回望人类发明之路（转）

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访谈实录：张开逊“回望人类发明之路”
          －－可以听的发明史
　主持人:张开逊教授是我国有突出贡献的科学技术专家，中国科协常委，中国发明协会名誉副理事长，张开逊教授先后十次荣获国际发明大奖，曾于1985年获国家发明奖，他在传感器领域有着诸多的发明，其中的很多发明已经被成功地应用于实践。人类的创造智慧对今天创新的启示，是一个十分有趣且魅力十足的话题，而邀请发明家特别是著名发明家点评人类发明的大智慧，有助于我们了解发明家具有什么样的独特视角，人类发明具有什么奥秘，以及人类的创造智慧对今天创新特别是建设创新型国家，有着什么样的重要启示。

　　主持人:张开逊教授对发明有过多年的深入研究，具有独到的见解。他认为，人类的创造发明，是地球上的其他生灵无法复制的秘密，也是人类繁荣昌盛的原因。他曾经这样诠释发明：人类选择了不同于其他物种的生存方式，动物通过进化适应自然，惟有人类以发明改变自然，不断地创造新的生存环境。他赞扬人类发明使世界充满生机，飘荡诗意。在今天的访谈中，张开逊教授将点评人类发明的大智慧，怎样深刻而久远地影响着人类社会以及人类未来。

　　主持人:张教授将人类发明的历程划分为3个时期，第一个时期，是人类走出动物世界，为文明奠基的时期。第二个时期，是农业社会时期，是人类步入农业社会到进入工业社会之前这一个时期。第三个时期，是近代科学诞生之后，发明与科学联姻的时期。我们今天就处在这个时期。

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主　题：人类的创造智慧对今天创新的启示

　　发明对人类的意义

　　主持人:张教授，我们想请您谈一谈人类的发明对人类的意义是什么？

　　张开逊:发明对人类至关重要，我们今天享受的一切成果都是人类发明的成果，如果没有发明，人类将一无所有。人类是一个脆弱的物种，他的生理功能和其他的物种相比是很差很差的，人类奔跑不如马，游泳不如鱼，夜视不如猫，嗅觉不如狗、繁殖不如昆虫……可是人类战胜了其他的一切物种，为自己创造了辉煌的文明，我想，没有什么比这更能够说明发明对人类的意义。

　　主持人:张教授，在人类第一个时期的发明之中，您最欣赏哪些，能不能精选其中二三呢？

　　张开逊:人类第一个时期的发明，概括的说，是从人类走出动物世界到人类发明农业、为文明奠定了稳定的物质基础，这一段漫长的岁月。这一段岁月大概持续了250万年，人类走出动物世界最初的足迹已经模糊不清，但是我们今天在追溯这段历程的时候，仍然可以清晰地看到几个关键性的转折。在这里，我想谈两个。其中第一个，是至今大约50万年前，人类发明了用火的技术，包括人类发明了产生火焰、控制燃烧和保存火种的技术。由于人类发明了用火的技术，获得了独特的生存优势，使得人们可以在严寒的冬季战胜冬天的寒冷，得以从拥挤的非洲向寒冷的高纬度地方迁移。同时，由于人类发明了用火的技术，提供了一种前所未有的发明，人类用火加工食物的方式使得人类具有独特的生存和繁衍优势。

　　张开逊:第二个就是人类发明的语言。由于人类发明了语言，人类能够共享智慧，交流信息，协同活动，构成社会。这两件发明，一直到今天还是人类文明的基础。

　　主持人:火改变了人与自然的关系，使人类具有了改变自然的前所未有的能力，语言则使人类能够协同活动，构成社会。这两件发明在今天仍然是人类文明的基础。张教授，在人类第二个时期的发明中，您是不是也选择几个具有典型意义的实例，诠释一下它们对社会的影响。

　　张开逊:第二个时期跨越的时间段非常长，应该说是从新时期时代人类发明农业开始一直到蒸汽时代来临，这段漫长的岁月。在数千年间，人类发明了众多的奠定了人类文明基础的新技术，在这里，我想先谈两件既重要又有趣的发明。

　　张开逊:第一，就是人类驾驭马的技术的进步。人类自身是一个脆弱的、力量很小的物种，但是他有足够的智慧驾驭那些比自己力量更加强大的动物。最早驾驭的大型动物就是马。考古学家在乌克兰南部发现了6000年前的马的牙，通过显微镜，人们发现这些马牙的端面上留下了当时人们使用马嚼的痕迹，如果人们使用马嚼就可以控制马跑或者是停，这是一个非常聪明的技术，表明在6000年前，人类已经发明了以小博大的技术。

　　张开逊:一直到公元3世纪的时候就是4300年之后，古代的中国发明家才发明了金属马镫，人类习惯于双脚直立行走的方式，如果骑在马上就必须以臀部为支点，这个时候在地上练就的一切本领就都用不上了，因为马一跑就会掉下来。在公元3世纪，中国人发明了金属马镫，踩在马镫上就有可能把步兵的灵巧和马的速度和力量完美的结合起来，由于这件发明，骑兵改变了战争的格局。

　　主持人:使用马嚼，这是人类以小博大的一种成功的控制技术，而金属马镫的发明，则是冷兵器时代战争方式的一次飞跃，它把马奔跑的速度和人在地面练就的劈杀本领结合在一起，大大地增加了进攻的威力。

　　张开逊:我现在讲第二个故事，这个故事既有趣又重要。大约在距今6000年前，古埃及人喜欢用一种矿石就是铜的一种碳酸盐，就是孔雀石，它的硬度不太高，可以研磨成很细的粉末，这种美丽的蓝色的粉沫，当时的人们很喜欢把它涂抹在眼睛的周围，用今天的话说是眼影，他们当时有一种观念，就是魔鬼使人遭受灾难，是从人的眼睛进入灵魂的，如果在眼圈涂上那些东西就可以保证自己的平安和健康，所以当时的古埃及人有一种风尚，就是喜欢把这些东西涂在眼眶上。同时，他们也喜欢用这个燃料来烧制各种彩色的釉，在烧釉的炉窑温度很高的时候，发现了亮闪闪的东西，后来发现这是孔雀石在冶炼的过程中变成了铜。后来发现加上铅，这种金属可以做成锋利的刀剑。由于人类发明了冶炼青铜的技术，彻底地改变了石器时代生产生活的方式，使人类进入了一个新的时代。

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主　题：人类的创造智慧对今天创新的启示

　　经验催生灵感 灵感成就发明 发明推动发展

　　主持人:涂眼影驱魔和冶炼活动，风马牛不相及。然而一个偶然的机会，使得公元前2000年前赫梯人发明的炼铁技术，为3700年后的产业革命准备了最重要的村料基础，而公元前4000年古埃及人练出来的红铜，则为6000年后的电气时代埋下了伏笔，张教授，在人类发明的第三个时期，您认为哪些发明更关乎人类的未来呢？

　　张开逊:在第二个时期，人类的发明不可胜数，但是它们都有一个共同的特点，都是源于经验，都是由经验催生的灵感，重大发明出现的时间需要非常非常的长。比如说人类最早用马嚼改变马的方向的控制技术，是出现在6000年前，和发明马镫相隔了4300年，人类从发明铜和青铜的冶炼技术到炼铁的技术，中间又相隔了大约2000年，所以在那个时期，人类的重大发明出现的时间很晚的。

　　张开逊:人类的任何技术发明都必须了解自然规律，如果违背自然规律人类注定要失败，只有科学能够帮助人类揭示隐藏在宇宙中的自然的秘密。在十六、十七世纪的时候，一批科学家们建立了近代科学的传统，从此人类就开始通过用实验的方法寻找自然的秘密，相继发现了很多重要的自然现象和自然科学。建立在这些新的发现基础之上，人类做出了一个又一个重大的发明，这些技术发明超越了过去人们的经验和常识，彻底地改变了人类的生存方式和社会的结构，我们今天就一直生活在这种发明的延续之中。

　　张开逊:我先举两个例子。第一个就是在1643年的时候，伽利略的学生托里拆利。在一次实验中发现了大气压力的存在，后来有一位法国的年轻的科学家帕潘就联想到如果能够在一个密闭的容器里面产生真空，那么由于大气的压力会把真空中的活塞向下移动，如果再把活塞向上推动和向下再压下去，这样反复的运动，就可以通过蒸汽的变化从自然界获得源源不断的动力，这个论文是在1690年他在法国科学院的院刊上发表的。

　　张开逊:当时法国科学院对此兴趣不大，因为他们的兴趣主要是在更本原的抽象的问题和数学与哲学的问题上。一直到了1697年，他发表的这篇论文才在英国皇家学会刊出了，英国当时正面临着煤矿排水的问题，人们迫切希望有一种动力，可以帮助煤矿的矿主把水给抽出去，后来在这个论文的影响下、启发下，很多人相继的投入研究蒸汽机的工作。在1712年，有一个工匠纽考门制造出利用蒸汽的膨胀和冷凝造成真空，借助大气的压力产生抽水的力量，做成了用于抽水的蒸汽机。一直到 1777年的时候，有一个修理仪表的工匠叫瓦特，改进了这种蒸汽机，使它具有更高的效率，同时更适合于用来作为工业生产的动力之源，特别是纺织厂等等。

　　张开逊:由于瓦特的这个发明为产业革命提供了最重要的动力来源，使得人类第一次发明了利用自然力替代自己沉重的体力劳动，使人类实现了生产力的第一次解放，这是在历史上非常非常重大的具有里程碑意义的发明。这个发明首先源于科学研究的发现，因为过去人们不知道大气压力，然而这个发明的主要的实施者，又是一群具有强烈应用意识而且了解生产实际需求的工匠，所以他是科学家和工匠结合在一起的一项发明。

　　张开逊:第二个例子就是1903年美国的两位发明家莱特兄弟发明了飞机。他们第一次使比空气重的物体升上了天空，这个发明最后是由两个工匠完成的，但是它最早还是源于18世纪的一位瑞士的物理学家伯努利的一个研究发现。他发现流动的液体或者是容器流动的速度越慢，它的压强越高，速度越快压强越低。如果做一个弧形的机翼，让它以很高的速度划过的时候可以产生升力，这为以后奠定了很好的基础，最后在1903年人类发明了飞机。

　　张开逊:发明飞机对人类的意义至关重要，有的科学家认为，飞机是人类最浪漫、最伟大的发明之一。因为有了飞机以后，人类在地球上就没有任何禁区了，山川的阻隔对人类的旅行不再成为问题，而且飞行的机械速度非常高，这样人们在交流和交往的时候，可以充分地节约时间。有一位哲学家讲，任何财富都可以归结为人类对时间的节约，飞机在这个意义上，对人类的意义是不可估量的。

　　主持人:1643年意大利的物理学家托里拆利发现了大气压力，这成为产业革命的动力之源，先前由工匠完成的发明，开始与科学联姻。蒸汽机的发明，使人类从沉重的体力劳动中解脱出来，人类真正的走出了铁器时代。飞机这一发明的科学价值在于，人类竟然让那些比空气重的物体飞上了天空，至此，地球不再有不能穿越的禁区，飞机增进了世界各地人们的交往与交流，提高了人们办事的效率。那么，张教授，第三时期的人类发明，您是不是还可以再给我们举几个例子呢？

　　张开逊:第三个时期重大的发明太多了，第三个时期又可以分为两个前后的时期：从产业革命开始一直到现代技术诞生之前这段时期，就是说从18世纪到19世纪末；而19世纪末以后整个20世纪和今天的21世纪是处在另外一个时期。

　　张开逊:在这个时期，人类发明活动有一个重要的特点，就是现代科学的发现往往会直接导致超越经验和常识的重大发明，这些重大的技术发明对社会影响的程度，远远超过了前面的发明。比如说核能的发明，在1938年的时候，德国的两位物理学家哈恩和斯特拉斯曼，他们在做核物理研究的时候发现重的原子核会裂成两个碎片，分裂以后的质量，比没有分裂之前的要小。爱因斯坦的研究成果是质量可以转换为能量，这些丢失的质量就会以能量的形式释放出来。人们发现一个原子核发生裂变的时候，所放出的能量比一个普通的碳原子燃烧产生的化学能量要大好多好多倍，人们马上意识到这是人类获取能源的一个全新的途径。

　　张开逊:后来在1942年，人类第一次实现了裂变反映，做出了世界上最早的反应堆。在1945年美国率先研制出3颗原子弹，其中一颗在1945年的7月16日做实验用了，剩下两颗一颗扔在了广岛，一颗扔在了长崎，这是一个完全由于自然基础研究的发现而导致的发明。

　　张开逊:另外一个例子，是1960年美国一个物理学家梅曼在他的实验室里发明了红宝石激光器，这个发明完全基于人类对受激辐射的研究，这种光比太阳投射到地球上的光要亮1000万倍，人们迅速地为激光安排了很多种用途，在20世纪90年代初，人们已经做了一个粗略的统计，激光大约有100种以上不同的重要用途。比如说可以用来存储信息，我们今天的激光唱盘、CD、VCD都是用激光来读取或者是存储信息的。

　　张开逊:另外在伊拉克战争中，人们可以看到用激光制造的炸弹的报道，还有的用强激光的武器来摧毁对方的战斗目标，还有人们用激光来通信，用激光来帮助外科医生做手术，比如说帮助医生焊接脱落的视网膜等等，这个重大的发明也是源于物理学的基础研究。

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主　题：人类的创造智慧对今天创新的启示

　　人类科学探索的三个阶段

　　主持人:张教授刚才讲到了核能和激光，我想到了人类有这样一种估计，按目前人类消耗石油和煤的速度，石油大约还可以用60年，煤大约可以用200-300 年，而核能有可能成为人类社会的终极能源，然而就在核能有可能在未来使人类获得永不枯竭的能源的同时，世界也蒙上了核战争的阴影。美国物理学家梅曼 1960年在实验室里发明的激光，是基础科学研究的产物，它是大自然中不曾有过的光源，比太阳投射到地球上的光，要亮1000万倍。逐渐地人们用它储存信息，做成激光唱片，尔后又被用于通信，用于外科手术；它在军事上还有着诸多用途，譬如激光武器、激光制导等等。

　　张开逊:在回顾人类发明历程的时候，我们必须注意一个事实，就是在近代科学诞生以前，人类的发明智慧是受到对自然的理解的程度的限制的。由于近代科学的诞生使人们可以以全新的方式研究自然，就是说自然科学的水平迅速提高，在这之后人类的发明就相继的出现很多前所未有的那种重大的发明。

　　张开逊:在这里，我们在谈发明的历程的时候，应该回顾人类了解自然的科学发展的历程，因为这和人类的技术发明有密切的关系。人类有一种本能，对自然永远保持着持久的好奇心，人类从很早的时候开始就要探究自然的奥秘。可是在相当长的时期内，人类探究自然的活动都局限在神话的范畴中，因为神话可以最完美地解释人类的困惑，可以回答人类的各种各样不清楚的问题。

　　张开逊:可是由于神话过于完美了，每一个民族都有自己解释宇宙的神话，由于神话过于完美了，它们就阻断了人类探寻自然的道路，所以在相当长的时期内人类一直没有严肃的、理性的、深入的思考自然的生命规律。在公元前6世纪的时候发生了一次转折，在那个时代，古希腊的一批自然哲学家第一次把宇宙和神分离开来，他们认为宇宙有自己运动变化的规律，与神毫无关系，人类可以通过理性的思考和探索了解它们的规律，从此人类开始以理性和逻辑的方式来探索自然，在这个意义上说才有了今天意义上的人类的科学发展。

　　张开逊:在公元十六、十七世纪的时候，科学的发展又经历了第二次转折，在这次转折中人们比第一次更前进了一步。由于在第一次转折的时候，有一位古希腊的学者亚里士多德提出了一种人类获取知识的理念，他认为人类获取知识应该根据经验和常识，用严密的逻辑推理去演绎产生新的知识。可是经验和常识有的时候是靠不住的，因此演绎出来的知识往往不能反映客观自然的情况。

　　张开逊:在公元13世纪和 16世纪的时候，有两位哲学家罗吉尔?培根和弗朗西斯?培根，先后提出来人类应该通过实验来发现自然的奥秘。在16世纪的时候，以伽利略为代表的一批物理学家率先把这种哲学理念变成了可以操作的科学方法，使得人类科学的发展发生了一次质的飞跃，我们今天的科学探索活动，仍然一直遵循着这个传统。

　　张开逊:在 19世纪末，20世纪初的时候，科学的发展又经历了一次转折，这个时候人们在深刻的哲学思索的引导下，创立了量子论和相对论，使得人类对宇宙的了解进入到一个更新的境界。由于量子论和相对论的建立，由于这两门新的学科催生的现代技术奠定了今天的现代社会的技术活动的基础。可以这样说，是哲学引导了科学，科学产生了技术，技术了改变世界。

　　主持人:张教授把人类的科学探索活动，同样划分为3个转折期，第一个是古希腊一批自然哲学家，第二个是近代科学诞生，第三个是科学使人们增长了做新事情的能力。我们还想请张开逊教授讲一讲世界科学中心的5次转移。

　　张开逊:世界科学中心，从历史上来说，是西方的近代科学从源头到现在的发展状况的一次次转变，最早的中心应该说是在公元前5世纪到公元后5世纪这一段时间，它的中心大体是在爱琴海域，古希腊的本土和后来的埃及的亚历山大城，因为亚历山大城是希腊化时代的一个学术中心。随着罗马帝国的建立，亚历山大城的科学光辉逐渐地熄灭了，沉浸了1000多年以后在意大利又产生了一个欧洲的新的科学中心，后来这个中心又转移到了英国，又由英国转移到法国，后来由转移到德国，又转移到美国，这就是西方世界的科学中心的5次转移。