科学是人类繁荣进步的引擎

（美）玛丽埃塔·迪克里斯蒂娜

我是《科学美国人》杂志总编辑兼高级副总裁，《科学美国人》是一本美国连续出版历史最久的杂志之一，创刊于1845年，适逢美国工业革命时期。为了推动创新，我刊在1850年建立了美国专利局第一个分支机构。

许多科学家和发明家都来过我们的办公室，其中包括电报发明者塞缪尔·摩尔斯以及缝纫机发明者伊莱亚斯·豪。托马斯·爱迪生曾向编辑们展示过他发明的留声机。留声机发出这样的声音：“你们认为这个会说话的盒子怎么样？”包括爱因斯坦在内的150多位诺贝尔奖得主和许多荣获白宫颁发的国家科技奖章的人士都曾为我刊撰稿。

虽然名为《科学美国人》，但我刊的目标读者并不是科学家，当然我很高兴有些科学家也读这本杂志。我刊的印刷版有350多万读者，网络在线版读者超600万，读者一半以上是商界领导人，其中近两成是企业最高层管理者，他们希望从科学中找到发展壮大业务的好方法。在由媒介标尺调查有限公司（MRI）评选出的杂志200强中，《科学美国人》的影响力位列第六。教育工作者、学生、政策领袖及科学爱好者都通过阅读《科学美国人》寻求创新见解。

同时，我刊一直以来还担负着分享科学的价值和奇妙之处的教育使命。1845年，订阅一份《科学美国人》一年花费2美元，但我们承诺其价值将相当于“学校学费的五倍”。我刊曾详细介绍过帮助赢得一战和二战胜利的研究和技术，45年前让美国人成功登上月球的那场太空竞赛，以及今天让我们的现代生活发生改变的计算机科学和电子学的兴起，这样的例子还有很多。

科学是人类繁荣进步的引擎。经济学家们曾说过，二战以来，美国经济增长的三分之一至二分之一都来自基础研究。我们来到这栋楼所乘坐的汽车和火车，随身携带的智能手机，点亮这间大厅的电灯所用的能源，我们所穿的衣服以及吃的食物，这些无一不是通过一个过程而实现的，我们称之为科学。

我们如今享受着这些科学带来的便利，但在它们出现之前，科研人员必须去开创基础的理论概念，从而为这些实际应用打下坚实的基础——他们做开创性的工作时，也未必知道那会带来何种结果。比如，我相信100年前，爱因斯坦在阐述相对论的时候，并没有想到我们如今从智能手机的全球定位系统（GPS）所获得的便利，但懂得相对论的时空关系原理的确帮助了我们校准轨道卫星所发出的测量结果。

基于上述原因，我们需要为基础科学

的研究和STEM？（科学、技术、工程和数学）教育及相关的公众平台提供稳定和充足的支持，并将之作为一项国家要务。我们需要为了国家未来的福祉而以长远的眼光看待研究与开发投入。这就像我们在孩子从幼儿园到12年级的基础教育阶段，要培养、教育和激励他们一样，这样他们才能在日益竞争的全球化市场中获得成功。

成功的基础研究需要细致的工作和耐心。典型的资金资助会持续五年。进行试验、收集数据、正确分析数据和最后确认发现结果都需要时间。正常进行基础研究还意味着要遵从自己的好奇心，探索那些或许一时还没有明确答案或尚无实际应用的问题。

美国联邦政府的研发投入记录显示，政府在研发方面稳定的投入与我们在创新及经济增长上取得的成功之间有着重要联系。比如，《研发杂志》（R&D Magazine）发现，1971年至2006年之间约100个最重要的创新发明中，有将近90%都得益于美国联邦基金的资助。由于美国能源部提供的联邦基金，我们取得了许多创新成就，例如DVD所采用的光学记录技术，让我们能全球传送信息的通讯卫星，现代的水净化系统和超级计算机等。美国国家科学基金会对几个学生的资金支持为我们带来了谷歌，以及应用于生物技术、先进制造业和环境资源管理等行业的新技术。美国国防部预先研究计划局（DARPA）的基础研究为我们带来了全球定位系统（GPS）、因特网和iPhone手机的语音软件Siri。这样的例子不胜枚举。

我们成功地解决了国家现在所面临的许多重要问题，从确保能源安全到提供健康食品，从治愈疾病的医学进步到如何在有限的世界中提高生活质量和寿命等，这些成功将激发来自基础科学研究的创新活力。

基础研究还直接带来良好的投资回报。巴特尔科技公司的报告估计，1988年到2010年联邦政府在基因组研究方面的投入带来了7960亿美元的经济收益，而1990年到2003年基因组项目中的投入为38亿美元。这意味着每投入一美元，回报就有141美元。

因此，我们今天的收益来自于过去的研发投入。但要立于不败之地，我们就必须时刻保持警醒。美国在全球科研领域依然居于主导地位，但根据国会预算办公室一份有关研发及生产率增长的报告，我们的科技投入按照实际美元计算，上世纪80年代开始已经趋于平和下滑。由于基础研究所需时间较长，“自动减赤”计划也会在未来数年影响到被事先阻断和遭取消项目的进展。同时，中国等国也在快速赶上。根据巴特尔公司和《研发杂志》2014年全球研发预测报告，2014年年初中国科研投入占GDP的百分比已超过有28个成员国的欧盟，按照目前发展，只需五年多就可超过美国。据世界银行报告，日本、丹麦、芬兰、德国、以色列和瑞典的科研投入占GDP的百分比都比美国要高。德国一直把提高科研投入作为促进经济发展的战略，自2005年以来联邦政府投入已增加了21%。德国2010年经济增长3.6%，这些投入功不可没。相比之下，美国的经济增长率只有2.9%。

STEM教育对经济发展也至关重要。未来十年，发展最快的前20种职业中，有17种来自与之相关的领域，而且美国领先的科技公司往往都面临着如何填补这些职位空缺的挑战。

所以，基础研究有助于提高社会福祉，促进国家的经济发展和创造就业机会。而且，公众也日益受到鼓舞，现在，他们通过网络平台也能直接参与其中。

让我们感受一下草根阶层的热情吧。全民科学（citizen science）和创客运动（maker movement）已掀起两股热潮，有数十万人积极参与。公众科学家就是像你我这样的普通人，他们通过科学观察或其他方式，来帮助科学家进行基础研究。例如，“宇宙动物园（Zooniverse）”项目网站让任何人都能对美国国家航空航天局（NASA）的天体图片进行编目分类，目前已有一百多万志愿者参与其中了。《科学美国人》自己的全民科学项目“鲸鱼电台（Whale FM）”是让人们把鲸鱼的歌声进行匹配，两个月就归类了十万多个叫声，这相当于科研人员在实验室好几年的工作量。志愿者们最近还用“FoldIt”蛋白质折叠在线游戏解决了困扰艾滋病科研人员 15年的难题。为进一步了解人们如何看待基础研究的价值，我认为应该问问下一代人。我的大女儿塞琳娜打算修计算机和平面设计双学位，我问她如何理解科学的重要性，她回答说：“妈妈，这很简单，科学是一切的基础。”

的确如此，科学并非一系列的事实或前人传下来的智慧。科学是一个推动创新和进步的体系，是人类迄今为了追求真理和探寻世界发展规律的最好发明。科学能推动一国的经济发展，并为年轻人在全球竞争中指引道路。科学能激发我们的想象力，能让我们的国家蓬勃发展，让我们充分发挥自身潜能。因此，基础科学的研究需要我们持续的支持和投入。