关键词：计划与自由；基础研究和国家目标；微波辐射器和激光的发明；晶体管的发明；
Abstact: The issue on the relationship between freedom and planning is one of most important issue running through science development in 20th century. This paper review three famous debates about the issue in 20th century and study two important cases in 20th century. Based on the review and case study, this paper expound the relationship between freedom and planning.
Key words：Freedom and planning in science, Basic research and national goal ,the Invention of maser and laser, the Invention of transistor
计划和自由之间的关系是贯穿20世纪科学发展的一个重要政策议题。从30年代发生在英国的Michael Polanyi 和 J.D.Bernal之间的那场著名的争论，到“二战”后美国的Vannevar Bush和Martin Kilgore之间的争论，一直到90年代出现在美国以及其他国家的关于基础研究与国家目标之间关系的广泛讨论，自由和计划之间的关系是一个反复出现的主题。这些争论关心的是为了达到所期望的和可行的社会经济目标，国家科学事业（特别是基础科学）计划的可行性、范围和程度。这一议题充分反映了科学与社会之间不断变化着的互动关系：尽管科学已经对社会和经济发展做出了巨大的贡献，但是在不同的环境下，社会需求的压力仍然会对科学的发展提出新的要求。另一方面，也反映科学与技术之间不断进化的多种多样的关系，科学和技术已经不是简单的。因此，这一议题包含着丰富的认识论和社会学因素，具有重要的理论和实践意义。
本文的目的是考察这些政策争论的内容和意义，通过分析科学史上的案例，论述科学中计划与自由的关系。
1． 历史上的争论
2.1 Polanyi 和Bernalz之间的争论
在20世纪30年代末的英国，化学家-哲学家M.. Polanyi 和化学家、科学学的奠基人 J.D.Bernal就科学的计划与自由问题展开了一场激烈的争论。这场争论对欧洲的科学产生了深远的影响。
Polanyi 和Bernal 争论的焦点是，为了达到所期望的可行的和明确的社会经济目标，国家科学事业计划的可行性和范围。Polanyi强调，如果科学要对长远的社会目标做出贡献，科学共同体需要自治和自我管理。自主性是科学产生应用的必要条件。贝尔纳则看到自主性科学的无效性，相信只有通过包括政府和社会有关方的共同“计划”，科学对人类巨大的潜在利益才能实现。
贝尔纳的观点集中反映在1939年出版的《科学的社会功能》中。该书中有力地论证了在社会中计划科学的必要性，强调需要充分地投资和适当地使用人力资源。贝尔纳把科学看成是转变社会和自然的一种工具，认为应该为社会福利计划科学。第一次世界大战，显示科学不再只是富人和发明家的业余爱好，科学对国家的生存和发展是重要的。贝尔纳的思想反应了这种状况。同时，贝尔纳感到英国科学界绅士般的良好感觉，掩盖了科学内部的无效性。他担心科学失去所获得的本来就不充分的资源。贝尔纳把苏联看作科学对社会做潜在贡献的希望模式，
Polanyi的观点是，科学是完全自主的事业，科学系统是自我调节的共同体。像经济学自由放任学派看待社会中的经济活动一样，他们认为企业和私有产权的自由不仅是固有的权利，而且是实现经济有效性的最好途径，Polanyi认为自由不仅是科学家不可剥夺的权利，而且是最优实现科学有效性的手段。像经济的最大化增长一样，科学的最大化成长会自动带来其他社会目标的实现。因此，社会干涉科学，会减慢科学进步，并因此会降低社会介入科学所期望获得的收益。
2.2 Bush和Kilogore之间的争论
“二战”之后，Polanyi 和Bernal之间争论的问题在美国复活。围绕着如何保持和利用战时动员的科技资源为国家服务的问题，出现了不同的观点。Vannevar Bush成为Polanyi观点的代表，Martin Kilogore参议员成为Bernal观点的代表。
Bush的观点清楚地表达在1945年的报告科学《科学——永无止境的前沿》中：基础研究导致新知识，最终不可避免地会得到实际应用，但是我们不可能预测它将会有什么具体的应用。因此，政府应该提供的是足够的资金支持基础研究，保证探索的自由。布什把大学作为战后科学政策的中心：
“首要的，正是在这些机构中（大学），科学家可以工作在一个相对免于不利的惯例、偏见和商业需要的压力的环境中。它们提供了相当程度的个人思想自由……
令人满意的基础研究的进展，很少发生在通常的工业实验室中。有一些显著的例外情况，是真的。但是即使是在那样的例子中，在对科学发展起着如此重要的自由方面，工业实验室无法与大学相比。”
参议员Kilogore和Bush一样，对支持科学发展及其社会经济前景热情高涨，但他坚持，在设立国家研究议程时，应该密切和政治制度的关系，而不是为科学共同体的自治的需要。Kilogore设想的科学模式与19世纪农业研究系统及其扩展的服务系统和国土补助大学（land grant colleges）类似，强调研究大学的地理分布，严格的政治义务，扩散新的知识，适应潜在用户的需要。
布什的主张最终获得胜利，美国科学基金会（NSF）于1950建立。在NSF建立前，美国的科学是由海军研究办公室和卫生研究院的目标导向型的研究主导着。NSF 的建立，表明自由探索的研究在国家政策水平上获得承认：基础研究可以通过能力建设对国家目标做出间接的贡献。
1.3 90年代 美国关于基础研究和国家目标的争论---NSF的使命
自80年代开始，随着德国和日本经济力量的兴起，经济竞争力成为美国经济政策的一个关键词，也逐渐成为美国科技政策的一个主题。到90年代，关于基础研究和国家目标之间关系的争论日益激烈。从G.布什政府的后期到克林顿政府初期的一段时间里，基础科学面向经济回报发展的压力显著地表现出来，充分地反映在两个基础研究的支持机构——国家科学基金会（NSF）和国家卫生研究院（NIH）的政策调整之上。我们可以从NSF政策调整，再一次看到计划和自由之间的关系成为争论的焦点。
自80年代，像NIH一样，NSF面临着面向工业界重新定向的压力。到了1992年，在国会关于批准NSF预算的辩论中，国会坚持NSF保留支持国家计算机网络、绿色技术和引导工业界的敏捷制造技术的资金，但不同意预算增加。这意味着基础研究的资金实际上大大减少。当时，NSF 正值制定战略计划的过程中，争论的中心也是是否屈服国会的压力，把重点转向支持工业界。NSF的主任Walter Massey 在给基金会的决策机构——国家科学理事会（NSB）一份备忘录中，敦促NSB使NSF成为带头把基础研究成果从学术共同体转移到市场的联邦机构。NSB感到NSF的支持基础研究的传统角色需要加强，于是成立“关于NSF的未来”委员会，专门研究这个问题。委员会向700名大学校长、研究中心主任、资深教授和年轻的科学家发函征求意见，收到数百封回函响应。这些反应普遍认为所期望的变化太大，是不可能实现的，认为已经运行很好的系统不应该修整，而指导的或计划的研究是自由探索的创造性研究基础上产生的，NSF 应该保持支持基础研究的不可替代的角色。最后，委员会建议保持现有的地位，告诫任何减少NSF支持研究者个人主导的研究的危险性，并告诫不要对有关帮助工业的前景期望过高。但是，这并不是表示NSF拒绝响应满足国家的需要，而是要求工业界更多地介入优先领域的设置和成果的评价。实际上，这已向国会要求大大迈进一步。1993年之后，争论继续进行。国会在赞同NSF未来委员会的结论的同时，提出基础研究的类型是多种多样，所谓战略研究类型是可以按国家目标计划和组织的，建议把更多的资金投到战略研究领域。一年对话的结果，取得不同的效果。1994年国会批准NSF在11年里按17%增长的预算。
1.4 小结
在20世纪中反复出现的关于计划和自由之间的争论，从科学是否可以按社会经济目标计划，发展到在什么范围和什么程度可以计划和指导科学的发展。这些争论表明，按学科内部的逻辑自由探索和按社会经济需求计划或指导这两极之间丰富的张力，塑造着科学的发展。为了充分认识科学中的自由和计划的关系，我们需要深入分析科学史上的具体实例。
2. 科学史的启示
科学作为探索自然规律的活动，存在着固有的不确定性。在科学史上，出乎意料的发现屡见不鲜，几乎可以称得上是科学发展的一条规律。即使是大科学家，对科学前景的看法也不能幸免落入错误的断言中。科学史上最出名的例子莫过于19世纪末伟大的物理学家凯尔文勋爵对物理学大厦业已建成的乐观展望。几十年之后（1933年），在凯尔文勋爵发表乐观预言的同一个大厅中，伟大的实验物理学家、核物理之父Rutherford断言原子核裂变是不可能的，他嘲笑“由破裂原子产生能量是很无聊的一件事情，任何期望从转变这些原子获得能源的人正在空谈。”仅仅5年之后，Rutherford断言不可能的的核裂变现象发现了。同样，基础研究的应用也是意料不到的，例如，研究Ｘ射线，并未考虑到它的应用，却得到了重大的应用。另一方面，许多预期的研究目标并没有实现，50年代，美国、苏联和英国几乎同时开始了受控核聚变辐射研究，计划五年完成，到60年代末还远没有达到预期目标。其中不仅是技术问题，也有着基础研究的问题。另外的一个著名的失败例子是美国70年代大举设立的攻克癌症的研究计划。
但是，进入80年代后，科学不可预见的观点受到挑战。这是80年代以来新兴技术（新材料、生物技术等）深深依赖于基础研究的新发展。由此，科学研究在某些方面是可以预测和计划的。比如，可能的突破对相关学科和相关技术领域的影响。同样，在科学史上也有计划成功的例子，例如，晶体管的发明在某种程度上即是计划成功的例证。
为了深入分析科学中自由和计划的关系，我们具体分析20世纪最重要的两个由科学研究带来技术发明的实例——激光和晶体管，前者是自由探索性研究产生的，后者可以视为计划带来的。虽然这两个案例并不能涵盖计划和自由之间关系的所有的特征，但是可以充分地显明其中主要特征。
2.1 分子光谱学的研究和微波激射器及激光的发明
激光（Laser, light amplification by stimulated emission of radiation ）和其前驱——微波激射器(Maser ,microwave amplification by stimulated emission of radiation )产生于分子光谱学的研究。微波激射器发明于1954年，激光发明于1960年，两者都是基于受激辐射原理。从历史发展来看，激光是把微波激射器的原理从微波领域自然推广到可见光领域而产生的。
分子光谱学产生于“二战”时期的雷达技术。制作雷达的实际工作提出的微波与物质（特别是气体）相互作用的问题，打开了一个全新的物理学领域。战后初期，美国分子光谱学的研究主要集中在战争期间最早介入雷达研制工作的几个重要实验室（贝尔实验室，西屋公司，RCA，哥伦比亚大学）的研究组中，这些实验室大部分是工业实验室。虽然这些大公司实际上已经深深地卷入到分子光谱学的研究中，但并没有感到这个新兴研究领域对他们的工作会有什么用。几年之后，这些类型的研究在工业实验室中基本上消亡，全部转入大学中。公司研究人员或被管理层调到到其他工作，或转到大学中。而在大学中，因为分子光谱学的研究对分子和原子的行为提供了深刻的洞察力，吸引了大量优秀的学生和研究人员。
在“二战”结束后，微波激射器和激光的发明人Charles H. Townes（1964年诺贝尔物理学奖获得者）在贝尔实验室给管理层写过一个关于开展分子光谱学研究的建议, 指出：“微波无线通讯现在已经扩展到覆盖着充足的分子共振的短波领域，其中量子力学理论和光谱技术会对无线电工程提供帮助”，提出分子光谱学可能会应用到信号探测、定向和衰减控制等方面。但是，他的建议并没有得到热情响应。于是，Townes来到哥伦比亚大学。在那里，他受到有远见的美国军方服务合同的资助。Townes 按照自己的路线坚持探索。1951年他在解决常规的微波源对毫米和亚毫米范围无能为力的难题时，想到用共鸣振荡器来保持受激辐射所产生的放大效应。1954年，J.Gordon H. Zeiger用新的放大原理产生了第一台振荡器。之后，Townes把微波激射器的研究原则推广到可见光领域，带来了激光的发明。
对分子光谱学的研究带来重要技术的发明，并不是在大学的管理层比工业有着更高明的预见能力，而是，重要的是研究者能够按照自己认为重要的、值得做和可行的方向自己决策，持续探索。当Townes产生微波激射器的构想后，他带领研究生P.Gorden和H,Zeiger进行这个项目的研究，工作了两年之久，基本上没有人认为会取得研究成果。来实验室参观的人，看完展示的实验，通常说：“哦，是的，很有趣的想法”，然后就离去了。一次，I.Rabi 和 P.Kusch——哥伦比亚大学物理系的前主任和主任，一起来到Townes的办公室，劝他应该停止他的研究项目。他们认为Townes的工作不会有效果，正在浪费钱。（两个人都是诺贝尔奖获得者！）两人和Townes共同依靠著同样的资助，他们的意见实际上代表着许多人的看法。四个月以后，当Townes正在和他的其他学生们进行一个Seminar的时候，Gorden突然闯进来，兴奋地跳跃着喊着：实验成功了！当微波激射器成功发明之后，Kusch非常友好地承认，他应该认识到Townes对自己正在做得比他知道得更多。
Townes 在1999年出版的回忆录《激光是怎样发生的——一个科学家的探险》这样写到：
