科學使美國偉大

本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點

即將到來的12月10日星期日，全世界數百萬人將觀看八位美國研究人員——其中兩位是外國出生——在斯德哥爾摩接受享有盛譽的諾貝爾獎，以表彰他們為“為人類帶來最大利益”的重大科學貢獻。這些傑出人士幫助美國登上了人類成就的巔峰。

生理學或醫學諾貝爾獎授予傑弗裡·霍爾、邁克爾·羅斯巴什和邁克爾·楊，以表彰他們“發現控制晝夜節律的分子機制”。這種清醒和睡眠的晝夜週期控制著調節我們日常活動的許多激素的水平。

化學諾貝爾獎將授予瑞士的雅克·杜博歇和美國科學家約阿希姆·弗蘭克和理查德·亨德森，以表彰他們開發了電子顯微鏡技術，使研究人員能夠形成複雜生物分子和過程的高解析度三維影像。諾貝爾獎新聞稿指出，這一最近的驚人進展刺激了生物化學的革命，生物化學“現在正面臨爆炸式發展”。

關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造當今世界的發現和想法的重大故事的未來。

物理學諾貝爾獎授予麻省理工學院的萊納·魏斯和巴里·巴里什和加州理工學院的基普·索恩，以表彰他們“對 LIGO 探測器和引力波觀測的決定性貢獻”，作為物理學家，這值得我們最高的個人欽佩。這些由愛因斯坦廣義相對論在一個世紀前預測的、由兩個巨大的黑洞合併引起的時空結構中極其細微的閃爍，於 2015 年 9 月 14 日首次被 LIGO 科學合作組織使用位於路易斯安那州和華盛頓州的 一對巨型雙臂探測器（稱為雷射干涉儀）觀測到。此後，LIGO 科學家和一個由歐洲領導的合作組織在義大利執行的一個類似的探測器，又觀測到三次黑洞合併和一次壯觀的兩顆中子星融合。這些事件必將成為本世紀最重要的科學突破之一，標誌著令人興奮的新興學科——引力波天文學的吉祥誕生。

使用雷射干涉儀探測引力波的想法在麻省理工學院的德國裔物理學家魏斯富有創造性的頭腦中萌發，他於 1974 年開始在國家科學基金會 (NSF) 的資助下建造一個十米的原型。另一個這樣的專案在理論物理學家索恩的領導下在加州理工學院啟動，他招募了蘇格蘭物理學家羅納德·德雷弗（最近去世），一位儀器專家，他領導了第二個由 NSF 資助的原型的建造。從一開始，這兩項努力都涉及其他國籍的研究人員，因為科學沒有國界。

基於這些原型的成功，NSF 於 1984 年批准並資助了聯合 LIGO（雷射干涉儀引力波天文臺）專案，總部設在加州理工學院，由羅庫斯·沃格特領導。隨著建造 LIGO 的時間臨近，NSF 的領導人——特別是馬塞爾·巴頓、大衛·伯利和理查德·艾薩克森——認識到這必然是一個複雜的大科學專案，需要資深高能物理學家和探測器建造者巴里什的領導和管理專業知識。從 1994 年開始，一直持續到 2005 年，他將麻省理工學院/加州理工學院的聯合努力轉變為一個主要的國際科學專案，組織 LIGO 實驗室建造了兩個龐大的四公里干涉儀。他還並行成立了 LIGO 科學合作組織，以吸引來自世界各地的頂尖科學家來開展其研究計劃。

經過二十多年的複雜工程和研究，在耐心獲得美國國家科學基金會約十億美元的資助後，兩個升級後的先進 LIGO 探測器在計劃中的資料採集之前的工程執行期間記錄了第一個引力波訊號。這是國際科學的勝利，其中美國物理學家（包括幾位外國出生）發揮了至關重要的領導作用。

諾貝爾獎委員會認可的三個突破錶明，科學研究——以及伴隨而來的創新和探索精神——才是真正使美國偉大的原因。大量的煤炭和石油可能在一個世紀前幫助建立了我們的工業實力，但如果美國要繼續在資訊豐富的 21 世紀經濟中保持世界領先地位，需要的不僅僅是豐富的化石燃料。

作為 18 世紀啟蒙運動的追隨者，我們的開國元勳崇尚基於經驗證據和理性論證的科學。本傑明·富蘭克林是當時領先的自然哲學家，在歐洲被公認為“電學之父”。托馬斯·傑斐遜讀完了滿滿一圖書館關於最新科學發現的書籍。我們想知道他們會如何看待我們當前的政治“領導”。

在隨後的 240 年裡，美國的發明創新，如電報、電話、電燈、飛機、電晶體、微晶片、雷射和網際網路，使我們現代緊密相連的世界成為現實。在二戰之後，當 NSF 和其他有遠見的聯邦機構開始投資數十億美元用於研究和工程時，這種創造財富和就業機會的過程顯著加快，產生了更大價值的經濟回報。美國科學家獲得了諾貝爾獎的大部分份額，這表明了這種支援所促進的科學生產力——就像他們今年再次獲得諾貝爾獎一樣。

但是，唐納德·特朗普和他目光短淺的追隨者即將拆除美國科學和技術的脆弱基石，直到最近，它還是世界羨慕的物件。他們無視甚至詆譭了全球科學界在氣候變化問題上的共識，而《巴黎氣候協定》正是建立在這種共識的基礎之上。他們試圖全面削減研究資金，特別是用於氣候變化的研究，包括在 NSF 的研究。事實上，政府科學家被告知要避免使用這個片語，現在它正被從幾個機構的網站上刪除。

而且在他上任十多個月後，這位總統尚未按照法律規定任命他的科學顧問和科技政策辦公室主任（這是我們其中一位在克林頓政府中擔任過的職位）。鑑於本屆政府明顯的反科學議程，要找到一位能夠接受這項重要工作的有成就、有聲望的科學家，肯定非常困難。

幸運的是，美國國會——特別是參議院——抵制了這些正面攻擊，這些攻擊以及對可自由支配資金的嚴格限制，正不可避免地對美國的研究造成損害。目前正在國會中透過的企業減稅措施只會進一步收緊束縛。科學家們開始將目光投向別處，例如中國和歐洲，以尋求繼續進行研究所需的支援。

而且最優秀的畢業生可能也不會落後太遠。眾議院剛剛透過其稅制改革法案，對美國科學造成了可能成為毀滅性的打擊（如果參議院在聯席委員會中同意眾議院的措辭）。通常授予研究生助教和研究助理的學費減免的稅收條款將使除最富有的學生之外的所有學生都難以獲得高等學位。許多外國學生甚至不會申請美國機構——由於本屆政府的反移民政策，這種趨勢已經開始出現。

如果這些令人不安的趨勢持續下去，並且美國科學事業繼續被目光短淺的政治家所退化，他們向後看超過一個世紀，那麼觀看美國科學家接受諾貝爾獎的滿足感最終將成為遙遠的記憶。美國最終將在精神和物質上變得更加貧窮，其未來將因對氣候的無知和對化石的愚蠢而喪失。

參考

瑪西婭·巴圖夏克，《愛因斯坦未完成的交響曲：聆聽時空的聲音》。約瑟夫·亨利出版社，2000 年。

哈里·柯林斯，《引力的陰影：尋找引力波》。芝加哥大學出版社，2017 年。

托馬斯·L·弗裡德曼，“中國可以向特朗普出售布魯克林大橋”，《紐約時報》（2017 年 11 月 14 日）。

勞倫斯·克勞斯，“唐納德·特朗普對科學的戰爭”，《紐約客》（2016 年 12 月 13 日）。

邁克爾·S·盧貝爾和伯頓·里克特，“為什麼稅收法案對科學、創新和美國不利”，《國會山報》（2017 年 11 月 16 日）。

傑弗裡·梅維斯，“發現引力波了嗎？感謝 NSF 建設大型設施的方法”，《科學》（2016 年 2 月 12 日）。

邁克爾·里奧丹，“特朗普、科學和理性”，《西北公民》（2017 年 8 月 1 日）。

艾琳·盧梭，“眾議院剛剛投票決定讓研究生破產”，《紐約時報》（2017 年 11 月 16 日）。

邁克爾·D·希爾，“特朗普將使美國退出《巴黎氣候協定》”，《紐約時報》（2017 年 6 月 1 日）。