第五十七章 科学的进一步发展

    从公元17世纪到19世纪初，欧洲列强和诸侯一直处于敌对状态，时常爆发冲突。在此期间，《维也纳条约》（公元1815年）逐渐代替了《威斯特伐利亚和约》（公元1648年），欧洲的文化跟随着远洋轮船的步伐传播到了世界各地，而在欧洲国家和被欧化的国家，人类的知识越来越丰富，对自己所生活的世界越来越了解。


    然而，这种知识的进步与政治生活没有任何关联。在整个17世纪至18世纪，这种知识进步并没有对政治生活产生任何直接且明显的作用，也没有对大众思想产生任何深刻的影响。一直到了19世纪下半叶，知识进步的作用才逐渐显现出来，而且主要在一小群富有且具有独立精神的人中发展起来。这群人即所谓的英国私人绅士，如果没有他们，科学的进程就不会从希腊开始，之后也不会在欧洲复兴。这一时期，学院虽然一定程度上促进了哲学和科学思想的发展，但它所起的作用却不是主要的。实际上，学院开展研究的经费主要来源于外部资助，但这种形式下的研究往往显得局限与保守，而且缺乏主动与创新，除非它受到某些独立思想的鼓舞。


    我们在前面的章节提到过，公元1662年英国皇家学会成立，并为了实现培根在《新大西洋岛》一书中的设想做出了努力。18世纪，人们对物质和运动的一般概念都有了比较清晰的了解，数学领域取得了很大的进展，显微镜和望远镜等光学设备获得了更广泛和系统的应用，自然分类法也得到了更新与发展，解剖学更是蓬勃发展。人们开始专注于地质科学研究，对岩石记录进行阐释。地质科学的概念设想最早由亚里士多德提出，莱昂纳多·达·芬奇也曾对地质变化做出过推断。


    物理学取得的进步对冶金术的发展具有极大的推动作用，冶金术因此得到了改良，人们可以大规模地制造原铁和其他原料，从而促进了某些实用的发明。大量新式机器的不断涌现，最终引发了工业革命。


    公元1804年，特里维西克利用瓦特的蒸汽机制造出世界上第一辆可在铁轨上行驶的蒸汽动力机车头。公元1825年，斯托克顿和达灵顿之间的铁道正式运营，这是世界上第一条商业化运营铁路。不久之后，斯蒂芬森制造出了“火箭”车头，它能够拉着重达13吨的车厢，以每小时44英里的速度在铁道上疾驰。公元1830年以后，铁路建设飞速发展。到了19世纪中叶，铁路网络已遍布整个欧洲。


    长久以来一直与人们的生活紧密联系在一起的陆上运输，在速度上突然发生了翻天覆地的变化。拿破仑在俄罗斯惨败之后，用了312个小时才从维尔纽斯附近回到巴黎。两地之间大约相隔1400英里，即便拿破仑用尽所有的便捷交通工具，平均每小时也只走了5英里。倘若是由一个普通的旅行者来完成这段路程，那么恐怕他多花1倍的时间也无法走完。这个速度与公元前1世纪人们走完罗马与高卢之间路程的最快速度差不多。而此时，陆上交通的速度得到了巨大的提升，铁路的出现大大缩短了普通旅客的旅途时间，人们在48个小时内即可完成这段旅程。也就是说，铁路将欧洲大陆各主要城市之间的旅途缩短到了原来的近1/10，这样一来，一个政府所能管辖的区域也就相应地扩大了近10倍。当然，这只是理论上的可能性，真正实现还有待实践。在欧洲，依靠马匹和公路出行时代所划分的国界线依然存在；但在美洲，铁路出现所引起的变化却是立竿见影的。对于不断向西扩张的美利坚合众国来说，铁路的出现意味着无论其边界跨度有多大，人们都可以通过铁路到达华盛顿，也意味着在幅员辽阔的大陆上维持国家团结与统一成为可能。


    早期阶段的蒸汽船比蒸汽机出现得要晚。公元1802年，“夏洛特·邓达斯号”蒸汽船在克莱德运河上试航成功。公元1807年，美国人富尔顿利用英国发动机制造了第一艘蒸汽机轮船“克莱蒙脱号”，并在纽约的哈德逊运河上航行。第一艘在海上航行的蒸汽船是美国的“菲尼克斯号”，它从纽约的霍博肯驶出，前往费城；美国的“萨凡纳号”则是第一艘横渡大西洋的蒸汽船（公元1819年），那时还要用到船帆。前面说的这几艘轮船都是明轮船，不适合在波涛汹涌的大海中航行，因为明轮船的船桨极易损坏，一旦受损，船只将无法继续航行。螺旋桨蒸汽船的出现相对较晚，人们克服了许多困难才将改良后的螺旋桨应用到实际中。一直到19世纪中叶，蒸汽船的装载吨位才赶上帆船，海上运输终于得到了迅速的发展，人类第一次预估出了航船到港的时间。原先横跨大西洋是非常冒险的举动，因为航程可能需要几周甚至几个月的时间，而蒸汽船的出现极大地缩短了航行时间。到了公元1910年，最快的船只横跨大西洋只需要不到5天的时间，而且能比较准确地预估到达时间。


    与陆地和海上蒸汽运输同时发展的还有电技术。当时伏特、伽伐尼和法拉第等人开始研究电技术，使得人类的交往通信工具出现革新。公元1835年，电报问世。公元1851年，第一条海底电缆在法国和英国之间铺设成功。之后在短短的几年时间内，电报系统就普及了整个文明世界。从前信息只能非常缓慢地从一个地方传递到另一个地方，电报出现后，信息几乎可以同时传递到世界的各个角落。


    蒸汽火车、铁路被19世纪中叶的人们认为是最引人注目、最具革命性的发明，然而，这些发明仅仅是人类众多伟大发明中最早期、最简单的一批。这一时期知识和技术的发展，比以往任何时代都要迅速，范围也更广阔。起初，这种技术发展在人们的日常生活中的重要性并未凸显出来，但是当人类对各种结构材料的掌握能力日益提升时，技术发展就显得越发重要。在18世纪中叶以前，人们只能用木炭从矿石中提炼出小块的铁，然后捶打成型。铁是手工业的原材料，其品质和工艺在很大程度上取决于工匠的经验和技巧。16世纪时，人们能够加工处理的铁块最大也不过两三吨，因此当时大炮的大小是有明显限度的。18世纪，鼓风炉出现，之后随着煤炭的广泛使用，鼓风炉也日益改进。与此同时，轧制铁皮（公元1728年）以及轧制的铁杆和铁条（公元1783年）应运而生。此外，内史密斯在公元1838年发明了蒸汽锤。


    古代社会由于冶金技术水平低下，因此人们无法利用蒸汽。在轧制铁皮出现之前，且不说蒸汽机，就连最原始的抽水机都没有。在现代人看来，早期的发动机只不过是一堆笨重的铁器，然而却已经是当时冶金技术所能达到的最高技艺了。公元1856年，贝塞麦的转炉炼钢法出现，紧接着公元1864年又出现了平炉炼钢法，人们可以采用前所未用的方式和规模熔化、精炼、铸造钢与各种铁。如今，我们可以看到成吨的炙热钢水在熔炉中翻滚沸腾，就好像牛奶在锅中翻滚一样。在人类以往实用技术所取得的进步中，从成果上看，最震古烁今的当数能够自由地制造巨型钢铁并能控制钢铁的成分与品质。早期各种发动机和铁路的出现只是冶金技术的初步应用，不久之后，钢铁船舶、巨型桥梁以及大规模运用钢铁的建筑相继出现。这时人们开始意识到原先修建的铁路过于狭窄，如果当初将轨道设计得更宽一些，那么旅行会更加平稳、舒适。


    在19世纪以前，世界上还没有载重超过2000吨的轮船，而现在，载重5万吨的巨轮随处可见。有些人认为这只是“体积”上的进步，对此不以为然，但正是这种态度暴露了他们知识的贫乏和浅薄。巨型船舶或钢架建筑物，并非如这些人所想的那样，只是过去那种小船或小型建筑物在体积上的放大，实际上，它们的性质完全不同。这些新出现的巨轮和钢架建筑所使用的材料更优良、更经久耐用，因此也更精巧、更坚固。它们在设计时都须经过缜密、复杂的计算过程，与以往依靠工匠的经验和技术制造出来的产品完全不同。从前人们在建造房屋和船舶时，材料占主导地位，人们只能依其原本的性质加以使用；但是现在，这些材料都被“驯服”了，人们可以根据自己的意愿对其进行改造。试想那些从河岸和矿井中挖出来的煤、铁和沙子，在经过绞拧、锻造、熔化和浇铸之后，最终被建成由钢铁和玻璃构成、拥有细长尖塔的建筑物，矗立云中，高达600英尺，是多么壮丽！


    以上提到的这些只是人类在钢铁冶炼技术方面取得的个别进步与成果。铜、锡以及其他金属，比如在19世纪以前尚未认识的镍和铝，最后也都被人们发现并加以利用。机械革命的主要成就在于人类增强了对各类物质的控制和利用能力，比如不同种类的玻璃、岩石、石膏、染料与纺织品等。然而，即便如此，人类对物质的控制和利用能力仍旧处于初级阶段。人类拥有了这种能力，但还需要学习如何对其加以利用。这种能力是科学赐予人类的礼物，但是一开始人类在利用这种能力时，也有过许多庸俗、愚昧甚至可怕的做法。当时，人类还无法随心所欲地控制各种物质。


    人类的机械制造能力在不断提升的同时，电学也在不断发展。19世纪80年代，电学研究取得了一定的成果，给大众留下了深刻的印象。后来，电灯和电力牵引突然诞生。再之后，力的转化和能量传输得以实现，人们可以通过铜线把能量转化为机械运动、光或者热，就像用水管运送水那样。


    一开始，英国人和法国人在发明创造领域处于领先的地位。但不久之后，饱尝拿破仑统治屈辱的德国人在科学研究方面迸发出了极大的热情和坚持不懈的精神，最终超越了英、法两国的科研成就。英国的科研成果大多数是由处于学术中心之外的英格兰人和苏格兰人创造出来的。


    这一时期，英国的大学</a>热衷于对拉丁和希腊古典传统进行学究式的研究，教育水平处于倒退状态；法国的教育也被耶稣教廷学校的古典传统所禁锢。但是对德国人而言，组建一个研究团队并非难事，虽然规模不大，不过与英国、法国寥寥无几的发明家和科学家比起来，人数已经很多了。虽然英、法的科研工作使两国发展成为世界上最富有、最强大的国家，却没有让发明家和科学家富裕起来，也没有获得更大的权力。真正的科学家往往都超凡脱俗，他们专注于科学研究，而无暇考虑和计划如何利用研究成果来赚钱。于是，科研成果便自然而然被一些贪图财富的人所利用。我们发现，英国的每一项科学进步都给富人带来了经济利益。虽然这些富人不会像经院派学者或是极端分子那样，去侮辱和杀害这群为国家产下金蛋的鹅，但是在发明家和科学家饱受饥寒时却坐视不理。他们认为，发明家、科学家天生就是为他们这些更聪明的人创造经济利益的。


    在对待发明家和科学家这方面，德国人显然比英国人和法国人要聪明一些。德国学者并没有对新学问表现出强烈的仇恨情绪，他们反而支持新学问的发展。德国的商人和制造商们也没有像英国的那样蔑视科学家。德国人认为，知识就像农作物一样，想要收割庄稼，就必须给它施肥。因此，他们为科学家提供了许多机会，在科学研究方面投入了大量经费，当然他们最后也获得了丰厚的回报。19世纪下半叶，由于德国科学家在科研方面取得了重大成就，德语也因此成为每一个想紧跟本学科最新发展趋势的科研人员必须掌握的语言。在某些学科，尤其是化学方面，德国的科研水平远超其他西方国家。德国科学家在19世纪六七十年代所做的科研努力，到了19世纪80年代终于取得成果，在技术和工业领域也赶上了英、法的步伐。


    19世纪80年代，一种新型发动机投入使用，由此翻开了人类发明史</a>上的新篇章。这种新型发动机不再利用蒸汽的膨胀力制动，而是依靠一种爆发性混合物的膨胀力。因为更加轻便、高效，这种发动机被应用于汽车制造。之后，经过不断的发展和改良，它变得越来越轻巧，效率也越来越高，最终促进了飞行器的出现。公元1897年，华盛顿史密森学会的兰利教授就成功研制出了一架飞行器，但因为体积不够大，所以无法载人。到公元1909年时，飞机已可以载人飞行(1)。当铁路和公路的发展日趋完善时，人类在提升交通工具速度方面似乎就停滞不前了。但是，飞机的出现，却再一次极大地缩短了地球上任意两个地方之间的路程。18世纪时，人们从伦敦到爱丁堡需要8天的时间；而到了公元1918年，根据英国民用航空运输委员会的报告，过不了几年，人们用8天的时间便可以完成从伦敦到墨尔本这段绕地球半圈的旅程。


    我们不必过分强调从一个地方到另外一个地方的时间如何明显地缩短了，因为这只是人类探索无限可能性和深远发展中的一个层面。比如，在19世纪，农业科学和农业化学都取得了相当程度的进展，人们学会了给土壤施肥，因而使同一地区的农作物产量比17世纪时增加了四五倍。除此之外，医学领域也取得了非凡的进步，人们的平均寿命延长，日常工作效率明显提高，因疾病导致的寿命缩短情况也日渐减少。


    总之，科学发展给人类生活带来了新的变化，人类也迈进了一个崭新的历史阶段。在短短100多年的时间里，人类便完成了机械革命。在这段时间里，人类所取得的进步，比旧石器时代到农耕时代、古埃及的佩皮时代到乔治三世时代这些漫长岁月里取得的任何进步都更为巨大。一个崭新且庞大的人类事务框架已经形成，这就必然要求人们对现有的社会、经济和政治架构做出重大调整。但是，这种调整依赖于机械革命更深层次的发展，因此目前还处于初级阶段。


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    (1)　公元1909年，法国飞行员路易斯·布莱里奥首次驾驶飞机从法国飞往英国。