科技發展的歷史與最近幾十年來科技發展、經濟發展的關係

中國科技發展簡史

首先，我簡略地與大家一起討論一下近代科學引進到中國的大略歷史。

科學家公認在公元1400年以前，中國的科技發展在世界是領先的。他們認為：東方與西方的科技交流在1400年以前，主要是從東方向西方引進。第二階段是1400年到1600年，也就是明朝初年到明朝末年。這二百年間，中國落後了，因為中國對於新思想、新發展是裹足不前的，而西方則通過一個醞釀時期，發展了新的思想方法、近代科學。從1600年到1900年這段時間為明朝末年到清朝末年，這三百年間在中國的社會上所發生的現象是抗拒新的思想。比如在16世紀初，一個耶穌會的傳教士利瑪竇與上海一名大學士徐光啟兩人一起翻譯了阿基米德幾何原理，這在歷史上是非常重要的事情。尤其是1607年即翻譯的那年，比世界歷史上的巨著──牛頓的力學原理發表的時間還早80年。牛頓的力學原理是1687年發表的，所以中國引進西方阿基米德幾何學的譯著比牛頓力學原理出版還早80年。

尤其值得注意的是：如果把牛頓力學拿出來看看，就知道牛頓是很受阿基米德的影響的，阿基米德的書是從定理─公理─定理─證明─引理等等。這同一個格式被牛頓引用來寫牛頓力學。所以以牛頓為代表，希臘人的幾何思想、邏輯程序是產生了大影響的，可是在此80年前，在中國引進阿基米德幾何學時，對當時的中國並未產生多大影響。可以說在這三百年間，概括言之，中國社會是抗拒新思想的。抗拒的道路非常複雜。我們今天暫且沒時間仔細討論，我自己也覺得這個抗拒現象的基本原因是值得科學史研究的，應繼續努力去深入瞭解這中間的原因。到1900年，中國可以說是到了山窮水盡的時候，中國的鴉片戰爭已過了60年，後來又有英法戰爭，又有中國被日本打敗的慘痛經驗及八國聯軍，這一連串內憂外患，使中國社會在20世紀初年不得不改變。這一改變後所發生的約一百年間的事情。我覺得目前還沒有溝通體系。為什麼這樣講？因為從1900年到1950年，可以說近代科學在中國是從零開始的，確實是。1900年時，中國確無什麼近代科學，到1950年時，中國已有了近代科學。這點我自己深有體會，因為我自己是抗戰時期在西南聯大唸書的，我那時在西南聯大本科生所學到的東西及後來兩年碩士生所學到的東西，比起同時美國最好的大學，可以說是有過之而無不及。從零起步，在50年之間，兩三代的學術更替之間，就可以達到現在這個前沿，這個速度我認為是驚人的。可是到1950年，雖然在中國可以學到最先進、最前沿的科技知識，可是還不能說，科技在中國已經很普及，已經生根了。因為已受過訓練的科技人才還很少，有科技知識的地方還是少而又少，而實驗室、研究所的設備，還基本上是處於非常原始的狀態。所以，頭50年的進步，雖然是很神速，可是還沒有達到把科技變成中國社會一部分的地步，這一點是在以後的50年達到的。從1950年到今天，到20世紀末年，毫無問題是中國科技達到世界科技前沿的一個時代。從1900年到1999年，這99年的歷史是如何非常艱難困苦地從零開始，達到今天這個地步的，值得大書特書，且值得仔細去研究。我個人覺得，在這方面，研究工作還做得不夠。

今天的科技研究，在全世界都較重視，下面我與大家簡略描述科技研究到底有些什麼種類，以及每個種類有什麼作用；必須要怎麼掌握，才能夠使得在經濟狀況還不是特別優越的前提下，能夠進入高速發展。

一般講，科研有三種，世界各國分類不一樣，但總的來講，都是這三類。第一類是基礎研究，第二類是發展性研究，第三類是應用研究。我把基礎研究圈畫得很小。發展研究圈畫大點，應用研究圈畫得特大。是什麼緣故呢？因為從費用、參與研究的人員、從立刻對社會的貢獻來講，基礎研究直接的影響很小，參與人員也很少，費用也較小；發展研究參與人員多些，費用大了一些；最後應用研究所包含的人力、財力和直接產生的影響就大多了。所以一般講來，這三種科研是互相關聯但又不一樣的。下面我還要舉幾個例子討論。許多東西是從基礎研究開始，然後有發展研究，可是發展研究又常常影響基礎研究，為什麼？因為在發展研究的過程中，人們常常瞭解到原先基礎研究裡的一些原則還沒有被掌握，又或者是有了新發展，所以這裡是相互作用，不過當然主體是基礎研究向發展研究方向走。發展研究與應用研究呢？也同樣如此。

應用研究與基礎研究本來不直接發生關係，可是實際上也發生關係。為什麼呢？因為應用研究可以產生許多新的技術、新的設備，這些新技術、新設備可以幫助基礎研究做更深入的研究，反過來，基礎研究也可以直接影響應用研究，因為有一些應用研究的問題跟基礎研究領域裡最直接最基本的原則有很密切的關係。所以，這是一個很複雜的三角形的關係。從一個國家的政策來講，可以這樣說，基礎研究是一個不問經濟成果的研究，這種研究通常在15年、20年，甚至於50年之內不問它是不是發生經濟效果；發展研究就比較接近有經濟效果，這種研究通常是希望在三年、五年、最多十年之內要有經濟效益，這種研究是發展性的研究；應用研究是更迫切的，是要研究出直接與產品有關係的，可以說是二～三年內要直接與生產發生關係的研究。所以，從投資時間效益這個觀念來講，這三種研究也是截然不一樣的。對於這三種研究不一樣的地方如果沒有瞭解，那麼，在研究時，就常常發生困擾。

我們從另外的立場也可以討論這三種不同的科研，就是這些科研在什麼地方做。這個當然世界各國不一樣，我最清楚的是美國。美國的基礎研究基本上是在大學裡做。美國與從前的蘇聯與現在的中華人民共和國科研的體制有一個主要不一樣的地方，就是在從前的蘇聯與現在的中華人民共和國都有龐大的科學院，很多的基礎研究都是在科學院做的，雖然在中國的很多大學裡，也做基礎科學研究，不過，假如我說有一半的基礎科學研究在今天的中國是在科學院研究所裡做的，我想這個大概不會有什麼不對的。那麼，如果你討論到改革開放時期的話，這個比重在科學院就更要大。 在美國，就完全不一樣，美國絕大多數基礎研究是分散在各個大學裡。美國雖然也有一些國立的實驗室，而這些國立實驗室也做相當多的基礎研究，不過重點，毫無問題的是在大學裡。發展研究與應用研究的主體在美國是在企業的實驗室。大學裡有基礎研究，也有一部分的發展研究，不過發展研究的比重比較小，主體的發展研究與應用研究都是在大的工廠裡做的，比如IBM，IBM研究的投資最主要是在應用研究上，不過它們也做很多的其他研究。如美國電話電報公司，也是很多的應用研究，也有發展研究。事實上，一直到最近為止，像美國電話電報公司IBM這些大企業的資金雄厚的大研究所甚至做基礎研究，基礎研究雖然不是他們最重要的部分，他們也在這方面投資。可是，最近五年有一個新現象，就是因為所有的研究都越來越貴，現在美國這些大企業的實驗室，像IBM、美國電話電報公司間接地都撤離了基礎研究。最近五年之內，他們漸漸企圖把基礎研究的實驗室都關掉，為什麼呢？因為他們公司財力不夠，不能夠繼續支持基礎研究。

從歷史的發展來看，我們也可以討論這三種不同的科研。在美國，最早是應用研究。在20世紀前，基本上既沒有基礎研究，也沒有發展研究，當時美國已有很好的工廠，所以他們所做的研究都是應用研究。從20世紀初開始，美國工廠裡成立了一些研究室，有新的潛力向發展研究方向進軍。向基礎研究進軍是最近的事。所以，可以說，美國的科研發展是以經濟效益為第一重要的，與經濟有直接關係的，就先發展，如果照著經濟規律來看，這是很自然的。中華人民共和國在開國後，對這三樣都發展，其中基礎研究的比重很大，我想這與基礎研究在國際上聲譽大有關係，比如諾貝爾獎金獲得者多半是搞基礎研究的，所以，很容易覺得基礎研究是這個國家的命根。基礎研究究竟是不是命根呢？當然確是命根之一，不過基礎研究不建立在更大的發展研究上，而發展研究不建立在更大的應用研究上，那麼，基礎研究就沒有經濟效益。這在改革開放前，（我個人認為）是中國科研體制的大缺陷，尤其是缺乏發展研究。那時，很多工廠有應用研究，直接研究產品，有很多研究所，都在做基礎研究，當時中國就沒有發展研究這一環節，所以基礎研究的結果可能不能應用到工廠裡去，這樣，基礎研究的經濟效益就發揮不出來。我們高興的是最近改革開放以來，這種現象漸漸地減少了，對發展性研究有了新的認識，比較注意了。

我舉幾個例子，講這三種研究的歷史順序。

第一個例子是無線電

無線電最初是如何起源的呢？是從基礎研究開始的。當時在18世紀末年，19世紀前半世紀，有很多關於電學與磁學的研究，這裡當然是很複雜的。這裡頭當時沒有應用，假如要有應用，也只是些很小的技術。可是對電學和磁學的基礎是在那時奠定的，如法拉第和麥克斯韋以及他們同時代的人比如安培，他們把電磁學的基礎結構寫成方程式，最後的方程式寫出來是1865年。這個毫無問題是物理學在19世紀最重大的成就，可是當時還不太能用，當時完全是個沒有經濟效益的研究。後來先通過了麥克斯韋的方程式，在19世紀後半世紀被德國的黑格斯發現並且證實了麥克斯韋所預言的電磁波可以在空中被傳遞。這證實到20世紀出台，1900年馬可尼就把它發展成最簡單的無線電傳播。這個發展性研究，後來通過美國電話電報公司、NPT這些公司（NPT是較新的公司）大大發展了，把它應用了，就成了大的無線電通訊公司。這一系列成就就是從基礎研究到發展性研究到應用研究一個很好的例子，這個例子因為很多應用是在上個世紀，看起來很慢，麥克斯韋方程式寫出來是在1865年，50年後才有馬可尼。馬可尼通訊的話網雖然是在十幾年，甚至二十幾年內就應用了，可是應用還不夠快，是到了最近這三、五十年內，通訊事業才大大地發展了，就是大多的無線電話都是無線電的應用。

第二個例子是生物工程

生物工程是最近50年劃分出來的一個嶄新的工程方向，前途將是無量的。20世紀後半世紀發展出計算機，計算機對整個世界的經濟結構的影響是無法計算的，我想到21世紀頭50年，生物工程對於社會、國家經濟結構的影響，恐怕還要超過計算機的影響。生物工程就發展的快來講，（當然生物工程有很悠久的歷史）大家都知道是由沃森─克里克在1953年寫出關於生物DNA雙螺旋模型的文章，這篇文章把生物遺傳的一個最基本的結構，一個最基本的辦法給了一個瞭解，通過這個瞭解，以後發展成了很多很多生物部門，最後達到工程應用。促成生物工程工廠，現在生物工程的技術在最近這些年是上千個技術，而且每個技術都可以產生出很大的經濟效益。這個例子大家一看就知道，更新的技術，它的週期要比剛才那個要快得多，因為沃森─克里克的文章，比麥克斯韋的文章晚了一百年，可是這種發展非常快，這是國際上目前科研發展的一個趨勢，就是發展週期越來越快，這與國際競爭也有密切聯繫。

第三個例子是激光技術

1924年，一個名不見經傳的印度人名叫歐森，他寫了一篇文章，是用英文寫的。但是英國雜誌不給他發表，結果他寫了一封信把稿子附在裡面寄給愛因斯坦，愛因斯坦那時45歲了，已是當代最偉大的科學家。作為歐森十分唐突，信 上說，我這篇文章很好，英國人不給發表，可否請你翻譯成德文在德國發表。愛因斯坦看了後覺得歐森解決了他不能解決的問題，所以他就翻譯成德文（文章不長），他在翻譯的文章下面寫了一句話，他說這篇文章很有意思，我還要對這個新的方向作新的發展。然後他又寫出三篇文章。歐森當初的文章是關於光子。光子者即是看到一些光，其實都是一些粒子在作散佈，歐森是把光子水化，與平常水一滴一滴的凍結方法一樣。這是一個很深奧的事情，是20世紀一個大發現，最早發現就是歐森。愛因斯坦看了後，他認為歐森水化是對的，也應該運用到原子上，這樣就引導出一個理論，認為很多原子，即使彼此之間沒有相互吸引的作用。它也要相互連接起來。這在當時人們都不相信，當時認為所有氣體都可變成液體，它們的分子之間都能相互吸引的，吸引力更大，就從氣體變成液體。愛因斯坦怎麼講沒有吸引也可以從氣體變成液體呢？不過，過了10年之後，大家有別的證據，證明這個想法是對的。可是愛因斯坦的預言始終不能證明，為什麼？因為要做到他所講的情況必須達到非常低的溫度，這個低溫當時是不能達到的。所以在10年前，沒人認為歐森─愛因斯坦的文章所講的現象是可以用實驗的方法來證明的，雖然到了30年代所有人都同意了歐森─愛因斯坦的想法理論上是對的。可是最近10年來，通過不能想像的新技術，至少有四個，主要是用了很多激光技術，到了五年以前，大家忽然發現歐森─愛因斯坦的想法可以變成現實。為什麼呢？因為所能達到的最低溫度大大降低了。只要學過熱力學的可能知道，我們平常溫度是攝氏10度、20度、0度、負10度，沒有念過物理學的可能認為溫度可達負無限大度，這在19世紀實際是不可能的，因為溫度有所不至。所有的溫度是原子、分子在動，溫度越高，它就動得越快，反過來，動得不厲害，它就變冷，越冷它就越不動，最後有一個數大家都不動，就到0度，到了這個溫度大家都不動了，這個絕對零度就是攝氏負273度，後來為了方便起見，大家就都從負273度開始，所以冰點零度叫正的273度K。要達到歐森─愛因斯坦文章所講的地步，需要一億分之一開氏度，才可達到歐森─愛因斯坦文章中所講的現象，這在十年前是不可能的。當時，有人就提出這個矛盾，當作笑話提了，可是通過一系列的非常妙的、用很多激光的方法，現在可以達到這個溫度。1995年夏天，在克洛阿特大學達到了這個溫度，很快其他幾所大學也可以達到這個溫度，然後NRC也可以達到，這是近年來物理學裡最重要的突破。為什麼說它重要呢？反正他們都同意歐森─愛因斯坦文章中所講的現象，還有什麼可以驚訝的呢？因為你一旦發現歐森─愛因斯坦文章中所講的現象，這就打開一扇大門，這個大門將來要產生什麼呢？歐森─愛因斯坦文章所講的發展性研究還未開始，將來會有什麼應用還沒有開始，不過我們可以預言，會有很大的發展。你想激光在50年代發展後，它發展性的研究與它現在在工業上的應用，醫學上的應用是近40年來大大發展的，這也是一個新技術時代的到來。像這類發展是越來越快，我想歐森─愛因斯坦文章所講的現象將用不了多少年，就會有大發展。

高科技發展趨勢

我們如果回顧一下這些高科技發展與歷史，在這四十多年，五十多年之內，發展的大趨勢有兩個重要的地方。一個是政府大量投資。科技的研究由政府大力支持是第二次世界大戰以後的現象，二戰前很少有政府貸很多錢支持科研。為什麼二戰後會有政府投資呢？因為大家看到，在二戰中原子彈的發現對二次世界大戰有決定性的影響，所以，為了國防，全世界都向科技投資，投資後發現，除國防外，還激發了經濟的發展，所以政府投資越來越多，這是很新的現象，是近五十年的事情。美國政府投資項目最早是很小的項目叫歐文奧，是美國海政部所做的項目，後來是自然科學基金會等，這些大量鼓勵科技發展，與今天美國整個社會經濟結構有極為密切的關係。世界各國也都在做這類事情。

第二個是今天的生產越來越向高科技方向發展，像許多低科技的生產，美國基本放棄了，為什麼呢？因為美國工資太高，還不如停產，到別的國家去買。這個現象越來越多，已經工業化的國家或地區都拚命在向高科技方向發展，將人力、財力向這個方向投資，漸漸放棄中、低科技的生產。還不止於此，最近20年來還有更新的趨勢。一個是學科融合化。各科發展相互融合，例如掃瞄器。掃瞄器的最早研究者是一名物理教員，可是他對醫學有興趣，對物理有知識，所以他把兩者結合起來，就發展成了一個新的掃瞄辦法。這後來得到重大發展，因此他獲得諾貝爾獎金。再如現在各個學院產生新的系，叫材料科學系，50年前沒有材料科學系。這個不能想像的材料，並且突飛猛進地發展，都是學科融合化的結果，這也使學化學的人頭痛。一方面是機會，一方面覺得頭痛，因為傳統科目分開得很清醒，而現在要融合，這就需要一些人才專門從各科的不同領域看出些苗頭。另外，是生產知識化。現在的生產是越來越知識密集化，如果知識不夠密集化的生產，不是被淘汰，就是價格比別的高。所以，各國向知識密集化生產方向發展，它的經濟就容易發展。另外，一個顯著現象就是市場國際化。今天的市場，一個國家賣的東西有可能是地球的另一端運來的。金融國際化更顯著，在一個國家、地區，只要按幾個電鈕，就可以把幾十億、幾千億的錢從一個國家、地區拿到另一個國家、地區。這許多現象都是在中國的學校、政府都能感覺到的，這是潮流，而且這些潮流在今後10年、20年還要繼續發展下去。

（原載香港《今日東方》創刊號）◆