美國成爲科學強國的本錢
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編者按
最近，特朗普政府一系列針對美國大學的行動令人瞠目結舌。除了大幅削減科研經費，國務院還暫停接受國際學生與訪問學者新的簽證面談預約申請，甚至還要“狠狠地吊銷”中國留學生已有的簽證。
實際上，美國自身就是國際科學交流和人才引進的受益者。早在20世紀初，美國便主動加大科研投入，從歐洲吸引大量學者，在本土建立起科研體系。這種有意識的制度設計和人才引進，纔是美國後來成爲科研強國的根基。
正如美國科學記者和作家Sylvia Nasar在《美麗心靈》中指出的，美國科學的崛起始於更早：從19世紀末的資本積累，到20世紀初主動引進歐洲制度與人才，才逐步構建了強大的科研基礎。
當政客以“美國優先”爲名關閉大門時，普通民衆應該瞭解並記得，真正讓美國崛起的，不是封閉，而是開放；不是排他，而是兼容幷蓄。
作者 | Sylvia Nasar
來源 | 《美麗心靈》
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許多人以爲美國躍升科學強國是第二次世界大戰的副產品，其實卻是在19世紀繁榮的80年代一直到20世紀喧鬧的20年代間積累的財富鋪設了成功之路。
洛克菲勒家族通過投資煤礦、石油、鋼鐵、鐵路和銀行業積累了數百萬美元的鉅額財富，換言之，他們從橫掃一切的產業化進程中得益，這場革命在19世紀末和20世紀初徹底改變了布盧菲爾德和匹茲堡這類城鎮的面貌。當這個家族及其代表開始捐獻部分財產的時候，受到對美國高等教育狀況不滿情緒的影響，他們堅信“不促進科學發展的國家不能自立”。
洛克菲勒基金會及其分支機構知道歐洲正在興起一場科學革命，因此他們的第一步就是派遣美國研究生出國留學，其中包括奧本海默。到了20世紀20年代中期，洛克菲勒基金會認爲“與其讓穆罕默德(Mahomet)到山那邊去，還不如把山移到這裏來”。這就是說，它決定引進歐洲學者。
爲了資助這個計劃，基金會不僅投入了金錢，還以自身擁有的1900萬美元資本作擔保（相當於今天的1.5億美元）。洛克菲勒董事會的一名智囊羅斯(Wickliffe Rose)穿梭於歐洲科學中心柏林和布達佩斯等地，收集新的主意和想法，與提出者會面。基金會則選擇了三所美國大學向其提供鉅額資助，普林斯頓名列其中。有了這些捐款，普林斯頓得以按照歐洲模式設立5個研究教授職位，薪水相當豐厚，同時建立了一項研究基金，用於資助在學和畢業的研究生。
普林斯頓大學是因主動引進歐洲學者而受益的美國大學之一。圖源：維基百科
1930年，首批歐洲學者抵達普林斯頓，其中包括兩位青年才子，分別是希爾伯特和外爾的得意門生、生於匈牙利的馮·諾伊曼和物理學家維格納。維格納後來於1963年獲諾貝爾物理學獎，得獎原因與他在原子彈計劃中的重要工作無關，而在於他對原子和原子核結構的研究。他們兩人分享由洛克菲勒資助的一個教授職位，半年時間在普林斯頓，半年時間回到原來各自所在的柏林大學和布達佩斯大學。根據維格納的自傳，他們一開始並不高興，懷念歐洲大陸充滿激情的理論討論和咖啡室，在那裏有意氣相投的流動研討會，教授和學生們一起探討最新的研究工作。維格納懷疑他們是不是充當了哥特式建築的玻璃裝飾。不過，熱情推崇一切美國事物的馮·諾伊曼很快就適應了這裏的新生活。後來，受到大蕭條的影響，在歐洲做研究的機會越來越少，加上德國的大學日益排擠猶太人，他們終於留下來。
另一筆私人慈善捐款比洛克菲勒的資助來得更加出人意料，結果是在普林斯頓建立了一所獨立的高等研究院。班伯格(Bamberger)一家是百貨商店店主，在紐瓦克城開設了自己的第一家商店，經營紡織品發了大財。主人是兩兄妹，在1929年紐約股市全面崩潰之前6星期，將持有的股票全部拋出，掌握的財富達到2500萬美元。他們決定向新澤西州表示一下感恩之情，原本打算開設一所牙醫學校，但醫學教育專家弗萊克斯納(Abraham Flexner)很快說服他們放棄開設醫科學校的想法，轉而創立一所一流的研究機構，那裏沒有教師，沒有學生，也沒有課程，只有不受外部世界變遷和壓力影響的研究人員。
弗萊克斯納原本打算讓經濟學部成爲這個研究機構的核心，不過很快就聽取了別人的建議，轉而認爲數學是更合理的選擇，因爲它更“具有基礎性質”；另外，對於誰是最優秀者，數學家們的意見也更加集中一些。對於這個機構的地點，紐瓦克城只有油漆工廠和屠宰場，弗萊克斯納希望招攬的超級學術明星當然不會樂意跑到這樣的地方來，普林斯頓是更好的選擇。據說是奧斯瓦爾德·維布倫向班伯格一家證明，普林斯頓完全可以——按照他的說法就是“從地形意義上”——被看作紐瓦克的郊區。
弗萊克斯納滿懷熱情，揣着足以與富有的經理們相比的豐厚資金，開始滿世界搜尋明星人物，許諾爲他們提供從未聽說過的高薪和充裕的額外津貼，並且保證他們擁有絕對的獨立性。
他的計劃不早不晚恰恰與希特勒(Hitler)執掌德國政府撞在一處，德國的大學大量驅逐猶太人，人們越來越擔心可能爆發另一次世界大戰。經過長達三年的微妙談判，歐洲最偉大的學者愛因斯坦終於同意成爲研究院數學部的第二名成員，他在德國的一個朋友說出這樣的名言：“物理學的教皇走了，美國很快就會成爲自然科學的中心。”奧地利維也納的邏輯學神童哥德爾也於1933年到來，德國數學界的領袖人物外爾於一年後步愛因斯坦的後塵。作爲接受邀請的條件之一，外爾堅持要求研究院同樣爲下一代學者提供機會。剛滿30歲的馮·諾伊曼因此應邀離開大學，成爲研究院最年輕的教授。簡直就是在一夜之間，普林斯頓變成了新的哥廷根。
普林斯頓高等研究院的教授們，最初是和大學的同事一起住在範氏大樓的豪華宿舍。1939年，他們搬進研究院剛剛落成的富爾德大樓，這是一座具有新哥特風格的磚砌大樓，坐落在英式草地中央，樹木環繞，還有一個池塘，距範氏大樓只有兩三千米。不過，等到愛因斯坦和其他學者搬家的時候，研究院和大學的教授們已經變成一家人，不同學派的學者在一起就像是鄉里鄉親一樣和睦融洽。他們一起進行研究，一起編寫學刊，相互出席對方的講座和研討會，還一起享受午茶。高等研究院的聲譽使大學可以更方便地招募到最出色的學生和教師，大學裏那個相當活躍的數學系也像磁石一樣吸引在研究院訪問或永久工作的學者。
與此相反，一度被視爲美國數學界寶地的哈佛到了40年代末已經“黯然失色”。它的傳奇校長伯克霍夫去世了。它的一部分最出色的年輕學者也離開了，其中包括斯通(Marshall Stone)、莫爾斯(Marston Morse)和惠特尼(Hassler Whitney)，其中兩人轉到普林斯頓高等研究院。愛因斯坦曾經在研究院抱怨說：“伯克霍夫是世界上最有名的反猶太人學者之一。”不論這種說法是否屬實，伯克霍夫的偏見確實使他不能利用大批傑出猶太學者從納粹德國移民過來的機會擴充哈佛。實際上，哈佛也忽略了維納，他是他那個時代最了不起的美國出生的數學家、控制論之父、布朗運動(Brownian motion)的嚴密數學的發明者。不巧的是，他是一個猶太人，與後來成爲諾貝爾經濟學獎得主的薩繆爾森(Paul Samuelson)一樣，他在劍橋的麻省理工學院找到了避難所，當時那裏還只是一個工程學院，水平與卡內基工學院差不多。
卓越的美國哲學家威廉·詹姆斯(William James)和他的哥哥、小說家亨利·詹姆斯(Henry James)曾經這樣寫道，一羣具有重要作用的天才人物將會引發整個文明的“震動和動搖”。不過，走在大街上的普通人卻沒有覺察從普林斯頓擴散出來的顫動，這種狀況直到第二次世界大戰結束纔有所改變，當時那些帶着可笑口音、衣着奇特、對於難以解釋的科學理論懷有火熱激情的學者成了民族英雄。
從一開始，來自歐洲的學者就給美國的數學和理論物理界帶來了直接而震撼人心的影響。這些移民是一羣天才，不僅帶來了廣泛而深厚的數學知識，還有一整套令人耳目一新的看法。尤其是這些數學家和物理學家在歐洲出生，瞭解19世紀與20世紀之交以來在歐洲進行的大量新研究的意義，非常熟悉數學在物理學和工程學中的應用。許多學者很年輕，正當研究生涯的頂峯時期。
有些歷史學家將第二次世界大戰稱爲科學家之戰。由於科學需要高深的數學作基礎，這場戰爭實際上也可以說是數學家之戰，它觸動了普林斯頓數學圈子裏的中立主義者。普林斯頓的數學家參與了密碼製作和破譯的工作，取得的一個突破幫助美國贏得了中途島之戰，這一勝利成爲美日海戰的轉折點。在英國，擁有普林斯頓博士學位、30年代曾在高等研究院工作過幾年的圖靈(Alan Turing)和他的小組，在布萊奇利破譯了納粹的密碼，德國人對此卻一無所知，這一舉扭轉了爭奪大西洋控制權的潛艇戰的局勢。
奧斯瓦爾德·維布倫和他的幾個副手在阿伯丁武器試驗場徹底改寫了彈道學，剛剛從哈佛來到普林斯頓高等研究院的莫爾斯則在美國軍需品總管辦公室牽頭從事有關研究。另一個數學家、普林斯頓的統計學家威爾克斯(Sam Wilks)每天都根據前一天的觀察，準確估計德國潛艇現在的位置。
不過，最偉大的貢獻出現在武器設計製造學領域，包括雷達、紅外線偵測裝置、轟炸機、遠程火箭和帶有深水炸彈的魚雷。這些新式武器造價昂貴，軍方需要數學家發明新的方法檢測它們的效力，並且找出最能發揮效力的途徑。運籌學研究可以系統提供軍方所需的數據。一枚炸彈需要釋放多大的爆炸力才能造成某個程度的破壞？飛機應該加強防護，還是應該輕裝上陣以提高速度？如果要轟炸魯爾，該動用多少枚炸彈？所有這些問題都需要數學知識進行解答。
當然，最重要的貢獻還是原子彈。普林斯頓的維格納和哥倫比亞的齊拉(Leo Szilard)寫了一封信，帶給愛因斯坦，請他在上面簽字，向羅斯福(Roosevelt)總統發出警告，說柏林弗里德里希皇帝學院的德國物理學家哈恩(Otto Hahn)已經成功地分裂鈾原子，偷渡到丹麥的奧地利猶太人邁特納(Lise Meitner)完成了如何通過這些成果製造原子彈的計算。丹麥物理學家尼爾斯·玻爾於1939年訪問普林斯頓，傳遞了這個消息。“他們意識到這個新知識的軍事意義，而他們的在美國出生的同行沒有做到這一點。”戴維斯寫道。1939年10月，戰爭爆發兩個月以後，羅斯福作出回應，下令組建一個顧問委員會，對鈾進行研究，後來就誕生了著名的“曼哈頓計劃”。
這場戰爭豐富了美國的數學，賦予它全新的活力，鞏固了移民中的佼佼者的地位，也使數學界有權要求分享戰後出現的豐碩果實。這場戰爭不僅展現了新理論的力量，而且顯示出高深的數學分析遠比憑經驗猜測更加優越。原子彈使愛因斯坦的相對論備受矚目，而在這之前這個理論一直只被視爲仍然有價值的牛頓力學的小修小改而已。
隨着數學的地位在美國社會中重新確立，普林斯頓的名聲也扶搖直上，不僅在拓撲學、代數學和數論領域獨佔鰲頭，計算機理論、運籌學和新生的博弈論也處於領先地位。1948年，大家返回校園，豪爽樂觀的情緒將30年代的焦慮和沮喪一掃而空。科學和數學被視爲戰後創造一個更美好世界的關鍵，政府希望撥款資助基礎研究，軍方尤其如此。學刊紛紛創辦；人們制訂了計劃，籌備舉辦下一屆世界數學家大會，這是自戰前的黑暗日子以來的第一次聚會。
年輕一代蜂擁而來，迫切希望吸取前輩的豐富經驗，同時也滿懷自己獨特的想法和態度。當然了，那時還沒有女性學者，惟一的例外是來自牛津的卡特賴特
(Mary Cartwright)，那一年她正在普林斯頓。不過，普林斯頓已經打開了大門，對於一個年輕聰慧的數學家來說，出身是猶太人或外國人、帶有工人階級的口音、不是在東岸的大學畢業這樣一些傳統的障礙彷彿瞬間被打破了，再也不能將他拒之門外。
（本文摘自《美麗心靈》，作者[美] 西爾維婭·娜薩，上海科技教育出版社2018年出版。）
《美麗心靈：被忽視的巨人》
[美] 西爾維婭·娜薩 著
王爾山 譯
上海科技教育出版社
2018年出版
