从伽利略到今日大学：科学背后的政治赞助人
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原文作者：David Kaiser
为了纪念《自然》创刊150周年，作者David Kaiser追溯了政府对科研资助的最初来历，这也是《自然》聚焦150年科研体系转变系列文章的第一篇。
1609年8月末，心潮澎湃的意大利天文学家伽利略给妹夫写了一封信，信中细数了那个夏天他所遇到的一连串让人目不暇接的事件。就在几周前，伽利略听说有人在佛兰德斯（现位于比利时）发明了一种小型望远镜。他很快做出了一个改良版，引发了新一波的坊间传言。不久之后，威尼斯元老院便召他去演示自己的设备。
插画：Señor Salme
伽利略在信中向家人炫耀：“无数绅士和议员爬上威尼斯最高塔楼的阶梯，就为了观察远处的商船舰队。如果不是我的望远镜，他们还要等上两个多小时才能看到这些船。”元老院当即投票决定授予伽利略意大利帕多瓦大学的终身职位，每年薪俸1000弗罗林——这在当时绝不是小数目[1]。
而这只是伽利略整个事业的起步。他把自己的新望远镜对准了天空，在各式各样的发现中，他发现了围绕木星旋转的四颗卫星，并有意将这些卫星命名为美第奇星，以向托斯卡纳大公科西莫二世·德·美第奇致敬。这一招确实很管用——就在他写下这封信还不到一年的时间，伽利略又“涨工资”了（同时摆脱了教学任务），还被任命为佛罗伦萨美第奇宫廷的自然哲学家[2]。
伽利略深谙如何让政府官员和宫廷赞助人为他的研究“买单”。追溯伽利略的各种功绩，你会发现他曾周旋于不同的资助者之间，从中也不难发现今日一些善于经营的科学家的影子。但在伽利略时代过去了整整250年后，政府和科学之间却形成了一种非常不同的关系。
就在天文学家诺曼·洛克耶1869年创立《自然》之际，政府和科学的关系在全世界的许多地方发生着巨大的变化。
帝国兴起
在19世纪中叶，不断扩张的大英帝国占领了地球约四分之一的面积，统治了近四分之一的人口。那时，包括前首相和未来首相在内的多位杰出英国政治家决心要扩大帝国掌握的科学技术财富。
19世纪40年代，罗伯特·皮尔、本杰明·迪斯雷利、威廉·格莱斯顿等人自掏腰包，创办了英国皇家化学学会。他们坚信，在化学领域的专注研究对整个国家以及帝国的宏图大略皆有好处。到了19世纪60年代，许多学者努力让这一目标正式提上议程。英国各地的大学开始兴建实验室，背后都有一个共同的愿望——对物理量的精确测量将带动基础科学和工业的发展。
电气化、电报、铁路扩建，以及大规模钢铁生产是那个时代的特征，从1870年左右开始的这个阶段也被称为第二次工业革命。上述的每一项都需要标准化的单位和测量。以麦克斯韦和汤姆孙（后被封为开尔文男爵）为首的一批顶尖科学家作为当时高级别政府委员会委员，利用他们的电磁学和热力学知识，齐心协力攻克跨大西洋通讯、电力标准、航海以及蒸汽动力的种种问题[3]。
在某种意义上，当时的英国其实在追赶他人。从19世纪中叶开始，为了维持国际地位，所有德语国家的大学开始用各种竞赛招聘学术人员，为国家资助的科研机构吸收了一大批类似伽利略的现代人才。在普鲁士打败法国，1871年初德意志统一后，这种人才招聘的模式迅速升级。在教育部的统一管理下，为了尽快实现工业化，德国政府在所有自然科学上不惜投入重金[4]。
但是，即便有这样规模的投入，恩斯特·冯·西门子等企业家还是惧怕德国的优势会被赶超。在共同的游说下，1887年，德国政府出资成立了新的科研机构——位于柏林的帝国技术物理研究所，并由物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹担任所长。帝国技术物理研究所的任务是加速基础科学、应用研究和工业发展的交叉。
成立才没几年，研究所就率先为大型街道亮灯工程提案进行评估。为此，研究所需要仔细测量不同设备的辐射输出，而由此产生的黑体辐射光谱的精确数据，超越了当时主流物理理论的解释范畴。受此启发，物理学家马克斯·普朗克不得不放弃麦克斯韦的电磁学，迈出了量子理论实验性研究的第一步[5]。
与此同时，在奥匈帝国于1867年成立时，普鲁士的另一场战争促使位于德国东部的奥匈帝国进行政府和科学层面的重大改革。很快，奥匈帝国的掌权者开始在气象学和气候学进行前所未有的巨大投入。其目的是在法律、宗教和语言传统极为混杂的地区构建更大的制度网络，培养一种全新的共同使命感。
为了理解局部气候模式和大规模现象之间的关系，大学、博物馆和其他由政府资助的科研机构开始采集各种气象数据并进行统一标准化。这类研究的最初动机是统一这个幅员辽阔的帝国，但结果却催生了一批非常前沿的研究，比如听起来十分现代的“地区气候交互”和“微气候与大陆气候的不同规模交互”[6]。
在那时，俄国沙皇亚历山大二世也在忙于推进自己的现代化建设。他从1861年起宣布的一系列政策后来被称为“大改革”。他先是解放了农奴，然后很快改革了国立大学，并且对地方政府以及司法体系动了刀。
由此诞生的庞大官僚机构为大胆进取的科学家提供了新的机会，其中就包括化学家门捷列夫。在德国海德堡完成2年的学习之后，门捷列夫于1861年回到了故乡圣彼得堡，并在当地一所大学教化学。1869年，他发表了如今闻名于世的元素周期表，那年也是《自然》的创刊年。
门捷列夫后来的步步高升从一个方面反映了科学技术在那个时代不断扩大的影响力。不久之后，门捷列夫便成了俄国财政部和海军部的顾问，最终晋升为俄国度量衡局局长，并帮助俄国建立了自己的计量体系。
就像奥托·冯·俾斯麦和其他德国开国元勋一样，沙皇亚历山大二世也急于推动国家的工业化发展。他最大的手笔就是对精密测量的投入。为此，他找来了既有本事又有相同抱负的科学家帮忙，如门捷列夫[7]。
同时期，日本也进行了大刀阔斧的改革。1868年的明治维新后，闭关锁国的日本开始接受外面的世界。当时明治天皇颁布的《五条誓文》宣称要“求知识于世界，大振皇基。”自此，日本政府开始投资推动制造业等工业的改革。
日本还开设了新的公立学校，并公派学生到国外学习先进的科学知识。日本中央政府还从英美等国引进了资深科学家，让他们在国立机构建立人才培养体系。和其他国家一样，日本的领导者也把资助科研机构放在现代化国家建设的首位[8]。
美国登场
美国一直是一个顽固的局外人，科研的好时光还远没有到来。1865年，林肯总统遭遇刺杀后，美国历史上最血腥的冲突戛然而止。（在1861-1865年美国内战中死亡的士兵数量超过美国在一战、二战、朝鲜战争、越南战争、阿富汗战争和伊拉克战争加起来的总和。）
在20世纪前，美国联邦政府对科研的投入少得可怜。实际上，美国的一些主要政策制定者曾因为国家在一战中的科技力量过弱而饱受谴责。
历史上的美国一直秉承教育是各州政府和当地政府的事，不是联邦政府的事，因此，改革人士推动政府增加科研投入可谓是举步维艰。美国各地的大学院校慢慢才重视起原创性科研，并逐步投建实验室所需的基础设施。
此举产生的影响力其实很不均衡。即使到了1927年，年轻的物理学家伊西多·拉比远赴德国学习量子理论时，发现大学图书馆会一次性购买一整年的美国期刊《物理评论》（Physical Review）。看起来，这本期刊的内容似乎过于平庸，没必要更频繁地订阅[9]。上世纪30年代的大萧条期间，罗斯福新政推行了诸多改革，但科学依旧在很大程度上被忽略了。
1969年，美国学生抗议美国科学家和军方之间的联系。| 来源：Joyce Dopkeen/The Boston Globe/Getty
一直到上世纪40年代早期，在紧急战时动员的情况下，美国联邦政府才开始对研发进行大规模投入。雷达、核武器、近炸引信以及其他数十种军事项目需要数十亿美金的投资以及抽象理论与实践的紧密协调。
这些战时行动的高效令政治官员、军事指挥官以及大学领导叹为观止。到了和平时期，他们急忙建立了一种新的架构，以便维持战时缔造的这种关系。这也直接导致了后来美国自然科学以及工程学的预算不断上涨，而且几乎全来自联邦政府。
1949年，美国96%的自然科学基础研究资金全部来自和国防有关的联邦机构。到了1954年，也就是美国国家科学基金会这一民间组织成立4年后，这个比例上升到了98%[10]。
此后，美国的政策制定者又找到了资助科研的新理由：资助科研不仅有助于完成国内产业发展和国防军事的目标，还是维持国际关系的一个重要因素。
美国想到，如果从联邦层面向饱受战争蹂躏的欧洲的科研院所进行投资，或能避免法国、意大利和希腊等国的科学家与共产主义走得过近。在二战后的美占期间，日本大学系统的重要改革也是为了在日本传播美国模式。对科学的投资被看作是一种笼络人心的方式[11,12]。
在整个美国，源源不断的联邦经费催生了科研和基础设施前所未有的蓬勃发展。在二战后25年里接受过自然科学训练的青年数量超过了此前人类历史上的总和。
此外，美国政府还建立了一个国立实验室体系，支持大学发展多种研究方向，其中大部分都和军事项目无直接关系。这些开支的名目多与广义上的“战备”有关：建立大型人才库，一旦冷战变成“热战”，直接向军事项目征调训练有素的专业人员[13]。
与此同时，有头脑的科学家也善用军事资助带来的机会。美国海军对潜艇战争爆发的担忧，推动了对海底的全面探索。地球科学家也利用新的数据和设备发现了支持板块构造论的确凿证据[14]。同样，秘密参与导弹防御项目的物理学家后来发展出了新的研究领域，如非线性光学[15]。
多面投资
这种“新常态”大概持续了四分之一个世纪。就在《自然》于1969年庆祝创刊100年之际，美国的军事审计员发表了一份名为“事后研究计划” （Project Hindsight）的冗长分析，指出联邦国防机构对于开放式科学的投资回报率非常糟糕。
同年，美国历史上在位时间最长的参议院多数党领袖、时任民主党参议员的迈克·曼斯菲尔德（蒙大拿州）在最后一刻对1970年的《军事授权法案》进行修改。修改后的法案规定，国防部的资金不得用于与“特定军事职能无直接和明显关联” 的研究或项目。
在全美的大学里，政府究竟应该在支持科研的事务中扮演何种角色，由此引发的辩论越来越激烈。随着越战的升级，科学家和学生为国防支出在高等教育中的合适位置争论不休。在哥伦比亚大学和威斯康星大学麦迪逊分校，极端主义者用爆炸物袭击了有军方背景的实验室。许多大学里，警察甚至将催泪瓦斯和警棍举向愤怒的示威者[16]。
在70和80年代，科学家与慈善事业以及私营企业缔结了良好的关系。另一边，以美国为首的多国政府开始大幅削减国防及教育的联邦开支，让前一种关系变得更为紧密。生物技术和纳米技术就是在这段时期涌现出来的，而这些领域的资助体系与当初二战期间承担核物理研究费用的政府投资完全不同[17]。
目前来说，这种多方位的资助模式依然严重依赖中央政府的财政支持——这点从科学家密切关注美国国会等机构的拨款动向就不难看出。但是，今时今日的科研资助早已不是核时代早期的管饱模式，尽管这在当时看来是很自然的事情。
根据经合组织和世界银行的统计，目前有不到20个国家将国内生产总值的2%以上用于研发。在其中的一些国家，政府的资助性质也发生了转移——变成了短期目标和实际应用为先，长期目标靠后。
当第一期《自然》付梓的时候，现代科学事业的众多要素正在英国、欧洲大陆以及亚洲部分地区孕育成形。今日的科学家不仅需要到处向现代的“威尼斯长老院”申请经费，还要奉迎不亚于美第奇宫的科维理研究所、西蒙斯基金会中心的私人捐赠者。想要深刻理解当下科学家所面对的各种金钱关系，回想一下伽利略所处的时代总是没错的。
参考文献：
1. Drake, S. Isis 50, 245–254 (1959).
2.Biagioli, M. Galileo, Courtier: The Practice of Science in the Culture of Absolutism Ch. 2 (Univ. Chicago Press, 1992).
3.Morus, I. R. When Physics Became King (Univ. Chicago Press, 2005).
4.Clark, W. Academic Charisma and the Origins of the Research University (Univ. Chicago Press, 2006).
5.Cahan, D. An Institute for an Empire: The Physikalisch-Technische Reichsanstalt, 1871–1918 (Cambridge Univ. Press, 1989).
6.Coen, D. R. Climate in Motion: Science, Empire, and the Problem of Scale (Univ. Chicago Press, 2018).
7.Gordin, M. D. A Well-Ordered Thing: Dmitrii Mendeleev and the Shadow of the Periodic Table (Basic, 2004).
8.Kikuchi, Y. Anglo-American Connections in Japanese Chemistry: The Lab as Contact Zone (Palgrave Macmillan, 2013).
9.Rigden, J. S. Rabi: Scientist and Citizen 4 (Basic, 1987).
10.Forman, P. Hist. Stud. Phys. Biol. Sci. 18, 149–229 (1987).
11.Krige, J. American Hegemony and the Postwar Reconstruction of Science in Europe (MIT Press, 2006).
12.Kaiser, D. Drawing Theories Apart: The Dispersion of Feynman Diagrams in Postwar Physics Ch. 4 (Univ. Chicago Press, 2005).
13.Kaiser, D. Hist. Stud. Phys. Biol. Sci. 33, 131–159 (2002).
14.Oreskes, N. Nature 501, 27–29 (2013).
15.Wilson, B. Hist. Stud. Nat. Sci. 45, 758–804 (2015).
16.Moore, K. Disrupting Science: Social Movements, American Scientists, and the Politics of the Military, 1945–1975 (Princeton Univ. Press, 2008).
17.Mirowski, P. Science-Mart: Privatizing American Science (Harvard Univ. Press, 2011).
原文以Discovery is always political为标题发表在2019年9月24日的《自然》评论上
© nature
Nature|doi:10.1038/d41586-019-02848-2
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