多年來，由專家組成的藍帶小組一直在就美國科學家、數學家和工程師即將面臨短缺發出警報——對國民經濟造成損害、威脅安全和喪失世界地位做出可怕的預測。似乎還有一個有吸引力的解決方案：勸說更多女性進入這些傳統上由男性主導的領域。但在 2005 年之前，公眾對更多女性沒有在這些領域追求職業生涯的原因並沒有太多討論，當時時任哈佛大學校長勞倫斯·薩默斯提出了他的個人觀點。
他在波士頓附近舉行的一次小型經濟學會議上向聽眾表示，女性在科學工作中不如男性達到最高水平的主要原因之一是，較少女性在這些領域具有“先天能力”。在對薩默斯挑釁性言論的反應之後，一場全國性辯論爆發了，討論性別之間的內在差異是否是造成女性在數學和科學學科中代表性不足的原因。
作為一個在性別差異領域擁有不同背景的專家小組，我們歡迎這些正在進行的討論，因為它們正在將公眾的注意力吸引到這個重要問題上。在本文中，我們對大量關於女性參與這些領域的研究文獻進行了分析，這些資訊對於理解性別差異以及旨在吸引更多女性加入科學和數學工作隊伍的任何提議至關重要。與從薩默斯言論中得出的推論相反，對於為什麼在某些科學和數學領域女性明顯少於男性，沒有單一或簡單的答案。相反，可以確定影響職業選擇的各種因素，包括認知性別差異、教育、生物學影響、刻板印象、歧視和社會性別角色。
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不需要博士學位就能看出，更充分地利用女性人才將大大增加科學工作者的數量。例如，在美國，女性在 2003 年佔勞動力的 46%，但在科學和工程領域就業的人員中僅佔 27%。薩默斯的評論讓許多人感到不安的原因之一是，他的言論暗示任何彌合這一差距的嘗試都是徒勞的。如果大多數女性天生科學能力不足，那麼還能做些什麼呢？但是，這種看似簡單的解釋包含兩個誤解。
首先，沒有一種可以稱為“科學能力”的單一智力能力。（為簡單起見，我們通常使用術語“科學”來指代在科學、技術、工程和數學領域工作所需的重要技能。）科學成就所需的工具包括語言能力，例如撰寫複雜的期刊文章和與同事良好溝通所需的能力；記憶技能，例如理解和回憶事件和複雜資訊的能力；以及定量能力，包括數學建模、統計學以及物件、資料和概念的視覺化。
其次，如果女性和男性確實在這些才能方面表現出差異，那麼這一事實並不意味著這些差異是不可改變的。事實上，如果培訓和經驗對我們學術技能的發展沒有影響，那麼哈佛大學等大學將以虛假的藉口接受學生的學費。
關於性別差異領域，令人困惑的事情之一是，根據您決定如何評估能力，您可能會得出非常不同的結論。女性顯然有能力在學術上取得成功。自 1982 年以來，女性在美國高校入學人數中一直佔多數，此後每年入學差距都在擴大。許多其他國家也出現了類似的趨勢。此外，女性在學校的每個科目（包括數學和科學）中都獲得更高的平均成績。
然而，儘管女性在課堂上取得了成功，但在許多用於大學和研究生院錄取的標準化考試中，女性的得分明顯較低。在教育系統的更高層級，科學和相關領域男女入學人數的差距越來越大。例如，在 20 世紀 90 年代後期，女性佔麻省理工學院科學專業本科生的 40%，但僅佔教員的 8%。
定義性別差異
由於成績和總體考試分數取決於許多因素，心理學家已轉向評估定義更明確的認知技能，以瞭解這些性別差異。學齡前兒童似乎開始時或多或少是平等的，因為平均而言，女孩和男孩在與定量思維和周圍環境中的物體知識相關的早期認知技能方面表現同樣出色。
然而，大約在學齡期開始時，性別開始分化。到小學畢業及以後，女性在大多數語言能力評估中表現更好。在 1995 年對大量寫作技能文獻的回顧中，芝加哥大學的研究人員拉里·海吉斯（現任西北大學）和艾米·諾威爾這樣寫道：“寫作方面的巨大性別差異……令人震驚。資料表明，平均而言，男性在執行這項基本技能方面處於相當嚴重的劣勢。” 女性在面部記憶和情景記憶方面也具有優勢——情景記憶是指對個人經歷的事件的記憶，並與每個事件的時間和地點資訊一起回憶。
然而，還有另一種能力，男孩在這方面佔上風，這種技能組合被稱為視覺空間能力：一種在三維空間中進行心理導航和模擬物體運動的能力。在四歲到五歲之間，男孩在標準化考試中解決迷宮問題方面明顯更勝一籌。男孩擅長的視覺空間技能的另一種表現形式涉及“心理旋轉”，即在記憶中保持一個三維物體，同時對其進行變換 [見上圖]。正如預期的那樣，這些能力也使男孩在解決依賴於建立心理影像的數學問題方面具有優勢。
事實上，在所有認知能力方面的性別差異中，定量能力的變化受到了媒體最多的關注。這種普遍的迷戀部分是因為掌握這些技能是物理和工程等數學密集型學科的先決條件。而且，正如薩默斯所暗示的那樣，如果女性在這些技能方面處於劣勢，那麼這將大大有助於解釋為什麼女性通常在這些領域中代表性不足。但資料遠沒有那麼明確。
正如我們之前所說，女性在所有年級的數學課上都獲得更高的成績，並且在國際代數評估中也略勝一籌，這可能是因為代數具有類似語言的結構。但男孩在學術能力評估測試 (SAT) 的數學部分表現出色——導致大約 40 分的差異，並且這種差異已經保持了 35 年以上。然而，當綜合評估所有關於定量能力的資料時，女孩和男孩之間平均定量能力的差異實際上非常小。使男孩脫穎而出的是，他們中有更多人具有數學天賦。
起初，這種說法似乎幾乎是矛盾的。如果男孩和女孩的數學平均水平相當，那麼怎麼會有更多有天賦的男孩呢？出於尚未完全理解的原因，事實證明，男性在數學能力方面更具變異性，這意味著任何年齡段的女性都更集中在技能分佈的中心，而男性則分散在兩端。因此，在分佈的非常高和非常低的兩端，男性人數都超過女性。來自“數學早慧青年研究”的資料例證了這種現象。在 20 世紀 80 年代，我們中的一位（本博）與已故心理學家朱利安·C·斯坦利一起，在約翰·霍普金斯大學天才青少年中心創立了這項研究，觀察了數萬名智力超常的 12 至 14 歲青少年在典型年齡前幾年參加 SAT 考試時，在數學推理能力方面的性別差異。
在這個精英群體中，在 SAT 的語言部分沒有發現顯著差異，但數學部分顯示出有利於男孩的性別差異。數學成績達到 500 分或以上的男孩是女孩的兩倍（滿分 800 分），成績至少達到 600 分的男孩是女孩的四倍，成績至少達到 700 分的男孩是女孩的 13 倍（這些考生在全國 12 至 14 歲年齡段的考生中排名前 0.01%）。
儘管媒體對此報道甚少，但在這些少年數學天才中，正在發生巨大的變化：其中女孩的相對數量正在飆升。在 20 世紀 80 年代首次觀察到的男孩與女孩的比例為 13 比 1，但此後一直在穩步下降，現在僅為約 3 比 1。在同一時期，其他一些科學領域的女性人數激增。在美國，女性現在佔新醫學院畢業生的一半，佔最近獸醫學院畢業生的 75%。我們無法確定女性進入這些以前由男性主導的領域的數量增加的任何單一原因，因為在過去幾十年中，社會發生了多重變化。
這一時期恰逢鼓勵女孩選修更高水平的數學和科學課程的特殊專案和指導的趨勢。並且有直接證據表明，有針對性的專門培訓可以進一步提高女性的表現。例如，密歇根理工大學工程學教授謝麗爾·A·索比和數學教育專家貝弗利·J·巴特曼斯建立的特殊課程旨在提高視覺空間技能。所有在視覺空間能力測試中得分較低的一年級工程專業學生都被鼓勵參加該課程。該課程的註冊提高了這些學生在後續圖形課程中的表現，並提高了工程專業的保留率，這表明這些效果持續存在，並且對女性和男性都具有至少一些實際意義。
生物學的作用
來自不同動物物種研究的數十年資料表明，激素可以在決定男性和女性發展的認知能力方面發揮作用。例如，在典型的產前男性發育過程中，睪酮等高水平激素會使發育中的大腦男性化，並導致男性典型的行為，可能還有男性認知表現模式。
最近的研究表明，激素在整個生命週期的認知發展中繼續發揮作用。在接受大量男性或女性激素以準備變性手術的個體中觀察到了這種變化。例如，研究人員發現，接受由女性到男性激素治療的人表現出認知模式的“男性化”變化：視覺空間處理能力提高，語言技能下降。
人腦受這些激素以及我們的遺傳和一生經歷的影響而塑造，因此在女性和男性大腦中出現許多差異也就不足為奇了。一般來說，女性的灰質腦組織（神經元密集排列和血流速度快的區域）百分比較高，而男性的連線白質組織（被一種稱為髓磷脂的白色脂肪蛋白絕緣的神經纖維）體積較高。此外，男性左半球的灰質百分比較高，而在女性中，這種不對稱性並不顯著。
評估大腦功能的影像學研究支援這樣一種觀點，即女性在語言處理等需要更對稱地啟用大腦半球的任務中表現更好，而男性在需要啟用視覺皮層的任務中表現出色。即使男性和女性在執行相同的任務時表現同樣出色，研究表明他們有時會使用大腦的不同部分來完成它。
但重要的是要強調，儘管發現大腦結構和功能方面的性別差異，但這並不意味著這些是觀察到的男性和女性之間認知差異的唯一原因。由於大腦反映了學習和其他經驗，因此大腦中的性別差異可能受到女性和男性的典型生活經歷差異的影響。
女士的選擇
因此，似乎天賦異稟的孩子會問自己，“我更擅長什麼？”，而不是“我是否足夠聰明，可以在特定職業中取得成功？”。這一發現為性別差異提供了一些見解。在早慧兒童中，與語言能力相比，男孩更頻繁地表現出有利於數學和相關能力的“傾斜”。鼓勵更多均衡的天賦學生保持科學技術領域的開放選擇，可能有助於為人才庫補充更多高成就的女性和男性學生。
誠然，多種心理和社會因素在決定職業方向方面發揮著作用。人們對成功的個人期望受到他們對自己技能的看法的塑造。形成我們自我認知的一個因素是教師和家長等權威人物如何看待我們並對我們做出回應。羅格斯大學心理學教授李·朱西姆和密歇根大學安娜堡分校的傑奎琳·埃克爾斯在 1992 年進行的一項研究發現，教師在學年初對學生數學天賦的評分水平預示了後來的考試成績——即使客觀的能力衡量標準與教師的看法不一致時也是如此。這項研究和其他研究表明，科學作為男性化的刻板印象可能會從一開始就使教育工作者對女孩產生偏見。
持久的玻璃天花板
也許最令人不安的想法是，一位技術嫻熟、自信的科學家可以攀登到頂峰，但在那裡仍然面臨歧視。然而，大量研究表明，人們對一份工作的看法是刻板印象中的男性化或女性化，這會導致在僱用和補償男性和女性候選人或僱員時產生偏見。儘管社會心理學家一致認為，幾十年前在美國和許多其他國家存在的公開性別歧視現在已經很少見，但他們表示，在某些情況下，它已被無意識的性別歧視所取代。
隱性偏見對女性在科學領域成就的現實世界影響尚未得到充分研究，因為同行評審過程籠罩著一層神秘面紗，科學家的職業生涯的許多方面——資助金的授予、學術論文被接受發表以及關於僱用的決定——都由一個由其他通常是匿名的科學家組成的小組來評判。
對現實世界同行評審過程進行過一項徹底的研究。哥德堡大學的生物學家克里斯汀·溫納拉斯和艾格尼絲·沃爾德在一場法庭鬥爭後才得以訪問瑞典醫學研究委員會關於博士後獎學金的資料。就在研究人員於 1997 年發表他們的研究報告前不久，聯合國已將瑞典評為在男女機會均等方面世界領先的國家。即便如此，男性仍主導著瑞典科學界。當時，女性獲得了瑞典生物醫學博士學位的 44%，但僅佔博士後職位的 25% 和專業職位的 7%。
溫納拉斯和沃爾德的發現令人震驚。女性申請人在他們被評估的所有領域都獲得了較低的平均分：科學能力、擬議方法論的質量和研究提案的相關性。可能是女性申請人的資格較低。為了檢驗這種可能性，研究人員根據申請人的出版物總數、第一作者出版物數量、每篇出版物的質量以及其他科學論文引用其工作的次數計算了科學生產力。透過這些衡量標準，最多產的女性研究人員群體的能力被評為與最不高產的男性研究人員相當。所有其他女性的評分都低於所有男性。這項研究的作者得出結論，在可以說是世界上性別最平等的國家，同行評審過程也充斥著性別歧視。這些結果為使同行評審過程更加透明提供了強有力的理由。儘管這些發現發表在排名最高的國際科學期刊《自然》雜誌上，但在使同行評審過程更加公開方面，沒有任何進展。
最後，如果不考慮家庭運作和維持家庭所需的努力，我們就無法考慮工作上的成功。即使丈夫和妻子都全職工作，女性仍然承擔大部分育兒責任，並承擔照顧生病和年邁家庭成員的大部分責任。平均而言，女性每週工作時間較少，並且花費更多時間在家庭和家務勞動上，而受過類似教育的男性則不然。對於女性而言，生育孩子與收入降低和獲得終身教職的可能性降低有關。相比之下，男性在成為父親後，在職業上表現出略微受益的趨勢。因此，女性和男性在家庭護理中扮演的不同角色也可以解釋他們在要求苛刻的職業中的不同參與度。
我們從哪裡開始
如果勞倫斯·薩默斯的評論有一個吸引人的特點，那就是它的簡單性。如果科學領域女性的缺乏部分反映了能力的不足，那麼可以得出的結論似乎是我們無能為力，只能接受事物的自然秩序。
然而，正如本文所示，事實並非如此簡單。平均而言，男女都有自己的優點和缺點。儘管如此，研究表明，可以做很多事情來幫助更多女性——以及男性——在科學領域取得卓越成就，並勸說她們選擇科學作為職業。挑戰很多，需要教育創新、有針對性的指導和職業指導，以及致力於揭露和根除偏見、歧視和不平等。最終，解決這些問題將使女性、男性和科學本身受益。