科学的历史概况   (J.D.贝尔纳)

    科学、学术和手工艺 我们现在所说的科学是比较晚近的产物。它在十六世纪才具体形成,但是它的根源可以 一直追溯到文明的萌芽时期,甚至可以进而追溯到人类社会的起源期。现代科学具有双重的 起源。它既起源于巫师、僧侣或者哲学家的有条理的思辩,也起源于工匠的实际操作和传统 知识。直到现在,人们重视科学的前一方面远远超过后一方面,结果,科学的整个发展就显 得比实际情况更富于奇迹色彩。人类的理论活动和实践活动的交互作用是帮助我们理解科学 史的一把钥匙。 原始的科学 毫无疑问,科学的这两方面曾经一度集中于同一个人身上,那时人人身兼巫师和工匠两 职。原始生活的巫术方面和技术方面都有同一目标:要主宰外部世界,不管他们对这个外部 世界是怎样设想的;要取得食物并且避免痛苦与死亡。我们现在所使用的技术,至少有三分 之一肯定是旧石器时代人类的技术:打猎、设置陷阱、烹调、制革、皮毛加工、石料、木料 和骨料的加工,绘画。这一切都比动物阶段有了巨大进步,而且是靠了社会和语言的发展才 做到的。 可是人类同自然界最早的接触几乎谈不上有什么科学性质。
      人类在最早同自然界接触的时候,一定是先接触到自然界中同他有最直接关系的事物, 即他自己的那一群人,他需要用来作为食物和用来加工制成其他产品的动植物。我们现在知 道:这些是自然界中最复杂的部分,我们至今在很大程度上还无法用纯科学技术加以控制。 所以,太古人以大不相同的方法来应付它们是不足为奇的,而且事实上也是绝对必要的。 实际上,应付其他的人,动物和植物的办法就是依靠社会的生产性协作,逐渐改良人本 身的动物行为机制。在另一方面,理论则是随着语言而开始产生的纯社会的产物。因此,最 初人们不可避免地要从社会行为的角度来解释外部世界,也就是说,把动植物甚至无生命的 东西都看作是人,理应受到部落非正规成员的待遇。在这个阶段中,逻辑和科学思想不仅是 不可想象的,而且也是毫无用处的。 农业和文明 随着农业的产生就发生了人类社会中的第一次大革命。它开始于近东的某一小小的地 区,然后缓慢地扩大到世界其他部分去。这个缓慢过程至今仍在继续之中。 农业和一些新技术密切相关——驯养家畜,纺织,陶瓷生产和不久以后随之产生的对金 属的利用。由于农业的发明而破天荒第一次有可能建立起来的两种社会结构,即贸易和城 镇,对科学的发展更为重要。一种生产食物的新方法可能而且的确常常生产出一定数量的剩 余食物,可以贮存和运输而不变质,这样就使越来越多的人有可能脱离生产食物的劳动而生 活。这也使人们有可能到远处去觅求非食物的其他物质(开始时是孔雀石和琥珀之类的巫术 用物品,接着是金属和建筑材料,)并运往农业中心。这样,贸易的办法就从更原始时期的 礼仪性质的礼品交换中不知不觉地产生出来了。可是即使在物物交换的情况下,贸易也需要 某种标准,于是度量衡和数第一次有了重要的实用价值。随着度量衡和数的使用,也就有可 能把智力活动直接用于实用目的,这样就产生了一种并不是完全脱离实践的理论。度量衡和 数需要有比记忆力更牢靠的记录,因而就产生了书写的技术。它开始时用于记帐,进而用于 一切记录,并且使社会具有了在时间上前后连贯的面貌。从此,社会就再也没有丢失这种面 貌。不久一切现代的贸易形式——信用、汇票、贷款和利息——就产生了,随之又产生了相 应的数学。所以至少早在公元前4000年,商人和他的职员就已经必需拥有相当完备的算术 和代数知识。 城镇和工匠 后来,贸易使许多村庄连成一起,不久就出现了城镇。城镇依靠许多村庄的余粮过活, 并生产工具和奢侈起来同乡村交换。在城镇里,手工艺、特别是冶金工匠的新工艺,在经常 很急迫的武器需求的刺激下,有了发展的机会。因为这时农业已有可能累积大量剩余粮食, 战争和征服变得有利可图了。这些古代的城镇工匠约在公元前6000至4000年之间为我们留 下了至今仍在使用的大部分生活技术:设有房间和炉灶的永久性的木石砖瓦结构房屋,浴室 和排水设备,有轮子的车辆和船只,以及最简单的机器:斜面、滑轮、机床和螺丝。所有这 一切都需要人们对力学和物理学有相当的了解。至于冶金工匠,他们还需要懂得化学。我们 不知道人们当初对科学的理解是清清楚楚的,还是含含糊糊的:我们除了看到他们生产的物 品外,没有看到什么记录。不过在公元前4000年至公元1500年之间那些技术相对停滞不前 的局面说明,促成这些技术的产生的科学知识可能比我们所知道的要多。因为在那期间,尽 管文明屡经变迁,除了数量和样式之外,技术传统大部分都原封未动地保存下来。 僧侣和工匠之间不幸的分家当然,可能是由于文明的创造者已经十分妥善地找到了解决 生活主要问题的办法,因而就没有什么力量推动后来人去加以改变。阻挠发展的可能是连绵 不断的战争和不安定,不过另一个原因可能是:随着城市的兴起,实干家工匠和词令家僧侣 之间第一次开始分家了。在许多世纪中,文字工作几乎完全是由僧侣包下来的;僧侣们的生 活优于工匠而且更受人尊敬,因而能吸引最有才智的人。对生活有保障、毋需关心世俗之事 的人来说,神学和形而上学是一种游戏,就象科学那样的有趣。理论家和实干家之间的界限 一旦确立,物质上的进步和科学的发展都会变得困难、不肯定而且容易衰落。
       天文学 幸而理论和实践还能继续在天文和医学两个领域里相遇。天文学对农业这项根本性工 作、对制订历法都有实用价值,商人和航海家也需要利用天文学来区别星座以便导航。但是 决不能让农民或商人自己去掌握天文学;它不但过于艰深,而且涉及上界之事,涉及掌握人 类命运的神的领域。因而必须让僧侣们去解释和预告神的意志。占星术推动了精密而系统的 观察,大大有助于天文学和一般科学。天文学是初等数学可以对外部世界现象给予有效解释 的唯一领域,当时,只运用智力还不足揭开工匠活动中所包含的过于复杂的科学道理,不过 天体的运动似乎是完全按几何学规律进行的,可以加以推导。这就需要进行观察和计算,而 且也需要在各地都驻有天文学家长期进行工作,期限之长远远超过一个人的生命(这一点对 我们的研究目的来说是很重要的)——这种情况就意味着需要有大帝国和稳固的政府。作为 一种机构的科学事业是在寺院的天文观察所中诞生的。众星的运动是有规律的;行星和月球 的运动极为复杂,迫使天文学家们进行愈来愈艰苦的努力来加以解释。几何学的主要轮廓就 是在这个过程中完成的。
       医学 医学的情况就不那么幸运了。人们对于某种医治疾病的方法的需要比对于天文学的需要 更为急迫,不过医疗取得成功的机会必然要少得多。在上一世纪中叶以前,医生实际上还不 可能明白自己为了行医所必须了解的基本生理学和化学现象。的确,在外科方面可以采取一 些有效的措施,在护理方面也可以运用某种常识,所用药物的一小部分偶而也可能有些好 处。不过,尽管医生有学问,他作为一个医务人员的主要任务仍然是使病人怀抱希望并使家 属觉得尽了责任。由于医生侍候的是有钱有势的人,所以一开头医生就是从有特权和有知识 的阶级中选拔的。由于有这样的出身,他们也的确想把他们的实践上升为某种理论。假如我 们把希波克拉底药典等极少数有见地的著作除外的话,这些理论就都是一些比神学或哲学还 可悲的胡思乱想,不过它们到底还是研究科学的一种尝试,我们的生物实验方法和科学教育 制度在很大程度上应归功于这些医生们。 希腊人和科学 随着希腊文明的兴起,有一段时间似乎可能已经产生了我们今天所说的科学。早期的希 腊人,特别是埃奥尼亚地方的希腊人,本身都是出身于海盗的商人。他们既对实用感兴趣, 又对理论具有孩子般的好奇心。这两种气质对于澄清我们对宇宙的认识是大有好处的。希腊 人当然不是直接去探索宇宙的。他们只是不择手段地去获得古代世界的一切技术。他们有一 个极大的有利条件,就是他们刚刚开始接触到这些技术,还有新鲜之感;因此,他们从一开 始就可以撇开纯属传说和纯属神秘的东西,挑选出有用的、有启发性的东西。最近的研究告 诉我们:古希腊人的科学成果极少是纯由他们创始的,很多是直接从巴比伦人和埃及人那里 引进来的。例如,希腊人的天文学成就是在别人进行了几百年有系统观察的基础上取得的, 而在那几百年中,他们还仅是毫无教养的野蛮人。 哲学家们支配下的科学 但是理论家和实干家之间不幸的分家很快就变得十分明显了,到第五世纪,这种分家在 希腊比在古代近东国家更加泾渭分明。这时,希腊人还在继续消化外来思想并在技术上取得 某些进展,不过却得不到有权势者的赞助了。希腊各城邦已经把政治当作仅次于贸易和战争 的切身大事了。为了从事政治活动,掌握语言技巧变得比掌握事物原理更为重要了。希腊人 的最伟大的天才都是善于冥想的人物;他们设法理解客观世界,但仅仅是为了敬慕永恒的真 理,苏格拉底和柏拉图对于利用人的智慧去促成变革,都感到深恶痛绝;他们从城邦之间和 各城邦内部各阶级之间的毁灭性斗争中,看到了太多这类变革了。所以柏拉图写道: “人们从事科学是为了认识那永恒的事物,而不是为了认识暂时出现、但不久就消失的 事物。”——《理想国》第七卷。 希腊文化复兴 随着亚历山大帝国和以后的希腊式城邦的建成,就开始发生了对这种观点的某种反动。 亚历山大大帝的导师亚里士多德在自己的全面哲学中把实用因素和形而上学的因素结合起 来,虽然他仅是通过后一因素对后代产生了影响。希腊的君主们喜欢比较实用的科学。这时 的确也是希腊力学和数学的伟大时期,不过需要解决的问题是十分有限的,实际上只限于建 筑和军事工程。围攻战和海战对机械制造技术提出了很高的要求。力学是天文学之后最容易 以数学形式表述的学科。阿基米德本人就是一个伟大的技匠。他的工作表明:希腊人至少已 完全掌握了静力学的原理了。 不过,我们认为更重要的是这样一个事实:在亚历山大城,科学工作破天荒第一次组织 起来了,而且是由国家来组织的。亚历山大城博物院是图书馆,大学和研究院三位一体的结 合体;科学家由国家供养,再不必到各处去觅求衣食了。 这个博物院的工作不久就蜕化变质,陷入故弄玄虚和神秘主义的泥坑。它依赖向君王们 提供劳务存在下去。君王们的需要是很容易加以满足的;总有一大群奴隶随时准备去完成需 要花费力气的工作。这一经济发展的时期也好景不长;各城邦不久就转入守势,希腊科学的 最有前途的特征之一,对外国的好奇心,也消失了。只有文学、哲学和一点天文学存在下来。 伊斯兰教 不过,虽然博物院蜕化变质而且不复存在了,建立这样一个机构的想法却继续传下去。 在科学史的下一时代,即伊斯兰教称霸的时代(那个时代把不出成果的罗马帝国时代丢在一 旁),几所类似的机构设立起来了而且也兴旺过一个时期。当伊斯兰科学事业方兴未艾之 际,促成希腊科学事业的那种既对实用发生兴趣又对理论发生兴趣的现象又重新出现了。伊 斯兰教远远比希腊哲学更带有注重物质的倾向。最受尊敬的穆斯林不是农夫,战士,僧侣或 哲学家而是有道德的商人。阿拉伯人大事搜罗希腊、波斯和印度的比较带有理论性质的著 作,但是他们也注意收集手艺人的,特别是药剂师和金工工匠的著作。炼金术对化学所起的 有力推动作用不下于过去占星术对巴比伦天文学所起的作用。化学同天文学与数学不同。这 是一门只有通过逐渐积累实验结果才能加以掌握的学科。它并不需要用全面的理论加以圆满 解释。事实上,早期的化学理论并没有对古代冶金工匠操作过程中包含的道理作出什么重要 的说明。当讲求实效的化学家想要取得某种结果时,他明白该怎么办,不过他却不可能知道 自己的方法所以奏效的真正原因。 中世纪 伊斯兰和希腊的科学知识传入还处于野蛮状态的中世纪西方的过程是缓慢的。在很长一 段期间,它在那里完全没有用武之地。开头,人们更需要的是通过阿拉伯文译本传入的希腊 哲学著作,接着才对比较具体的科学成就有所需求。西方人先是输入东方工匠和商人的产 品——丝绸,钢铁,宝石,香料和药品,过了好几百年才尝试同样地生产这些产品,才尝试 去发现这些产品的来源地。我们只偶尔在学者中间(例如大阿尔伯特和罗吉尔·培根)发现 有人对科学的重要性及其对人类的价值有所觉察。中世纪的社会已经摆脱野蛮状态,建成了 相对稳定的社会制度了,不过这个社会制度却是以一种原始的经济为基础的,因而也不需要 先进的科学,更不能为先进科学提供发展机会。并不是说没有什么发明创造;而是说这些发 明无从发展起来。在意大利有人在十三世纪就发明了同哈格里夫斯式纺纱机基本上相似的纺 织机,并且实际投入了使用,但是,不久行会就因其危及手工业者生计而予以禁止。 中世纪社会正是由于十分成功地造成了停滞不前的状态因而也使得这种状态变得不稳定 起来。社会秩序和安定有助于贸易,贸易使财富积累起来。财富的积累又同封建政府的经济 不相适应。裂痕首先发生于意大利,现代的科学也是在那里诞生的。文艺复兴的经济方面和 学术方面相互密切地发生作用。工商业仍照传统方式迅速发展,在此同时又重新发现了哲学 的希腊本源,附带地也发现了科学的希腊本源。 现代科学的诞生——科学和贸易 理论与实践之间的不幸差距虽然还相当大,但在某些方面却弥合起来了。优秀的工匠依 靠自己的手艺出了名,甚至跻身于富人之列。某些有学问的人和某些贵族竟然肯对机械技巧 感到兴趣了。在文艺复兴时期的意大利城市里,画家、诗人、哲学家和从希腊流浪来的学者 都聚集在银行家或巨商的宅第中。科西莫·德·梅迪契于1438年在佛罗伦萨创办了第一所 现代科学院、它固然仅是一个柏拉图式的学园,但却无疑是一个冲破了经院界限的科学院, 而且还是以后接着成立的许多科学院的典范。希腊和伊斯兰科学事业初创时的条件在这里也 具备了,不过却存在着一个重要的差别。西欧是一个比较贫穷而且人口稀少的地区;它的统 治者一心想发财致富,但都缺乏发财致富的天然手段。采掘贵重金属、战争和无殊于海盗行 径的海外贸易是最现成的手段。可是中世纪的基督教世界却极度缺少古代帝国的那种人力资 源。 发明才能和学术的结合 发明才能就是在这时身价倍增。起初这种才能仅是工匠或水车工人的天然才具。小规模 的采矿公司想要不吸收新的合伙人或者不支付雇佣工人的沉重工资,又能排水采掘矿砂,就 只好自己去发明新机起来进行工作。不过后来,当封建王侯或巨商变成矿山、铸造厂和船只 的主人时,他们自然要求助于有教养的人们,即技匠和数学教授们,或者不如说后者乘这个 机会毛遂自荐。下面列举的列奥纳多·达·芬奇写给米兰公爵的信可以作为一个烩炙人口的 例子。他在信中提出要制造一大批各式各样新式军用机械,要去管理排水和土木工程。并且 还添了下面一句话作为补充:“我善于雕刻大理石像、铜像及石膏像;我的绘画能力亦不亚 于任何人。”实际上,他大概是由于仪容和歌唱能力而受宠。这事本身说明廷臣、学者、军 人和机械匠等行业是多么接近。这一情况在中世纪是不可能存在的,在古典时期的古代,也 同样是不可能的。 技术进步 技术发展本身必然是缓慢的,这并不是由于个人无法改进它,而是由于他们无法将这种 改进传给后人。 由于保密的必要性,由于个人技能无法传授,由于在行会支持下不那么成功的对手们的 嫉妒愈形加剧,技术发展慢得无以复加。更有力的因素也许就是无法找到足够的资金来实施 新的生产方法。什么地方有一批受过科学和数学训练的人,通晓历史,得到当代最重要的保 护人的支持,而又对于手工业加以注意,什么地方就一定会出现崭新的前景。在科学院工作 的科学家从一开头就没有工匠们所遇到的种种困难。他们身为王侯或富翁的谋士,因而可以 激发起王侯或富翁的兴趣,使他们愿意推行各种计划而不顾行会的反对。 在手工艺知识基础上建立起来的科学 不过哲学刚刚进入实用领域时对生产方法所产生的影响并不大,相形之下,由于人们研 究这些生产方法而对现代科学的发展产生的影响反而更大一些。有学问的人不仅对自然感到 兴趣,对人类的劳动产品也感到兴趣,而且他们并不是以希腊人的纯粹思辩的方式来这样 做,而是力求改善劳动产品以造福人类,起码也是要为他们的保护人谋利益。一位人文主义 学者阿格里科拉的毕生工作便是这一过程的典型例子。他是梅朗克松和艾拉斯谟的朋友,毕 生从事于矿工生涯的研究,自己也成为一个矿主,还写了一篇有关采矿问题的著名论文,题 为《金属学》,内容持平而全面。在它以前和以后的技术手册没有一本比得上它。他对矿工 和铁工的传统操作技术所作的描述,为科学的地质学和化学打下了基础,但是历史并没有载 明他对矿业的兴趣使矿业发生了什么具体变化。事实上在工业革命时代以前,十六和十七世 纪的科学研究成果始终没有转化为技术,只有一个例外——航海事业。 意大利和第一批科学学会 最初,文艺复兴时代的科学家都是单独工作的,或是几个人在某一大学城或者某一王侯 的宫廷中偶尔碰在一起共同合作的。他们通过函件互通情报。由于他们人数极少,谁都能够 很快地获悉任何一项新发现或新理论。大家一开头就有通过合作来更有效更迅速地取得进步 的愿望,可是实行起来却不容易。意大利仍然遥遥领先。除了刻卜勒之外,十五、十六和十 七世纪初叶的大发明家全是意大利人或是意大利培养出来的人。有一个时期,在欧洲只有意 大利的大学,特别是帕杜亚大学和波伦亚大学不具有明显的经院倾向和反科学的倾向。1601 年在罗马建立了第一所科学研究院林切研究院。不过不到三十年,意大利就让西班牙夺去了 它在精神上和政治上的独立,又让北欧国家夺去了它在商业上的霸权,因而也肯定地放弃了 它在科学活动上的领先地位。 荷兰、英国和皇家学会 北方各国的情况则有所不同。 它们是方兴未艾,而不是日薄西山。由伟大王公来提倡科学的时代已经过去了;商人和 制造商的时代即将到来。先是荷兰,接着是英国,都开始关心新的学问。因为新学问对于航 海事业和作战已经作出很大贡献,人们还希望它对各行各业也会同样地有用。发展新科学的 工作不能交给赞助人或大学去管;这项工作应当由团结一致相互支援的有身份的科学家们自 己担任起来。因此,1645年在英国产生了一个“无形的学院”。它在王政复辟之后成为皇 家学会。1631年在巴黎埃田恩·帕斯卡尔厅举办的私人性质的讨论会,也同样在1666年被 承认为皇家科学院。培根曾经是这些事业的先驱。这些机构从一开始就具有《新大西岛》的 强烈的实用目的。正如雷恩所起草的皇家学会章程草案所说的那样: “我们明白,再没有什么比提倡有用的技术和科学更能促进这样圆满的政治的实现了。 通过周密的考察,我们发现有用的技术和科学是文明社会和自由政体的基础。它们通过奥菲 士的魔力把众人组织成城市,结合为行会。这样,通过把好几种技术和工业生产方法汇集起 来,就可以用互相交流的办法使全体都学会每个人的特殊才能;因而,脆弱人生的种种痛苦 和劳累就可以通过同样多的各种现成办法,来消除或者减轻;于是财富和富足便会按照每人 的勤劳,也就是按每人的功绩,公平分配给每个人。 无疑地,建立城市所依据的那一方针也会使城市富裕壮大起来:因为促使人们愿意聚居 的上述引诱力不仅使一个国家人丁兴旺,而且使它变得比一个人口较多但却较为野蛮的国家 更为富强;可以增加人手,也可以通过技术改善劳动使少数人能掌握技术,两者效果一样。 因此,我们的理智告诉我们,我们自己在国外旅行的见闻也充分证明:我们只有增加可 以促进我国臣民的舒适、利润和健康的有用发明,才能有效地发展自然实验哲学,特别是其 中同增进贸易有关的部分;这项工作最好由有资格研究此种学问的有发明天才和有学问的人 组成的一个团体来进行。他们将以此事作为自己的主要工作和研究内容,并组成为拥有一切 正当特权和豁免权的正式学会。”(皇家学会成立特许状序言;录自雷恩先生的第一份清样 和草稿。) 特许状序言本身以更为简短严肃的形式表达了这些想法: “朕获悉,一个时期以来,有不少一致爱好和研究此项业务的才智德行卓著之士每周定 期开会,习以为常,探讨事物奥秘,以求确立哲学中确凿之原理并纠正其中不确凿之原理, 且以彼等探索自然之卓著劳绩证明自己真正有恩于人类;朕且获悉他们已经通过各种有用而 出色之发现、创造和实验,在提高数学、力学、天文学、航海学、物理学和化学方面取得了 相当的进展,因此,朕决定对这一杰出团体和如此有益且堪称颂之事业授予皇室恩典,保护 和一切应有的鼓励。” 新发现和航海术 不过就近其实际效果而言,皇家学会接近于斯威夫特所写的《拉其他》①而不类乎培根 的《大西岛》。人们对工业进行了很好的研究,但却提不出什么改进办法。十七世纪的科学 的伟大成绩是为弄清物理学和化学的基本事实开辟了道路。只有天文学方面的工作,由于牛 顿集伽利略和刻卜勒研究成果之大成而终于有所成就。天文学在十七世纪尤其具有巨大的经 济重要性。环球航行,世界贸易,建立殖民地的事业都是方兴未艾。在这方面,天文学家的 图表,物理学家的钟摆和平衡轮钟都意味着可以及时拯救船只和货物,可以征服远处海外的 帝国。在英国,第一个受国家津贴的科学机构是格林威治的皇家天文台。 第一批科学家 十七世纪标志着业余科学家到专业科学家的过渡。皇家学会的大部分成员都是乡下绅士 和城市中的活跃人物,不过其中也包括一些大贵族,甚至包括国王自己在内。对他们大多数 来说,皇家学会会议只是一种娱乐,也许可以从中听到一些有益的点子。但是除了这些人以 外,还有学会的工作人员们,胡克和他的助手们以及秘书奥尔登伯格。他们是依靠科学工作 为生的,至少是部分地依靠科学工作为生的。对他们来说,科学工作是他们生活的主要事 情。 牛顿和虔信派贵族波义耳大致也同样是现代意义上的科学家。 牛顿时代 十七世纪的科学工作十分成功,但其成就的性质殊出意外。科学并没有象培根原来所希 望的那样,立即使人类的需要得到满足,但是,主要是通过牛顿的工作,科学已经确立了自 己的地位,成为在力学和物理学领域进行定量计算的非常有效的方法。牛顿方法把一切东西 都归结为受到各种力的作用的密实粒子,在当时似乎象培根的归纳法和笛卡尔的逻辑几何学 一样,为科学的进展提供了巨大的希望。 除此之外,牛顿的方法还有一个巨大的优点:它至少在天文学和力学中是实际有效的。 人们开始把牛顿的方法十分不恰当地应用于整个自然科学中去,甚至应用到神学和伦理学中 去。认为人类单凭理性和计算就可以解决一切问题的想法是十八世纪哲学的指导思想之一, 它已经远远地超出了科学思想的范围。科学第一次变成了一个重要的文化因素;甚至对政治 也产生了影响。十八世纪变成了一个理性的世纪,虔诚而保守的牛顿成为法国大革命的先 驱。不过它对于科学的直接影响却是一场灾难。牛顿已经做了那么多的工作,才华不及他的 人似乎就不值得去做什么事了。 科学和制造业 十七世纪科学大昌盛的局面没有维持下去。它过份依赖于社会,政治和经济因素的特别 有利的凑合,而且也过份依赖极少数人的天才。从1690到1750年是科学史上相对的空白阶 段。这段时间足够用来消化十七世纪的伟大成就,但是这也足以使人们把这些成果忘掉。等 到科学事业重新振兴的时候,它的环境又大不相同了。实际上,十七世纪的绅士和商人们也 实在太一帆风顺了。资金扩大的正常过程和贸易的发展满足了他们的一切需要。他们不久就 对科学这种玩意儿感到厌倦了。不过,一个由小制造商组成的新阶级正在抬头;他们利用在 贸易战争中夺得的新市场和战争所造成的新需求,竭力推进新产品和制造新产品的新方法。 十八世纪的科学研究一开始就同工业革命结下不解之缘。现在,问题已经不仅仅是请科学界 对传统的工业生产方法进行研究了;这些方法本身也在改变,科学必须在这种变革中起一定 作用。起先,它所起的作用还不是决定性的,因为只有在打破了行会的阻力、一方面提供了 可供利用的资金,另一方面又提供了赤贫的工人,从而建立了资本主义之后,科学才第一次 有可能在工业生产方法的变革中起决定性的作用。一向潜伏着的人类创造才能的大解放,主 要并不是靠科学的训练或激励。工业革命初期的发明——采用自动纺织机器——主要应归功 于一些没有受过教育的工匠,不过,一举解决了关键性的动力问题的伟大发明蒸气机却至少 可以部分地归功于科学。 蒸气机 蒸气机起源复杂;大炮和水泵可以说是它的前身。长期以来,人们就认识到了火药的潜 在力量,因此,一再有人考虑到可以把火药用于战争以外的目的。当事实证明人们不能对火 药加以控制时,人们自然就想去使用不那么猛烈的力量:火和蒸气。不过起先动力的需求是 极其有限的。在大多数场合,风力和水车足敷使用。就象工业现在集中在原料来源地周围一 样,当时,工业自然而然地集中在这种动力的来源地周围。可是采矿业就不那么方便了。矿 山要设在矿石所在的地方,那里往往缺乏天然动力。要么就得花钱去使用畜力或人力,要么 就得完全停止生产。因而自然就产生了利用火力抽水的念头,可是武斯特侯爵所设想的一类 粗糙办法却失败了,因为当时还不可能造出经得起蒸气压力的材料来。于是科学便插手进来 了。托里拆利所发现的真空状态启发人们想起了一种能源。就算它很笨重,到底还是可以加 以控制的。经过了帕潘等科学家的一番摸索后,军事工程师萨弗里和康沃尔锡矿工人纽科曼 分别于1695年和1712年建成了第一批实用的蒸气机,可以把水从矿井中排出去而在经济上 又划算。有了一种可以到处设立的能源,工业就可以摆脱一切地区性限制了,不过还得花上 几乎一个世纪并经过瓦特彻底改良,蒸气机才做到经济上划算而被普遍采用。 科学与革命——月社 蒸气机和富兰克林在1752年发明的避雷针之类的科学的有效应用产生了很大效果,使 讲求实效的人们不仅看清在科学中蕴藏有可以加以利用以谋取厚利的巨大力量,而且看清, 为了利用它,就有必要深入探索大自然的秘密。十八世纪末叶,制造业开始对科学发生极大 兴趣,而且科学的新进展大多数也都是发生在制造业中。工业革命时期的科学事业生根的地 方是利兹、曼彻斯特、伯明翰、格拉斯哥和费拉德尔菲亚,而不是牛津、剑桥和伦敦。从事 科学的人不再是乡下小绅士和教士而是持有不同见解的牧师和长老会会员。他们的赞助人也 不再是贵族和商人兼银行家而变成了制造商。在十八世纪末叶,英国科学思想的实际中心不 是皇家学会而是月社。它设于伯明翰。赞助者有博尔顿,威耳金森和威季伍德等人。参加者 有瓦特,普里斯特利和伊拉兹马斯·达尔文等。不过,不仅工业领导人需要科学,主要技工 也变得越来越需要起码掌握一些科学原理了。科学,至少在制造业地区,是需要列入教育计 划中去的。不能期望各大学对此有什么作为;它们在十八世纪已经陷入空前严重的懒惰、无 知和顽固的深渊中。于是在新的制造业地区的中心就设立了机械师研究院和图书馆以满足需 要。第一所这类研究院出现于美国是很能说明问题的。富兰克林于1755年在那里设立了费 城研究院。在曼彻斯特,伯明翰和格拉斯哥也设立了类似的机构,最后,一个同富兰克林相 象但又略逊一筹的人物朗福德伯爵在伦敦创立了皇家科学普及协会。 它后来成为所有这些机构中最负盛名者。 “1796年,他提出‘一项建议,要利用私人捐款在伦敦设立一个机构,以便向贫民施 舍食品并使他们从事有用的职业,并且还向另外一些可能需要帮助的人提供廉价的食物。为 此,要再设立一个机构,以便介绍和推广新发明和革新项目,特别是管理热能和节省燃料的 方法以及有助于家庭的舒适生活和节省家庭开支的其他各种机械设备。’朗福德告诉他的朋 友说:他‘深深地感到有必要提倡周济贫民,使之成为风尚。’为了实现他鼓吹的第一点建 议,建立了改善贫民状况协会。关于设立一个研究机构的第二点建议另作处理,因为它‘十 分突出,十分有趣而重要,不能作为任何其他现存的机构的·附·属·部·门,所以它必须 单独设立而且必须具有应有的规模。’1799年,这个协会创立了,人们为这个‘群众性机 构’向私人募集了捐款。‘该机构的宗旨是传播机械方面的有用的新发明和革新的知识,并 且加速全面推广这些发明和革新;并通过定期举行哲学讲座和实验课程,来教授科学新发现 的应用方法,以便改进技术和制造,并促进取得生活的舒适和便利的手段。’皇家学会主席 约瑟夫·班克斯爵士任理事会主席,朗福德担任秘书。在阿尔比马尔街买下了一幢房子,把 它的各个房间改成实验室,讲堂,办公室等等;还有一套房间供朗福德使用。‘雇用了一位 出色的厨师以改进烹调技术——这是皇家科学普及协会的目标之一,而且还是一个比较重要 的目标。’就象社会理想主义者所创办的一切其他机构一样,这个协会的性质很快就被窜改 了。它不再致力于严格实现创办者所提出的目标,而是致力于实现社会势力愈来愈大的某些 阶级感到兴趣而又见于它的章程的一些目标。正象十五世纪的公立学校学生逐渐从孤儿变为 王侯子女一样,正象罗奇代尔先驱者的合作运动从社团变为支付股息的企业一样,皇家科学 普及协会也从解决贫民问题的实验室变为解决在当代占支配地位的舆论认为十分重要的科学 问题的机构。科学问题的解决最终会为穷人带来好处,不过只有在利用科学的工业家得到好 处之后才能为穷人造福。……”——克劳瑟《十九世纪的英国科学家》,第35—36页。 法国科学的伟大时代 在法国,十八世纪是一个从王权和封建统治过渡到以英国为蓝本的中产阶级共和国的时 代。政治和哲学居于首要地位,不过特别是在十八世纪下半叶,当制造业也得到发展的时 候,对科学便很感需要。但是法国科学比英国的更具有官办的性质,尤其是军事的性质。事 实上,法国的炮兵学校是可以从中获得科学教育的第一批正式学校。在这一时期末尾时产生 的法国大数学家和物理学家,如拉格朗日,拉普拉斯和蒙日等人都是这些学校训练出来的, 不过它们的最出色的学生却是拿破仑。他是第一位认识到科学价值的统治者。拉瓦锡既是捐 税包收人金融垄断集团巨头之一,又是政府兵工厂的科学研究领导人。他的大多数重要实验 都是在这家工厂的试验室中进行的。巴黎人民对捐税包收人所怀的仇恨是他受审并被处决的 最终原因。法国大革命更加促进了十八世纪的发展趋势,虽然这种发展在革命后不久的时期 中由于局势混乱而停顿了一阵。在工艺学院和度量衡管理局成立之后,第一个完全由国家资 助的科学机关就产生了。 气体革命和化学工业 力学的科学基础实际上是在十七世纪奠定的;它的果实就是十八世纪的蒸气机和随后发 明的蒸气机车。十八世纪的伟大成就在于把化学从一种传统的技术变成一门象力学一样可以 用数学来计算的科学。由于拉瓦锡和道尔顿把主要是从气体的性质中推导出来的物理概念带 到传统的化学中去,才终于做到这一点。在十九世纪,随着重化学工业的发展,这个“气体 革命”的成果就在碱、漂白粉和气体的制造上表现出来。 十九世纪——科学成为必需的东西 工业革命一旦顺利开展,科学作为文明的不可分割的组成部分的地位就巩固了。在工业 测定和工业生产标准化方面,以及在推广节省成本的办法和新的制造方法方面,人们处处需 要利用科学。不过工业需要科学并不等于说:科学的工业基础会自然而然地产生。 事实上,在十九世纪整个期间,尽管人们不断要求发展科学,不论是科学研究工作还是 科学教育工作,都很难得到充分的财政支援。这是资本主义发展时代的无政府主义性质所固 有的现象,人们对一切官办研究所、特别是对政府直属的研究所不予信任,并且无法为不能 立即获利的规划筹到巨款。十九世纪初叶,大部分科学研究工作仍然是在皇家科学普及协会 或富有者的私人试验室一类地方进行的。在戴维和法拉第的时代,皇家科学普及协会几乎成 了国家物理学和化学研究所。可是尽管它对工业有贡献,筹措经费却不容易。1833年,即 法拉第划时代地发现了电感应原理后的第三年,他竟然感到难以为协会筹措区区几百英镑的 款项,来使它得以维持下去。 德国登场了 在这当儿,欧洲的科学研究进展十分神速。十九世纪初标志着法国科学成就的顶峰,不 过这个运动很快地从法国发展到德国。自从十六世纪以来,破天荒第一次它可以在欧洲文化 中起独立的作用了。由于德国各大学进行改革,由于德国人很乐意从法国人那里接受新科 学、特别是化学,科学事业迅速发展起来,所以到十九世纪中叶,德国科学事业显然已经至 少在数量上名列前茅了,德国制造业似乎也比英国制造业更善于吸收科学资源。 部分地是由于这种形势的推动,特别是由于女王的丈夫德国亲王的直接影响,英国的科 学在十九世纪中叶开始受到了官方的注意。政府设立了一个科学和技术部。皇家委员会采取 了坚决的措施,要老的大学开办理科,并且要各省和伦敦设立的新大学也都开办理科。这些 新的科学学科自然大多是可以立即出成果立即应用的学科;即物理学和化学,生物学还要等 候更久才能得到赏识。达尔文大半生是作为一个退休人员依靠个人资财进行工作的;赫胥黎 依靠“地质调查”杂志维持生活。 作为一种机构的科学事业——纯科学的概念 不过在十九世纪中,有一批名符其实的科学机构建立起来了。皇家学会恢复了而且重新 掌管了它在十七世纪的职能,虽然规模相对来说远比原来为小)。创立于1831年、主要用 以取代皇家学会的英国促进科学协会逐渐成为官方的科学喉舌。许多分门别类的学会,化学 学会、地质学会等纷纷自动成立,对出版刊物的工作作了适当的安排。一个由大学教授、工 业实验室工作人员和业余爱好者组成的科学界出现了,不过与十七世纪科学界所不同的是, 它自称自己的职能是了解客观事实,而不是参加实际行动。进化论之类的十九世纪的大论战 是在思想领域中进行的。科学家们不参预管理国家或企业的大事。他们只关心纯粹的认识。 这对于双方都是一种令人满意的安排。工业家利用了科学家的工作成果,一般地向他们付出 一笔代价,但金额不大;科学家们则满意地知道:自己正生活于一个不断进步的时代,他们 的工作则对这种进步作出最大的贡献而无需接受审查。正当科学应该同机器时代的发展最明 显地密切联系在一起的时候,却产生了纯科学的观念:认为科学家的职责仅限于进行本身的 工作,工作成果则应交给一个理想的经济体系,其所以是理想的是因为它适合于并允许各种 经济力量自由发挥作用。这种态度至今仍然支配着不少科学家和门外汉对科学的看法,虽然 这同当今世界形势是很不相适应的。 科学和帝国的扩张 到1885年,产生了一个新的潮流。显然,制造业的发展正在产生一些意想不到的、令 人不安的结果。英国已经丧失了它对制造业生产的垄断,它作为工业国的优越地位也正在迅 速地消失之中;德国和美国成为可畏的敌手。人们要求帝国向英国工业提供新的出口市场以 拯救英国工业。这时出口商品已经主要是生产资料,铁路和机器设备,而不是消费品了。这 就附带地促使科学得到进一步的发展。为了应付扩张帝国的一些新问题,创立了帝国学院和 帝国研究所,并对科学教育工作和科学研究工作进行了全面的改革。可是德国的工业化搞得 更是如火如荼,德国是在完全不同的另一种规模上利用科学。高等技术学校训练出成千上万 的化学家和物理学家,把他们派到工业试验室中去,在短短几年之中,原来主要是在法国和 英国奠定基础的染料和炸药化学工业就变成德国新工业的一部分。它实际上垄断了世界市 场。 世界大战 科学史上的转折点随着世界大战而出现了。这次战争和以往战争不同的地方在于,不仅 各国的军队卷进去了,连有关各国的全体人民都卷进去了。工农业都直接为战争服务,科学 也是这样。当然,自古以来,改进战争技术一直比改善和平生活更需要科学。这并不是由于 科学家具有好战的特性,而是因为战争的需要比其他更为急迫。各47国君主和政府不那么 乐于向其他研究工作提供津贴,却很乐于向军用研究工作提供经费,因为科学界能研制出新 的装备,而这种装备由于十分新颖,在军事上极为重要。 科学家的协作 在上次世界大战中,科学家的协作达到前所未有的程度。问题不在于少数技术人员和发 明家把众所周知的科学原理都加以应用,而在于所有国家都对本国科学家实行总动员,其唯 一目的就是为了在战争期间提高现代化武器的破坏力并且设计出防护方法,以应付对方在现 代化武器方面所取得的进展。在这方面,开始时,德国人是占便宜的。他们的科学家不但人 数众多,而且同协约国的科学家比起来,还同工业保持着更为密切的联系。这是一个可以立 即见效的有利条件,要不是由于德国严重缺乏金属,橡胶和石油等基本原料的话,这本来可 能证明具有决定意义。协约国不得不在战时临时期凑科学和工业机构。采取这一措施的结 果,在英国终于在1917年成立了科学和工业研究部,在美国则于1916年成立了国家研究委 员会。这个研究部1932年度的报告中说道: “这个计划是我们的前任官员在历史上规模最大的战争中制订的。战争一开始,就可以 看出,科学的应用将在战争中起重要作用;于是便把科学工作者征集到国家的工作人员大军 中并收到相当效果。有些人过去一直要求英国工业和科学更密切配合起来,并肩前进,战争 的环境使他们的呼吁更显得有力,因为战争环境空前有力地说明,在有了可以由工业加以利 用的科学发明之后,不接着采取措施,就会产生什么后果。例如我们很快就发觉:我国不幸 主要得依赖国外来供应一部分作战所必需的物资。当时我国的头号敌人已经通过对科学成果 的应用掌握了某些工业产品,按其程度及其性质来说,都足以危及我国的利益。大家也普遍 认识到:为了在平时和战时都能取得成功,应该充分利用科学资源。战争的危险为和平时期 提供了教训,人们认识到:一旦战争结束,工业界就要面临一种新形势。如果英国要保持工 业优势,如果我国工业品要在世界市场上继续站得住脚,就要作出更大的努力。为了先期应 付这一形势,当时的政府就设立了科学与工业研究部。议会还议决拨出一百万英镑巨款来鼓 励工业研究工作,作为供该部使用的财政经费的一部分。我们的前任在同工业界领袖的磋商 中所周密考虑的问题是怎样最有效地达到这一目的,于是就制订出合作研究协会的计划。” 国家举办的科学事业 上面引述的一段话表明世界大战怎样自然而然地使人们对科学在现代工业国中的功能有 了新的、比过去自觉得多的认识。这时人们认识到,不能让科学处于完全无组织的状态,也 不能让科学依赖旧有的基金和偶而的施舍。人们明白,不论在平时和战时,——从技术观点 来看,这两种情况所涉及的问题没有什么根本差别——一个现代工业国的存在本身就有赖于 有组织的科学活动。探索自然资源和探索最有效地加以利用的方法都要依靠、而且也只能依 靠科学。不过,象刚才引述的那段话所表明的那样,人们对这一点的认识决不是完全清楚 的。在老的制度与习惯之中有一些固有的力量,反对采取任何这样的措施来使科学工作合理 化。几乎在所有的国家中,科学改组工作都是在混乱的、半心半意的情况下进行的。政府和 工业需要它,但却不准备付出代价。科学家本能地死抱着战前相对独立的地位不放。虽然在 战时几乎所有的人都毫无异议地同意为国家工作,在平时却有可能问一下:把科学界整个地 交给政府和垄断企业使用是否可取。结果在几乎一切国家中都实行折衷,这种折衷按其性质 来说是特别不能令人满意的。科学事业既不是有组织的,也不是独立的。控制它的机构重重 叠叠,授给的经费名目就更多了。 战后时期和经济危机 这种混乱状态本身并不能阻止科学研究的巨大生产率。最初,在战争结束以后,科学一 从急迫的技术任务中解脱出来,就大大活跃起来,活跃的程度在它的历史上是少见的,在德 国尤其是这样,仿佛是要表明: 德国人能在和平的知识领域中取得暴力所不能夺取的优势。 这一平静时期由于1929年的危机及其政治后果而告终。科学事业到处都由于节约原故 而紧缩,纳粹的狂热则破坏了德国的表面上牢不可破的局面。自从1933年以来,在那里和 其他地方,军备的增长到处都限制着整个科学的结构,并且使其面目全非。 科学家本来就天生不讲效率,官僚主义的发展则使科学家的效率更低了,而不是提高 了;既不能让科学遵照科学自己固有的倾向自由发展,也不能有效地加以指导,使之为工业 服务。在科学的新阶段中,由于仪器设备支出比重增加,由于有必要在有组织的协作中雇用 多得多的各级人员,科学经费肯定地需要比以前大大增加;可是也许除了美国之外,所提供 的资金到处都不能满足这种发展的需要。既不容许科学照老样子继续下去,又不能有效地帮 助它另辟蹊径。 科学和社会主义 与此同时,在苏联则出现了很不相同的局面。在帝俄时代,随着资本主义的发展,科学 的重要性本来就不知不觉地有所增长。然而这种重要性并没有得到正式承认。1917年的革 命以后,科学事业开始蓬勃地发展起来。科学在马克思主义理论中一直占有重要地位。培根 的理想——利用科学为人类谋幸福——的确是马克思主义的建设理论的一个指导原则。它认 为,应当把科学直接用于这一目的,而不再用之于增加利润。尽管沙皇俄国的科学力量极为 薄弱,尽管世界大战和国内战争造成巨大破坏,尽管建设时期有巨大苦难和贫困,科学在苏 联的重要性仍在继续增长。不过直到1927年实施第一个五年计划的时候,才开始把科学大 规模地有效地组织起来,作为改善国内情况的伟大运动的一个组成部分。从此以后,苏联科 学事业不论在人数上和经费上,都有了持续不断的迅速增长。它完全没有受到大大阻碍了资 本主义国家科学进展的经济萧条的影响。不能期望科学这样的事业迅速取得巨大成效,它需 要多年的努力甚至需要数代人的共同努力才能成熟。事实上,苏联科学要在精确度和识别力 上超过德国或者英国还得经过一段时间。不过它已有的成绩已经足以证明:这条组织科学为 人类服务的新道路为苏联科学提高自己的精确度和识别力开辟了广阔前景,这是目前西方科 学和工业的脆弱而混乱体系所望尘莫及的。