第二次世界大战后，美国的基础学科立即受到国防部、原子能委员会和新成立的国立健康研究所的支持。标准局、地质勘察部和农业部支持的规模虽较小，但从开始到现在一直予以大力支持。科学事业发展的原因是：我们国家对于保障我国安全需要的认识；我们希望和平利用原子能，以及后来希望保证提供源源不绝的能源；科学的进步可以改善公众健康的远见；对科学提高农业生产率所起作用的认识；大胆探索和增强我国国际声望的观念，如我们探索人类登月；对空间观察站种种应用的认识；了解到地壳资源日益贫乏，尤其美国坐落的那一部分；对自然环境脆弱无力的认识；普遍接受了科学技术的进步推动社会和经济发展的观点；以及了解人类和宇宙，本身就是一个国家的目标，或许这是个还没有得到普遍认可、但却依然是坚定的信念。
1950年，建立了国家科学基金委员会（NSF），以特殊的手段保证国家基础研究项目和科学教育的平衡；当时打算大多数的基础研究和应用研究及其发展，由适当的公众团体、私人提供经费。
后来，国会新设了国家海洋大气局、环境保护署和能源部，扩增了国立健康研究所（NIH）的下属研究机构。不过NSF不再只是个附属机构，已成为政府支持各学科领域内基础研究的主要机构，同时还完成其它一些使命。二十五年内，它的拨款已增加了差不多四十倍，1980年财政年度的总统预算申请中，用于研究和发展的总额约三百二十五亿美元，其中包括NSF的十亿美元。
今天，NSF显然是支持诸如系统生物学、天文学、化学、固体物理学、环境科学和各种社会科学领域的主要联邦机构。在大学总的科研经费拨款中，仅次于NIH。去年一年内，NSF约接受了向联邦政府申请基础研究支持的总人数的一半。这一事实表明，它似乎已自然而然地成为科学界寻求支持他们研究的机构。
几年来，这项投资的收效巨大。现在已处于人类历史上亘古未有的时期。在下一节中，我将十分简单地提一下各学科中的近代发现，然后讨论美国基础研究的目前状况和未来远景。
近代科学的一些最主要领域
在NSF简短的历史进程中，已深刻地洞悉原子核的内部以及固态、液态、气态和热等离子态物质的特殊性质。我们已大量发现地壳成形及其内部活动的基本过程，并为宇宙射线的本质、起源和可能的未来的一些新概念所震惊。等会儿我将回过头来谈这些激动人心的发现。
我们已证明活细胞比我们二十年前所想象的要复杂得多，已画出了主要的代谢途径（构成大量细胞生命的化学过程），已详细了解使代谢成为可能的酶的本质和机制，已知道怎样在细胞内使能量变得可以利用以及怎样利用。我们已描述了在细胞内完成专一性功能的亚细胞实体，并洞悉基因的本质和基因寻找表达的机制。我们已开始瞥见基因功能受控的方式，日益懂得进化的活动方式，但不完全理解。目前的分子遗传学知识、主要来自病毒和细菌的研究。我们很少瞥见原核细胞中的作用机制，足以表明这些机制是更其复杂和微妙。
我们已阐明一些组织如肝、结缔组织、骨、肾、血细胞和肌肉的许多专一性生化方面的情况，而且发现，我们之中有些人正受到每一种可能的遗传缺陷的折磨，而生活却仍正常。我们现已详细了解植物细胞的光化学器，和所有生命赖以生存的使微生物得以固氮的事件。
十年来，若干生物学领域已有实质性的突破——特别是免疫学、内分泌学和神经科学。我们最早了解的免疫系统是作为对病毒和细菌侵袭的防御机制。后来才逐渐知道其在变应现象中所起的作用，近来当我们自己的细胞发生不正常变化时，才发现它为监视和清除的机制。最近，出现了自体免疫病，免疫系统不能识别某些正常的自身组织，因而造成一些疾病，如重症肌无力和多发性硬化。在内分泌学方面，重大的进展来源于识别了受体蛋白质，以及识别了激素与靶细胞表面的受体蛋白质相结合后引起的一系列事件，还有鉴定出十年前不可想象的激素的多样性。
假如我能在唯一的领域里同你们共享我的热情，那就是最近搞清楚的关于神经细胞的特性，它如何传导神经冲动，怎样从一个细胞传递到另一个细胞，而且开始了解行为的生物学基础。当前对神经的十分详细的了解使我们能理解经典药物和毒品，如番木鳖、蜂毒和蛇毒等的作用机制；镇静剂如利血平的作用机制；以及氯普马嗪和通过经验发现的治疗精神分裂症的其它有效药物的作用机制。实际上，现在很有希望获得对控制精神失常的新的和有效的药典。
对于知觉过程的认识已有了一个开端——例如，当光照射在视网膜的细胞上时，怎样发生知觉以及信息如何在大脑中加工、传递和“显示”。大脑已被划分成负责各种类型知觉的区域并正在画出分布图，我们发现兴奋和痛苦在生理上是何等地密切相关，以及麻醉剂在何处和怎样影响大脑。尤其激动人心的是，脑中分泌的化合物在正常情况下充当我们自己的“麻醉剂”。大多数信息是通过神经至神经的“硬线”发出信号，而“情绪”则受内分泌机制平衡的影响，在平衡过程中，脑的某些区域分泌的激素，影响相邻的其他区域。
国内外的科学
自从国家科学基金委员会诞生以来，大概已了解全部学科的百分之八十左右。这一时代以第二次世界大战的结束为起点，那时许多国家是一片废墟，自那以后，美国对科学认识的成长作出了无与伦比的贡献。但是，那个时代即将结束。
正当我国的科学事业处于兴旺发达、生气勃勃和富有成效之际，国外科学亦进入它们自己发展的轨道。西欧在科学上做出的努力，就整个来说几乎与我们不分上下。日本的研究和应用的成就大概是美国的一半，几乎没一项可说是带有军事目的，更多地致力于基本研究。苏联的努力堪与我们并驾齐驱，尽管还不及我们那样勇于创新和富有成效。这些国家的研究成就，像它们的工业一样，都比我们的年轻。它们都已拥有最新和最有效的仪器，而我们的仪器却落后了。于是，即将来临越来越多的竞争。有些国家如巴西、阿根廷、墨西哥、印度和中国，现代科学的努力还刚刚开始。我希望当NSF的年龄加倍时，美国科学仍像今天那样富有成效。但是即使如此，我们也不能指望保持享有过去那样的领先地位。我希望我们的科学是杰出的，但肯定会有激烈的竞争。不过这不一定是使人关切的原因：因为任何地区获悉的科学认识都将为我们所用——但只有我们保持领先的科学能力，方能把其它国家的科学全部用于我们的目的。
不久将来的基础研究
当我们着手讨论以后几年的科学问题时，毫无异议，我们的主要收获是知道了接下去要问的是什么问题。这些问题比我们昨天解决的问题更难表述。它们将处理远非我们的感官能够触及的现象，需要更精密更尖端的仪器和设施。科学的明天较之科学的昨天，将耗费更大的财力和物力。
物理学和天文学
现在核内几乎只有少数真正不可分割的粒子，那些粒子现称为轻子：电子、μ介子、τ粒子以及与它们有关的中微子。在特定的条件下，已看到了二百多种叫做强子的其他粒子。强子之间的作用力很强，这些粒子不被认为是基本粒子，而是由夸克组成，虽然夸克绝不会像独立的实体那样被看到。
粒子物理学家们被有待揭示的性质是简明而对称的概念所推动。四种主要的物理力——重力、电磁力、核的弱相互作用和强相互作用——中好像已建立了电磁力和弱相互作用的关系，以后几年将致力于建立弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用的关系。主要的努力方向是找寻W粒子——弱相互作用力的量子，它的质量约是质子质量的75倍。现有的机器无法提供为证实其存在所必需的能量。通过比较聪明的实验可以证明，可以绕过这一困难；否则，需要十分昂贵的仪器，也许只有在世界各国的资助下才能建造。
对于固态和液态物理学的认识，仍有大量工作要做。同步加速器辐射、高强度紫外线、X射线辐射和中子源，尤其是高强度脉冲中子束，将有力地支持这一领域的研究。因为凝聚物质的科学用作为其它科学领域和各种各样技术的基础，所以促使我们责无旁贷地担负起这些任务。
据说，天文学是每一位科学家的第二科学。我们大多数人都注视着天文学的进展，而且总是叹为观止。3°K辐射的检测强烈地支持了宇宙起源的大爆炸概念，中子星的发现证实了星球演化理论，表明黑洞存在的空前有力的意见，有助于证实广义相对论的比较著名的预测之一。
现在，已可使用一整套新型而有效的天体物理学仪器。从空间站观测红外和γ射线还刚刚开始。当航天往返飞行许可时，我们希望发射大型空间望远镜，与此同时，新式的地面大型多镜望远镜投入工作，以及完备的甚大天线阵开始收集数据。综合起来，这些将使天文观察的距离之远和资料之细达到前所未有的程度。等待出现怎么样的奇迹，没有一个人说得出来。
化学
研究原子和分子的结构，已可利用成套的新式工具。同步加速器辐射源、强中子源、核磁共振、电子顺磁共振和复杂的显微光谱学仪器，以空前严密的方法揭示有机分子的详细结构。现在调谐激光使我们可能观察时间短达10-12秒的化学反应的中间过程。我们期待着这些技术用于生命系统的大分子研究，如叶绿素和血红素。另一个完全不同的方向上，继续探索激光分离同位素的前景，可能产生巨大的经济效益。
在我们的时代中，化学家们已成为名副其实的术士，几乎可随心所欲地合成任何一种分子。但是，仍有一些分子至今尚未探明（正是这种探究，才产生了尼龙和达可纶）；当我们对生命系统的大分子结构知道得更多一些时，化学家们能以前所未有的精度和成功制造新的药物。
地学
十年来，全世界浩瀚的海洋中，钻探了几百个深洞，研究从中回收的岩芯，推翻了所有关于地壳性质和行为的古老的假设。根据这些很贫乏的资料，已提出了原大陆即泛古陆的概念。泛古陆在几万万年之前已破碎，接着发生大陆漂移。然后，海底扩展和板块结构形成，阐明了地球的主要特性，部分解释了矿体形成的原因。但是资料的基础仍很薄弱；如果要了解地球的过去和将来，还需再钻更多更深的洞。
用于观察地球的基础空间站将大大提高我们的大地测量学的知识，使我们能检验板块结构的预测，为检测矿物资源和观察作物提供了方便。我们的矿物资源的蕴藏量是我们将来的经济的关键，使我们能合理规划必要的代用品。地震研究将继续进行下去，实现可靠的地震预测。不过我们还没有对这些预测的可接受的社会反应模式。因此，随着科学的发展，我们还应加强防震工程。
随着有关大气、海洋及其相互作用的资料收集的不断进展，我们应能更透彻地了解气候，或许能作出更可靠的长期天气预报。要作出努力去及时了解大气的二氧化碳的增多及其对于气候的影响；这一努力的结果将对全世界的能量政策起关键性的作用。值得注意的是，这些事情本质上是全球性的问题；有效的国际协作是取得成功的一个条件。
生命科学
我长期以来一直小心翼翼地预测，生物学领域内可了解些什么或这些知识能派什么用场。唯一可肯定的看来是我们总是感到惊奇。例如，试考虑有关DNA的两项最新发现。
你们知道，DNA是一条连续不断的链，其中出现的三个字母拼成的单词，都是由四个字母组成。但是，由于单词与单词之间无间隙，如果读时移动一字母，就会读出完全不同的讯息。至少病毒的一个科十分明显，实际上以所有三种可能的读法来读遗传讯息，产生那些病毒的生命周期所必需的三种完全不同的蛋白质。那种卓越的密码学对于病毒是非常有用的，因为病毒有一个额外的收获，即在最少的固态物质内装了最多的信息。
哺乳动物中出现相反的情况。拼出蛋白质里氨基酸顺序的DNA讯息，可中断几次，夹入长长一段不进行转译的DNA。这段DNA的意义没有完全弄清楚，但几乎可以肯定，它与蛋白质合成的控制、进化机制和我们何以能制造如此众多的抗体有关。
关于分子遗传学，关于单个活细胞究竟是什么样的以及它究竟怎样起作用的，还有大量的知识需要了解。迟早我们将汇集正确的线索，去了解正常细胞转化成癌细胞的内在本质，也许能把这种转化机制与已知致癌物化学结构的极其多样性联系起来，并去了解同由于各种形式的环境损害比起来，哪些癌是我们自己的生物学规律的不可避免的结果。如果我们十分幸运，则我们也许可获得那种转化怎样可被逆转的线索。
不久，我们应更深入地洞悉分化的本质，即生物体发育的基本过程——例如，特定的细胞类型的遗传程序编制，使胚胎细胞迁至新的位置并定居下来的信号。当我们了解在发育神经系统中细胞怎样相互寻找，怎样识别它们的相应的搭档时，当我们了解在几十亿个正确连接中，生长的神经怎样发现正确的肌肉或神经并与它们连接起来时，我们也许多少能理解成年的大螯虾为什么能长出一条新肢，而我们却不能；或许这就是寻找刺激骨髓和周围神经系统中被割断神经再生方法的理论基础。
关于神经系统方面，只有一小部分研究以人为对象；大多数研究必须用提供特殊实验机会的物种来做，如鱿鱼、大螯虾、电鳗或小鸡。研究相当原始的神经系统中的学习，刚刚开始探索记忆的物理学基础，不过了解记忆和回忆将是我们好几十年的任务。不久，我们会知道必定是引起了严重精神分裂症的内在的物理缺陷，或许能比今天更好地知道如何着手减轻由精神病患者所造成的人力浪费的负担。
我希望从植物生物化学和植物生理学的先进的见解中取得同样的效益。好几年来，农业生产率一直处于平衡状态。常规的技术——育种、灌溉、施肥——很少可能再提高生产率。随着对于光合作用、固氮和转移基因能力的认识的提高，是否能使我们生产出高产品种的作物或培育出只用少量的光、水或肥就能茂盛生长的植物，那还得等着瞧。显而易见，除非我们对这些品种有足够的认识并努力去培育，否则绝不可能得到这样的品种。
环境
对于环境质量的保护将继续进行下去。对于所涉及的基本过程——光合作用、去硝化作用、矿化作用、气体吸收、挥发等等——的科学认识还只停留在初级阶段，还不是真正大规模的保护，还没有很好了解对环境可能有益或有害的大规模的交换和流通。要求考察的一些主要课题如下：
通过森林以及其它天然的和栽种的植物澄清大气。
通过酸性沉淀改良土壤。
沉淀对于河湖水质的影响，通过酸性物质的沉积致使水生植物和水生动物的变化。
粮食作物和自然食物链内重金属含量的增加，是大气和土壤代谢的酸性沉淀物直接沉积的结果。
用于农业和森林的挥发性农药或其它化学药品的毒性，以及它们#人体和环境的影响。
大气——生物圈交换中所含的物质和过程。
建立认可的标准和设计认可的控制技术的努力，还得持续好几年，因为尚需努力认识人为污染的威胁的本质和大小。就污染而论，正像粮食增产和其它物质一样，现在正是我们获得可靠的剂量反应曲线，一直到比较现实的低剂量的反应曲线的时候了。说实在的，我们不应再对谁也没有见过的可能的曲线的形状作无休止地争论。
立即制订一个可靠的长期处理放射性污物的计划，是迫在眉睫的环境保护问题。我和我的同事们仍然坚信，一个适当的地质库，可以选来隔离有害的放射性元素。直到最近，污物隔离的研究和计划仍集中于如此一种地质屏障方面，但是较新的研究表明，工程屏障也是行得通的。根据综合的污物隔离系统——除地质屏障外，包括污物的形成和组成、容器、外包装、污物和周围环境在超过规定时间后的相互作用——分析放射性元素的隔离机制，一定可能设计一个适当的系统。用实验室的实验数据，应能可靠地预测长期贮藏的性能。
另一个关键问题是我们将来的水源。制定合理的政策还需许多认识，这只能得自适当的研究。例如，我们需要知道，能够预测极端偏离正常雨量到什么程度（干旱和水灾），这究竟能否预测，以及可以发展什么样的技术措施。许多地区的地下水仍是一种不确定的水源，通过对一些盆地的研究，可以探究影响地下水的因素。非点源污染对河湖水质的影响还不很清楚、进一步减少点源污染和注意非点源污染之间投资的权衡，仍是一个关键问题。必须研究水的再循环和再利用的技术，以及减少水耗量的可能性，以助于应付将来的要求。
社会科学
自然科学技术前进的步伐已大大超越社会过程及其管理知识的成长，这几乎已是老生常谈。试考虑这些“常用之词”，如人口、犯罪、贫困、酗酒、吸毒、儿童和家庭的发展、教育、就业、老年、城市、性、歧视、冲突。目前，许多社会科学和行为科学的研究，是由我们的时代来确定其形式和外容。那种认识进展慢而且难，所反映的不是研究人员的无能，而是问题的内在困难，缺乏有用的非人类模型，而且我们又不愿以人为材料。
我们仍可指望改进计量经济学模型的质量和利用率。我们应该寻找生活质量的非市场的指标，以致能度量政府对我们的幸福感的干预作用。在得到一些更直接的测量之前，我们大多数人都不太信任市场代理人和多回归分析所作的估计——如果不知道污染对健康的影响，我们实际上是把估计的价值置于非污染的空气上。
我们的社会必须决断，近年来的所作所为，是否是不乐意冒险。最近几十年来只有两种癌的年龄校正发病率已有重大变化——因吸烟而肺癌增加，因未知原因而胃癌明显减少——，鉴于这一事实，近代的癌症恐惧和由此制订的条例，是否是一个合理的过程？是否有一个认可的方法，来估计我们热切希望进行干预的相对利益和代价呢？是否像传说的那样我们已致命地卡住了经济命脉而严重影响生产率和革新呢？通货膨胀、老年人社会、难以对付的失业和能量费用明显飞涨等将对我国的福利产生什么结果？我们能与日益独立的世界经济达成协议吗？我们能学会缓和国际紧张局势和避免武装冲突吗？这类问题的目录单几乎是无穷无尽的；这些问题的回答对于制定合理的国家政策似乎是绝对必要的。我只能提出希望，希望社会科学和行为科学及时找到有用的近似回答。
仪器
现在来谈一下美国科学事业的制度方面问题，首先是仪器问题。从19671976年，基础研究经费不足，不能全力支持已有的事业。可用的经费尽可能地铺开，主要用于薪金和消耗品，而对仪器的要求未予以满足。在这几年中，五花八门的新技术、新工艺和新仪器发展起来了，不仅为其它任务节省了人力，而且能测量过去无法理解的现象。
目前用于工作以应付迫切需要的这些新仪器太少了。它们包括：核磁共振仪，电子顺磁共振仪、同步加速器辐射源、扫描电子显微镜、高压电子显微镜、高分辨质谱仪、中型计算机和其它仪器。这些仪器价格之高和数量之少，将使许多科学研究方式不得不进行彻底的改革。
新型仪器的使用，从高能物理学、天文学和海洋学的大型昂贵的机器开始。因为每一种这样的仪器只有几架，研究人员要跑很多路来用它们，往往还要带着辅助设备、高级研究人员和研究生。这种体制（公用）推广至空间课题，现在推广至化学、生物学和物理学的中等价格的仪器的使用。仪器首先必须公用。概念和仪器总是走在学科的前面；如果我们的科学干部尽可能多地出成果是我们社会的意旨，那么不能提供适当的仪器，便是浪费和不明智。
…………
NSF的主要使命是扩大有用的知识，而不是解决社会问题，不是直接地扩大经济，保护公众健康或保障国家安全。我们有一组派遣机构；如果发现哪一个机构运用科学不得当，我想那里有病就在那里治疗，而不是去歪曲NSF的使命。在联邦建立的机构中，基金会档案的完整和健全方面是卓绝的。它的成就应更广泛地为美国人民所知，使他们能以这样明显表达我国目的而自豪。
[Science，1979年204卷4392期]