美国科学黄金时代的三个被遗忘的关键
批评别人的工作方式很容易，但真正做好那份工作就难得多。2026年7月，特朗普政府公布了他们重塑美国科学基础设施的愿景，科学与技术政策办公室（OSTP）发布了他们的文件，科学：新的黄金时代.我仔细看了文件并给了对其影响的全面总结关于美国的科学与科学家。
但我的分析缺少的一点——也是我理所当然地受到批评的——那就是对“正确做事”应是什么样子的愿景，以及对原因的解释。
联邦研发（研发）资金来源最重要的指导原则之一，并非由范尼瓦·布什在1945年提出的美国科学超级大国的原始愿景中提出的科学：无尽的边疆，而是约50年后由唐纳德·斯托克斯创作在他的书中：巴斯德象限。
斯托克斯没有像布什那样将可资助的科学研究类型按单一轴线划分为“基础”和“应用”研究，并要求重点关注基础研究——斯托克斯引入了第二个关键维度。
通过对“基础”和“应用”的区分加以分析研究是否“受使用启发”，我们得出四个投资类别：一个基础性研究，其中两个算作基础研究，三个值得联邦投资，并带来显著回报。
这是斯托克斯所写的内容回到上世纪90年代，以及为什么它如此成功地成为美国科学基础设施的指路明灯——包括国家科学基金会和科学技术政策办公室——直到2026年总统突然设定的新方向。
如果我们思考所有可能从事科学和工程的工作方式，包括各种形式的研发，我们可以对任何此类工作提出几个问题。
- 这项努力是否有助于扩大人类的广义知识体系？换句话说，这是否能回答一个此前未解答的问题：什么是真实的、可能的，或者我们世界中还未实现的成就？
- 这项工作是否有助于为人类带来即时有用的应用？换句话说，这项研究是否能迅速产生一种产品、服务或疗法，能够立即应用于世界，改善当今在世人们的生活？
如果——正如布什所要求的——只关注第一个问题，你将产生两个意想不到的影响。第一，你会把所有基础研究和所有（非基础）技术开发都混为一谈。
我们传统上称之为蓝天研究这些研究没有直接应用，而是更基础的现实基础研究，因此被归为与时间敏感的研究，比如疫苗开发或曼哈顿计划，在这个框架下被归为一类。
第二，你最终会把各种类型的应用研究混为一谈，无论是否能带来即时应用。这意味着，试图“制造更好的捕鼠器”或建造电网，与试图建造永动机属于同一类。
这就是为什么斯托克斯的框架如此强大;它赋予我们更细致地分类研发的能力，并以更准确、更聚焦文明的方式思考资助研究方向的价值。
根据斯托克斯的说法，如在他的书中巴斯德象限如上图所示，R&D可以被划分为四个象限。
玻尔象限：作为所有科学事业中最基础和最根本的，玻尔象限涵盖了所有纯粹、好奇心驱动的研究形式：尽可能从基础层面理解自然——宇宙中存在的是什么及其运作方式。
巴斯德象限（这也是斯托克斯著作的同名来源）：这是一种基础研究形式，但更侧重于以问题解决为重点的基础研究。疾病、治疗、疫苗、医学、核聚变、光伏材料等领域的研究都属于巴斯德象限：即“立即有用”的研究形式，在这里产生新的基础知识。
爱迪生象限：这种纯应用研究形式同样有用，适用于人类面临的问题，但不一定能引发或探讨世界上的基础知识问题。相反，它基于玻尔象限和帕斯卡象限所产生的知识，将该项目的技术应用付诸实践。
这包括从灯泡到汽车、飞机、火箭及其他所有事物。
修补象限：这里是基于我们已知的知识，不添加任何根本性的新人类知识，打造一个不创造新技术、应用场景或适用产品的项目。尝试修补原则上且在极少数情况下可以带来新的知识（发现）或新的应用（用例），但大多数情况下，它没有任何新增价值。
像永动机、“无排气”发动机和所谓的冷聚变装置——这些都经不起科学考验——都属于这一类。
尽管斯托克斯在写书时明确强调用联邦资金支持“巴斯德象限”的价值，但事实是，四个象限中有三个为我们的社会带来了巨大价值，因此四个象限中有三个——无论是其优点还是带来巨大投资回报潜力——都应获得联邦科学技术资金的一部分。
- 玻尔象限，也就是纯粹的基础研究，绝对是必不可少的。它成为所有在其上建造的基础。只要你了解你领域的基础知识，无论是科学还是技术，你能在上面构建的东西几乎是无限的。
- 巴斯德象限是一种基础研究形式，确实带来了有用的应用。它建立在玻尔象限的所有内容之上，同时以特定且常常复杂的方式扩展知识，旨在解决社会面临的实际问题，特别是公共卫生、医学、环境、农业等问题。
- 爱迪生象限更多是关于发展而非研究，旨在打造玻尔和帕斯卡象限所开发和展示的更好版本。这使技术应用——如疫苗、药物、健康食品、清洁空气和水、技术、服务和产品——更加普及、可及，并惠及整个社会。
另一方面，发明爱好者和爱好者则不属于这些类别。它们往往偏离主流，通常推广替代理论、现实的不同解释，或是玻尔和帕斯卡象限所确立的替代路径。
虽然主流科学家和研究者在玻尔和帕斯卡象限中总有可能遗漏了什么，但“修补匠”这一类别往往充斥着疯子、骗子、江湖骗子和骗子：这些人在过去联邦资金基础设施曾极力筛除这些人。
这三个值得资助的象限中，每个都有一位值得强调的贡献者。
玻尔象限以物理学家尼尔斯·玻尔命名：他最著名的是推导出原子的基本结构，并成为量子物理的最初奠基人之一。他的玻尔模型原子中电子以离散能级绕原子核运行的原子，是首次描述原子结构和能量跃迁的能级。
他的互补原理你可以用类波力学来讨论粒子的波动现象，如干涉、衍射和叠加，但粒子式描述质量、截面和散射振幅等性质的描述，即使在提出100多年后依然是基础。
玻尔发展了哥本哈根诠释量子力学：物理学家和物理学生理解量子物理中波函数本质的最常见方式。该玻尔-爱因斯坦辩论帮助科学家更好地理解现实的量子本质。
该玻尔磁子它将角动量（包括自旋的量子力学性质）与即使是基本粒子如电子的磁矩联系起来。这些以及其他关于物质基本本质，或任何物理或生命科学基本组成部分的见解，都属于玻尔象限。
巴斯德象限以博学多才的生物学家和革命科学家路易·巴斯德命名。
巴斯德是那位科学家，推翻了自发生成的理论通过进行一项实验，他对富含营养的汤进行消毒，阻止来自汤外的新生物进入，并证明汤中保持无生命。
他所采用的绝育工艺被称为巴氏杀菌这是导致公共健康和安全大幅提升的关键进展之一。
牧师证明了疾病的细菌理论证明微生物是导致化学变化和食物饮料变质的原因，并将研究扩展到证明特定微生物会导致人类多种传染病。
巴斯德还在疾病预防和许多疫苗的早期开发中引领了潮流，并取得了著名的公开接种疫苗试验（涉及炭疽）针对绵羊并开发了第一个人类狂犬病疫苗，挽救了一名9岁男孩的生命，约瑟夫·迈斯特他被一只狂犬病的狗撕咬并感染了。
科学和科学研究能够直接且即时惠及社会的观点，得到了路易·巴斯德的生平和成就的印证。
爱迪生象限以托马斯·爱迪生命名，他的灯泡、电灯公司及随后的帝国建立在当时的科学基础上，通过产品、服务和基础设施将这些进步的益处带给公众。
爱迪生以伟大的发明家和多产的设备专利获得者闻名，他不仅发明了新设备，还改进并普及了许多现有设备：提升了新技术对社会的影响力。
他的电灯泡虽然不是第一个被创造出来的，但却是一个长期且商业可行的版本：它取代了明火，在黑暗和夜间条件下提供光照。爱迪生一生拥有超过1000项专利，其中包括以下发明的专利：
还有一千多条。
爱迪生还创造了第一个电力公用事业系统：这一遗产体现在许多现代电力公司的名字中，例如：合并爱迪生以及联邦爱迪生在美国的某些地区。
此外，爱迪生门洛帕克实验室是第一个工业研究机构，将“发明”从个人项目转变为团队合作。虽然这些努力没有带来新的基础知识，但它们通过大规模将技术带来的益处，改变了世界。
如果我们看看当今世界上最著名、最普及的技术，这三个象限的价值常常显现出来。例如，mRNA疫苗是疾病预防领域极其深远的新技术。
- 他们从玻尔象限的研究开始，因为他们依赖于对细胞、细胞器内部细胞器、病毒及其工作原理的理解，以及对DNA和RNA的了解，以及遗传密码转录和蛋白质编码机制。
- 他们继续在巴斯德象限进行研究，将玻尔象限的基础知识应用于新型病毒问题，最终针对新型冠状病毒SARS-CoV-2最成功的疫苗以创纪录的速度。这进一步推动了我们对RNA在人体细胞中翻译、免疫系统如何识别抗原以及遗传密码如何运作的理解，同时解决了缺乏针对新型致命且使人衰弱病原体疫苗的实际问题。
- 随后，爱迪生象限发挥作用：优化疫苗的大规模生产、分发、配送和接种方式，使数十亿疫苗能够在短短几个月内部署到全球。
如果没有这三大科学技术支柱协同工作，新冠疫情期间可能有数千万人死亡，数亿人更可能遭受长期衰弱的疾病。
更早以前的一个例子是激光器：一种通过受激辐射产生光放大的装置。
激光起源于玻尔象限的研究：从基础物理学研究开始。爱因斯坦为受激辐射奠定了理论基础回到1917年，一篇如今已广为人知的论文:关于辐射的量子理论.这篇论文描述了光的吸收、光的自发发射以及光的诱发或受激发射：证明当光子撞击激发原子时，可以触发第二个同频光子的释放。
激光随后在1950年代进入巴斯德象限。实用激光器构造的理论工作最早在微波谱部分提出，始于1952年约瑟夫·韦伯的工作。随后，从查尔斯·汤恩斯1953-54年的工作开始，首个原型机一个能用的“微波激光器”（激射器）被制造出来了。
随后，1960年，第一台可用的光学激射器（激光器）建成。
如今，激光已经完全处于爱迪生象限的范畴：在这里，各种电磁频率的激光被生产和应用，覆盖了许多尺度，并且覆盖了许多示波器。有趣的是，1965年发现了首批天体物理激射器展示了即使基础知识已进入巴斯德或爱迪生的领域，投资玻尔象限依然能带来回报。
从斯托克斯框架的角度——以及承认玻尔、帕斯卡和爱迪生象限的价值——很容易理解为什么这些政策立场会在科学：新的黄金时代特朗普、OSTP 和迈克尔·克拉齐奥斯的文件这对科学家来说非常令人担忧.因为他们提出的是：
- 几乎取消了玻尔象限的所有内容，包括所有纯粹的基础物理和生命科学研究，不再获得联邦资金支持，
- 大幅减少或取消进入巴斯德象限的资金，特别是在健康、医学、能源和环境科学领域，从联邦资金中获得的资金，
- 将大量资金转向爱迪生象限，其中大部分以计算技术和应用的形式流向，
- 甚至特别指出资助“业余爱好者”和“发明家”，这既不带来新知识，也不为社会带来新的有用应用，也因此没有正向投资回报。
任何社会要成功，都必须投资于自身和人民。它必须培养真正的专业能力，这也包括培养专家本身。它需要坚实且不断发展的基础，从而开发出新的实用应用和可扩展的解决方案，解决困扰社会的问题和谜题。
这不仅是我们会做的事情，美国自20世纪中叶起就成为世界其他国家的模板。
我们知道需要做什么，而已经制定的路线图却完全偏离了我们需要去的地方。通过考虑晋升的三个主要象限：
- 玻尔象限，用于基础、纯粹、好奇心驱动的研究，
- 巴斯德象限，用于解决问题的基础研究，具有即时实用性和应用价值，
- 以及爱迪生象限，致力于扩大规模化、民主化和提升可及性，改善所有人生活的技术，
我们真的可以让自己重回正轨，迈向光明、成功的未来。黄金时代不会因为我们给项目起什么名字而到来，而是因为我们做出了正确的举措，在正确的地方进行了投资。
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