历史的回顾——世界科技一百年（一）序言：从古代、近代到现代

王渝生

历史的回顾
——世界科技一百年（一）序言：从古代、近代到现代

王渝生

王渝生，北京市科协副主席、科学普及工作委员会主任，国家教育咨询委员会委员，国家中长期教育改革和发展规划（2010－2020）战略研究专家，全民科学素质行动计划纲要（2006－2010－2020）起草组组长。十届全国政协委员、教科文卫体委员会委员，中国科技馆原馆长、党委书记。曾荣获国家图书奖、中国图书奖、全国优秀科技著作暨科技进步奖、20世纪科普佳作奖、中国青少年社会教育银杏奖特别贡献奖、国家中长期科学和技术发展规划（2006—2020）战略研究突出贡献奖，被评选为全国科普先进工作者。享受国务院政府特殊津贴。

继本刊去年以“中华科技六十年”为题对新中国成立以来科技发展的成就进行了回顾之后，今年让我们再来回首近一百年来世界科学技术的发展进程，展现在我们面前的将是又一幅充满艰辛与奋斗、胜利与辉煌的科技发展的宏伟历史画卷。请看——

西方不亮东方亮的时代

提起近现代科学技术几百年来的发展，欧美处于世界领先地位似乎已成为不争的事实。但是在此之前，美洲还是未经开发的地区，欧洲则处于黑暗的中世纪时期。而此时东方的中国、印度和阿拉伯地区，经历了科学文化大发展的全盛阶段。

中国是世界四大文明古国之一。

古埃及金字塔和狮身人面像

古巴比伦空中花园遗址

古代印度的地母神像

古老的中华农业科技文明可以追溯到至少六七千年以前。四五千年以前的科学知识和农、牧、手工业以及青铜冶铸等技术都有了长足的进步。

铁农具（中国战国）

彩格毛布（中国西周）

两三千年以前逐渐形成了农学、医药学、天文学和数学等独特的科学体系，在地学、生物学以及制陶、矿冶、纺织、建筑等技术领域也取得了辉煌的成就。

一二千年以前则先后完成了指南针、造纸术、印刷术和火药这闻名于世的四大发明，“并在3到13世纪之间保持一个西方所望尘莫及的科学知识水平。”（李约瑟：《中国科学技术史》）事实上，直到14—16世纪，数学家朱世杰的“四元术”及“招差术”、天文学家郭守敬的简仪和《授时历》、航海家郑和“七下西洋”、乐律学家朱载的“十二平均律”理论、医药学家李时珍的《本草纲目》以及17世纪初地理学家徐霞客的《游记》、科学家徐光启的《农政全书》和技术专家宋应星的《天工开物》，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历史和宗教文献《吠陀》（即知识和学问）中就有大量关于天文学、数学和医学等科学知识，一千多年以前先后同中国和阿拉伯国家之间有了科学文化交流。阿拉伯人在中世纪充当了沟通东西方学术文化的桥梁作用，他们从公元830年开始在巴格达建立了智慧馆，这是一个编译图书的机构，大批专家在这里从事搜集、整理、翻译、研究外国学术文献的工作，包括古希腊和东方的科学著作，中国的四大发明等技术也通过阿拉伯人传向西方。到中世纪晚期，欧洲的学术开始复兴。

近代科学在斗争中诞生

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。文艺复兴运动的伟大旗手是意大利的科学家、技术发明家和艺术大师达·芬奇。他指责教会是“贩卖欺骗的店铺”，认为“理智是实验的女儿”。他把艺术与科学融为一体。宗教改革运动的伟大旗手是德国的马丁·路德和托马斯·闵采尔。宗教改革运动也为自然科学从神学解放出来创造了必要的社会条件。

意大利文艺复兴时期的画作“雅典学院”

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的天文观测和数学计算，于1543年发表了《天体运行论》，提出了日心地动说，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。

哥白尼“日心说”示意图

哥白尼

维萨里

《人体的构造》

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于1543年发表《人体的构造》。他以无可辩驳的解剖学事实，证明了男人身上的肋骨同女人身上的肋骨一样多，都是12对，共24根；人体中没有永不毁坏的“复活骨”。这就彻底否认了上帝用男人的肋骨创造出女人的谬论，也驳斥了可以通过复活骨使死人复活的无稽之谈。

《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。

但是，近代科学从它诞生之日起就受到了教会的残酷迫害。1553年，塞尔维特因提出心肺之间的血液小循环学说而在日内瓦被教会活活烧死；1600年，布鲁诺因宣传哥白尼学说也被教会烧死在罗马鲜花广场上。

哈维的手稿

哈维和他的血液循环理论

为科学真理而献身的赛尔维特（左）和布鲁诺（右）

野火烧不尽，春风吹又生。1638年，哈维在维萨里和塞尔维特之后发表《心血运动论》，宣称：“心脏是微型宇宙的太阳，正如太阳是世界的心脏一样”；1687年，牛顿在哥白尼学说的继承者开普勒关于行星运动三定律的《新天文学》（1609年）、《宇宙的和谐》（1619年）和伽利略《关于两种世界体系的对话》（1632年）的基础上出版《自然哲学的数学原理》，公开发表了他所发现的物体运动三定律和万有引力定律，创立了经典力学，这是人类对自然界认识的第一次理论的大综合，标志着一个半世纪前由哥白尼开创的科学革命的完成和严格意义上真正的“科学”的诞生,牛顿也因此成为近代科学巨人。

伽利略及其用望远镜观察到的月球表面图

开普勒及其书房

牛顿及其著作

两次近代技术革命的兴起

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，也带动了技术的发展，引发了蒸汽机革命和电力革命。

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。

英国工程师纽科门和他制造的早期蒸汽机

英国工程师瓦特和他改进的旋转式蒸汽机

伴随18世纪60年代在英国开始的产业革命，出现了近代第一次技术革命。它开始于纺织工业的机械化——英国织布工人哈格里沃斯在1764年发明的“珍妮纺车”，以蒸汽机的广泛使用为主要标志——英国格拉斯哥大学机械师瓦特在1769年发明分离冷凝器，1781年取得旋转蒸汽机专利，从而使蒸汽机成为通用原动机，继而推广到采矿、冶金、机械、化工、海陆交通运输等各工业行业。“蒸汽大王”瓦特是近代第一次技术革命的伟大旗手，他开启了蒸汽时代。

17世纪的科学革命和18世纪的技术革命为19世纪科学技术的发展奠定了理性和物质的基础。19世纪最主要的科学成就是热力学、电磁场理论、化学原子论和生物进化论，它们的创立者分别是迈尔—焦耳、法拉弟—麦克斯韦、阿佛加德罗和达尔文。

热力学是关于热的能量守恒和耗散理论，其推广形式即能量守恒与转化定律是继牛顿力学之后物理科学的第二次理论大综合。

英国物理学家焦尔

史蒂芬森设计的蒸汽机车

法拉弟的电磁感应装置

电磁场理论则是在电磁学实验基础上数学化而发展起来的，它把光、电、磁这三种不同的物理现象联系了起来，实现了物理科学的第三次理论大综合，导致了继蒸汽机之后以电力应用为标志的近代第二次技术革命。

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，而且可以用于通讯和照明。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。

爱迪生和他发明的电灯

伏打和他发明的电池

伦琴发现X射线

汤姆逊发现电子

贝克勒尔发现铀的放射性

居里夫人发现放射性元素钋和镭

20世纪新的科学技术革命

19世纪末物理学中的三大发现（X射线、放射性、电子）和物理学睛空上的两大“乌云”（以太漂移和黑体辐射问题所存在的困难）是新的科学革命到来的先兆。

20世纪前30年的物理学革命，是继16世纪中叶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，是物理科学的第四次理论大综合。普朗克量子论的提出和薛定谔、海森伯、狄拉克等人量子力学的建立，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。50年代基因双螺旋结构的发现和60年代全球大地板块学说的创立已经引发新的生物学革命和地质学革命。

爱因斯坦和他的相对论

普朗克提出量子论

海森伯

玻尔

薛定谔

20世纪的四大科学发现是：宇宙大爆炸模型、物质结构夸克模型、全球大地构造板块模型和遗传基因DNA分子结构双螺旋模型。

伽莫夫和他的宇宙大爆炸模型

盖尔曼提出夸克模型

勒比雄提出大地板块构造理论

魏格纳提出大陆漂移学说

沃森和克里克建立DNA双螺旋模型

费米发现用中子轰击铀原子核能产生强烈的核反应

哈恩提出核裂变理论

核 技 术

当代第三次技术革命出现在20世纪40年代以后，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）和基因工程（1973年）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。

火箭

航空航天技术

人造地球卫星

航天员在月球上

航天飞机

信息技术

信息高速公路

激光技术

梅曼和他的红宝石激光器

基因重组技术

体细胞克隆技术

生物技术

纵观世界科技的发展，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。以信息革命为中心的新的科学技术革命带领我们迈向知识经济的新时代。

植物组织培养技术

动物胚胎移植技术

纳米技术

微型马达

统稿：本刊编辑夏炎