二战之前，美国在科学和工程领域还远远落在后面。然而，战争结束时，美国的科技实力已经全面超越英国，并在接下来的85年里执世界牛耳。
这一切之所以发生，是因为两位截然不同的人物分别担任了各自国家领导人的科学顾问。他们对于如何利用国家资源来发展先进武器系统，持有迥然不同的观点。战后，英国的早期领先优势昙花一现，而美国则为科技创新生态系统奠定了坚实基础，并借此引领世界 —— 直到如今。
英国模式：依托军方实验室
1940年，温斯顿·丘吉尔出任英国首相，辅佐他的科学顾问是弗雷德里克·林德曼教授（Professor Frederick Lindemann），一位与他相识20年的朋友。林德曼是牛津大学物理系的负责人，也是牛津克拉伦登实验室的主任。当时英国已与德国交战，其战时优先事项聚焦于国防和情报技术项目，例如利用电子、雷达、物理学等技术的武器 —— 一个名为“链家”（Chain Home）的雷达防空网络、夜间战斗机使用的机载雷达，以及核武器计划（即启动了英国核武计划的莫德委员会 MAUD Committee，代号“管合金” Tube Alloys）。此外，他们在布莱切利园（Bletchley Park）的密码破译组织已经开始利用当时最原始的计算机解读德国的秘密电报 —— 恩尼格玛（Enigma）密码。
早在20世纪30年代中期，忌惮纳粹德国的英国就已经利用其现有的军事和政府研究实验室开发了这些武器的原型。电信研究机构（Telecommunications Research Establishment）研制了早期预警雷达，这在不列颠之战中对英国的生存至关重要，同时还开发了电子战技术以保护在德国上空的英国轰炸机。海军部研究实验室（Admiralty Research Lab）则研发了声纳和反潜作战系统。皇家航空研究院（Royal Aircraft Establishment）正在开发喷气式战斗机。这些实验室随后与英国公司签订合同，进行武器的批量生产。英国政府的实验室视大学为人才来源，但在武器研发方面，大学本身并未扮演任何角色。
在丘吉尔治下，林德曼教授影响着哪些项目能获得资助，哪些项目被搁置。林德曼在一战期间作为研究员和试飞员在范堡罗皇家飞机制造厂（Royal Aircraft Factory at Farnborough）工作的经历，使他对英国军方的研发实验室能力充满信心。他这种自上而下的、以政府研究实验室为主导进行武器研发的中心化模式，塑造了二战期间英国的创新格局 —— 也为其战后的衰落埋下了伏笔。
美国模式：大学成为武器实验室
与英国不同，美国当时缺乏一位科学顾问。直到1940年6月，曾任麻省理工学院（MIT）工程学院院长的万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）才向富兰克林·罗斯福总统建言：第二次世界大战将是第一场由先进技术——电子、雷达、物理等——决定胜负的战争。
与林德曼不同，布什与美国海军有着长达20年的争议历史，并且对政府主导的研发评价不高。布什认为政府的研究实验室效率低下且水平二流。他成功说服总统：虽然陆军和海军应该负责制造常规武器（飞机、舰船、坦克等），但来自学术界的科学家能够更快地研发出更先进的技术武器。他还强调，科学家们只有在大学环境中，在由大学教授掌舵、以民事化方式运营的大学实验室里工作，才能最高效地产出成果。令陆海军首长们惊讶的是，罗斯福同意让布什建立这样一个机构，来协调和资助所有先进武器的研究。
（虽然布什之前与总统并无交情，但罗斯福在一战期间曾任海军助理部长，和布什一样，亲身经历过海军研发体系的运作不畅。在接下来的四年里，两人合作无间。与丘吉尔不同，罗斯福对科学本身兴趣不大，基本接受布什关于美国技术项目方向的意见，赋予了布什极大的权力。）
1941年，布什更进一步，说服总统：除了研究，这些武器的开发、采购和部署也应该由大学里的教授们完成。他们的任务是研发武器系统并解决军事实战问题，以击败德国和日本。（这些武器随后由西屋电气、通用电气、RCA、杜邦、孟山都、柯达、真力时、雷明顿兰德和斯维尼亚等美国公司进行批量生产。）为此，布什创建了科学研究与发展局（Office of Scientific Research and Development, OSR&D）。
OSRD总部将战时工作划分为19个“部”（divisions）、5个“委员会”（committees）和2个“小组”（panels），每个单位负责解决军事行动中的一个特定难题。没有设立正式的组织架构要求。
【图：1941-1947 OSRD 组织结构图】
图表大致显示了 OSRD 的结构，由 Vannevar Bush 领导，下设多个部门，涵盖弹道学、水下作战、火箭、炸药、雷达、化学战、物理学、医学研究等领域，以及原子弹项目（后转至曼哈顿计划）。
OSRD的工作人员与军事联络官合作，了解最重要的军事需求，然后由各个OSRD部门提出解决方案。这些努力涵盖了极广的范围——开发先进的电子设备、雷达、火箭、声纳，以及近炸引信、凝固汽油弹、巴祖卡火箭筒（Bazooka）等新武器，还有青霉素（penicillin）等新药、疟疾治疗方法、化学战防御以及核武器。
每个部门都由布什亲自挑选的教授负责，并且设在各大高校——麻省理工学院、哈佛大学、约翰·霍普金斯大学、加州理工学院、哥伦比亚大学和芝加哥大学都承担了主要的武器系统项目。近万名科学家、工程师、教授及其研究生获得了暂缓服役的资格，在这些大学实验室工作。
美国：资金充裕
改变美国大学乃至世界的，是政府资金——而且是巨额资金。二战前，美国最先进的技术研究大多在企业创新实验室（如通用电气、AT&T、杜邦、RCA、西屋电气、NCR、孟山都、柯达、IBM等）进行。大学除了农业领域外，几乎没有政府研究经费。学术研究主要由非营利组织（主要是洛克菲勒基金会和卡内基基金会）以及工业界资助。而现在，美国大学首次获得了前所未有的资金。从1941年到1945年，OSRD向顶尖的美国研究型大学投入了相当于今天（2025年）90亿美元的资金。这使得大学成为了战时研究的全面合作伙伴，而不仅仅是像英国那样，只是政府项目的人才储备库。
英国：战时掣肘
战时的英国面临着截然不同的制约。首先，英国本土每日遭受空袭，海上交通线被潜艇封锁，因此，他们理所当然地将资源集中在少数高优先级的项目上以应对这些威胁。其次，国家财政已濒临破产，无力承担像美国那样广泛而深入的投资。（一个例证是，当他们意识到将核研究转化为工业规模工程所需的巨额成本时，便放弃了核武器计划。）这意味着许多其他创新领域——例如早期计算和核研究——相较于美国的同类项目，资金投入严重不足。
战后分野：英国
1945年，丘吉尔在大选中落败下野。随他一起离开的还有林德曼教授以及英国科学与工程的统筹协调机制。直到1951-55年丘吉尔第二次执政并重新请回林德曼，英国才再次有了科学顾问。
战争的结束导致英国军方规模急剧缩减，包括曾研发雷达、电子、计算等技术的政府实验室也遭到严重经费削减。
战后英国财政枯竭，紧缩政策限制了其进行大规模创新的能力。政府没有制定战后持续投资的计划。美英两国不同的经济现实也在塑造各自创新体系方面扮演了关键角色。美国拥有庞大的工业基础、充裕的资本和巨大的国内市场，这使得大规模的研发投入成为可能。而在英国，工党政府上台。丘吉尔的继任者、工党的克莱门特·艾德礼（Clement Attlee）解散了大英帝国，并将银行、电力、交通、钢铁等行业国有化，这些举措削弱了竞争，拖慢了技术进步。
虽然像剑桥和牛津这样的英国研究机构在理论科学方面仍然保持领先，但它们难以将突破性的成果规模化和商业化。例如，阿兰·图灵（Alan Turing）和汤米·弗劳尔斯（Tommy Flowers）在布莱切利园的开创性计算工作，并未能催生出一个蓬勃发展的英国计算产业——这与美国形成了鲜明对比，在美国，像ERA、Univac、NCR和IBM等公司都在战时工作的基础上发展壮大。
由于缺乏对军民两用技术或商业化的同等水平的政府支持，加上新兴企业又缺少私人资本的注入，英国战后的创新生态系统始终未能腾飞。
战后分野：美国
与此同时，在美国，大学和企业都意识到，战时政府的研究资助对于科学、工程和医学来说是一个惊人的加速器。包括国会在内的所有人都同意，美国政府应继续在支持科研方面扮演重要角色。1945年，万尼瓦尔·布什发表了题为《科学：无尽的前沿》（Science, The Endless Frontier）的报告，倡导政府资助大学、学院和研究机构的基础研究。国会就如何最好地组织联邦对科学的支持进行了辩论。
图表显示 OSRD 的职能被分解，战后形成了国家科学基金会 (NSF)、原子能委员会 (AEC)、国防部研发机构 (包括军种实验室和 OSR&E)、联邦资助研发中心 (FFRDCs) 和国家卫生研究院 (NIH) 等新格局。
战争结束时，OSRD的资助已经将许多仅停留在研究论文阶段或被认为无法规模化实现的技术变成了商业上可行的产品——计算机、火箭、雷达、特氟龙（Teflon）、合成纤维、核能等等。创新集群在那些获得大量OSRD资助的大学周围形成，例如麻省理工学院和哈佛大学（MIT的辐射实验室，即“Rad Lab”，在二战期间雇佣了3500名文职人员，开发并制造了100种部署到战区的雷达系统），或者围绕着像斯坦福大学的弗雷德·特曼（Fred Terman）这样负责过OSRD部门的教授们聚集。
战争结束后，原子能委员会（Atomic Energy Commission, AEC）于1946年从曼哈顿计划中分拆成立，军方也收回了先进武器的研发主导权。1950年，国会设立了国家科学基金会（National Science Foundation, NSF），负责资助美国所有的基础科学（生命科学除外，这一角色由新成立的国家卫生研究院 National Institutes of Health, NIH 承担）。八年后，国防高级研究计划局（DARPA）和国家航空航天局（NASA）也相继成立，成为联邦研究机构。
颇具讽刺意味的是，万尼瓦尔·布什的影响力衰退得比林德曼教授还快。当罗斯福总统于1945年4月去世、战争部长史汀生于1945年9月退休后，那些曾被布什在战时绕过的军方领导层开始向他发难。他关于如何重组OSRD的论点在国会树敌更多。到1948年，布什已从政府部门退休，再也未在美国政府中扮演任何角色。
两种模式，不同结局
英国模式是专注的、中心化的，利用政府研究实验室来应对短期的生存危机。他们取得了辉煌的突破，但缺乏在战后世界中占据主导地位所需的规模、整合能力和资本。
美国则建立了一个去中心化的、协作的生态系统。它紧密地整合了大学承担研究和原型开发的巨额政府资金，而私营工业则负责将解决方案进行批量生产。
这个美国研究生态系统的一个关键组成部分，是其天才的间接成本补偿制度（indirect cost reimbursement system）。美国政府不仅通过支付研究人员的工资来资助大学的研究，还为研究人员的设施和行政管理提供资金。这正是让美国大学能够建立起令世界艳羡的世界一流前沿研究实验室的秘诀。科学家们蜂拥至美国，引发了其他国家抱怨的“人才流失潮”（brain drain）。
如今，美国大学每年向科技初创公司和现有企业授权约3000项专利、3200项版权和1600项其他许可。它们每年总共孵化出超过1100家基于科学的初创公司，催生了无数产品和数以万计的新工作岗位。这种大学/政府合作的生态系统成为了其他国家现代创新生态系统的蓝图。
总结
战争结束时，美国和英国的创新体系产生了截然不同的结果。这两个体系都受到了各自国家科学顾问的经验和个性的影响。
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英国在理论科学和国防技术方面仍然是领导者，但其政府的经济政策导致其未能将战时创新成功商业化。
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美国则崛起为全球科技领导者，电子、微波、计算和核能等创新驱动了其战后经济的繁荣。
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这种“产学研”（大学-产业-政府）的合作模式成为了硅谷、航空航天业和生物技术产业的基础。
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如今，中国领导层在过去三十年里投入巨资，力求在科技领域超越美国。
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到了2025年，随着美国政府对大学研究支持的减弱，美国长期以来的科技主导地位可能即将结束。其他国家将取而代之。