互动科普

人类文明史是与科学技术的发展分不开的，每一项科学技术的发现或发明都或多或少地推动了社会的进步，科技的发展也是社会的需要。要深刻理解科学知识和技术原理，到历史中去追寻它的本源是有必要的。从本期开始，我们请中国科技馆原馆长王渝生博士主持科技史专栏，和读者一起畅游历史上的科学之河，并探索其源流。

古代科技促生农业文明

原始技术和科学知识的萌芽同人类的历史一样久远。人类几百万年的历史，绝大部分处于蒙昧和野蛮状态。史前的巫术和洞穴岩画是早期人类科学探索的最初表现形式。据考古发现，大约距今30万年前，原始人就在制造石器的过程中，开始了认识自然、改造自然的活动。在距今一两万年前，原始人发明了新的劳动工具—弓箭。一方面利用弓箭有组织地狩猎，提高了生产效率，而剩余的猎物则被饲养起来，使人类由狩猎进入畜牧时代；另一方面利用弓弦绕钻杆打孔的方法钻木取火，又发明了摩擦生热的制火技术，不仅极大地提高了人类的生活质量，而且增加了生产的手段。用火烧制黏土，发明了制陶技术；用火熔化铜和铁，制造出金属农具，使人类结束了一万多年的迁徙不定的生活，进入自给自足的农业社会，从而开始了人类至少五千年的文明史。

人类文明的第一个形态是农业文明。农业文明需对土地、阳光、水分等自然条件有一定的认识，因此，四大文明古国都产生在大江大河流域。如果说五千年以前，世界文明四分天下的话，中国有其一。到了两千年前，古埃及、古巴比伦、古印度文明相继衰亡，出现了中断现象，而古代中华文明还在持续发展。这时，欧洲地中海沿岸崛起了一个新的城邦奴隶制文明，那就是古希腊文明和其后的古罗马文明。那时的世界文明两分天下，中国有其一。公元476年，日尔曼雇佣军攻占了罗马城，西罗马帝国灭亡，标志着欧洲封建时代的开始。从西罗马帝国灭亡到14～16世纪欧洲文艺复兴之前，差不多一千年左右，欧洲开始了政教合一的封建时代，“科学成了神学的奴婢”(马克思语)，宗教裁判所可以因为布鲁诺信奉哥白尼的日心地动学说而判他死刑，把他烧死在罗马鲜花广场上。欧洲的中世纪被称为是“黑暗的中世纪”，科技创新匮乏，经济的发展和社会的进步受到了极大的阻碍。而这一千年中，中华封建文明在大踏步前进，独具特色的农学、中医药学、天文学和筹算学四大传统科学体系取得若干领先世界的成就。也就是说，一千年前，中华文明曾在世界上一枝独秀。从四分天下到半壁江山到独领风骚，中华文明一直在当时先进科技的导引下蓬勃发展。

到了14～16世纪，西方出现了文艺复兴、宗教改革、科学革命三大近代化运动，出现了思想启蒙运动、资产阶级革命和资本主义生产方式，一下子就把在封建老路上蹒跚爬行的中华封建大帝国远远抛在了后面。但是，西方的近代科学和资产阶级革命的进步和发展，中国古代科技成就在其中产生了巨大的推动作用。马克思曾经指出，火药、指南针和印刷术是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具。总的来说，它们变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。因此，中国的科技创新和技术发明是近代欧洲从封建社会发展到资本主义社会的前提和条件。只是在四五百年前我们没有顺应历史潮流发展，没有像西方那样从封建时代进入资本主义时代，后来我们又遭受帝国主义侵略，沦为半封建、半殖民地国家，所以我们落后了几百年。

近代科技引发工业文明

欧洲中世纪的后期，14～16世纪兴起了文艺复兴运动和宗教改革运动，它们有力地冲击了欧洲封建教会的统治，为资本主义生产方式的发展和近代科学技术的诞生开辟了道路。

在伟大的文艺复兴运动和宗教改革运动的启示下，波兰天文学家哥白尼通过大量天文观测和数学计算，于1543年发表《天体运行论》，提出日心地动说，动摇了维护教会权威的理论支柱—地心说，从而宣告了神学宇宙观的破产，开创了自然科学从宗教神学奴役下解放出来的第一次科学革命，标志着近代科学的诞生。

无独有偶。在天文学“大宇宙”革命的同时，医学生理学“小宇宙”也发生了革命：比利时医学家维萨里也是在1543年发表了《人体的构造》。

《天体运动论》和《人体的构造》两部伟大科学著作的同时出版，使1543年成为中世纪科学与近代科学的分界线，它标志着科学的发展进入了一个新的历史阶段。而1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》则标志着建立在观察和实验的基础上,并且同数学的逻辑推理相结合的近代科学最终诞生。

文艺复兴、宗教改革和科学革命是开启近代社会的三大潮流。科学革命不仅推进了自然理论的形成，也带动了众多技术的发明，科技创新蓬勃发展。

始于18世纪60年代的产业革命是从最早完成资产阶级革命的英国发端的。产业革命是以机器大生产为主体的工厂制度代替以手工技术为基础的手工工场的革命，这是资本主义经济发展的客观要求所决定的。到19世纪30年代，英国的基本工业部门中的机器生产和工厂制度已占据优势。其他各主要资本主义国家，如法国、德国、美国和日本，利用英国产业革命的技术和经验，从19世纪30年代至19世纪末，也相继完成了产业革命，先后实现了工业化和机械化，使工业资本在国家经济中占据了优势，进入了工业文明的新时代。

第二次技术革命即电力革命开始于19世纪70年代。当时，有实用价值的发电机和电动机已经制成，直流电机供电已经取代了蒸汽动力而占有统治地位。电力不仅可以代替蒸汽作为工业动力，提供了方便而廉价的能源，推动了一系列新兴工业的发展，而且带动了一系列提升生活质量、促进社会文明发展的新技术发明，如美国人贝尔在1876年发明了电报、爱迪生在1879年发明了白炽灯，法国人勒普兰斯在1888年发明了电影，意大利人马可尼在1895年发明了无线电通信技术等等，使电力可以用于通讯、照明和文化娱乐。人类历史上开始了电气化的现代文明生活，人类社会由蒸汽时代进入了电气时代。电为人类提供了一种传输和控制能量最理想的方式，也使人类获得一种以30万千米/秒的光速传输信息的载体。物质、能量和信息，当今世界的三大要素通过电紧密地联系在一起，使人类的生产方式和生活方式发生了巨大的变革。

现代科技迎来知识经济

20世纪前30年的物理学革命是继16世纪40年代哥白尼天文学革命以来的人类第二次科学革命。爱因斯坦创立的相对论，否定牛顿的绝对时空观，揭示了空间、时间、物质、运动之间在本质上的统一性，把牛顿的力学理论作为一种特殊情况概括在内；相对论既是原子内部的微观物理学的基础，也是天体物理学和宇宙学的理论基础。普朗克量子论的提出和薛定谔、海森伯、狄拉克等人建立的量子力学，论证了连续性与间断性的统一，成功地揭示了微观物理世界的基本规律，从而完成了自牛顿创立经典力学体系以来的物理科学的第五次理论大综合，并且架起了从物理学通向化学和生物学等的桥梁。40年代宇宙大爆炸理论的提出、50年代基因双螺旋结构的发现、60年代物质结构的夸克模型和全球大地构造板块学说的创立，以及“三论”(信息论、控制论、系统论)和“新三论”(突变论、协同论、耗散结构理论)等新的交叉学科的出现，成为20世纪标志性科学成就。

第三次技术革命发端于本世纪40年代，是以原子能工业（1942年）、电子计算机（1945年）、空间技术（1957年）、激光（1960年）、基因工程（1970年）和纳米技术（1990）等新兴技术群为标志，而以电子计算机技术、通讯技术和信息资源处理技术组成的信息技术为核心，所以又叫做“信息革命”。与信息革命相对应的社会是信息社会，是知识经济的新时代。

20世纪科技发展带给21世纪的遗产将包括科学的全球化、社会化，社会的科学化，科学的交叉性、复杂性和综合性，科学、技术与社会的密切结合并相互作用，科学技术促进世界和平和人与自然的协调发展等等。

纵观近现代世界科技的发展，虽然自1543年日心说问世至1687年经典力学体系建立，已经完成了科学革命，诞生了近代科学，但人类历史仍处于几千年前延续下来的漫长的农业经济时代，农业社会以第一产业(农林渔牧业)为主。只是近两百多年来，由于产业革命的兴起，蒸汽机的广泛应用，人类历史才开始逐渐跨入工业经济时代。工业社会以第二产业(工业)为主，实际上迄今不过一百多年。电子计算机的出现，只是半个多世纪以前的事，它使人们开始能够利用信息技术充分及时地在全球范围内汲取新的知识，开展经济文化的交流、合作与竞争，第三产业(现代服务业)蓬勃发展。以信息革命为中心的新的科学技术革命将带领我们迈向知识经济的新时代。

可以预见，21世纪是科技创新引领时代潮流的世纪。以物质科学和生命科学的突破，信息技术、生物技术、纳米技术和新能源的广泛应用为代表，科技创新将成为人类社会变革和经济发展的主导力量，科学技术将深入到人类生活的各个方面，改变我们的生活方式，重塑我们的文化模式，重新构造新的社会结构和价值观念，建设和平、和睦、和谐的世界，为人类提供一个充满希望的未来。

第一台晶体管计算机虽然比电子管计算机体积小，但还是很巨大。

（本文发表于《科学世界》2008年第7期）