董光璧

關(guān)鍵詞：知識創(chuàng)新 歷史環(huán)境 啟蒙運動 哲學(xué)革命 自由主義傳統(tǒng)

接上期介紹的與意大利文藝復(fù)興和英國宗教改革相關(guān)的科學(xué)發(fā)展歷程，本篇繼續(xù)論及與法國的啟蒙運動、德國的哲學(xué)革命和美國的自由主義傳統(tǒng)相關(guān)的科學(xué)發(fā)展歷程。

法國：實驗科學(xué)的復(fù)興與啟蒙運動

法國全稱為法蘭西，即法蘭克人的王國。法蘭克人屬于日耳曼人的一支，公元4世紀(jì)初他們以聯(lián)邦成員的身份定居于羅馬帝國境內(nèi)的高盧東北一隅?？寺寰S一世（Clovis Ⅰ，466—511）建立了法蘭克王國，以墨洛溫王朝（481—751）開頭，接續(xù)的是加洛林王朝（751—987）。加洛林王朝的查理曼（Charlemagne，742—814）通過征伐控制了西歐的大部分地區(qū)。公元800年被羅馬教皇利奧三世（750—816，在位795—816）封為“羅馬人的皇帝”（史稱查理大帝），以圖復(fù)活神圣羅馬帝國。查理曼死后不久的843年帝國一分為三，分裂出東西兩個法蘭克王國，奠定了當(dāng)今法國、德國和意大利雛形。西法蘭克王國成為法國的直接源頭，經(jīng)卡佩王朝（987—1328）、瓦盧瓦王朝（1328—1589），在波旁王朝（1589—1830）發(fā)生了法國大革命（1789），經(jīng)法蘭西第一共和國（1792—1804）、法蘭西第一帝國（1804—1815）、波旁王朝復(fù)辟（1815—1830）、七月王朝（1830—1848）、法蘭西第二共和國（1848—1852）、法蘭西第二帝國（1852—1870），從法蘭西第三共和國（1870—1940）開始穩(wěn)定地延續(xù)下來。

法國成為世界科學(xué)中心（1820，1785—1865），主要表現(xiàn)為實驗科學(xué)的復(fù)興。從拉瓦錫到卡諾等人的一系列研究成果。展現(xiàn)了培根實驗科學(xué)的復(fù)興及其數(shù)學(xué)化方向。拉瓦錫在《燃燒概論》和《酸性概論》中正式闡釋的氧化說，在《化學(xué)命名法》提出的化學(xué)命名體系，作為教科書的代表作《化學(xué)基礎(chǔ)》開啟了化學(xué)革命；布豐的《博物志》為生物進(jìn)化思想的先河；卡諾的《關(guān)于火的動力及適于產(chǎn)生這種動力的發(fā)動機之考察》和遺作《關(guān)于適合于表示水蒸氣的動力的公式的研究》（1878）奠定了熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)。

科學(xué)革命主要成就是在有限的觀察事實的基礎(chǔ)上充分依靠數(shù)學(xué)而獲得的，或者說將自然哲學(xué)的思辨原理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)學(xué)原理，英國哲學(xué)家培根的實驗科學(xué)理想并未實現(xiàn)，盡管也有意大利的伽利略、法國的帕斯卡、英國的玻意耳和牛頓等少數(shù)實驗家。法國科學(xué)史學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家夸雷以及英國歷史學(xué)家和歷史哲學(xué)家布特菲爾德都曾經(jīng)正確判定，古典科學(xué)在這次科學(xué)革命時期的轉(zhuǎn)變，很少得力于實驗發(fā)現(xiàn)，更多地要歸因于“以新眼光看待舊現(xiàn)象”。

實驗科學(xué)的復(fù)興得助于啟蒙運動，尤其是啟蒙主義的科學(xué)觀。在啟蒙運動策源地的法國，科學(xué)思想方面的啟蒙思想家至少可以分為三派：達(dá)朗貝爾的牛頓傳統(tǒng)、狄德羅的培根傳統(tǒng)和盧梭的反科學(xué)主義。狄德羅主編的《百科全書》不只是對已有的科學(xué)成果做通俗表述，還通過對這些成果的思考得出世界觀和方法論的結(jié)論。由于在政治沙龍和文學(xué)團(tuán)體中的流傳，啟蒙思想不僅感染了政治家，也滲透到科學(xué)家的思想中。且不說成了革命領(lǐng)袖的馬拉，以及在革命政府任要職的蒙日和拉扎爾·卡諾，就是被革命政府處決的巴伊、孔多塞和拉瓦錫也不例外，幾乎所有科學(xué)家都愿為革命政府服務(wù)。啟蒙主義科學(xué)觀通過《百科全書》以及法國大革命，對物理學(xué)轉(zhuǎn)向產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。實驗哲學(xué)的思想成為18世紀(jì)下半葉科學(xué)思想的主要特征，聲、光、電、熱的實驗研究逐漸展開。

對科學(xué)最有影響的啟蒙哲學(xué)著作是狄德羅的《關(guān)于自然解釋的思索》，一本無作者署名也無出版者的仿培根書名的書。深刻地闡述了實驗理性及其對于科學(xué)的重要性。書中所闡發(fā)的超越數(shù)學(xué)物理的實驗物理學(xué)思想，即“實驗物理學(xué)一般地研究存在、性質(zhì)及運用”。狄德羅主張以具體的、實驗的研究代替抽象的、數(shù)學(xué)的研究，并把這一替代視為一場即將來臨的革命。幾十年后他的思想得到主流科學(xué)家的認(rèn)同，實驗科學(xué)家拉瓦錫和數(shù)理科學(xué)家拉普拉斯的合作論文《關(guān)于熱的論文》，庫倫的《電和磁的測量》，代表了1780年代實驗物理學(xué)互補的兩個方面。狄德羅預(yù)見的“革命”也真的到來了，數(shù)學(xué)物理學(xué)家達(dá)朗貝爾、拉格朗日和歐拉等人都認(rèn)同了，但并未完全如狄德羅所料由培根科學(xué)取代數(shù)學(xué)物理學(xué)，而是兩者結(jié)合形成了數(shù)學(xué)化的培根科學(xué)。實驗物理學(xué)數(shù)學(xué)化沿著兩個不同的方向發(fā)展，一種是拉普拉斯學(xué)派的牛頓范式，另一種是傅里葉等人的非牛頓范式。對照科學(xué)革命時期由機械論自然觀與分析數(shù)學(xué)結(jié)合所形成的學(xué)問，日本科學(xué)史家佐佐木立（1947-）在其著作《科學(xué)革命的歷史結(jié)構(gòu)》（1985年）中，把科學(xué)思想的這次變革稱為第二次科學(xué)革命。法國哲學(xué)家勒菲弗在其著作《狄德羅》（Diderot，1949）中，對于狄德羅的實驗哲學(xué)思想給予了高度評價，認(rèn)為他提供的實驗物理學(xué)方法論更適用于生命科學(xué)。

啟蒙主義科學(xué)觀更通過革命政府的科學(xué)政策而發(fā)生深遠(yuǎn)的影響。法國大革命本質(zhì)上是資產(chǎn)階級革命，它也是一個由“貴族革命”、“資產(chǎn)階級革命”、“市民革命”和“農(nóng)民革命”交織成的“復(fù)合革命”。1789—1791年是開明貴族為主導(dǎo)的“君主立憲共和國”時期，1792—1794年是小資產(chǎn)階級雅各賓派（Jacobin）的共和國時期，1794年以后的督政府時期是以大資產(chǎn)階級為主體的共和國時期。拿破侖（Napoleone Buonaparte，1769—1821）執(zhí)政期間（1799—1814）的1804年，他改共和為帝制?？锥嗳屠绽狗謩e對革命的前期和后期的法國科學(xué)政策有重大影響，他們兩人的科學(xué)思想無疑可以作為牛頓派的達(dá)朗貝爾的后繼者。在雅各賓派短暫的當(dāng)政期間，于1793年關(guān)閉了被認(rèn)為是反民主的特權(quán)制的皇家科學(xué)院。美國科學(xué)史學(xué)家格拉克據(jù)此認(rèn)為雅各賓派的科學(xué)政策受盧梭科學(xué)觀的影響。而美國科學(xué)史學(xué)家吉利斯皮則根據(jù)其把皇家植物園改名為“自然史博物館，而且容許貝托萊和蒙日組織一個重視實用的群眾性的“科學(xué)愛好者學(xué)會”（Societe Philomatique）認(rèn)為，雅各賓派主要受狄德羅科學(xué)觀的影響。大資產(chǎn)階級掌權(quán)的共和國時期，1795年成立了“法蘭西學(xué)會”（Institut de France），“法國科學(xué)院”（Academie des Sciences）是其中的一個學(xué)院。與此同時進(jìn)行的是教育革命。建立高等師范學(xué)校和高等理工學(xué)校，第一線科學(xué)家成為教授并使教學(xué)與實驗緊密結(jié)合。綜合理工學(xué)校（Ecole Polytechnique）和阿爾屈埃爾學(xué)社（Societe dArcueil）為科學(xué)教育樹立了典范。

綜合理工學(xué)校的前身是1794年9月成立的“中央公共事業(yè)學(xué)?！保‥cole Centraledes Trava Publics）。建立這個學(xué)校的計劃。在1794年3月11日雅各賓派的《訓(xùn)練技術(shù)家的偉大學(xué)?！返奈募幸呀?jīng)提出，可見培養(yǎng)技術(shù)家是革命政府的迫切問題。熱月政變以后進(jìn)入政局安定時期，大資產(chǎn)階級政府得以實施建校計劃。這個學(xué)校是以巴黎橋梁學(xué)校和梅吉埃爾的工兵學(xué)校為原型計劃的，并于1795年9月1日更名為“綜合理工學(xué)校”。這個學(xué)校同法國封建制度下的大學(xué)大不同。首先學(xué)生是經(jīng)過代數(shù)、幾何、三角、物理學(xué)的考試選拔出來的不受出身限制的16-20歲青年；其次是教員都是第一線的科學(xué)家，使科學(xué)家成為教授，是政府的一項政策：第三實行數(shù)學(xué)與實驗密切配合的教學(xué)。這個學(xué)校作為當(dāng)時法國的最高學(xué)府。培養(yǎng)出來的學(xué)生都成了職業(yè)科學(xué)家和工程師，為1830年代法國成為世界科學(xué)的中心奠定了基礎(chǔ)。法國的教育革命影響了整個世界，巴黎的這個學(xué)校成了近代工科教育的樣板。

阿爾屈埃爾學(xué)社作為一個民間學(xué)術(shù)團(tuán)體，由貝托萊和拉普拉斯創(chuàng)立。社址在巴黎南約3公里遠(yuǎn)的阿爾屈埃爾村，科學(xué)實驗室就設(shè)在他們的別墅里。由于貝托萊和拉普拉斯同拿破侖的特殊關(guān)系，1807年拿破侖政府撥款15萬法郎給這個學(xué)社，用以添置實驗設(shè)備和出版《阿爾屈埃爾學(xué)社物理學(xué)和化學(xué)紀(jì)要》。從始建的1807年到拿破侖失勢的1813年，是阿爾屈埃爾學(xué)社的存在和發(fā)展時期。貝托萊作為實驗方面的導(dǎo)師，拉普拉斯則作為理論方面的導(dǎo)師，他們共同領(lǐng)導(dǎo)這個學(xué)社，為振興數(shù)學(xué)化的實驗科學(xué)培養(yǎng)青年人。這個學(xué)社實質(zhì)上起著巴黎綜合理工學(xué)校研究生院的作用。巴黎綜合理工學(xué)校的高才生畢業(yè)后多來阿爾屈埃爾學(xué)社，在貝托萊和拉普拉斯指導(dǎo)下從事實驗物理學(xué)和化學(xué)的高水平研究工作。在拉普拉斯及其學(xué)生畢奧、泊松、蓋-呂薩克、馬呂斯為代表的學(xué)者影響下，形成了一個物理學(xué)的拉普拉斯學(xué)派。

德國：物理學(xué)革命與哲學(xué)革命

德國人的祖先是居住在斯堪的納維亞半島南部的日耳曼人，因氣候變壞在公元前10世紀(jì)開始南遷，公元前5世紀(jì)他們分布在萊茵河沿岸，公元前2世紀(jì)移動到南歐而與羅馬人接觸，中世紀(jì)建立了法蘭克王國（5—9世紀(jì)），瓦解的部分逐漸演變成今天的法國、德國和其他一些小國家。911年康德拉一世（Konrad Ⅰ，881—918）當(dāng)選國王后，改東法蘭克王國為“德意志王國”（Regnum Teutonicum，911-962）。962年奧托一世（Otto Ⅰ，912-973）受羅馬教皇加冕稱帝而進(jìn)入“神圣羅馬帝國”時期（962—1806），經(jīng)歷了從聯(lián)邦（1814）到統(tǒng)一的德意志帝國（Deutsches Kaiserreich，1871—1918）、魏瑪共和國（Weimarer Republik，1919—1933）和大德意志帝國，二戰(zhàn)后德國被一分為二，1990年東西兩個德國統(tǒng)一。

德國的世界科學(xué)中心期在1890年代前后的80年（1855—1935），德國以其相對論和量子力學(xué)的原創(chuàng)貢獻(xiàn)。成為物理學(xué)革命的策源地。只需列舉八位科學(xué)家的貢獻(xiàn)，就足以表明德國作為世界科學(xué)中心的地位。理論物理學(xué)家普朗克提出能量子的概念（1900年），以及在《物理學(xué)記事》發(fā)表相對論中起的決定性作用；理論物理學(xué)家愛因斯坦發(fā)表狹義相對論（1905）和廣義相對論（1915），提出光量子理論（1905）和量子糾纏（1935）；天體物理學(xué)家施瓦西提出相對論引力方程解（1916）；理論物理學(xué)家海森伯創(chuàng)立矩陣量子力學(xué)（1925年）和提出不確定性原理（1927）；理論物理學(xué)家玻恩提出波函數(shù)的概率詮釋（1926）；數(shù)學(xué)家閔可夫斯基提出四維時空理論（1907）；數(shù)學(xué)家外爾提出規(guī)范不變原理（1918）；數(shù)學(xué)家希爾伯特發(fā)展了量子力學(xué)的希爾伯特空間（1927）。當(dāng)然還可以舉出赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波（1888），倫琴發(fā)現(xiàn)X射線（1895），能斯特發(fā)現(xiàn)熱力學(xué)第三定律（1905），韋格納提出“大陸漂移說”（1912），雖然這些科學(xué)成果都很重要，但不屬于物理學(xué)革命的關(guān)鍵貢獻(xiàn)。

物理學(xué)革命的哲學(xué)深度是超越力學(xué)自然觀的，這正是哲學(xué)家康德自稱的哲學(xué)上“哥白尼革命”的結(jié)果。與政治上完成市民革命的法國相反，德國生機論的哲學(xué)傳統(tǒng)與浪漫主義奇妙的結(jié)合，產(chǎn)生了超越力學(xué)自然觀的辯證法自然觀。最早想要超越力學(xué)自然觀的是康德和歌德。康德在其著作《判斷力的批判》中充滿企圖調(diào)和力學(xué)自然觀和目的論的搏斗。歌德在其《植物的變態(tài)》中從現(xiàn)實著手做超越力學(xué)自然觀的“理性的冒險”。承襲這一思想而致力于建立自然哲學(xué)的是馮·謝林，他從費希特那里繼承了“自我和非我”的哲學(xué)辯證法思想，完成了自然的辯證法著作《自然哲學(xué)觀念》和《論宇宙精神》。他主張最初的東西不是物質(zhì)本身，而是吸引和排斥這兩種力的統(tǒng)一所產(chǎn)生的東西。精神也是一樣，必須統(tǒng)一于更高級的同一性中，“自然是看得見的精神，精神是看不見的自然”。追求對抗的兩種力統(tǒng)一的這種自然觀以兩極性和二元性為第一原理，把認(rèn)識絕對統(tǒng)一作為最終目標(biāo)。

哲學(xué)革命對科學(xué)的影響是通過教育改革實現(xiàn)的。由于中世紀(jì)建立的一些大學(xué)，布拉格大學(xué)（1348）、維也納大學(xué)（1365）、海德堡大學(xué)（1386）、科隆大學(xué)（1388）、萊比錫大學(xué)（1409）等，到18世紀(jì)大都蛻變?yōu)楦鞣鈬囵B(yǎng)官吏和僧侶的機構(gòu)。普魯士王國內(nèi)務(wù)部文教總管洪堡（Wilhelm von Humboldt，1767—1835）領(lǐng)導(dǎo)了一場教育改革，實踐哲學(xué)家費希特和馮·謝林的大學(xué)觀——研究和教育統(tǒng)一，大學(xué)作為研究場所的一般高等教育設(shè)施出現(xiàn)了。他努力把大學(xué)辦成既同政府脫離又同小市民生活脫離，研究學(xué)問和追求真理的“孤獨和自由”的大學(xué)。在培育自由研究的精神氣質(zhì)的同時，語言學(xué)家和評論家沃爾夫于1787年發(fā)明的“研究班”（Seminar）作為新的教學(xué)制度加以推廣而逐漸確立起來。從語言學(xué)領(lǐng)域開始，在歷史學(xué)領(lǐng)域定形，擴展到自然科學(xué)領(lǐng)域。數(shù)學(xué)物理學(xué)研究班以柏林大學(xué)的語言學(xué)研究班為模特，先后在柯尼斯堡大學(xué)（1835）、哈雷大學(xué)（1839）、格丁根大學(xué)（1850）、柏林大學(xué)（1864）等校發(fā)展起來。教育的發(fā)展使德國涌現(xiàn)出一大批世界知名的科學(xué)家，如數(shù)學(xué)家雅可比、物理學(xué)家歐姆、化學(xué)家李比希、生物學(xué)家施萊登和施萬等。柏林大學(xué)和格丁根大學(xué)是德國大學(xué)教育改革成功的典型代表。

柏林大學(xué)創(chuàng)辦于1809年，初名為“弗里德里?！ね髮W(xué)”（Friedrich-Wilhelm-Universitat），位于普魯士首都柏林市中的菩提樹下大街，1949年改稱“洪堡柏林大學(xué)”（Humboldt-Universitat zu Bedin，HU Berlin），另建新址于柏林市東南部。作為教育改革的典型，洪堡親自負(fù)責(zé)籌建，費希特出任校長。弗里德里希·威廉三世（Friedrich Wilhelm Ⅲ，1770—1840）的三句話，“科學(xué)無禁區(qū)、科學(xué)無權(quán)威、科學(xué)自由”，為學(xué)術(shù)自由風(fēng)氣的形成鋪平了道路。教師有較多的學(xué)術(shù)自由。學(xué)生依自己的興趣選課，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下開展科學(xué)研究。以文法見長的柏林大學(xué)數(shù)理也不示弱，19世紀(jì)下半葉誕生了許多世界知名科學(xué)家，如數(shù)學(xué)家?guī)炷瑺?、物理學(xué)家亥姆霍茲、化學(xué)家霍夫曼，二戰(zhàn)前涌現(xiàn)了29名諾貝爾科學(xué)獎得主。最為重要的是物理學(xué)革命的號手和主將都在這里，普朗克吹響了物理學(xué)革命的號角，愛因斯坦同時在相對論和量子論兩個戰(zhàn)場打先鋒，波動量子力學(xué)創(chuàng)建者奧地利物理學(xué)家薛定諤來柏林大學(xué)接替普朗克任理論物理學(xué)教授（1927—1933）。

格丁根大學(xué)創(chuàng)建于1734年，位于漢諾威市南的格丁根鎮(zhèn)，因其在數(shù)學(xué)領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)而馳名世界。格丁根大學(xué)的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)為“數(shù)學(xué)王子”高斯所創(chuàng)，他的頭像被印在1989年發(fā)行的10馬克的幣鈔上作為紀(jì)念。1886年因發(fā)表“埃朗根綱領(lǐng)”（1872）而出名的克萊因的到來，以及相繼加盟的希爾伯特（1895）、閔可夫斯基（1902）和龍格（Carl Runge，1856—1927，1904），格丁根建成了20世紀(jì)初的世界數(shù)學(xué)中心。格丁根大學(xué)奉行的“理論與實踐相結(jié)合”的原則，創(chuàng)造了20世紀(jì)初科學(xué)史上“輝煌的格丁根時代”。有45位諾貝爾獎得主曾在格丁根大學(xué)學(xué)習(xí)、任教或研究，其中包括來自美國的后來被譽為原子彈之父的奧本海默等國際學(xué)生。這里特別強調(diào)其物理學(xué)革命重鎮(zhèn)的作用，物理學(xué)革命的八位德國奠基人都有格丁根的學(xué)術(shù)因緣。希爾伯特、閔可夫斯基、外爾、施瓦西、玻恩、海森伯都曾為格丁根大學(xué)教授，普朗克曾是學(xué)術(shù)委員會成員，愛因斯坦因為曾在蘇黎世師從閔可夫斯基也算有間接的格丁根因緣。此外廣義相對論的早期闡釋者泡利（W.Pauli，1900—1958）曾在這里做助教，量子力學(xué)奠基人之一的英國物理學(xué)家狄拉克（P.Dirac，1902—1984）也曾在這里做訪問學(xué)者。

美國：大科學(xué)與自由傳統(tǒng)

美國的全稱是美利堅合眾國，作為英國在北美洲的殖民地于1776年獨立。美國居民以歐洲移民為主體，主流社會傳承歐洲的文化傳統(tǒng)。早期移民為失去土地的農(nóng)民、生活艱苦的工人和受宗教迫害的清教徒，這使得年輕的美國特具活力和自由精神。美國沒有經(jīng)受歐洲各國之間的戰(zhàn)亂，由于在兩次世界大戰(zhàn)中的作用，奠定了其世界超級大國領(lǐng)導(dǎo)地位。在蘇聯(lián)解體后成為世界上唯一的超級大國，其在經(jīng)濟、政治、科技、軍事、娛樂等諸多領(lǐng)域里領(lǐng)導(dǎo)世界潮流。

美國的世界科學(xué)中心期是1970年代前后的80年（1935—2015），標(biāo)志性成果是開創(chuàng)大科學(xué)時代。美國科學(xué)學(xué)家普賴斯的演講《小科學(xué)，大科學(xué)》，把二戰(zhàn)作為從“小科學(xué)”到“大科學(xué)”的轉(zhuǎn)折點。并論及大科學(xué)形態(tài)、規(guī)模和發(fā)展方式等基本問題。所謂大科學(xué)乃研究目標(biāo)宏大，需要巨大的人力和物資的投入，多學(xué)科協(xié)同運作。最能體現(xiàn)大科學(xué)精神的是大科學(xué)工程，以科學(xué)與直接經(jīng)濟活動分離為特征。與一般工程之不同在于，其主要目的是為科學(xué)研究服務(wù)。它通常使用正在開發(fā)、尚未發(fā)展成熟的技術(shù)，因而在工程進(jìn)行過程中還需要進(jìn)行實驗研究，才能確定最終采用的材料、部件和方案。與一般科學(xué)研究項目的不同在于，需要按照系統(tǒng)工程的要求運作。大科學(xué)工程的成果是大型觀測實驗設(shè)施和系統(tǒng)的觀測實驗資料，它為科學(xué)前沿的研究提供重要的條件和手段。曼哈頓計劃（Manhattan Project）、阿波羅登月計劃（Proiect Apollo）和人類基因組計劃（Human Genome Project，HGP），代表了美國大科學(xué)工程開拓者的形象。

美國歷來標(biāo)榜自由，而且選擇希臘神話中的自由女神作為象征。1800年落成于華盛頓的國會大廈。作為民有、民治、民享政權(quán)的最高象征，它的圓頂上豎立著7米高的自由女神的青銅雕像。位于紐約哈德遜河口附近自由島上的自由女神像身高46米，乃1886年法國人民送給美國人民的禮物。身披長袍、手舉火炬和“獨立宣言”腳下環(huán)繞斷鏈。47米高花崗巖神像基座上鐫刻的銘文是猶太女詩人拉扎露絲（E.Lazarus，1849—1887）的十四行詩《新巨人》：“讓那些因為渴望呼吸到自由空氣，而歷經(jīng)長途跋涉業(yè)已疲憊不堪，身無分文的人們，相互依偎著投入我的懷抱吧！我站在金門口，高舉自由的燈火。”從《獨立宣言》以自由權(quán)為基本框架，到第32屆總統(tǒng)羅斯福宣告“四大自由”，乃至美國歷史上第三位女國務(wù)卿希拉里·克林頓的演講《互聯(lián)網(wǎng)自由》（Internet Freedom，2010），自由、平等、民主、個人主義作為美國文化中的主流價值觀，在美國歷史與社會中始終發(fā)揮著獨特作用。美國政治學(xué)家哈茨的著作《美國的自由主義傳統(tǒng)：獨立革命以來美國政治思想的闡釋》，系統(tǒng)解說了美國的自由傳統(tǒng)。正是這種自由傳統(tǒng)，引來世界各地科學(xué)家，為人類宏大目標(biāo)提供心理動力，使美國成為大科學(xué)的開路先鋒。

希特勒（A Hider，1889—1945）的“文化清洗運動”和《重設(shè)公職人員法》（1933），把成千上萬的猶太知識精英驅(qū)逐出德國，乃至法西斯勢力所及之歐洲猶太人大逃亡。十幾萬猶太難民流亡到七八十個國家，而美國成為接受猶太難民最多的國家。這批猶太難民中有科學(xué)家、工程師、醫(yī)生、律師、藝術(shù)家和新聞記者等文化精英萬余人，其中科學(xué)家達(dá)千余人。美國接受了這些知識難民中百分之六七十，科學(xué)家難民中的百分之七八十，其中許多是世界一流的科學(xué)家。猶太科學(xué)難民的到來，改善了美國科技資源，科學(xué)中心從德國移到了美國。截至1933年德國共有諾貝爾科學(xué)獎得主32名，而美國只有5名，二戰(zhàn)以后的諾貝科學(xué)獎則美國獨占鰲頭，其中的三分之一為猶太科學(xué)家。來美國的科學(xué)難民中包括享有盛譽的理論物理學(xué)家愛因斯坦和后來開創(chuàng)計算機理論的數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼，以及對大科學(xué)工程做出關(guān)鍵貢獻(xiàn)、在曼哈頓計劃中成功解決了核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)控制技術(shù)的來自意大利的猶太物理學(xué)家費米（E.Fermi，1901-1954），對航天工程中的空氣動力學(xué)做出重要科學(xué)貢獻(xiàn)的來自匈牙利的猶太工程師和物理學(xué)家馮·卡門。

曼哈頓計劃是美國政府組織研制世界上第一顆原子彈的巨大工程。由于來自匈牙利的猶太物理學(xué)家齊拉（L.Szilard，1898—1964）等人的建議，1939年10月羅斯?？偨y(tǒng)成立了一個由國家標(biāo)準(zhǔn)局局長、一位陸軍代表和一位海軍代表組成的鈾研究委員會。1940年6月又成立了以布什（V.Bush，1890—1974）為主席的國防研究委員會，鈾研究委員會成了它的一個小組，1941年12月鈾研究計劃從國防研究委員會獨立出來。1942年6月在紐約的曼哈頓地區(qū)建立了原子彈研究基地。包括原子反應(yīng)堆、鈾工廠和原子彈實驗場等16個主要項目的曼哈頓計劃開始實施，工程兵格羅夫斯將軍被任命為這一計劃的負(fù)責(zé)人。物理學(xué)家奧本海默負(fù)責(zé)武器研究室，物理學(xué)家康普頓負(fù)責(zé)鈾的生產(chǎn)。有關(guān)技術(shù)專家陸續(xù)來到洛斯·阿拉莫斯，包括特勒、費恩曼和費米，以及英國物理學(xué)家查德威克、奧地利物理學(xué)家弗里希、丹麥物理學(xué)家玻爾（Niels Bohr，1885—1962）和他的兒子奧格·玻爾（Aage Bohr，1922-2009）。1945年4月橡樹嶺已經(jīng)生產(chǎn)出足夠制造一枚原子彈的鈾235并完成了臨界裝配實驗。1945年7月16日5時29分45秒，一枚钚彈在新墨西哥州的一處荒野上點火試爆成功。1945年8月6日美國空軍在廣島投下了一顆鈾原子彈，8月9日又在長崎投下一顆钚原子彈，1945年8月日本天皇宣布無條件投降。曼哈頓計劃是人類歷史上第一個由國家集中協(xié)調(diào)進(jìn)行的大科學(xué)工程。整個工程匯集了美國及歐洲優(yōu)秀的原子物理學(xué)家、化學(xué)家、冶金學(xué)家、數(shù)學(xué)家及相關(guān)的各種技術(shù)專家，前后調(diào)集了科學(xué)技術(shù)人員15萬和職工50萬，動用全國電力的1/3，耗資20億美元，歷時近6年（1939—1945）終于完成了原子彈的設(shè)計和制造。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，美蘇兩國開始了核軍備競賽，整個地球進(jìn)入了核危險的時代。

阿波羅計劃是美國向月球發(fā)射載人宇宙飛船的大科學(xué)工程。蘇聯(lián)首先把人造地球衛(wèi)星送上天（1957）并首先把宇航員送上太空（1961），刺激了美國。美國總統(tǒng)肯尼迪提出在1960年代把人送上月球。于是以登月為中心的一系列空間探索計劃開始實施。通過多種方案比較于1962年11月最終確定了登月方案，即航天工程師霍博爾特提出的月球軌道會合（Lunar Orbit Rendezvous）方案。一枚土星5號火箭將載有三名宇航員的阿波羅太空船送入月球軌道，兩名宇航員乘一個小的登月艇降落月球，余下的一名宇航員留在環(huán)月球飛行的飛船指令艙中，待登月宇航員完成任務(wù)后與指令艙會合，三位宇航員啟動指令艙火箭返回地球。按照這個方案，整個過程有近百個步驟，特別是在月球軌道上對接，需要飛船和運載火箭有非常精確的控制設(shè)備，并且其各部件要具有極高的可靠性；要求有保證三名宇航員長時間太空生存的條件，要求有精確的通信聯(lián)系和跟蹤控制設(shè)備。美國國家航空與航天局先后發(fā)射了三個系列的月球探測器，“徘徊者”系列9個，“勘探者”系列7個，“環(huán)月者”系列5個，為登月的成功奠定了基礎(chǔ)。1969年7月16日上午9時23分，布勞恩（W.von Braun，1912—1977）設(shè)計的身高110.6米總質(zhì)量達(dá)2930噸的土星5號，載著阿波羅11號飛船騰空而起。1969年7月24日，阿波羅的指令艙濺落在太平洋上。阿波羅11號總飛行時間195小時18分35秒，登月艙在月面上逗留了21小時36分20秒，宇航員阿姆斯特朗在月面上一共停留了2小時13分。阿波羅計劃先后動員了120所大學(xué)，2萬家企業(yè)，400多萬人參加，耗資達(dá)240億美元。在肯尼迪總統(tǒng)建議制定這一計劃的1961年5月，還沒有一個美國人進(jìn)入過地球軌道，就敢于決定在10年之內(nèi)。使用尚未設(shè)計出來的火箭、尚未想象出來的合金、尚未制定出來的航行和對接方案。把人送上一個尚未探測過的月球并安全地返回地球。美國決定這樣一個如此大膽的計劃是出于什么樣的考慮呢？誠如美國科普作家薩根在后來追述的那樣，從根本上說既不是從科學(xué)的角度也不是從空間技術(shù)發(fā)展的角度，而是從意識形態(tài)斗爭和核戰(zhàn)爭的角度考慮問題的。

人類基因組計劃是人類為了探索自身的奧秘所進(jìn)行的一項宏大工程，旨在測定人類染色體中所包含的30億個堿基對組成的核苷酸序列，從而繪制人類基因組圖譜，并辨識其載有的基因及其序列，以破譯人類遺傳信息。人類基因組計劃最早是美國科學(xué)家在1985年的一次會議上提出的，1986年意大利一美國過濾性病原體學(xué)家杜爾貝科在美國《科學(xué)》周刊上發(fā)表了題為《癌癥研究的轉(zhuǎn)折點——測定人類基因序列》的短文，建議制定以闡明人類基因全部序列為目標(biāo)的人類基因組計劃，以便從整體上破譯人類遺傳信息，使得人類能夠在分子水平上全面認(rèn)識自我。1990年10月，美國正式啟動了人類基因組計劃，美國能源部和國立衛(wèi)生研究院聯(lián)合部署了“人體基因組作圖和測序”的重大科學(xué)行動，美國政府投資30億美元，社會各界資助100多億美元。隨后有歐共體、日本、加拿大、蘇聯(lián)、巴西、印度和中國等國家相繼提出了類似的計劃。由于各國政府和科學(xué)家們的共同努力，它發(fā)展成由15個國家和歐共體參加的國際性合作項目，成立了國際人類基因組組織以協(xié)調(diào)計劃的實施。人類基因組計劃包括四項主要任務(wù)：遺傳圖譜的建立、物理圖譜的建立、DNA順序的測定和基因識別。預(yù)計人類基因組計劃完成后，用“A、G、C、T”四個字母寫成的這本“天書”將長達(dá)數(shù)百萬頁。人類基因組的工作草圖已于2000年6月26日宣告完成，2001年2月12日美國Celera公司與人類基因組計劃分別在美國《科學(xué)》和英國《自然》雜志上公布了人類基因組精細(xì)圖譜及其初步分析結(jié)果，被認(rèn)為是人類基因組計劃成功的里程碑。草圖包含了85%的基因堿基對排序，2005年人類基因組計劃的測序工作已基本完成（92%）。已經(jīng)完成一批模式生物的基因組測序，有利于研究生物的進(jìn)化過程和確定人類基因的功能。1999年9月，中國科學(xué)家加入了這一研究計劃，作為人類基因組計劃成員負(fù)責(zé)測定人類基因組全部序列的1%，也就是三號染色體上的3000萬個堿基對。