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吴军:历史总在重演,科技永远向前

《全球科技通史》手记

/吴军

 

在完成了四卷《文明之光》的写作之后,我其实酝酿了很久,来筹备这本《全球科技通史》。

 

科技史浩如烟海,在梳理的过程中我获得了两个视角,非常受益,在这里也分享给你:一个是回望;一个是俯瞰。

 

回望历史,把握历史进化的来龙去脉,可以清楚我们今天所处的位置;

俯瞰历史,把握所有要素之间的联系,可以看清世界变化的规律。

 

拥有了这两个视角,你就可以更清醒地作出决策,这也是我在写作《全球科技通史》这本书时,一直想要达成的目标。现在,我终于完成了,可以邀请你和我一起回望和俯瞰这部跨越几万年,涵盖所有人类文明中心的科技史了。

 

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我们都知道科技史时空跨度极大,我理出了两条清晰的线索:能量信息,帮助你重新理解整部科技史,你会发现,这个世界的终极答案就是能量和信息。

 

我们过去说世界是物质的,其实,更准确地说,世界应该是能量的,因为物质从本质上讲就是由能量构成的。

 

那么,看不见摸不着的能量,又是如何构成世界的呢?这就要靠物理学、化学、生物学、信息科学的能量法则了,它们都是信息。科学的本质就是通过一套有效的方法发现这样一些特殊的信息,它们就是宇宙、自然和生命构成及演变的奥秘。

 

自从出现了现代智人,地球的面貌就因为人类的活动而改变。人类的实践从本质上讲就是获取能量并利用能量改变周围的环境,而技术则是科学与实践之间的桥梁和工具。在科学和技术中,能量和信息如此重要,以至它们在人类历次重大的文明进步中都扮演了主角。同时,它们也是定量衡量科技发展水平的尺度。

 

10000 年前开始的农业革命,其本质是通过农耕有效地获得能量,为我们的祖先创造文明提供可能性。当时,伴随着文字和数字的诞生,人类可以将以前的知识和信息传承下来,人类的发展进程得到第一次加速。

 

18 世纪中后期开始的工业革命,其核心是新动力的使用,主要包括水能和蒸汽动力。从那一刻起,人类产生和利用能量的水平有了巨大的飞跃。在工业革命之前的一个世纪里,欧洲迎来了一次科学大发现,其成果在工业革命中被转换成技术,使得许多改变世界的重大发明在短期内涌现出来。这说明在工业革命前,人类创造信息的能力有一次飞跃。

 

进入20 世纪之后,科技的发展也是如此。一方面是能源的进步,从原子能到各种清洁能源;另一方面是信息技术的发展,它是整个20 世纪科技发展的主旋律。此外,人类在20 世纪发现了DNA(脱氧核糖核酸)的螺旋结构以及宇宙诞生的时间和方式。这两项重大发现,本质上是人类对宇宙形成信息和生命形成信息的破解。我们在本书中会清晰地看到,整个科技史,从过去到未来,都与能量和信息直接或者间接相关。

 

 

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那怎么从能量和信息的视角去解读历史呢?

 

比如说,古代历代王朝的更替,本质上都是土地创造的能量无法满足人口消耗的能量;语言相较于基因,是更高效的信息载体,使人类的进化得到快速发展……你会发现这两条线索,在整个科技史中,都充满了解释力,人类的所有科技进步,一定会毫无意外地落在这两条线索上。

 

有了线索还不够,我在这本书中列举了近百个重大的发明和发现。这近百个伟大进步,每一个都是科技史上的里程碑,每一个都蕴含着复杂的内在逻辑,值得拆解研究。通过这些发明和发现,你就可以了解整个科技史全貌,找到人类进步所共通的规律,当然我更希望你记住一句话:历史总在重演,科技永远向前。

 

我们总说要铭记历史,但是,在一个较长的历史阶段回望历史事件的影响力,再大的事情都显得微乎其微。

 

甲午战争重要吧?中国完败,日本完胜,获得了很多天赐良机,但是今天,对比中日两国的发展,你就会发现那场海战的影响力几乎衰退殆尽;

 

两次世界大战重要吧?但是德国在两次世界大战中虽然被打败,却丝毫没有影响它如今欧洲第一大经济体的地位;

 

拿破仑战争,普法战争,十月革命,这些国家兴衰、王朝更替的大事,在今天看来,影响力已经非常有限了。

 

但科技史却是永远前进的,科技是唯一能够产生可叠加式收益的进步力量。

 

直到今天,我们依然穿着10多万年前发明的衣服,吃着1万多年前驯化的水稻,用着4000多年前的勾股定理和300多年前的牛顿力学……每一次科技的发展,都在为今天的科技大厦添砖加瓦,都让活在当今的人们享受它的恩泽。

 

因此,我经常说,在历史的轮回中,王侯将相比起那些推动文明前进的人,太微不足道了。历史的界碑应该以每一次科技的进步为节点,也只有科技变革的按钮,才能触发不可逆转的历史进程。你会发现,真正推动历史发展的只有科技,科技史就是一部确定的、不断向前的历史。

 

 

-3-

从科技史给出的视角去串连历史,你才能真正洞察世界变化的趋势。希望这本《全球科技通史》能让你收获以下三种能力:

 

1.看清楚自己,看清楚未来的能力:

在科技史中,它的现象和规律经常在重复,了解科技发展的来龙去脉,找出共通的规律,就能更好地把握未来。

我研究科技史有一个很现实,甚至有些功利的原因,就是在今天这个发明数量过多的时代,我想知道什么技术真正对未来世界的发展有帮助,以便我能及早地投资那些技术。了解科技的发展历史,就能知道我们今天所处的位置,然后看清我们将要去的方向。

 

2.掌握解决问题的能力:

学习他人的能力:对于自己没做过的事,如何学习别人的经验;

自我创造的能力:对于从来没人做过的事,如何拆解复杂问题,把未知变已知。

 

3.分清偶然性和必然性的能力:

科技的发展有很多历史的必然性。如果没有爱因斯坦,同时代的人也能发现狭义相对论。认识必然性能帮你摆脱错误归因;

 

但是另一方面,很多重大的发明发现都具有一定的偶然性。承认偶然性,对世界多一分敬畏,就可以离成功更近一步。

 

最后,了解历史的目的,还是为了能够把今天的事情做好。因此,本书重点不仅在于讲述历史事实,更在于训练思维。如果你愿意和我一起重新回望人类历史,俯瞰这部不可逆的科技史是如何一步一步推进到今天的,那么我们现在就启程吧。

《全球科技通史》,吴军

中信出版集团2019-04

文摘
石油:工业的血液
 
在大量使用了木材和煤之后,人类在第二次工业革命时开始使用第三种可供燃烧的能源—石油。相比木材和煤炭,石油有两个显著的优点:使用便利和能量密度高。这给社会的方方面面带来了一系列革命,我们将再一次看到能量利用的水平和文明进步之间的关系。
 
人类发现和使用石油的历史其实很久远。早在公元前 10世纪之前,古埃及人、美索不达米亚人和古印度人已经开始采集天然石油。在美索不达米亚的楔形文字泥板上,记载着在死海沿岸采集天然石油的事情,不过,准确地说应该是“以天然形态存在的石油沥青”(我们知道,现在的石油沥青是原油加工过程中的副产品)。早期文明并不是将石油当作能源来使用,而是将天然沥青作为一种原材料。在古巴比伦,沥青被用于建筑,而在古埃及,它甚至被用于制药和防腐。木乃伊的原意就是沥青。在阿拉伯帝国崛起时,当地人用沥青铺路,建设帝国的中心巴格达。
 
中国在西晋时开始有关于石油的记载。到南北朝时,郦道元(?— 527)在《水经注》中介绍了石油的提炼方法,这应该是世界上最早关于炼油的记载。此后,在北宋沈括的《梦溪笔谈》中,也有利用石油的记载。
 
作为能量的来源,石油首先被用于战争而不是取暖或者照明。公元前 6世纪,阿契美尼德王朝(前 550 —前 330)的波斯人开始打井取石油,然后很快将它用于战争中的火攻。居鲁士二世( Cyrus II of Persia,前 600年至前 598年间—前 530年)在攻取巴比伦时,他的部将用沥青点火,烧毁固守在房屋内进行抵抗的巴比伦人的建筑。在随后的 2000多年里,很多文明都有将石油用作火攻武器的记载,但是大家并不用它做燃料或者照明,因为原油燃烧时油烟太大,而且火苗不稳。
 
石油真正被广泛地用于照明,要感谢加拿大的发明家亚伯拉罕•格斯纳( Abraham Gesner,1797—1864)和波兰发明家伊格纳齐•武卡谢维奇( Ignacy Lukasiewicz,1822—1882)。他们于 1846年和 1852年先后发明了从石油中低成本地提取煤油的方法,从此,使用煤油照明不再有上述问题。武卡谢维奇等人的方法其实是利用石油中不同成分有不同沸点的原理,加热原油将各种成分分离。 
 
1846年,在中亚地区的巴库发现并建成了世界上第一座大型油田,当时巴库出产世界上 90 %的石油。1861年,世界上第一座炼油厂建成。 19世纪末,在北美大陆的许多地方都发现了大油田,煤油很快取代蜡烛成为西方主要的照明材料,并且因此形成了一个很大的市场。也就是在这个时期,约翰 •洛克菲勒成了世界石油大王——他控制了美国的炼油产业,并因此间接地控制了原油的开采、原油和成品油的运输,以及成品油的定价。
石油成为世界主要的能源来源之一,是靠内燃机的发明。通过内燃机和汽油(或者柴油)来提供动力,比采用蒸汽机和煤更方便、更高效,也更清洁。因此,从 19世纪末开始,全世界的石油用量剧增。 
 
19世纪中期(1859),美国的石油年产量只有 2000桶, 但是到了 1906年,就达到了 1.26亿桶,半个世纪增加了 6万多倍,石油成了继煤炭之后又一种重要的化石燃料。
 
石油作为世界主要能源的登场时间,和两次世界大战的时间基本吻合,因此,它不仅成了各方争夺的战争资源,也决定着战争的走向和结果。第一次世界大战前夕,担任英国海军大臣的丘吉尔敏锐地认识到,油比煤做军舰动力更有优越性,它让军舰更快、更灵活,也更省人力。于是,他决定把英国的海军优势建立在石油之上,所有舰船燃料都以油代煤,并且在他的任期内完成了这种转变。后来的战争进程证明,丘吉尔非常远见卓识。当时英国本身不产油,因此它一直设法控制着中东地区的石油资源,直到二战结束之后很长一段时间。在第二次世界大战中,一些重要的战役都和争夺石油有关,比如苏联和德国围绕争夺巴库油田的一系列战役,日本进军南太平洋争夺石油资源的诸多战役等。在二战期间,同盟国的石油总产量高达 10亿吨,而轴心国只有 6600万吨,不到前者的 7%。因此,石油紧缺也是轴心国战争失败的一个重要原因。
 
从 19世纪末开始,煤虽然还是世界上最重要的燃料,但石油的用量一直高速增长。到了 20世纪 70年代,人类意识到石油是一种有限的原料,如果不节省使用,很快就会耗尽,因此在 1973年石油危机之后,石油的使用增速开始放缓。除中国外,世界主要产油国产量没有根本性变化。2017年,美国原油产量为 37亿桶,基本上和 1970年持平。沙特阿拉伯和俄罗斯的石油产量与美国相当。这三大产油国的产量和 20世纪 70年代初( 1973年石油危机之前)相比没有什么变化, 1而伊朗则只有当年峰值的一半。
 
不过,虽然世界上原油产量没有增加,但是人们对它的依赖程度却非常高。由于石油的能量密度高,燃烧迅速,因此今天世界上 90 %的运输动力依然来自石油。如果飞机使用煤作为动力燃料,恐怕一半的载重量要用在所携带的煤上,而且起飞前还要经过长时间预热。
 
石油工业带来的另一个结果是极大地促进了化学工业的发展,这是因为石油本身是许多化学工业产品的原料。虽然化学品的制造(比如酿酒、酿醋)和使用早在公元前就有了,但是它变成工业,并且和科学的发展联系起来,则是在 19世纪。由于钢铁工业的迅速发展需要炼焦炭,从而产生了大量被称为煤焦油的废物,于是化学家在研究煤焦油的特性时,发展出了化学工业。 
 
1856年,英国 18岁的化学家威廉 •亨利 •珀金( William Henry Perkin,1838—1907)在提取治疗疟疾的特效药奎宁时,偶然发现煤焦油里的苯胺可以用来生产紫色的染料, 2于是他申请并获得了苯胺紫制造的专利。由于当时染料的价格昂贵,各国化学家竞相利用煤焦油研制染料,很快发明了各种颜色的合成染料,形成了一个新的庞大的产业—有机化学工业。之后,随着石油和天然气的廉价供应,有机化学家找到了比煤焦油产量更高、使用更方便的化工原材料,从此开启了石油化工工业。利用石油合成塑料的方法便是在这样的背景下发明出来的。



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