界上总碳排最大,人均碳排仅次于卡塔尔的超级大国,竟然拒绝相信观测数据,而拿2000年前的宗教教义指导自己的能源政策!!