书城自然西方科技十二讲
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第13章 渗透与物化:技术发展的科学化(1)

[内容提要]早期技术史与经验技术—技术的定义以及技术范式、技术轨道—技术发展的科学化及其三个时期(科学的技术时期、技术科学时期、理论技术时期)—现代高技术是多个科学学科和三种类型技术(专有技术、共性技术、基础技术)的复合—科学理论的发展导致专有技术、共性技术和基础技术的发明以及这三类技术的互动—现代技术发展是科学理论和三类技术相互作用、综合发展的结果—若干技术学科的交汇或融合导致技术发展的重大突破。

技术是人类文化史上较早出现的一种文化形态。它的出现远远早于科学。自从人类开始制造和使用工具,技术活动即开始出现了。技术自近代之后取得飞速的发展。现在,技术、科学、教育、政治等已构成了人类文化的几个基本子系统。人类社会的进步离不开技术,人们生活的各个方面也都与技术息息相关,技术是人们太熟悉的文化形态了。20世纪90年代,时任美国总统的克林顿甚至认为,21世纪是技术的世纪。今天介绍一下有关技术的论题。

确实如此。我先简单回顾一下技术的悠久历史。早在远古时代,人类主要从事狩猎和捕鱼等活动。在这种活动中,人类在狩猎、烹煮、石器制造、木器制造、弓箭制造、棚舍建筑、皮毛加工、制衣、造木舟和巫医过程中,逐步形成了各种实用技术。

经验技术时期

约在八千年前,人类通过第一次产业革命进入农业社会。在农业生产过程中,人类逐步形成了一套播种、锄地、收割、打谷、储藏、磨粉、烘焙、灌溉和酿造的技术。由于进入农业社会后,人类才能进行有计划的生产和过长期定居的生活,于是又出现了各种纺纱、织布的家庭工艺和大型房屋的营造技术。生产力的提高、剩余产品的增加促进了物质财富的相互交换,这样便促进了远距离的贸易,而又促进了交通工具的发展,于是轮车和木船的制造技术又得以产生和发展。随着金属的发现,铜和青铜的冶炼、金属工具和器皿的加工技术与工艺也得以形成和发展,如此等等。可以说在这个时期,人类迄今尚存的许多实用技术在当时已经形成。与此同时,职业的工匠队伍在社会中已经出现,技术开始有了自己的社会角色。

这个时期的技术是一种经验型的技术,是工匠师傅们实际生产操作和传统常识的集合,人们能掌握和使用这些技术,但对其原理并不能做出理论上的说明,因此一些技术甚至只能意会而不能言传,这种“经验技术”的教育方式只能是“师傅带徒弟”。

在前面中我已说过,从公元前600年至公元500年,自然科学开始形成并得到一定的发展,特别是数学、力学和天文学。科学的产生和发展一开始是由生产的需要决定的。另一方面,由于古希腊哲学中特别是毕达哥拉斯和柏拉图哲学的影响,智者在自己的科学研究中强调理性、强调抽象,这样就使自然科学成果虽然基于生产实践经验,但又在一定程度上高于经验,成为一种所谓的理论性的东西。在这个时期,虽然产生了科学,但科学和技术这两种文化形态却互不相关、互不影响。

造成这种状况的原因,一是它们各自的社会角色分别由两种不同阶层的人们承担,从事科学研究的主要是一些富裕有闲的哲学家或智者,而从事技术工作的仍然是原来的工匠,这两个阶层的人们交往并不密切。二是由于当时从事科学研究的人们常常不仅不提倡,甚至反对将科学知识用于实用技术,例如柏拉图就是这样。

在这个时期,技术也取得了进步,这种进步并非来源于科学的影响,而是由于铁资源的发现,于是铁器时代开始了。由于有了铁,一些装柄的工具便得到改进,出现了斧头、锤子和铲子一类的工具;由于有了铁,便可以使用铰链,于是钳子和圆规这些相当重要的技术工具也应运而生。

科学与技术互不相关的状况在阿基米德年代(公元前287~前212年)略有改观。阿基米德用自己发现的静力学如杠杆原理,来详述简单机械的作用和原理;他的一些立体几何的研究成果,都与实用技术中的计算有关。科学技术在他手中在一定程度上得以结合。产生这种文化现象的原因是,古希腊后期的科学研究是得到国王资助的,出于皇家恩主的要求,阿基米德只好自贬身价去考虑用应用数学和力学解决一些技术问题,尽管如此,他仍然把技术性的工作和一切服役于生活需要的事情都看做是卑贱而鄙俗的。这种态度又限制了科学渗透于技术的速度。

从公元500年至1500年的中世纪,在西方科学与阿基米德技术又开始了分离。在这个时期,由于欧洲各国奉行一种“宗教神学和唯心主义的自然观”,对科学的发展起着窒息的作用,故科学在这个阶段中几乎是停滞不前的。而技术则不然,技术只与工匠们有关,而工匠的工作是不受那种落后的自然观制约的,因此技术在中世纪仍继续发展。到1500年,造纸、纺织、钟表制造、磨坊、染色、冶金、酿酒、眼镜制造、气枪、印刷等技术已在西方出现,并有一定的发展。

西方技术在中世纪的这种发展,并不是因为它得益于科学的渗透和影响,而是由于如下的原因:一是对既有技术的挖潜和改造;二是对既有各种技术进行组合;三是从中国和东方各国进行技术引进。对于第一点,我们可以举水轮磨和风轮磨技术发展的例子。这两种磨由于只能作旋转式运动,因而只能用来磨谷或小麦,后来有人对其加以改进,增加了椎和曲柄这两种器具,便可以将旋转式运动变为往复式运动,这样,它们便可以用于漂布、鼓风、锻铁和锯木,成为后面几种生产部门的新技术。其技术轨道可用如下两图表示:

对第二点,我们可以以钟表技术的发展为例。人们最初是用铃来报时,它由报时人依滴漏桶滴漏水滴数而撞鸣。后来有人设计出摆,用摆的往复运动周期来表示水滴的间隔,接着有一位风、水轮匠将风、水轮磨中旋转运动与往复运动相互转换的技术应用到其中,于是制成了机械式的钟。对第三点,我们可以以罗盘制造技术、造纸技术、印刷技术和火药制造技术为例。这些技术最初都是由我们中国发明的,流传到西方之后,为他们广泛地应用,并得到进一步发展。

讲到这里,作为一个插曲,您是否可以对“技术”

下一个定义?

人们要对技术下一个定义却并非易事。在西方,技术(technology)这个词来源于希腊,意指技能和技艺。在最简单的情况下,它指的是可以研习的技能和工艺方法,如驾车的技术、缝制衣服的技术等等。后来,关于技术的定义,人们常常是从揭示它的内涵来定义它。人们注意到,技术常常与人们的物质生产有关,于是有人将技术定义为“是由物质生产手段组成的东西”。这个定义虽然正确地涉及到技术与劳动(人的一种活动)和人工制品(即劳动产品)的关系,可是稍加思索,人们就会意识到这种定义必然要得出令人怀疑的结论。按照这种说法,甚至连石器时代最原始的石锤都成了技术,而电话、电视和火箭由于不是物质生产手段,却不能属于技术之列。另有一些人,由于他们看到理论知识在技术中的作用,于是便用“应用科学”来定义技术,把技术和应用科学当做同义词来使用。他们认为,技术一般总是在手艺之后出现的,人们通过自然科学理论去探究手艺当中的一些问题,于是才出现了技术。这种定义方法虽然正确地论及到技术与工艺知识,特别是与工艺知识有关的科学理论的关系,但这种定义也是不完全的。按照这种定义,工匠技术是以经验为基础的,它并不是以科学理论为基础的,因此也不能属于技术之列。还有一些人,由于他们看到由人所执行的技术活动往往有其目的性,于是便认为技术是“通过智慧对自然的改造,按照人自己的目的,根据对自然规律的理解,改造和变革无机界、有机界和人本身的心理和智慧的特性的过程”。或者把技术定义为“是赋予人的意志以物质形式的一切东西”,即“技术是通过对自然资源的有目的的造型和处理而从思想中引出的现实”。还有一些人,由于他们看到技术具有方法论的特定意义,于是便把技术定义为“在主观上是达到目的的正确途径的艺术,在客观上是人类活动的特定领域中所用方法和手段之总和”。他们认为这种途径总是最合理的,按成功率来计算只需要最少的耗资,从逻辑上说是按耗资计算提供最大成功的途径。

您以上所列举的种种对技术做出的定义,显然它们都各自论及到技术的某些方面,但不完备。而且从其中任何一种定义来看,都有其模糊性,这说明了技术这个概念本身具有一定的模糊性,事实上,技术与科学或其他文化子系统的边界是模糊的。

其实,我们可以通过概括技术活动的要素及其特点的方法来定义“技术活动”,而且这也是很容易做到并且也会令人感到恰到好处的做法。因为前述的各种关于技术的定义中,都各自论及到技术活动的某些要素,这为我们界定技术活动奠定了基础。

于是,我们可以对技术活动作如下的界定:“技术活动是人们(记之为C)按照自己的意志或期望(H),基于一定的自然资源或原材料(M)、工具、仪器、设备(E)和能源(E‘),根据一定的工艺知识(K)去改造自然和社会的一种文化活动(A)。”如果我们把技术活动记为TA,则可以形式地将技术活动定义为如下八要素组成:

TA=

例如,在计算机网络技术活动中,操作和管理人员就是它的主体(C),即人;实现资源调剂、突破地域限制、提高处理能力就是它的目的,提高传输速率、增加传输可靠性、实现多媒体通信是它的目标,也即人们使用技术时的期望或意志(H);它的工艺知识(K)包含通信交换技术原理、计算机接口标准以及开放系统互连参考模型的若干协议;计算机终端、交换机和路由器等是它的设备(E);电是它的能源(E‘),原材料(M)涉及到光纤、电缆、金属、塑料和半导体材料等;通信服务就是它的产品(P);拨号上网、收发电子信件等就是它的操作活动(A)。

意大利技术经济学家G.多西认为,解决问题是人们从事技术活动的起因,为了解决某一技术问题,技术人员(C)总是根据一定的技术期望(H)、工艺知识(K),依托一定的工具仪器设备(E)、原材料(M)和能源(E‘),通过技术操作活动(A),制成产品(P),从而使问题得到解决。一般来说,这种解决技术问题的过程呈现出一种模式,这种模式被多西称之为技术人员解决技术问题的一种“范式”。

多西认为,“我们对‘技术范式’定义如下:技术范式系根据一定的物质技术、根据从自然科学中得来的一定的原理,解决一定技术问题的‘模型’或‘模式’”。技术活动是人们在技术规范的指导下解决技术问题的一种活动。这种技术规范在技术活动中同样能对技术人员解决技术问题起着“正面启发法”“反面启发法”相类似的作用。换句话说,一个技术范式强烈地指导着技术人员应该做什么,不应该做什么,以及怎样做什么。例如,人们在技术上要解决“电讯号的放大和开关”的问题,则相关的技术规范就告诉我们,应选用半导体或更具体的硅作为材料,要利用半导体的晶体管效应和场效应的物理和化学特性,以及它们所集中权衡的技术和经济量纲(如电流密度、速度、噪声消除、弥散、频率范围、单位成本等等)。一旦这些技术要素和经济量纲被确定之后,解决某一技术问题的途径也就被选定了。

多西认为,在技术途径一旦被选定后,技术活动便被进一步确定了“解题活动”向前发展的方向,这样就形成了一种技术活动发展的“自然轨道”即“技术轨道”。“正像‘常规科学’是实现科学规范中所展示的成功希望一样,由‘技术范式’所确定的技术进步也是这样。我们把‘技术轨道’定义为在技术范式的基础上进行‘常规’解题活动的模式”。这种技术轨道的发展趋势,刻画了技术发展的模式,而且往往表现出一种“进步”。所谓技术进步,就是指在一个技术变迁的系列中,后续的技术要比它的原初技术来得更好。

.从这个定义出发,前面您讲的“经验技术”的特点,就是其工艺知识(K)中包含的仅仅是工匠们的经验,与科学原理无关。

.是的。随着人类文化的变迁,技术也在发展。技术发展呈各种特征,例如技术发展具有连续性特征、积累性特征、组合式特征、加速变化特征等等。但当科学特别是近代科学产生之后,技术发展开始呈现出另一种重要特征,这就是“技术发展的科学化”特征。揭示和剖析这种特征,对技术教育和技术开发是有奠基性作用的。与任何事物的发展都有一个过程一样,技术发展科学化趋势也有一个过程,这个过程如果细分起来,还可以分为三个不同的时期:(1)科学的技术时期;(2)技术科学时期;(3)理论技术时期。这种分法主要是以技术史上各个时期占统治地位的技术概念为标准来划分的,其目的在于揭示历史上科学是如何向技术渗透的,从而为技术教育或技术开发提供一个认识论和知识论的基础。

科学的技术时期

.请您先介绍“科学的技术时期”的情况。