美國科學250年：從技術海盜到科學強國

2026 年 7 月 4 日，美國獨立 250 周年。《科學》（Science）雜志為此推出專刊，總編輯 H. Holden Thorp 在卷首語里寫了一句話：“信任來自于說到做到，而且做得好。”六位學者從曼哈頓計劃寫到硅谷崛起，從被奴役者的農業貢獻寫到優生學的陰影，試圖在慶典的氣氛里做一次坦誠的回望。這組特刊提供了六個精彩的歷史橫截面，但它沒有回答一個縱向的問題：這套讓美國成為科學霸主的體制，到底是怎么一步步建起來的，以及，它現在正在經歷什么。這篇文章試著從外部把這條線串聯起來。

1876 年 5 月 10 日，費城世博會開幕，時任美國總統格蘭特和巴西皇帝各拉動一根操縱桿，啟動展館中央那臺 45 英尺高、1,400 馬力的 Corliss 蒸汽機。當天近 19 萬人入場，歐洲記者寫滿了驚嘆。一個一百歲的國家，已經能造出世界上最好的機器了。

但驚嘆之下是一個尷尬的事實：這個國家幾乎沒有科學。20 年后，諾貝爾獎開始頒發，全世界的物理學和化學爆發式前進，美國人幾乎缺席。1901 年到 1919 年，美國總共拿了 2 個科學類諾貝爾獎，占同期的 3%，德國拿走了三分之一。

圖丨Corliss 蒸汽機（來源：Wikipedia）

這也不奇怪。建國頭一百年的美國，在技術上是個理直氣壯的抄襲者，而且抄得有法可依。1789 年，21 歲的英國青年 Samuel Slater 偽裝成農場工人偷渡到美國。他在 Arkwright 水力紡紗工廠當了近七年學徒，將整套機械的細節都記在了腦子里。要知道，彼時英國法律禁止紡織機械和圖紙出境，也禁止技工移民，違者沒收財產加監禁一年，而他就這樣通過肉身將“圖紙”帶到了美國。

次年，他憑記憶復刻的紡紗機在羅德島紡出了美國第一批機紗。此后多年，他的英國老家都叫他“叛徒 Slater”，而在大洋這邊，美國總統杰克遜卻于 1833 年登門探望病中的他，當面稱他“美國制造業之父”。

在 Slater 個人的“叛國”之舉背后，實際上是一個制度性的動因。1793 年修訂的美國專利法明確規定，只有美國公民可以申請專利。1836 年修改后雖然允許外國人申請，但向英國人收取 500 美元申請費，同期美國公民只需 30 美元，差了將近 17 倍。前者恰好是當時英國本國專利費的水平，等于把英國擋自己平民的門檻原樣搬來又對付英國人。

版權法更是直接：1790 年起只保護本國公民和居民，翻印外國作品完全合法。美國出版商大量盜印英國暢銷書，狄更斯的小說在美國賣得很好，但他幾乎分文未得。1842 年他親赴美國巡回演講呼吁國際版權保護，在波士頓的宴會上剛開口提“International Copyright”兩個字，就被美國報界圍攻，罵他“見錢眼開的小人”（mere mercenary scoundrel）。直到 1891 年《國際版權法》（Chace Act）通過，外國作者才在美國獲得版權保護。

但光靠“做海盜”很難發展成為科學強國。還是 1876 年，貝爾 3 月 7 日拿到電話專利，愛迪生同年在新澤西建起了通常被認為是世界第一個工業研究實驗室的門洛帕克，八年產出 400 多項專利。

同年 2 月 22 日，一個叫約翰霍普金斯的貴格會商人把 700 萬美元遺產一分為二，一半建大學一半建醫院，全盤照搬德國海德堡的研究型大學模式。這 700 萬美元折合今天約 1.66 億美元，大致相當于一棟大學實驗樓的造價，但它建起了美國第一所研究型大學—約翰·霍普金斯大學。不過有大學和實驗室不等于有科學，此后又過了三十年，美國培養出的物理學博士仍然屈指可數，年輕學者要做前沿研究還是得去哥廷根和劍橋。

圖丨約翰霍普金斯醫院（來源：Abound）

那么，美國究竟是怎么從這樣一個后發國家，變成后來拿走全球四成科學諾獎的主導者的？在很大程度上，這要歸功于四次無法復制的歷史饋贈。

恐懼成為動力，流亡者上門

第一次饋贈來自納粹德國。1933 年 4 月，納粹頒布法令清洗大學教職員，被趕走的物理學家只占德國物理學界的 15%，卻貢獻了這個領域 64% 的引用量，等于納粹親手驅逐了自己最好的頭腦。此后十余年，約 3,000 名學者被逐出德國，其中約 2,000 人最終落腳美國。愛因斯坦 1933 年 10 月抵達紐約，進了普林斯頓高等研究院。

不過要說明的是，“美國張開雙臂歡迎”是后來的美化：紐約的流亡學者緊急援助委員會收到約 6,000 份求助，十二年間只直接資助了 335 人，真正接住這批人的，是全國各地大學一個一個的教職聘任，而非任何系統性政策。美國并沒有敞開大門，它只是沒把門關死。在那個年代，這就夠了。

第二次饋贈是戰爭本身。曼哈頓計劃動用 50 多萬人力、約 20 億美元聯邦資金（當時幣值），三年內把最前沿的理論物理變成了工業規模的生產。比原子彈更持久的遺產是一份報告：1945 年 7 月 5 日，戰時科研機構負責人萬尼瓦爾·布什（Vannevar Bush）把《科學：無盡的前沿》呈交杜魯門，確立了一個運轉至今的契約：聯邦政府出錢，同行評議分錢，大學自主花錢。五年后國家科學基金會成立，契約有了正式的執行機構。

圖丨萬尼瓦爾·布什（來源：WikiPedia）

容易為外界所忘記的是，在此之前，美國聯邦政府幾乎不為基礎科學花錢，愛迪生的實驗室是私人的，貝爾實驗室屬于公司，大學靠捐贈過日子。“政府應該資助好奇心驅動的研究”，這個今天看起來理所當然的觀念，在美國 250 年的歷史里只存在了 80 年。

第三次饋贈是冷戰。1957 年 10 月 4 日，蘇聯發射斯普特尼克衛星，美國在隨后一年里的反應又快又猛：先后成立 ARPA（高級研究計劃局）和 NASA，并通過《國防教育法》，撥款超過 10 億美元資助理科教育和研究生獎學金。這部法律同時暴露了美國科學政策的另一面：受助學生必須宣誓不支持以非法手段推翻美國政府。到 1962 年，153 所院校公開抗議，一批名校干脆拒絕參加貸款項目，條款在肯尼迪任內被廢除。科學動員和忠誠審查，從來是同一枚硬幣的兩面。

第四次饋贈是 1980 年的制度轉折。這一年密集發生了四件事：6 月，最高法院裁定基因工程改造的微生物可以獲得專利；10 月 14 日早晨，Paul Berg 因重組 DNA 研究獲得諾貝爾化學獎，而就在同一個上午，把這項技術商業化的 Genentech（基因泰克）完成了歷史上第一筆生物技術 IPO，股價一小時內從 35 美元沖到 88 美元；年底前，斯坦福和 UCSF 拿到 Cohen-Boyer 重組 DNA 專利，時任美國總統卡特簽署《拜杜法案》，大學從此可以保留聯邦資助研究成果的專利權。一年之內，從實驗室到專利再到資本市場的整條鏈路被徹底打通。

但把一切歸結于運氣是另一種偷懶。四次饋贈解釋了資源和人才為什么到來，卻解釋不了它們為什么留下并持續增值。留住它們的是一套同期建成的制度基礎設施：從霍普金斯模式擴散開的研究型大學體系，終身教職對學術自由的剛性保護，《科學：無盡的前沿》確立的同行評議競爭性撥款機制，允許外國博士畢業后留下工作的簽證通道，以及拜杜法案之后遍布各州的技術轉讓辦公室和圍繞大學生長出來的風險投資網絡。

這每一項制度背后都有漫長的立法博弈和反復試錯。納粹趕走的物理學家如果落腳其他地方，他們可能就無法產生同樣的影響，因為那里沒有能接住他們的大學和實驗室體系。饋贈是必要條件，制度才是充分條件；前者靠運氣，后者靠建設。

這套體系的峰值出現在冷戰最緊的年份：1964 年，聯邦研發經費占 GDP 的 1.86%，占全國研發總投入的 67%；到 1990 年代，美國科學家拿走了全球約三分之二的科學類諾獎。這些數字容易造成一種錯覺，仿佛美國科學是一個自我驅動的體系。可拆開看，聯邦大規模資助基礎研究 1945 年才開始，至今不過 80 年，而支撐它的戰爭、冷戰恐懼和移民潮，每一樣都是不可復制的歷史條件。

在失去這些條件之后，退潮很快到來。到 2023 年，聯邦研發經費占 GDP 的比例已經從 1.86% 的巔峰值一路滑到 0.62%，在全國研發投入中的份額從 67% 跌到 18%；同期企業的份額從 31% 升到 75%，兩條曲線構成一個干凈的鏡像反轉。美國研發總投入在 2022 年創下歷史新高，占 GDP 約 3.4%，但推動它上漲的是企業的商業開發支出，而不是聯邦的基礎研究，也就是說美國的研發投入又在從公共品變回商品。

而回頭看，聯邦當年愿意為好奇心買單，靠的也從來不是覺悟，是恐懼：先是希特勒，后是蘇聯和那顆衛星。當敵人消失、恐懼退潮，納稅人為什么還要為純粹的好奇心買單？美國似乎并沒有真正回答過這個問題，只是靠慣性繼續撥款。

慣性維持的不只是預算，還有另一臺引擎：人才管道。今天美國計算機科學博士里 61% 持臨時簽證，中國籍和印度籍博士畢業五年后留在美國的比例分別是 83% 和 86%（數據截至 2023 年）。這條管道比聯邦預算更隱蔽，也更關鍵，經費砍了可以恢復。但“全世界人才的默認目的地”這個身份，一旦動搖，恐怕很難恢復。

預算保住了，系統卻慢了下來

2025 年，這個體系開始被正面攻擊。白宮的 2026 財年預算提案下手極重：NIH 削減近 40%、27 個研究所合并成 8 個，NSF 削減 57%，NASA 科學任務局削減 47%，全球媒體幾乎都用上了“毀滅性打擊”這類標題。但結果出乎多數人預料：2026 年 1 月和 2 月國會通過的撥款法案，幾乎推翻了全部削減，NIH 預算反而增長 0.9%，NSF 只減 3%，NASA 科學任務局只減 1.1%。白宮的電鋸，沒有得到國會的配合。

表面上看，美國科學在 250 周年這個節點是安全的，但真正的威脅不在預算數字里。賬面撥款基本沒動，實際發出去的錢卻在銳減：截至 2026 年 3 月，NIH 新發放的競爭性資助比 2021 年至 2024 年同期均值少了 74%，NSF 的授獎量只有去年同期的一半。43 天的政府停擺、打不完的官司、管理層空缺、白宮要求多年期經費一次性撥付，這些摩擦疊加在一起，讓一套賬面完好的體系實際上已經轉不動了。

人才管道同時在收縮：2025 年秋季新入學的國際學生下降 17%，研究生下降 12%，都是新冠以來的最大跌幅；F-1 簽證簽發量同比下降 36%；新的 H-1B 申請附加 10 萬美元費用，法院已判它違法，理由是這筆錢實質上是只有國會才有權開征的稅，但上訴期間照收不誤。

與此同時，歐盟發布了“選擇歐洲做科學”計劃，拿出 6 億歐元吸引流動中的研究者，ERC（歐洲研究理事會）把遷歐研究者的安家補助翻倍到 200 萬歐元。CNN 的統計顯示，2024 年初以來至少 85 名在美科學家全職加入了中國科研機構，其中過半在 2025 年。

不過要注意的是，這些數字也有待校準。“85 名在美科學家全職加入中國機構”覆蓋的是 2024 年初到 2025 年 9 月，平均一年也只有四五十人；ERC 2025 年高級資助里，歐洲之外的獲獎者一共 13 人，美國占 9 人。這都談不上大規模流動。真正的問題不在于有多少人離開，而在于有多少人不再來。下降的 17%，要到十年后才會在論文和專利的署名里顯形。

而攻擊還在繼續。2026 年 4 月白宮發布的 2027 財年預算提案，幾乎是前一年的復刻：NSF 砍 54.5%，NIH 砍 13%，NASA 科學任務局再次被提議砍 47%。但這一次，眾議院初步審議給了不同的信號：NSF 減 20%，NASA 科學減 17%，國會也已不再全額護盤了。

回到文章開頭提到的那臺震驚歐洲的 Corliss 蒸汽機，在 1876 年展會結束后，它被商人 George Pullman 買去驅動他在芝加哥的工廠，運轉到 1910 年，最后當廢鐵賣了。美國的科學體制當然比一臺蒸汽機復雜得多，但有一點相似：讓它運轉需要精確的條件，停下它只需要切斷動力。過去 80 年里，這套體系的動力源一直在更換，從戰爭到恐懼，從恐懼到慣性，如今慣性也開始不足，卻沒人知道，下一種燃料該是什么。

參考資料：

1.https://ncses.nsf.gov/pubs/nsf25334

2.https://www.statnews.com/2026/03/17/nih-grant-funding-slowdown-new-awards-training-grants/

3.https://jm-aq.com/congress-rejects-cuts-to-nih-increase-budget-for-fy26/

4.https://www.science.org/content/article/nih-likely-award-fewer-grants-it-races-spend-2026-budget

5.https://www.forbes.com/sites/annaesakismith/2025/11/17/new-international-student-enrollments-in-us-slid-17-this-fall-survey-shows/

6.https://www.science.org/doi/10.1126/science.aek0783

7.https://www.science.org/content/article/slasher-sequel-trump-again-proposes-major-cuts-u-s-science-spending

運營/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成