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盤點世界四次科技革命的標誌性成就與人物

OFweek工控網訊:四次科技革命稱得上科學史上最有代表性的大事件。學科學,倘若不知怎麼能行?不清楚歷次科技革命所取得的標誌性成就、人物以及帶給世界的影響,是學人的缺憾。有史以來的四次科技革命,亦稱四次「工業革命」都很波瀾壯闊,宏大、深刻的改變了國家、社會,改變了人類生活,改變了世界。

盤點世界四次科技革命的標誌性成就與人物


第一次科技革命亦稱「第一次工業革命」(18世紀30年代—18世紀末)


1.標誌性成就


第一次科技革命以紡織機的改革為起點,以蒸汽機的發明與使用為標誌。第一次科技革命直接導致工業革命(產業革命)。人類從此進入「工廠時代」「機器時代」「蒸汽時代」。


工業革命最大的特點是,「它表現在以機器代替人力、以大規模的工業生產代替個體工場手工生產,在生產力和生產關係方面均發生巨大的變革。它使人類歷史進入了一個全新的時期。」(引自

吳國盛《科學的歷程》(第二版)北京大學出版社2002版,第257頁)「工廠時代的到來,使人類進入生產中的真正的狂飆時期。」(引自王士舫、董自勵編著《科學技術發展簡史》,北京大學出版社2005版,第87頁)


機器取代人力是產業革命的關鍵。正是一大批新機器的發明和運用,尤其是「騾機」紡紗機和蒸汽動力機的發明、製造與使用,使勞動生產率大幅度提高,使工業發展突飛猛進。首發國家英國為此一躍成為世界頭號強國。


工業革命是一般政治革命不可比擬的巨大變革,其影響涉及人類社會生活的各個方面,使人類社會發生了巨大的變革,對人類的現代化進程推動起到不可替代的作用。馬克思評價道:「蒸汽大王在前一世紀中,翻轉了整個世界。」

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2.標誌性人物


改進蒸汽機,製造出第1台雙向蒸汽機的瓦特自然是第一次科技革命中的標誌性人物。這台蒸汽機1784年投入使用,熱效率大大提高,耗煤量僅為紐可門機的三分之一。這種蒸汽機被普遍用於各行各業,在第一次科技革命中產生了巨大影響。(紡織業、採礦業、冶金業等行業在瓦特機的帶動下迅猛發展,而為了製造瓦特機又使機械製造業繁榮起來。)蒸汽機在將近一個世紀中掀起並主導了整個世界的產業革命,改變了歐洲資本主義的經濟基礎,實現了從手工業到機器工業的轉變,創造了巨大的生產力,並造就了大工業資本家和產業僱傭工人這兩大階級。(參考王士舫、董自勵編著《科學技術發展簡史》第91頁)

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值得特別提及的是,瓦特是個特別勵志的典型。他生於一個工人家庭,從小飽受貧窮和疾病的折磨。十幾歲到倫敦當學徒,學習機械製造。1756年,在格拉斯哥大學謀得一個機修工的職位。在大學裡,他認識了著名的物理學家布萊克,從他那裡學到了許多熱學知識。與此同時,他在積極思考如何改進已有的紐可門蒸汽機(雖廣為應用,但效率仍然很低。產生一馬力需耗煤25公斤。)因為他善於思考、鑽研,終於他成功了。1800年,瓦特被選入皇家學會,格拉斯哥大學授予他名譽博士學位。

第二次科技革命亦稱「電力革命」「第二次工業革命」(19世紀末到20世紀初)


以電機的發明和電力的應用為標誌,這一「電力革命」推動時代進入「電氣時代」。


19世紀以前,人們對電的認識極為有限。電是當時人類面臨的一種前所未有的新型能量。所謂「電力革命」指的是,新興的電能開始作為一種主要的能量形式支配著社會經濟生活。電能的突出優點在於,它是一種易於傳輸的工業動力,同時,它又是極為有效可靠的信息載體。因此,電力革命主要體現在動力傳輸與信息傳輸兩方面。


與動力傳輸相關聯,出現了大型發電機、高壓輸電網、各種各樣的電動機(馬達)和照明電燈。與信息傳輸相關聯,出現了電報、電話和無線電通訊。這些偉大的發明使人類的生活地入了一個更光明、更美好的新時期。(引自吳國盛《科學的歷程》(第二版),第411頁)

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當時美國街道及上空場景


電氣時代所創造的社會生產力,是蒸汽時代望塵莫及的。如美國1860年工業生產僅居世界第4位,產值僅為資本主義世界的10%。由於廣泛使用電力,1890年增加了9位,超過大英帝國,成為世界頭號強國。電力的應用從根本上改變了整個社會生產和生活的面貌,加速了資本的集中和壟斷,帶動了一系列新技術部門的出現,直到現在,電力工業發展狀況和電力的應用程度仍然是判斷一個國家經濟是否發達的一個重要標誌。(引自王士舫、董自勵編著《科學技術發展簡史》第140頁)


電氣化曾經被看成是人類最理想的生活形態。當年的蘇聯就有一句口號:「蘇維埃加電氣化就是共產主義」,我國也把「樓上樓下,電燈電話」看成是奮鬥的目標。在美國等發達國家,家用電器越來越多,方便了人們的生活,減輕了家務勞動的強度。大大小小的電器走進了千家萬戶,裝點著新時代的文化生活。


標誌性人物有美國發明大王愛迪生、發明自激式直流發電機的德國科學家西門子、實現三相交流電輸電及其發電機研製的俄國工程師多里沃—多布羅沃斯基、製造內燃機驅動的汽車的德國工程師卡爾.本茨、電報的發明者莫爾斯、電話的發明者貝爾、實現無線電跨國跨洋通訊的義大利工程師馬可尼及為這些技術發明奠定理論基礎的英國物理學家化學家拉法第(發現電磁感應原理)、丹麥物理學家化學家奧斯特(1820年發現了電流的磁效應)等人。

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19世紀六七十年代,德國人西門子製成發電機,比利時人格拉姆發明電動機,電力開始用於帶動機器,成為補充和取代蒸汽動力的新能源。電力工業和電器製造業迅速發展起來。電動機的發明,實現了電能和機械能的互換。隨後,電燈、電車、電鑽、電焊機等電氣產品如雨後春筍般地湧現出來。多里沃—多布羅沃斯基的「三相交流電輸電系統及發電機」發明標誌著電氣技術時代的新開始,它不僅解決了遠距離輸電問題,而且使電能在工業領域得到了更廣泛的應用。七八十年代,以煤氣和汽油為燃料的內燃機相繼誕生,90年代柴油機創製成功。內燃機的發明解決了交通工具的發動機問題。1885年,德國人卡爾.本茨成功地製造了第一輛由內燃機驅動的汽車。內燃機車、遠洋輪船、飛機等也得到迅速發展。內燃機的發明,還推動了石油開採業的發展和石油化工工業的產生。


1879年,愛迪生髮明了壽命長達1200小時的電燈。在電燈的帶動下,其他電力產業也成長起來。1882年,愛迪生在紐約建成了一個當時世界上最大規模的電力系統,開闢了第一個民用照明系統。愛迪生獨自建立的電力系統為後來各國的電力建設提供了示範,推動了電力事業的發展。除供電系統外,開關、燈座、燈具、電線、配電盤等電力用料陸續取得市場。愛迪生的發明極大地推動了電力工業的發展。1844年,美國發明家莫爾斯發明了電報,宣告了「瞬時通訊」時代的到來。1876年,美國發明家貝爾發明了電話。1935年,全球性通信時代到來。


3.值得提出並注意的五點事項


第一,每一次技術的進步都是時代的需要與呼喚。歐洲中世紀緩慢的技術進步使手工業和商業有了更大規模,在同東方貿易最多的地中海沿岸形成了大大小小的新城市。這些城市成了新的商業和手工業中心。自由的商業競爭使工場主不得不設法改進技術。如18世紀英國的紡織業呼喚技術革新;英國的資本主義也發展最快。城市和資本主義生產的發展催生了第一次科學技術革命;19世紀下半葉,資本主義已由自由競爭發展到壟斷,壟斷階段的大生產要求有強大而集中的能源。這時,最大蒸汽機雖然可達17000馬力,但它有許多缺點。如必須附有一套龐大而笨重的傳導裝置;所需燃料的運輸既麻煩又不經濟等。


第二,名義是革命,其實均不是一下子完成的,有一個技術不斷革新進步的過程。每次科技革命過程中,均是一大批科學家、工程師等前赴後繼、你追我趕、不斷探索研究而實現的。瓦特的蒸汽機是在前人的基礎上成功改進的;法拉第和亨利造出了電動機和發電機的雛形,成為技術革命的發端。德國西門子發明自激式發電機前便有法國皮克西的永磁式發電機、英國外爾德的磁電激磁機的發電機等前輩的工作;之後又有許多人在西門子的基礎上不斷改進。

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第三,兩次科技革命在技術革新和科學理論進步方面有所不同。第一次科技革命是從技術開始的,是技術先行,是由一線工人直接推動開始的。1733年,制梭工人凱伊發明了飛梭,使織布速度提高了一倍。織布工人哈格里夫斯發明了8個豎綻的紡紗車,效率一下子提高了8倍。而第二次科技革命則是理論在先,技術在後。即電流的磁效應和電磁感應原理的發現,為電動機和發電機的發明製造奠定了理論和實驗的基礎。這充分體現了科學進步的重要意義與理論先導價值。


第四,西門子、愛迪生都是融科學家、工程師和商人於一身的人物。德國和美國由於培養出這類複合型、多角色人才,使他們的科學技術進步很快。


第五,法拉第、愛迪生等科學家都是勵志的典型。法拉第生於一個貧苦鐵匠家庭,僅上過小學,是著名的自學成才的科學家。13—22歲,他在印刷廠當童工、裝訂工人。期間勤讀其裝訂的書籍內容。直到22歲,他大膽給化學家戴維寫信求職,用自己的好學精神和才能打動了戴維,當上了他的助手,並表現出極為出色的天才般的實驗能力。之後取得了諸多的偉大成就。愛迪生上小學時,老師因為總被他古怪的問題問得張口結舌,居然當他母親的面說他是個傻瓜,將來不會有什麼出息。母親一氣之下讓他退了學。在母親的指導下,他閱讀了大量的書籍,並在家中自己建了一個小實驗室。愛迪生家境並不富裕,為了能支撐一個實驗室的必要開支,他只好自己去掙錢。一開始,他去火車上當報童。同時,自己辦報紙掙線。在火車上他也不閑著,16歲那年,有一次在火車上作實驗,化學藥品著了火,差點燒了一節車廂,行李員打了他好幾個耳光,使其左耳致聾。後來有一次,當愛迪生正力圖登上一列貨運列車時,一個列車員抓住他的兩隻耳朵助他上車。這一行動導致了愛迪生成為終身聾子。1862年,15歲的愛迪生做了一件見義勇為的大事。他在火車即將來臨時,從鐵軌上救下了一個小孩。他有錢後,第一件事,便是買了一部法拉第的電學著作進行學習,並投入到發報機、收報機等電器的開發熱潮中。


第三次科技革命,亦稱「第三次工業革命」(20世紀中期始)


以原子能、電子計算機和空間技術的發展為主要標誌。它以信息科學、生命科學、材料科學等為前尚,以計算機技術、生物工程技術、激光技術、空間技術、新能源技術和新材料技術的應用為特徵,把人類社會推進到「信息時代」。


吳國盛先生在《科學的歷程》一書第43章《電子技術與信息時代》前言中評價道:第三次技術革命的核心技術是電子計算機技術。電子計算機是一種代替人的腦力勞動的機器,它不僅運算速度快,處理數據量大,而且能部分模擬人的智能活動。它的出現,使人類社會的信息處理方式發生了翻天覆地的變化,從而根本上改變了現代社會的運作結構。為電子計算機奠定基礎的是電子技術,而計算機的出現則帶動了一大批高新技術的發展。


王士舫、董自勵《科學技術發展簡史》將上面提到的這些技術稱為「現代高科技」。該書第四篇《現代高科技》前言中指出:「原子能、電子計算機、高分子合成材料、空間技術等高科技的相繼出現,拉開了第三次技術革命的序幕,帶動了其他高科技的發展。……高新技術是現代化建設的動力源,國家綜合國力的重要標誌;第一生產力的基本內容;社會進步的直接槓桿;軍事領域迅速崛起的新『戰神』。高新技術對經濟、政治、文化、教育、衛生、國防等各行各業均產生著難以估量的影響;它把勞動者從繁重的體力勞動中解放出來,促使生產力以幾何數增長,使人類生活方式發生了根本性變革;導致了各國戰略格局的重組。」

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總之,第三次科技革命是人類文明史上繼蒸汽技術革命和電力技術革命之後科技領域裡的又一次重大飛躍。這次科技革命不僅極大地推動了人類社會經濟、政治、文化領域的變革,而且也影響了人類生活方式和思維方式,使人類社會生活和人的現代化向更高境界發展。從這個意義上講,第三次科技革命是迄今為止人類歷史上規模最大、影響最為深遠的一次科技革命,是人類文明史上不容忽視的一個重大事件。


代表性人物如發明電子計算機的美國科學家莫克萊、馮·諾意曼,發明電子管、晶體管和集成電路的英國發明家弗萊明、美國物理學家德福雷斯特、肖克萊等;發明無線廣播的美國物理學家費森登;發明電視的英國科學家貝爾德、美籍俄國發明家茲沃里金;美國國防部高級研究計劃署「阿帕」發明互聯網等等等等。對他們的發明過程等,筆者在此不再展開、詳細介紹。


第四次科技革命,亦稱「第四次工業革命」(當前開始)


當前,第三次科技革命正在向縱深、更高層次發展。第四次科技革命同時已悄然發軔興起。它以互聯網產業化、工業智能化等為標誌。具體包括互聯網、物聯網、大數據、雲計算、智能化、感測技術、機器人、虛擬現實等科技進步。這比前三次工業革命有著更加廣泛深刻的影響與意義。

盤點世界四次科技革命的標誌性成就與人物



新一輪科技革命的特徵非常明顯。一開始其革命性與顛覆性就異常激烈。機器人撲面而來,人類感受到空前危機,機器人吃人越走越近;電子商務使得實體店度日如年;互聯網金融把傳統金融嚇出一身冷汗;網路約車,使得傳統計程車行業的出行模式正在被顛覆。


新一輪科技革命讓人人都有創業的機會,人人都可以平等地參與到這場革命之中,成為革命的種子並從中受益。而不同於前三次工業革命那樣,是少數能工巧匠、科學家、工程師、發明家們的舞台。其顯著特徵是人人參與、人人受益。此次科技革命一開始,大眾百姓就是直接受益與享受者。一部智能手機以及移動設備便讓一切消費與購買交易的生活生產娛樂學習創業等都變得那麼直接、簡單與高效,把一切碎片化時間包括蹲廁所的時間都用上了。


中國在新一輪科技革命中開局不錯,這種良好開局主要是BAT等民營企業做出了巨大貢獻。但卻危機四伏,後勁不足。已經在物聯網、智能製造、虛擬現實、個性化定製特徵的智能工業製造等方面明顯落後於美國德國等資本主義發達國家。(參考余豐慧《新一輪科技革命,機器人會取代人類嗎》)


當前的的科學技術革新,單打獨鬥往往難成氣候,多數創新創造來自於團隊,甚至是「國家計劃」。如2016年3月戰勝世界圍棋冠軍李世石的智能機器人阿爾法狗,由位於英國倫敦的谷歌旗下DeepMind公司的戴維·西爾弗、艾佳·黃和戴密斯·哈薩比斯與他們的團隊開發。2011年,美國軍方啟動了「讀心頭盔」計劃,憑藉讀心頭盔,士兵無需語言和手勢就可以互相「閱讀」彼此的腦部活動,在戰場上依靠「心靈感應」,用意念與戰友互通訊息。2012年,美國IBM計算機專家用運算速度最快的96台計算機,製造了世界上第一個「人造大腦」。(參考百科詞條「大數據」)當然在科學理論的創新方面,會出現一些代表性人物。自第二次科技革命始,便已體現科學理論先行先導的特點,正是有了科學理論的指導,技術革新才更加迅速並少走彎路。在理論創新方面,代表性人物如每年諾貝爾自然科學獎的獲得者們。2016年的物理學獎與化學獎分別授予3位科學家,表彰他們在「發現物質拓撲相以及在拓撲相變方面的理論貢獻」與「分子機器設計與合成」領域的貢獻。兩項理論均可促進新材料的開發,推進「智能化」等。《觀察者》網評價道:「本屆諾貝爾獎獲獎者帶化學走出了僵局,並用給予能量的方式控制了分子的運動。從發展的眼光看,分子機器之於我們正如電動機之於19世紀的科學界先輩,那時他們並不知道這些線圈和磁石會化為電車、洗衣機、電風扇等等走進千家萬戶。分子機器很有可能會在未來的新材料、感測器、儲能系統等領域大顯身手。」


當前,我們正處於人類有史以來發展最快的時代。第三次科技革命如火如荼、方興未艾;第四次(新一輪)科技革命正在興起,即將勃發。二者並行不悖,相交相融,相輔相成,猶如兩股浪潮推動世界這艘巨輪的前行。全球經濟都在進行結構性改革、轉型升級、新舊動能轉換。世界、國家最需要的東西都是「創新」,是「創新驅動」。我們國家也在奮起直追,有些科技成果是「拿來主義」,有些是模仿後創新;有些則是獨立創新,並已經走在世界的前列。如航空航天技術、機器人技術等。我們每個人要勇立潮頭、迎難而上、奮發有為。特別提醒注意的是,通識型、複合型的人才最具有創新創造力。


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