科学技术史课件.ppt

关于近代技术史分期的理论探讨,姜振寰（哈尔滨工业大学）本文试图从近代技术发展的历史资料（管淮井一、森岛恒雄等编科学技术史年表，东京平凡社，1956）出发，采取对重大技术成果的定量统计和定性分析相结合的方法，在寻求技术发展的内在规律并确立技术革命涵义的基础上，探讨技术发展的模式和近代技术史分期的理论依据。,一、近代技术发展的统计规律,技术的发展是以技术成果的形式表现出来的。笔者通过对管准井一等编著的科学技术史年表技术栏内所载全部技术成果进行逐项分析统计，发现自近代以来，技术发展呈现出明显的统计规律性。对上述年表所载自1700年到1950年间共1200余项技术成果，按每10年统计一次，得到曲线I(图1)。,为排除在统计中由于人为选定统计年限而使统计结果出现的偶然起伏，又自1745年至1952年每10年统计一次，得到曲线(图1)(最后为7年)，自1751年至1950年每5年统计一次得到曲线(图l)；再把自1751年到1950年间技术栏内的441项重大技术发明按每10年统计一次得到曲线(图1)。将上述四条曲线相比较，可见其走向、波形基本相似，尤其是自1755年以后，每条曲线都极其自然地呈现三大部分，A(1755一1815；B(1815一1905)；C(1905一1945)。,A、B部分曲线波形相似，都由三个依次递增的波峰构成，同一部分中每个波峰持续时间也大体相等。A的每个波峰皆为20年，B为30年。由于C仅有一个波峰，且是40年，可以把它作为第三部分的第一个波峰看待。由于管准井一的年表统计到1952年为止，无法根据这一年表做出1950年以后的技术发展曲线。不过，国外有人统计了1953一1973年间世界上重大技术革新成就，共有492项，因此可以认为1945年后，曲线还应当有一个高于1905一1945年间的波峰。如果根据前二部分曲线所呈现的简单递增规律加以外推，那么第三部分的完整曲线也应当由三个相等阶段构成，从而使这一部分延伸到2025年。,由图1中四条曲线的极好对应性可知，近代技术发展至今经历了三个发展时期，每个时期由三个大体相等的阶段构成。每个时期所经历的时间都在加长，可以近似地用公式D3(n十1)10年表示，其中n表示近代技术发展时期次序，相应地取1、2、3，而(n十1)10年则是在相应的技术发展时期中各阶段所经历的时间。,“社会史上的时期，是和地质学上的时期一样，不能划出抽象的严密的界限来”。仁技术是介于科学和生产之间的一种社会现象，影响它的因素很多，而且前、后的继承性和回采现象也不容忽视，因此在统计中必然会有涨落出现。曲线所反映的仅是技术发展的总体趋势和一般性规律。至于每个发展时期及每一阶段的起止时间，也只能有几率的意义。,二、对近代技术发展三个时期的定性分析,对上述三个时期技术成果的内容加以分析，可以看出在每一个历史时期中，都有一项技术贯穿这一时期的始终，代表了这一时期技术发展的主流和趋势。围绕着这一技术的发展，而形成一群技术，并涌现出一系列技术成果。这些技术成果构成了该时期技术成果的主要部分。而这群技术和其中居主导地位的技术从形成到应用，又恰好构成了这一时期技术发展的三个阶段。下面，我们简要地分析一下在上述三个时期中，这些技术的兴起和发展过程。,1.近代技术史第一时期蒸汽动力技术发展时期,近代技术史的第一个时期(1755一1815)，正是资本主义生产蓬勃发展，从工场手工业向机器大工业过渡的时期。随着英国纺织工业的迅速发展，寻求新的动力形式以满足生产发展的需要，就成为当时技术发展中的一个中心课题。蒸汽动力技术是瓦特对当时用于矿山的蒸汽抽水机进行一系列改革完成的。他首先针对当时流行的纽可门机热效率极低的问题进行了改革，之后从1780年到1795年间又进一步把仅供抽水用的往复式蒸汽机改革成可以作为工厂动力源使用的万能动力机械。,瓦特对蒸汽机改革的上述二个阶段，恰好与图1曲线的第一部分的前二个阶段即1755一1775和1775一1795年相对应。蒸汽机在第三阶段(1795一1815)开始在工业部门中广泛应用。英国在1800年拥有321台蒸汽机，10年以后猛增为5000台。同时体积小、效率更高的蒸汽机也被制造出来，如1800年出现的高压机和1803年出现的多级膨胀机，这就进一步拓展了蒸汽机的应用范围。,蒸汽机的研制和改进，促进了其他技术的变革，其中特别突出的是促进了金属切削加工技术的发展，直接推动了“用机器制造机器”的各种“工作母机”的产生。蒸汽机在采矿、冶金、锻造工业中的普及，使这些老技术也得到改造。蒸汽机的广泛应用还使工厂布局不再受自然条件限制，有力地促进了工厂制生产方式的建立。火车、汽船的出现，加快了世界范围内的原材料的远距离输送和商品循环，也加速了新技术成果在世界范围内的普及。由上述分析可见，蒸汽动力技术在这一时期大体经历了技术实现、技术完善化和工业推广应用这样三个阶段，而蒸汽动力技术的发展又是这一时期整个技术发展的核心。,2.近代技术史第二时期一电力技术发展时期,蒸汽机在19世纪前半叶已经成为工业的基本动力机械，但是随着生产的发展，却逐渐暴露出了它的很多缺点。生产的继续发展，需要寻求新的动力形式。同时，电化学和电照明技术的出现也迫切希望有更加经济的电源代替价格昂贵的化学电池。由于当时科学已经揭示了电磁与机械动力间的相互转换规律，电力技术也就应运而生了。,电力技术是在蒸汽动力技术极盛时期出现的，其发展也大体经历了三个阶段。第一阶段(1815一1845)是电力技术的技术实现阶段。1821年法拉第发现了电动机原理并制成了最初的电动机，不久在亨利制成强力电磁铁的影响下，达维松于1837年制成了电动机，“并于1842年在爱丁堡展览了用这种电动机驱动的制材机、车床、印刷机和机车。”“1831年法拉第发现了电磁感应定律，第二年皮希就制成了第一台手摇发电机。到40年代，永磁式直流电机已初具雏形，但由于它们都使用永磁铁做场磁铁，因此无法从根本上继续提高其输出功率。,第二阶段(1845一1875)是电力技术的完善化阶段。西门子自1854年开始，用了十余年时间致力于自激方式的研究，于1867年制成了自激发电机。这种发电机使用自身产生的电流激磁的电磁铁做场磁铁，为进一步增大发电机容量提供了条件。继西门子之后，1870年格拉姆发明了环状电枢，1873年阿尔特涅克又发明了鼓状电枢。这一系列的发明，极大地提高了发电机输出功率，使直流发电技术达到了比较成型的地步。,第三阶段(1875一1905)是电力技术的工业推广应用阶段。这一阶段解决的主要问题是电力的远距离输送。为解决这一问题，从19世纪80年代起，不少人做了大量实验，确定了交流高压输电方式在减少电能损失方面是可行的。高压交流输电方式打开了电力在整个工业生产中推广、普及的途径，由此开始了19世纪末20世纪初的工业电气化过程。,电力技术的发展，使20世纪初的技术出现了许多新的特点。(1)它使原有技术得到改造，出现了较为灵敏的机电控制装置和初步的生产自动化。“也正是在这种电气化的基础上，才实现了泰罗系统和福特系统。”(2)电力技术的发展，不但由电力拖动促进了交通运输的电气化，而且大大加快了信息的传递速度。电报、电话、无线电通讯的出现，直接促进了技术和经济的繁荣。(3)伴随电力技术的发展涌现出一批新兴技术部门，如电解、电镀、电焊、电冶等。同时围绕电力技术的发展又形成一个庞大的工业技术体系，锅炉、汽轮机、电机、变压器、电线电缆、各种电器、电工仪表、绝缘材料等作为这个系统的组成部分，迅速成为专门的生产部门。,电力是由一次能源转换得到的二次能源，它在能源的合理开发、输送、分配方面起着中介作用。它使人类更广泛、更有效、更方便地利用一切可以利用的能源。因此从能源动力节命的角度来看，电力革命是蒸汽动力革命的继续，是能源动力革命的更高阶段，它奠定了近代大机器生产的动力基础。,3.近代技术史第三时期 以电子计算机为核心的信息控制技术的发展进入20世纪以后，电力技术广泛地向一切生产部门的渗透，导致了生产的迅猛发展。由于机器和工程日益复杂化、综合化、大型化和高速化、仅靠机电方式的控制手段己不再能满足生产发展的要求，由此促进了现代信息控制手段的发展。,现代控制技术的核心主要是电子计算机。电子计算机从产生至今大体经历了二个发展阶段，即技术实现和技术完善化阶段。按上述统计规律预计，到1985年以后，才能开始整个社会规模的推广应用。(1)技术实现阶段(1905一1945)。20世纪上半叶，电子技术的发展和继电器计算机的研制，为电子计算机的出现奠定了技术基础。1943年美国宾夕法尼亚大学的莫尔小组开始研制ENIAC电子计算机，并于1945年底完成。这台计算机由于采用了电子元件代替机电装置，使计算速度比继电器计算机提高了1000倍，成为电子计算机时代开始的标志。,(2)技术完善化阶段(1945一1985)。电子计算机进入这一阶段后，发展是极快的。不但性能显著提高，耗电、成本也大为降低。当前已出现了适用于科研计算、生产自动控制和企业管理等各方面需要的巨型机、微型机、计算机网络和智能机器人。这就为建立高度自动化生产系统打下了基础。但是电子计算机的巨大作用至今尚未充分发挥出来，其工业应用也仅仅是开始。国外有人估计，1985年以后，继今天的微处理机之后将出现毫微处理机，通过的信息量密度比前者要大1000倍，它的推广将彻底改造其他大部分产品，在它的影响下现有行业的一半将不复存在，而剩余的行业中大部分也将从根本上发生改变或重新改组。,三、近代技术史分期的几个理论问题,1.主导技术、主导技术群和技术体系上述分析表明，在近代技术发展的每一个历史时期中，虽然同时有许多技术存在，但总有一项技术在这一时期的技术发展中处于主导地位，它的发展代表了技术发展的趋势和主流。由于它的发展而影响到其它技术的发展，并导致社会生产力发生变革。本文把这种在技术发展某一时期起主导作用的技术，称为主导技术。当然，任何一项技术都不是孤立存在和发展的。一项技术的发展需要某些技术为基础；也需要一些技术的配合；随着一项技术的发展并推广到其他技术领域，又会对其他技术产生影响。本文把这些与主导技术有关的技术称为相关技术。由主导技术和相关技术组成的整体，本文称为主导技术群。,在某一历史时期中，也会出现另外一些新技术，它们虽然对整个技术发展没有主导技术的影响大，但是它们也是时代的产物，也反映了当时人类对白然规律的认识和掌握程度。在某一技术史时期，还将包括前一时期主导技术群的后续发展和下一时期主导技术群的萌芽兴起，这些技术与每一时期主导技术群互相影响、互相制约而形成一个统一的整体。在这个整体中各种技术的发展处于相对平衡之中，代表了该时期技术发展的水平。本文把这种技术整体叫做该时期的技术体系。,2.关于技术革命的实质“革命”一词，通常被理解为在事物的进步发展中，某种根本性质的变革。笔者认为，抛开那些具体的技术手段的变革不谈，就整个技术的发展来说，应该区分开技术革命的两种涵义。其一是指在技术的自身发展中，决定某一时期技术体系性质的主导技术和主导技术群的变革，其二是指在社会生产发展中，决定某一时期生产力发展水平的社会生产的技术基础的变革。这二种“革命”是互为因果，交替进行的。,我们在前面所讨论的技术自身发展的历史，就是新的主导技术和主导技术群兴起、发展，直到代替旧的主导技术和主导技术群，从而导致旧的技术体系瓦解和新的技术体系形成的历史。近代技术发展中三次主导技术和主导技术群在整个技术发展中的主导地位的确立和更迭，构成了近代技术发展史上三次技术革命的主要内容。因此，就技术自身的发展而言，技术革命的实质应当理解为主导技术及主导技术群的更迭过程。正是这种更迭，才使技术在其发展的不同历史时期呈现出不同质的阶段性。,在技术的基本结构中，材料和材料加工、能源和动力、信息和控制诸因素在技术发展的不同历史时期，所处的地位不同，达到的水平不同，三者的这种不平衡性是导致技术发展中主导技术更迭的原因之一。如果我们把技术史追溯到近代技术产生以前的古代，这个问题就更清楚了。图2绘出了历史上主导技术更迭的粗略示意图。在古代，材料和材料加工技术占有明显的主导地位。自近代技术产生以来，开始了一系列的能源和动力革命。进入20世纪后，以电子计算机为核心的信息控制技术愈来愈显示出其在技术发展中的主导作用。,技术的发展不仅决定于技术自身的内在矛盾，而且决定于生产的需要，生产经验和为之提供的条件。而一切生产活动也都必须在一定的技术发展水平的基础此，技术发展的根本性质的变革，又必然表现在社会生产中。第二种涵义下的技在某一主导技术发展的第三阶段，也就是工业推广应用阶段。主导技术和主导技成之初，并不能立即成为这一时期生产的技术基础。这一时期社会生产的技术基这一时期社会生产力发展水平的主要技术手段，仍然是前一个时期的主导技术群。只有当新的主导技术和主导技术群进人工业推广应用阶段，随着技术向生产的转化，才能导致整个社会生产技术基础发生变革，并进而引起以这种技术为基础的新的生产高潮的出现。,近代以来已经出现了二次生产高潮，即由于蒸汽动力技术在生产中的推广应用而引起的19世纪生产高潮及由于电力技术的应用而引起的20世纪的生产高潮。在新的生产高潮出现之后，已有的技术发展逐渐趋于饱和。同时，在新的基础上又会产生新的社会生产需求并提供新的社会生产条件，这又是导致下一次技术自身革命的直接动因。也就是说，每次技术自身革命的完成将引起生产技术基础的革命，形成新的生产高潮，而在新的生产高潮中又孕育着下一次技术自身革命。,综上所述，可以把近代技术发展的模式表示如图3。,四、当代技术发展的特点及趋势,1.当代起主导作用的技术到底是什么?技术史表明，作为人类对自然物加工以创造和改善自身生存条件的生产技术，其最基本的技术手段的发展过程大体如下:,当代技术革命的基本趋势是在生产中努力采用以电子计算机为核心的现代信息控制手段，以实现生产过程的最优化和综合自动化。20世纪以来，与电子计算机同时还出现了不少其他新技术。有的是在完全新的科学理论指导下形成的，如原子能、激光、遗传工程等，也有的是某些技术综合运用的成果，如航空和空间技术。前面已经谈到，20世纪以来，大型复杂工程的出现以及随着生产系统的复杂化、精确化和高速化，迫切要求改革控制技术，这是技术发展到这一时期的基本趋势。,上述其他新技术并不能解决这一技术课题，而且在目前井没有对其他技术产生根本性的影响，以致引起社会生产的技术基础的变革。因此，把当代叫做原子能时代、激光时代、空间时代及分子生物学时代都不能恰当地反映出当代技术发展的根本特点。当代技术发展中起主导作用的技术是电子计算机技术，以此为核心的信息控制技术群的形成和发展是当代技术发展的主要特点。,前面已指出，生产技术基础的革命比技术自身革命要滞后一段时间。我们目前正处于近代技术发展的第三时期的第二阶段即技术完善化阶段后期，所以当今社会生产的技术基础仍然是前一时期形成的以电力技术群为主导的技术体系。包括美国、苏联在内的一切先进工业化国家都经历了一个电气化过程，才建立起雄厚的工业技术基础。发展中国家要实现工业现代化，首先要认真搞好机械化和电气化，同时也必须在不脱离本国技术实际水平的条件下，有计划地适当地引进电子计算机和现代信息控制技术，不断扩大自身技术储备力量，自觉地加速生产技术基础的改造过程。,2.技术发展时期在加长从描述近代技术发展的统计曲线和定性分析中可以看出，近代技术的各发展时期正在逐渐变长。技术发展时期在加长，也就是由一项主导技术和主导技术群所决定的技术体系作为社会生产技术基础的稳定周期在加长。技术发展时期在加长的实质是技术改造自然的深度和广度不断加大的反映，它说明随着技术的发展，主导技术、主导技术群和整个技术体系的发展潜力越来越大了。,按本文所得公式D3(n十1)10年，可推知第三个技术发展时期大约在2025年结束，之后人类将进入第四个技术发展时期(2025一2175)。这些分界年限恰与国外某些科技预测相符合。例如霍尔曼卡恩在近年的文章中，曾把2025年作为主要先进工业国后工业化完成的年限，把2025一2175年看作是后工业化向地球上所有地区渗透的150年。他认为2175年以后，地球上所有地区都将处于工业后社会中，整个社会生产活动将向地球外扩展。,五、结论,1.自18世纪中叶以来，在近代技术发展中出现了三次发展高峰，形成近代技术史上前后相继的三个历史时期。在每一个历史时期的技术体系中，都有一个技术群处于主导地位，这个技术群又是以这一时期的主导技术为核心带动其它相关技术发展起来的。在每个历史时期中，主导技术的发展都经历了三个发展阶段技术实现、完善化和工业推广应用阶段。,2.在近代技术史中，相应地发生了三次技术革命蒸汽动力技术革命、电力技术革命、以电子计算机为核心的信息控制技术革命。这几次技术革命的实质，就是蒸汽动力技术、电力技术和电子计算机技术作为主导技术的产生和引起相应的主导技术群的更迭过程。这种更迭使技术发展呈现出不同质的时期，主导技术和以主导技术为核心的主导技术群的更迭是技术史分期的内在依据。,3.以主导技术为核心的主导技术群的更迭过程，构成了技术自身革命的主要内容。这一革命的成果向生产各领域的渗透，导致社会生产技术基础的变革，从而极大地提高了生产力而引起生产高潮的出现。随着生产的发展，更新的主导技术将产生并发展。生产高潮过后，新的技术自身革命又会达到高潮。这种交替变化使技术发展呈现波动前进的特点。4.当代技术发展处于近代技术发展第三时期的第二阶段，即以电子计算机为核心的信息控制技术完善化阶段。第三阶段的主要发展方向是从电子计算机为核心的现代信息控制技术向社会生产推广应用过程。其结果将引起整个社会生产中综合自动化生产体系的形成。,5.当前的生产技术基础仍属于第二技术体系的。发展中国家必须努力建立起本国的机械化、电气化的工业基础。同时要根据本国实际技术情况，适当引进先进的控制技术，加快技术更新，扩大技术储备力量。只有这样，才能形成自己独立的经济体系，促进本国社会生产的稳步发展。,参考文献,1管淮井一、森岛恒雄等编科学技术史年表，东京平凡社，1956。2范岱年:从科学指标看科学技术现代化，载科学学和科学技术管理杂志，1980，第3期。3马克思:资本论，人民出版社，1963，第394页。4恩格斯:反杜林论，人民出版社，1970，第265页。,参考文献,5北村正一:电器机械发展初期的技术史问题，日本科学史研究第56号，第21页。6星野芳郎:论技术革新的历史作用，陶建明译，科学技术文献出版社，1979，第58页。7美国Futurists”，1979年第13卷第2期。译文见国外科技动态，1980，第1期。8马野周二：近代化石燃料，载日本原子力工业第32卷。,谢 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