全球科技通史

 

摘錄(1788)

《全球科技通史》

作者:[美]吴军

01

人类历史上

第一次重大的科技革命源于农业

人类驯化小麦还是小麦驯化了人类?

人的天性决定了他们不愿意花更多的时间去获得更少的食物。

如果人类发现农耕还不如狩猎采集,会立刻回到过去的生活状态。

发明的过程可以简单地分为两个阶段:

1. 现象(大概原理)被发现。

2. 利用原理发明出新方法、新工具。比如发现圆木能滚动,属于现象被发现阶段,而轮子的使用,则属于发明阶段。

农业的发展带来的一个副产品是数学的进步,尤其是早期几何学的出现。数学是所有科学的基础,而数学的基础则是计数。

文字和书写系统的出现让人类得以将知识、经验普及和传承,技术得到了叠加式进步。

开启文明所需要的4个基本条件:

1. 足够多的聚居人口

2. 有效管理大量人口的社会组织结构和管理方法(早期凡是是宗教)

3. 大规模建设的技术和物力

4. 冶金技术和金属生产能力

物质的丰沛为科技的喷涌提供了坚实的基础,让科学系统性地发展起来。

02

科学的诞生始于

泰勒斯和毕达哥拉斯

古希腊人善于思辨。泰勒斯是第一个提出什么是万物本原这个哲学问题的人,他试图借助观察和理性思维来解释世界。

泰勒斯了不起的地方在于他引入了科学命题的思想,并且提出在数学中通过逻辑证明命题的正确性。

通过各个命题之间的干系,古代数学才开始发展成严密的体系。正因为如此,泰勒斯被后人称为科学哲学之父。

对科学的诞生贡献更大的是毕达哥拉斯。

毕达哥拉斯在哲学、音乐和数学上都颇有建树。他最大的贡献在于证明了勾股定理,因此,这个定理在大大都国家被称为毕达哥拉斯定理。

毕达哥拉斯把世界上的规律分为可感知的和可理喻的。

所谓可感知的就是实验科学得到的结果,而可理喻的则是数学中通过推理得到的结论。自然科学大多属于前者的范畴,数学和一些物理学则属于后者。

毕达哥拉斯和以前东方学者的根本区别在于,他坚持数学论证必须从假设出发,然后通过演绎推导出结论,而不是通过度量和实验得到结论,通过穷举找到规律。

毕达哥拉斯的思想不仅奠定了后世数学研究的方法论,还创造了一种为科学而科学的研究态度。

也就是说,科学研究的目的是建造更大的科学大厦,而不一定要去解决实际问题。

03

美第奇家族催生了文艺复兴

04

工业革命之前的科学启蒙时代

近代医学的诞生

很多人喜欢把医学分为西医和中医,其实这种分法不是很准确,更准确的分类应该是现代医学和传统医学。

炼金术士还是化学家

在中国,炼金术是以制造万灵药和长生不老药为目的,因此也叫炼丹术。而在西方,炼金术的目的是将廉价的金属变成贵重的黄金。虽然劳民伤财且不断失败,但炼金术也并非一无是处。在中国,它催生了火药的发明。而在西方,通过炼金术,人们找到了各种各样的矿物质,提炼出了一些元素,并且在这个过程中积累了化学实验的经验和实验方法,从而发明了许多实验设备。

由于早期的科学研究并非有利可图的工作,因此从事研究科学的人,要么是对科学抱有极大兴趣的人,比如培根大概牛顿,要么是不愁生计的有钱人。拉瓦锡就属于后一类。

他是法国末代王朝的贵族,从来不缺钱,他做化学实验只是为了探索自然的奥秘,而不是为了赚钱。

拉瓦锡一生的贡献很多,比如发现了空气中的氧气,并且提出了氧气助燃的学说;证实并确立了质量守恒定律;制定了化学物质的命名原则;制定了今天广泛使用的公制度量衡。

月光社与工业革命

05

改变未来的新科技

当人类迈入20世纪时,物理学的新发现开始与牛顿、焦耳和麦克斯韦的经典物理学发生冲突。

比如,黑体辐射谱不符合热力学的预测,迈克耳孙–莫雷实验的结果不符合经典物理学的预测,经典电磁学无法解释光电效应与原子光谱,放射性物质的物理性质似乎与经典物理学的决定论背道而驰。

这些矛盾给物理学带来了前所未有的危机,并且动摇了整个物理学的基石。最终,物理学家基本上解决了这些矛盾,而方法并非试图用旧的理论对新的现象进行牵强附会的解释,而是重新建立物理学的基础——相对论和量子力学。

进入21世纪后,科技会取得哪些重大突破?

癌症的预测性检测

Grail 公司已经可以通过验血给出4个结论:

1.是否患有癌症

2.如果有,病灶在哪里,因为不同癌症的癌细胞基因不同

3.如果有,发展的速度如何,一些癌症发展很慢,有些乃至会自愈,但是有些发展很快

4.如果有,它对放射性是否敏感,对某种药物是否敏感,这样就知道如何治疗了

至于为什么不能更早地发现癌变,Grail 认为没有必要,因为人体内时不时地会有基因突变的细胞,但是它们大部分会自愈,不会对我们的身体造成什么伤害。

基因编辑的成就与争议

通过修复DNA 治疗疾病

利用量子通信实现数据安全在这种通信中,利用光子的一些量子特性,具体说是偏振的特性,来传递一次性加密的密码。

当通信双方有了共同的一次性密码,而又不被第三方知道,可靠的加密通信就实现了。

这个过程也被称为量子密钥分发(quantum key distribution,QKD),其原理是利用光子的偏振方向进行信息传递。

在传递的过程中,发送方和接收方通过几次通信彼此确认偏振光方向的设置,实际上相当于双方约定好了一个密码,而这个密码只使用一次。

追随科技演进的路径,岂止是让少部分人站在财富的顶端——如果你在2000年已经预见互联网的前景,你会放弃风光的外企选择刚刚起步的阿里巴巴。

如果你能理解深度学习技术引领的这波人工智能浪潮的能力界限,你就不会担忧被AI取代而是学会让AI成为你的助手……

古罗马作家西塞罗曾经说过:一个人不了解他出生之前的工作,那他始终只是个孩子。

了解历史,可以帮助人类认识自己认识文化;了解科技史,则有助于把握未来的方向。

帝王将相,只是风光一时;朝代更迭,在历史的长河中也不过是过眼云烟。而只有科技文明,是随着时间的推移逐步发展,推动人类社会螺旋上升。

小结:

历史就是我们的一切。

在人类科技演变史这条文明的长河中,我们每个人都是寻求探索的一粒微尘。

抓住科技的发展脉搏。

从电子计算机诞生到大数据、云计算、量子通信。

你能看到多远的过去,就能看到多远的未来

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