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全球科技通史

  • 定价: ¥88
  • ISBN:9787521701425
  • 开 本:32开 平装
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  • 折扣:
  • 出版社:中信
  • 页数:451页
  • 作者:吴军
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  • 2019-04-01 第1版
  • 2019-04-01 第1次印刷
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导语

  

    人类的科学发现、技术发明究竟是如何演化的,它们从哪里来,又要到哪里去,这些问题通常不会在专业课程和教科书中探讨,因为专业课程和教科书主要是传授科学技术的结果,而不是原因和过程,更不要说对科学和技术史的整体梳理了。吴军博士的这本《全球科技通史》帮助我们从历史视角思考科学和技术的过去与未来,非常值得推荐。

内容提要

  

    大部分人谈到历史的时候,关注的是国家的兴衰、王朝的更替,往往忽视了科技的力量。“文津图书奖”得主吴军博士,首次从科技视角串联历史,以能量和信息两条主线,系统阐述了自智人以来人类文明的演进。
    吴军著的《全球科技通史》从远古科技、古代科技、近代科技和现代科技四个部分,详细描述了几万年来农业、工业、天文、地理、生物、数学等各个领域关键性的人物、事件及意义,绘制了一幅科技驱动历史的恢宏画卷。
    本书既从不同角度对人们熟知的常识进行解读和剖析,又挖掘出许多新的观点,让读者见微知著,感受科技叠加式进步的魅力。
    通过阅读本书,你将俯瞰一整部人类科技文明史,真正洞察世界变化的趋势,进而消除由于对周围世界缺乏了解、对未来缺乏把控而产生的焦虑。

媒体推荐

    钱颖一,清华大学资深教授、经济管理学院前院长,西湖大学校童会主席
    人类的科学发现、技术发明究竟是如何演化的,它们从哪里来,又要到哪里去,这些问题通常不会在专业课程和教科书中探讨,因为专业课程和教科书主要是是传授科学技术的结果,而不是原因和过程,更不要说对科学和技术史的整体梳理了。吴军博士的这本《全球科技通史》帮助我们从历史视角思考科学和技术的过去与未来,非常值得推荐。

作者简介

    吴军,学者,投资人,人工智能、语音识别和互联网搜索专家。毕业于清华大学和美国约翰?霍普金斯大学,现任丰元资本创始合伙人、上海交通大学客座教授、约翰?霍普金斯大学工学院董事等职。
    吴军博士曾作为资深研究员和副总裁分别任职于Google公司和腾讯公司。在Google公司,他和同事一同开创了搜索反作弊研究领域,成立了中、日、韩文产品部门,设计了Google中、日、韩文搜索算法,领导了Google自然语言处理和自动问答等研究型项目,拥有近20项美国发明专利。在腾讯公司,他负责了搜索、搜索广告和街景地图等项目。作为风险投资人,他成功地投资了150家硅谷和中国的高科技企业。吴军博士对科技产业有深入的研究,是当今硅谷地区解读IT产业最权威的专家。
    吴军博士著有《数学之美》《大学之路》《文明之光》《智能时代》《见识》《态度》和《全球科技通史》等多部畅销书,并多次获得包括文津奖、中国好书奖、中华优秀出版物在内的图书大奖。

目录

序  从科技视角俯瞰历史,从历史视角理解科技/VII
前言  科技的本质
第一篇  远古科技
  第一章  黎明之前
    从用石头砸开坚果开始
    告别茹毛饮血
    从山洞到茅屋
    虱子和衣服
    最早的武器
    善于说话者胜
  第二章  文明曙光
    储存太阳能
    驯化水稻
    陶器的出现
    美索不达米亚的水渠
    轮子与帆船
    从1到10
    开始记录一切
    星辰的轨迹
第二篇  古代科技
  第三章  农耕文明
    青铜与铁
    解决粮食问题
    纺织、瓷器与玻璃
    城市的胜利
  第四章  文明复兴
    古希腊人的贡献
    纸张与文明
    从雕版印刷到活字印刷
    阿拉伯文明的黄金时代
    大学的诞生
    漫长的中世纪
    美第奇与佛罗伦萨的穹顶
    日心说:冲破教会束缚
第三篇  近代科技
  第五章  科学启蒙
    科学方法论
    近代医学的诞生
    开启大航海时代
    神说,让牛顿去吧!
    炼金术士还是化学家
  第六章  工业
    月光社与工业
    蒸汽船与火车
    机械思维的胜利
    永动机不存在
    细胞学说与进化论
    电的发现与存储
    直流电与交流电
    通信以光速进行
  第七章  新工业
    石油:工业的血液
    化学工业助力农业
    给轮子加上内燃机
    飞上蓝天
    最伤力跃迁
    洪堡与教育改革
第四篇  现代科技
  第八章  原子时代
    突破物理学危机
    了不起的原子能
    雷达的本质
    制药业突飞猛进
  第九章  信息时代
    新数学和新方法论
    从算盘到机械计算机
    电子计算机的诞生
    摩尔定律的动力
    “便民设施”互联网
    前赴后继的移动通信之路
    太空竞赛
    从豌豆杂交开始的基因技术
  第十章  未来世界
    癌症的预测性检测
    基因编辑的成就与争议
    可控核聚变还要多久
    “新生产关系”区块链
    利用量子通信实现数据安全
    可想象的未来科技
参考文献
后记  人类历史最精彩的部分是科技史
索引

前言

  

    在中国,人们对科学技术的追求一直伴随着中国现代化的进程。近几年,科技更是成为全民关注的热点。当然,这与中国经济发展到了新的阶段有直接关联。2018年,中国的人均GDP(国内生产总值)达到近1万美元,中国经济要想突破中等收入陷阱,实现可持续发展,只能靠创新,而创新离不开科技,这已经形成共识。这是当前全国出现科技热的经济逻辑。
    不过,科技演进的历史不仅仅是经济逻辑。人类的科学发现、技术发明究竟是如何演化的,它们从哪里来,又要到哪里去,这些问题通常不会在专业课程和教科书中探讨,因为专业课程和教科书主要是传授科学技术的结果,而不是原因和过程,更不要说对科学和技术史的整体梳理了。吴军博士的这本《全球科技通史》帮助我们从历史视角思考科学和技术的过去与未来,非常值得推荐。
    吴军在清华园长大。他从清华附中考上清华大学,取得计算机科学学士学位和电子工程硕士学位,之后留学美国,获得约翰.霍普金斯大学计算机科学博士学位。他曾在谷歌和腾讯工作,具有中美高科技企业的丰富工作经验,目前在位于硅谷的由他参与创立的一家投资基金工作,专门投资初创的高科技企业。在此之前,吴军已经出版了众多畅销书,包括《数学之美》《浪潮之巅》《文明之光》《智能时代》等。应该说,他写《全球科技通史》,既有他的学科背景,也有他在科技创新实践中获得的直接感悟。
    《全球科技通史》讲述的是人类科技发展的历史,覆盖了从人类文明最早的石器时代到当前的信息和生物时代的漫长历程。吴军把人类的科技发展历史划分为四个阶段:远古科技、古代科技、近代科技、现代科技。虽然不少近代科技的内容在高中阶段有讲授,现代科技的内容在大学阶段有讲授,但是我们通常是把这些内容作为知识来学,作为知识点来记,我们并不一定了解,更不懂得它们是如何产生的,是在什么背景下产生的,更不知道它们的影响。这些影响大多不是发现者和发明者自己所能预料的。至于远古科技和古代科技,我们知道得就更少了。
    阅读这本书,读者可以从中获得很多启发。首先,我们可以从中获得科技的历史感。我们会从历史中受到启发,对当前的事件产生不同一般的想象,从历史中获得新的视角。比如,今天我们对互联网日新月异的发展惊叹不已,我们对人工智能的潜在功能寄予无限的希望,我们很容易以为这些都是史无前例的。但是读了这本书,你会对历史有一种新的感叹,对今天的科技多一份思考。比如,你会对电报的发明(第一次从华盛顿向巴尔的摩发报)感到震撼,因为这是人类第一次使得一般性信息的传播速度比人(或马)更快。你也会对电的发明带来的广泛影响感到惊叹,没有电,就没有电梯,就不可能有高层建筑。手机作为信息传输工具是电报电话的延伸,而人工智能能否像电一样对人类文明产生类似甚至更大的影响,只有放在历史中我们才能欣赏和评价。
    其次,这是一本有关科技历史的书,内容既包括科学,也包括技术。有关科学历史的书不少,但是把科学历史和技术历史放在一起讲的书就很少了。这对中国读者来说,吸引力就很大,因为我们对“科技”这个词习以为常,使用频率可能超过“科学”这个词。科学和技术两者密不可分,同时两者也有区别。科学是发现自然规律,技术是对改造世界有用的发明。近代以来,中国为了追赶西方,着眼点大多在技术和工程方面,因为只有工程和技术可以直接带来经济的繁荣和军事的强盛。在绝大多数情况下,我们对科学的兴趣来源于科学对技术的推动力量。其实,不仅当前如此,一百多年前的洋务运动时期也是如此。虽然这种功利主义取向为全民学习科学和技术提供了强大和主要的动力,但是纵观科学和技术发展的历史,我们发现这种动力只是一个方面,并非全部。认识到科学和技术两者的关系和不同,是我们从读科技史中获得的另一个启发。
    从这本书中我们看到,科技发展有不同的历史时期:有单纯科学发展的时期(古希腊),有单纯技术发展的时期(中国古代),有基于科学发展技术的时期(工业革命时期),也有科学和技术交织发展的时期(当今)。区别科学和技术的一个意义是帮助我们认识到功利和非功利的不同。为了生存和发展是功利的。由于技术大多是为了生存和进步,所以技术是功利的。而科学就不一定。一方面,科学可以用来推动技术的发展,所以科学有功利的一面。我们对科学的崇拜,在很大程度上是出于功利的一面。另一方面,科学也有非功利的一面。科学是人类为了理解宇宙和自己。几乎所有革命性的科学发现,当初都不出于功利,而是为了满足人的好奇心。有些发现后来很有用,有些至今仍然无用,甚至永远都没有用。但是没有这些科学,就没有人类文明的今天。
    最后,从这本书中获得的第三个启发是科学方法论在科学发现和技术发明中的重要性。这本书重点介绍了笛卡儿(Ren6 Descartes,1596—1650)的方法论。我们都知道牛顿(Isaac Newton,1642—1726)对现代科学的基石性作用。但牛顿说他是站在巨人肩膀上的。这个巨人就是提出科学方法论的笛卡儿。笛卡儿不仅影响了牛顿,而且一直影响到今天。
    科学方法论的起点是“怀疑一切”。马克思也把“怀疑一切”作为他的座右铭。吴军把笛卡儿的科学方法论概括为五条:
    ·提出问题。
    ·进行实验。
    ·从实验中得出结论并解释。
    ·将结论推广。
    ·找出新问题。
    近代科学与古代科学(古希腊)的区别是重视实验。而实验的前提是提出好问题,起点是怀疑一切。这种科学方法论就是我们今天说的批判性思维,是目前中国教育中非常缺乏的。从我们的教育体制中走出的学生,虽然会解答很难的题目,但是不会提出好的问题,他们在心理上不敢怀疑,在方法上不善怀疑。没有科学方法论就没有科学技术的今天。这是科技历史的逻辑,更对当今中国有现实意义。
    我在清华大学经济管理学院担任院长期间(2006—2018),着力在本科教育中推动通识教育。通识教育一般是引人人文和社会科学的课程。我也这样做,但是除此之外,我还积极推动对自然科学的课程做出改革,其中的一个举措就是开设了两门新课程——“物理学简史”和“生命科学简史”。物质科学和生命科学各自发展演变的脉络和规律以及对社会的影响不但非常有趣,而且能帮助我们理解科学的本质。但是这些内容并不包含在标准的物理和生物课程中。引入这两门新课程是大学教育改革中的一个尝试。
    我相信,人们对科学和技术的兴趣一定会引发对科技历史的兴趣。吴军博士的《全球科技通史》将带你走进人类科技历史的长河。
    2019年2月15日于清华园

后记

  

    今天介绍科技的书籍已经很多了,各种历史书也不少,但是我为什么还要写这本《全球科技通史》呢?促使我下决心动笔写这本书的原因有这样4个:
    第一,了解科技的历史很重要,而市面上又缺乏一本给大众阅读的科技史图书。因此我希望通过这本书传达一个信息,即人类历史最精彩的部分是科技史。
    虽然人类自有文字记载以来所记述的历史可谓跌宕起伏,精彩纷呈,但是,如果对比一下从公元前后一直到工业革命开始之前人类的生活水平,你就会发现,其间其实没有什么实质性的改善。根据英国历史学家安格斯的研究,西方的人均GDP不过是从600美元增加到了800美元左右,东方的情况更糟糕。不论出了多少伟人,不管今天历史学家如何分析王朝和世界的兴衰背后的政治和军事原因,其结果就是人类的生活没有多大改善。但是,自从人类进入科学理性时代,开始了工业革命,一切就改变了,这就是科技的力量。
    为什么科技在历史上对人类的文明进程如此重要?因为科技是几乎唯一能够获得可叠加式进步的理论。今天没有人敢说自己的诗写得比李白、杜甫或者莎士比亚好,没有音乐家敢说自己超过了贝多芬或者莫扎特,但是今天的物理学家却可以非常肯定地说他们的研究超过了牛顿和爱因斯坦,这就是叠加式进步带来的结果。中国在过去的40年里,一直保持着经济高速增长,这和全民重视科技、中国的科技水平不断提升直接相关。我们在发展科技的同时,有必要了解它的历史。
    今天大部分科技类图书是供专家学者阅读的参考书。而一些比较通俗易懂的科技读物,比如霍金的书,一般只涵盖一个专题的内容。霍金是我非常喜欢的作者,作为剑桥大学的“卢卡斯教授”,他在物理学上有极高的造诣。但遗憾的是,他的书只涵盖一部分物理学的内容。大部分善于写通俗读物的科学家的书也是如此。于是,在读者朋友的建议和鼓励下,我便勉为其难地接受了通过一本小书介绍科技发展全貌的重任。
    第二,近年来,全世界出现了一种科技虚无主义和反智的倾向,社会上出现了一种娱乐至死的思潮,值得我们警惕和反思。
    美国一些科学家嘲笑总统特朗普缺乏科技知识,甚至反智,但是恰恰是这位没有科技知识的总统知道科技的作用,并且致力于改进中小学的STEM教育①,同时在移民的配额上向大学中学习sTEM的外国学生倾斜。反倒是反对特朗普的人试图在美国中小学中减少sTEM的教育,以便让那些不能努力学好相应课程的学生觉得有些面子。以拥有硅谷而自豪的加州居然有议员提出取消高中部分数学课程,以便照顾不努力学习的学生。很多人问我今后的20年是美国有希望还是中国有希望,其实答案很明显,但前提是,中国不能学习美国那些冠以公平名义的不理性的做法,不能变成一个娱乐至死的社会。因此,在社会上树立一种崇尚科技的精神是有必要的。
    今天的中国,全民科学精神和科学素养依然有着极大的提升空间。近年来,在全国提倡“双创”时,照理应该是通过技术革命提升工业水平和生产力水平,但是绝大部分的创业都和科技无关。更有很多人以没有科技含量而能融资上亿为荣,很多机构还在为这种公司背书。至于出现保健品泛滥这样的怪现象,其实反映了全民的科学常识和科学素养还亟待提高。 第三,长期的工作和生活经历告诉我,科学的思维训练对人的帮助非常大。在科学上我们强调从实际出发,不做任何主观的假设,而是要根据事实,通过逻辑得到结论。这样的结论是摒弃了偏见的结论,是可信的、可重复的和有意义的结论。在工作中,我们强调就事论事,对事不对人,这是大家能够合作的基础。科技的发展,离不开这种尊重客观事实的做事方式。 第四,了解科技的历史,有助于我们把握未来技术发展的方向,这个必要性就不多说了。需要强调的是,任何一个历史事件,任何一项发明发现,都需要放到一个大的历史时期、一个大的社会环境中去考察,才能看出它的意义,这也就是所谓的大历史方法。当我们把一个个历史事件、一个个发明创造串联起来,并且和社会发展联系起来时,就能看出几千年来科技发展有两条非常清晰的脉络,就是能量和信息。它们不仅可以将整个人类科技史贯穿起来,还可以帮助我们了解当下和未来科技的动态。 1597年,英国著名哲学家弗朗西斯·培根喊出“知识就是力量”,它成了随之而来的欧洲理性运动的宣言。这句话至今依然振聋发聩,也是对人类文明史最好的诠释。 在本书的写作过程中,我得到了很多人的鼓励和帮助。清华大学的钱颖一教授、北京大学的高文教授给了我极大的鼓励。郑婷、王若师、孟幻、王铮帮助我完成了这本书的策划、编辑、推广等工作。中信出版集团的朱虹副总编辑,经管分社赵辉副社长及其同事张艳霞、张刚、李淑寒、范虹轶、贾顺利、王振栋、郑爱玲完成了本书的策划出版和发行工作。此外,在全书的写作过程中,罗辑思维的创始人罗振宇先生和cE0李天田(脱不花)女士知道我在创作这本书时,专门安排了“得到”的资源向读者介绍本书的大纲(“科技史纲60讲”),罗辑思维的编辑宁志忠先生和白丽丽女士帮助我整理和核对了书中很多内容。在此我要向他们表示最诚挚的感谢。当然,这本书的出版离不开我家人的支持,因此我将此书献予她们。 人类的文明与科技还在不断地发展,同时新的发现也在迭代人们的认知,加上本人学识有限,书中不免有这样或那样的错误,敬请读者指正。

精彩页(或试读片断)

  

    石油:工业的血液
    在大量使用了木材和煤之后,人类在第二次工业[]时开始使用第三种可供燃烧的能源—石油。相比木材和煤炭,石油有两个显著的优点:使用便利和能量密度高。这给社会的方方面面带来了一系列[],我们将再一次看到能量利用的水平和文明进步之间的关系。
    人类发现和使用石油的历史其实很久远。早在公元前10世纪之前,古埃及人、美索不达米亚人和古印度人已经开始采集天然石油。在美索不达米亚的楔形文字泥板上,记载着在死海沿岸采集天然石油的事情,不过,准确地说应该是“以天然形态存在的石油沥青”(我们知道,现在的石油沥青是原油加工过程中的副产品)。早期文明并不是将石油当作能源来使用,而是将天然沥青作为一种原材料。在古巴比伦,沥青被用于建筑,而在古埃及,它甚至被用于制药和防腐。木乃伊的原意[]是沥青。在阿拉伯帝国崛起时,当地人用沥青铺路,建设帝国的中心巴格达。
    中国在西晋时开始有关于石油的记载。到南北朝时,郦道元(?—527)在《水经注》中介绍了石油的提炼方法,这应该是世界上[]早关于炼油的记载。此后,在北宋沈括的《梦溪笔谈》中,也有利用石油的记载。
    作为能量的来源,石油[]先被用于战争而不是取暖或者照明。公元前6世纪,阿契美尼德王朝(前550—前330)的波斯人开始打井取石油,然后很快将它用于战争中的火攻。居鲁士二世(CyrusIIofPersia,前600年至前598年间—前530年)在攻取巴比伦时,他的[]将用沥青点火,烧毁固守在房屋内进行抵抗的巴比伦人的建筑。在随后的2000多年里,很多文明都有将石油用作火攻武器的记载,但是大家并不用它做燃料或者照明,因为原油燃烧时油烟太大,而且火苗不稳。
    石油真正被广泛地用于照明,要感谢加拿大的发明家亚伯拉罕·格斯纳(AbrahamGesner,1797—1864)和波兰发明家伊格纳齐·武卡谢维奇(IgnacyLukasiewicz,1822—1882)。他们于1846年和1852年先后发明了从石油中低成本地提取煤油的方法,从此,使用煤油照明不再有上述问题。武卡谢维奇等人的方法其实是利用石油中不同成分有不同沸点的原理,加热原油将各种成分分离。
    1846年,在中亚地区的巴库发现并建成了世界上[]座大型油田,当时巴库出产世界上90%的石油。1861年,世界上[]座炼油厂建成。19世纪末,在北美大陆的许多地方都发现了大油田,煤油很快取代蜡烛成为西方主要的照明材料,并且因此形成了一个很大的市场。也[]是在这个时期,约翰·洛克菲勒成了世界石油大王——他控制了美国的炼油产业,并因此间接地控制了原油的开采、原油和成品油的运输,以及成品油的定价。
    石油成为世界主要的能源来源之一,是靠内燃机的发明。通过内燃机和汽油(或者柴油)来提供动力,比采用蒸汽机和煤更方便、更高效,也更清洁。因此,从19世纪末开始,全世界的石油用量剧增。
    19世纪中期(1859),美国的石油年产量只有2000桶,但是到了1906年,[]达到了1.26亿桶,半个世纪增加了6万多倍,石油成了继煤炭之后又一种重要的化石燃料。
    石油作为世界主要能源的登场时间,和两次世界大战的时间基本吻合,因此,它不仅成了各方争夺的战争资源,也决定着战争的走向和结果。[]次世界大战前夕,担任英国海军大臣的丘吉尔敏锐地认识到,油比煤做军舰动力更有优越性,它让军舰更快、更灵活,也更省人力。于是,他决定把英国的海军优势建立在石油之上,所有舰船燃料都以油代煤,并且在他的任期内完成了这种转变。后来的战争进程[],丘吉尔非常远见卓识。当时英国本身不产油,因此它一直设法控制着中东地区的石油资源,直到二战结束之后很长一段时间。在第二次世界大战中,一些重要的战役都和争夺石油有关,比如苏联和德国围绕争夺巴库油田的一系列战役,日本进军南太平洋争夺石油资源的诸多战役等。在二战期间,同盟国的石油总产量高达10亿吨,而轴心国只有6600万吨,不到前者的7%。因此,石油紧缺也是轴心国战争失败的一个重要原因。
    从19世纪末开始,煤虽然还是世界上[]重要的燃料,但石油的用量一直高速增长。到了20世纪70年代,人类意识到石油是一种有限的原料,如果不节省使用,很快[]会耗尽,因此在1973年石油危机之后,石油的使用增速开始放缓。除中国外,世界主要产油国产量没有根本性变化。2017年,美国原油产量为37亿桶,基本上和1970年持平。沙特阿拉伯和俄罗斯的石油产量与美国相当。这三大产油国的产量和20世纪70年代初(1973年石油危机之前)相比没有什么变化,1而伊朗则只有当年峰值的一半。
    不过,虽然世界上原油产量没有增加,但是人们对它的依赖程度却非常高。由于石油的能量密度高,燃烧迅速,因此[]世界上90%的运输动力依然来自石油。如果飞机使用煤作为动力燃料,恐怕一半的载重量要用在所携带的煤上,而且起飞前还要经过长时间预热。
    石油工业带来的另一个结果是极大地促进了化学工业的发展,这是因为石油本身是许多化学工业产品的原料。
    虽然化学品的制造(比如酿酒、酿醋)和使用早在公元前[]有了,但是它变成工业,并且和科学的发展联系起来,则是在19世纪。由于钢铁工业的迅速发展需要炼焦炭,从而产生了大量被称为煤焦油的废物,于是化学家在研究煤焦油的特性时,发展出了化学工业。
    1856年,英国18岁的化学家威廉·亨利·珀金(WilliamHenryPerkin,1838—1907)在提取[]疟疾的[]药奎宁时,偶然发现煤焦油里的苯胺可以用来生产紫色的染料,2于是他申请并获得了苯胺紫制造的专利。由于当时染料的价格昂贵,各国化学家竞相利用煤焦油研制染料,很快发明了各种颜色的合成染料,形成了一个新的庞大的产业—有机化学工业。之后,随着石油和天然气的廉价供应,有机化学家找到了比煤焦油产量更高、使用更方便的化工原材料,从此开启了石油化工工业。利用石油合成塑料的方法便是在这样的背景下发明出来的。
    P234-238