一 科技简史
科学是发表、共享,寻求知识和真理;技术是垄断、功利,寻求实用和价值。人类正出于错误的理由而掌握各种正确的技术。
—— 美国建筑师、发明家、作家,R·巴克明斯特·富勒(1895~1983年)
这就是技术的意义所在:它一边创造对不朽的渴望,一边威胁着毁灭世界。技术是脱离了自然的贪欲。
—— 美国小说家,唐·德里罗(1936年~)
距今约250万年到约1万年前,为旧石器时代,以使用打制石器为标志;约12000年前,以制陶技术为标志,新石器时代开始;约6000年前,青铜器(铜锡合金)出现,人类进入“青铜器时代”,直至公元初年。
青铜器时代后期,出现了苏美尔、埃及、华夏、印度、希腊、罗马等古文明。
司母戊大方鼎,商后期(约公元前14世纪~前11世纪)
公元前3500年左右,苏美尔人(两河流域)发明了“楔形文字”;公元前3000年左右,古埃及出现了象形文字;公元前1600年左右,中国已经在使用成熟的文字系统——甲骨文。
公元前3000年,苏美尔人以月亮的阴晴圆缺作为计时标准,制定了历史上最早的历法——太阴历;公元前2000左右,古埃及人通过计算尼罗河泛滥的周期,制定出了太阳历,这是公历最早的源头;约公元前2700年的黄帝历,是中国最早的历法。
公元前8~7世纪,两河流域地区率先进入了铁器时代。
古希腊时代,米利都(位于爱琴海东岸的伊奥尼亚地区)的泰勒斯(约公元前624年~前546年)开始了对自然的观察和思索,从而开启了希腊最早的理论学科——自然哲学。希腊的自然哲学,既是哲学,也是科学的源头,也被当作人类的“科学理性之光”。从此,科学家在希腊不断涌现:毕达哥拉斯(约前571年~前497年),证明了勾股定理;恩培多克勒(前495~前435),解释了月亮发光和日蚀产生的原因;亚里士多德(前384~前322),论述了力学、杠杠、落体、运动、光学等现象(不过得出了一些错误的结论);欧几里得(前330~前275年),总结了平面几何五大公理,编著了流传千古的《几何原本》;阿基米德(前287~前212年),提出了浮力定律,算出了球面积、球体积、抛物线、椭圆面积,研究了螺旋形曲线的性质。
战国(前475年~前221年)时期,中国发明了指南针的前身——司南;东汉(25年~220年),蔡伦改进了造纸术;隋代(581年~619年),诞生了硝石、硫磺和木炭三元体系的火药;9世纪末(唐),黑色火药正式出现。公元7世纪(唐朝初期),出现雕版印刷;宋仁宗庆历年间(1041~1049年),毕昇发明了世界最早的活字印刷术——胶泥活字印刷术。
1543年,波兰科学家哥白尼(1473~1543年)出版了《天体运行论》,推翻地心说,提出日心说,开始了科学革命(至牛顿时期完成)。
1564年,意大利科学家伽利略出生。伽利略研究了斜面、惯性和抛物线运动,把望远镜的放大倍数提高到了30倍,发现了月球的山脉,木星的卫星,太阳的黑子,银河由星星组成,验证了哥白尼学说;1632年,伽利略出版了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》,1633年,被宗教裁判所判定为“最可疑的异教徒”,遭到终身监禁并被迫在大庭广众下认罪;七十岁时,伽利略已是半盲,作为囚徒,又写出了一本科学杰作《关于两种科学的对话》,阐述了两项重要发现:受力悬臂的数学分析及自由落体运动,后者推翻了亚里士多德两千年前的落体定理——“越重的物体下落得越快”,现代科学开始。
1642年,牛顿出生。1665年,牛顿因为躲避黑死病,离开剑桥回家乡隐居了18个月。在这18个月间,牛顿酝酿了一生主要的科学成果:微积分、色彩理论、运动定律、万有引力,以及几个数学杂项定理。1687年,牛顿出版了《自然哲学的数学原理》,阐述了万有引力和三大运动定律,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律,奠定了此后三百年物理学和天文学的基础。
艾萨克·牛顿(1643~1727年),物理学家、爵士、英国皇家学会会长
18世纪60年代~19世纪中期,第一次工业革命:瓦特(1736~1819年)在纽科门 (1663~1729年) 发明的基础上改良了蒸汽机,人类开始进入蒸汽时代。
1859年,英国生物学家,达尔文 (1809~1882年)出版《物种起源》,提出生物进化论学说——物竞天择,适者生存。进化论不仅是自然科学的革命,更是人类思想的革命,极大地影响了人类对自己和世界(自然和社会)的认识和理解,改变了人类的观念、思想,甚至思维方式。
19世纪下半叶~20世纪初,第二次工业革命:人类开始进入电气时代,并在信息革命、资讯革命中达到顶峰。
1879年,爱因斯坦出生于德国符腾堡王国乌尔姆市的一个犹太人家庭。爱因斯坦于1905年创立狭义相对论,1915年创立广义相对论。爱因斯坦开创了现代科学技术的新纪元,被公认是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家。
阿尔伯特·爱因斯坦(1879~1955年)
20世纪四五十年代,原子能、电子计算机、微电子技术、航天技术、分子生物学和遗传工程等领域取得重大突破,被称为第三次工业革命(科技革命)。
1942年,霍金出生于英国牛津。1963年,霍金患上肌肉萎缩性侧索硬化症(卢伽雷氏症),全身瘫痪,不能言语,手部只有三根手指可以活动。1979至2009年,霍金任卢卡斯数学教授,主要研究领域是宇宙论和黑洞,证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理,提出了黑洞蒸发理论和无边界的霍金宇宙模型,在统一20世纪物理学的两大基础理论——爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。
斯蒂芬·威廉·霍金(1942~2018年),现代最伟大的物理学家之一
1945年,美国成功试制原子弹。
1952年,美国成功试制氢弹。
1954年,苏联建成第一个原子能电站。
1957年,苏联第一艘核动力破冰船下水。
1957年,苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星,开创了空间技术发展的新纪元。
1959年,苏联发射“月球”2号卫星,第一次把物体送上月球。
1961年,苏联宇航员加加林乘坐飞船率先进入太空。
1969年,美国实现了人类登月的梦想。
1981年,美国第一个可以连续使用的哥伦比亚航天飞机试飞成功,并于两天后安全降落。
1946年,第一代计算机——电子管计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生;1959年,晶体管计算机诞生,运算速度每秒在100万次以上,1964年达到300万次;20世纪80年代开发出智能计算机,每秒可运算1.5亿次;90年代出现光子计算机、生物计算机等。
1958年,集成电路出现,1967年和1977年分别出现了大规模和超大规模集成电路;1990年,微处理器的特征尺寸为0.35μm,2000年减小到0.18μm,2010年减小到32nm,目前已经达到22nm。
1956年夏季,以麦卡赛、明斯基、罗切斯特和申农等为首的一批年轻科学家在一起聚会,共同研究和探讨用机器模拟智能的一系列有关问题,并首次提出了“人工智能”这一术语,标志着“人工智能”这门新兴学科的正式诞生。人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
1997年5月,IBM公司研制的深蓝计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕洛夫;2016年3月,阿尔法狗(围棋程序)与围棋世界冠军李世石进行人机大战,以4比1的总比分获胜。
1953年,沃森和克里克首次提出了DNA的双螺旋结构模型;1966年,美国科学家尼伦伯格等破译了全部遗传密码,宣告了分子生物学的诞生;1972年,美国科学家波义尔和博格等成功实现了将不同来源的两段DNA拼接在一起的工作,标志着DNA重组技术的诞生;1974年,莫洛等率先在大肠杆菌中表达真核生物基因,1978年又实现了人脑激素和人胰岛素基因在大肠杆菌中的表达;1983年,科学家首次完成了对植物(烟草)的遗传改造。转基因技术标志着不同种类生物的基因都能通过基因工程技术进行重组,人类可以根据自己的意愿定向地改造生物的遗传特性,创造新的生命类型。
21世纪,人类生活的各个方面,没有科学和技术尚未进入的领域。任何商品,都是科学和技术结合的产物,以手机为例,于方寸之间集人类数千年科技成果之大成,使用了物理、化学、光学、电磁学、计算机、互联网、无线电、通讯、量子力学的原理。
现代科学与技术,彻底改变了人类社会的面貌,改善了人类的生存条件,创建了舒适便捷的生活。但是,科技的发展也直接或间接地带来了各种问题:物质至上,消费主义,贫富分化,社会焦虑;欲望膨胀,道德沦丧,内心空洞,娱乐至死;环境恶化、生态破坏,核战争的威胁、人类的异化……
我们不应该为了各种自私的目的(虚荣、好奇、名利)而滥用技术,我们依然应该保持对大自然的敬畏,依然应该坚守节俭的美德,减少不必要的消费,特别是减少垃圾的生产和制造,维护地球的环境和生态,保护人类唯一的家园。
在接受英国广播公司(BBC)采访时,霍金称,虽然人类的进步是好事,但是它也创造了“新的出错的可能性”。他强调说,核战争、全球变暖和基因工程病毒可能就预示着我们的自我毁灭。在《卫报》的一篇评论性文章中,霍金解释了他对地球未来命运的担忧。“对于我来说,最担忧的问题是,现在比人类历史上其它任何时候都要危险。我们面临糟糕的环境挑战:气候变化、食品生产、人口过剩、物种灭绝、流行病、海洋酸化等。所有这些都在提醒我们,我们正处于人类发展史上最危险的时刻。我们发展的技术摧毁了我们所生活的地球,但我们还没有发展出逃离地球的能力。”