歷史的回顧
——世界科技一百年（一）序言：從古代、近代到現代

王渝生

歷史的回顧
——世界科技一百年（一）序言：從古代、近代到現代

王渝生

王渝生，北京市科協副主席、科學普及工作委員會主任，國家教育咨詢委員會委員，國家中長期教育改革和發展規劃（2010－2020）戰略研究專家，全民科學素質行動計劃綱要（2006－2010－2020）起草組組長。十屆全國政協委員、教科文衛體委員會委員，中國科技館原館長、黨委書記。曾榮獲國家圖書獎、中國圖書獎、全國優秀科技著作暨科技進步獎、20世紀科普佳作獎、中國青少年社會教育銀杏獎特別貢獻獎、國家中長期科學和技術發展規劃（2006—2020）戰略研究突出貢獻獎，被評選為全國科普先進工作者。享受國務院政府特殊津貼。

繼本刊去年以“中華科技六十年”為題對新中國成立以來科技發展的成就進行了回顧之后，今年讓我們再來回首近一百年來世界科學技術的發展進程，展現在我們面前的將是又一幅充滿艱辛與奮斗、勝利與輝煌的科技發展的宏偉歷史畫卷。請看——

西方不亮東方亮的時代

提起近現代科學技術幾百年來的發展，歐美處于世界領先地位似乎已成為不爭的事實。但是在此之前，美洲還是未經開發的地區，歐洲則處于黑暗的中世紀時期。而此時東方的中國、印度和阿拉伯地區，經歷了科學文化大發展的全盛階段。

中國是世界四大文明古國之一。

古埃及金字塔和獅身人面像

古巴比倫空中花園遺址

古代印度的地母神像

古老的中華農業科技文明可以追溯到至少六七千年以前。四五千年以前的科學知識和農、牧、手工業以及青銅冶鑄等技術都有了長足的進步。

鐵農具（中國戰國）

彩格毛布（中國西周）

兩三千年以前逐漸形成了農學、醫藥學、天文學和數學等獨特的科學體系，在地學、生物學以及制陶、礦冶、紡織、建筑等技術領域也取得了輝煌的成就。

一二千年以前則先后完成了指南針、造紙術、印刷術和火藥這聞名于世的四大發明，“并在3到13世紀之間保持一個西方所望塵莫及的科學知識水平。”（李約瑟：《中國科學技術史》）事實上，直到14—16世紀，數學家朱世杰的“四元術”及“招差術”、天文學家郭守敬的簡儀和《授時歷》、航海家鄭和“七下西洋”、樂律學家朱載的“十二平均律”理論、醫藥學家李時珍的《本草綱目》以及17世紀初地理學家徐霞客的《游記》、科學家徐光啟的《農政全書》和技術專家宋應星的《天工開物》，都在世界科技史上占有一席之地。

古代印度在二三千年以前的歷史和宗教文獻《吠陀》（即知識和學問）中就有大量關于天文學、數學和醫學等科學知識，一千多年以前先后同中國和阿拉伯國家之間有了科學文化交流。阿拉伯人在中世紀充當了溝通東西方學術文化的橋梁作用，他們從公元830年開始在巴格達建立了智慧館，這是一個編譯圖書的機構，大批專家在這里從事搜集、整理、翻譯、研究外國學術文獻的工作，包括古希臘和東方的科學著作，中國的四大發明等技術也通過阿拉伯人傳向西方。到中世紀晚期，歐洲的學術開始復興。

近代科學在斗爭中誕生

歐洲中世紀的后期，14—16世紀興起了文藝復興運動和宗教改革運動。它們有力地沖擊了歐洲封建教會的統治，為資本主義生產方式的發展和近代科學技術的誕生開辟了道路。文藝復興運動的偉大旗手是意大利的科學家、技術發明家和藝術大師達·芬奇。他指責教會是“販賣欺騙的店鋪”，認為“理智是實驗的女兒”。他把藝術與科學融為一體。宗教改革運動的偉大旗手是德國的馬丁·路德和托馬斯·閔采爾。宗教改革運動也為自然科學從神學解放出來創造了必要的社會條件。

意大利文藝復興時期的畫作“雅典學院”

在偉大的文藝復興運動和宗教改革運動的啟示下，波蘭天文學家哥白尼通過大量的天文觀測和數學計算，于1543年發表了《天體運行論》，提出了日心地動說，動搖了維護教會權威的理論支柱——地心說，從而宣告了神學宇宙觀的破產，開創了自然科學從宗教神學奴役下解放出來的第一次科學革命，標志著近代科學的誕生。

哥白尼“日心說”示意圖

哥白尼

維薩里

《人體的構造》

無獨有偶。在天文學“大宇宙”革命的同時，醫學生理學“小宇宙”也發生了革命：比利時醫學家維薩里于1543年發表《人體的構造》。他以無可辯駁的解剖學事實，證明了男人身上的肋骨同女人身上的肋骨一樣多，都是12對，共24根；人體中沒有永不毀壞的“復活骨”。這就徹底否認了上帝用男人的肋骨創造出女人的謬論，也駁斥了可以通過復活骨使死人復活的無稽之談。

《天體運動論》和《人體的構造》兩部偉大科學著作的同時出版，使1543年成為中世紀科學與近代科學的分界線，它標志著科學的發展進入了一個新的歷史階段。

但是，近代科學從它誕生之日起就受到了教會的殘酷迫害。1553年，塞爾維特因提出心肺之間的血液小循環學說而在日內瓦被教會活活燒死；1600年，布魯諾因宣傳哥白尼學說也被教會燒死在羅馬鮮花廣場上。

哈維的手稿

哈維和他的血液循環理論

為科學真理而獻身的賽爾維特（左）和布魯諾（右）

野火燒不盡，春風吹又生。1638年，哈維在維薩里和塞爾維特之后發表《心血運動論》，宣稱：“心臟是微型宇宙的太陽，正如太陽是世界的心臟一樣”；1687年，牛頓在哥白尼學說的繼承者開普勒關于行星運動三定律的《新天文學》（1609年）、《宇宙的和諧》（1619年）和伽利略《關于兩種世界體系的對話》（1632年）的基礎上出版《自然哲學的數學原理》，公開發表了他所發現的物體運動三定律和萬有引力定律，創立了經典力學，這是人類對自然界認識的第一次理論的大綜合，標志著一個半世紀前由哥白尼開創的科學革命的完成和嚴格意義上真正的“科學”的誕生,牛頓也因此成為近代科學巨人。

伽利略及其用望遠鏡觀察到的月球表面圖

開普勒及其書房

牛頓及其著作

兩次近代技術革命的興起

文藝復興、宗教改革和科學革命是開啟近代社會的三大潮流。科學革命不僅推進了自然理論的形成，也帶動了技術的發展，引發了蒸汽機革命和電力革命。

始于18世紀60年代的產業革命是從最早完成資產階級革命的英國發端的。產業革命是以機器大生產為主體的工廠制度代替以手工技術為基礎的手工工場的革命，這是資本主義經濟發展的客觀要求所決定的。到19世紀30年代，英國的基本工業部門中的機器生產和工廠制度已占據優勢。其他各主要資本主義國家，如法國、德國、美國和日本，利用英國產業革命的技術和經驗，從19世紀30年代至19世紀末，也相繼完成了產業革命，先后實現了工業化和機械化，使工業資本在國家經濟中占據了優勢。

英國工程師紐科門和他制造的早期蒸汽機

英國工程師瓦特和他改進的旋轉式蒸汽機

伴隨18世紀60年代在英國開始的產業革命，出現了近代第一次技術革命。它開始于紡織工業的機械化——英國織布工人哈格里沃斯在1764年發明的“珍妮紡車”，以蒸汽機的廣泛使用為主要標志——英國格拉斯哥大學機械師瓦特在1769年發明分離冷凝器，1781年取得旋轉蒸汽機專利，從而使蒸汽機成為通用原動機，繼而推廣到采礦、冶金、機械、化工、海陸交通運輸等各工業行業。“蒸汽大王”瓦特是近代第一次技術革命的偉大旗手，他開啟了蒸汽時代。

17世紀的科學革命和18世紀的技術革命為19世紀科學技術的發展奠定了理性和物質的基礎。19世紀最主要的科學成就是熱力學、電磁場理論、化學原子論和生物進化論，它們的創立者分別是邁爾—焦耳、法拉弟—麥克斯韋、阿佛加德羅和達爾文。

熱力學是關于熱的能量守恒和耗散理論，其推廣形式即能量守恒與轉化定律是繼牛頓力學之后物理科學的第二次理論大綜合。

英國物理學家焦爾

史蒂芬森設計的蒸汽機車

法拉弟的電磁感應裝置

電磁場理論則是在電磁學實驗基礎上數學化而發展起來的，它把光、電、磁這三種不同的物理現象聯系了起來，實現了物理科學的第三次理論大綜合，導致了繼蒸汽機之后以電力應用為標志的近代第二次技術革命。

第二次技術革命即電力革命開始于19世紀70年代。當時，有實用價值的發電機和電動機已經制成，直流電機供電已經取代了蒸汽動力而占有統治地位。電力不僅可以代替蒸汽作為工業動力，而且可以用于通訊和照明。人類歷史上開始了電氣化的現代文明生活，人類社會由蒸汽時代進入了電氣時代。

愛迪生和他發明的電燈

伏打和他發明的電池

倫琴發現X射線

湯姆遜發現電子

貝克勒爾發現鈾的放射性

居里夫人發現放射性元素釙和鐳

20世紀新的科學技術革命

19世紀末物理學中的三大發現（X射線、放射性、電子）和物理學睛空上的兩大“烏云”（以太漂移和黑體輻射問題所存在的困難）是新的科學革命到來的先兆。

20世紀前30年的物理學革命，是繼16世紀中葉哥白尼天文學革命以來的人類第二次科學革命。愛因斯坦創立的相對論，否定牛頓的絕對時空觀，揭示了空間、時間、物質、運動之間在本質上的統一性，把牛頓的力學理論作為一種特殊情況概括在內；相對論既是原子內部的微觀物理學的基礎，也是天體物理學和宇宙學的理論基礎，是物理科學的第四次理論大綜合。普朗克量子論的提出和薛定諤、海森伯、狄拉克等人量子力學的建立，論證了連續性與間斷性的統一，成功地揭示了微觀物理世界的基本規律，從而完成了物理科學的第五次理論大綜合，并且架起了從物理學通向化學和生物學等的橋梁。50年代基因雙螺旋結構的發現和60年代全球大地板塊學說的創立已經引發新的生物學革命和地質學革命。

愛因斯坦和他的相對論

普朗克提出量子論

海森伯

玻爾

薛定諤

20世紀的四大科學發現是：宇宙大爆炸模型、物質結構夸克模型、全球大地構造板塊模型和遺傳基因DNA分子結構雙螺旋模型。

伽莫夫和他的宇宙大爆炸模型

蓋爾曼提出夸克模型

勒比雄提出大地板塊構造理論

魏格納提出大陸漂移學說

沃森和克里克建立DNA雙螺旋模型

費米發現用中子轟擊鈾原子核能產生強烈的核反應

哈恩提出核裂變理論

核 技 術

當代第三次技術革命出現在20世紀40年代以后，是以原子能工業（1942年）、電子計算機（1945年）、空間技術（1957年）、激光（1960年）和基因工程（1973年）等新興技術群為標志，而以電子計算機技術、通訊技術和信息資源處理技術組成的信息技術為核心，所以又叫做“信息革命”。與信息革命相對應的社會是信息社會。

火箭

航空航天技術

人造地球衛星

航天員在月球上

航天飛機

信息技術

信息高速公路

激光技術

梅曼和他的紅寶石激光器

基因重組技術

體細胞克隆技術

生物技術

縱觀世界科技的發展，雖然自1543年日心說問世至1687年經典力學體系建立，已經完成了科學革命，誕生了近代科學，但人類歷史仍處于幾千年前延續下來的漫長的農業經濟時代，農業社會以第一產業（農林漁牧業）為主。只是近兩百多年來，由于產業革命的興起，蒸汽機的廣泛應用，人類歷史才開始逐漸跨入工業經濟時代。工業社會以第二產業（工業）為主，實際上迄今不過一百多年。電子計算機的出現，只是半個多世紀以前的事，它使人們開始能夠利用信息技術充分及時地在全球范圍內汲取新的知識，開展經濟文化的交流、合作與競爭。以信息革命為中心的新的科學技術革命帶領我們邁向知識經濟的新時代。

植物組織培養技術

動物胚胎移植技術

納米技術

微型馬達

統稿：本刊編輯夏炎