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重大的科學發現往往是水到渠成,這部書從科技視角串聯歷史

計算機出現後,網際網路的資訊量呈指數級增長,過去三年人類製造的資料總量,相當於此前人類產生的資料總量之和。

王之蔚

重大的科學發現往往是水到渠成,這部書從科技視角串聯歷史

大部分人談到歷史的時候,關注的是國家的興衰、王朝的更替,往往忽視了科技的力量。近日,“文津圖書獎”得主吳軍博士,首次從科技視角串聯歷史,以能量和資訊兩條主線,系統闡述了自智人以來人類文明的演進。全書從遠古科技、古代科技、近代科技和現代科技四個部分,詳細描述了幾萬年來農業、工業、天文、地理、生物、數學等各個領域關鍵性的人物、事件及意義,繪製了一幅科技驅動歷史的恢宏畫卷。

《全球科技通史》的一大亮點在於吳軍在書中對方法論的探討——科學的方法論也在隨著科技的發展而更新迭代,而全新的方法論又會反過來促進一次人類科技從理論到應用的大爆發。

稍微瞭解科學史的人會注意到,人類科技發展並不是勻速的。從遠古至今的時間維度看,人類從軸心時代開始到工業革命之前,科技的進步是大致勻速的,但工業革命之後,科技發展是呈加速度的,重要科技成果出現的密度大大提高。

遠古人類從學會鑽木取火,到能夠使用火進行生產生活,經歷了漫長的過程。近代後蒸汽機從發明到大規模生產應用,也經歷了不短的一段時間。

然而二十世紀後,從1939年人類實現核裂變,到製造出原子彈,到第一個核反應堆開始商業運營,到1951年美國建起核電站,只經過了12年。百年前的人很難想象今日人類在原子能、航空航天、生物製藥、資訊科學等領域以前所未有的速度推進,用書中的一句話概括:“人類在不到一個世紀裡創造的知識的總和,超過了過去自文明開始以來所有的時代。”

另一方面從中子的發現故事也可看出,重大的科學發現往往是水到渠成的,而不再依賴於偶然出現的天才。即使某位科學家錯失了機會,也會很快有其他科學家得到相應的發現。從今時今日各個國家的高校實驗室和企業研發部門競爭的激烈程度就可見一斑,如不爭分奪秒,多年研究的榮耀都可能被搶走。

吳軍看來,科學的進步伴隨方法論的更新,科技卻常常呈現出快速發展和停滯不前的交替狀態。這種“停滯”並不是真的停止,而是相對於此前科技爆發狀態的一種相對緩慢,整體看仍舊是加速的。

“停滯”的原因是什麼呢?當下我們是否遇到了科學瓶頸?現有的理論是否又面臨著一次推倒重來呢?吳軍將其稱為方法論的“慣性”,即我們習慣按照現有的方法論往前走。就像人們曾經在牛頓經典力學中打轉,卻遲遲徘徊在現代物理學大廈的門口那樣。

牛頓時代,確定的機械思維佔了主導地位,人類相信一切都是有規律可循的;愛因斯坦時代,這種思維便不再適用,時間與空間都不再是一成不變的,因為我們進入了微觀世界。科學的危機產生了新的方法論,新的方法論又讓“二戰”及戰後出現了一次科技的大爆發。在進入資訊時代後,之前的方法論便再次不合時宜,系統論、控制論和資訊理論的“老三論”被耗散結構論、協同論、突變論的“新三論”取代。計算機出現後,網際網路的資訊量呈指數級增長,在過去三年人類製造的資料總量,相當於之前人類產生的資料總量之和。

現代科學方法論的意義遠不止這些。阿司匹林的發明與屠呦呦女士因發現了治療瘧疾的青蒿素而獲得諾貝爾獎就是方法論立的大功。書中詳細介紹了阿司匹林的發現過程:早在古代人們就發現,用楊樹皮泡水喝能夠鎮痛去熱,但究竟是為什麼,其中哪種成分有效,誰也說不清楚。現代製藥業應用科學的實驗方法,首先發現了楊樹皮中的水楊酸是真正起效的成分,後合成了對人體副作用較小的乙醯水楊酸(即阿司匹林),之後畫出了阿司匹林的分子結構圖,並發現阿司匹林還有降低心肌梗死等心血管疾病的效果。

青蒿素的發現也是如此。中國古代中藥中雖然記載了青蒿治瘧疾,但並不知道哪種青蒿管用,也不知道用量和副作用。屠呦呦本人也寫過文章說明,青蒿中並沒有青蒿素,青蒿素來自黃花蒿。屠呦呦發明的青蒿素作為一種現代醫學藥物,療效是穩定的,副作用經過了臨床試驗的檢驗,而採取各種土法制作的同類“藥物”,療效便只能碰運氣了。這便是現代醫學的秘密——透過大量的雙盲對照試驗、多期的臨床試驗、從動物到人類的一系列嚴格的科學環節,一步一個腳印向前推進,這些讓人們對現代醫學產生了信心。

從《全球科技通史》我們還可以探討一下“科技”這個詞中“科學”與“技術”之間的關係。一些技術發展會滯後於基礎科學研究,愛因斯坦那難以理解的相對論理論,在今天卻充滿了實際意義,如GPS(全球定位系統)就需要廣義相對論進行修正,愛因斯坦得諾貝爾獎的光電效應是研究太陽能發電的基礎,他提出的鐳射理論是LED(發光二極體)照明的基礎。同樣,因為戰爭導致的科學發展,會在幾十年後轉為民用,如“二戰”時的雷達技術在今天被應用在無人駕駛汽車的設計上,雷達中的關鍵部件經過改進成了微波爐,為了躲開敵人追蹤的變頻通訊技術是今天行動通訊CDMA的前身……

回顧歷史是為了展望未來。吳軍寫到,兩年前俄羅斯開封了五十年前的時間膠囊,裡面有蘇聯人給今天的五封信,信中對今天的想象就如我們對未來五十年的想象。上世紀六十年代的人們對太空科技期望過高,卻完全沒預料到網際網路與行動通訊的普及。人工智慧、基因編輯、區塊鏈、外星探索……這些詞彙從陌生到熟悉,伴隨著爭議和興奮。癌症會被攻克嗎?人類壽命會越來越長嗎?人會被機器人取代嗎?有取之不盡用之不竭的新能源嗎?人類能在太空中生活嗎?在科技爆炸的時代,我們的未來又會如何呢?請盡情想象。(《全球科技通史》,吳軍,中信出版集團)

(原標題:科技史中看未來)

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