科技霸权是美国超级大国地位的重要支柱，截止2019年，美国自然科学诺贝尔奖获得者达到386个。美国与德国共同引领了第二次工业革命，而第三次工业革命更是由美国主导。科技的发达不仅增强了美国国力，而且使美利坚成为先进与发达的象征，引起泛西方世界的顶礼膜拜。
美国的科技发展史经历了初期的制度环境建设及后期的政府主动投资和引导，这种转变过程中，战争及大国竞争是重要的诱因。政府的主动投资与市场的活跃，共同助推了美国科技的突飞猛进。
而两次世界大战期间大量科学家因欧洲的动荡而移居美国，以及二战结束时美国对德国技术遗产的大力搜寻与接收，也在很大程度上奠定了美国的科技超级大国地位。也正是在这个时期，美国科技完成了对欧洲的超越，成为全球科学高地，并对世界其他地区的顶尖人才形成磁吸效应，步入科技发展的良性循环轨道，奠定其傲视全球的科技地位。
美国立国之初就鼓励发明创造，1787年9月制定的《美利坚合众国宪法》第1条第8款第8项即明确规定：“为发展科学和实用技术，国会有权保障作者和发明人在有限的时间内对其作品和发明的独占权”。1790年4月10日，美国通过第一部专利法，是世界上最早建立专利制度的国家之一。
美国专利局于1802年成立，当时为国务院直属部门，承担专利相关事务。19世纪初,商标事务已纳入专利局的管辖范围。如今美国商务部的大门上还刻有林肯总统的一句话：“专利制度就是将利益的燃料添加到天才之火上。”
专利制度建立后，美国科研创新活动得到强有力的制度保障，工业化逐步发展，美国开始成为一个城市化国家。
（一）美国内战爆发后，政府开始介入科研活动
1861年美国内战爆发，战争需要强有力的指挥中枢，人民开始反思联邦权力过于弱化的体制弊端。正是在这一时期，美国联邦政府开始介入科技事业。
1862年的莫里尔法案（关于联邦赠地发展农业教育与研究的法案）标志着联邦政府开始参与科研工作，并鼓励加大研发与教育投入。
1863年，林肯政府成立国家科学院，学习德国的先进科技体制与管理方法，科学活动向集体形式发展。
美国国家科学院
1901年美国成立国家标准局，后来成为著名的国家标准与技术研究院，在美国科技进步中起到十分重要的作用。
这一时期，美国的科技创新开始起飞，根据美国专利局记载，19世纪后期是美国告别单纯技术引进，本国专利技术突飞猛进的阶段，并且，美国与德国共同引领了第二次工业革命，一跃成为科技强国。
第二次工业革命美国的主要发明：
1、1876年，定居美国波士顿的苏格兰人贝尔试通电话成功。
爱迪生（发明电灯，留声机等）等人在贝尔发明的基础上作了重要改进，使电话通讯很快风行全球诸多国家。
2、1877年，美国建成第一座电话交换台。
3.、1879年，爱迪生研制成功耐用碳丝灯泡。
4、1896年，美国人亨利·福特制造出他的第一辆四轮汽车，以及福特T型汽车生产流水线。
5、1903年，12月17日，美国的威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟俩设计制造的“飞行者”号飞机在卡罗来纳州的基蒂霍克试飞成功。这是世界上公认的第一架飞上天空的可操纵载人动力飞机。
莱特兄弟和他们发明的飞机
（二）一战爆发后美国政府加大对科研活动的参与
1915年，美国成立国家航空咨询委员会，这是美国政府成立的第一个军事研究机构，扩大了政府组织科学研究的权限；同年，海军也成立了海军咨询委员会。
1916年，为动用科技资源用于军事目的，美国成立国防会议，同时，国家科学院组建国家研究委员会，为政府、大学、产业和其他研究组织之间的合作创造条件。
到1920年，美国已形成联邦实验室、企业研究机构、高等院校研究机构和私人科学基金会组成的全国科研体系。
罗斯福执政时期，美国政府研究开发经费从1935年的1亿多美元增长到二战结束时的15亿美元，国家科技体系逐步建制化，建立了国家发展科学技术的专门机构，形成了研究型大学、联邦科研机构和企业三大科研主体。
（三）二战与冷战时期美国政府对科研的大规模投入与主导
这一时期，由于战争和大国竞争的需要，美国政府大力扶持科技发展，成为推动美国科技进步和技术创新的核心。
二战爆发后，美国政府取代私人企业成为研发的最主要投入主体。1941-1945年，美国研发投入30亿美元，政府出资占83%，特别是1944-1945年，研发费用几乎完全由政府承担。
此时，美国成为盟国兵工厂，军工成为美国重要研发领域，“曼哈顿工程”应运而生，并掌握了震惊世界的原子弹技术，成为美国科技发展的一个里程碑。
冷战期间，美国与苏联争夺科技霸权，展开一连串科技竞赛，美国财政预算不断加大对科研的倾斜。
1950年5月10日，美国通过国家科学基金法案，成立国家科学基金会，成为资助科学研究的重要经费来源。联邦实验室体系不断发展壮大，许多大学也因为受托承担科研项目成为研究型大学。
20世纪50年代末，美国把发展教育作为国家战略重点，相继通过了《国防教育法》、《美国2000年教育战略》、《为21世纪而教育美国人》和《美国为21世纪而准备教师》等一系列法案和报告，为未来科技竞争准备高素质人才资源。
另外，《拜杜法案》和《史蒂文森--威德勒技术创新法》的颁布，标志着美国的科技成果转化从个人行为转变为国家层面的行为。
（四）国家对科研的主导下，市场仍发挥重要作用
与苏联不同的是，尽管美国政府大规模介入科研活动，但企业一直是实施科技研发的主体，到了1941-1953年间，企业开始成为美国研发经费投入的最主要执行部门，技术研发能力也大幅度提升。
美国政府大笔投资科研，但并不直接指挥企业研究活动，研发执行部门大多不由政府控制，科技成果的交易市场依然活跃，即使在战争状态下，美国的市场机制也并没有被完全取代。
美国1921年实施《移民配额法令》，开始减少一般性移民，转而大幅度增加技术移民。
罗斯福执政时期，政府大量投资科研，吸引大批人才聚集美国。由于当时欧洲局势动荡，并且排犹主义甚嚣尘上，而美国局势相对稳定，也没有大规模排犹浪潮，因此，吸引了大量优秀人才。
这一时期，大约一千多位一流科学家和工程技术人才移民美国，其中包括爱因斯坦、冯•诺依曼、恩里科•费米、爱德华•特勒等顶尖科学家，大大加强了美国的科技实力。
后来，正是熟悉德国科研内情的爱因斯坦上书罗斯福总统，推动美国启动研发原子弹的“曼哈顿工程”。
恩里科•费米则成为了“曼哈顿工程”的主要领导者之一，他在美国建立了第一座受控核反应堆，为第一颗原子弹爆炸奠定了基础。
曼哈顿工程主要参与者
爱德华•特勒于1941年成为了美国正式公民，1952年11月1日，他主管研制的世界第一颗氢弹在太平洋恩尼威托克岛爆炸成功，由此成为美国的“氢弹之父”。
冯•诺依曼1958年发表了对人脑和计算机系统进行精确分析的著作《计算机与人脑》，为研制电子数字计算机提供了基础性的方案，被后人称为“现代计算机之父”。
二战后期，美国在诺曼底登陆后就组织“阿尔索斯”突击队，搜罗德国与意大利的知名科学家。
二战结束时，美国更是抓住千载难逢的机会大肆搜寻德国优秀科技人才，他们启动“回形针行动”等计划，网罗了冯•布劳恩等457位德国科学家送往美国，后来冯•布劳恩参与了阿波罗计划，对美国火箭技术的发展起到至关重要的作用。
原子弹的爆炸、氢弹的发明、现代火箭的研制，以及电子计算机的出现，无一不是改变整个人类历史、并使美国引领世界趋势的大事件。然而，这些美国的“原子弹功臣”、“火箭之父”、“氢弹之父”、“电子计算机之父”们，全是来自欧洲的科学家。
人才抢夺战可以说是罗斯福采纳的最有远见的建议之一，二战之前，德国获得诺贝尔奖的科学家总数是美国的3倍，但“人才战争”开始后半个世纪，自然科学诺贝尔奖已经有40%是美国制造，超过70%的诺贝尔奖得主为美国工作。
罗斯福总统
二战之后，美国吸纳全球科技人才的战略并未止步，《1952年移民法》是美国战后第一部强调技术移民的法律，该法规定全部移民限额中的50%用于引进美国急需的、受过高等教育、有突出才能的人才。《1965年移民法》、《1990年移民法》又先后进行了补充。1990年美国联邦政府开始启用H-1B签证政策，专门吸引美国之外的专业人才。
当顶尖人才聚集美国，使美国成为全球科学高地后，形成了强大的磁吸效应，即使不提优厚待遇，优秀人才也愿意留居美国，因为这里有最优秀的大脑可以与他们讨论、给他们启发，他们可以率先接触最前沿的科技信息，使用最先进的试验设备和试验材料，并享受最活跃的技术交易市场带来的巨额回报。优越的科研环境和条件使他们更有机会做出突破性的科研成果，这种优势是其他地方无法比拟的。
因此，至21世纪初，全球有62%的顶尖科学家居住在美国，整个欧盟有40万高级人才在美国工作。从1990年至2002年，俄罗斯科研人员减少了55.2%，人才流失的主要去向就是美国。而中国、印度等新兴国家的人才流失也极为严重。
美国硅谷
冷战结束后，科研资金投入逐步以企业为主导，美国通过政策引导、税收优惠、拓宽融资渠道等措施，鼓励企业技术创新。
布什政府1990年公布了《美国的技术政策》，首次把加强和支持工业研究纳入国家技术政策；克林顿政府进一步加大了全美科技投入力度，制定了研发经费达到GDP3%左右的指令性目标，鼓励产业、学术和各种社会力量共同参与科技发展。
因此，美国企业对科技的投资迅速增加，逐渐超过政府，成为科研资源投入的最大来源。
2006年初，小布什政府宣布实施《美国竞争力计划》，强调通过加大对科研教育的投入，加强科学、技术、工程、数学（STEM）方面人才的培养。2007年美国参议院通过《美国竞争法》，把提高美国创新能力和竞争力上升到法律高度。
2009年9月，美国首次发布《美国国家创新战略》，2011年、2015年对该《战略》进行了更新，提出了创新生态系统的概念，公布了维持创新生态系统的六个关键要素，还包括基于联邦政府在投资建设创新基石、推动私营部门创新和授权国家创新者三个方面所扮演的重要角色而制定的三套战略计划。
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