科学是如何诞生的：管窥其背后的人员、机构和资金

本文刊登于《Discover》杂志2021年6月号，题为“展示科学”。订阅以获取更多类似故事。

一些科学家希望揭示自然宇宙的真相——了解遥远恒星的特性，或深海生物，或我们细胞的内部。另一些人则寻求解决方案，希望改善我们的生活或弥补我们对环境造成的损害。动机的清单很长，取决于你与谁交谈。但大多数人都不认识任何科学家。根据美国研究协会的数据，2017年，约五分之四的美国受访者说不出任何在世科学家的名字。在能说出名字的人中，主要答案是斯蒂芬·霍金（27%），他于2018年去世；尼尔·德格拉斯·泰森（19%），他最后一次发表研究是在2008年；以及比尔·奈（5%），他于1986年辞去了工程师的工作。然而，目前有超过150万美国人从事科学家工作，这比小学教师的数量还要多。

我们不知道他们的名字，因为他们大多在幕后，一点点地试图解决问题。很少有人会做出登上新闻的工作。更少有人会获得足够的宣传，以至于人们开始认识他们。常读《Discover》的读者可能知道像天体物理学家阿维·勒布，或因CRISPR基因编辑工作而获得2020年诺贝尔奖的詹妮弗·杜德纳这样的名字。但在我们能够用CRISPR编辑基因之前，人们已经积累了数十年的微生物学和遗传学数据。今天随便抽选一位研究人员，我们只能猜测他们的工作将如何改变我们的生活。

尽管现代科学家有能力改善世界，但他们面临着两极分化和政治化的现实。“我们这些研究科学的人认为这是一个非常令人不安的时代，”哈佛大学科学史学家艾伦·勃兰特说。“我们对科学合法性和权威的侵蚀感到震惊，因为它对解决世界问题至关重要。”

近期历史揭示了战略性的企业利益和政治如何破坏科学，这种大规模破坏始于20世纪50年代。那时，烟草巨头开始散布疑虑，其策略至今仍被许多行业使用。学术界和医学界的不足也损害了公众信任，例如罕见的欺诈事件以及种族、性别和其他偏见影响研究和公共卫生的多种方式；这些失误尤其伤害了女性、有色人种、黑人和原住民社区以及LGBTQ+人群。2020年，破裂的信任演变成一场公共卫生灾难，因为尽管卫生官员、医生和研究人员不断提出相反的论断，仍有大量美国人透露他们相信COVID-19大流行要么是一场骗局，要么是为了政治利益而被故意大幅夸大。

听听科学家们的话，你可能会听到气候变化可以得到缓解，疫苗可以拯救生命，或者转基因作物可以在没有不良健康影响的情况下帮助对抗饥饿。我们为什么要相信他们？答案只能通过审视科学本身的过程来得出，这个过程围绕着资金、研究标准和公众认知展开。

幕后

内华达大学里诺分校的科学哲学家卡洛斯·马里斯卡尔认为，科学的公众认知问题很大一部分原因在于沟通不畅。“我们没有足够好地让人们了解科学过程的幕后，而不是科学产品本身，”马里斯卡尔说。

以营养科学和鸡蛋为例。如果你只看标题，你会觉得鸡蛋有一天是主食，第二天是充满胆固醇的死亡陷阱，然后在你还没来得及找到新的最爱早餐之前又变回健康的食物。马里斯卡尔解释说，如果你深入探究，表面上看起来像反复无常的东西，实际上只是科学家们在做他们最擅长的事情：学习。当研究人员发现胆固醇在心脏病中的作用，以及鸡蛋中胆固醇的高含量时，他们警告人们要谨慎食用鸡蛋。然后，当他们发现胆固醇有两种类型，而鸡蛋含有更健康的那种时，鸡蛋又回到了菜单上。

“我认为这确实是科学最令人印象深刻和最好的特点之一，”马里斯卡尔说。“当它出错时，它会自我修正。它能够自我纠正。”研究人员不断地跟进当前证据所表明的真相，并拓展已知知识的边界。这个领域旨在挑战我们当前的理解，并涉足那些没有确凿答案的问题——至少目前还没有。

科学的正式过程通常始于研究人员提出一个具体、可检验的问题并寻求解答（通常由专家团队完成）。该方法需要经过多次审查、批准，并且常常是失败的尝试才能获得资金；我们很快就会深入探讨资金问题。问题可能会在过程中进行调整，涉及动物或人类的研究还需额外经过审查委员会的批准。如果资金到位，实验室或实地工作便开始，团队记录他们的发现。当需要向世界分享时，他们会撰写一篇研究论文，并选择一份可能发表该论文的科学期刊。选择包括许多较小的、针对特定主题的期刊以及一些知名刊物，如《科学》或《自然》。这时，关键的同行评审阶段便开始了。

提交给特定期刊后，主编将首先审阅稿件。如果认为合适，该编辑通常会邀请相关研究领域的另外三位科学家（该过程中的同侪）对稿件进行评审。这意味着多位专家会极其仔细地审查该项工作，寻找任何看似不妥之处。他们可能会说：我认为这个数据点有误；你在这里使用了错误的分析方法；或者，你的结果没问题，但你得出的结论有缺陷。任何一篇论文至少要经过作者和评审人员之间的一轮修改——通常更多——直到所有相关人员都认为论文严谨无误。这种彻底的审查和审视是同行评审期刊成为坚实科学基石的原因。

文书记录

资金也根植于这个基础中，这一现实可能招致批评和审视。如果你想进行研究，你需要资金。那么，是谁在出钱呢？

简而言之，研究与开发（R&D）由众多企业、组织和政府机构资助。虽然确定具体数字很困难——而且取决于你如何定义科学研究——但根据国家科学与工程统计中心的数据，2018年美国在研发方面投入了5800亿美元。除去其中一半以上用于实验开发（包括大量私营研发，例如汽车公司改进发动机，这些研发成果从未发表在期刊或公众视野中），大约2115亿美元用于基础和应用科学研究。在总额中，企业贡献了约43%的资金。其余资金来自联邦政府（38%）加上州政府、非营利组织和其他机构。

大部分联邦科学资金通过国家科学基金会 (NSF)、国家卫生研究院 (NIH) 和其他机构以拨款形式分配给大学和研究机构。在像NSF这样的机构，一个由外部人员（相关领域的专家）组成的专家小组会审查每个提案，并就哪些项目获得资助提出建议。通常，一旦研究开始，拨款机构就不再参与研究。科学家们保持独立进行他们的工作，但在过程中会向资助机构提交一些进展报告。

“人们认为如果有人资助某项研究，那么他们基本上就是买下了这项研究，以及从事这项研究的人，但这并非完全如此，”内华达大学里诺分校的气候学家安托瓦内特·塞拉托说。

然而，马里斯卡尔表示，当营利性行业在研究中投入大量资金时，事情可能会变得有点复杂。“确实，在大多数情况下，资金几乎没有或根本没有明显影响，”他说。“但是，也会出现非常恶意的资金使用情况，比如烟草业，他们不遗余力地资助了大量研究。”

例如，烟草业投资于肺部疾病遗传因素的研究。他们还围绕石棉建立了法律案件，以抵御吸烟并患上癌症的原告。这些都并不意味着研究本身进行不当，即使研究的动机和用途是阴暗的。“他们只是想混淆视听，”马里斯卡尔说。本质上，研究可以像盾牌一样用来保护烟草销售。

烟草行业剧本

即使资金来源不直接参与研究过程，他们也拥有一项赋予他们权力的能力：选择资助什么。这是烟草行业虚假信息宣传的核心策略，该宣传持续了上个世纪的一半时间。他们资助科学家研究烟草之外的其他癌症病因，以及更多。

“这是一个相当戏剧性的故事，”科学史学家勃兰特说。1953年12月，各大烟草公司高管齐聚纽约广场酒店。对他们来说，那是一个危机时刻，主要研究结果开始将吸烟与肺癌联系起来。于是，他们请来了公关专家约翰·希尔，他是当时最大的公关公司之一的负责人。

“希尔（基本上）对他们说，‘不要试图反驳这一点。不要忽视它。如果你不喜欢正在出现的科学，那就生产你自己的科学。’于是，该行业建立了一个行业研究项目，”勃兰特说。

这种策略被称为“烟草行业剧本”。其他行业，如石油和饮料行业，也纷纷效仿。主要目标是什么？尽可能多地资助那些能转移人们对有害产品注意力、以及可能证明产品安全的研究。这样，你就可以指着其他研究说，产品与危害之间的联系尚不明确。

1981年，就在埃克森公司科学家发现化石燃料与气候变化之间存在令人信服的联系几年后，公司高管罗杰·科恩在一份内部备忘录中警告说，继续消耗化石燃料可能会造成灾难性后果，“至少对相当一部分人口而言”。然而，该公司对外传播的信息却保持着不同的论调。甚至多年后，时任首席执行官李·雷蒙德在1996年底特律经济俱乐部的一次演讲中表示：“目前，科学证据尚无定论，无法确定人类活动是否对全球气候产生显著影响。”

如今，这种宣传方式仍然是石油和其他说客的惯用伎俩，并可能被美国政客和公关顾问们所重复。在某些情况下，宣传活动已经意识到，简单地说“证据尚无定论”就足以达到他们的目的——甚至无需实际资助或提供研究。

负责任的研究

当涉及到具体的研究时，这些策略会使竞争环境复杂化。但科学的长期发展轨迹总有办法筛选和纠正那些受别有用心或人为错误影响的工作。

尤其是在现代工作中，有一些方法可以识别企业利益。大多数科学期刊在发表结果之前都要求作者披露任何利益冲突及其资金来源；任何阅读科学发现的人都可以在论文底部，参考文献之前，查找此免责声明。

尽管研究人员似乎有动机伪造他们的工作，但不对研究进行欺诈的动机可能更强烈。从事不道德研究的研究人员可能会失去工作并被该领域列入黑名单。

2005年，佛蒙特大学医学院的一名教授成为首位因伪造数据而入狱的美国研究人员——他并非最后一个。自2009年起，美国国家科学基金会（通过联邦法律）要求所有接受国家科学基金会资助的机构强制其研究人员进行“负责任的研究行为”培训。这就像驾校或性教育，但针对科学家，其中包含戏剧化的视频，描绘了不道德行为的后果。

有时，科学家确实会犯一些无心之失，例如错误识别昆虫标本，没有注意到猫走过键盘并更改了数字，或者选择了错误的模型来分析他们的数据。如果后来的研究人员注意到这个错误，论文可以被撤回——基本上就是取消发表。或者未来的研究可以揭示为什么某些东西是错误的，而早期的论文即使仍然发表，也会变得过时。这就是研究是一个持续、累积过程的原因之一：一项糟糕的研究通常不会造成重大损害。“有时会有一些工作被推翻。但这没关系，这是我们所预期的，”马里斯卡尔说。

最终，整个过程旨在确保科学以合乎道德和准确的方式展开。但科学并非发生在真空之中。它对世界的影响不仅取决于人类科学家，还取决于政策制定者、媒体和社会之间的相互作用。通过这种复杂的观点和渠道传播发现，使问题变得异常复杂。

《Discover》及其他刊物的记者在这条链条中扮演着重要角色，他们仔细研读科学期刊，分析引人注目的发现，并与研究人员交流。提炼所有信息，并辨别公众需要和想了解什么，与其说是科学，不如说更像是一门艺术。有时，新闻是“研究表明鸡蛋再次回到菜单上”。其他时候，科学传播是解释一种在创纪录的时间内诞生并获得批准的疫苗的到来——它有望在全球范围内拯救无数生命。

“学术界、工业界和政府可以为人类福祉产出有效、卓越的科学，”勃兰特说，他提到了人类目前对抗COVID-19的希望。从这个意义上说，这场助长了猖獗的错误信息——并揭示了某些人不信任程度——的全球大流行，也提供了一个科学及其过程正常运作的显著例子。

怀疑论者阅读科学指南

信息如此之多，很难辨别什么是真，什么是假。对于科学研究，这里有六个问题可以帮助你判断何时相信一项研究的主张，何时保持怀疑。

1. 这个信息是否经过同行评审？

并非所有论文都是同等优秀的，即使它们发表在正规期刊上。有时你会发现未经充分审查的预印本论文。专家或编辑的信件也出现在期刊中。检查论文顶部和底部的语言，以了解你正在阅读的内容。

2. 这项研究是谁做的？

任何科学论文上都会列出作者及其所属机构。寻找值得信赖的大学和研究所。注意研究人员是否为营利性行业或有政策议程的非营利组织工作。这些信息通常在论文顶部作者姓名下方，有时隐藏在下拉菜单中。如果不在那里，它可能藏在论文末尾的某个地方。

3. 谁资助了这项研究？

现在很少有研究在没有披露研究资金的情况下发表。寻找联邦机构，如美国国家科学基金会或美国国家卫生研究院。注意资金是否来自营利性行业或具有政策议程的非营利组织。在论文末尾的致谢部分附近寻找资金披露和利益冲突声明。

4. 参数是什么？

考虑研究中的受试者是动物还是人类。样本量也是一个关键组成部分。如果你想知道一种新药是否安全，你只会满足于一个人的结果吗？或者100只老鼠？或者10万人？尽管不同类型的研究需要不同的样本量才能获得令人满意的结果，但当数字看起来很低时，请相信你的直觉。查看论文的方法部分以了解样本量。它通常用字母n明确说明（如“n = 100”）。

5. 结果是否支持结论？

研究人员偶尔撰写结果并不完全支持书面结论的论文，原因有很多，并非都是恶意的。但这是一个关键的区别，可以区分好的研究和坏的研究。警惕那些夸大实际发现或超出研究收集数据范围的结论和主张。这需要一些专业知识或实践，以及通读整篇论文。

6. 其他研究同意吗？

最后，任何一项研究都仅仅是一项研究——通常是在一个广阔的类似工作中。在研究发现开始被接受为可能的事实之前，无数其他研究需要证实它并试图驳斥它。尽管你可能会找到一些声称人类碳排放不会导致气候变化的研究，但这并不能否定成千上万其他显示相反情况的研究。无论何时决定相信什么，都要尽可能多地查看研究。作为一个整体，大量的证据表明什么？最简单的捷径是找到一篇综述论文或所谓的荟萃分析。这些是由专家撰写的论文，总结了大量研究和迄今为止某个主题的所有发现。

谁在资助科学家？

2018年，美国在科学研究与开发（R&D）上投入了5800亿美元，而2017年为5480亿美元。总额包括实验开发以及基础和应用研究。绝大多数开发资金（85%，即2018年的3140亿美元）来自企业。其中大部分工作是针对产品、商品和工艺的专有研究。总计2115亿美元用于基础和应用研究。其中，企业贡献了约43%；联邦政府资助了38%；州政府、非营利组织和高等教育机构投资了19%。

2018年美国研发资金来源及类别

安娜·芬克是一位生态学家兼科学作家，现居密苏里州堪萨斯城。