世界簡史 · 第五十七章 科學的進一步發展

從公元17世紀到19世紀初，歐洲列強和諸侯一直處於敵對狀態，時常爆發衝突。在此期間，《維也納條約》（公元1815年）逐漸代替了《威斯特伐利亞和約》（公元1648年），歐洲的文化跟隨著遠洋輪船的步伐傳播到了世界各地，而在歐洲國家和被歐化的國家，人類的知識越來越豐富，對自己所生活的世界越來越了解。 然而，這種知識的進步與政治生活沒有任何關聯。在整個17世紀至18世紀，這種知識進步並沒有對政治生活產生任何直接且明顯的作用，也沒有對大眾思想產生任何深刻的影響。一直到了19世紀下半葉，知識進步的作用才逐漸顯現出來，而且主要在一小群富有且具有獨立精神的人中發展起來。這群人即所謂的英國私人紳士，如果沒有他們，科學的進程就不會從希臘開始，之後也不會在歐洲復興。這一時期，學院雖然一定程度上促進了哲學和科學思想的發展，但它所起的作用卻不是主要的。實際上，學院開展研究的經費主要來源於外部資助，但這種形式下的研究往往顯得局限與保守，而且缺乏主動與創新，除非它受到某些獨立思想的鼓舞。 我們在前面的章節提到過，公元1662年英國皇家學會成立，並為了實現培根在《新大西洋島》一書中的設想做出了努力。18世紀，人們對物質和運動的一般概念都有了比較清晰的了解，數學領域取得了很大的進展，顯微鏡和望遠鏡等光學設備獲得了更廣泛和系統的應用，自然分類法也得到了更新與發展，解剖學更是蓬勃發展。人們開始專注於地質科學研究，對岩石記錄進行闡釋。地質科學的概念設想最早由亞里士多德提出，萊昂納多·達·芬奇也曾對地質變化做出過推斷。 物理學取得的進步對冶金術的發展具有極大的推動作用，冶金術因此得到了改良，人們可以大規模地製造原鐵和其他原料，從而促進了某些實用的發明。大量新式機器的不斷湧現，最終引發了工業革命。 公元1804年，特里維西克利用瓦特的蒸汽機製造出世界上第一輛可在鐵軌上行駛的蒸汽動力機車頭。公元1825年，斯托克頓和達靈頓之間的鐵道正式運營，這是世界上第一條商業化運營鐵路。不久之後，史蒂芬森製造出了「火箭」車頭，它能夠拉著重達13噸的車廂，以每小時44英里的速度在鐵道上疾馳。公元1830年以後，鐵路建設飛速發展。到了19世紀中葉，鐵路網絡已遍布整個歐洲。 長久以來一直與人們的生活緊密聯繫在一起的陸上運輸，在速度上突然發生了翻天覆地的變化。拿破崙在俄羅斯慘敗之後，用了312個小時才從維爾紐斯附近回到巴黎。兩地之間大約相隔1400英里，即便拿破崙用盡所有的便捷交通工具，平均每小時也只走了5英里。倘若是由一個普通的旅行者來完成這段路程，那麼恐怕他多花1倍的時間也無法走完。這個速度與公元前1世紀人們走完羅馬與高盧之間路程的最快速度差不多。而此時，陸上交通的速度得到了巨大的提升，鐵路的出現大大縮短了普通旅客的旅途時間，人們在48個小時內即可完成這段旅程。也就是說，鐵路將歐洲大陸各主要城市之間的旅途縮短到了原來的近1/10，這樣一來，一個政府所能管轄的區域也就相應地擴大了近10倍。當然，這只是理論上的可能性，真正實現還有待實踐。在歐洲，依靠馬匹和公路出行時代所劃分的國界線依然存在；但在美洲，鐵路出現所引起的變化卻是立竿見影的。對於不斷向西擴張的美利堅合眾國來說，鐵路的出現意味著無論其邊界跨度有多大，人們都可以通過鐵路到達華盛頓，也意味著在幅員遼闊的大陸上維持國家團結與統一成為可能。 早期階段的蒸汽船比蒸汽機出現得要晚。公元1802年，「夏洛特·鄧達斯號」蒸汽船在克萊德運河上試航成功。公元1807年，美國人富爾頓利用英國發動機製造了第一艘蒸汽機輪船「克萊蒙脫號」，並在紐約的哈德遜運河上航行。第一艘在海上航行的蒸汽船是美國的「菲尼克斯號」，它從紐約的霍博肯駛出，前往費城；美國的「薩凡納號」則是第一艘橫渡大西洋的蒸汽船（公元1819年），那時還要用到船帆。前面說的這幾艘輪船都是明輪船，不適合在波濤洶湧的大海中航行，因為明輪船的船槳極易損壞，一旦受損，船隻將無法繼續航行。螺旋槳蒸汽船的出現相對較晚，人們克服了許多困難才將改良後的螺旋槳應用到實際中。一直到19世紀中葉，蒸汽船的裝載噸位才趕上帆船，海上運輸終於得到了迅速的發展，人類第一次預估出了航船到港的時間。原先橫跨大西洋是非常冒險的舉動，因為航程可能需要幾周甚至幾個月的時間，而蒸汽船的出現極大地縮短了航行時間。到了公元1910年，最快的船隻橫跨大西洋只需要不到5天的時間，而且能比較準確地預估到達時間。 與陸地和海上蒸汽運輸同時發展的還有電技術。當時伏特、伽伐尼和法拉第等人開始研究電技術，使得人類的交往通信工具出現革新。公元1835年，電報問世。公元1851年，第一條海底電纜在法國和英國之間鋪設成功。之後在短短的幾年時間內，電報系統就普及了整個文明世界。從前信息只能非常緩慢地從一個地方傳遞到另一個地方，電報出現後，信息幾乎可以同時傳遞到世界的各個角落。 蒸汽火車、鐵路被19世紀中葉的人們認為是最引人注目、最具革命性的發明，然而，這些發明僅僅是人類眾多偉大發明中最早期、最簡單的一批。這一時期知識和技術的發展，比以往任何時代都要迅速，範圍也更廣闊。起初，這種技術發展在人們的日常生活中的重要性並未凸顯出來，但是當人類對各種結構材料的掌握能力日益提升時，技術發展就顯得越發重要。在18世紀中葉以前，人們只能用木炭從礦石中提煉出小塊的鐵，然後捶打成型。鐵是手工業的原材料，其品質和工藝在很大程度上取決於工匠的經驗和技巧。16世紀時，人們能夠加工處理的鐵塊最大也不過兩三噸，因此當時大炮的大小是有明顯限度的。18世紀，鼓風爐出現，之後隨著煤炭的廣泛使用，鼓風爐也日益改進。與此同時，軋制鐵皮（公元1728年）以及軋制的鐵桿和鐵條（公元1783年）應運而生。此外，內史密斯在公元1838年發明了蒸汽錘。 古代社會由於冶金技術水平低下，因此人們無法利用蒸汽。在軋制鐵皮出現之前，且不說蒸汽機，就連最原始的抽水機都沒有。在現代人看來，早期的發動機只不過是一堆笨重的鐵器，然而卻已經是當時冶金技術所能達到的最高技藝了。公元1856年，貝塞麥的轉爐煉鋼法出現，緊接著公元1864年又出現了平爐煉鋼法，人們可以採用前所未用的方式和規模熔化、精煉、鑄造鋼與各種鐵。如今，我們可以看到成噸的炙熱鋼水在熔爐中翻滾沸騰，就好像牛奶在鍋中翻滾一樣。在人類以往實用技術所取得的進步中，從成果上看，最震古爍今的當數能夠自由地製造巨型鋼鐵並能控制鋼鐵的成分與品質。早期各種發動機和鐵路的出現只是冶金技術的初步應用，不久之後，鋼鐵船舶、巨型橋樑以及大規模運用鋼鐵的建築相繼出現。這時人們開始意識到原先修建的鐵路過於狹窄，如果當初將軌道設計得更寬一些，那麼旅行會更加平穩、舒適。 在19世紀以前，世界上還沒有載重超過2000噸的輪船，而現在，載重5萬噸的巨輪隨處可見。有些人認為這只是「體積」上的進步，對此不以為然，但正是這種態度暴露了他們知識的貧乏和淺薄。巨型船舶或鋼架建築物，並非如這些人所想的那樣，只是過去那種小船或小型建築物在體積上的放大，實際上，它們的性質完全不同。這些新出現的巨輪和鋼架建築所使用的材料更優良、更經久耐用，因此也更精巧、更堅固。它們在設計時都須經過縝密、複雜的計算過程，與以往依靠工匠的經驗和技術製造出來的產品完全不同。從前人們在建造房屋和船舶時，材料占主導地位，人們只能依其原本的性質加以使用；但是現在，這些材料都被「馴服」了，人們可以根據自己的意願對其進行改造。試想那些從河岸和礦井中挖出來的煤、鐵和沙子，在經過絞擰、鍛造、熔化和澆鑄之後，最終被建成由鋼鐵和玻璃構成、擁有細長尖塔的建築物，矗立雲中，高達600英尺，是多麼壯麗！ 以上提到的這些只是人類在鋼鐵冶煉技術方面取得的個別進步與成果。銅、錫以及其他金屬，比如在19世紀以前尚未認識的鎳和鋁，最後也都被人們發現並加以利用。機械革命的主要成就在於人類增強了對各類物質的控制和利用能力，比如不同種類的玻璃、岩石、石膏、染料與紡織品等。然而，即便如此，人類對物質的控制和利用能力仍舊處於初級階段。人類擁有了這種能力，但還需要學習如何對其加以利用。這種能力是科學賜予人類的禮物，但是一開始人類在利用這種能力時，也有過許多庸俗、愚昧甚至可怕的做法。當時，人類還無法隨心所欲地控制各種物質。 人類的機械製造能力在不斷提升的同時，電學也在不斷發展。19世紀80年代，電學研究取得了一定的成果，給大眾留下了深刻的印象。後來，電燈和電力牽引突然誕生。再之後，力的轉化和能量傳輸得以實現，人們可以通過銅線把能量轉化為機械運動、光或者熱，就像用水管運送水那樣。 一開始，英國人和法國人在發明創造領域處於領先的地位。但不久之後，飽嘗拿破崙統治屈辱的德國人在科學研究方面迸發出了極大的熱情和堅持不懈的精神，最終超越了英、法兩國的科研成就。英國的科研成果大多數是由處於學術中心之外的英格蘭人和蘇格蘭人創造出來的。 這一時期，英國的大學熱衷於對拉丁和希臘古典傳統進行學究式的研究，教育水平處於倒退狀態；法國的教育也被耶穌教廷學校的古典傳統所禁錮。但是對德國人而言，組建一個研究團隊並非難事，雖然規模不大，不過與英國、法國寥寥無幾的發明家和科學家比起來，人數已經很多了。雖然英、法的科研工作使兩國發展成為世界上最富有、最強大的國家，卻沒有讓發明家和科學家富裕起來，也沒有獲得更大的權力。真正的科學家往往都超凡脫俗，他們專注於科學研究，而無暇考慮和計劃如何利用研究成果來賺錢。於是，科研成果便自然而然被一些貪圖財富的人所利用。我們發現，英國的每一項科學進步都給富人帶來了經濟利益。雖然這些富人不會像經院派學者或是極端分子那樣，去侮辱和殺害這群為國家產下金蛋的鵝，但是在發明家和科學家飽受饑寒時卻坐視不理。他們認為，發明家、科學家天生就是為他們這些更聰明的人創造經濟利益的。 在對待發明家和科學家這方面，德國人顯然比英國人和法國人要聰明一些。德國學者並沒有對新學問表現出強烈的仇恨情緒，他們反而支持新學問的發展。德國的商人和製造商們也沒有像英國的那樣蔑視科學家。德國人認為，知識就像農作物一樣，想要收割莊稼，就必須給它施肥。因此，他們為科學家提供了許多機會，在科學研究方面投入了大量經費，當然他們最後也獲得了豐厚的回報。19世紀下半葉，由於德國科學家在科研方面取得了重大成就，德語也因此成為每一個想緊跟本學科最新發展趨勢的科研人員必須掌握的語言。在某些學科，尤其是化學方面，德國的科研水平遠超其他西方國家。德國科學家在19世紀六七十年代所做的科研努力，到了19世紀80年代終於取得成果，在技術和工業領域也趕上了英、法的步伐。 19世紀80年代，一種新型發動機投入使用，由此翻開了人類發明史上的新篇章。這種新型發動機不再利用蒸汽的膨脹力制動，而是依靠一種爆發性混合物的膨脹力。因為更加輕便、高效，這種發動機被應用於汽車製造。之後，經過不斷的發展和改良，它變得越來越輕巧，效率也越來越高，最終促進了飛行器的出現。公元1897年，華盛頓史密森學會的蘭利教授就成功研製出了一架飛行器，但因為體積不夠大，所以無法載人。到公元1909年時，飛機已可以載人飛行(1)。當鐵路和公路的發展日趨完善時，人類在提升交通工具速度方面似乎就停滯不前了。但是，飛機的出現，卻再一次極大地縮短了地球上任意兩個地方之間的路程。18世紀時，人們從倫敦到愛丁堡需要8天的時間；而到了公元1918年，根據英國民用航空運輸委員會的報告，過不了幾年，人們用8天的時間便可以完成從倫敦到墨爾本這段繞地球半圈的旅程。 我們不必過分強調從一個地方到另外一個地方的時間如何明顯地縮短了，因為這只是人類探索無限可能性和深遠發展中的一個層面。比如，在19世紀，農業科學和農業化學都取得了相當程度的進展，人們學會了給土壤施肥，因而使同一地區的農作物產量比17世紀時增加了四五倍。除此之外，醫學領域也取得了非凡的進步，人們的平均壽命延長，日常工作效率明顯提高，因疾病導致的壽命縮短情況也日漸減少。 總之，科學發展給人類生活帶來了新的變化，人類也邁進了一個嶄新的歷史階段。在短短100多年的時間裡，人類便完成了機械革命。在這段時間裡，人類所取得的進步，比舊石器時代到農耕時代、古埃及的佩皮時代到喬治三世時代這些漫長歲月里取得的任何進步都更為巨大。一個嶄新且龐大的人類事務框架已經形成，這就必然要求人們對現有的社會、經濟和政治架構做出重大調整。但是，這種調整依賴於機械革命更深層次的發展，因此目前還處於初級階段。 * * * (1)　公元1909年，法國飛行員路易斯·布萊里奧首次駕駛飛機從法國飛往英國。