从大多数方面来看，美国的科学从未像现在这样强大。

在过去五年中，美国获得的科学诺贝尔奖比世界其他地区的总和还要多——这与它自 20 世纪中叶以来在诺贝尔经济学奖中的统治地位一致。2020 年，两家美国制药公司率先开发有助于遏制大流行的疫苗。两年后，一家加利福尼亚初创公司发布了革命性的人工智能 （AI） 工具 ChatGPT，一家国家实验室打破了核聚变的根本障碍。

今年，美国有望在研发（R&D）上花费1万亿美元，远超任何其他国家。它的实验室吸引着来自世界各地的研究人员，在其他国家出生的工人占美国科学、技术、工程和医学 （STEM） 劳动力的 43%。

但是，随着选民在11月前往投票站选举新总统和国会，一些科学领袖担心，美国正在向其他研究强国让步，特别是中国，中国在许多主要科学指标上已经超过了美国。“人们认为美国科学界正在——而且正在——失去全球 STEM 领导地位的竞争，”位于华盛顿特区的美国国家科学院院长玛西娅·麦克纳特 （Marcia McNutt） 在 6 月的一次演讲中说。

关注的范围从研发的资金限制和科学的日益政治化到关于移民的激烈辩论。美国国家科学、工程和医学学院 （NASEM） 8 月报告称，这造成了“美国对外国人越来越敌视的看法”1警告说，美国“不能再想当然地认为它将继续是世界上最优秀和最聪明的人的首选目的地”。这些学院呼吁政府全力以赴，吸引和留住国际人才，并改善国内的 STEM 教育。

美国科学的未来在很大程度上取决于 11 月的大选。下一任总统和国会将共同为美国科学事业设定未来几年的发展方向，制定影响国际合作的资金计划、移民政策和国家安全措施。

鉴于对美国在科学领域的领导地位的担忧，这个国家如何衡量，大选后下一步是什么？《自然》杂志研究了可能决定美国科学未来的数字和几个关键问题。

研究背后的驱动力是金钱，美国长期以来在科学和技术方面一直处于领先地位，这在很大程度上是因为它的支出超过了所有其他国家。结合政府和私人资金，美国在2022年（有完整数字的最后一年）花费了9230亿美元，约占全球研发支出的30%。

但是，随着中国经济的飞速发展，其研发支出也随之增加，达到了相当于8120亿美元（根据购买力平价调整）。按照这一轨迹，它将在 2030 年之前与美国持平（参见“研究资金竞赛”）。

资料来源：OECD/MSTI

从人员数量、科学成果和专利来看，美国已经失去了领先优势。2016 年，中国跃升成为科学和工程文章的最大生产国。2019 年，在授予的理工科博士学位数量上超过美国;根据美国国家科学基金会 （NSF） 3 月发布的一份报告，2021 年，它成为国际专利申请的佼佼者2.

多年来，一些研究科学指标的研究人员一直认为，中国在科学产出的质量方面仍然落后，但这种情况也在改变。例如，根据 Web of Science 数据库的数据，2020 年，中国在全球前 1% 引用论文中的份额超过了美国，这是衡量高影响力工作的代理指标（参见“被引用次数最多的研究”）。

来源：Clarivate/Web of Science

中国在工程、化学和材料科学方面表现出特别的优势，而美国在生物学和医学等领域保持领先地位（参见“谁在各个科学领域处于领先地位？

来源：Clarivate/Web of Science

引文统计数据是衡量影响力的不完美指标：今年的一项研究发现，中国的研究人员表现出最大的“本土偏见”，即不成比例地引用本国的著作3.对这种偏见进行调整会削弱中国的进步——研究认为，这可能会将其推至世界第四位——但它并没有极大地改变它的发展方向。

与其他国家相比，中国还有其他质量上升的迹象。去年，它在有影响力的期刊上发表的论文超过了美国（参见“有影响力期刊中的工作份额”）。

中国还是美国占据上风重要吗？一些政治修辞将这些趋势本质上描述为零和游戏。但在研究中，一个国家的收益不一定是另一个国家的损失，哥伦布俄亥俄州立大学（Ohio State University）的研究政策专家卡罗琳·瓦格纳（Caroline Wagner）说。

她说，所有论文中被引用次数最多的论文来自美国、中国和欧洲的研究人员。英国曼彻斯特大学（University of Manchester）的研究政策分析师基伦·弗拉纳根（Kieron Flanagan）说，如果中国或任何其他国家在研究领域投入更多资金，那么美国应该会受益——只要它留住能够利用全球创新的世界顶尖科学家，并保持自己的研究资金和高质量。

目前对美国科学的警告与类似的警告相呼应，这些警告大约每一代人就会在政策圈子里产生一次。例如，2005 年，美国国家科学院发表了一份名为《超越 风云》的可怕报告，警告全球化对美国竞争力的威胁4.

该报告的一项建议是将数学、工程和物理科学的基础研究资金增加一倍，这与 1998 年至 2003 年间完成的美国国立卫生研究院预算翻倍一致。设定资金水平的美国国会在 2007 年通过了一项法律，承诺这样做——但立法者并未兑现。

历史正在重演。2022 年，这一次，着眼于中国，国会联合通过了《芯片与科学法案》，该法案授权 2800 亿美元用于促进国内半导体行业并增加几家主要研究机构的预算。该立法的主要受益者 NSF 在 2023 年的预算增加了 11%，达到 99 亿美元——但在国会最终确定今年的预算时又回落到 91 亿美元。

Matt Hourihan 表示，作为国内生产总值 （GDP） 的份额，对 NSF、美国能源部科学办公室和美国国家标准与技术研究院（所有物理科学基础研究的主要资助者）的公共投资现在低于 1997 年以来的任何时候。 华盛顿特区美国大学协会（Association of American Universities）负责政府关系和公共政策的副校长（见“联邦研究强度下降”）。美国的研究投资占GDP的份额仍在上升 - 但那是因为私营企业的研发投资正在填补空缺。

资料来源：OECD/MSTI

“我们绝对必须让联邦资助的研发回到更健康的轨道上，”美国总统乔·拜登的科学顾问、白宫科技政策办公室（OSTP）主任阿拉蒂·普拉巴卡说。她告诉自然，私人研发的急剧增长对就业和经济都有好处，但这并不能替代联邦投资支持的基础科学。

事实上，这些趋势解释了美国和中国之间力量平衡的转变，总部位于伦敦的分析公司科睿唯安（Clarivate）旗下科学信息研究所（Institute of Scientific Information）的首席科学家乔纳森·亚当斯（Jonathan Adams）说。亚当斯指出，美国在其投资最多的领域保持领先地位，例如生物医学研究。相比之下，中国在材料科学、物理科学和计算机科学方面正在超越美国，而这些领域是美国投资不足的领域。

明年1月的问题是，下一任总统和国会是否会共同努力推进两党过去都认可的科学资金承诺。这在很大程度上取决于谁控制国会两院，目前国会两院存在分歧，民主党控制参议院，共和党在众议院占据多数。

在设定支出优先事项时，无论总统在预算中提出什么建议，国会通常都会走自己的路。例如，尽管前总统唐纳德·特朗普一再寻求削减科学预算，但正是在他的任期内，国会打破了自己设定的预算上限，并在特朗普政府寻求增加国防开支的同时为科学机构提供了显着的资金，“罗克维尔美国实验生物学学会联合会公共事务办公室负责人詹妮弗·蔡策尔说， 马里兰。

今天，立法者再次根据一项预算协议运作，该协议旨在限制到 2025 年的总支出，这可能会使增加 STEM 支出变得困难，但目前尚不清楚明年新总统和国会的讨论将如何进行。

“我称之为鞭打效应，”Zeitzer 说。资助机构不断受到不断变化的政治风向的冲击，这些风向产生了巨大的承诺——偶尔还有大笔投资——然后不可避免地转向紧缩政策。有一半的时间，资助机构在临时预算和迫在眉睫的政府关门威胁下运作。“我不知道如果我们再面临 20 年，我们应该如何保持竞争力，”Zeitzer 说。

由于美国严重依赖国际人才为其科学引擎提供动力，因此一个关键问题是它是否仍将是全球研究人员学习和工作的首选地点。有多种方法可以解释数据。

美国越来越依赖海外研究人员：去年授予的科学和工程博士学位中，超过三分之一是国际学生（持有临时签证的人），其中计算机科学的比例为 59%（参见“美国对海外人才的依赖”）。“我们对外国人才的依赖程度空前高涨，”位于纽约约克敦高地的科技巨头 IBM 的研究主任、负责监督 NSF 的美国国家科学委员会现任主席 Darío Gil 说。

来源：NCSES

这些学生大多来自中国和印度，遥遥领先。根据 2022 年的数据，当被问及时，在美国获得博士学位的中国学生中有 77% 表示他们打算留在美国，这一比例在过去五年中仅略有下降。

更广泛地说，根据经济合作与发展组织（Organisation for Economic Co-operation and Development）的数据，美国仍然是世界最大的国际学生居住地5，2020 年接待了全球 15% 的学生，最新的比较数据可用。

但有迹象表明，美国可能正在失去优势。该校的国际学生比例正在下降，低于 2000 年的 23%5.尽管入学人数在经历了短暂的疫情下滑后已恢复到历史最高水平（参见“国际学生反弹”），但中国顶尖人才是否继续将美国视为有吸引力的目的地仍然存在疑问。

来源：参考文献 2

中国仍然是美国最大的研究合作者，但中美研究人员合著的文章数量正在下降——尽管中国与竞争对手的合作有所增加（参见“美中合作正在下降”）。

来源：Scopus

国会中的一些立法者可能会欢迎这一趋势。国会共和党人指出，让由美国纳税人资助的科学落入中国军方手中是危险的，他们正在推动立法，以限制大学研究人员可以进行的研究合作。

当特朗普入主白宫时，有关移民和研究安全的问题达到了顶峰。首先是临时旅行禁令，主要影响几个穆斯林占多数国家的公民。随后，一项被称为“中国计划”（China Initiative）的联邦政府对学术间谍活动的打击，在诱捕了与中国有联系的学者（包括许多华裔美国公民）后，招致了种族主义的指控。

拜登最终终止了这两项政策，但许多学者表示，如果特朗普在 11 月获胜，它们可能会卷土重来。上个月，特朗普发誓要恢复他的旅行禁令，控制美国众议院的共和党人已经批准了一项立法，如果获得通过，将从根本上恢复“中国倡议”。

这些紧张局势可能正在造成损失：美国的调查发现，许多中国研究人员担心“中国倡议”之后会引发偏见。一项研究6今年发表的报告研究了中国学生与非中国学生对照组相比，中国学生攻读美国博士课程的倾向。直到 2016 年，这两者一直步调一致，但到 2019 年，中国学生入学的可能性降低了 15%，而更有可能在非美国英语国家入学。（疫情期间入学人数的迅速下降意味着这项尚未经过同行评审的研究无法可靠地延长到以后的几年。

纽约雪城大学（Syracuse University）亚洲/亚裔美国人研究项目负责人、社会学家马英义（Yingyi 马）表示，尽管自疫情以来，美国大学的中国学生入学率有所回升，但中国最优秀和最聪明的人可能正在回避。马说，高涨的反华言论可能起到了一定作用，但中国研究生在国内的机会不断扩大，获得工作签证的挑战也越来越大。

纽约州伊萨卡市康奈尔大学（Cornell University）的移民学者艾米·尼斯（Amy Nice）说，另一个挑战，也是国会很容易解决的挑战，是授予美国永久居留权的“绿卡”可用性的限制，她最近在拜登的白宫OSTP任职。她说，拜登政府一直在努力根据现有法律法规做到这一点，但最终要靠国会来增加可用的绿卡数量。“这是国会可以做的解决这个问题的一件事，”尼斯说。

并非每个人都相信美国学术机构在国际人才方面正面临迫在眉睫的危机。纽约市国际教育研究所（Institute of International Education）首席执行官艾伦·古德曼（Allan Goodman）指出，美国并不是唯一一个打击移民的国家：加拿大、英国和其他国家也在做同样的事情。这意味着国际学生在考虑在哪里打造自己的职业生涯时，非美国的选择会减少。

吉尔还说，他没有看到证据表明中国学生被推迟来美国。“人们非常渴望继续来到美国，”他说。吉尔说，一个更大的问题是，如何鼓励美国学生参与科学和技术活动，理由是数学成绩不断下降。

在美国的大学校园里，围绕加沙-以色列战争;努力促进多样性、公平性和包容性;以及跨性别者的权利。这些文化战争是政治两极分化加剧的更广泛趋势的一部分，它已经席卷了校园，并导致一些立法者对大学研究人员可以学习和教授的内容施加限制，并限制促进多样性、公平和包容性的政策。8 月 NASEM 报告1利用了其中一些情绪，引发了人们对美国声誉开始在国外受损的担忧。“国家在吸引和留住人才方面最重要的一些优势是无形资产：价值观、自由和机会，”报告指出。

与拜登一样，副总统兼总统候选人卡玛拉·哈里斯 （Kamala Harris） 有望推进科学友好型预算，同时继续强调科学在应对气候变化和促进公共卫生方面的作用。相比之下，特朗普和他的任命者在任期间一再破坏政府科学家和机构，尤其是在气候变化和公共卫生等问题上。

许多政治学家担心，特朗普的第二个任期可能会让政府研究人员更加担忧。除了特朗普拒绝承认他没有赢得的任何选举结果，并承诺利用联邦政府的权力进行政治报复之外，研究人员还担心，他可能会通过用顺从的政治任命者取代数千名联邦科学家来成功重塑美国政府。这将进一步削弱科学在制定管理从温室气体排放到药物开发等一切的规则和法规中的作用。

无论哪个政党控制总统和国会，美国科学的命运都与日益两极分化的社会的更广泛趋势息息相关，几十年来，人们对许多机构的信任一直在侵蚀。

加州大学伯克利分校（University of California， Berkeley）的政治学家亨利·布雷迪（Henry Brady）说，到目前为止，在广大公众的支持下，“科学”这个机构仍然是一个异类，但如果在从疫苗到全球变暖等问题上的两极分化加剧，这种情况可能会改变。“如果科学和学术界成为意识形态的努力，”他说，“他们将很难生存。