为了使上述一切变成现实，医学研究人员、技术开发人员和软件设计人员必须齐心协力，寻找评估新技术的途径。美国国立卫生研究院（NIH）正致力于建立跨学科的研究，这是建立用于评估与移动医疗技术有关的利益和风险的数据库所必需的。
保护医疗数据的隐私权和安全性对于移动医疗来说是一项挑战。我们如何既能保护实验参与者和普通用户的权益，又不给研究和医疗质量带来负面影响？谁来为移动医疗数据的隐私保护制定规则？如果隐私权遭到侵犯，又由谁来提供保护？
我们还必须了解人们在其日常生活中实际使用移动医疗的方式。我估计当下大多数用户都像我一样，把他们的新型移动医疗应用程序当作引人关注的玩具，而不是改善健康状况的有用工具。然而我相信，在许多病症确定的患者身上，移动医疗能发挥真正的潜力。例如有一些患I型糖尿病的儿童参加了为期一年的无线技术病例对照研究，以监测和控制血糖水平。这项研究发表在《糖尿病医疗护理》（Diabetes Care）杂志上。研究结果表明：和未使用该系统的青少年相比，使用该自动系统的青少年的血糖控制和糖尿病自我医护能力要明显好得多。这是一个值得移动医疗技术欢欣鼓舞的时刻。（翻译 詹浩）
告别赢家通吃
科学家之间的激烈竞争已带来一些麻烦。是否有比优先权规则更好的解决办法呢？
撰文 阿图罗·卡萨德沃尔（Arturo Casadevall）
费里克·范格（Ferric C. Fang）
当牛顿发明微积分和他的引力理论时，他获得了比启动初期股票期权或一个年终奖金大红包多得多的回报。他的研究成果让他获得荣誉并得到同行的承认——最终赢得了世界的认可。自牛顿以来，科学界已经发生了很大的变化，但是这一基本事实并未改变：科学界流行的是做出业绩、赢得荣誉。
科学成就所带来的荣誉应如何加以分配呢？这个问题给科学研究的工作方式，以及社会能从科学研究中获得何种回报带来了很大的影响。在科学萌芽时代，自己宣称即可对某一发明拥有发明权，而现在已经转变为首个报告该发明的个人才拥有发明权。这种“优先权规则”已导致形形色色的纠纷——牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）到底谁先发明微积分的著名争论便是其中的一例，但是从总体上说，该规则一直运行得很好。然而近年来，科学家之间的激烈竞争带来了一些麻烦，而我们已开始怀疑是否还存在一种比优先权规则更好的解决办法。
优先权规则充其量促进了良性竞争，它能够成为一种强大动力，推动科学家创新并迅速解决问题。经济学家将科学知识视为一种公共财产，这就意味着这些科学知识一旦公开发表，竞争者就能自由地利用这些知识。优先权规则鼓励科学家分享他们的知识。有些人认为，优先权规则还有助于确保社会对科学研究进行投资之后能获得最佳回报，因为在这个规则中，那些为社会作出最大贡献的科学家得到的回报最多。
然而优先权规则的赢家通吃也有其缺陷。它可能致使一些草率、不诚实、过分保密和过分强调科学论文发表载体的质量（如要在影响大的核心杂志上发表论文）等行为出现。《自然》杂志编辑就曾告诫科学家，在科研工作中要更加谨慎小心。他们列举出了许多例子，表明草率的做法日益增多，例如所公布的结果重复性差、数据错误、管控失当、方法描述不完整以及采用了不合适的统计分析等。
随着资金减少，竞争明显加剧，优先权规则的上述缺点已开始超过其带来的好处。科学家申请美国国立卫生研究院研究基金的成功率一直在下降，现在已降至历史最低点。其结果是，我们发现科学家之间的恶性竞争急剧增加，随之而来的是科学出版物因欺诈行为或错误频出而发行量下滑的情况急剧增加。科学界的一些丑闻让人联想到体育界出现的兴奋剂问题：在体育界，给予赢家不成比例的奖励一直在助长欺诈和作弊行为。
团队精神在科学界一直相当重要。对过去50年的出版物的研究表明，科研团队在科学界发挥着越来越大的主导作用，并且正在贡献具有最大影响力的研究成果。合作团队、联合研究组织和网络对于解决人类基因组计划之类的跨学科问题和大型科研任务是必不可少的。优先权规则则有可能破坏这一进程。
优先权规则在科学界的适用性从未被人们怀疑过。在当代科学界，科学家在一些鼓励合作的大型研究团队中工作，对他们来说，优先权规则是否还是最为适合的呢？另一种体系崇尚团队协同作战解决科研难题，这种体系可能更为有效。与个人成就相比，产业界更看重集体目标；NIH国际研究计划鼓励冒险精神以及与产业界和学术界建立合作伙伴关系。这两者给我们提供了截然不同但又具有教学意义的实例。或许科学家将会乐于用优先权规则带给自己的好处（个人奖励回报）来换取这样一种体系：该体系提供了更加稳定的资助和同事关系，让人们更自由地分享信息，提供更多公平和公正，以及更完善的科学严密性和合作性。这种体系将是给科学事业和它所为之服务的社会带来巨大利益的一种发明。（翻译 詹浩）
地球工程保护北极海冰
地球工程给我们提供机会，保护残留海冰免于继续流失，这也许是最好的办法。
撰文 彼得·沃德姆斯（Peter Wadhams）
我第一次去北极是在1970年夏天，乘坐的是加拿大“哈德森号”海洋调查船，它当时正在执行首次环美洲巡游任务。该船为抗冰加固型，因为它必须能抵御海冰对航行的干扰。沿着阿拉斯加海岸和北美西北海域，北冰洋海冰与陆地紧紧靠在一起，仅留下几英里（1英里≈1.609千米）的缝隙让我们进行考察。有时海冰还直接爬上了海岸。这种现象人们已司空见惯，认为它再正常不过了。
但是现在，如果一艘船在夏季从白令海峡进入北极，就会发现在其前方是一片展现出开放海域的洋面。海水一直向北延伸很远，直到距北极仅几英里的地方才停住。从空中往下看，我们这个世界的最北端现在看起来是海蓝海蓝的，而非白茫茫的一片。然而事情实际上比表面上显露出的情况要糟糕得多。残留的海冰已经变得很薄——声呐测量表明，在1976年至1999年期间，海冰的平均厚度减少了43％。按照这一下降速度，到2015年，夏季融冰的速度将超过冬季新冰积聚的速度，并且整个北极覆冰就将崩塌瓦解。
一旦夏季海冰完全消失殆尽，即便让海冰恢复并非不可能，但是潜热（latent heat，物质在物态变化过程中，在温度没有变化的情况下，吸收或释放的能量，例如水凝结成冰要放热）的物理学效应也会使海冰的恢复变得极其困难。我们将深入研究被美国科罗拉多大学博尔德分校国家雪冰数据中心主任马克·塞雷泽（Mark C. Serreze）称为北极“死亡循环”的这一现象。
一旦海冰让位于开放水域，反照率——被反射回太空的太阳辐射百分比——将从0.6下降到0.1，这样一来将加快北极变暖的速度。根据我的计算，残留的北极夏季海冰消失给地球带来的变暖效应，将等效于过去25年二氧化碳排放所产生的温室效应。由于北冰洋的三分之一为浅海大陆架海域，其洋面变暖效应将延伸至海底区域，使沿岸永久冻土带融化并触发甲烷释放，而甲烷较之二氧化碳，所产生的温室变暖效应要强烈得多。由伊戈尔·舍米列托夫（Igor Semiletov）带领的一支俄罗斯—美国科考队最近对西伯利亚沿岸200多个站点进行了实地考察，在那些地点，甲烷正从海底不断涌上来。大气测量结果也表明甲烷含量正在持续上升，最有可能主要来自北极地区的甲烷排放。
为了避免北极夏季海冰崩塌所带来的后果，我们必须让已流失掉的海冰得以恢复。我们需要做的工作不仅仅是减慢北极变暖的步伐，还必须要扭转这一趋势，让北极变冷。
减少碳排放和使用包括核能在内的可再生能源来替代化石燃料当然是最明智的长期解决方案，但是这些措施却挽救不了北极海冰。经过我们数十年的努力，全球大气中的二氧化碳浓度依然以一种高于指数率的速度持续上升。
现在是时候考虑一种根本性的解决手段了，这个手段就是地球工程。在此我所谓的地球工程是指那些通过阻挡阳光、以人工方式降低地表温度的技术。其中一项技术需要将细密的水雾喷入低空云层使之“美白”；另一项技术则涉及用气球将固态硫酸盐释放到大气层中，促使反射辐射的气溶胶形成。一种更为简单的方法是将屋顶和人行道全都涂抹成白色。上述措施都是一些小修小补的解决方法。这类解决方法将不得不持续不断地使用，一旦有任何中断都将使大气变暖进程恢复且进一步加速。这些方法也无法直接应对诸如海洋酸化之类的二氧化碳效应，但是它们可以为我们赢得宝贵的时间。
是否存在一种可以使整个行星变冷的地球工程技术呢？有没有一种仅在夏季给北极降温，以阻止海冰消失的方法呢？在北极上空给云层美白，或释放化学剂对降水模式和温度又会带来什么影响呢？要获得上述问题的答案需要进行大量的研究和建模工作。这项工作必须立刻进行，我们再也不能为侈谈在遥远未来的某个合适日期减少二氧化碳排放量而浪费宝贵的时间了。我们必须立即采取行动。（翻译 詹浩）
受到挑战的美国专利制度
当我们见到一样东西时，如何认定它就是一种发明？
撰文 戴维·卡波斯（David J. Kappos）
美国专利制度是一个流行的目标课题。我们曾听说一些大型公司的大规模投资组合对一些小发明人构成了威胁，“专利钓饵”（patent trolls，专门为了打官司而申请某项专利，并且他自己永远也不会去用那项专利的人）的存在完全是为了起诉实体公司，这些人已经扰乱了新创意市场，并且大量的诉讼证明，美国的专利制度已经不再完善。
专利制度的确处于挑战的风口浪尖上。软件技术让我们的手机用上了GPS定位，CT扫描为我们提供早期健康诊断，我们还享受着其他美妙的服务，但是这类技术却难以获得专利保护。对于许多疾病的治疗来说，遗传学研究和生物技术的一些进步是至关重要的，并且需要巨额投资，而这些投资依赖于专利保护，但是却往往难以界定专利发明者的权利止于何处以及公众的权利始于何处。3D打印文件是否适合专利起诉？对于从巨量数据集中提取知识的算法，其保护的范围要多大才合适？每一个基础性的创新发明都要求复审和确定适用范围，这就是专利制度成为且必须成为不断完善的课题的原因。
在19世纪中叶缝纫机迅速发展时期，一些人曾断言专利制度已经不再完善，这也是这种说法最早出现的时候。在汽车专利诉讼期间，这些说法就已经出现，并且伴随着电报、电灯照明、飞机、激光和微处理器的问世而再次出现。虽然名称和技术变化了，但是故事却是相同的：在一项热门技术近乎全面推广应用时，一个专利诉讼僵局的出现，使人们对整个系统都提出了疑问。在每个前期诉讼僵局中，当事人和解，法院宣布判决，然后事情最终获得一个令人满意的结局，这就是人们设想的专利制度运作过程，也是目前正在运作的过程。
在软件技术方面，各种智能手机冲突各方，例如在苹果和三星之间的某一方，对于少数几个真正要紧的专利，他们正在缩小诉求范围。与此同时，法院正在对这些专利的许多内容进行缩小范围的解释，在新的解释下，这些专利不再算作被侵犯了，并且，法院还提出一些裁决让双方能解决其余的分歧。在生物技术方面，美国最高法院已经颁布了指导性文件，缩小了医疗诊断技术专利的适用范围，让创新发明人更好地调整其专利申请范围。美国最高法院已经开始对分离、纯化基因序列的专利适用范围进行研究，并将颁布进一步的指导性文件以供执行。
鉴于美国创新发明取得的历史性成就，我们必须将实用主义的观点和方法作为基本原则。该原则是《美国发明法案》（AIA）的灵魂所在。美国专利制度经过了几代人的修订，AIA的最全面修订版本于2011年9月由奥巴马总统签字颁布，并于2013年春季全面生效。对于相互竞争的发明人之间，专利权的判决依据最为明显的变化是：从第一发明人变成了第一专利申请文件。对于谁发明，发明了什么和何时发明而言，这种方法将消除这类旷日持久的专利纠纷，至于发明时间，以前则是通过查验尘封已久的实验室笔记本来确认发明日期。使用一种简单、客观，公正的规则：让第一个前往提交专利申请的人获得专利，由第一申请文件取代了原来那种无休止的争吵。第一申请人的提出，也是美国朝着全球经济中的一个重要目标——让美国专利制度与其他国家的专利制度协调一致——迈出的一步。
除了第一申请文件之外，AIA还通过提供一些成本效益的快捷方法，对正在申请的专利发表评论和对已授权专利提出异议，来回应人们对已授权专利的质疑。这些新的机会提供给所有专利申请者，但对于软件技术方面的专利特别有用，因为它们的申请很难在历史上找到参考资料，它们对生物技术方面的一些专利也很适用，因为这些专利必须精确地划分界限，以确认哪些是适合保护的发现，哪些是在所有情况下均可免费使用的发现。然而AIA才刚开始实施上述方法，人们正开始体会到这些新方法和新程序所带来的结果。我们的专利局是一所伟大的国立大学，它会对成功努力所取得的业绩授予毕业证书，这个证书比任何大学的毕业证书的价值都更高。（翻译 詹浩）
超越“上帝粒子”
LHC的研究成果让人们认为，美国粒子物理学正在走向死亡，但这种说法有夸大其词之嫌。
撰文 唐·林肯（Don Lincoln）
物理学家发现“上帝粒子”！自从位于日内瓦附近的大型强子对撞机（LHC）开始公布数据以来，这句话便成了一条常见的新闻标题。现在，科研人员已变得更为谨慎，并且对安在希格斯玻色子头上的这一可笑名称持完全否认的态度，但是我们仍认为，LHC在2012年夏天的确发现了一种新粒子。
LHC的研究工作获得的另一个共识是：作为上个世纪全球物理学界领跑者的美国已将火炬交到欧洲手中，以及美国粒子物理学研究工作注定要走下坡路。但是，这一共识并没有强有力的证据来支持。美国仍然是粒子物理学界的领跑者，美国物理学家决心让这一领跑优势保持下去。
可以肯定的是，有关希格斯玻色子源源不断的新传奇，是建立在来自LHC的数据的基础之上，而LHC主要由欧洲提供资助。即便如此，每一篇科研论文仍必须要由美国物理学家点头认可才行。产生这些结果的，是超环面仪器（ATLAS）实验和紧凑渺子线圈（CMS）实验，它们的规模很大，范围广泛，有全球6,600名物理学家参加，其中有1,700名来自美国96所大学、国家实验室和其他科研机构。美国科学界并没有放弃粒子物理学的研究工作。
你也不应该认为，上述1,700名科学家正在迁往欧洲。总的来说，这些物理学家仍将长住美国。虽然某些时段我们可能会飞赴欧洲，但是我们仍会回到我们在美国的家中并继续在美国的研究工作。在美国费米实验室兆电子伏特加速器（正负质子对撞机）鼎盛时期，上述情况正好反转过来。来自欧洲、亚洲和其他各大洲的科学家来到美国中部地区，工作一段时间后又乘机回家。粒子物理学研究早已是一项全球性事业，科学家会前往拥有他们所需科研设备的实验室工作。科学家们你来我往飞来飞去的这种工作方式一直延续到今天。
粒子物理学研究工作转移到欧洲主要是经济方面的原因。安装任何一台大型设备都需要耗费大量资金，并且主办国或主办地区都将获得这样的回报：研究设施坐落于其境内。要运行一个大型加速器需要工程师、程序员、技术人员和为他们提供资助的许多企业。考虑到这样一个大项目所带来的经济影响，主办国承担其中大部分的投资是完全合理的，因为这笔钱毕竟是投资于当地经济。经过多年的建造，LHC大约花费了100亿美元。这笔钱主要用于购买和安装必需的组件，以进行想要做的实验。美国为LHC和探测设备的建造投入了5.31亿美元，这是相当大的一笔款项，却只占其总费用的5％左右。
虽然美国物理学家在努力从事LHC的研究工作，但是他们在美国也拥有令人振奋的实验工作，其中一些实验才刚刚处于起步阶段。例如，在美国从事各种各样基础科学问题研究的众多国家实验室中，费米实验室的唯一使命是研究一些重大的宇宙问题。由于LHC的存在以及费米实验室的预算经费在过去几年中不断减少，在美国建造一台能量高到足以超越LHC的新型高能加速器的希望正变得越来越小。不过，费米实验室一直在推进一种动态研究议程，研究中微子的行为，探索μ子行为的细节问题，研究暗物质和能量，改善和提升现有加速器性能，以及加大对未来加速器技术的研发力度。
上述工作不仅仅是填空补缺式的研究工作。如果美国不从事这类研究，其他国家也会进行这些实验，因为这些问题对于增进我们对宇宙的了解来说是至关重要的。事实上，费米实验室的这些高强度实验将能探测在更高能量的LHC上无法观测到的现象，并且将吸引世界各地的研究人员。
这并不是说我们对美国粒子物理学的未来前景充满希望。美国能源部对粒子物理学研究的预算经费持续下调已达10年之久，美国2008年的经济衰退加快了这一下调速度，并且华盛顿持续的政治动荡也使经济复苏充满了不确定性。
物理学家提出的关于宇宙起源和现实世界本质方面的问题，已使思想家们困惑了很久很久。在美国，我们将继续研究这些重大问题，并且我们希望解决其中的一些问题。（翻译 詹浩）
科学与偏见
美国国立卫生研究院在项目基金评审方式上可能存在的偏见，不仅有损美国非裔研究人员的利益，而且不利于那些具有创新科研思想的研究人员施展才华。
撰文 戴维·卡普兰（David Kaplan）
美国的生物医学研究人员通常是向美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，简称NIH）申请研究经费。美国堪萨斯大学的唐娜·金瑟（Donna Ginther）及其同事曾在《科学》杂志上发表的一篇针对此类研究经费审批过程的报告透露，黑人科学家获得资助的可能性显著低于白人科学家。即使排除申请人在教育背景、专业培训、论文发表、研究获奖情况以及雇主性质等方面的差别，这种差异还是非常明显。
该论文的作者表示，种族偏见不太可能是造成上述现象的原因，因为评审人员并不知道申请者的种族背景。在同期《科学》杂志上发表的另一篇文章中，几位著名的黑人生物医学科学家也对存在种族偏见表示怀疑。他们认为NIH的评审对于研究经费的审批，完全是根据申请项目的科学质量而定。然而，除了偏见以外，到底是什么造成了上述种族差异呢？该研究报告的主要作者承认，她也不知道答案。我们只有弄清了产生偏差的真正原因，才有可能制定出相应的解决方案。
其中一种可能的解释是：NIH的评审体制所造成的偏差并不太针对某个种族群体，而更多针对那些不常见的非常规研究思维。专家评审们需要在很短的时间内，对那些极度复杂、技术性极强的冗长文件进行详细评估。评审们通常对于申请项目的相关特定研究领域很熟悉，但这就意味着他们对于该研究领域难免会有一些先入为主的思想。评审时间紧使他们更加依赖自身原有的知识和感觉。在这种情况下，评审人员就不免会偏向他们所熟悉的（不是认识的，就是听说过的）科学家。
至少在生物医学领域，黑人研究人员通常是不为评审们熟知的，而且他们的研究理念也常常突破传统。这种情况部分是因为他们的特有背景。例如，某些疾病——比如终末期肾脏病（End Stage Renal Disease，简称ESRD）和恶性黑色素瘤——在黑人和白人中的发病率不同。因此，黑人研究者所提出的研究项目，往往涉及一系列白人研究者不常关注的疾病。
数据显示，要跻身于NIH资助的研究者行列越来越困难。1970年，首次从NIH获取重要研究经费的研究人员的平均年龄为35岁，到2007年，这个年龄已经上升至43岁。在较前沿的科研分支领域中，黑人科学家所占的比例也越来越小。金瑟和她的同事发现，在他们研究的时间段里，黑人科学家提交的资助申请仅为申请总数的1.4％，而由白人科学家所提交的资助申请则占了69.9％。
根据美国国家科学基金会所收集的数据，2006年美国拥有博士学位的生物学家中只有2.6％为黑人，而这与金瑟的研究数据基本一致。我有这种感觉，在生物医学研究领域，黑人科学家人数不足的情况，在科研高层（系主任、科研获奖人员、编委会成员、研究部门评审人员和美国国家科学院成员）中表现得更加明显。由于黑人在权力结构中没有占据相应的比例，科研资金在黑人和白人研究者中的分配，自然就不均衡了。
NIH的负责人已承认，他们对一些非传统研究项目的资助不足，并相应地设立了一些奖项以弥补这一不足，例如NIH院长创新奖和开拓奖计划。不过，这些措施还是远远不够的。对于美国国立卫生研究院来说，解决方案之一可能是建立多种不同的科研经费决策机制。例如，在科研经费的划拨中采取抽签的方式，这样既不会令结果产生种族差异，也不必对评审人员进行严格的筛选，或者通过“众包”（crowdsourcing，把工作任务外包给大众网络）来完成评审工作。采用一些筛选资助申请的新方法，对传统的同行评审加以补充，有可能才是从根本上消除种族差距的唯一途径。（翻译 詹浩）
被选择性拒绝的科学
一位科学老师是怎样看待科学家和创世论学者能否和睦相处这个问题的。
撰文 雅各布·塔伦鲍姆（Jacob Tanenbaum）
作为一位科学课教师，我总是很关注人们对我讲授的内容抱有怎样的看法。由于40％以上的美国成年人完全相信《创世纪》中所撰写的内容——地球和宇宙是在大约6,000年前的6天之内形成的——并且由于我最近就住在美国肯塔基州圣彼得堡创世博物馆附近，因此我决定去该馆参观，浏览一下“创世纪的答案”（Answers in Genesis）展部的内容。
该博物馆拥有一个全新的天文馆和6,500平方米的展馆，来证明创世纪的故事和圣经上描述的完全一致。在主展厅，一个大型显示屏播放出世界刚刚创建时的生活景况，展现的植物和岩石栩栩如生，一个小孩正在那里玩耍，两只恐龙正在附近吃草。据这些展品介绍，恒星的出现要晚于地球，它们产生于地球诞生之后的第4天，并且我们现在所看到的所有动物种类都是诺亚从大洪水中拯救出来的。地球曾经历过唯一的一次冰河时期，它持续了几百年。
在该博物馆中参观时，最让我困惑的是接二连三的展品不断重复的一个主题：创造论者（Creationists）和主流科学家的看法只是略有不同。其实他们的看法并非略有不同，简直就是南辕北辙。这并不是说科学与宗教就是水火不容的，许多科学家都相信存在着某种更强大的力量，而许多宗教人士也认可进化论的观点。不过，创世纪的文献解释却无法与现代科学协调一致。
科学家告诉我们，我们生活在一个浩瀚宇宙中的一个偏远角落处，在人类出现之前这个宇宙已有数十亿年的历史。没有我们存在，宇宙和地球照样能继续正常运行下去。我们只是一个小行星上众多的物种之一，古老化石记录表明，所有在这颗行星上生活过的物种中，有99％以上都已经灭绝了。这一事实说明，我们作为一个物种存在于地球上实在太脆弱了——对于这样一种存在，我们必须全力去加以保护。
相反，创造论者则坚持认为我们是上帝的宠儿。我们生活在宇宙的中心，上帝创造和运转着一个星球是为了供我们使用。地球的资源供我们随意开发利用。上帝保护我们并允诺在世界末日到来之前他不会再次将地球毁灭。在这种情况下，我们没有任何理由去捍卫我们的存在。
创造论者以答案作为起点，并努力去证明那些答案是正确的。这一工作方式与科学研究大相径庭，相互对立。创立人类进化观点的科学家并不是先虚构出了这一观点，再去不断地寻找化石证据。早在达尔文于1859年发表其论著之前，以及早在一个石灰石采石场的工人于1856年发现一些后来被称为尼安德特人的奇怪骨头化石之前，科学家就在努力解释他们在自然界和化石记录中所发现的东西了。进化理论是那些科学分析的产物，这才是科学研究的工作方式。
危险的问题在于：有40％的美国选民看起来似乎都已忘记了什么是科学。美国已将宇航员送到月球上并发明了飞机和互联网，这样的发展非同寻常。可是当许多美国选民面对我们时代的复杂科学问题时，他们却不是全盘接受科学，而是选择性地接受。他们中几乎没有人生活在没有化石燃料和电力供应的环境中。大多数人都乐于乘坐飞机旅行，洗热水淋浴，给住房供暖，驱车出行，观看电视节目以及给朋友发送短消息。只有在科学与这些人的信仰发生冲突或要求他们改变其生活方式时，他们才将科学拒之门外。
作为一个处于知识型全球经济之中的国家，当美国人选择性地拒绝科学时，这种拒绝便阻碍了美国进一步的发展。当科学发现告诉我们自己的行为会带来一些后果，给未来蒙上一层阴影，并要求我们改变态度时，我们必须积极反思，勇敢面对。为此，我将继续讲授科学课而非宗教信仰。因为如果学生不了解科学研究起着多么重要的作用，那么我们就可能会毁掉我们的未来，甚至威胁到人类自身在这个古老地球上的存在。（翻译 詹浩）
传授批判性思维
批判性思维是一种可传授的技能，它最好在从幼儿园到高三的课堂之外讲授。
撰文 丹尼斯·巴特尔斯（Dennis M. Bartels）
民主的有效实施有赖于选民的批判性思维能力。然而，通过考试招生录取学生的正规教育，却越来越无法让学生提出有助于作出明智决策的问题。
十几年前，认知科学家约翰·巴兰斯福德（John D. Baransford）和丹尼尔·施瓦茨（Daniel L. Schwartz）都在范德堡大学工作，他们发现青年人和儿童的不同之处并非记忆力或学以致用、推陈出新的能力，而是一种被他们称为“为今后继续学习作好准备”的素质。这两位研究人员将一些小学5年级学生分成一个组，将一些大学生分成另一个组，要求他们分别创建一个环境恢复计划，以保护美国秃鹰免于灭绝。令人震惊的是，这两个组所提出的计划水平不相上下，只是大学生的文字能力更好一些。从传统教育的角度来看，这样的结果表明，在帮助学生深入思考生态系统和生物种群灭绝等主要科学思想方面，学校的教育是失败的。
虽然取得了这样的结果，但是这两位研究人员仍决定对这个问题进行更深入的研究。他们要求这两个组就创建环境恢复计划所必须涉及的重要问题进行提问。在这个任务上，他们发现了两者之间的巨大差异。大学生将注意力主要集中在秃鹰与其栖息地之间相互依存的关键问题上，例如“支持秃鹰生存的生态系统为何种类型”以及“不同的环境恢复领域需要哪些类型的专家”。小学5年级学生则倾向于将大部分关注点放在单个秃鹰的特征上，例如“它们有多大”和“它们吃什么”。这些大学生们已经培养起提问的技能，即批判性思维的基础，他们已经学会了如何学习。
比起小学和中学来说，博物馆和其他非正规学习机构可能更适合传授这种技能。最近，在美国旧金山探索博物馆，我们进行了这样一项研究：学会提出高质量的问题对人们的科技咨询质量可能带来怎样的影响。我们发现，当我们教参观者询问“如果这样将会怎样”和“怎么会这样”等目前没人知道答案，并能引发探索兴趣的问题时，他们就会在下一个展览中参与质量更高的咨询——提出更多的问题，进行更多的实验并更好地解释他们的实验结果。特别是，在新的展览上，他们提出的问题变得更加完善。他们不仅仅会问他们想要尝试的某件事（“当你移开一块磁铁时将发生什么情况”），而且在他们提出的问题中往往既包括原因又包括其影响（“如果我们移走这一块磁铁，那么其他磁铁会移动相同的距离吗”）。问一些有趣的问题似乎是一种可传授的技能，这种技能能让他们相互合作，更深入地调查展品的科技含量。
这种类型的学习并不局限于博物馆或类似机构。最好的例子之一是《乔恩·斯图尔特每日秀》，在这档以其名字命名的节目中，主持人斯图尔特巧妙地利用数字、逻辑和旧视频节目将新闻报道中的政治、商业和科技观点中那些冠冕堂皇的伪装撕得粉碎。展示玩家DIY作品的造物者聚会（Maker Faire）活动已经重新引入了这样一种观点：我们的学习比我们的错误更珍贵。DIY实验者遇到瓶颈时，会重新构建问题并理出头绪。
非正规学习环境比学校更能容忍失败。或许，许多教师由于时间太少而无法让学生去逐渐形成并探寻自己的问题，并且提问技能由于牵涉面太广，所以无法包括在课程之中和进行标准化测试。但是，人们最终必须掌握提问的技能。我们的社会需要公民们能够作出重要决定，比方说有关自己的医疗问题，或者我们必须为全球能源需求做些什么等。为此，我们需要有一个强大的非正规学习系统，该系统没有成绩分数的要求，能接收所有学生，并且在节假日和周末也能学习。（翻译 詹浩）
复活猛犸象是好事
复活猛犸象和其他灭绝生物是一个好主意。
撰文 乔治·丘奇（George Church）
《环球科学》2013年第9期上的《核查冰冻猛犸象新闻》一文中曾强调，用幸存的DNA复活诸如猛犸象之类的灭绝物种是一个坏主意。这种缺乏考虑的说法过于草率。复活猛犸象的想法有其可取之处，值得以一种开放的心态和采用多学科的观点加以讨论。
灭绝生物复活研究的目的并非完整无缺地复原灭绝生物，也不是在实验室和动物园中演示一种一次性特技。复活是对古代DNA和合成DNA的一种最佳利用方式。复活的目标在于，让现有生态系统适应全球气候变暖等环境状况的急剧变化，并有可能逆转这种有害变化。
某些依赖于“关键物种”（keystone species）的生态系统已经丧失了它们曾经拥有的物种多样性，因为一些物种不再适应这样的环境。随着环境发生改变，某些生态系统可能再次需要古代的物种多样性。例如，4,000年前，俄罗斯和加拿大的苔原由以草和冰为基础的生态系统构成，比现在更富饶。而现在，苔原正在融化，如果这一过程持续下去，所释放的温室气体会比将全球所有森林夷为平地所释放的温室气体更多。仅仅改变一头现代大象的几十个基因——赋予它皮下脂肪、皮毛和皮脂腺——就有可能足以产生出一个在功能上类似于猛犸象的物种。让这一关键物种重返苔原，有可能避免气候变暖所带来的某些影响。
通过以下行为，猛犸象有可能让苔原保持较冷状态：吃掉枯死的草，使太阳赋予鲜活的春草以能量，其延伸至土壤深处的草根能防止水土流失；推倒吸收阳光的大树，增加反射光；穿行于有隔离作用的冰雪中，让冰冷的空气穿透土壤，从而将土壤冻结。相比非洲象，偷猎者似乎不太可能将北极猛犸象当成狩猎目标。
“抵抗灭绝活动”（De-extinction）并非一种新奇的想法。医学研究人员已经复原了人类内源性逆转录病毒HERV-K和1918年流感病毒的完整基因组。对这些复活物种的研究和了解，有可能挽救数以百万计的生命。其他几种灭绝动物的基因，包括猛犸象的血红蛋白在内，也已得以修复，并且研究者还对它们的一些奇异特性进行了测试。目前，这种研究只涉及上述少数几个基因，要将其推广到鸟类或哺乳动物基因组的约20,000个基因上可能没有必要，即使有这种需要，进行这样的研究可能也不太难。各种相关技术的成本费用较低，而且正在不断下降。
一直进行动物育种和饲养工作，直到有足够数量的动物可以放生野外，这本身就是一个雄心勃勃的计划，但其花费不应该比家畜育种或保护其他濒危野生动物更高。如果我们使用遗传方法来改善我们复活的物种——增强它们的免疫力与生育能力，并提升它们从可获得的食物中吸收营养与应对环境压力的能力，那么这一成本费用还可以进一步降低。
除了复活灭绝物种之外，复活研究还有助于现有生物恢复失去的遗传多样性。澳大利亚的塔斯马尼亚袋獾（Tasmanian devil，拉丁文名Sarcophilus harrisii）属于典型的近亲繁殖动物，以至于这个物种的大多数成员都能交换肿瘤细胞而不发生排异反应。一种可以通过面部伤口传播的罕见传染性癌症，正在使该物种走向灭绝（参见《环球科学》2011年第7期《癌症也会传染？》）。复原来自各种古老袋獾的组织相容性基因（histocompatibility genes，它们管控组织排异反应）就能让现在的袋獾存活下来。人们还对两栖动物、猎豹、珊瑚和其他生物群体进行过类似的讨论。古老的基因可以使它们更能耐受化学物品、炎热、传染病和干旱。
复活灭绝动物并非拯救处于危险之中的生态系统的一剂万能药。防止大象、犀牛和其他濒危物种灭绝也是极其重要的。无论如何，我们必须更好地分配有限的用于物种保护的资源。但是，将这个问题视作一种“零和”游戏，认为保护一个物种必然意味着放弃另一个物种，却是一种错误。正如一种新型疫苗可以节省本将花费在患者身上的医疗资源一样，复活研究也许能够通过提供一种强大的新工具，来帮助保育工作者。哪怕复活灭绝生物仅仅只是一种可能性，但作为要对它认真加以研究的理由而言，这已足够充分了。（翻译 詹浩）
让气候阴谋论远离课堂
美国的一些学校仍在教授反进化论以及气候变暖与人类活动无关的观点。
撰文 尤金妮亚·斯科特（Eugenie C. Scott）
明达·伯布科（Minda Berbeco）
几十年来，对进化论的异议一直困扰着美国教师、学校董事会、各州的教育委员会和立法机关。美国教育工作者为在科学课中保留下进化论内容并排除神创论内容作过斗争。我们抵制智慧设计（intelligent design）这种说法，该说法认为，单用自然选择根本无法解释生命为何会这么复杂。实际上，智慧设计是一条通往神创论的迂回途径。目前，我们正在竭力抵制某些法律条款的出台，这些条款会鼓励教师讲授“反对进化论的证据”——所谓的证据，只能在神创论文献中才能找到。
反进化论的后果在许多美国学校都能看到：这些学校里不讲授进化论，或者就是讲授也讲得很少。然而，进化论是人类智慧发展史中最重要的思想之一，学生有权利学习进化论。生物的共同祖先和遗传机制解释了生物为何成为它们现在这个样子。被剥夺这方面知识的学生和成年人将成为科学文盲，在如今这样一个全球性、充满竞争的世界里，没有进化论的知识显然不行。对进化论知识只是略知一二的学生，仍会可悲地被认为未受到过良好教育。
这些“学术自由”的法案并非仅仅针对进化论。这些法案还瞄上了气候变化，这是另一个有大量证据的科学领域，并且这些证据得到了科学界的认可。地球正在变暖，并且现在气候快速变化的原因是过去的150年中人类大量燃烧化石燃料，这在科学界几乎是无可争议的。但是公众的不信任意味着，美国国家科学教育中心（NCSE）目前还要帮助教师与气候问题上的错误认识作斗争，而成立于20世纪80年代的NCSE本是为了与反进化论者作斗争。
对气候变化提出反对意见的原因更多源自政治和经济上，而非宗教意识形态。一些政治保守派人士声称，全球变暖是美国民主党为了加强美国政府权力的一个阴谋，如果减少对化石燃料的依赖，那么将危及国家安全，并会对美国人的个人自由造成威胁。一些自由主义人士则认为，碳税之类的政策是一种旨在削弱资本主义的“社会主义阴谋”。诚然，有些政治经济观点与应对气候变化的相关政策不相适应，但是我们不应该让一些人的意识形态阻碍或扭曲对大多数人的教育。
最近，一个包括美国国家科学院、26个州和非营利组织在内的联合机构发布了《下一代科学标准》（Next Generation Science Standards），该标准将要求，在这些州里，教师既要讲授进化论，也要讲授气候变化。这并不意味着教师都一定要全面地讲授这两个科目，但总的来说，在采用该标准的各州里，学生在学习进化论和气候变化方面，会比目前能学到的东西多一些。
《下一代科学标准》规定的教学内容，远胜于某些所谓的“学术自由法案”，因为后者只允许教师使用在神创论网站上发布过的（其中许多信息认为，地球并没有数十亿年寿命），或者来自气候变化反对者们的信息（将气候变暖归因于无法避免的太阳活动周期，而非温室气体排放量的增加）。在这些“学术自由法案”的约束下，学生们还将“学”到，工业革命前的中世纪就经历过气候变暖期，这可以“证明”并非人为因素造成了全球变暖——尽管那时的变暖仅仅是一个地区性的变暖事件。科学家并不认可上述观点，但这并不能阻止它们出现在一些教案中，而这些教案对人类活动已经影响到地球气候的事实仍持异议。
今天，气候变暖的速度并非区域性的，而是全球性的——它影响着陆地、海洋和天空。科学界一致认为，人类应该对气候变暖负主要责任。无论我们的社会作出何种决策去应对气候变化，这些决策都必须建立在坚实的科学基础之上。如果因为意识形态上与科学结论相左而违背科学，那么我们都将受到损害。学生有权知道科学家得出的结论，让宗教、政治或经济层面的意识形态主导我们的科学教学活动并非正道。（翻译 詹浩）
