300年来，我们做科学，试科学，用科学，用它来构建所谓的现代文明。当代技术每一奢侈的项目，从运河船闸，到拨号电话，到盘尼西林，到火星登陆舱，无不是通过分析由某一系列科学试验提供的数据凑合而成。同时，我们最担心会对文明构成威胁的那些技术，也是这样凑合成的。成堆储存的炸弹有放射性，出毛病的发电厂有核泄漏，酸雨，杀虫剂，土壤贫瘠，臭氧层耗竭，外大气层二氧化碳含量增加等，都是这样的例子。
三百年的时间，足以检验一条达到人类相依而存的新途径，足以让我们沉下心来对科学的方法来一番苛刻的评估，甚至足以让我们投票表决是否还要继续做下去。这件事好有一争。一开始就有抗议的声音发出来；19世纪在工业革命早期还曾提高了嗓门儿，发生了暴力抗议；时到如今，就核能问题，随便哪天都能把着急的人群召集到街头。有些声音说，把科学还回去，它并不真的管事儿，我们试过，它并不管事儿；倒退三百年；弄点别的，弄点对人类更有把握的。
当然，科学家们不同意。部分是出于职业的偏见，但也是因为他们有不同的方式看待过去五十年里科学的发展历程。总起来说，这个世纪的主要发现，是窥见了我们对于大自然之无知的深度。过去的一些似乎清楚合理的事情，一些绝对肯定的事情，比如牛顿力学，从我们指头缝间溜走了，留给我们的，是一套新的巨大谜团，整个宇宙变得不确定和意义模糊；有些物理学定律隔几年就修正一次，有些定律干脆取消了，还有一些经历了有立法含义的修正版本，好像它们是国会法案。
在生物学，那就是一阵又一阵的发昏。仅仅三十年前，当DNA分子的迷人几何形态披露在大众面前，遗传基因的线性语言初被解码的时候，我们还称之为生物学革命。一时间，事情似乎变得简单而明白。细胞是一个规规矩矩的小机器，是一个机械装置，随时可以拆开、重装，像只小小的手表。而就在过去的几年里，它忽又变得不可思议的复杂，里面满是怪怪奇奇的部件，其功能非今天的想象所能理解。DNA本身也已不再是录在带上的一套直白的指令。基因之间，夹有一些长条，看上去是些废话，是组装蛋白质时剪辑掉的，然而对于组装的过程却依然至关重要；有些基因叫作跳跃基因，从一段DNA移动到另一段DNA，重新安排信息，霎时间达成某种程度的花样异变，过去我们还曾以为那种异变需要千万年的长久演进。细胞膜不再是简单的细胞外皮；它原是流动的马赛克，是一大片至关重要的荡漾着的信号之海，自身就是一个器官。细胞彼此交流，像窠上的蜜蜂一样交换着信息，协调着彼此。基因由一些性质神秘的外界分子打开、关上；基因内里某处有些开关，打开或关上时，就能把任何正常细胞转变成癌细胞，有时也能再转回来。
不只是要做更多，而是什么都要做。生物科学，身后浪迹里跌跌撞撞拖着医学，上路了，但仅仅是上路了。前方所有的，如继续做那些基础研究的话，前方可能有的，将远远不止是征服人类疾病，或推广农业技术，或在大海里养殖营养品。随着我们更多地理解一般有生之物的基本过程，我们将更加了解自己，或许包括我们的大脑——这个星球上任何神经构造也无法与之比拟——是如何达到了地球本身的意识的。说我们通过如此努力就能变得明智，或许未免奢望，但我们至少可以获得某种水平的信息，在这个水平之上，一种新的智慧可以立基。眼下我们还是一个无知的物种，慌乱于我们是谁，我们从何而来，我们所为何来这些哑谜。要押宝让科学继续，可真是一场赌博，但在我看来，这是城里唯一的游戏。
从仪器里近观火星的死土，近观土星的怪异光环，近观土星、木星、金星和其他星球那奇怪的表面，那真是不似人间，人类对于太阳系探索的前途于此可见一斑。但从理论上讲，没有理由说，人类就不能亲身前往那些地方，甚至更远，到星河旅行。
解决能源问题要靠科学，舍此更无他途。当然，太阳在那儿，随时供我们采取，但我们不能安坐在政治会厅走廊的沙发里，一味猜想和企盼；那需要长年甚至多年的研究。与此同时，还有其他可能性需要我们加深探索。核裂变能源，尽管有当前的诸多短处，包括往哪里放置垃圾，究竟可以通过做好研究来使之更安全可靠；而氢聚变，从大洋里取之不尽用之不竭，比裂变核能安全得多，正在前方等待我们去探索。一旦我们进一步理解了单细胞微生物的可变基因，我们或许就能学会制取大量的氢气、乙醇或甲烷。如果继续大量烧煤，我们将需要一些研究模式，用来预测我们究竟可以向这个星球的大气里面排放多少二氧化碳，以免冒险去融化南极冰架，淹没我们的海滨。我们将需要科学来保护自己免受自己之害。
如今，表达对于计算机的恐惧，已经成为时髦了。人们害怕这种机器会代替我们思想，怕它们思想起来比人类大脑更快更好，怕它们自我构建，自我复制，接管并最终取代我们，等等。我承认我也有过自己的恐惧，但是我有个想法，就是我怕它们，是因为我不够了解它们。或许不但我，任何人，包括计算机专家自己，也都还没有足够了解它们。让我宽慰的是，关于那像是巨大的神经节一般满地球纵横交错连在一起的计算机网络，我确定地知道一点，这就是，它们的小小芯片里装满的点点信息，都是人类头脑给装进去的；也许它们也能做一些属于自己的思考，但这种思考至多不过是人类思维的远房表兄，而唯因其新，才有着潜在的巨大用处。
“地球科学”这个相对较新的名词本身就是一种鼓舞。知道我们自己亲爱的星球，已成为大批专业研究者为之神魂颠倒的研究课题，拿地球当一个活细胞一样研究着，也像一个细胞一样可望发现它运作的细节，着实令人欣慰。一个个人造卫星日夜不停地仔细观察着它，记录着它的云块的形变规律，它的表面所有部分的温度，它的森林、作物、水道、城市和不毛之地的分布和状况。地震学家和地质学家探测着在地表下深处这种或那种东西——或许是甲烷吧——推动下板块的移动，思索着纷至沓来的关于大陆不断漂移的证据，日愈精密地计算着揭示地震机制的数据，一次又一次惊异于自己的发现。他们所用的仪器越来越像CT扫描一般精确可靠。地球仍有着深深的秘密，但它们在那儿，等着我们去钻探。
天文学家久已成了物理学家，物理学家久已成了天文学家；而两者久已又成了我们过去所谓的化学家，远而检查着亿万光年之外云团里的氨或甲醛的水平，近而测量着冥王星大气里甲烷的浓度，东一头西一头地撞，撞入一些悖论里。当代物理学专靠着悖论过活。尼尔斯·玻尔就曾说道，伟大的真理者，它的反论同样是伟大的真理。我们的太阳并没有放射出理论上那么多的中微子；哪里出了点错儿；不是太阳出了错，是我们的知识出了错。有射电天文仪器去监听宇宙创生的残留声音，天文学家给吓愣了，难得听见自己的思想。
社会科学家比起上述两者就更其落后，然而假如一旦他们终于沉下心来面对正确的问题，他们就可能做成最要紧的科学事业。我们对待彼此的行为，乃是最奇怪、最不可测的东西，在我们不得不生存其中的纷纭现象中，唯它才几乎是完全不可解释的。在整个自然界中，对于人类的最大威胁，乃是人类自己。为解开这一最让人头痛的谜，我们需要最聪明、最灵活、最年轻的头脑，他们能够梦想出从未想出过的主意，能够驰骋想象于巨大的深度，我敢希望，他们因有巨大的计算机而倍加灵巧，而对于长长的问题单和庞大的数字却存有疑问。
在这个国家，基础科学一直没有成为国家行为。这一状况直到第二次世界大战期间才有所改观，那时候，一些有影响、有远见的政府顾问指出，不管战争需要什么技术，都要在基础研究方面打下坚实的基础之后才能获得。在艾森豪威尔执政期间，白宫创立了一个官方机构，宗旨很明确，是为了向总统提供科学建言。那个机构叫作总统科学顾问委员会（PSAC），主席是新设的政府官位，名为科学顾问。全国健康研究院，是战前就存在的，本来是一组较小的研究室，做着癌症和传染病方面的研究。战后时期却迅速扩张，涵盖了生物医学所有学科。专门组织了国家科研基金，以资助基础科学。每一个联邦部门和机构，也都组织了自己的研究力量，各自负有与该部门相关的使命。规模最大的计划，是国防、农业、太空和核能等部门组织的。
这个国家的大多数基础研究是由各大学承担的，于是，大学日愈依赖于联邦政府的资助。甚至这些大学的存续，也系于联邦政府了，以至于引发整个学术界的警报。做现代科学研究的费用日益增加，特别是今天的精密复杂仪器日趋昂贵，再加上联邦政府一个劲地削减各方面的开支，这就让大学陷于深深的麻烦。与此同时，慈善基金，战前曾经是大学里科研经费的主要来源，现在已显得杯水车薪，贡献甚微了。
除了联邦政府的国家研究所和学术机构，这个国家的科学事业尚有第三脉资源，那就是企业。直到最近，企业的科研还在相对孤立地进行着，跟其他两脉并无联系。这一点已有改变的迹象，让人对前景颇为鼓舞。一些对高技术，特别是能源技术负有责任的公司，已经跟几个研究型大学如麻省理工和加州理工建立了牢固的联系，并已在物理学和化学长线研究方面投入巨资。好几家制药公司也已跟医学院和私家研究机构联合，投资于生物医学方面的基础研究。
需要有更多这样的伙伴关系。这个国家的未来很可能有赖于我们是否能与私营方面建立一种新的联合研发体系。尽管目前已有一些前景看好的合资研究机构正在运行，但为数还嫌少些；在企业这一块，还是倾向于注重应用研究与开发，而拒绝考虑基础科学。在学术机构这一块，则避免涉足与新产品的研发关系较近的领域。两方互相排斥，都以为对方来路不正，基本是假科研。一方不过是赚钱机构，另一方则迂腐不切实际。与此同时，我们在欧洲和日本的竞争对手却早已找到有效的途径，把企业的研究同官方机构和学术科研联系起来，用不了多久，就会把这个国家甩在后面。在有些领域，最显眼的是设计制造新的科研仪器方面，他们已经进入前沿。
美国传统的科研格局，运作时显然有些掣肘之处。公司科研受制于它的性质，只能注重有利可图的产品，而研发过程也只能高度保密；而学术科研，从本性上讲，则必须公开进行，其进步有赖于一发现新的信息就马上自由交流。然而，这对于彼此合作并不是不可逾越的障碍。展望未来，基础研究将要产生的成果，对于企业已经是生死攸关；企业界投资于基础研究将会是顶顶明智之举。哪怕仅仅是浅尝一点基础科研，只要尝到一点直接的甜头，都会产生长远的效益。而大学的科研圈，尽管大谈什么象牙之塔，也是在朝思暮想如何能将科研成果付诸应用；与企业研究者建立行之有效的联系，将大有助于早日认识到自己成果的潜在实用性。
科学时代的真正开始也就是三百年前的事。就是在那时候，人们才刚刚意识到，人类对于世界的好奇心，乃代表了一个深切的愿望，也许深藏在人的染色体里：想要通过试验和确认试验来认识世界。将科学做得能够应付眼前的问题，只是在20世纪才刚发动，而挂上快挡仅仅是最近五十年的事情。对什么事情作出解释，那是有史以来任何时候都不缺乏的，但现在，我们必须以新的习惯思索和生活，要求对那些解释做出可重复的观察和事实的证据。这种时代不像以往那样容易混：我们已经从怀疑和不信的童年成长而来；我们感觉到什么事情都需要证据，就连像我们的意识如何运作这样深奥的事体，也还是要拿出证据来，尽管那里迄今对任何东西都没有清楚的证据可以预期。不确定性，幻灭感和绝望，都是生活于科学时代所要付出的代价。启蒙是我们追逐的目标，但它不是一下子来到的，而是一点一点地、偶或来到的，即使来到，也从来不是宏伟明亮，使大众洞悉一切。没有承诺，说有一天我们一定会浮出存在之谜的深渊。
虽然这么说，我们还是已经开始在世界规模上做着科学，依靠着科学，寄希望于科学了。不光是科学家，每个人都这样；不光希望着启蒙而已，而是希望能有把握地预期新的技术，那从来都是大船后面的飞沫一样，随在科学后面到来的。我们需要更好的方法预料，一项新技术如何更有可能出现，在国际水平上如何更有效地关闭那些威胁到我们星球生存，包括人类自身的生存（谈不上首先是，更不是像通常那样仅仅考虑我们自己的生存）的东西。将来，我们必须携着技术更加沉重地前行，因为需求会日益加重，而赌注将会异常高昂。现在还是在应付，或试图应付四十亿人的需求。不久的将来，我们将不得不面对两倍于此数的人的需求，也许是刻不容缓的需求，而用不了多久，这个数字会再翻一番。对人类智谋的真正挑战，还在未来的一个世纪。
我猜想不到，我们要平安度过前头的时光，还需要从科学知道些什么。但我愿意就致知的方法作一预言：我们不能够事先发号施令。我们不能对自己说，需要这种或那种技术，因而我们将做这块或那块科研。事情不是这样做的。我们将像从前一样，不得不依赖一般的、基础的、一视同仁的科学，靠它来获得新的洞见，为技术发展开辟出新的前景。科学是有用的，有时还是不可或缺的，但当它前进时，那前进的方式是制造惊奇；你也不能事先规定我要的是哪一类惊奇。对技术是应该严加警戒，监控，批评，甚至由全体选民投票表决，但对科学本身却要让它自由行动，如果我们想要它管事儿。