第二次工业革命科技联手中的狂奔

系列《言必称希腊还是中国》之4.16

2008年12月，中国一家公司自主生产的一款双模电动轿车在深圳上市销售。该车是国内首创，为解决能源紧缺、环境污染等问题迈出了市场化的关键一步。所谓双模是指油电混合动力和纯电动两种模式，采用既可加油又可充电的能量补充方式，驱动汽车行驶。目前来看，这只是一种过渡性产品，最终目标是制造以车载电源为动力的纯电动汽车，用电动机取代内燃机，彻底摆脱对化石类产品的依赖。内燃机主要燃烧汽油或柴油，因为排放废气，越来越遭到诟病，但在短期内还无法被取代。回想一百多年前，内燃机可是第二次工业革命的重要成果之一，是在蒸汽机基础上的重要进步。

蒸汽机在火车、轮船上大显身手之后，因为使用的局限性，在很多地方还是无法与马车的灵活便捷相比。于是有人希望用蒸汽机取代畜力，能制造出一种与马车功能相似的交通工具。但是把蒸汽机安在马车大小的装置上，不仅过于笨重，而且根本无法操作。

19世纪中后期，科学家完善了热转化为机械动力的理论。1876年，德国人奥托制造出第一台以煤气为燃料的内燃机；1883年，德国工程师戴姆勒制造出以汽油为燃料的内燃机。这种内燃机除了体积小、重量轻外，还具有热效率高、功率大的特点，可用于小型交通工具。

1883年，德国机械工程师卡尔·本茨创立奔驰汽车公司（本茨、奔驰、平治都是Benz的中译名）；1885年，制成第一辆只有三个轮子的汽车。本茨因此获得第一个汽车专利，也被尊为“汽车之父”。本茨的三轮汽车是个新生事物，存在很多技术缺陷，因为总是抛锚，招来各种非议和嘲笑。本茨的性格有些内向，甚至不敢当众驾驶他的汽车。本茨的夫人贝尔塔是一位伟大的女性，不仅在生活和资金上支持丈夫的工作，而且亲自开车试验，将感受告知丈夫，以做改进。1888年8月的一天，贝尔塔带着两个孩子开着汽车，经过一天的奔波，克服种种困难，行使100多公里，去探望孩子的祖母。到达目的地后，贝尔塔马上给本茨发电报：“汽车经受住了考验，请速申请参加慕尼黑博览会。”本茨大受鼓舞，努力工作，汽车作为商品逐渐受到欢迎。后来三轮汽车改进成四轮汽车，多家汽车公司陆续成立。再后来汽车大行其道，不再是怪物，反而有观点认为人变成了驾驶汽车的怪物。

照片中间为本茨的夫人贝尔塔，与他人乘坐一款早期的三轮汽车。

内燃机在汽车上的成功，如变形金刚般演化出各种用途，后来的火车、轮船也得到改进。内燃机的广泛使用增加了对石油的需求，开采石油可以一夜暴富，为争夺石油资源而引发战争也成为家常便饭。

兴起于19世纪70年代的第二次工业革命，除了内燃机是第一次工业革命蒸汽机的延续，其他内容几乎全是创新，其中电的应用最为夺目。

人类很早就知道电，但是很晚才利用电。自然界中最常见的电就是闪电，因为古人不了解其本质，所以一直都显得很神秘。几代科学家经过努力，在18、19世纪终于取得突破，发现了电磁之间的关系，创立电磁学。伏打、安培、欧姆、法拉第、麦克斯韦、赫兹都是电磁学领域著名的科学家，其中法拉第是在应用方面取得突破的关键人物。

法拉第（1791～1867）是当时极为少见的从贫困家庭走出来的英国科学家。因为科学研究本是一件闲事，不好混饭吃，而穷人的孩子要早当家。此前科学家的研究工作，从仪器制造到数据计算，事无巨细，多是单打独斗。后来，实验量增加，科学家的实验室在运作上模仿工商业的小作坊，开始招募助手。于是部分穷人有了学习科学的环境，法拉第有幸成为其中的一员。他除了面对科学难题，还要面对生活的艰辛和地位的尴尬，但最终依靠天赋、兴趣和努力，跻身于顶级科学家之列。

法拉第在物理、化学两个领域均有建树，主要成就是创造出“场”“力线”等概念，发现了电磁感应现象和定律，并且迅速应用到实际中，加速了电磁学的发展。据说法拉第最初展示电动机时，有人问这东西有什么用。法拉第反问：“新生的婴儿有什么用？”法拉第的话很快得到证实。不过，他对电的商业化应用并不感兴趣，把发财的机会留给了同代人。一些工程师在电磁学的传播中敏锐意识到它的实用价值，纷纷投身于电力技术的研究和开发，各种发电机轮番登场，展开竞赛。电的最早应用之一是照明，燃烧了上百万年的光明之火终于有了更高效的替代品。

电磁学的另一项重要应用是在通讯领域。1835年，美国人摩尔斯在实验室内架设有线发报机，传输信号获得成功。他随即发明了摩尔斯电码，并于1844年发送了世界上第一封电报。1894年，意大利人马可尼利用赫兹的发现，制成无线电报通讯设备，比需要架电线、铺电缆的有线电报更方便。1876年，美国人贝尔发明了第一台可实用的电话，获得专利，随后成立了贝尔电话公司。电报和电话做到了千里传音信，比以前依靠人工方式或其他动物帮忙传递信息，在准确性、及时性、覆盖面上都得到大大提高。

1892年，纽约-芝加哥的电话线路开通，贝尔第一个试音。

与电的利用相同，同期科学的发展还帮助应用化学取得大发展。化学看上去要比电磁学古老得多，不过现代化学并不古老，是由法国科学家拉瓦锡（1743～1794）创立的。拉瓦锡家境殷实，聪慧勤奋，父亲是著名律师。他本应遵循家庭传统，从事律师职业，但是拉瓦锡对科学更感兴趣。他将定量分析方法引入化学，提出氧化理论，推翻了当时统治化学界的燃素说，并且阐述了元素和化合物之间的区别及化学反应中的质量守恒定律。由于这一系列的成就，拉瓦锡被誉为现代化学之父。可惜拉瓦锡的结局非常悲惨，因曾参与政府包税公司的工作，在法国大革命的疯狂岁月中，他被送上了断头台。

拉瓦锡开创的事业后继有人：道尔顿提出原子-分子论，门捷列夫发现元素周期律。现代化学作为一门崭新的学科从此发扬光大，尤其是在医药和材料领域迅速起到指导作用。

门捷列夫1869年发布的化学元素周期表，表中周期为列，族为行。

欧洲医学方面的早期杰出代表，是古希腊的希波克拉底和罗马帝国的盖伦。不过受时代局限，他们的很多真知灼见伴随着更多的谬误。诞生于文艺复兴中的科学革命，除了大宇宙的内容，还有人体“小宇宙”的内容。1543年，与哥白尼出版《天体运行论》的同一年，尼德兰的维萨里（1514～1564）出版了《人体结构》一书，描述了人体中骨骼、肌肉、器官等等的基本功能和相互关系。英国的哈维（1578～1657）发现了血液循环和心脏的功能，于1628年出版《心血运动论》一书。两人的医学贡献非常巨大，但是人们对于疾病的来龙去脉还是不清楚。经过几代科学家和医生的共同努力，至19世纪生物学进入医学领域后，终于发现了致病的原因。法国微生物学家巴斯德提出疾病的病菌说；德国细菌学家科赫（1843～1910）发现特定的微生物是特定疾病的病原，特定的细菌会引起特定的疾病。这些发现对于认识人体和疾病都具有划时代的意义，促使医学研究水平出现质的飞跃，实现了科学意义上的对症下药。尤其是免疫防疫领域的研究成果，为人类健康设置了一道厚重的安全门。

传统医学主要是经验医学，随意性极大，神怪巫蛊参杂其中。现代医学要求医生的诊治不能违背科学研究的结论和证据，临床经验必须与科研成果相结合，最终服务于每位患者。欧洲在医学上的进步，使欧洲人的平均寿命得到大幅提高，并且逐渐惠及全人类。当现代医学成为科学中的一份子后，令所有的传统医学黯然失色，现了原形，只能继续在愚昧中扮演神奇。

第二次工业革命的蓬勃发展，还得益于科研人员培养机制的发展和完善。传统的科研模式，实验室属于私人，工作效率低，人才培养慢，科学家极为稀罕。如何更高效地培养专业人才，当时的科学强国在很多方面都进行了有益尝试，其中德国化学家李比希（1803～1873）的贡献最大。身为大学教授，他发明了面向实验室的教学方法，也因此成为著名的教育家。

李比希在吉森大学任化学教授期间，面对科研人才匮乏、学生只学不研这一现实问题，着手实施了一项创新计划。他于1826年创立了吉森公共实验室，改革了传统的化学教学方式。在学校内，师生各展所长，相互促进，加速了培养新一代化学家的步伐。李比希的成功经验迅速被效仿，各国纷纷到吉森大学取经，一时间他的学生桃李满天下，德意志地区的化学研究水平也后来居上。不仅如此，当时欧洲的化学工业已经兴起，成立于1865年、主要生产合成染料的德国巴斯夫公司受此风气感染，聘请化学家来任职，创设研究开发部门，企业自己培养科研人才。此风一开，更是风靡全球，形成了产学研一条龙，现在研发部门早已是成功企业的标准配置。此后，各种大型的、专业的科学研究机构在各国相继建立。出资者各不相同，科学研究变得越来越花钱，但是科研成果向技术转化的效率也越来越高、越来越快。

早期的吉森实验室场景。

第二次工业革命的发生时段大约是19世纪70年代至20世纪初，其中电能的应用是重要内容，因此这一时期被称为电气时代（其中的“气”字是中文错译的衍文）。发电机、输电网、电动机的发明，使电能可以远距离传输并且持续稳定，扩展了工业生产的空间。同期，炼钢技术实现突破，产量大增。第一次工业革命的煤和铁升级为电和钢，更加有力地支撑起工业文明的大厦。相比于第一次工业革命的匠气十足，第二次工业革命中科学和技术的结合更为紧密，以科学家身份进行的技术发明、技术改进的事例越来越多。电灯、汽车、飞机、电报、电话、塑料、人造纤维相继发明，很多方面与今天的物质生活开始接轨。商业应用只是一方面，新技术在军事领域的应用同样迅速，一支支工业化的军队相继诞生，军事制度、理论、战术也得到相应的改变和发展。

第一次工业革命首先发生在英国，法国紧随其后，其他国家发展相对缓慢；而第二次工业革命几乎同时发生在多个国家，包括亚洲的日本。尤其是德国、美国完成了对英法的追赶，甚至是超越。英法脚步放缓的一个主要原因是，两个国家拥有大量的殖民地，即使不采用更新的技术，只要不断扩大生产，依然能够凭借广阔的市场获取巨额利润。这种惰性与葡萄牙、西班牙通过大航海获益后出现的情况相似。所以与德美热衷新技术相比，英法对新技术的积极性相对不高，同时还对新兴国家进行大笔投资和放贷，实质上帮助了后者加速发展。经过这样的此消彼长，列强的实力渐渐趋同。

第二次工业革命中，形成了西欧和北美两条工业带，另外还有亚洲新兴的日本。层出不穷的新技术不仅改变了世界的经济政治格局，对各个工业国原有的社会结构也进行了重组。工业技术比农业技术更不受地域限制。替代人力的机器越来越多的同时，创造了很多妇女也能从事的新职业，女性从传统的低人一等，向男女平等转变。这一变化，不仅在人类文明史中具有重要意义，在进化史中也是一座里程碑。

第二次工业革命是第一次工业革命的延续，也是落后国家噩梦的延续。中国逐渐开启的洋务运动正在追赶蒸汽时代，旋即又被电气时代远远落下。如果说第一次工业革命后，中西差别还可以掰着手指、脚趾数过来，那么第二次工业革命过后，各种差别就需要揪着头发来数了。别看与林则徐、魏源只相差几十年，但又是新一轮乌龟打盹慢爬、兔子注射兴奋剂狂奔的龟兔赛跑，强弱对比连文盲都看得出来。而要想在这样的动态变化中弥补差距，可真不是一件容易的事情。