我們應該為滿足人們對知識的好奇心而進行投資。
羅納德·裡根1980年競選演說
沒有任何事情比提高公眾的科學和文化水平更值得我們去給予支持。在每一個國家，知識都是公眾獲得幸福的最堅實的基礎。
喬治·華盛頓1790年1月8日國會致詞
思維模式化種類繁多。種族群體思維模式化，各個國家的國民和宗教的思維模式化，性別和對男女優先權的認識模式化，對在一年中各個出生時間的看法模式化（太陽徵兆占星術），對職業看法模式化。對這些模式化的最寬容的解釋將其歸咎於一種思維惰性：不是根據人的優點或缺點對人進行評價，而是將注意力集中於對人的零星信息，然後將這些零星信息歸入到以前建立的數量本來就不多的認識框架中。
這樣做省去了思考的麻煩，但卻造成了由於在許多問題上的深刻的偏見所付出的代價。思維懶惰也使人不與大多數人進行接觸，思維方式與人的思維多樣性格格不入。即便在許多情況下模式化的思維方式有效，但肯定在很多個別情況下是要失敗的。人的類型呈鐘形曲線。平均值上顯示的是每種不同特性的人，而極特殊的少數人分佈在曲線的兩個極端。
有些模式化的形成是沒有控制各種變量，忘記了其它可能起作用的因素所造成的結果。例如，模式化的思維方式通常認為，在科學領域內幾乎沒有女性。很多男科學家對此態度十分明確：這種情況證明女性缺乏從事科學工作的能力。從氣質上講，科學不適合她們，對她們來說科學太難了，科學要求具有一種女性所不具有的才智，她們太容易感情用事而難以探求客觀事物。你能想像得出有什麼偉大的女理論物理學家嗎？……等等諸如此類的言論。但從那以後，這種錯誤認識不攻自破。今天的女性已在科學的大多數領域佔據了一席之地。在我所從事的天文和行星研究領域，女性近來異軍突起，做出了一次又一次的發現，為天文學吹來了一股急切需要的清新空氣。
在本世紀五六十年代以及更早一些時候，所有的著名男科學家都那麼權威性地宣稱女性在智力上有缺欠，他們遺漏了什麼信息呢？坦率地講，是社會使婦女們不能進入科學領域，然後指責她們不能從事科學。他們混淆了原因和結果：
你想成為天文學家嗎？小姐？對不起。
為什麼你不能呢？因為你不合適。
我們怎麼知道你不合適？因為從來沒有女人成為天文學家。
如此直截了當，這些話聽起來實在荒謬。偏見的計謀真是狡詐。受鄙視的群體被站不住腳的證據拒之門外，有時候他們的這種自信和蔑視使得我們中的一些人，包括一些受害者本人都未能分辨出這些自編自演的騙人把戲。
對懷疑論者召開的會議作一個簡單的觀察，隨便瞥一眼「超常現象科學研究委員會」成員的名單，你就會發現男性所佔據的巨大優勢。其他人宣稱在婦女中有比男人多得多的人數相信占星術（在大多數「女人」的雜誌中有用占星術算命的內容，而在「男人」的雜誌中卻基本沒有）、水晶球算命、超感知覺等等。一些評論人員認為，男人特別具有懷疑精神。男人富有進取精神、競爭意識、勇於面對任何事情，而且思維嚴謹。他們說，女人很容易接受各種觀點、看法容易取得一致、對於挑戰常規知識缺乏興趣。但是從我的經驗來看，女科學家和她們的男性對手們一樣具有敏銳的懷疑精神。這正是科學家素質的組成部分。這種對女性的批評如果確實存在的話，那麼，它也是以一種司空見慣的拙劣的掩蓋方式告訴世界：如果你不激勵女人瞭解什麼是懷疑精神，不教給她們懷疑論的基本觀點和思維方法，那麼，毫無疑問，女人是不可能具備懷疑精神的。打開大門讓她們進來，她們也會和其他人一樣具備懷疑精神。
對職業形成模式化認識的各種職業中包括科學。科學家都是木訥的「書獃子」，社會交往笨拙，鑽研晦澀難懂的問題，這些問題正常人不會有任何感興趣之處（即使他們願意花費所需要的時間），理智健全的人也不會去做這樣的工作。你也可能對科學家們說：「過正常的生活吧！」
我曾經要求一位我認識了11年的專家對「科學呆子」的當代特點進行一個詳細的描述。我要強調的是，她僅僅是對她自己的感受進行敘述，她沒有必要贊同傳統的偏見。
「呆子」們把皮帶繫在緊靠胸廓的下邊。他們的短袖衫上配帶的防護罩中插滿令人敬畏的五顏六色的鋼筆和鉛筆。能編程的計算器裝在一個特製皮套中。他們都戴著厚厚的眼鏡，折斷了的鼻樑架用邦迪膠帶粘著。他們缺乏社會交往的基本技能，對這種技能的缺乏他們毫不在意、漠不關心。他們笑時，會發出一種哼鼻聲。他們彼此用一種晦澀難懂的語言交談。他們會抓住機會在除了體育課以外的所有課堂上贏得更多的讚揚。他們對普通人不屑一顧，普通人也嘲笑他們。許多「科學呆子」都叫類似諾曼的名字（諾曼征服就是一群高束皮帶、穿著保護罩、拿著計算器、戴著破眼鏡的「呆子」入侵英格蘭）。男「呆子」多於女「呆子」，但是兩者中都不少。「呆子」們從不約會。如果你是一個「呆子」，你就不會太瀟灑，反之亦然。
這當然是一種模式化的認識。也有許多科學家穿著典雅，舉止風度也相當瀟灑，很多人都渴望和他們約會，他們也不會懷揣計算器去參加社交活動。如果你邀請他們去你家做客，你不會想到他們是科學家。
但是有的科學家或多或少的確適合這種模式。他們在社交方面相當笨拙。與掘土機駕駛員、時裝設計師或者高速公路巡邏警察相比，科學家中的「呆子」比例會更高些。可能科學家比起酒吧男招待、外科醫生或快餐廚師來更木訥。為什麼會這樣呢？也許在與他人交往中沒有天賦的人就到那些無需與人打交道的事業，特別是數學和物理學中去尋求自己的天地；也許對艱深難題的刻苦研究需要太多的時間和精力，使得他們難有閒暇去學習社會處世方面的知識。或許兩方面原因兼而有之。
與人們心目中近乎瘋癲的科學家形象一樣，「呆子」科學家的模式化認識在我們這個社會也十分普遍。對科學家「書獃子」似的舉止開一些善意的玩笑有什麼不妥之處嗎？不論什麼原因，如果人們不喜歡人們心目中的「書獃子」科學家，那麼，他們就不會更好地支持科學事業。為什麼要資助怪人們去進行那些愚蠢而又令人費解的研究計劃呢？我們所能夠給予的答案是，科學之所以得到支持是因為科學為整個社會各階層的人帶來了特別的利益。這點，在本書的前面部分我已經談到。因此，那些認為「呆子」有些令人討厭的人，同時卻又渴求科學成果。他們處於矛盾之中。一個吸引人的解決辦法就是直接指導科學家的行為，不要只給他們錢，讓他們用錢做一些稀奇古怪的事情，應該告訴他們我們需要的東西，如進行這個發明或進行那方面的研究。錢不要僅用來滿足「呆子」們的好奇心，而要用來造福社會。這道理似乎很簡單。
我們遇到的麻煩是你不可能安排某人從事一項特定的發明，即使是花費多少並沒有人反對，你也很難保證能夠獲得發明結果。沒有對知識的整體瞭解，在你的頭腦中就無法形成發明的思想。科學史告訴我們，一個人通常很難在某一個確定的方向中按社會的總體需要進行發明和創造。發明的想法可能會出自那些窮鄉僻壤中的孤寂的年輕人的無聊遐想。它們甚至被其他科學家忽略或輕視，有時直到新一代的科學家成長起來，才發現這些新思想。激勵大量的現實中的發明而抹殺了出於好奇心的研究經常得到適得其反的效果。
假設：在上帝的恩賜之下，你成為大不列顛及北愛爾蘭聯合王國的維多利亞女王，也是在英帝國最為興盛輝煌的年代中信仰的捍衛者。你的管轄領地延伸到這個星球的每一個角落。世界版圖上到處可見英國的紅艦隊。你掌管著世界一流的技術力量。蒸汽機是在大不列顛得以完善的，這主要歸功於蘇格蘭的工程師們，是他們在火車和蒸汽船方面所發揮的技術專長使英帝國緊密地連接為一體。
假如1860年你有一個富有遠見的想法，你的這個大膽的想法假如被儒勒·凡爾納的出版商所駁回。你想有一種機器能傳達你的聲音，能將描繪帝國的輝煌圖景傳輸到這個帝國的每個家庭。另外，聲音和圖像不是從管道或電線中傳輸出來的，而是以某種方式通過空氣傳播，這樣，在工作中和在某一場地的人們就能馬上收到旨在確保忠誠和職業道德的鼓舞性的致辭。福音也通過同樣的方式傳送到所有人的耳朵中。其它社會所需要的電器設備也可毫不費力地得到。
這樣，在總理的支持之下，你召集內閣、帝國司令部的全體參謀和帝國最傑出的科學家和工程師。你將撥款100萬英鎊並告訴他們，在1860年這是一筆大錢，如果他們需要更多的錢，儘管向你伸手，你並不在乎他們怎樣做。啊，是的，這個工程叫做威斯敏斯特計劃。
通過這樣大的投入可能會出現一些有用的發明——「派生物」。它們總是當你在技術上投入了大量資金的時候才會出現。但是威斯敏斯特計劃幾乎功虧一簣，為什麼？因為基礎性的科學工作還沒有做。1860年電報已經存在了。但是，你可以想像在每個家庭安裝電報設備需要花費多大的財力，只有用電報設備的人才能用莫爾斯電碼滴滴噠噠地傳遞信息。但這並不是女王所要求的。她頭腦中想的是收音機和電視機，但是這些東西還遠遠不可能出現。
在現實世界中，發明收音機和電視機所需要的物理學來自一個沒有人能預想到的方向。
詹姆斯·克拉克·麥克斯韋於1831年出生於蘇格蘭的愛丁堡。兩歲的時候，他發現能用一個鍍錫鐵皮將太陽光反照到傢具上並使太陽光在牆壁上跳舞。當他的爸爸媽媽走過來時，他大聲叫道：「快看太陽，我用鐵皮抓住了它！」在童年時代，他深深地迷上了臭蟲、蛹、石頭、鮮花、鏡片和機器。他的姑姑簡後來回憶說：「回答不出那麼小的孩子提出的那麼多的問題真是有些讓人下不來台。」
他上學時很自然地被大家稱做「小傻瓜」——英國英語中的「daft」（傻瓜——譯注）一詞是用來形容頭腦有些呆癡的人。他是個十分英俊的小伙子，但他總是穿著隨便，要舒適而不求樣式。他的言談舉止中所帶的蘇格蘭式的偏狹守舊也是他遭到譏笑的一個原因。特別是當他進入大學以後，就更經常地受到譏笑。此外，他還有一些與眾不同的興趣。
麥克斯韋就是一個「呆子」。
他與老師的關係比與同學的關係要好些。那時，他寫過這樣一首略帶傷感的兩行詩：
歲月流逝，期盼的日子飛速而過。
遭鞭撻的男孩將被指控犯罪。
很多年過去了，在他1872年接受劍橋大學實驗物理學教授一職的就任演說上，他還提到了這種「呆子」的模式：
就在不久以前，那些獻身於幾何學的人，或者從事具有持續的應用價值科學研究的人，還被看成是不願進行社會交往的人，他們被看成是必定會放棄人類利益的人。他們沉湎於來自生命世界的抽像之中，他們的所作所為沉沒於對他們具有巨大吸引力的並給他們帶來快樂的事情和肩負的責任之中。
我懷疑「不久以前」是指麥克斯韋回憶他年輕時經歷的說法，他接著說道：
現在，從事科學的人已經不再被人們用敬畏的或懷疑的眼光看待。他們可能被看成已經與這個時代的物質精神達到某種和諧統一，他們形成了知識分子中超前的激進一派。
我們生活的時代已經不再是對科學技術的益處持無拘無束的樂觀態度的時代了。我們感覺到人們對科學的期望值在下降。今天的情況更像麥克斯韋所記得的他兒時的情況。
他對天文學和物理學做出了巨大的貢獻。他的貢獻從令人信服地說明了土星環由微小粒子組成、固體的彈性特性，到現在所說的氣體和統計力學中的分子運動論的基本原理。是他第一個顯示了無數的微小分子各自處於永不停息的運動之中，不斷地相互碰撞，並有彈性地彈跳，並非混亂無序，而是遵循著精確的統計定律。這種氣體的特性是可預知和瞭解的（說明氣體中分子運動速度的鐘型曲線現在被稱做麥克斯韋-玻耳茲曼分佈率）。他提出了一種假想的物體，現在這種物體被稱做「麥克斯韋妖」（Maxwell's demon），這個精靈的運動產生了一個難題留待現代信總理論和量子力學去解決。
光的性質自古以來就是個難解之謎。它是一種粒子還是一種波，對這個問題長期存在著尖銳的爭論。普遍的各種定義形成了一種定式：「光就是將黑暗照亮的東西。」麥克斯韋最偉大的貢獻在於他確立了經典的電磁理論，電與磁的結合產生光。現在人們普遍承認的電磁波譜——各種電磁波按照波長或頻率的順序所組成的排列，其波段包括Y射線到X射線、紫外線、可見光、紅外線以及無線電波，這一切都歸功於麥克斯韋。有了他的發明，我們才會有收音機、電視和雷達。
但是麥克斯韋所追求的並不是這些。他感興趣的是電與磁之間相互轉化的問題。我很想描述一下麥克斯韋所做的研究，但是他的歷史成就是建立在高深的數學理論基礎上的。在這麼短短的幾頁內，我充其量只能給你們介紹一些皮毛。如果你不能完全理解我所說的東西，敬希原諒。如果我們不使用一點數學，我們就無法體味麥克斯韋所做的一切。
「催眠術」的發明人麥斯邁認為他發現了一種磁流。「幾乎與電流一樣」，這種磁流可滲透到所有的物體之中。就這點來說，他的觀點是錯誤的。我們現在知道其實並不存在什麼特殊的磁流，所有的磁性——包括存在於條形磁鐵或馬蹄形磁鐵中的磁性——都產生於運動中的電。丹麥物理學家漢斯·奧斯特曾做過一個小小的試驗，電流通過線圈時引起了附近小磁針偏轉、搖擺，而線圈和磁針實際上並沒有連接。偉大的英國物理學家麥克爾·法拉第又做了一個曾獲得高度評價的實驗：通過切割磁力線的運動導致在附近的電線中產生了電流。變化的電流似乎可以產生磁而變化的磁似乎又可以產生電，這就是所謂的「電磁感應」。聽起來似乎同魔術一樣深不可測。
法拉第指出磁體有一種看不見的力的「場」延伸到附近空間，離磁體越近這種場越強，離得越遠，則越弱。你在一張紙上放一些小鐵屑，然後在底下揮動一塊磁鐵，就會發現磁場的存在。同樣，在乾燥的天氣梳理頭髮通常也會產生一種電場，這種電場在無法看到的狀態下從你的頭髮中產生出來，它甚至能使小紙屑自己移動。
我們現在已經知道，電線中的電是因為一種叫做電子的亞微觀帶電粒子隨著對電場的反應發生移動而產生的。電線是由銅一類的材料製成，因為銅含有大量的不受原子束縛、可以移動的自由電子。然而，大多數物質與銅不同，比如木頭，它們不是良導體，它們被稱為絕緣體或「電介質」。在這些物質中，只有相對極少數的電子可以在外界電場或磁場的作用下自由移動，不足以產生電流。當然，電子也會發生一些移動或「移位」，電場越強，這種移位也越頻繁。
麥克斯韋設計了一種方法記載那個時代他對電和磁的認識，這種方法精確地總結了電線、電流、磁性的實驗結果。最後得出了關於電和磁的行為的四個麥克斯韋方程式：
▽·E＝ρ／ε0
▽·B＝O
▽×E＝-B
▽×B＝μ0j＋μ0ε0E
真正地理解這些方程式需要到大學學習幾年物理學。這些方程式是運用了數學的一個分支——矢量積分的方法而寫出來的。用大寫形式寫的量是既有大小又有方向的量——矢量。一小時60英里不是一個矢量，但一小時60英里在1號高速公路上向正北方就是一個矢量。E和B分別代表電場和磁場。倒三角被稱做「納布拉」（因為它與古代中東的叫做納布拉的堅琴很相似），它表示電場或磁場在三維空間的變化。納布拉後面的「點乘」和「叉乘」表示兩種不同的空間變化。
E和B代表電場和磁場的時間變化率。j代表電流。小寫的希臘字母ρ表示電荷體密度，ε0（念作「依普希隆零」）和μ0（念作「繆零」）不是變量，而是在其中測得的E和B的物質特性量。真空中的ε0和μ0是自然界的兩個常量。
考慮到有多種不同的量被聚合到這些方程式中，其簡單明瞭令人吃驚。表達這些意思本來需要幾頁紙才行，但實際上並非如此。
麥克斯韋方程組中的第一個方程式闡明瞭電場隨距離的變化與電荷（如電子）密度的關係。距離越遠電場越弱，但是電荷密度越大（也就是說在給定空間內電子數越多），電場就越強。
第二個方程式告訴我們磁理論中沒有類似的觀點，因為麥斯邁所稱的磁「量」（或稱磁「單極子」）是不存在的：將一塊磁鐵鋸成兩半你也不可能得到一個孤立的「南」極和一個孤立的「北」極，每一塊磁鐵都有自己的「南」極和「北」極。
第三個方程告訴我們變化的磁場如何產生電場。
第四個方程所描述的正好相反，即變化的電場（或者說電流）如何產生磁場。
這四個方程是幾代人的實驗室實驗的結晶，這些實驗主要是由法國和英國的科學家完成的。我這裡只是粗略地、定性地描述一下，但方程式本身是精確地和定量地描述的。
麥克斯韋接著又問了自己一個奇怪的問題：這些方程在沒有介質的空間中、在真空中、在一個沒有電荷也沒有電流的地方是什麼樣的形式呢？我們很可能認為在真空中沒有電場也沒
有磁場。然而，麥克斯韋認為真空中的電磁行為所具有的方程組形式應該是：
▽·E＝0
▽·B＝O
▽×E＝-B
▽×B＝μ0ε0E
他將p設為零，表明沒有電荷，他將j也設為零，表明沒有電流。但是他沒有去掉第四個方程式中的最後一項μ0ε0E，它表示絕緣體中微弱的位移電流。
為什麼沒有去掉呢？從方程組中你可以看出，麥克斯韋的直覺保持了電場和磁場之間的對稱性。他認為：即使是在真空狀態下，在完全沒有電的情況下，變化的磁場亦能夠產生出電場，反過來也是如此。方程組代表著自然的屬性，而麥克斯韋相信，自然是美麗而精緻的。（用更技術些的語言表述，另外還有一個在真空中保留的位移電流，這裡就略而不談了。）這種部分地取決於「呆子」科學家的感覺而作出的判斷，除了其他少數專業科學家外，幾乎無人知曉，但它對我們的文明所做的貢獻比十個近年來的總統和首相們的貢獻還要大。
簡單地說，真空中的麥克斯韋方程組說明：（1）真空中沒有電荷分佈；（2）真空中沒有磁單極子；（3）變化的磁場產生出電場；（4）反過來也成立。
當麥克斯韋將方程組以這種形式表述時，他就很容易說明電場和磁場在空間中的傳播就像波一樣。更進一步的是，他還能計算出波速，也就是μ0和ε0的乘積的平方根的倒數。但是uo和Eo已經由實驗測得。如果你把數字代進去，你會驚奇地發現，真空中的電場和磁場竟然以與已經測得的光速同等的速度傳播。這種速度的如此一致，以至於不可能純屬巧合。電和磁突然不露聲色地與光的屬性緊密地結合到一起。
既然現在已知光的行為就像波動一樣而且是從電磁場中衍生出來的，麥克斯韋就將之稱之「電磁的」。那些用電池和電線所做的不太清楚的實驗都與太陽的亮度、與我們所看的方式以及是什麼樣的光有關。很多年以後，阿爾伯特·愛因斯坦反思麥克斯韋的發現時寫道：「在這個世界上很少有人能夠獲得這種經歷。」
麥克斯韋自已被這些結論困擾著。真空的作用似乎就像電介質一樣，他說它能夠被「電極化」。生活在一個機械化時代，麥克斯韋總是感覺有責任為電磁波在純真空中的傳播提供某種機械模式。因此，他設想空間充滿著一種叫做「以太」的神秘物質，它支撐並包含著隨時間變化的電磁場，就像是一種振動但卻看不見的極樂滲透在宇宙之中。以太的振動就是使光穿過它的原因，正如水波通過水來傳播、聲波通過空氣傳播。
但是這種以太一定是一種非常奇特的物質。它非常稀薄，像幽靈一樣，幾乎沒有確定的形狀。太陽和月亮、行星和恆星在不減速和不被注意的情況下在它中間穿行。同時，它又必須十分堅固使得足以支持所有這些波以驚人的速度傳播。
「以太」一詞表示出以一種散漫的形式靜止存在。在使用上，英文中主要表示存在於以太中的比較惰性的物質。它與更現代意義上的「太空的」、「空間外的」有某種類似的含義。在無線電廣播的早期階段，當人們說正在播出時，常用「通過空氣」（on the air）一詞來表達，他們頭腦中所想的就是以太（俄語的用詞在詞源上更接近於「在以太中」， vefir）。但實際上無線電波更易在真空中傳播，這是麥克斯韋的重要結論之一。無線電波的傳播不需要空氣。如果在空氣中傳播的話，反而有所阻礙。
整個關於光和物質通過以太運動的思想引發了另外長達40年的研究，出現了愛因斯坦的狹義相對論，即E＝mc2以及其它的一些重要成就。相對性以及得出有關理論的實驗都表明了並沒有以太在支持電磁波的傳播，愛因斯坦在他的著名論文的摘錄中闡明瞭這一結論，我在第二章中對他的這個理論已經進行了闡述。波是自行傳播的。變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場，它們依靠自己的力量而互相關聯著。
很多物理學家被這種「傳播光的」以太的作用的被否定而感到深深的困擾，他們需要某種機械模式以使得整個「光在真空中傳播」的概念變得合情合理、令人信服而且易於理解。但是這是一個為自己的理論尋找支持而出現的東西，是對我們面臨的困難所作出的一個反應，它表明在探索的領域內，普通的感覺再也不管用了。物理學家理查德·費因曼這樣描述道：
今天，我們已經更深刻地理解了這些方程式本身，而不是那些用來推導出方程式的模式。我們可能只需問這些方程式是否正確。這可以通過實驗來回答，無數的實驗已經證實了麥克斯韋方程組。如果我們移走那些地建立這些方程時所使用的支架，我們發現麥克斯韋高大而宏偉的大廈依靠自己的力量仍高高聳立。
但是這些穿透整個空間的隨時間而變化的電場和磁場究竟是什麼呢？意義何在？我們對於諸如接觸、搖晃、推、拉的概念比起通過「場」神奇地移動一定距離之外的物體或者純粹的抽像數學概念要感覺舒服得多。但是，正如費因曼所指出的，我們通過至少在日常生活中我們可以依賴固體的、可以感覺到的物理接觸所獲得的感覺，用來解釋當你拿起切黃油的刀時它就到了你手中之類的問題，但這種感覺只是一種誤解。物理接觸意味著什麼？當你拿起一把刀、推鞦韆，或者有節奏地拍打水床形成水波的時候，究竟發生了什麼現象？當我們深入研究時，我們發現這裡並沒有什麼物理接觸。實際上，是你手上的電荷影響了刀、鞦韆或者水床中的電荷，反之亦然。不論日常經驗或一般的感覺如何，這裡其實只有電場的相互作用，並沒有什麼物體實際接觸。
沒有哪個物理學家起初就對通常意義下的概念表示厭煩，並期望用某種只能被極少數高深的理論物理學家才能理解的數學抽像概念來代替它們。實際上，他們一開始也和我們大家一樣，有著感覺舒服的、標準的、通常的概念。問題在於自然並不遵從人們的願望。如果我們不再堅持我們認為自然應該怎樣去行為的觀點，而是以一種開放和接納的思想去面對自然，我們就發現通常的感覺是錯誤的。為什麼是錯誤的呢？因為我們關於自然規律的認識，不論是先天的還是學來的，都是在數百萬年中當我們的祖先還過著群居的狩獵生活時所形成的。在這種情況下通常的感覺就是一種不可信賴的導引，因為狩獵的群居者不是靠對變化的電磁場的理解來指導自己的生活的。不瞭解麥克斯韋方程組也不會受到進化過程中的任何懲罰。但在我們今天的時代，情況就不同了。
麥克斯韋方程組表明了快速變化的電場應能產生電磁波。1888年，德國物理學家海因裡希·赫茲在實驗中發現了一種新的輻射波——無線電波。七年以後，英國劍橋的科學家在1000米的距離之外傳輸了無線電信號。到1901年，意大利的馬可尼用無線電波進行穿越大西洋的通訊。
現代社會通過廣播塔、微波轉播和通訊衛星建立起來的經濟、文化和政治上的廣泛聯繫都直接產生於麥克斯韋在他的真空狀態下的方程組中包含位移電流的判斷。電視也是源自他的發現，它並不十分完美地指引著我們的生活並提供娛樂。雷達成為英國在二戰時反擊侵略和粉碎納粹的戰鬥中的決定性因素（我們所認為的那個與社會總是感到不和諧的人的發明影響到未來，並且拯救了那些使他感到十分不舒服的人的後代）。飛機、船舶和宇宙飛船的控制與導航，射電天文學和探索外星智能以及電力和微電子工業的重要作用都要歸功於麥克斯韋。
另外，法拉第和麥克斯韋關於場的概念對於理解原子核、量子力學和物質的精細結構都具有重大的影響。他將電、磁、光統一成為一種連續的數學整體形式的思想促使後人為此作出了最後的嘗試——有的獲得了成功，有的還處於初試階段——將物理世界的各個方面，包括引力和核力，統一為一個宏大的理論。我們可以毫無誇張地說，麥克斯韋引導我們進入了現代物理的時代。
理查德·費因曼用下面的文字闡述了我們關於麥克斯韋的變化的電磁矢量的寂靜的世界的觀點：
讓我們嘗試著想像一下電磁場在這個講演廳的空間中是個什麼樣子。首先，這裡有一個固定的磁場，它來自地球內部的流體——即地球本身固有的磁場。還有不規則的基本上屬於靜電場的場，它們可能是由於許多人在他們的椅子上挪動或將衣袖在椅子扶手上磨擦而產生的。還有一些通過電線中的振蕩電流而產生的磁場，這些場以每秒60個週期的頻率變化，與博爾德水壩的發電機同步。更有趣的是電磁場以更高的頻率變化。比如，當光從窗戶到地板，從一面牆到另一面牆時，就有以每秒18．6萬英里的速度運動的電磁場的振蕩。此外還有從溫暖的前額傳輸到冰冷的黑板的紅外波。我們還忘記了穿過這個房間的紫外光、X射線和無線電波。
飛越這個房間的是攜帶著爵士樂隊的音樂的電磁波。有很多波被一系列表達在世界其它地方所發生事件的場景的脈衝所調製，或者我們想像的阿斯匹林溶解在胃中的脈衝。為了證實這些波動的存在，只需打開電子設備將這些波動轉化為聲音和圖像。
如果我們更細緻地分析那些甚至最小的振蕩，就會發現那些從十分遙遠的地方傳到這個房間的很小的微電磁波。現在就有了電場的微弱振蕩，其波峰相隔有一英尺的距離，它們是從百萬英里之外的剛剛經過金星的「水手2號」宇宙飛船上傳輸給地球的。它的信號裝置中裝載著關於各個行星的大量信息（這些信息是通過從行星向宇宙飛船傳播的電磁波而收集獲得的）。
有些非常微弱的電磁場的振動是來源於億萬光年以外——來自宇宙中最遙遠的角落裡的星系——的波動。現在這一事實已通過「將房間裡裝滿電線」的方法得以證明，即建立一個像房間一樣大的天線。這種無線電波已經從空間中的不同位置被探測出來，而這種太空空間即使用最大的光學望遠鏡也難以觀察到。即使是這些光學望遠鏡也僅僅是電磁波的收集器。我們所說的恆星僅僅是一種推測，通過我們從它們那兒得來的物理事實，通過對到達我們地球的電磁場的永無止境的複雜波動的細緻研究而推斷出來的。
當然，更多的是通過數英里之外的閃電產生的場，當帶電的宇宙射線微粒快速穿過房間時會產生場並發生其它變化。在你周圍的空間中的電場是一個多麼複雜的東西啊！
如果維多利亞女王曾經召集她的顧問們開一個緊急會議，命令他們發明一種類似於收音機或電視之類的東西，他們中間任何人都不太可能會想像到通過安培、畢奧、奧斯特、法拉第的實驗、四個矢量微分方程、在真空中保留位移電流項的判斷等途徑去實現。我想，他們可能會一無所獲。然而，僅僅是出於好奇，幾乎不需要政府的任何資助，甚至連他自己都沒有意識到他正在為威斯敏斯特工程打基礎，「書獃子」糊塗亂寫出了一個發明。甚至自認無足輕重的、不善交際的麥克斯韋先生是否曾經想到自己正在進行的研究都是值得懷疑的。如果他曾經這樣想過，那麼，政府很可能會告訴他該思考些什麼、不該思考什麼，而這不僅無助於反而會阻礙他的偉大發明。
在他的晚年時期，麥克斯韋還真的和維多利亞女王有過一次會晤。在會面之前他還有點擔心——主要是擔心他是否能夠讓一個對其專業一竅不通的人瞭解科學——但是女王似乎有些煩亂，所以會晤沒有持續很長時間。與英國近代史上其他四位傑出的科學家麥克爾·法拉第、查爾斯·達爾文、P·A·M·狄拉克和弗朗西斯·克裡克一樣，麥克斯韋從未被授予爵士稱號（雖然萊爾、開爾文、J·J·湯姆遜、盧瑟福、艾丁頓、霍伊爾等下一層次的科學家卻都被授予爵士頭銜）。對於麥克斯韋來說，甚至都找不到什麼理由能夠認為他可能持有與英國教會不一致的觀點，他是那個時代絕對正規的基督教徒，比大多數人都要虔誠。或許這正是他遲鈍而不通世故的一面。
傳播媒體——詹姆斯·克拉克·麥克斯韋使其成為現實的教育和娛樂工具——從來沒有，據我所知——為它的恩人和創立者拍攝過一部短短的系列劇以表現他的生活和思想。換個角度想一下，假如沒有電視告訴你，比如戴維·克羅克特、小子皮萊或阿方斯·卡彭的生活和所處的年代，在美國的成長過程中將會遇到多少困難。
麥克斯韋很年輕時就結了婚，但是他的婚姻中似乎既缺少激情也沒有孩子。他的熱情全都留給了科學。這位現代文明的奠基者死於1879年，死時年僅47歲。就在大眾文化幾乎將他完全忘記的時候，其它國家知名的射電天文學家們記起了他：他們從地球上發射無線電波，然後從金星上反射回來並探測出微弱的回應，從而發現了金星上的巨型山脈，這些天文學家們以他名字命名了金星上的這個山脈。
在麥克斯韋預言無線電波之後不到一個世紀的時間內，人類開始了第一次對於外星球中可能存在的文明世界的探索。從那時起，人類進行了多次太空探索，其中有些探索我已在前面提到過，這些探索主要通過探測星際空間的電磁場來研究與我們完全不同的生物。在他們的歷史中，他們有時也從他們自己的詹姆斯·克拉克·麥克斯韋的深刻理解中受益。
1992年10月，在莫哈韋沙漠，在波多黎各喀斯特巖溶洞谷，我們開始了一項迄今為止最有希望、最強有力並最全面的對外星智能生命的搜索計劃。美國航空航天局第一次組織並參與這項計劃。我們將在長達十年的時間內，使用最為敏感的儀器和最高的頻率對整個太空進行探測。如果在組成銀河系的4000億顆恆星中有一顆星上有生命給我們發射無線電信號，我們將有極大的可能接收到。
僅一年後，國會毀掉了這項計劃。外星智能生命搜索計劃並非十分重要，利益有限，代價過高。但是人類歷史上每一次文明的進步都投入了大量的資金用於研究宇宙深層次的問題，很難想像還有什麼比「我們是否是孤獨的文明形式」更為深刻的問題。即使我們永遠破譯不了那些信息內容，但是，收到這樣的信號也能夠傳送出我們關於宇宙和我們自身的觀點。如果我們能夠理解來自先進技術文明世界的信息，那麼，其現實益處將是前所未有的。外星智能生命搜索計劃並非基礎薄弱，它受到了科學界的熱烈支持，也根植於大眾文化之中。公眾對於這項事業的熱情是廣泛而持久的，而且認為開展這項研究是值得的。此外，這一計劃也並非代價昂貴，其費用每年僅約一架軍用直升機。
我感到奇怪的是，那些關心費用的國會議員們為何不更多地關注一下國防部。隨著蘇聯解體和冷戰結束，所有的費用應該符合和平時期的要求，而國防部每年仍要花掉3000多億美元的費用（政府內的其它機構還要為改善生活增加福利而實施的計劃）。當我們的後代回顧我們這個時代時可能會對我們的所作所為感到驚異——我們擁有探測其它生命的技術，但是我們對許多有益建議卻充耳不聞，反而一味堅持花費大量的國家財富來使我們免於遭受到實際上並不存在的敵人的襲擊。
加利福尼亞工科大學的物理學家戴維·古德斯坦指出，幾個世紀以來科學幾乎一直呈指數增長，它不可能繼續保持這種增長，因為到那時候地球上每一個人都將成為科學家，那時增長就不得不停止。他作出推測是基於這個原因，而不是因為對科學本身的冷淡與疏遠，但在過去的幾十年中科學經費的增加已大大減緩。
儘管如此，我關心的是，研究經費是如何分配的。我擔心取消對外星智能生命搜索計劃的政府資助僅僅是這種對科學研究削減經費的發展趨勢的一個組成部分。政府一直對國家科學基金會施加壓力，迫使其將經費支持重點從基礎科學研究轉向支持技術、工程及應用。國會建議取消美國地理勘查局，削減對於地球易受損害的環境研究的財政支持。國家航空航天局對於已獲數據進行研究和分析所需的財政支持正在受到越來越多的限制。很多青年科學家不僅找不到經費開展研究，他們甚至連工作都找不到。
近年來，美國各公司的工業研究和開發經費全面削減。政府用於研究和開發的經費同期也在下降（80年代，只有軍事研究和開發經費在增長）。在年度支出中，日本是世界上對民用研究和開發投資最多的國家。在計算機、通訊設備、航空航天、機器人、科學精密設備等領域，美國在全球出口份額的比例下降，日本的份額在上升。同一時期，美國在大多數半導體技術中的領先地位讓位給了日本。美國的彩電、錄音機、電唱機、電話機及機械工具的市場份額也急劇下降。
基礎研究領域是科學家自由追隨其好奇心和探索自然的地方，不要求在短期內獲得可見的實際效果，而是探索知識本身的真諦。科學家當然對基礎研究有著濃厚的興趣。這是他們樂於從事的事業，從許多方面來說，這也是使他們成為科學家的首要因素。但是支持基礎研究是為了社會的利益。這也是為什麼有利於人類的重大發明大量湧現的原因。少數規模宏大的、野心勃勃的科學研究計劃是否就應該獲得比數量眾多的小型研究計劃更多的投資，這是一個值得研究的問題。
我們在開展以促進經濟和保衛我們的生活為目的的發明研究時深感力不從心。這是由於我們歷來缺乏基礎研憲。事實上，我們對自然的廣泛探索，產生了我們從來沒有想到過的可應用成果。當然這種成果並不經常出現，但出現的次數已經足夠。
把錢給麥克斯韋這樣的人似乎是對純屬「靠好奇心驅動的科學」所進行的最荒唐的鼓勵行為，也被認為是實際立法者的草率判斷。為什麼現在要把錢送給那些只會講普通人難以理解的胡言亂語的「書獃子」科學家，讓他們滿足其嗜好，而同時卻有許多國家急需卻得不到解決的問題無人理睬？根據這一觀點，我們可以很容易理解為什麼將科學放置到另一個地位的原因。科學團體只不過是另一種壓力集團，他們急切地希望保持資金不斷投入，這樣，科學家不必整天去艱苦工作就可以領到工資。
當麥克斯韋第一次得出四個基本電磁方程式時，他並沒有想到收音機、雷達和電視；當牛頓首先瞭解了月球的運動規律時，他從沒夢想到過太空飛行或通訊衛星；當倫琴研究一種被他稱為X射線的神奇的穿透性輻射時，他並未打算用於醫療診斷；當居里夫人辛苦地從數以噸計的瀝青鈾礦中提煉出含量極少的鐳時她沒有想到過癌症的治療；當弗萊明注意到一株細菌菌落周圍長滿黴菌的現象時，他沒有打算用抗生素來拯救無數人的性命；當沃森和克裡克對X射線對DNA衍射產生的結果感到迷惑不解時，他們沒有想到過這個發現可用於遺傳疾病的治療；當羅蘭和莫裡納開始研究鹵素在平流層光化學中的作用時，他們並沒有指出氟利昂對臭氧層的破壞作用。
國會議員和其他政治領導人不時忍不住對那些要求政府資助的看起來很費解的科學研究建議進行嘲笑。甚至於像哈佛大學的畢業生——威廉·普魯克斯米爾這樣有才華的議員也有偶爾頒發「金毛羊」獎的習慣——很多是為了紀念一些表面看起來毫無用處的科學工程的獎——包括外星智能生命搜索計劃。我猜想以前的政府可能也有同樣的想法：弗萊明先生只是希望研究發臭乳酪中的蟲子；一位波蘭婦女只是想從數以噸計的中非礦石中篩煉出極少量的她說能在黑暗中發光的物質；開普勒先生也只是想聽聽行星們所唱的歌。
這些發現以及其它大量的發現為我們這個時代增添了光彩並構成了我們這個時代的特徵，我們應該感謝這些發現，是這些發現使我們過上現在的生活。這些發現完全是那些有機會按照自己的思考進行研究的科學家創造的，是在他們的同行們嚴格的檢驗下進行的，是對自然進行基礎研究獲得的結果。在最近20年中，日本在工業可應用的發明方面取得了很好的成就。但是可應用的發明是如何獲得的？它們來自基礎研究，來自對自然本質問題的研究。只有通過這些基礎研究，我們才能獲得用於發明實用技術的新知識。
科學家們有義務，特別是當他們要申請大筆經費的時候，就更需要非常明確而誠實地說明他們要進行的研究。超導超級對撞機（SSC）可能是我們這個世界上探究物質的細微結構和早期宇宙本質的重要工具。它的造價估計在100億到150億美元之間。1993年，這個工程在花費了近20億美元之後被國會取消了，這個結果無論對科學家還是對政府來說都是最糟糕的。但是這場爭論的結果卻不是最糟糕的。我認為，爭論主要告訴了我們政府對科學支持的興趣日益降低。國會中幾乎無人
知道現代高能加速器的作用。它們不是用來製造武器的。它們沒有實際應用價值。在很多人看來，它們是用來產生令人擔憂的稱做「闡釋萬物的理論」的東西。這種理論包括各種對夸克、吸引力、氣味、顏色等物質存在形態的說有，聽起來物理學家似乎很聰明。至少是在那些我曾與之交談過的國會議員們看來，整個事情說明「一幫『書獃子』在發瘋」。我想這是一種描述建立在探究精神基礎上的科學的不大寬容的方式。如果沒有人知道什麼是希格斯玻色子，也就不可能有人會為此而掏錢。我曾經讀過一些試圖說明建造超導超級對撞機必要性的材料。在說明其最終用途上，有些材料寫得還不錯，但是沒有任何文章是真正為那些具有相當高的知識水平、雖然不是物理學家但卻不乏懷疑精神的人寫的。如果物理學家們申請100到150億美元去建造一個毫無實用價值的機器，那麼他們至少應該花大力氣，用複雜的圖形、術語和可以使用的英語來說明他們的建議的合理性。我想，資金管理不善，財政有限和政治上的不稱職，這些都是導致超導超級對撞機計劃失敗的關鍵因素。
現在越來越多地出現了有一種關於人類知識自由市場化的觀點，這種觀點認為，基礎研究不應該依靠政府資助，而應與社會其它機構和尋求資金的人展開競爭。如果他們的研究得不到政府資助，必須參與他們所處的那個時代的自由市場經濟的競爭。那麼，在我的名單上羅列的任何科學家都不可能進行其基礎性研究。現在基礎研究的費用要比麥克斯韋時代大得多，這些費用不僅用在理論研究上，尤其用在實驗研究中。
即使是基礎研究要參與自由市場競爭，但是自由市場的力量是否能支持基礎研究？如今僅有10％的值得稱讚的醫學研究申請課題獲得了經費。花在庸醫上的錢比用於所有的真正醫學研究上的錢卻要多得多。如果政府不支持醫學研究將會出現什麼結果？
基礎研究的必要性就在於它在未來將產生其應用效果，這種應用價值在幾十年、甚至幾百年之後才會顯示出來。另外，沒人知道基礎研究的哪些領域會具有或不具有實用價值。如果科學家都不能作出這種預測的話，政治家或實業家們可能作出嗎？如果自由市場的力量只注重於短期效益——正如美國的公司中進行的大部分研究必然會大幅度衰退一樣——這種解決問題的方式不就等於放棄了基礎研究嗎？
砍掉基礎性的、按照科學家的興趣所進行的科學研究無異於吃掉玉米種子。今年冬天我們可能還會有一點吃的，但是明年我們將拿什麼去種植，以使我們和子孫後代們能有足夠的玉米以度過下一個冬天呢？
當然，我們的國家和人類正面臨著許多急需解決的難題。但是減少基礎科學研究不是解決問題的辦法。科學家並不構成一個選舉集團，他們也沒有可以有效地向議員進行遊說的團體。然而，他們的許多工作都是為所有人謀福利的。放棄基礎研究將會對科學家的勇氣、想像力造成挫折，使我們未竟的美好研究項目毀於一旦。它還可能會沉重地打擊那些我們曾描繪過的假設的外星生命，它們再也看不到未來。
當然我們需要掃除文盲的工作、教育、就業、足夠的醫療和國防力量、環境保護、老年人的保障、預算平衡以及許許多多其它的事情。但是，我們的社會是富足的，難道我們不能培養出我們這個時代的麥克斯韋嗎？舉一個具有象徵性的例子，我們難道真的無力支付僅值一架進攻性直升機的錢（相當於購買玉米種子）用於傾聽來自外星生命的聲音嗎？
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