追尋世界科學中心轉移的軌跡

編者按：建設創新型國家、創新型社會，是當前倍受矚目的話題。如何實現這一戰略目標，世界科學發展史上有不少經驗、教訓值得研究和借鑒。1962年，日本學者湯淺光朝運用統計學的方法對近代科學成果進行定量分析時發現，從16世紀至20世紀，世界科學中心發生了5次大的變遷，即：意大利（1540年－1610年）、英國（1660年－1730年）、法國（1770年－1830年）、德國（1810年－1920年）、美國（1920年——現在），轉移周期大約為80年，科學史界稱為“湯淺現象”。我國學者趙紅州（1941－1997）在1974年，也獨立地發現了科學中心轉移的現象并對其進行了多年的深入研究。世界科學中心轉移的規律和因素的探討，對我國建設創新型國家具有重要的啟示意義。本刊編輯部對趙紅州先生生前所做的研究進行梳理，沿著“湯淺現象”的軌跡和其中的事件，探索科學中心轉移的主要原因及其背后的社會文化因素，希望能引發讀者的思考和啟示。

意大利（1540年－1610年）文藝復興帶來思想解放

中世紀的歐洲，經歷了漫長而又黑暗的歷史時期。政教合一的羅馬教廷，壟斷了所有的文化和科學知識。它給科學規定的任務，就是描述大自然的完美與和諧，贊揚上帝的無限威力和無窮智慧。當時，經院哲學是最高的統治思想，誰要稍加懷疑，誰就可能遭到殺身之禍。為了抵s御封建教會的壓力，意大利的新興資產階級迫切希望有一種思想上的力量，來掃蕩神學世界觀的污泥濁水。他們打著“復興”古希臘、古羅馬文化的旗幟，在意大利意識形態領域，展開了一場對封建教會斗爭的新文化運動。

文藝復興運動——歐洲史上極其重要的歷史時期，“是一次人類從來沒有經歷過的最偉大的進步和變革”，“是一個需要巨人而且產生巨人的時代”，也是古希臘文化后歐洲文化史上第二個黃金時代，為近代科學的誕生和發展提供了精神環境和經濟土壤。

文藝復興的核心是人文主義，抬高人的地位，用人性反對神性，贊美人、人生和自然，崇尚理性和科學，強調用實驗和觀察來認識人、自然和世界，反對宗教迷信、神學教條和權威主義對人精神的束縛與愚弄。

在意大利的城市里，畫家、詩人、哲學家和學者，往往聚集在銀行家和富商的家里討論學術。1438年創辦在佛羅倫薩的第一個近代科學院就是一個例子，他們沖破神學的思想框框，做出了許多離經叛道的創造性學術活動。

1543年，哥白尼出版了他的《天體運行論》，第一次提出太陽中心論，取代了沿襲千年的托勒密“日心論”，極大地震撼了教廷。

宣傳哥白尼學說的著名學者喬丹諾·布魯諾不僅以思辨的方式，達到了哥白尼日心論的高度，而且還進一步猜測到，太空不止一個太陽，而且有無限多個像太陽系這樣的恒星。布魯諾宣傳哥白尼的新宇宙觀，反對經院哲學，激起了教廷的恐懼和仇恨。1600年，布魯諾被羅馬教廷用火燒死在鮮花廣場。臨刑前，布魯諾高呼：“火不能征服我，未來世界會了解我，會知道我的價值！”

在這種思想解放的歷史條件下，以伽利略為代表的科學思想開始了全面地對古代亞里士多德思想體系的懷疑和挑戰。從亞氏的“發生說”到“沖力論”，從“自然界忌真空”到“下落速度與重量成比例”等等，幾乎一切古代的哲學信條，都要經過科學實驗的檢驗，從而奠定了實驗物理學的基礎。伽利略作為近代科學的巨人，一生有十幾項劃時代的科學發現和發明。伽利略徹底的科學革命精神導致了科學與宗教的重大對抗，1632年2月，伽利略被傳訊，6月被押送羅馬，接受宗教裁判所的審訊。為了避免酷刑，這個年邁的科學家被迫在印好的懺悔書上簽了字。但是，伽利略跪起之后，喃喃自語道：“有什么辦法呢，地球仍然在運動！”

教皇可以監禁伽利略的肉體，卻不能禁錮伽利略的思想。伽利略的學生在佛羅倫薩建立了齊芒托學會，傳播伽利略的科學思想，并承接了此前林切學會創辦的實驗室，進行了一系列重要的科學實驗。

縱觀文藝復興時期的科學道路：哥白尼在自然科學陣地上首先樹起義旗，布魯諾則為之赴湯蹈火在所不辭，伽利略以堅忍的韌性為牛頓力學開辟了道路。先驅者們前赴后繼，迎來了近代自然科學的曙光。

文藝復興是反封建、反教會神權的一次思想大解放，意大利科學正是伴隨著文藝復興運動而興隆起來，并推動了工業、貿易的巨大發展。在1540－1620年的將近一個世紀時間里，意大利科學成了近代科學的旗幟。

英國（1660年－1730年）科學學會繁榮科研交流合作自由

17世紀初期，內憂外患導致意大利政治分裂、經濟衰落、文化僵化，科學中心也漸漸淡出意大利，而從地中海沿岸轉向了大西洋沿岸的英國。

英國是資本主義發展較早的國家，早在1640年英國新興的資產階級就發動和進行了資產階級革命，確立了資本主義制度。新興資產階級要依靠科學的力量去發展生產、改進工藝、積累財富，科學家同樣需要以科學團體的形式爭得社會的承認。1645年，英國有一批科學家進行了自發的串連活動，在格勒善學院和倫敦舉行周會，并于1646年遷到牛津大學活動。這時，又有一些科學家，如波義耳、虎克、克里斯托克·棱以及經濟學家威廉·配弟等人進入這個團體，交換著各自在科學研究上的成果和想法，并且舉行不定期的科學討論會。因為沒有一定的組織形式和規章制度，一般人管它叫“無形學會”。

作為英國皇家學會前身的“無形學會”由于受到資產階級革命的鼓舞，度過了自己科學史上的“黃金時代”。那時，“自由研究”、“個人奮斗”、“知識私有”三位一體，注重研究和實際生產生活密切相連，如他們把注意力集中在當時一些重大的技術（如抽機、炮術和航海等）問題上，因而受到資產階級的大力支持和歡迎。依靠資產階級的大力支持，虎克做了許多出色的實驗，這使他后來幾乎成了皇家學會的主要臺柱之一。與此同時，波義爾發現了氣體定律；虎克發現了彈性定律；牛頓和德國的萊布尼茲創立了微積分。特別是牛頓集前人之大成，一生獲十幾項重大科學成果，奠定了以牛頓力學為代表的近代物理學基礎。這些成就，無疑是科學家智慧的結晶，是英國近代科學革命的產物。“無形學會”活躍時期，是科學實驗在西方歷史上生機勃勃的革命時期，科學實驗依靠社會革命所解放出來的生產力，獲得了雄厚的物質基礎。英國科學的崛起，又為英國工業革命和經濟發展創造了極其重要的條件。

無形學會的誕生和發展，標志著科學實驗在西方歷史上生氣勃勃的革命時期。科學實驗依靠社會革命所解放出來的資本主義生產力，獲得了雄厚的物質基礎。科學實驗又從上層建筑的革命中得到了強大的思想武器——無神論的唯物主義哲學，為自己的發展開辟道路。

英國在1660年至1730年間，具有60多名杰出的科學家，占當時全世界杰出科學家的36％以上，他們的重大科學成果占全世界的40％以上。1660－1730年英國成為世界科學中心。

斯圖亞特王朝復辟后，國王查理二世把“無形學會”改名為“追求自然知識的倫敦皇家學會”，使其成為王朝卵翼下的科學組織。重重的官僚機構，扼殺了“無形學會”的革命精神。18世紀，英國皇家學會嚴重地衰落下去。據當時該學會唯一期刊《哲學論壇》統計，從1780年起的35年內，600多名會員中，只有六分之一的會員真正工作，其余的人百無聊賴，無所作為。他們自己不學無術，還壓制新生事物。荷蘭物理學家惠更斯的助手德尼·佩品，因為所設計的真空抽機被學會所拒絕，最后竟窮死在倫敦街頭。那位懶惰無能的馬丁·福克斯會長，一到主持會議，便在椅子上呼呼大睡。有一首諷刺詩寫道：“馬丁一覺牛頓夢，科學史上笑話生。醒來不知在何處，為啥坐到此椅中。”

直到工業資產階級對其進行認真改造之前，皇家學會幾乎變成倫敦街頭風雨飄搖的老樹，這就注定了科學中心要移向他鄉。

法國（1770年－1830年）啟蒙運動高揚理性造就科學“黃金時代”

17世紀末，隨著資本主義的興起，法國近代科學開始沖破宗教的枷鎖，進入新的發展時期。但是，當時國內的封建勢力和宗教勢力還相當強大。他們相互勾結，到處扼殺科學，極力宣揚宗教迷信。科學發明遭到壓制，科學家也受到迫害。克里亞古登因為在1731年制成第一個氣球，并用它做了第一次航行而招來大禍，教會決定把他活埋。他不得不放棄官職，只身逃跑了。更為可笑的是，狄德羅因為主張盲人用盲文讀書和工作，教會竟指責他“干涉了個人自由”、“破壞了上帝的權利”，并且把他監禁了三個月。狄德羅曾為之感慨：“愚蠢是這樣的普遍和這樣的有力，以至于不大吵大鬧就不能實行改革。”

18世紀中期，法國資產階級掀起了轟轟烈烈的啟蒙運動。他們高揚理性、批判神權，提倡科學和民主，大興科學實驗。1759年，天文學家克里羅發現土星和木星對哈雷慧星周期的影響，成功地預言了該彗星的到來，在社會上產生極大的震動。同期，啟蒙思想家狄德羅將法國許多優秀學者組織起來，編輯出版了卷帙浩繁的《百科全書》。數學家達朗貝爾在為全書所寫的序言里明確宣布：“《百科全書》應當揭示人類一切知識的本質，詳細闡述多種科學，并指出它們的各種關系。”他宣稱，理性的崇拜應當打破傳統的崇拜和權威的崇拜。啟蒙思想家盧梭公開主張，要用“理性的天平去衡量一切”。

科學可以打破偶像，創新有助于締造出“在思想能力上，在熱情和性格上，在多才多藝和學識廣博上的巨人”。在啟蒙運動的影響下，科學精神、原則和方法已經滲徹到法國社會的各個方面，科學理性成為謀求社會變革的共識。這場全面清算封建意識形態的思想運動，為即將到來的法國資產階級大革命作了充分的思想準備。在法國革命時期，“公開的唯物主義或自然神論，成了法國一切有教養的青年的信條”。

1789年，法國資產階級革命爆發，它的規模之大，使大多數科學家、工程師、醫生、印刷師以及大批知識分子，都奮不顧身地投入其中。這場大革命，加強了科學研究和實際應用的聯系：化學用來制火藥，力學用來研究彈道，光學用于軍事通訊，物理學用于鑄造槍炮，甚至剛剛發明的氣球，也拿來送共和國的將軍升空臨遠，觀察敵陣。1782年，法國人蒙高飛兄弟發明熱空氣氣球。1783年，雅·查理發明氫氣球，并做了飛行表演。

值得一提的是，拿破侖對科學和科學家的重視。他經常資助科研項目，關注科研方針。在反法聯軍兵臨城下，有人提議調理工學校的學生參加戰斗時，拿破侖說：“我不愿為取雞蛋而殺掉我的老母雞。”這話今天還刻在該校梯形大教室的天花板上。對人才的珍惜和重視，不能不說是法國科學騰飛的因素之一。

在這期間，法國統一度量衡，建立米制，正式完成度量衡的改革工作；專利制度、獎金制度相繼確立；學術交流會、技術博覽會層出不窮；基本上奠定了現代資本主義科教制度的基礎，進行教育制度改革，把全國分成幾十個學區，每區都設有初等、中等、高等學校，全國形成統一的教育系統，政府動員最有名望的科學家從事教育工作。“帶薪式”科研制度的確立以及專利和科學獎金的頒發，使成千上萬的人們為科學發明而奔忙，科學發明開始變成一種特殊的職業，科學勞動也日益商品化。這些不僅給資本主義經濟帶來莫大好處，同時也為法國近代科學的崛起起了重要的作用。

啟蒙運動和法國革命給科學造就的“黃金時代”涌現了如數學家拉格朗日、拉普拉斯，物理學家庫侖、安培和化學家拉瓦錫等著名的科學家和科學成果。據不完全統計，從1789年到1800年，世界重大科研成果58項中，法國就有23項，占總數的40％，幾乎在每一個重要的科學領域，都有法國科學家的卓越貢獻。

隨著時間的推移，當拿破侖用侵略戰爭斷送法國大革命成果的同時，法國科學中心的地位，也在波旁王朝的復辟浪潮中逐步喪失了。

德國（1810年－1920年）教學科研相結合獨領科技百年稱雄

德國近代科學得益于產業革命的推動，又從德國革命中汲取足夠的社會營養，很快地超過了法國科學，成為19世紀30年代到20世紀初世界科學的中心。

德國革命時期思想解放的標志，是康德的理性批判主義。這種理性批判主義不僅表現在康德自身的科學成果，更重要的是，康德傳授給一代人的創新觀念，即“不是各種觀點的羅列，也不是科學諸科規律的匯編，而是對已經取得的成果和即將取得的成果所做的批判性的考察”。在19世紀末到20世紀初，德國科學家的學術研究，充滿了一種創新精神。第一個提出比較地理學的是德國人（洪堡德）；第一個提出能量守恒定律的是德國人（邁耶和霍姆赫茲）；第一個提出細胞學說的是德國人（施萊登和施旺）；第一個創立集合論的是德國人（康托）；第一個創立實驗心理學的是德國人（馮特）；第一個把化學成果應用于農業的是德國人（李比希）……

著名的科技史學家丹皮爾指出：“德國的科學中心在大學之中。”德國的大學從經院型到現代型的變革，經過了數百年的時間。18世紀，德國人還自夸“萊布尼茲一個人就抵得過整個一個科學院”。但是，到19世紀初，當自然科學從收集材料為主的經驗階段過渡到以整理材料為主的理論階段時，舊有的科研組織顯然因形式僵化而難以適應科技發展的新形式，德國人的這種驕傲情緒便一掃而光了。德國人紛紛呼吁要進行嚴肅的大學改革，其代表人物是洪堡德、謝林、費席特等人，他們強調“要把教學同科學研究結合起來”。

大學實驗室是這一時期教育和科研相結合的主要形式。德國是世界第一個創立“導師制”的國家，由大學根據不同情況，設立為數不多的正教授席位，開設數理化等大學科的科學教育。在實驗室里，教授經常同講師和研究生一起，進行科學交流和研討活動，探討全新的科學問題。實際上，這就是專業研究所的雛形。在吉森大學的李比希化學實驗室，實行的就是新科研教育體制，這里不僅有最新的化學知識，而且也有最先進的科學能力訓練手段，吸引了許多世界最優秀的科學人才。李比希的學生后來都成為著名的化學家，形成了科學史上的李比希學派。

此外，德國還有許多這種新型的科研教育體制的典范。比如1893年生理學家繆勒在柏林大學建立的解剖生理學實驗室；1838年，本生在洪堡大學建立的化學實驗室；1865年，路德維希在萊比錫大學建立的新型生理學實驗室等等。大學實驗室的出現，標志著科學研究工作開始成為一種正式的職業。

德國特別注重科學技術的理論和實踐相結合，由于科學技術在工業、農業、交通等部門的應用，德國在19世紀70年代一躍成為世界工業國。德國先進的電氣工業和光學工業，反過來為德國科學家提供了世界先進的儀器，使德國人能在電磁學領域做出一連串驚人的發現。這些發現和發明不僅使德國科學家在電磁學領域捷足先登，而且還為更深層次的科學發現（如核物理研究）創造了條件。理論與實踐的結合，科學技術同工業的互相推動，這是使德國繼法國之后，成為世界科學中心的主要因素。

在德國成為科學中心的起落過程中，有兩點是值得注意的：德國人重視理性思維，但是理性思維如果失去革命精神，如果同容克貴族們的腐朽意識結合在一起，這種理性思維就會變成限制科學創造的思想桎梏。導師制是德國的一大創造，但是，導師制如果被官方控制變為終身制，就不可避免地會產生排斥異己、扼殺新生人才的現象。

希特勒掌權后，把教育變為官方控制，焚毀書籍，開除猶太族的教授和大學生，破壞大學自治，“作為合理型的近代德國文化支柱的大學，因統一模式而喪失優勢，是導致德國科學衰落的決定性原因”。

德國科學的繁榮得益于大學的繁榮，隨著大學的衰落而走向衰落。二次世界大戰后，德國的科學和經濟基礎遭受重創，人才和資金嚴重損失，科學中心轉移到了美國。

美國（1920年－ ）博采眾長多元并舉“大科學”時代獨領風騷

美國科學的興起，主要得益于英國科學的傳統與德國的科學體制，這使美國科學的起飛，一開始就業于“巨人的肩膀上”。新生的美國，依靠開拓精神和創新意識，很快地把西歐科學技術的應用水平大大提高一步。如它使電力技術變成全社會的能源產業，使蒸汽技術、冶金技術變成交通、鋼鐵和機械產業，并且由此又新發明了無線電技術與通訊產業。

美國歷來重視科技人才，支持科技的繁榮與發展，有的總統本身就是科學家，如本杰明·富蘭克林和第三任總統杰斐遜。所以，美國出現了許多大發明家，發明技術也層出不窮，正如史家所云：“整個19世紀，這個年輕的國家以其技術上的創造性文明天下。” 1890年，美國的工農業總產值超過了英國、法國和德國，位居世界首位。在人才上，美國更是采取拿來主義，采取移民政策大批吸引人才，30年代希特勒和墨索里尼上臺，大批優秀的科學人才被迫遷往美國，尋求避難，這使美國白撿了一批像愛因斯坦、費米、威格納、西拉德等諾貝爾獎級別的大科學家。政府的重視和開放的人才成長環境帶動了美國科學的繁榮，大大推動了美國工業的發展。

自從美國進入壟斷資本主義階段，科學技術的發展，開始逐步控制在國家手里，項目由國家資助，科研成果由國家決定用場。科學史家將這樣由國家資助的規模巨大的科研項目，謂之“大科學”，而以“大科學”項目為主導，以國家以及工業界、高校和私人基金資助的“小科學”為基礎的科研體制，謂之“大科學”體制。

1932年，羅斯福出任美國總統，他第一次提出“科學研究是國家資源”的論斷，這一論斷導致1933年科學顧問委員會和國家計劃委員會的正式成立。次年，這兩個委員會納入了國家資源委員會。二戰爆發后，美國總統利用國家的力量，首先把聯邦實驗室、工業實驗室、高校實驗室以及非盈利機構等四個方面，由聯邦政府科學研究與發展局直接調控，這實際上已完成了戰時“大科學”體制的改造。

1950年5月10日，美國正式成立國家科學基金會，并由它代表國家出面，支持基礎科學研究。從此，國家資助取代了私人企業和私人基金會資助科學研究與發展的主體地位，“大科學”項目成了美國科學事業的主導。

美國的“大科學”體制是一個既有中央宏觀調控，又有多元化自由研究的體制。國家實驗室，作為現代科研中心，它顯得十分機動、靈活。它的人員隨課題變化而流動。像麻省理工學院代管的林肯實驗室，一旦有新的課題，它就可以打破高校與高校的界限、打破系與系的壁壘，迅速組成新的科研中心，從事科學研究。事實上，美國基礎科學成就之所以能在二次大戰后迅速崛起，并一躍而成為世界科學中心，在某種程度上，亦得益于這種勞動結構的柔性。

美國高校的科研機構，作為科學和教育的結合部，充當了美國“大科學”體制的外圍軟組織的作用。近十幾年美國興起的高技術產業（如舊金山附近的“硅谷”、波士頓的工業園區、貝卡羅來納科研三角區等），都是依托大學科研中心的科學能力得以實現的。

美國的非盈利機構也是一種特殊的科研機構。它們在全國研究與發展活動中雖不占重要地位，但活動能量很大，如蘭德公司這樣的軟科學研究的“思想庫”，常常是潛科學生長的溫床。美國的私人基金會也很多，這些基金會對國家科學研究來說，是一個重要的補充力量，它以自己獨特的創造性、靈活性，把美國年輕科學人才發現出來。

在美國的科學體制中，一方面，數以萬計的“小科學”項目，在科學的前沿進行自由探索，借以保持旺盛的創新精神，并且為國家的“大科學”儲備了大量的可供選擇的方向和項目；另一方面，數以億計的巨大投資，在比較成熟的方向進行發展研究，借以保持科技和工業貿易的強大競爭力，為國家安全提供超前的準備，并且向“小科學”提供更多的研究方向和資金流向。美國大科學的發展，不僅帶動更強勁的工業技術發明，也有力地促進了基礎科學成果，至今仍是世界科學的中心。

值得指出，美國社會的科學能力亦存在著許多不適應大科學發展的因素，由于外圍“小科學”軟組織過于松散，“多元化”常常給協調工作帶來困難。由于政府過于追求軍事目標，私人工業實驗室過于注重功利，導致了官僚主義、權威主義的弊病和科學功利主義的蔓延。正如一位美國科學評論家所說，“美國正處于重蹈復轍的危險之中，因為我們太著眼于短期的收益……”

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回顧世界科學中心的五次轉移，我們可以看到，一個民族的創新精神是何等的重要。可以說，西方近代科學史，就是一部用科學的創新精神書寫的歷史。民族的創新精神是科學事業振興的必要條件，亦是社會文明的重要標志。民族的創新精神，包括獨創自立的科學戰略、鼓勵創造的科技政策和自由探索的學術氣氛。每一次科學中心的轉移，都可以看到正確的、獨創的科學戰略在其中所起的作用。歷史經驗也證明，一個國家如果只有正確的科學戰略，而沒有鼓勵創造的具體科技政策，仍然達不到科學振興的目的。一個民族，在學術上如果不允許百家爭鳴，不給那些同傳統認識有差別的見解發表的機會，不喜歡在自由探討中發展真理，這個民族將會喪失創造能力。

在更早的歷史上，羅馬帝國科學的衰落，就給后人留下了深刻的教訓。羅馬帝國后期科學家唯一的工作，是不停地為亞里斯多德唱頌歌，寫腳注。正如科學史家丹皮爾所說：“羅馬人似乎只是為了……實際工作，才對科學關心，他們使用知識之流，而不培其源……結果，不到幾代，源與流就一起枯竭了。”歷史事實證明，一個民族，不管它擁有多么發達的經濟和技術組織，只要喪失了生機勃勃的創新精神，那么，它的精神財富和技術知識，將可能變成壓在文明之上的沉重的歷史凍土。正如歌德所言：民族的生命力，正在于蓬勃的創造精神。

當前，世界正朝著多極化方向發展，各國科學的戰車都在駛向歷史的新路口，科學中心是否繼續轉移還是多個科學中心共同存在，各國都在科學技術的競爭中厲兵秣馬，世人拭目以待。鑒往知未，抓住機遇，才能在這場競爭中脫穎而出。

（孫偉林、孟瑋根據趙紅州生前有關論著、資料整理）