互动科普

波特生于美国新英格兰地区的一个小康家庭，曾是风景画家和发明家。他创办并担任《科学美国人》主编仅有两年时间，但这已经足以把这本杂志打造成为一位“技术预言家”。创刊170年来，《科学美国人》记录了一系列惊人的科技进步，并且时常会评论这些进步将如何改变人们的工作和生活方式。

波特创立这本赞颂科学与技术的杂志是很有远见的行为。19世纪70年代，整个美国在西部已经再无可开拓的新耕地了。科学和技术成为人们努力征服的新疆界。当时，颠覆性的新技术主要来自个人发明家，比如富尔顿和电报先驱赛缪尔·F·B·摩尔斯（Samuel F. B. Morse）。不过，发明过程本身也在经历着一场变革。在19世纪70年代末之后的半个世纪中，贝尔电话实验室等工业研究机构强势崛起，对物理和化学的巨大潜力进行挖掘，这些机构对工业发展作出的贡献甚至盖过了亨利·福特（Henry Ford）等引领时代的发明家。这些研究机构取得了越来越多改变人们生活方式的重大技术突破，主要集中在电力、化学和自动化技术上。

第二次世界大战引领了一场新的变革。从20世纪40年代开始，美国科技进步的主要推动力量成了联邦政府，政府通过拨款和签订合同来支持研发和培训，大幅增加技术职业的就业机会，加快了创新的步伐。在公共和私人投资的共同支持下，研究者陆续发明了抗生素和疫苗、晶体管电子器件、数字计算机和前景光明的廉价核能等。

个人计算机和生物产业在上世纪70年代的崛起，标志着私营企业的小规模创新重获活力。鼓舞了企业家的因素有很多，包括自由市场资本主义的振兴、政府宽松的经济管制政策、针对研究项目的减税政策、允许为活的生物体和重要软件申请专利，让大学在联邦政府资助下获得的有用知识向小型公司转移。创新者在硅谷和其他地方建立了大量高科技创业公司，这些公司对科技版图的重塑起到了重大作用。它们以惊人的速度把新技术推向市场，例如现已随处可见的微处理器。经费非常充裕的联邦机构，如美国国立卫生研究院（NIH）则推动了分子生物学和遗传学领域的进步，对疾病诊断和治疗方法的重大变革起到了促进作用。

为了充分领会这些变革的涵盖范围和巨大影响，我想象了一下，从当时观察者的眼里看，各个时代会是什么样子。首先，我们从19世纪70年代开始跟随一位名叫奥罗拉的少女，一直到她在20世纪30年代当上奶奶，然后从她和她年轻的孙子迈克尔的角度，看看美国人生活上的巨大变化。我们也会跟随迈克尔，从他的童年——第二次世界大战期间，到20世纪70年代他当上爷爷，再跟着他的孙子乔尔一道，来到今天。

电话、留声机和汽车

1876年，当奥罗拉在费城参观美国独立百年博览会时，她是乘马车从火车站到达展会现场的。人们在本地旅行，或去不通火车和蒸汽船的地方都要靠马车。每当奥罗拉走在遍地马粪的街道上，总要提起裙子，捂着鼻子。她的妈妈手工打扫卫生、清洗衣物，把一家人的食物保存在用冰块冷却的盒子里。当奥罗拉的哥哥摔断了腿时，医生只能靠猜测来确定骨折的位置。她和朋友们主要通过邮递信件保持联系，虽然一些熟人会派仆人来送信。奥罗拉闲暇时，主要靠现场活动进行娱乐，比如演讲、音乐会、剧院、杂耍等，他哥哥则尤其喜欢越来越流行的棒球运动。

但奥罗拉知道，巨大的变化已经在酝酿之中，部分原因是她在读《科学美国人》。就在费城博览会举办的那一年，亚历山大·格拉汉姆·贝尔（Alexander Graham Bell）展示了他的新型电话，能够让人通过电线通话。一些专家嘲笑这个发明只是个玩具，但仅仅几年之后，《科学美国人》的编辑就指出：“谁又有勇气预测，消除时间延迟和麻烦，以及摆脱健忘或爱犯错的仆人会给社会和商业带来怎样的变革？不久之后，所有的商业建筑，甚至小康居民的住宅都会通过电话交换台连接起来，这会成为一种惯例，而不再是个别现象。”

一年后的某一天，托马斯·爱迪生（Thomas Edison）走进《科学美国人》位于纽约市帕克洛的办公室，将一台奇妙的小装置放在桌子上，几乎一言未发就转动了曲柄。让编辑们吃惊的是，机器说话了。“你好！你觉得这台留声机怎么样？”爱迪生预言（事实证明是正确的），留声机能够录制并播放由人朗读的整本小说，例如《尼古拉斯·尼克尔贝》（Nicholas Nickelby），也能录制和播放歌剧女主角、首相和总统的声音。

当时，爱迪生将全部精力投入到白炽电灯的研发上，他首先在1879年新年前夜向纽约的3 000人展示了位于新泽西州门罗帕克的尖端工业实验室。这次展示包括一个关键的元素，即发电和输电的实用方法。许多报道称，爱迪生曾说过：“在电灯普及之后，只有奢侈的人才会点蜡烛。”不久以后，电灯开始在大街上、办公室里和家中取代煤气灯。《科学美国人》详细介绍了电灯的优势：电灯更亮，而且不闪烁，不消耗空气中的氧，也不会产生煤烟。

在接下来的几十年中，《科学美国人》预言，X射线因为有潜力用于医疗和违禁品检查而颇有价值；老式汽车的出现将让城市不再充斥着尘土和泥巴（编辑出于用语得体的考虑，没有提及“马粪”），也没有了马蹄踏在鹅卵石路上嗒嗒作响的噪音；还有，比空气重的飞行器将会取得成功。不过，《科学美国人》未能意识到，在1907年发明的三极电子管将在不到十年之后成为推动电子工业，包括无线通信发展的关键，这种元件能够生成和放大变化信号，例如体现了声音和音乐特征的信号。

到了20世纪30年代，奥罗拉已经明白电学和化学给日常生活带来了多么巨大的变化。她儿子工作的办公室靠电灯照明，下班回家同样使用电灯，还会去灯火通明的市中心吃饭。她和她的女儿用电冰箱储藏食物，用吸尘器打扫地板。她可以直接在电话上拨号，与家人和远在大陆另一端的朋友们通话，不用再通过接线员转接。她和丈夫可以通过广播收听政治会议、音乐会和职业拳击赛，在装有空调的剧院看电影。

化学和电力把老式汽车变成了无处不在的汽车（automobile），一个意味着运动的自主性的名字。在1915年售价1 500美元的敞篷游览车，此时已变成了标价仅680美元的时髦家庭轿车，而且配备了安全玻璃、抗磨漆、缓冲橡胶轮胎和电车灯。车辆用上了电动的起动机，奥罗拉再也不用摇曲柄发动汽车了。当时汽油价格便宜，这主要是因为石油公司的化学家在1910年至1930年间找到了更好的方法，使一桶原油中能够提取的汽油量提升至原来的四倍。

与新技术一同到来的是大量批评之声。大城市中充斥着汽车、有轨电车、喧闹的广播和污秽的臭味，几乎成了一个腐败的污水池，危害着人的生命、身体和心智。在大萧条开始时，一些人将经济的崩溃归咎于技术进步导致的失业。在20世纪30年代，汽车工业一直在尖锐、有时致命的劳工冲突中苦苦挣扎，这些冲突很多都是企业自作自受。

但工业界在新的前沿领域押下的赌注获得了回报，这些领域产生了新的产业、新的工作机会，为消费者的交通、通信和日常生活带来了更多的便利。汽车工业的领袖完全可以说，算上汽车修理、加油站，以及钢材、喷漆、玻璃、橡胶和纤维制造商等周边产业，整个汽车工业为美国提供了六分之一到五分之一的就业机会。即使在大萧条最严重的时期，美国人仍乐观地相信科技会创造美好未来。

奥罗拉自己可能会喜欢《科学美国人》在上世纪40年代早期的一篇报道，该报道称杜邦公司成功研发了一系列名为“尼龙”的人工合成高聚物，可以用来制作裙子、泳衣、内衣和丝袜，广告中称其手感如丝绸般顺滑。当迈克尔在1939年陪着奶奶奥罗拉参观在纽约市举办的世界博览会时，令他更加兴奋的是那些高科技奇迹，比如电视机等。展会承诺，这些新产品马上就会进入消费者手中了。

药物和电子技术

年轻的迈克尔成长于20世纪30年代末，他觉得千家万户听收音机和留声机是理所当然的事。这两件电器体积很大，而且不够可靠，因为它们大量使用了容易发生故障的电子管。他的父母深知，当时的医生几乎没有治疗传染病的药物，对恐怖的脊髓灰质炎也是毫无办法。在大萧条时期，他的父母唯恐不小心生下第二个孩子会抬高抚养花销，因为当时使用的避孕方法——安全套或避孕膜并不完全可靠。治疗癌症的主要方式是手术，来自镭或X光机的辐射本身也有伤人的风险。迈克尔的姐姐在一间办公室工作，负责用手动加法器来处理数字数据，实际就相当于一台“计算机”。这些“计算机”大部分是女性。

美国在1945年取得了第二次世界大战的胜利，之后的10年中，迈克尔通过阅读《科学美国人》得知，美国战时动员人力物力进行的科学和工程研究已经取得了重大的民用创新成果。其中最重要的就是微波雷达，该系统能发射超高频率的无线电脉冲信号并探测回波，来追踪空中的飞机，发现地面目标的位置。在和平时期，《科学美国人》正确预测了微波网络能够同时承载“数十万”的个人电话通信，并将“高清彩色电视”节目向全国播送。

战时对化学武器的研究，意外地使人们发现了某些癌症的化疗方法，这给儿童白血病和淋巴瘤患儿的存活率带来了重大影响。但战时研究为医学带来的最大收获是青霉素——一种霉菌的副产品。作为诸多抗生素中最先被发现的一种，青霉素为梅毒和其他多种传染病提供了有效疗法。到1952年，人们已研发出链霉素和四环素等其他抗生素，《科学美国人》恰如其分地称之为“药物革命”。

长久以来，对脊髓灰质炎的研究一直受阻，其原因在于科学家只有在猴子的脊髓组织中才能培养这种病毒，而猴子的脊髓组织是一种稀缺的商品。然而在1952年，《科学美国人》杂志报道称，哈佛大学的科学家成功找到了在普通组织培养这种病毒的方法，这一突破“为脊髓灰质炎研究及疫苗的研发提供了巨大动力”。1955年，乔纳斯·索尔克（Jonas Salk）成功研制脊髓灰质炎疫苗的消息传遍全美。

战争还促成了数字电子计算机的诞生。第一部模型机内部包含数千个电子管，庞大的机身占满了数个房间，要消耗大量电能。对电子管的依赖，是导致该机器无法完成更复杂的任务的主要障碍。但在1948年，迈克尔通过阅读《科学美国人》得知，工程师发明了一种名为晶体管的新设备，它能够完成和电子管一样的任务，但体积更小，能耗也更低。

到了上世纪70年代，迈克尔已经乘着喷气式飞机环游世界了，喷气式飞机是国防研究的又一个衍生品。迈克尔深信，雷达能够在他旅行的全程对飞机进行追踪，电子设备能够在不良的天气下引导飞机安全着陆。

迈克尔和他的妻子可以购买价格便宜的家用物品，如微波炉、塑料家具以及聚酯纤维做成的衣服，这种衣服不易缩水和起皱，更不怕虫蛀。他不用再担心他的孙子乔尔患上脊髓灰质炎，因为疫苗已经在美国广泛使用。癌症仍旧致命，但病情通常能用越来越丰富的化疗方案延缓。他的两个女儿一个已婚，一个未婚，她们能够使用避孕药物，将性生活的愉悦和意外怀孕的风险分离开来，这让她们的母亲赞叹不已。

已经当上爷爷的迈克尔总喜欢对乔尔和他的朋友们说，他们今天享受到的自动化程度有多高，不管是用便携式晶体管收音机还是小型立体声收录机或磁带随身听，都可以听到任何想听的东西。迈克尔自己带了一副晶体管助听器，它外形小巧，毫不显眼，通过长续航电池供电。他还饶有兴趣地和乔尔一起观看新闻和体育赛事的远程现场直播，如温布尔登网球锦标赛，因为正如《科学美国人》在1961年预测的那样，在地面几千英里之上运行的通信卫星，现在“不仅能传递电报和电话信息，而且能向地球最遥远的角落传输电视图像。”

然而，并非每个人都对高科技变革感到开心。雷切尔·卡森（Rachel Carson）所著的《寂静的春天》笔锋锐利而富有说服力，激发了一场新的环境运动，这场运动的目标是反对使用DDT和有毒物质。批评人士攻击计算机，称其将人类降格成为代码的接入口，从而被学界和工业界的官僚机构所操纵。在越南战争中，军方把除草剂当作武器使用，并经常在3万英尺的高空实施大规模轰炸，人们对这些行为感到愤怒，科技企业也经常因生产出这类武器而受到指责。

不过，美国人整体上对于科技的进步并无异议。游行抗议环境污染的人仍然喜欢坐喷气式飞机旅行，喜欢晶体管立体声和彩色电视，喜欢避孕药。一旦战争结束，大部分愤怒也烟消云散了。尽管改革人士找到了利用清洁技术和科学监管来缓解问题的方法，但环境污染仍旧是个威胁。

生物医学与硅谷

在20世纪70年代，乔尔对生活的不便怀有一种青年人的焦躁。要想使用计算机，需要辛苦地进入学校的计算机中心，提交一段程序，在第二天取回打印的输出结果。他必须要致电旅行社才能预定行程。看电视只能看三个国家电视台和几个地方台的节目。要从银行取钱必须要兑付支票，要在家门外打电话，必须要找到公用电话才行。当他的母亲被诊断出患有腹部肿瘤后，必须先进行探查手术确定病灶位置和肿瘤的范围。当乔尔看到《科学美国人》杂志报道称，新技术有望解决那些令他焦躁的问题时，他感到很高兴。微型集成电路能够缩小计算机的体积。一位向 《科学美国人》投稿的作者曾预测：“桌子大小的计算机将变得几乎和打字机一样普及。”在1991年的一期所有内容都是关于国际互联网及其潜在应用的专刊中，《科学美国人》同样预测，万维网访问权也将变得像计算机一样普及。

《科学美国人》也同其他媒体一起报道了重组DNA的出现，这是利用分子生物学方法在遗传层面上实现对生命的控制。科学家可以利用这项技术从一个生物体上剪下一段基因，再将其插入到另一个生物体上。重组DNA原则上可用于实现许多目标：如遗传疾病的诊断以及采用基因疗法治疗这些疾病。还可以对农作物实施基因工程改造，比如让玉米获得对某些疾病的抗病性；而对微生物进行基因改造，可以生产出用于制药的有益蛋白质。

重组DNA技术引发了人们的恐惧，有人害怕在遗传基础上操纵生命会导致一种新的优生学出现，有人则担心转基因生物会危害环境的平衡。还有人认为，无论基因工程技术用于何种目，都体现了人类的傲慢自大，是对上帝专有特权的一种侵犯。到了上世纪70年代晚期，除了少数反对声音之外，对这个问题的争论已经大大减少，这一方面是由于美国政府对重组DNA项目的监管（无论是在实验室还是试验田），另一方面是由于这些新的基因技术给人们带来许多好处，比如生产治疗糖尿病的人胰岛素以及其后几十年中开发出的大量药物。

最近几年，乔尔不仅对生活状态越来越满意，而且发现这种状态有助于维护自己和家人的健康。在上世纪70年代，《科学美国人》曾展示了超声波技术，这种医疗成像技术与侵入性操作和X光不同，可以显示出身体内部的特征，包括胎儿在内，“无痛，且风险和费用极低。”随后，《科学美国人》又报道了一系列颠覆性的成像技术——CT、MRI和PET扫描。如果乔尔或他的家人不幸罹患慢性病，医生可以获得他的身体运行过程的图像，如血流和脑部活动，或是肿瘤和脊柱等部位的错位。

乔尔和我们一样，都生活在微处理器的世界里。微处理器支撑起了他的手机、平板电脑和计算机的功能，管理着他的汽车、烤炉、电冰箱、房屋警报器、数码相机，以及每周7天、每天24小时不间断提供现金服务的ATM机。乔尔每次使用互联网（他的确经常使用）在地图上寻找位置，或查看自己的Facebook账户，都要离不开微处理器的帮忙。

与过去一样，新技术的产生同样引发了新的忧虑，尤其是信息时代的个人和医疗隐私问题，计算机化社会的控制核心面对攻击时的脆弱，新技术和基因工程药物对医疗服务造成的冲击，以及得知自己命中注定要患上无法治愈的遗传病所要付出的人性代价等问题。不过，美国人仍然享受着随时通过互联网进行社交和获取信息，并期待着遗传学、成像及计算技术开启个人化定制医疗的大门。人们同样希望，更加经济的风能和太阳能技术能立刻满足世界上各个社会对能源的贪婪需求，并延缓全球变暖的脚步。

如果历史是个可靠的向导，人们将欢迎科技进步带来的任何改变，正如他们自鲁弗斯·波特在《科学美国人》的第一页对铁路大加称颂以来，已经接受的那些改变一样。过去170年来的记录让人们有足够的理由相信，尽管存在着缺点，但在多数时候，科技将继续以目前无法想象的方式改善人们的生活。