《文明之光》第二册时间跨度在17世纪到20世纪太空竞赛,主题涵盖科学、技术突破和文明进步,也是我比较感兴趣的主题。
牛顿和科学时代
第二册书关于牛顿专门给了一个章节,副标题为“理性时代的开创者”,这很有意思,在整套书(共四册)中,这是唯一完全用来介绍一个人的章节,侧面说明吴博士对牛顿的评价之高。关于牛顿,一般人都知道他在科学史的地位,却少有能说出牛顿的贡献的意义所在。牛顿的力学三定律、万有引力、微积分是闪亮的学术成果,但是更深更长远的影响在于一次为基础建立各个学科的科学体系。高等数学以微积分为基础、经典力学以牛顿三定律为主线、以光子说为基础的光学、以万有引力为基础的天文学,这些学科的理论基础,都与牛顿的重大贡献直接相关。
牛顿对世界的贡献还在于对科学思想的深远影响。他对科学的研究方法,强调一切从实验和现象出发,把实验和数学推理相结合作为治学之道,运用归纳法和演绎法得出结论,至今仍然是科研的常见手段。据书中所说,那个时代以前,人们的辩论常常有教条主义,搬出说话人的权威和证据,而不是看逻辑和证据,从这一点来说足可见牛顿的伟大,让质疑和逻辑成为有力的武器,推动理性时代的到来。
科学时代的开启当然不是牛顿一人的功劳,“站在巨人的肩膀上”,在牛顿之前就有一批科学巨匠奠定科学的基础,非常值得一提的有伽利略、笛卡尔等人。伽利略被誉为近代科学之父,然而书中对这位巨匠没有过多涉及,对于笛卡尔和他的方法论则花了一个小节来介绍。笛卡尔一般以坐标系和解析几何为人所知,同时他也是一个哲学家,他关于思考、研究的一套方法论对后世有直接而深远的影响。在他之前,科学家的研究方法大多是自发形成的,也就是我们常说的悟性,拥有笛卡尔的一套方法论之后,既有了规范的研究程序,同时大大提高科研的效率。牛顿之后有拉瓦锡、焦耳、达尔文等,他们奠定了近代以来的科学观。拉瓦锡从炼金术中开创近代化学学科,焦耳促进热力学的发展,他们进一步确立科学中实验的重要性。把目光转移到生物领域,分析与综合两种研究方法则大放光芒。后人在前人工作基础上进一步细化分析研究,然后大师把各领域的普遍性综合成一个学说体系。
最后也是我认为最重要的,是关于科学与非科学、伪科学的分辩。如今我们对“科学”二字习以为常,但恐怕少有人能说明科学的标准是什么,它与非科学、伪科学的区别又是什么。书中写道,“只要能用科学的方法证实或者证伪的,都可以称为科学”,并且把科学分为五个分支:
- 形式科学,包括数学、计算机科学等
- 物理科学,包括物理学、化学等
- 生命科学,包括生物学、医学等
- 地球和空间科学,包括天文地理等
- 社会科学,包括哲学等
中间三者又称为实验科学,也是狭义上的科学。一些定义比较难以理解,我所理解的科学的本质是能对现实世界的运行做出解释。对于证实和证伪,就是在体系内或者成果之上做出能被证明或者推翻的预测,然后用实验结果说话。用波普尔的理论来说,是P-TS(tentative solution)-EE(error elimination)-T。科学对应的是非科学,比如文学、宗教等。非科学跟常说的伪科学不一样,伪科学是像科学而不是科学的知识、方法论或者经验,更具有迷惑性。关于这三者的区别,在参考文献中有张双南院士的比较易懂严谨的解释。
技术发展
在第二册中,我把一些工程性的主题归纳到技术发展中,分别有交通通信的进步、电的发现和使用、原子能的使用以及苏美航天的发展。在火车的发明中,火车之父史蒂芬森是制造出真正意义上的火车第一人,然而有意思的是火车三个要素——车轨、车轮和动力没有一项是他发明的,更有意思的是,在火车的普及过程中居然也和资本有着莫大的关系。在通信领域,人类第一次使用电磁波发送信息是电报的使用,他的发明者莫尔斯是一位画家,精通电学和数学。运输和通信“距离的缩短”从各个方面改变了人类社会,其中包括现代战争。在拿破仑时代,战争需要谋取内线优势,集中兵力决战以避免被各个击破。当铁路和电报出现以后,快速集结兵力和战场实时指挥得以实现,这种战争指挥方式最初由毛奇提出,称为毛奇的外线战略。
历史上第二次工业革命的基石是电的发现和使用。这个领域的发展群雄荟萃,从电的产生到运输再到最后的使用(电器),都有大批的工程师、发明家推动它的进步,直到现在电依然是我们生活的基石。在早起电的使用和普及过程中,比较重要的是爱迪生、特斯拉和西屋。关于他们的故事其实更偏向商业,这里就不再说明了。
原子能的利用中更重要的是一个国家的综合国力。爱因斯坦的质能方程为原子能提供理论基础,但仅仅只是基础,更多的是工程方面的考量。从迈特钠发现核裂变到1945年第一枚原子弹爆炸成功,前后不过几年时间,但其实原子弹的制造是一个无比好大的工程,当时也只有美国拥有这样的国力完成,并且由于二战而大大提前,否则整个过程还需要再延后几十年。
在航天领域,作者聚焦于两个特殊的人:苏联的科罗廖夫和美国的冯·布劳恩,他们各自带领苏联和美国参与太空竞赛的竞争。在第一回合,苏联方面发射第一个人造卫星取得胜利;第二回合苏联完成载人航天飞行,再次取得领先;第三回合中美国逆风翻盘,率先登月,其工程复杂性、技术先进性完全领先于苏联。需要说明的是,航天是一个极为复杂的工程,很多因素都能影响到最终成就,他们两人在其中起到了关键的设计和领导作用,但更重要的是背后许许多多辛勤付出的航天人才才能推动这个领域的发展,所以也不能忽视背后默默付出的人群。
文明进步
在荷英时代这一章中,作者提出了一个问题:为什么是荷、英统治世界?现代的很多经济规则,很多是那个时代由荷兰、英国奠定的,他们的一些创造物至今影响着我们。在书中作者也给出了自己的答案:制度。在荷、英之前,是葡、西最为强大,依靠海洋贸易和金银开采发家致富,但归根到底他们代表的是旧制度,维护的是封建王权和宗教,而荷、英已经开始资本主义萌芽,代表是未来世界的趋势,两者的竞争在现在看来是毫无悬念的。英国经过两次内战完成资产阶级革命,解决了体制问题,随后的从重商主义到自由贸易的过渡和完成第一次工业革命更是让它从一个岛国一跃成为世界第一强国,并确定今天的国际商业和政治的游戏规则。重商主义实质更重视生产,其中罗列出来的要点颇有意思:
- 尽可能多的拥有硬通货,以便国家搞基础建设和对外扩张
- 为了做到1,国际贸易必须由于国内贸易,保证贸易顺差
- 为了保证顺差,前提是从事高附加值的劳动
- 鼓励生育,因为社会需要大量劳动力
- 国家引导、监督产品质量,保证全球竞争力
自由贸易实质就是开拓全球市场。
关于美国的建国过程,书中着重介绍了几个国父:富兰克林、杰斐逊、华盛顿等。以前一直认为华盛顿是拿破仑式文韬武略的人物,看了这一章节之后深以为背后一群国父才是体制的基石。值得一提的是从北美独立到美国建国中间是存在几年空挡的,当要成立一个国家时,前期通过激烈的制宪会议,这期间国父们的妥协精神令人印象深刻,也许这就是文明的力量吧。
参考文献
[1].科学和宗教、伪科学的区别
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