051【免费试听·科技第1课】从物理学家的角度谈谈，科技到底是什么？

淼叔帮你探知世界已经进入第三部分，今天我们讲一讲第三期的主要内容，就是人类的科技发展史以及从科技发展中，我们到底得到了什么。今天的第一课，就是科技概论。我的编辑说：淼叔，你能从物理学的角度来定义科技是什么吗？我觉得这个有点画蛇添足，虽然物理学是一个基础科学，或者是基础科学中的基础科学，没有必要从物理学的角度来定义科技是什么。而是从一个物理学家的角度来讲一讲科技对我来说意味着什么，科技简史谈的到底是什么。当然，在我们谈科技简史之前，我们不得不谈科技是什么意思。

科技在中文中的意思显而易见，就是“科学”与“技术”的简称。我们先谈科学。从字面上了解，就是“分科之学”。英文的“Science”也是有这个意思。如果我们打开英文版的维基百科网页，查一查对“Science”的定义就是人类对自然的知识。那么自然又是什么意思？自然就是有别于我们主观的规定，无论是个人的规定、想象、一种爱好还是社会上的一个所谓的，达成的共识。比如，法律就是非自然的东西。所以，科学首先是关于自然的认识、知识。当然我们也可以把科学推而广之，把人类包括进来。但是，是从所谓的“客观的角度”来看待人类，而不是说张三有自己的观点，李四可以有自己另外的观点。科学不是这样的。

首先，尽管我们说科学真的是独立于人的主观之外的学问。但也不完全是。科学是有一个共同体的。特别是近代所谓的科学共同体，主要是由一些学者和科学家组成的。由共同体达成一个共识说xx是科学，那么xx就是科学。科学也会有进步，如果说共同体里面的某一个人发现，这个共同体里面的一个认知需要改进，或者需要颠覆，那么这个人首先提出这个倡议，写一篇论文，其他的学者和科学家通过思考以及重要的科学实验论证并且接受了这个倡议，所以科学就是一个科学共同体不断地改进我们的认知的一个过程。

我们可以说科学起源于人类最初的认知的这个世界。比如一万年前，人类开始了农业活动。农业不完全是科学，它还有技术层分。我们放在后面再谈。农业大约是从一万年前发展的。人类为了种植植物，驯化动物，必须对植物和动物有一定的认知。同时，还需要对季节的变化有一定的认知。然而，对季节的变化的认知就需要守时来分别时间。那这个时候，人类就必须利用天文学的观测把时间精确化。天文学可以说是最古老的科学分支。

接下来，数学也是非常重要的。人类从认知自然数开始，就认识了所谓的有理数，也就是说两个整数之比。大约到了两千多年前，人类还知道了什么叫0。负数就是更近代的数学知识了。

说到科学，我们就不得不提古希腊。古希腊可以说是第一个科学家或者是哲学家泰勒斯的诞生地。但是在亚里士多德时代，科学才被系统化。亚里士多德发明了物理学这个词。在亚里士多德那个时代，不仅仅对地球产生了认知，他知道了地球是球状的。同时，他还对物理学规律作了归纳。那么，真正的近代科学大约从哥白尼时代算起，大约距今500多年的时候。

到了开普勒、伽利略，都是距今四百多年。再到了距今我们三百多年的牛顿。这个时候，近代科学才得以确立。

我再来回顾一下科学是什么。科学就是人类对自然的认知的一个共同体，是一个认知，是一个知识。

接下来，我们谈谈技术。

技术是什么？坦率地说，“technology”这个词是到了19世纪，也就是第二次工业革命发生以后，才特别被强调的。但是我们之前说过，其实农业有一部分是技术，比如说耕作、如何种植庄稼等。这些也是一种技术。当然我们要说技术，还可以追溯到更加古老的时代。那我们就要回顾到旧石器时代了，然后又到了新石器时代。当人们开始可以利用工具之后，技术就已经产生了。当然，到了今天，我们把工具、仪器以及一切建筑在我们对自然的认知之上所发展出来的，能够改进我们生活的所有的东西都叫做技术。其中特别要强调的就是，轮子的发明。

轮子的最早期发明到底可以追溯到一个什么时代？根据考古学，我们最早可以追溯到5500年前。当然在中国的传说中，是黄帝发明了轮子。黄帝的姓氏是轩辕氏，轩辕的另外一个含义也是轮子。当然轮子的发明，彻彻底底把人类的旅行，也就是人类的“衣食住行”里的“行”彻底变革了。轮子的发明，改善了我们的生活，同时又催化了人类之间的大规模战争。比如中国的春秋战国时代，已经有两轮马车的战车了。在西方，也有两轮马车的战车。我们可以从古希腊《荷马史诗》中看到相关的描述。到了后来，还有四轮马车的战车。

一直到了18世纪中叶，蒸汽机的发现。再到了18世纪末，人类发明了火车。再到19世纪末，20世纪初的时候，人类又发明了汽车。在“衣食住行”的“行”中，人们现在最依赖的还是轮子，飞机也要用。全世界所有人乘坐飞机加起来的距离都远远不如人类运用轮子类的交通工具加起来的距离，比如高铁、火车、普通的汽车，所有的这些交通工具都是最重要的发明。这节，我们是以轮子为标志来谈谈什么叫技术。

技术这件事到了现代，可以用一句话来概括。就是说：人类基于科学原理之上发明的一切改进我们生活的方式的东西，都叫技术。这是一个相对窄一点的定义。举个例子，我们现在看来，航天活动好像并没有改善的生活。但是未来，人类去月球旅行，甚至未来绕着火星兜一圈回地球，从某种意义上来说也是改善我们的生活。生活中不光是吃喝拉撒，还包括享受，还包括欣赏一些罕见的景色等。那么未来，航天活动也会变成改善人类生活的一种方式。所以我们要把这个技术从“改善人类生活”的概念扩展一下。

作为研究理论物理的我是如何看待科技的重要性呢？我曾经遇到过很多问题以及质疑。上海交通大学江晓原教授认为：科技发展到今天，已经给我们带来一些灾难性的改变。当然这些东西我们承认存在，比如农药的滥用，化学药品的滥用，甚至化肥的滥用等诸如此类，还有食品添加剂，比如三聚氰胺这类的东西。这些东西确实给我们带来了一些倒退，但是我们相信要去克服科学技术给人类带来灾难性的应用，我们还是要用到科技。当时，我就跟他说，你别以为在农业时代我们就完全靠自然生活。比如李白去黄山看瀑布，他是骑着驴或者骑着马去的，可不是步行去的。所以骑马，骑驴也是农业革命给我们带来的进步。农业革命也是一个技术性的，包括科学的革命。

那么理论物理学家还有一个重要的认知：在过去的三次农业革命和三期工业革命中，物理学在三次工业革命中起到基础的作用。

为什么说有三次农业革命？可以说一万年前，当人类开始驯化动物，种植庄稼时，至此已经有了第一次农业革命。第二次农业革命其实是青铜的大规模使用，或者是说青铜器的普遍使用。然后第三次农业革命应当是铁器的使用。所以农业革命也是三次。

现在说说工业革命。那么我为什么说物理学在三次工业革命起到基础性的作用？我们先来回顾一下，看看这三次工业革命都发生了什么？

第一次工业革命发生在18世纪60年代，蒸汽机啊，珍妮纺织机的发明。这个时候的主要是基于【牛顿力学】的建立。那么我们会利用力学的原理，利用能源的革命来奠定大规模的工业生产活动基础。当然同时，也改进了我们的衣食住行的各方面。

第二次工业革命也是以能源为基础。我们通常以电力为举例。西门子的发电机的发明，爱迪生的电灯发明等很多类似的东西，以及电磁波的发现和应用，一直到了19世纪末发明的无线电通讯等。这些发明主要是建立在电力上，而电力革命其实也是一个能源性质的革命。这个革命还有更多其他的、重要的物理学应用。这些物理学应用是在牛顿力学之后，特别是19世纪物理学家发现的很多新物理学规律。包括电磁规律以及热力学规律等。

第三次工业革命是发生在不到100年前，大约是五六十年前。主要革命是基于以下几点：1. 自动化；2. 计算机的发明；3. 核动力的发现；4. 生物学的发展，比如DNA的发现等。但是第三次工业革命的主要驱动力还是物理学。那么前面已经概括了农业革命、工业革命以及在这些革命之后的物理学所起到的。当然物理学是所谓的分科之学，科学的一个主要的分支。所以科学是彻彻底底地改变了人类的发展进程，可以说我们自认存在20万年，那么中间只有二十分之一，也就是1万年前发生了农业革命，我们人口数量开始爆炸。而这20万年中间只有200多年，人类的科学技术才突飞猛进地发展。可以说在整个农业时代，人均GDP可能就400美金，那么到了今天后面都加了两个“0”了。

未来的科学发展趋势当然有很多种。特别是，我们最近炒得非常厉害的人工智能。尽管人工智能现在会巨大地改变我们现在的生活。但是我不觉得人工智能会是第四次工业革命。关于第四次工业革命，我们在这系列课后还会有机会提到。至于科幻作家希望的大航天时代，我觉得要比第四次工业革命来得更晚。因为大航天时代主要依赖于再进一步的能源革命。而我对能源革命的展望，相对来说和人工智能以及第四次工业革命来比，还要发生得更晚，可能两个世纪，甚至还要长的时间。