点击上方蓝字 ,选择关注,可免费订阅!
1962年,日本学者汤浅光朝运用统计学的方法对近代科学成果进行定量分析时发现,从16世纪至20世纪,世界科学中心发生了5次大的变迁,即:意大利(1540年-1610年)、英国(1660年-1730年)、法国(1770年-1830年)、德国(1810年-1920年)、美国(1920年——现在),转移周期大约为80年,科学史界称为“汤浅现象”。我国学者赵红州(1941-1997)在1974年,也独立地发现了科学中心转移的现象并对其进行了多年的深入研究。世界科学中心转移的规律和因素的探讨,具有重要的启示意义。
意大利(1540年-1610年)文艺复兴带来思想解放
中世纪的欧洲,经历了漫长而又黑暗的历史时期。政教合一的罗马教廷,垄断了所有的文化和科学知识。它给科学规定的任务,就是描述大自然的完美与和谐,赞扬上帝的无限威力和无穷智慧。当时,经院哲学是最高的统治思想,谁要稍加怀疑,谁就可能遭到杀身之祸。为了抵御封建教会的压力,意大利的新兴资产阶级迫切希望有一种思想上的力量,来扫荡神学世界观的污泥浊水。他们打着“复兴”古希腊、古罗马文化的旗帜,在意大利意识形态领域,展开了一场对封建教会斗争的新文化运动。
文艺复兴运动——欧洲史上极其重要的历史时期,“是一次人类从来没有经历过的最伟大的进步和变革”,“是一个需要巨人而且产生巨人的时代”,也是古希腊文化后欧洲文化史上第二个黄金时代,为近代科学的诞生和发展提供了精神环境和经济土壤。
文艺复兴的核心是人文主义,抬高人的地位,用人性反对神性,赞美人、人生和自然,崇尚理性和科学,强调用实验和观察来认识人、自然和世界,反对宗教迷信、神学教条和权威主义对人精神的束缚与愚弄。
在意大利的城市里,画家、诗人、哲学家和学者,往往聚集在银行家和富商的家里讨论学术。1438年创办在佛罗伦萨的第一个近代科学院就是一个例子,他们冲破神学的思想框框,做出了许多离经叛道的创造性学术活动。
1543年,哥白尼出版了他的《天体运行论》,第一次提出太阳中心论,取代了沿袭千年的托勒密“日心论”,极大地震撼了教廷。
宣传哥白尼学说的著名学者乔丹诺·布鲁诺不仅以思辨的方式,达到了哥白尼日心论的高度,而且还进一步猜测到,太空不止一个太阳,而且有无限多个像太阳系这样的恒星。布鲁诺宣传哥白尼的新宇宙观,反对经院哲学,激起了教廷的恐惧和仇恨。1600年,布鲁诺被罗马教廷用火烧死在鲜花广场。临刑前,布鲁诺高呼:“火不能征服我,未来世界会了解我,会知道我的价值!”
在这种思想解放的历史条件下,以伽利略为代表的科学思想开始了全面地对古代亚里士多德思想体系的怀疑和挑战。从亚氏的“发生说”到“冲力论”,从“自然界忌真空”到“下落速度与重量成比例”等等,几乎一切古代的哲学信条,都要经过科学实验的检验,从而奠定了实验物理学的基础。伽利略作为近代科学的巨人,一生有十几项划时代的科学发现和发明。伽利略彻底的科学革命精神导致了科学与宗教的重大对抗,1632年2月,伽利略被传讯,6月被押送罗马,接受宗教裁判所的审讯。为了避免酷刑,这个年迈的科学家被迫在印好的忏悔书上签了字。但是,伽利略跪起之后,喃喃自语道:“有什么办法呢,地球仍然在运动!”
教皇可以监禁伽利略的肉体,却不能禁锢伽利略的思想。伽利略的学生在佛罗伦萨建立了齐芒托学会,传播伽利略的科学思想,并承接了此前林切学会创办的实验室,进行了一系列重要的科学实验。
纵观文艺复兴时期的科学道路:哥白尼在自然科学阵地上首先树起义旗,布鲁诺则为之赴汤蹈火在所不辞,伽利略以坚忍的韧性为牛顿力学开辟了道路。先驱者们前赴后继,迎来了近代自然科学的曙光。
文艺复兴是反封建、反教会神权的一次思想大解放,意大利科学正是伴随着文艺复兴运动而兴隆起来,并推动了工业、贸易的巨大发展。在1540-1620年的将近一个世纪时间里,意大利科学成了近代科学的旗帜。
英国(1660年-1730年)科学学会繁荣 科研交流合作自由
17世纪初期,内忧外患导致意大利政治分裂、经济衰落、文化僵化,科学中心也渐渐淡出意大利,而从地中海沿岸转向了大西洋沿岸的英国。
英国是资本主义发展较早的国家,早在1640年英国新兴的资产阶级就发动和进行了资产阶级革命,确立了资本主义制度。新兴资产阶级要依靠科学的力量去发展生产、改进工艺、积累财富,科学家同样需要以科学团体的形式争得社会的承认。1645年,英国有一批科学家进行了自发的串连活动,在格勒善学院和伦敦举行周会,并于1646年迁到牛津大学活动。这时,又有一些科学家,如波义耳、虎克、克里斯托克·棱以及经济学家威廉·配弟等人进入这个团体,交换着各自在科学研究上的成果和想法,并且举行不定期的科学讨论会。因为没有一定的组织形式和规章制度,一般人管它叫“无形学会”。
作为英国皇家学会前身的“无形学会”由于受到资产阶级革命的鼓舞,度过了自己科学史上的“黄金时代”。那时,“自由研究”、“个人奋斗”、“知识私有”三位一体,注重研究和实际生产生活密切相连,如他们把注意力集中在当时一些重大的技术(如抽机、炮术和航海等)问题上,因而受到资产阶级的大力支持和欢迎。依靠资产阶级的大力支持,虎克做了许多出色的实验,这使他后来几乎成了皇家学会的主要台柱之一。与此同时,波义尔发现了气体定律;虎克发现了弹性定律;牛顿和德国的莱布尼兹创立了微积分。特别是牛顿集前人之大成,一生获十几项重大科学成果,奠定了以牛顿力学为代表的近代物理学基础。这些成就,无疑是科学家智慧的结晶,是英国近代科学革命的产物。“无形学会”活跃时期,是科学实验在西方历史上生机勃勃的革命时期,科学实验依靠社会革命所解放出来的生产力,获得了雄厚的物质基础。英国科学的崛起,又为英国工业革命和经济发展创造了极其重要的条件。
无形学会的诞生和发展,标志着科学实验在西方历史上生气勃勃的革命时期。科学实验依靠社会革命所解放出来的资本主义生产力,获得了雄厚的物质基础。科学实验又从上层建筑的革命中得到了强大的思想武器——无神论的唯物主义哲学,为自己的发展开辟道路。
英国在1660年至1730年间,具有60多名杰出的科学家,占当时全世界杰出科学家的36%以上,他们的重大科学成果占全世界的40%以上。1660-1730年英国成为世界科学中心。
斯图亚特王朝复辟后,国王查理二世把“无形学会”改名为“追求自然知识的伦敦皇家学会”,使其成为王朝卵翼下的科学组织。重重的官僚机构,扼杀了“无形学会”的革命精神。18世纪,英国皇家学会严重地衰落下去。据当时该学会唯一期刊《哲学论坛》统计,从1780年起的35年内,600多名会员中,只有六分之一的会员真正工作,其余的人百无聊赖,无所作为。他们自己不学无术,还压制新生事物。荷兰物理学家惠更斯的助手德尼·佩品,因为所设计的真空抽机被学会所拒绝,最后竟穷死在伦敦街头。那位懒惰无能的马丁·福克斯会长,一到主持会议,便在椅子上呼呼大睡。有一首讽刺诗写道:“马丁一觉牛顿梦,科学史上笑话生。醒来不知在何处,为啥坐到此椅中。”
直到工业资产阶级对其进行认真改造之前,皇家学会几乎变成伦敦街头风雨飘摇的老树,这就注定了科学中心要移向他乡。
法国(1770年-1830年)启蒙运动高扬理性 造就科学“黄金时代”
17世纪末,随着资本主义的兴起,法国近代科学开始冲破宗教的枷锁,进入新的发展时期。但是,当时国内的封建势力和宗教势力还相当强大。他们相互勾结,到处扼杀科学,极力宣扬宗教迷信。科学发明遭到压制,科学家也受到迫害。克里亚古登因为在1731年制成第一个气球,并用它做了第一次航行而招来大祸,教会决定把他活埋。他不得不放弃官职,只身逃跑了。更为可笑的是,狄德罗因为主张盲人用盲文读书和工作,教会竟指责他“干涉了个人自由”、“破坏了上帝的权利”,并且把他监禁了三个月。狄德罗曾为之感慨:“愚蠢是这样的普遍和这样的有力,以至于不大吵大闹就不能实行改革。”
18世纪中期,法国资产阶级掀起了轰轰烈烈的启蒙运动。他们高扬理性、批判神权,提倡科学和民主,大兴科学实验。1759年,天文学家克里罗发现土星和木星对哈雷慧星周期的影响,成功地预言了该彗星的到来,在社会上产生极大的震动。同期,启蒙思想家狄德罗将法国许多优秀学者组织起来,编辑出版了卷帙浩繁的《百科全书》。数学家达朗贝尔在为全书所写的序言里明确宣布:“《百科全书》应当揭示人类一切知识的本质,详细阐述多种科学,并指出它们的各种关系。”他宣称,理性的崇拜应当打破传统的崇拜和权威的崇拜。启蒙思想家卢梭公开主张,要用“理性的天平去衡量一切”。
科学可以打破偶像,创新有助于缔造出“在思想能力上,在热情和性格上,在多才多艺和学识广博上的巨人”。在启蒙运动的影响下,科学精神、原则和方法已经渗彻到法国社会的各个方面,科学理性成为谋求社会变革的共识。这场全面清算封建意识形态的思想运动,为即将到来的法国资产阶级大革命作了充分的思想准备。在法国革命时期,“公开的唯物主义或自然神论,成了法国一切有教养的青年的信条”。
1789年,法国资产阶级革命爆发,它的规模之大,使大多数科学家、工程师、医生、印刷师以及大批知识分子,都奋不顾身地投入其中。这场大革命,加强了科学研究和实际应用的联系:化学用来制火药,力学用来研究弹道,光学用于军事通讯,物理学用于铸造枪炮,甚至刚刚发明的气球,也拿来送共和国的将军升空临远,观察敌阵。1782年,法国人蒙高飞兄弟发明热空气气球。1783年,雅·查理发明氢气球,并做了飞行表演。
值得一提的是,拿破仑对科学和科学家的重视。他经常资助科研项目,关注科研方针。在反法联军兵临城下,有人提议调理工学校的学生参加战斗时,拿破仑说:“我不愿为取鸡蛋而杀掉我的老母鸡。”这话今天还刻在该校梯形大教室的天花板上。对人才的珍惜和重视,不能不说是法国科学腾飞的因素之一。
在这期间,法国统一度量衡,建立米制,正式完成度量衡的改革工作;专利制度、奖金制度相继确立;学术交流会、技术博览会层出不穷;基本上奠定了现代资本主义科教制度的基础,进行教育制度改革,把全国分成几十个学区,每区都设有初等、中等、高等学校,全国形成统一的教育系统,政府动员最有名望的科学家从事教育工作。“带薪式”科研制度的确立以及专利和科学奖金的颁发,使成千上万的人们为科学发明而奔忙,科学发明开始变成一种特殊的职业,科学劳动也日益商品化。这些不仅给资本主义经济带来莫大好处,同时也为法国近代科学的崛起起了重要的作用。
启蒙运动和法国革命给科学造就的“黄金时代”涌现了如数学家拉格朗日、拉普拉斯,物理学家库仑、安培 和化学家拉瓦锡等著名的科学家和科学成果。据不完全统计,从1789年到1800年,世界重大科研成果58项中,法国就有23项,占总数的40%,几乎在每一个重要的科学领域,都有法国科学家的卓越贡献。
随着时间的推移,当拿破仑用侵略战争断送法国大革命成果的同时,法国科学中心的地位,也在波旁王朝的复辟浪潮中逐步丧失了。
德国(1810年-1920年)教学科研相结合 独领科技百年称雄
德国近代科学得益于产业革命的推动,又从德国革命中汲取足够的社会营养,很快地超过了法国科学,成为19世纪30年代到20世纪初世界科学的中心。
德国革命时期思想解放的标志,是康德的理性批判主义。这种理性批判主义不仅表现在康德自身的科学成果,更重要的是,康德传授给一代人的创新观念,即“不是各种观点的罗列,也不是科学诸科规律的汇编,而是对已经取得的成果和即将取得的成果所做的批判性的考察”。在19世纪末到20世纪初,德国科学家的学术研究,充满了一种创新精神。第一个提出比较地理学的是德国人(洪堡德);第一个提出能量守恒定律的是德国人(迈耶和霍姆赫兹);第一个提出细胞学说的是德国人(施莱登和施旺);第一个创立集合论的是德国人(康托);第一个创立实验心理学的是德国人(冯特);第一个把化学成果应用于农业的是德国人(李比希)……
著名的科技史学家丹皮尔指出:“德国的科学中心在大学之中。”德国的大学从经院型到现代型的变革,经过了数百年的时间。18世纪,德国人还自夸“莱布尼兹一个人就抵得过整个一个科学院”。但是,到19世纪初,当自然科学从收集材料为主的经验阶段过渡到以整理材料为主的理论阶段时,旧有的科研组织显然因形式僵化而难以适应科技发展的新形式,德国人的这种骄傲情绪便一扫而光了。德国人纷纷呼吁要进行严肃的大学改革,其代表人物是洪堡德、谢林、费席特等人,他们强调“要把教学同科学研究结合起来”。
大学实验室是这一时期教育和科研相结合的主要形式。德国是世界第一个创立“导师制”的国家,由大学根据不同情况,设立为数不多的正教授席位,开设数理化等大学科的科学教育。在实验室里,教授经常同讲师和研究生一起,进行科学交流和研讨活动,探讨全新的科学问题。实际上,这就是专业研究所的雏形。在吉森大学的李比希化学实验室,实行的就是新科研教育体制,这里不仅有最新的化学知识,而且也有最先进的科学能力训练手段,吸引了许多世界最优秀的科学人才。李比希的学生后来都成为著名的化学家,形成了科学史上的李比希学派。
此外,德国还有许多这种新型的科研教育体制的典范。比如1893年生理学家缪勒在柏林大学建立的解剖生理学实验室;1838年,本生在洪堡大学建立的化学实验室;1865年,路德维希在莱比锡大学建立的新型生理学实验室等等。大学实验室的出现,标志着科学研究工作开始成为一种正式的职业。
德国特别注重科学技术的理论和实践相结合,由于科学技术在工业、农业、交通等部门的应用,德国在19世纪70年代一跃成为世界工业国。德国先进的电气工业和光学工业,反过来为德国科学家提供了世界先进的仪器,使德国人能在电磁学领域做出一连串惊人的发现。这些发现和发明不仅使德国科学家在电磁学领域捷足先登,而且还为更深层次的科学发现(如核物理研究)创造了条件。理论与实践的结合,科学技术同工业的互相推动,这是使德国继法国之后,成为世界科学中心的主要因素。
在德国成为科学中心的起落过程中,有两点是值得注意的:德国人重视理性思维,但是理性思维如果失去革命精神,如果同容克贵族们的腐朽意识结合在一起,这种理性思维就会变成限制科学创造的思想桎梏。导师制是德国的一大创造,但是,导师制如果被官方控制变为终身制,就不可避免地会产生排斥异己、扼杀新生人才的现象。
希特勒掌权后,把教育变为官方控制,焚毁书籍,开除犹太族的教授和大学生,破坏大学自治,“作为合理型的近代德国文化支柱的大学,因统一模式而丧失优势,是导致德国科学衰落的决定性原因”。
德国科学的繁荣得益于大学的繁荣,随着大学的衰落而走向衰落。二次世界大战后,德国的科学和经济基础遭受重创,人才和资金严重损失,科学中心转移到了美国。
美国(1920年- )博采众长多元并举 “大科学”时代独领风骚
美国科学的兴起,主要得益于英国科学的传统与德国的科学体制,这使美国科学的起飞,一开始就站于“巨人的肩膀上”。新生的美国,依靠开拓精神和创新意识,很快地把西欧科学技术的应用水平大大提高一步。如它使电力技术变成全社会的能源产业,使蒸汽技术、冶金技术变成交通、钢铁和机械产业,并且由此又新发明了无线电技术与通讯产业。
美国历来重视科技人才,支持科技的繁荣与发展,有的总统本身就是科学家,如本杰明·富兰克林和第三任总统杰斐逊。所以,美国出现了许多大发明家,发明技术也层出不穷,正如史家所云:“整个19世纪,这个年轻的国家以其技术上的创造性文明天下。” 1890年,美国的工农业总产值超过了英国、法国和德国,位居世界首位。在人才上,美国更是采取拿来主义,采取移民政策大批吸引人才,30年代希特勒和墨索里尼上台,大批优秀的科学人才被迫迁往美国,寻求避难,这使美国白捡了一批像爱因斯坦、费米、威格纳、西拉德等诺贝尔奖级别的大科学家。政府的重视和开放的人才成长环境带动了美国科学的繁荣,大大推动了美国工业的发展。
自从美国进入垄断资本主义阶段,科学技术的发展,开始逐步控制在国家手里,项目由国家资助,科研成果由国家决定用场。科学史家将这样由国家资助的规模巨大的科研项目,谓之“大科学”,而以“大科学”项目为主导,以国家以及工业界、高校和私人基金资助的“小科学”为基础的科研体制,谓之“大科学”体制。
1932年,罗斯福出任美国总统,他第一次提出“科学研究是国家资源”的论断,这一论断导致1933年科学顾问委员会和国家计划委员会的正式成立。次年,这两个委员会纳入了国家资源委员会。二战爆发后,美国总统利用国家的力量,首先把联邦实验室、工业实验室、高校实验室以及非盈利机构等四个方面,由联邦政府科学研究与发展局直接调控,这实际上已完成了战时“大科学”体制的改造。
1950年5月10日,美国正式成立国家科学基金会,并由它代表国家出面,支持基础科学研究。从此,国家资助取代了私人企业和私人基金会资助科学研究与发展的主体地位,“大科学”项目成了美国科学事业的主导。
美国的“大科学”体制是一个既有中央宏观调控,又有多元化自由研究的体制。国家实验室,作为现代科研中心,它显得十分机动、灵活。它的人员随课题变化而流动。像麻省理工学院代管的林肯实验室,一旦有新的课题,它就可以打破高校与高校的界限、打破系与系的壁垒,迅速组成新的科研中心,从事科学研究。事实上,美国基础科学成就之所以能在二次大战后迅速崛起,并一跃而成为世界科学中心,在某种程度上,亦得益于这种劳动结构的柔性。
美国高校的科研机构,作为科学和教育的结合部,充当了美国“大科学”体制的外围软组织的作用。近十几年美国兴起的高技术产业(如旧金山附近的“硅谷”、波士顿的工业园区、贝卡罗来纳科研三角区等),都是依托大学科研中心的科学能力得以实现的。
美国的非盈利机构也是一种特殊的科研机构。它们在全国研究与发展活动中虽不占重要地位,但活动能量很大,如兰德公司这样的软科学研究的“思想库”,常常是潜科学生长的温床。美国的私人基金会也很多,这些基金会对国家科学研究来说,是一个重要的补充力量,它以自己独特的创造性、灵活性,把美国年轻科学人才发现出来。
在美国的科学体制中,一方面,数以万计的“小科学”项目,在科学的前沿进行自由探索,借以保持旺盛的创新精神,并且为国家的“大科学”储备了大量的可供选择的方向和项目;另一方面,数以亿计的巨大投资,在比较成熟的方向进行发展研究,借以保持科技和工业贸易的强大竞争力,为国家安全提供超前的准备,并且向“小科学”提供更多的研究方向和资金流向。美国大科学的发展,不仅带动更强劲的工业技术发明,也有力地促进了基础科学成果,至今仍是世界科学的中心。
值得指出,美国社会的科学能力亦存在着许多不适应大科学发展的因素,由于外围“小科学”软组织过于松散,“多元化”常常给协调工作带来困难。由于政府过于追求军事目标,私人工业实验室过于注重功利,导致了官僚主义、权威主义的弊病和科学功利主义的蔓延。正如一位美国科学评论家所说回顾世界科学中心的五次转移,,“美国正处于重蹈复辙的危险之中,因为我们太着眼于短期的收益……”
结语:
回顾世界科学中心的五次转移,我们可以看到,一个民族的创新精神是何等的重要。可以说,西方近代科学史,就是一部用科学的创新精神书写的历史。民族的创新精神是科学事业振兴的必要条件,亦是社会文明的重要标志。民族的创新精神,包括独创自立的科学战略、鼓励创造的科技政策和自由探索的学术气氛。
每一次科学中心的转移,都可以看到正确的、独创的科学战略在其中所起的作用。历史经验也证明,一个国家如果只有正确的科学战略,而没有鼓励创造的具体科技政策,仍然达不到科学振兴的目的。一个民族,在学术上如果不允许百家争鸣,不给那些同传统认识有差别的见解发表的机会,不喜欢在自由探讨中发展真理,这个民族将会丧失创造能力。
在更早的历史上,罗马帝国科学的衰落,就给后人留下了深刻的教训。罗马帝国后期科学家唯一的工作,是不停地为亚里斯多德唱颂歌,写脚注。正如科学史家丹皮尔所说:“罗马人似乎只是为了……实际工作,才对科学关心,他们使用知识之流,而不培其源……结果,不到几代,源与流就一起枯竭了。”
历史事实证明,一个民族,不管它拥有多么发达的经济和技术组织,只要丧失了生机勃勃的创新精神,那么,它的精神财富和技术知识,将可能变成压在文明之上的沉重的历史冻土。正如歌德所言:民族的生命力,正在于蓬勃的创造精神。
【资料来源: 《民主与科学》 】