科学知识是工业革命的基础

　　英国产业革命前，人类历史发展依靠的主要是经验或经验性的要素的积累。但是之后的世界历史却走上了一条性质与之完全不同的发展道路，亦即理论知识在整个人类文明的发展中占据着越来越重要的甚至是主宰的作用。

　　近代以来发达国家所以强盛主要是如下两个原因：A，古希腊时期以几何学、逻辑学为基础而形成的各种科学知识理论体系；B，文艺复兴后的以寻求因果关系为目的的可控的精确实验。显然，前者是后者的理论知识基础，后者是前者的技术落实。知识理论经过实验技术的落实后就形成了工业产品。由此可见，工业革命是以相关的知识理论体系及其可控的实验技术为其基础的。如果没有上述的两个要素，工业革命根本是不可能出现的。

　　我们在此需要要指出的是，这里所说的理论知识不是与经验毫无关系的，而是对经验的提升或总结而形成的。我们可以英国工业革命以来的工业文明发展为例来说明相关知识理论体系的重要性。可以说，自英国工业革命以来，人类迄今已发生多次产业革命：第一次发生在18世纪末到19世纪中叶，以新的纺织机械等技术为特征；第二次发生在19世纪中叶到19世纪末，以蒸汽机、转炉炼钢和铁路为特征；第三次始于19世纪末，以电力、化学工业和内燃机为特征。20世纪50年代以后，由于微电子技术、生物工程、宇航工程、海洋工业及新材料、新能源的迅速发展，被称为是又一次新的产业革命。20世纪80年代以来，由于电脑、通讯技术、芯片技术等的飞速发展又引发了一场产业革命。

　　上述的产业革命都是以相关的科学知识理论体系为其基础的。没有相关的科学知识理论体系，完全不可能出现上述的产业革命的。一部科学发展进步的历史清楚地告诉我们，埃及的亚历山大利亚的数学家希洛就曾经制作了一台用蒸汽推动小球旋转的机器。显然，希洛制作这台蒸汽机相关的经验不可缺少，但是主要的依据却是他自己的关于蒸汽机的气体学理论。他曾著有《希洛气体学》一书，记载了这一最早的蒸汽机的制作理论原理。

　　后来意大利的达芬奇、法国技师科斯等也曾紧步其后尘，不断地研制蒸汽机。上述对蒸汽机研制的历史过程为英国的瓦特奠定了基础。瓦特出生于机械工匠的家庭，父亲就是仪器修理工。瓦特后来在苏格兰的格拉斯哥大学当教学仪器的修理工。正是在这所大学里，瓦特结识了几位著名的物理学教授，如科学家布莱克和罗比森等。为了进一步改善蒸汽机，瓦特还阅读了许多相关的科技发明的书籍，学习了牛顿的力学理论。当然他也经常抽时间去听布莱克教授的讲课。正是“布莱克的‘比热’和‘燃烧’的理论启发了他，使他认识到小蒸汽机单位容积比大蒸汽机要大，在冷凝后再重新加热气缸所消耗的热量比例就大。同时布莱克的科学理论使瓦特懂得，在液体和气体之间发生物态变化时，温度不变但要大量吸热或放热，温度和热量是两个不同的科学概念。”[1]可见，瓦特对蒸汽机改进的基础有着极其丰富的相关的经验，但在此我们不得不指出的却是，瓦特对蒸汽机改进的成功主要是奠基于相关的科学理论的研究和指导。所以结论就是：“蒸汽机的研制，实际上是从真空和大气压等科学理论研究入手的。真空和大气压强等理论导致了大汽机的发明，大汽机的改进和发展就成为名符其实的蒸汽机。”[2]稍微需要我们注意的是，20世纪最重要的科技成果之一毫无疑问是电子计算技术。

　　众所周知，电子计算技术首先必须以数学为其基础的，因为人们的生活、生产和交换活动中有着大量的计算活动，随着计算活动的量越来越大、越来越复杂，这就历史地催生了电子计算技术的出现。1623年德国数学家什卡尔特最早提出了制造机械计算机的想法。第一台机械计算机是1642年法国数学家巴斯卡发明的。

　　德国哲学家、数学家莱布尼茨对计算机的发明也做出了杰出的贡献。首先是他提出了直接进行机械乘法的设计思想，并于1671年制造了一台可以进行加、减、乘、除四则运算的计算机。其次，是他最早给出了二进制运算法则。他关于二进位制的数学演算模式完成于1679年。在莱布尼茨思想的基础上，“在1854年，英国数学家布尔发表了他的重要著作《思维规律研究》，成功地将形式逻辑归结为一种代数演算，即今天的布尔代数。在这种代数中，变量只取0和1两个值，它特别适用于只具有开断与接通两种状态的电路系统。如果电子计算机采用二进制，用逻辑线路处理逻辑代数运算就非常方便。所以布尔代数为把电子元件及其线路应用到计算机中提供了重要的理论基础。”[3]美籍匈牙利科学家冯·诺依曼等人成功地将二进制系统地运用到电子计算机上。

　　我们所以要叙述电子计算技术的历史是为了清楚地表明，电子计算技术的出现是有其知识理论体系作为其基础的。如果没有这样的知识理论为基础，没有以此理论知识为基础的科学实验，我们根本不可能想象电子计算技术及其产品的出现。众所周知，电子计算机的出现及广泛地运用已经极大地改变了现代人类的生活方式及其性质，已被广泛地运用于工业、农业、国防工业和家庭日常生活之中。

　　商业运作模式也因此发生了根本性质的变化，网络销售已经完全颠覆了实体商业经营的模式。各大城市原来繁华的高层商业大厦关门的不少。我年轻时经常去的上海南京路、淮海路等繁华的商业街现在显得冷冷清清，游人极少。因为现代人类早已进入了以电子计算技术为基础的数字化时代。由上可见，正是相关的知识理论为近现代以来的工业革命奠定了基础，极大程度地改变了现代人类的生活模式。可以这样说，如果没有相关的知识理论为指导，现代社会中起着巨大作用的工业革命不可能出现，人类的生活模式也只能延续农业社会的传统。（未完待续……）

　　（胡军，北京大学哲学系教授、博士、博士生导师，北京大学学位委员会委员、人文学部委员、北京市哲学会名誉会长、中国发展战略委员会副理事长 、民进中央文化艺术委员会主任等。发表专著10部、合著5部、译著1部、发表学术论文193篇。）

　　[1] 龙福元：《产业革命》，吉林大学出版社，2008年，第二章，第二节“科技发展与蒸汽机”。此处所述蒸汽机的材料均引自第二节“科技发展与蒸汽机”。

　　[2] 龙福元：《产业革命》，第二章，第二节“科技发展与蒸汽机”。

　　[3] 潘永祥主编：《自然科学发展简史》，北京大学出版社，1984年，第543页。此文关于电子计算技术的资料也fu主要采自该书的第28章“电子计算机科学技术的兴起”。