Steve Blank

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How the U.S. Became A Science Superpower

Posted on April 15, 2025 by steve blank

在二战之前，美国在科学和工程领域远落后于其他国家。 但是到战争结束时，美国的科学和工程技术已经远远超过了英国，并在 85 年的时间里领导着世界。

这一切的发生，是因为两个截然不同的人成为了他们国家领导人的科学顾问。 两人对于如何利用国家资源来构建先进的武器系统有着截然不同的看法。 战后，这意味着英国早期的领先地位是短暂的，而美国则建立了一个科技创新生态系统的基础，该生态系统引领世界——直到现在。

英国——军事武器实验室

1940 年，当温斯顿·丘吉尔成为英国首相时，他的科学顾问，也是他 20 年的朋友，弗雷德里克·林德曼教授就在他身边。 林德曼是牛津大学物理系的负责人，也是牛津Clarendon Laboratory的主任。 英国已经与德国开战，战时优先事项集中在防御和情报技术项目上，例如使用电子、雷达、物理学等的武器，例如被称为 Chain Home 的基于雷达的防空网络，夜间战斗机上的机载雷达，以及核武器计划——启动了英国代号为Tube Alloys的核武器计划的 MAUD Committee。 他们的破译组织在布莱切利园开始读取德国的秘密信息——使用有史以来建造的最早的计算机——Enigma。

早在 1930 年代中期，英国担心纳粹德国，便使用其现有的军事和政府研究实验室开发了这些武器的原型。Telecommunications Research Establishment 构建了早期预警雷达，这对于英国在 Battle of Britain 期间的生存至关重要，并开发了电子战来保护在德国上空的英国轰炸机。Admiralty Research Lab 构建了声纳和反潜战系统。 英国皇家飞机研究院正在开发喷气式战斗机。 然后，这些实验室与英国公司签订合同，批量生产武器。 英国政府实验室将其大学视为人才来源，但在武器开发中没有发挥作用。

在丘吉尔的领导下，林德曼教授影响了哪些项目获得资助以及哪些项目被搁置。 林德曼在一战期间曾在Royal Aircraft Factory 的 Farnborough担任研究员和试飞员的经验使他对英国军事研究和开发实验室的能力充满信心。 他 自上而下的集中式方法 ，主要 在政府研究实验室进行武器开发 ，塑造了英国在二战期间的创新——并导致其战后衰落。

美国——大学武器实验室

与英国不同，美国缺乏科学顾问。 直到 1940 年 6 月，前麻省理工学院工程学院院长万尼瓦尔·布什才告诉富兰克林·罗斯福总统，第二次世界大战将是第一场基于先进技术电子、雷达、物理问题等而赢得或输掉的战争。

与林德曼不同，布什与美国海军有着 20 年的争议历史，并且对政府主导的研发持悲观态度。 布什认为，政府研究实验室速度缓慢且质量不高。 他说服了总统，虽然陆军和海军应该负责制造常规武器——飞机、舰船、坦克等，但来自学术界的科学家可以开发出更好的先进技术武器，并且比陆军和海军研究实验室更快地交付它们。 他认为，科学家要想提高生产力，唯一的办法是在大学环境中，在由大学教授管理的 平民运营 的武器实验室中工作。 令陆军和海军军种司令感到惊讶的是，罗斯福同意让布什建立这样一个组织来协调和资助所有先进武器的 研究 。

（虽然布什与总统没有任何先前的关系，但罗斯福在一战期间曾担任海军助理部长，并且像布什一样，亲眼目睹了它的机能失调。 在接下来的四年里，他们合作得很好。 与丘吉尔不同，罗斯福对科学兴趣不大，他接受了布什对美国技术项目方向的看法，赋予了布什广泛的权力。）

1941 年，布什通过说服总统，除了研究之外，这些武器的开发、采购和部署也应该由大学教授来完成 ，从而提高了赌注。 在那里，他们将负责开发军事武器系统并解决军事问题以击败德国和日本。 （这些武器随后由美国公司 Western Electric、GE、RCA、Dupont、Monsanto、Kodak、Zenith、Westinghouse、Remington Rand 和 Sylvania 批量生产。） 为了做到这一点，布什创建了科学研究与发展办公室 (OSR&D)。

OSR&D 总部将战时工作分为 19 个“部门”、5 个“委员会”和 2 个“小组”，每个部门都解决了军事战争努力的独特部分。 没有正式的要求。

OSR&D 的工作人员与其军事联络员合作，以了解最重要的军事问题是什么，然后每个 OSR&D 部门都提出了解决方案。 这些努力涵盖了广泛的任务——先进电子、雷达、火箭、声纳等的发展，以及近炸引信、Napalm、Bazooka 和新药（如青霉素）等新武器、疟疾的治疗方法、化学战和核武器。

每个部门都由布什亲自挑选的教授负责。 它们位于大学——麻省理工学院、哈佛大学、约翰·霍普金斯大学、加州理工学院、哥伦比亚大学和芝加哥大学都运行着主要的武器系统项目。 近 10,000 名科学家和工程师、教授及其研究生获得了延期服役，以便在这些大学实验室工作。

美国——无限的资金

改变美国大学和世界的是政府的资金。 大量资金。 在二战之前，美国的大部分先进技术研究都是在公司创新实验室（GE、AT&T、杜邦、RCA、西屋、NCR、孟山都、柯达、IBM 等）完成的。 大学没有政府的研究资金（农业除外）。 学术研究一直由非营利组织（主要是洛克菲勒和卡内基基金会）和工业界资助。 现在，美国大学首次获得了前所未有的资金。 1941 年至 1945 年间，OSR&D 向美国顶尖研究型大学提供了 90 亿美元（按 2025 年美元计算）。 这使得大学成为战时研究的全面合作伙伴，而不仅仅是英国政府项目的人才库。

英国——战时限制

战时英国有非常不同的限制。 首先，英国每天都受到袭击。 他们受到空中的轰炸和潜艇的封锁，因此他们专注于一套更小的优先项目以应对这些威胁是合乎逻辑的。 其次，这个国家濒临破产。 它负担不起美国所做的广泛而深入的投资。 （他们放弃核武器计划就说明了这一点，因为他们意识到将研究转化为工业规模的工程需要多少成本。） 这意味着与美国同行相比，许多其他创新领域（如早期计算和核研究）的资金不足。

战后——英国

丘吉尔在 1945 年的选举中落败。 林德曼教授也随之离去，英国科学和工程的协调也随之消失。 直到 1951-55 年丘吉尔再次上任，并带回林德曼，英国才会有科学顾问。

战争结束后，英国军队进行了大规模裁员，包括大幅削减所有开发雷达、电子、计算等的政府实验室。

由于战后英国的财政枯竭，战后紧缩政策限制了其对大规模创新进行投资的能力。 没有关于政府后续投资的战后计划。 美英两国不同的经济现实也在塑造其创新体系方面发挥了关键作用。 美国拥有庞大的工业基础、充足的资本和庞大的国内市场，这使得大规模投资于研发成为可能。 在英国，一个社会主义政府上台。 丘吉尔的继任者，工党的克莱门特·艾德礼解散了大英帝国，将银行、电力和照明、运输以及钢铁和钢铁国有化，所有这些都减少了竞争并减缓了技术进步。

虽然剑桥大学和牛津大学等英国研究机构仍然是理论科学领域的领导者，但它们在扩大规模和商业化突破方面遇到了困难。 例如，艾伦·图灵和汤米·弗劳尔在布莱切利园进行计算的开创性工作并没有像美国那样，转变为蓬勃发展的英国计算机产业，美国的 ERA、Univac、NCR 和 IBM 等公司都在战时工作的基础上发展起来。

由于缺乏政府对军民两用技术的支持，以及新企业的私人资本的缺乏，英国的战后创新生态系统从未起飞。

战后——美国

与此同时，在美国，大学和公司意识到战时政府对研究的资助对于科学、工程和医学来说是一次惊人的加速。 包括国会在内的所有人都同意，美国政府应该继续在继续这项工作方面发挥重要作用。 1945 年，万尼瓦尔·布什发表了一份报告“科学，无尽的前沿”，倡导政府资助大学、学院和研究所的基础研究。 国会就如何最好地组织联邦政府对科学的支持展开了辩论。

到战争结束时，OSR&D 的资金已经将原本只是研究论文或被认为无法大规模构建的技术商业化——计算机、火箭、雷达、特氟隆、合成纤维、核能等。 创新集群围绕着接受了大量 OSR&D 资金的麻省理工学院和哈佛大学等大学形成（麻省理工学院的辐射实验室或“Rad Lab”在二战期间雇用了 3,500 名平民，并开发和建造了 100 个部署在战区的雷达系统），或者围绕着运行 OSR&D 部门之一的教授——如斯坦福大学的弗雷德·特曼。

战争结束后，Atomic Energy Commission 在 1946 年从 Manhattan Project 中分离出来，军事部门也收回了先进武器的开发。 1950 年，国会成立了 National Science Foundation，以资助美国的所有基础科学（生命科学除外，National Institutes of Health 将承担这一角色。） 八年后，DARPA 和 NASA 也将成立为联邦研究机构。

具有讽刺意味的是，万尼瓦尔·布什的影响力下降的速度甚至比林德曼教授还要快。 1945 年 4 月罗斯福总统去世，1945 年 9 月战争部长史汀生退休后，所有在战争中被布什绕过的军方领导人都纷纷出击。 他关于如何重组 OSR&D 的论点在国会中树立了更多的敌人。 1948 年，布什从政府部门退休。 他再也没有在美国政府中扮演过任何角色。

不同的遗产

英国的重点突出、集中管理的模式（使用政府研究实验室）是在为短期生存而奋斗中创建的。 他们取得了辉煌的突破，但缺乏在战后世界占据主导地位所需的规模、整合和资本。

美国建立了一个去中心化、协作的生态系统，该生态系统将政府对大学研究和原型的大量资助与私营工业界批量构建解决方案紧密结合。

这个美国研究生态系统的一个关键组成部分是间接成本补偿系统的天才之处。 美国不仅通过支付研究人员的工资来资助大学的研究人员，还为大学的研究人员设施和管理提供资金。 这是美国大学能够建立世界一流的实验室进行尖端研究的秘诀，这些实验室是世界羡慕的对象。 科学家涌向美国，导致其他国家抱怨“人才流失”。

如今，美国大学将 3,000 项专利、3,200 项版权和 1,600 项其他许可授权给技术创业公司和现有公司。 它们每年总共衍生出 1,100 多家以科学为基础的初创公司，从而催生了无数产品和成千上万个新工作岗位。 这种大学/政府生态系统成为其他国家现代创新生态系统的蓝图。

总结

到战争结束时，美国和英国的创新体系产生了截然不同的结果。 这两个系统都受到其国家科学顾问的经验和个性的影响。