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历次科技革命产生的历程与特点

供稿人:党倩娜  供稿时间:2020-6-9   关键字:科技革命  创新  发展历程  

18世纪以来,全球范围内相继发生了两次影响较大的科技与产业革命。一次是18世纪发源于欧洲的产业革命,蒸汽机等一系列新兴技术出现,推动着工场手工业时代向机器工业时代发展;一次是19世纪后期开始,内燃机等新兴技术先后推动电力、石油、汽车等新型产业的形成,走向大规模工业化时代。20世纪中期以后,随着信息技术的发展,全球进入了信息化和数字化时代,新的生活和社会模式再一次产生,新的科技革命和产业革命在进行中。纵观每一次科技革命和产业革命,总是经历了从科学革命、技术革命到模式革命的过程,基本上以思想开放与创新为先行基础,以当时社会需求为诱因,以科学革命为先导,以新技术革命为主要推动力之一,在开放创新的机制、社会需求和新技术革命互相作用下产生。

1.科技革命的相关概念

科技革命迄今还没有一个统一的概念,但普遍认为科技革命包含了科学革命和技术革命两个方面。通常与科技革命相关联的概念还有产业革命。这三个概念的发生领域、产生时间、标志性成果等方面具有相当的差异性。

科学革命通常是指人类对客观世界规律的认识发生了具有划时代意义的飞跃,从而引起科学观念、科学模式以及科学研究活动方式的根本变革,它是人类认识领域的革命, 是对科学理论体系的根本改造和科学思维方式的深刻变革, 从而把人类对客观世界的认识提高到一个新水平(冯绍奎,2017)。即科学革命通常在发生在科学研究领域中,以突破性科学理论为革命性成果。

技术革命通常是指人们改造世界方式的根本性变革,是引起社会生产力巨大发展并推动生产关系变革的世界性的技术突破(冯绍奎,2017)。即技术革命通常发生在技术研发与生产领域,以突破性技术应用为革命性成果。

产业革命也被称为工业革命,一般是指全社会的产业组织模式发生了根本性变迁,从而引起国民经济中经济结构、社会模式等各方面出现巨大变化。即产业革命通常发生在产业领域,以生产模式和生活模式的变革为革命性成果。

从以上三个概念来看,科学革命、技术革命与产业革命具有各自内在的发展特征,是不同领域的变化。从时间序列来看,科学革命发生时间较早,在科学研究的基础上通常产生技术革命,技术的创新性应用通常引起新的生产或生活方式,最终推动产业革命的发生。因此,科学革命并不一定必然会产生技术革命和产业革命,而技术革命和产业革命能对人们的生产和生活产生巨大的变革性影响,只有产生了技术革命并引导起产业革命的科学革命,才能最终形成一次具有巨大影响力的科技革命。因而,成功的科技革命是以科学革命、技术革命和产业革命为完整链条的革命。

目前,对历史上有几次科技革命还存在一定争议。然而,从科学革命、技术革命和产业革命三者结合的角度看,较为公认的影响较大的科技革命有两次,分别是:18世纪左右欧洲第一次科技与产业革命、19世纪后期全球第二次科技与产业革命。

2.第一次科技革命

第一次科技革命通常以18世纪出现的新兴技术为主要标志,如蒸汽机技术。但从前后发展过程看,这一次科技革命的发生是长期酝酿的结果,前后大致经历了以下阶段。

一是新思潮涌动和科学革命时期。14-17世纪欧洲开始了文艺复兴运动,其中16世纪欧洲地区开始对传统宗教进行改革,16世纪早期新教开始出现。文艺复兴和宗教改革促使人们对传统体系提出了质疑。有学者认为这一时期的改革引起了独立思考风潮的复兴,形成了开放的氛围,对科学的发展采取了支持的态度,为现代科学革命奠定了基础,也为日后西方科技发展提供了动力(杰克.戈德斯通,2008)。17世纪以来,欧洲地区的科学技术开始加速发展。一系列划时代的科学研究成果出现,如哥白尼在1543年发表《天体运行论》,提出日心说;威廉·吉尔伯特于1600年出版《磁石论》,首次系统阐述磁学;威廉·哈维于1628年发表的《心血运动论》等等。

这些成果是推翻了以前人们对世界的认知,是人类社会对世界客观规律的新认知,科学研究的范式也发生了变化。人们更加注重观察和科学实验,从经验主义轴向理性推理与实验测量结合的模式,英国皇家学会对实验工作开始进行高度系统化地组织,在学会会议上公开使用科学仪器和设备进行实验,推动相关科学研究,发明和使用了一系列新的仪器,如望远镜、显微镜、气压计、透镜等。科学革命形成,为技术革命的发生奠定了基础。经济史学家乔尔.莫基尔所指出,理解工业革命就必须从17世纪的科学革命中寻找答案。

二是技术革命和产业革命时期。大量突破性的科学发现为新技术的产生奠定了理论基础,如蒸汽机的发明建立在17世纪以来的大气压力、新的温度测量等方法和新科学仪器的基础上。因此,进入18世纪,一些划时代的技术成果开始出现,如1709年焦炭炼钢、1712年蒸汽机、1783年轧铁机、1769年纺纱机等新兴技术。这些技术并不是单独出现的,而是连续涌现,不断改进,涉及领域广泛,从农业工具、工业到新式动力与运输机械等。

蓬勃发展的工场手工业渴求提高效率,新技术被应用在新型工厂中,来代替传统的作坊。1769年水利纺纱机的使用推动了的一个棉纺工厂的诞生,此后不断的技术革新使得成本大幅下降,效益倍出。机器型工厂,这一新型模式出现,成为工业化进程的开端。与此同时,蒸汽机等技术也改变了人们的交通和生活方式,机械化社会形成。

在这个过程中,尽管中间经历了欧洲动荡时期,但是英国一直保持较为开放的状态,原有的阶层界限突破,科学家、仪表技师、手工艺人、工厂主等积极互相交流,共同进行技术革新,如水力纺纱机的出现是在大量钟表匠、仪表技术的积极参与和实验设计下进行的。同时,英国也是世界上公认的最早实行现代专利制度的国家。英国于1449年授予本国第一件专利。1852年英国政府颁布《专利法修正法令》,并设立英国专利局(UKPO)。1624年英国制定《垄断法案》,被认为是世界上第一部具有现代含义的专利法,成为近代专利保护制度的起点。这也标志这新的创新机制的形成,成为第一次产业革命的持续性制度保障。

这一次的科技和产业革命,推动英国的产业结构发生了巨大变化,工业开始快速发展,经济飞速增长。新式工业体系建立,化学制品、电力、新型纺织业、煤矿、钢铁等产业大幅增长,传统毛纺织和亚麻织造业等增长下降。1750-1850年间,英国棉纺织业的产量增长了267倍,生铁产量增加了83倍,蒸汽机的使用量扩大了约100多倍,汽船、铁路得到了大发展(杰克.戈德斯通,2008)。

3.第二次科技革命

第二次科技革命一般认为发生在19世纪中后期以后至20世纪初期阶段,以电力、内燃机等新兴技术为主要标志。19世纪后期,第一次科技革命和产业革命的成果由英国扩散到欧洲及欧洲以外的地区。

第一次科技革命推动了科学技术的快速发展,大量突破性的科学发现和技术创造出现。如1831年,英国科学家法拉第发现电磁感应现象,1866年德国人西门子制成发电机,1870年比利时人格拉姆发明电动机;1801年法国化学家菲利埔·勒本发明了煤气氢气内燃机,1860年比利时工程师艾蒂安·勒努瓦发明了首台燃气发动机;1854年亨利·戈贝尔制成了首个有实际效用的电灯,开始将电转化为光能;1839年首条真正投入使用营运的电报线路于在英国出现,人们远程通讯方式发生巨大变化;1849年英国人乔治·凯利建造了第一架滑翔机并进行了试飞,1903年莱特兄弟自行研制飞机飞行者一号试飞成功,使得人们交通方式再次发生巨变。

这一系列重大发现和发明不仅促使一大批新兴学科的出现,如电磁理论推动无线电学、微电子学、射电天文学等学科的出现,也改变了人类社会能源结构、工业发展基础和交流模式的变化。新技术为大规模生产提供了可能性。流水线这一新型的生产模式出现。1913年,美国福特公司首创以流水装配线的方法批量生产使用内燃机的福特汽车,极大地提高了生产效率和产量。与此同时,商业领域也出现了新兴的连锁经营模式,1859年美国纽约出现第一家直营连锁商店“大美国茶叶公司”,1865年第一家特许连锁店由美国胜家缝纫机公司首创。新一轮的产业革命再次形成,产业结构再次发生变化,一批新兴产业崛起,电力、电子汽车、造船、航空技术密集型产业兴起,并在工业领域中占有日益重要地位。

4.科技革命发生的特点

从两次科技革命发生的过程看,科技革命具有以下一些特点。

一是科技革命和产业革命是一个长期的过程。两次科技革命从开始发生到最后基本完成,基本经历了百年以上的历程。尤其是第一次科技革命,由于脱胎于传统制度,因而其引导期更为漫长。这表明,科技革命和产业革命的形成不是一蹴而就的,既有突破性创新,也有渐进性创新,连续涌现,持续作用,共同完成了一轮科技革命。

二是一轮完整的科技革命和产业革命均经历了三个阶段:科学革命、技术革命、模式革命。每一轮的科技革命均由新思想启蒙和重大科学发现引导;在这些科学理论的指导下,进行技术革新,持续性的技术改造并持续应用,形成技术革命;当新的技术成果因应社会发展而不断应用在生产和生活方式中,形成生产和生活模式的巨大改变,导致产业革命的发生,这一轮科技革命基本完成。因此,科技突破不一定直接导致产业革命或者社会革命,往往还需要一个创新传播的过程和时期,在传播的过程中,来自于产业和社会需求引导科技成果的最佳应用,提高社会效率,最终改变社会发展模式。

三是科技革命的发生必然以一定的创新氛围和制度保障为基础。第一次科技革命的发生经历了文艺复兴和宗教改革等长期的思想启蒙和解放的过程,尤其是英国,开创了专利制度。英国学者伊恩·英克斯特(Ian Inkster)认为,英国在第一次科技革命中的领先地位,不仅体现在其自身拥有的最先进的技术,更在于其形成的创新氛围。

第二次科技革命时期,美国表现突出。十九世纪末,美国大约建立了407个科学学会和专业组织。科学的活跃也促进了工业的发展,随之,十九世纪末企业界自建的工业实验室也开始出现。埃基逊实验室、杜邦公司、贝尔公司等奠定了美国应用研究的方向和基础。此外,私人基金会也开始出现,1902年卡耐基基金会成立,自主资助有关的研究。随后,洛克菲勒基金会、福特基金会相继涌现,使得科学研究出现了一种新的重要力量。1790年美国通过了专利法。1846年美国根据英国化学家史密逊的捐赠成立了史密逊研究所,后来成为国家博物馆,逐渐成为国家基础科学研究的基地。1862年《莫里尔法》通过,各地农业赠地学院成立,奠定了美国州立大学和农业研究政府实验室的基础。1863年美国国会立法成立了国家科学院,成为政府和科技界的主要桥梁之一,这大概是美国第一次通过立法的方式成立一家联邦科学机构,也是美国政府主动介入联邦科学活动的起始探索。1901年美国国家标准局成立。总之,直到第一次世界大战前,美国的科学界已经基本形成了大学、工业、私人基金会、政府、学会这样几种科研力量和科技机构,科技体制的建立为科技革命的发展奠定了坚实基础。

主要参考文献:

1.  冯昭奎. 科技革命发生了几次【J】.世界经济与政治,2017(2):4-24.

2.  【美】杰克.戈德斯通.为什么是欧洲【M】.关永强,译.杭州:浙江大学出版社,2010.

3.  贾根良. 第三次工业革命:来自世界经济史的长期透视【J】.学习与探索,2014(9):94-107

4.  杨长. 新一轮科技革命发展趋势及其对世界经济格局的影响【J】.全球化,2018(8):25-38.

5.  党倩娜. 世界新一轮产业变革影响与趋势研究【J】.竞争情报,2013(冬):39-47. 


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