科学技术史

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  科学技术史汉语拼音:Kexue Jishushi;英语:Science and Technology, History of),作为人类生存、发展的物质精神基础的科学技术,其历史从本质上讲是人类认识和利用物质变化、能量转换和信息控制的历史。所反映的是,人类智力发展最富创造性的知识积累。技术作为人类应付周围环境的手段是伴随人类的诞生而产生的;而科学则是随着理性思维的成长,在17世纪才开始走向成熟。在人类文明史的绝大部分时期内,技术的发展主要依赖于经验的积累,仅在近几百年才显著地体现出科学原理对技术的指导作用。

  在各文明圈内不同自然条件和文化背景下产生和发展的科学技术,通过传播和交流推动着整个人类文明的进步。在科学和技术推动下,人类社会的发展大体上经历农业文明工业文明两个时代,当今世界正处在向着以研究开发和持续发展为主导的生态文明转变的关键时期。

农业文明时代的科学技术

  在长达数十万至数百万年的蒙昧时期,人类先祖主要是靠制造石器、利用火和简单编织三项基本技术发明,以采集和游猎寄生于动植物之中。在距今几万至一万年前后,由于语言、弓箭、制陶的发明,人类开始走出蒙昧时代。耕牧、纺织、建筑、服乘和冶金这五类伟大的技术发明,从根本上改变了人类对自然的寄生关系,作为支撑技术为农业文明的发展奠定基础。公元前60世纪以来,在世界各地逐渐形成许多古代的农业社会中心。在公元前35~前15世纪期间,在西亚的两河流域、北非的尼罗河流域、南亚的印度河和恒河流域、东亚的黄河和长江流域,独立地发展出人类的四大文明。在公元前6~公元4世纪的古典时期和5~15世纪的中世纪,欧亚大陆东西两地的文明中心(古希腊罗马和中国,中国和古阿拉伯)推进了人类文明的进步。在这20个世纪期间,随着生产工具和生活用品的改进以及历法和医药技术的进步,人类的生存能力和生活质量不断提高,艺术对自然的模仿和宗教对宇宙起源的独断激发了科学探索的好奇心,语言文字、逻辑推理、数学计算和实验方法推进了理性的发展,特别是造纸、印刷、火药和指南针的四大发明以及对地球和太阳系的认识,最终引发了农业文明向工业文明的过渡。

文明古国的科技萌芽

  大约在公元前35~前15世纪,以城市兴起为标志的诸古文明相继进入兴盛时期。这些早期的城市文明一直到公元前6世纪大体多属于青铜文化的前古典的王国文明时期,其中最著名的是古巴比伦、古埃及、古印度和古中国四大文明古国。

  西亚两河流域文明始创于苏美尔人。他们在公元前65世纪开始牧养牛、羊;在公元前43世纪开始农耕;在公元前40世纪开始在泥板上刻画图形文字;在公元前35世纪已经掌握人工灌溉技术和拥有金属工具,并建造塔式神庙;在公元前30世纪开始大规模水利建设,并已使用两轮车;在公元前27世纪已能制造47米长的大木船;在公元前25世纪建立度量衡标准;在公元前20世纪建造砖木结构的多层神庙,并发明畜力牵引的播种机和轮制陶器。阿摩利人建立的古巴比伦帝国使两河流域文明极盛300多年,著名遗物是汉穆拉比的《法典柱》和几万块泥板文书,从中可知古巴比伦人已有把一年365天分为12个月,并以闰月调整的历法;已知几百种动植物,并发明人工授粉方法;已发明制造铜铅釉药的方法;已运用60进制的位值计数法和进行四则运算,并解多元高次方程、计算三角形面积和圆柱体体积。

  北非尼罗河流域的古埃及文明至少可追溯到公元前50世纪。他们在公元前43世纪创造一年365天的太阳历;在公元前30世纪亚麻纺织技术已经相当高超,并开始建造大水坝和制作木乃伊;在公元前27世纪开始建造金字塔,并发明象形文字和书写文字的纸草纸。从遗留下来的纸草数学书可知,公元前27世纪古埃及人已经懂得四则运算、分数、比例以及简单的几何形体面积和体积的计算。公元前25世纪已能制造糖果、烤鹅。公元前16世纪一部纸草医书表明,那时的古埃及人已经掌握许多病状及其治疗方法,并懂得一些解剖学、生理学和病理学的知识。公元前14世纪在尼罗河畔卡纳克建造的巨大的神庙,其主殿包括134根大石柱,其中最大的12根为直径3.6米和高21米的巨柱。

  印度河流域的古印度文明在公元前40世纪进入新石器时代,在公元前35世纪进入原始农业时代。在公元前30~前18世纪,达罗毗荼人在印度河流域发展城市文明,具代表性的是摩罕佐陀罗和哈拉巴两座城市。保存比较完整的摩罕佐陀罗城占地数百公顷,分为作为公共事业区的卫城和作为居民区的下城两部分:卫城建筑包括带有塔楼的城墙、占地1,800平方米的大浴室、占地1,200平方米的大谷仓和占地600平方米的聚会厅等公共设施;下城建筑包括棋盘状街道、楼房住宅和完整的给排水系统。达罗毗荼人还使用一套迄今尚待辨认的文字,在农业、天文、医药等方面也有不少建树。大约在公元前18世纪中叶印度河流域文明突然灭绝,大约在公元前15世纪迁徙到这里的雅利安人重新发展出以《吠陀经》为代表的文明,随着向南拓殖而于公元前5世纪在恒河流域形成以奥义书为代表的古典文明。

  古代中国文明初期的科学技术,见中国科学技术史

古代科学技术的传承

  大约公元前6世纪前后,在印度、中国和希腊首先产生了哲学理性,形成三足鼎立的文明中心,德国哲学家K.雅斯贝尔斯称之为“轴心时代”的世界。当时印度恒河流域处在列国时期,中国黄河流域处在诸侯纷争的春秋战国时期,希腊城邦处在伯里克利统治下风雅的雅典时期。古希腊人和古中国人的贡献奠定了欧亚大陆文明的东西方格局,但只有古希腊文明成为以后近现代科学的直接源头。后起阿拉伯和拉丁欧洲文明承担了东西方文化交流的历史重任,完成了科学从古代到近现代的传承。

  古希腊文明的源头可追溯到公元前60世纪的克里克岛,在公元前20世纪前后这里形成以米诺斯王朝为代表的城邦文明,并扩展到巴尔干半岛和爱琴海诸岛。在公元前15世纪已有音节式的文字,在公元前8世纪又创造字母式的拼音文字。由于柏拉图在公元前5世纪兴建学园,古希腊成为地中海地区的学术中心。古希腊人最早达到从实用到学理的转变,即从运作程式上升到严格推理的追究,如关于几何难题的讨论、天体运动的几何学讨论、物质结构始基的讨论。其对科学的贡献主要为近现代科学的发展奠定构成论科学方法论基础和开创公理化理论模式:德谟克利特创立的原子论经亚历山大哲学家伊壁鸠鲁和罗马诗人兼哲学家卢克莱修的传承形成了一个构成论的方法论传统。亚里士多德创立的三段论法和归纳–演绎法,通过欧几里得《几何原本》、阿基米德《论浮体》和托勒玫《天文学大成》等理论范例,对近现代科学的形成和发展留下深远的影响。

  生活在阿拉伯半岛上的游牧民族,由于穆罕默德创立伊斯兰教而迅速进入文明时代,在7世纪建立一个地跨亚、非、欧三大洲的阿拉伯帝国。阿拉伯帝国在8世纪中叶以后分裂为阿拔斯王朝(750~1258)、后倭马亚王朝(929~1031)和法蒂玛王朝(909~1171)。阿拔斯王朝第七代哈里发麦蒙(813~833年在位)在巴格达建立“智慧之宫”(830),波斯、叙利亚、埃及、印度等国的学者云集在这里。阿拉伯学者伊本·依沙(拉丁名约翰尼丢斯)和叙利亚数学家塔比·伊本·库拉(拉丁名阿尔萨比)以及他们的门徒通过叙利亚文的转译把众多希腊哲学和科学文献翻译为阿拉伯文。数学家花拉子米(拉丁名阿尔戈利兹姆)通过融合印度数学和希腊数学而创造了代数学,伊本·西拿(拉丁名阿维森纳)在消化希腊文献的基础上发展起了医学。法蒂玛王朝的第六代哈里发哈基木也在开罗设立了智慧宫(1006),尽管它不能同巴格达的“智慧之宫”相提并论,但这里也造就了光学家伊本·海赛姆(拉丁名阿尔哈曾)和编制《哈基姆天文表》的天文学家伊本·尤努斯。后倭玛亚王朝的统治者也采取了鼓励留学的政策,使波斯、埃及和西亚的学术源源不断地流入。后倭玛亚王朝解体后,科尔多瓦、托莱多等地的统治者们继续赞助学术研究,在亚里士多德著作的注释方面,伊本·路世德(拉丁名阿威罗伊)的影响深远。古阿拉伯文明不仅传承了希腊科学,也是沟通东西方科学技术的桥梁,中国的四大发明和许多技术成果大多是经他们传到欧洲的。

  使用拉丁语的西罗马帝国于476年解体之后,在9世纪大体形成现代欧洲的格局。11~15世纪,荷兰、法国、英国、葡萄牙和西班牙等国先后从封建制国家转变为民族的君主制国家,大学替代教会寺院成为教育和文化中心。从1085年攻陷托莱多到13世纪中叶,科学文化通过翻译运动转移到拉丁欧洲,托莱多和西西里岛是两个最重要的翻译中心。在托莱多主要是通过希伯来语和西班牙语的转译把阿拉伯文献翻译成拉丁文,翻译家克莱莫纳的热拉尔一人就翻译了90余部著作,包括亚里士多德的《物理学》、《气象学》、《论天》、《论生灭》和托勒玫的《天文学大成》以及盖伦的《医术》。在西西里岛则是直接把希腊文译成拉丁文的,翻译家莫比克的威廉翻译了49部著作,包括亚里士多德的所有哲学和科学著作及其注释著作,以及阿基米德的大量著作。以后,不仅由于托马斯·阿奎那把亚里士多德的哲学引入基督教神学而使亚氏影响延续到15世纪末,而且由于R.培根提倡实验科学而使得阿拉伯的实验精神和中国的技术经验输入欧洲,并通过C.哥伦布到达美洲(1492)和F.de麦哲伦完成环球航行(1519),而为工业文明的兴起开辟通道。

农业文明的金属革命

  整个农业文明时代的生产技术主要是以直观经验为其基础形成的。在农业文明时代的诸多技术发明中,金属的发现、冶炼、加工和使用对提高农业生产力方面起了关键的作用。由于铜、青铜(铜锡合金)、铁和钢的出现,导致金属工具替代石制工具。维持一个人的生存,在渔猎和采集时代需要几千亩地,在使用木石农具的刀耕火种时代需要几百亩地,而到铁犁牛耕的时代则只需要几亩地。金属工具对农业具有革命的意义,推动了人类社会从蒙昧到文明的转变,因而称之为“金属革命”。

  根据考古发现和研究,世界上最早使用金属的地区是西亚,在这里已发现公元前80世纪的铜制品遗迹;公元前30世纪西亚、埃及和印度进入青铜时代;公元前20世纪中国和欧洲开始使用青铜。在青铜时代之后是铁器时代,公元前15世纪西亚地区开始炼铁,公元前10世纪铁的使用扩大到地中海沿岸地区,公元前5世纪欧亚大陆的东西两端也普遍使用了铁器,并且开始炼钢。在金属技术起步相对较晚的中国,却后来居上而成为冶金技术发展的主角。公元前16世纪以降,中国商周时期以青铜为主的金属工艺发展到举世无双的地步。不仅有铸造、雕金、锻造、浮雕、铸型等,还产生了钎焊等金属结合法、涂金、搪瓷、镶嵌等方法。在冶铁技术方面,中国在6世纪发明以煤炭为能源,并以兽力和水力驱动鼓风器的冶铁技术;10世纪冶炼铸铁的高炉已达五六米高,而且腰鼓似的形状已接近于近代高炉;16世纪已广泛使用焦炭作为冶金能源。

工业文明时代的科学技术

  15世纪前后发轫的文艺复兴、16世纪前后开始的宗教改革和17世纪前后兴盛的科学革命是开启欧洲近现代社会的三大潮流。文艺复兴复活了的古希腊科学,在理论思维和工匠实践的相互作用中形成新的科学范式。新科学范式及其哲学思想的传播,导致英国的产业革命、法国的政治革命和德国的哲学革命,使18世纪成为人类理性化的伟大世纪,并为19世纪科学技术的惊人发展创造了经济的、社会的和思想的条件。化学原子论、热力学、电磁场理论和生物进化论等理论的创立,不仅物理科学和生命科学都进入理论科学的时期,而且源于实验室和科学原理的技术形成了产业的主导技术群。煤炭、石油和电力作为主要能源,钢铁、水泥、塑料、纤维和橡胶作为基本材料,热机、电机、车床作为骨干机械,支撑着工业文明。特别是望远镜、显微镜、温度计、机械钟和空气泵等发明为科学研究提供了有力的技术手段,使人类认识深入到原子、细胞和银河系,发现电磁波和物种的起源,为人类进入新的文明时代提供了条件。

科学与人文的相互影响

  在文艺复兴和自然主义影响下,一些出类拔萃的学者在经院之外建立学会,漠视神学权威而诉诸理性探讨真理,制造望远镜、显微镜和气压计等科学仪器,发展归纳、演绎等科学推理的方法。波兰天文学家N.哥白尼的《天体运行论》和比利时解剖学家A.维萨里的《人体构造论》在1543年出版,揭开了科学革命的序幕。哥白尼以太阳为中心的宇宙体系,经G.布鲁诺揭示其革命性的意义以及J.开普勒以观测为根据完成行星作椭圆运动的太阳系模型,形成了与教义大相径庭的现代宇宙观。从伽利略的理想实验方法到R.笛卡儿的推理方法所开辟的“假说–演绎”传统和从F.培根的经验主义方法到C.惠更斯的实证方法所开辟的“实验–归纳”传统,在I.牛顿手里实现了综合,从而奠定了实验科学的方法论基础。由这种科学的宇宙观和实证的方法论所支撑的这场科学革命,其标志性的科学成果和哲学成果是:剑桥出身的牛顿的《自然哲学的数学原理》(1687)和《光学》(1704)以及牛津出身的J.洛克的《人类理智论》(1690)。它们体现了科学与人文的互动、确立了科学与技术结合的原理和方法,为科学和技术的继续发展和人类文明的进步奠定了基础。

  科学革命是一场深刻的思想革命,哲学家、人文学者寻求用科学理论为基础解释世界。法国D.狄德罗、伏尔泰等引进牛顿科学和洛克哲学,把解放自然力的工业革命精神推广到从民族解放到自我解放,引发了1789年法国大革命。德国I.康德调和牛顿的力学自然观和莱布尼茨形而上学自然观,在《自然通史和天体论》(1755)中提出星云说;F.W.J.von谢林承袭康德的调和思想而完成其自然的辩证法著作《自然哲学观念》(1797)和《论世界灵魂》(1798)。他们的著作又为科学的新发展奠定了哲学基础。

  在新的哲学思想影响下,法国G.-L.L.de布丰的《博物志》、J.B.de拉马克的《动物哲学》(1809),英国C.莱伊尔的《地质学原理》(1830~1833)都不同程度地表达了进化的思想,英国C.R.达尔文集其大成,在《物种起源》(1859)中以“自然选择”说明生物进化使生物学成为科学。生物进化论的影响远远超出了科学领域,在世界观方面引起了一场重大变革。以后,奥地利G.孟德尔提出遗传学说(1865),遗憾的是到20世纪前期才发现其价值。

科学与技术的相互作用

  在文艺复兴时代,机械印刷技术发明而引发的大批技术著作的出版有力地推动了机械技术的发展。蒸汽机经过英国J.瓦特的改进,得以广泛应用而成为工业的主要原动机。法国S.卡诺致力于提高蒸汽机的热效率,其后由德国V.迈尔和R.克劳修斯、英国J.P.焦耳和W.T.开尔文等循着“统一力”的思想,建立热的能量理论——能量的守恒和耗散定律,即热力学第一定律和热力学第二定律。德国H.von亥姆霍兹把能量守恒定律纳入力学的数学体系中,英国J.C.麦克斯韦和奥地利L.玻耳兹曼又借助统计方法和概率的概念在力学的基础上解释热力学第二定律,遂导致美国J.W.吉布斯完成统计力学体系。热力学作为蒸汽机的理论基础,不仅为蒸汽机的改进提供了指导,而且促进了内燃机(1882)和汽轮机(1884)的实用化。热机作为原动机适用范围也不断扩展,如蒸汽机车(1829)、蒸汽卷扬机(1830)、蒸汽锤(1839)、蒸汽轮船(1839)、汽车(1886)等。

  电磁场理论是在电磁学实验基础上数学化发展起来的。在静电测量的基础上发现电流(1791)和发明可实用的伏打电堆(1810)以后,在一系列的电磁定律被发现的基础上,英国M.法拉第和麦克斯韦完成电磁场理论,荷兰H.A.洛伦兹把电磁场和电粒子的概念综合起来建立电子论,电力和电信方面的技术运用也应运而生,如发明灯泡、电话。在电力方面,可实用的蓄电池(1859)、可实用的发电机(1867)、可实用的电动机(1873)、第一个电力公司(1880)、第一个电灯厂(1882)、第一座水力发电厂(1882)、第一座火力发电厂(1886),先后被制造出来或建立起来。在电信方面,可实用的电报(1884)、可实用的电话(1876)、第一个电话交换台(1879)也先后被制造出来;自动交换台(1892)和地下电缆(1903)的出现又进一步推动电话的应用。这一切都表明科学转化为生产力的能力。

  法国A.-L.拉瓦锡的燃烧学说(1777)开启了化学革命。英国J.道尔顿提出化学原子学说(1802)和原子量表(1803),意大利A.阿伏伽德罗提出分子假说(1811)。在原子–分子学说指导下,化学家广泛地探讨分子的组成、结构和变化规律,物理学家则着重研究作为整体的分子的运动规律,化学合成技术和物理化学技术也随之兴起。德国F.A.凯库勒的苯环结构(1865)和威特的发色团理论(l876)使整个染料化学合成技术迅速发展起来,茜素(1868)、靛红(1870)、靛蓝(1878)等染料先后被合成,赛璐珞(1872)、人造橡胶(1875)、胶卷(1882)、人造纤维(1884)、人造丝(1892)先后被发明,氨碱法的工业化(1865)、人造石墨的工业化(1891)、碳化钙的工业化(1895)先后被实现。

工业文明的能量革命

  热能与机械能之间的相互转换,包括热能转换成机械能和机械能转换成热能两个方面。但在长达几十万年乃至一百多万年的历史长河中,人类只学会了把机械能转换为热,即用火石打火或钻木取火获得热能。在农业文明时代也只能实现机械能之间转换和机械能到热能的转变。热机的发明开创了把热能转化为机械能的各种方法,包括蒸汽机、涡轮机、内燃机和火箭发动机等各种热机。18世纪下半叶蒸汽机开始成为工业的主要原动机,19世纪下半叶电动机又开始加入工业动力行列。热机和电机作为动力机的使用和工厂化生产一起推动了工业革命,各种机械替代了笨重的体力劳动,人类随之进入了工业文明时代。

  电能与机械能之间的相互转换原理源于电磁学实验。1820年丹麦H.C.奥斯特发现电流能产生机械运动,为人类利用电能和机械能的相互转换奠定基础。1831年英国法拉第通过实验建立电动机和发电机的原理,为人们设计发电机和电动机并改进和提高能量转换效率奠定基础。以后发明了各种电动机和发电机,包括直流的和交流的电动机、直流的和交流的发电机。发电机将煤炭、石油等燃料燃烧发出的热能和水流运动蕴涵的大量能量转换为电能,电动机将远距离传输而来的电能转化为机械能。于是1881年在英国建成第一座水力发电厂,1882年建成世界第一座火力发电厂,1883年英国出现两条电气化铁路,1887年美国建成世界第一条有轨电车铁路,1890年英国建成世界第一条电气化地下铁道,1891年在德国建成世界第一座三相交流发电站,1896年在意大利出现无线电报装置,1903年在美国制造出载人飞机。大规模的工业生产使用方便的电力作为动力,使人类社会发生日新月异的变化。

开拓生态文明的科学技术

  进入20世纪,科学内部实验和理论的矛盾以及理论内部的逻辑不协调引发了一场物理学革命。德国M.普朗克提出的量子论和A.爱因斯坦提出的相对论,成为人类认识自然的新研究纲领。在新研究纲领指导下完成的物质结构的夸克模型、宇宙演化的大爆炸模型、地壳运动的板块模型、遗传物质核酸分子的双螺旋结构模型和认知活动的图灵计算模型等,在自然系统的不同层次上刷新了人类认识的科学图像。这不仅丰富和加深了人类对种种自然现象的理解,从征服自然到与自然和谐相处,而且为火箭发动机、核反应堆、电子计算机、激光器和生物芯片等划时代的关键技术发明提供了科学原理。这场革命不仅为20世纪科学技术的发展奠定了基础,而且导致高投入、高风险和高效益的新经济形态的形成,导致以信息技术为核心的新技术体系的出现,导致以和谐生态为核心的新人生观的诞生,并正在推进新的产业革命、新的思想革命,一些人将这个时代称为后工业文明时代、超工业文明时代等。从新经济形态以高技术产业为核心、新的时代以和谐生态为核心考虑,应称之为生态文明时代。

微观机制与宏观过程相结合研究

  相对论和量子力学使科学真正进入到微观机制与宏观过程相结合的水平,从而为整个科学技术的发展开辟了新纪元。20世纪的物理科学深入到原子核内,生命科学深入到细胞核内,思维科学深入到脑神经元内。物理的、生命的和思维的非线性复杂系统研究逐渐成为科学家所关注的焦点,微观机制和数学方法越来越成为理解宏观经验不可或缺的基础。向宇观领域扩展的探索,正在逼近宇宙的边缘和时间的原点,物理的、化学的和天文的研究已经融通在为理解宇宙物质进化链条的统一方向之中,最大的和最小的在这里连接起来。

  虽然古希腊哲学家已把原子视为物质结构的最小基元,但直到19世纪初人类才开始确有证据地认识到物质是由原子组成的。到19世纪末,化学已经把物质的结构揭开到分子和原子的层次,同时还总结出元素周期律,创造研究分子构型的立体化学。但揭开原子内部奥秘的是物理学:原子由原子核和电子组成,原子核由质子和中子组成,质子和中子又由夸克组成,以此展示一幅和谐的微观世界图景。

  在原子结构和量子力学逐渐被世人广泛接受之后,随之而来的就是对原来属于经验的规律找出微观的理论解释。量子化学成功地阐明了化学键的本质,电子转移理论比较好地理解了氧化还原等化学反应。物质的微观结构及其相互作用规律阐明了物态的变化,固体能带理论科学地阐明了导体、半导体和绝缘体的区别,超导电现象作为一种宏观量子现象也得以理解,量子辐射理论还阐明了光的本质并为了解遥远天体的情况提供了依据。宇宙物质的演化包含在宇宙的起源和演化过程之中,在这个问题上物理学、化学和天文学已经结合在一起,形成了一门现代宇宙学。大爆炸宇宙理论把宇宙的起源与基本粒子理论联系起来,以量子力学和广义相对论的引力理论的结合,探讨宇宙的极早期阶段。这不仅深化了人类对物质世界的认识,而且激发人类探索许多尚不能科学地理解的问题。

科学技术产业化

  20世纪下半叶是基于科学的高技术和高技术产业蓬勃发展的时期,微电子芯片、电脑、网络和生物技术等高技术产业已开始成为促进经济变革和社会进步的先导力量。以电子计算机为标志的信息技术,不仅推动了产业结构的调整和管理体制的变革,而且导致了经济全球化的发展趋势。诸多跨学科理论和大量新技术原理的涌现,既在研究对象和科学方法两个方面拓宽着科学研究的视野,又在某种程度上也预示着科学和技术的未来方向。现代高技术的发展进程是和现代高技术产业形成和发展的历史相一致的,产业化是发展高技术的动力和归宿。在20世纪下半叶兴起的工业实验室和高技术产业,正在把科学技术引导到产业化发展的道路。

  工业研究实验室兴起于19世纪末的德国化工企业。为与英国竞争市场,德国的几家大企业以大量资金投入工业实验室的研究开发,其他大企业纷纷效仿,成为德国工业在20世纪初跃到世界前列的基础。20世纪20年代以后,德国企业创建实验室的经验为各国大企业效仿。1925年在美国成立的贝尔实验室是当代工业实验室的典型,截至2005年底它的研究人员中已有11人获诺贝尔科学奖。20世纪末,世界各大公司每年用于研究开发的投入多达几十亿美元,科学技术企业化的走向方兴未艾。

  科学和高技术工业园区兴起于20世纪50年代的美国。斯坦福大学物理系的教授在1948年创办了维里昂联合公司,以把自己的研究成果转化为微波管等器件的生产。一直主张大学研究工作应与企业需求结合的斯坦福大学校长F.E.特尔曼立即给予支持,于1951年创办斯坦福工业园,并委托维里昂公司负责规划、筹资和开发。于是一批科研机构和企业在这里崛起,聚集了英特尔、惠普、仙童、IBM和太平洋电话等数万家高技术公司,形成以微电子和计算机产业为核心的硅谷,成为美国经济发展的重要生长点。受硅谷成功经验的鼓舞,美国和世界各国纷纷成立科技园区,包括日本的筑波科学城、法国的安蒂玻利斯科学城、加拿大的蒙特利尔科学城、印度的苏尔加普尔电子科技城、巴西的圣保罗科学院、新加坡的肯特岗园区,以及中国的台湾新竹科学园区和北京中关村科技园区。

生态文明的信息革命

  信息革命是指以电子计算机的广泛应用为标志的技术变革。这是一场比金属革命和能量革命更为伟大的技术革命,它将把人类社会引导到一个新的文明形式——生态文明。

  在农业时代,人类已经发明了文字、纸张和印刷术,它们作为信息载体为人类的思想交流作出了不可磨灭的贡献。20世纪以来的信息革命是以电磁波为载体的信息控制技术,作为信息处理装置的电子计算机的发明是其标志。电子电路集成化、信息处理数字化和信息传输网络化构成了信息技术革命的三部曲。以集成电路芯片为心脏的数字电子计算机的发展,形成数字化推进信息革命的形势。音像模拟信号转变成数字信号,极大地提高了信息传输的效率和质量。半导体激光技术和光导纤维技术与卫星通信技术和计算机网络技术结合,正在形成完整的全球通信网。现代社会的各个方面都被置于信息的控制之下,机器在电脑的控制下运转,人在各种书刊、广播、电视和互联网等媒体的影响下思考和行动。甚至人体的生命运转也即将纳入信息控制的范围,因为正在兴起的基因工程实际上是遗传信息的人工控制。

  信息作为与物质和能量并行的第三类资源,已经成为信息产业的核心和基础。信息技术包括获取、传输、显示、变换、储存、识别、比较、加工和复制等种种技术。人们通常把它视为扩展人类生理器官(包括感觉器官、传导神经网络、思维器官以及效应器官和执行器官)功能的技术。当信息概念运用于分子遗传学,对遗传之信息本质的认识取得突破性进展,于是形成一门新的信息技术,即遗传工程。信息技术外延的这种扩大使人们对信息本质的认识提高到控制信息的高度,物理载体、生命载体和心理载体的信息控制是正在兴起的信息革命的基本特征,亦是未来科学技术发展的方向。