回顧過去的175年，操控物質和能量成了科學和技術進步的核心體現(xiàn)。科技創(chuàng)新有時可以實現(xiàn)預期設想，有時則不能。在本文討論的重大進展當中，有三個進展實實在在改變了我們的生活，而且?guī)砹讼喈敹嗟暮锰帲蝗欢?，另外兩個隨之而來的進步所帶來的好處，則不像人們曾經(jīng)設想的那么明顯。此外，我們至今才后知后覺地意識到，科學技術首要的作用，即實現(xiàn)物質和能量的傳遞，讓我們能夠有機會傳遞信息和思想。

如果要舉一個例子來說明技術誕生于科學基礎，那么電的發(fā)現(xiàn)和應用就是最好的證明。本杰明·富蘭克林（Benjamin Franklin）曾發(fā)現(xiàn)閃電是一種大氣放電現(xiàn)象，并發(fā)明了避雷針來保護人類和財產(chǎn)安全，他也因這些成就而享譽全球。

 

然而，對電現(xiàn)象理解的重大科學突破，是由邁克爾·法拉第（Michael Faraday）和詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）做出的。他們證實了電是由電子移動產(chǎn)生的，并且電可以用更廣泛的電磁學理論加以描述。法拉第發(fā)現(xiàn)電和磁息息相關：移動的電子會產(chǎn)生磁場，而變換的磁場可以使導體中產(chǎn)生電流。之后，法拉第利用麥克斯韋方程組——一種描述電場、磁場和光的數(shù)學模型，實現(xiàn)了對這些現(xiàn)象的定量描述。

 

這些科學理論為發(fā)電機的發(fā)明，工業(yè)和家庭用電的發(fā)展，以及電子通信（如電報、電話、廣播、電視等）的出現(xiàn)奠定了堅實的基礎。

 

電的出現(xiàn)極大地促進了工廠規(guī)模的擴張。過去，大多數(shù)工廠依靠水力驅動機器，這意味著工廠必須靠近河流。通常，工廠會建設在狹窄的河谷地帶，因而空間會受到限制。然而當工廠轉為電力驅動之后，它們就可以建在任何地方，規(guī)模也不再受限。此外，電燈的出現(xiàn)使得工廠可以全天候運轉。因此，電的發(fā)明極大豐富了工業(yè)生產(chǎn)，進而促進了消費市場的發(fā)展。

 

電的出現(xiàn)也改變了大眾的日常生活，它能驅動地鐵、電車以及火車，方便工人通勤，促進了城市擴張，并讓一些人能夠在郊區(qū)生活。家庭電燈的出現(xiàn)，延長了有光照的時間，使得人們能夠有更多的時間閱讀、縫紉或從事其他工作。從1904年圣路易斯世界博覽會令人振奮的燈光表演，到之后相繼出現(xiàn)的電影院和電臺，都表明了多種多樣的娛樂活動因為電的普及而遍地開花。此外，民用電力也被用來驅動冰箱、烤箱、熱水器、洗衣機以及電熨斗等電器工作。

 

在1983年獲獎的著作《給母親更多的工作》書中，露絲·施瓦茨·考恩（Ruth Schwartz Cowan）寫道：“機器能減輕婦女的工作量，但人們更加期望能借助省力的機器來維持家居整潔。”不過毋庸置疑的是，電器的確改變了人們的生活。

 

二 技術改變信息傳播

 

電力對人們生活最顯著、持久的影響之一就是改變了信息和思想的傳播。而電力使得攝像機的出現(xiàn)成為可能，電影院也應運而生。1895年，在托馬斯·愛迪生發(fā)明的活動電影放映機的啟發(fā)下，第一部公共電影在巴黎誕生（影片展示的內(nèi)容是工人換崗離開工廠的畫面）。幾年之后，商業(yè)電影產(chǎn)業(yè)便在歐洲和美國蓬勃發(fā)展起來。

 

如今，隨著娛樂產(chǎn)業(yè)的興起以及好萊塢中心地位的確定，我們已經(jīng)將看電影當作一種再普通不過的消遣了。然而在20世紀初，許多甚至大部分電影均以紀錄片或新聞短片為主。作為當時電影院的標準題材，新聞短片成了當時人們了解世界和國家時事的主要方式。不過，這類電影也成了傳播虛假消息的途徑。

 

例如，在19世紀90年代末，一部電影播報了德雷福斯事件（Dreyfus Affair）。這實際上是一則假新聞，內(nèi)容描述的是法國政治丑聞，電影顯示有一名猶太軍官被指控從事反猶太主義的間諜活動。此外，1898年，有關西班牙-美國戰(zhàn)爭中圣胡安山（San Juan Hill）戰(zhàn)役的電影也存在虛假片段。

 

與此同時，信息還推動了電臺和電視的出現(xiàn)。19世紀80年代，海因里希·赫茲（Heinrich Hertz）首次證明無線電波是一種電磁輻射，正如麥克斯韋理論預言的一樣。19世紀80年代，印度物理學家賈格迪什·錢德拉·博斯（Jagadish Chandra Bose）設計了一項實驗，成功地利用微波點燃了火藥和搖響了鈴鐺，證明了電磁輻射無需導線即可傳播。這些科學發(fā)現(xiàn)，為現(xiàn)代電子通信技術奠定了堅實的基礎。

 

1899年，古列爾莫·馬爾科尼（Guglielmo Marconi）發(fā)送了第一束跨越英吉利海峽的無線電信號。此時，也涌現(xiàn)了一批信奉技術的人。那些對技術充滿信心的人們宣稱，無線電將促成世界和平，因為它能促進全球各地人們的交流。然而事實上，從馬爾科尼首次發(fā)出無線電信號，到無線廣播的問世，還有很長的路要走。直到20世紀20年代，才出現(xiàn)第一個廣播節(jié)目。此外，無線電并沒有阻止1914-1918年的第一次世界大戰(zhàn)。

 

20世紀早期，除了軍事和技術狂熱分子，普通民眾對收音機幾乎沒有需求。為了鼓動人們購買收音機，廣播公司必須開始創(chuàng)辦節(jié)目，這一方面需要贊助商資金的支持，另一方面也促進了廣告行業(yè)、大眾營銷和消費文化的增長。

 

20世紀20至40年代期間，收音機逐漸成為了美國家庭的必備品。此時，電臺和報紙這兩種不同的信息傳播方式形成了激烈的競爭，電臺也常常取代報紙成為人們獲得信息的主要來源。無線電并沒有給世界帶來和平，但是它將新聞、音樂、喜劇以及總統(tǒng)演講等內(nèi)容帶入了人們的生活。

 

電視機的故事也大致如此：為了將電視引入美國家庭，必須創(chuàng)造出許多內(nèi)容給觀眾。商業(yè)贊助商制作了許多早期節(jié)目，例如《德士古明星劇場》和《通用電氣劇場》。廣播電視公司也會播送棒球比賽等賽事節(jié)目，并且開始播放原創(chuàng)內(nèi)容，例如新聞節(jié)目。雖然這類節(jié)目的質量普遍堪憂，但電視機還是逐漸風靡全國。盡管從科學理論基礎來看，電視機依舊是物質和能量的傳輸，但是到了技術層面，則直接表現(xiàn)成了信息、娛樂和觀點的傳播。

 

三 技術影響世界

 

當?shù)诙问澜绱髴?zhàn)爆發(fā)，戰(zhàn)爭又一次席卷世界時，以科學為基礎創(chuàng)造的技術，在此次戰(zhàn)爭中扮演了至關重要的角色。相比于原子彈的出現(xiàn)，歷史學家們幾乎一致認為，運籌學研究、密碼破譯、雷達、聲吶以及近炸引信，在反法西斯同盟的勝利中扮演了更加重要的角色。然而，原子彈還是受到了最大的關注。

 

美國領導人甚至宣布20世紀下半葉將變?yōu)樵幽艿臅r代，核動力飛機、火車、輪船，甚至核動力汽車，都會相繼出現(xiàn)。1958年，福特汽車公司（Ford Motor Company）還設計了一款核動力汽車概念模型——核子號（Nucleon）。這輛汽車利用微型反應堆加熱蒸汽產(chǎn)生驅動力。

 

當然，該模型從未變成現(xiàn)實，現(xiàn)在我們可以在密歇根州迪爾伯恩的亨利·福特博物館看到這款汽車的模型。根據(jù)德懷特·艾森豪威爾（Dwight Eisenhower）總統(tǒng)的“和平利用原子能計劃”（Atoms for Peace plan），美國將發(fā)展民用核能，以供本國人民使用，并幫助其他發(fā)展中國家。美國家庭將實現(xiàn)免費核能供電，因為核能實在是價格低廉。

 

然而，這番承諾從未兌現(xiàn)。美國海軍組建了核動力潛艇部隊，并將一艘航空母艦改由核動力驅動，然而其他艦隊并沒有改用核燃料驅動。與此同時，美國政府設計了一臺核動力貨船作為演示。但事實證明，任何民用的小型反應堆，都太過昂貴或風險太大。

 

在美國政府的鼓勵支持下，20世紀50至60年代的電力公司，開始大力發(fā)展核電。到1979年，美國約有72座核電反應堆投入使用，大部分分布在美國東部和中西部地區(qū)。然而，由于基礎建設成本無法降低，公眾反對建造核電站的聲音日益強烈。

 

即便沒有發(fā)生著名的三哩島（Three Mile Island）核電站泄漏事故，人們對于建設新核電站的熱情也日漸降低。三哩島事故發(fā)生的5年后，有超過50座核電站的建設計劃被取消，其余的則被要求進行花費不菲的改造工作。蘇聯(lián)切爾諾貝利事件發(fā)生后，人們對核能的擔憂進一步加深了。如今在美國，約有20%的電力靠核電產(chǎn)生，這與上世紀50年代核能狂熱分子所預測的比例相去甚遠。

 

一些人宣稱，20世紀是“原子能的世紀”；而有些人則認為，20世紀是“太空的世紀”。20世紀中葉的美國兒童，是看著星際旅行的科幻節(jié)目、讀著外星超人漫畫、聽著太空旅行奇遇的黑膠唱片成長的。他們崇拜第一位進入太空的美國人艾倫·謝潑德（Alan Shepard），以及美國首位繞地球飛行的宇航員約翰·格倫（John Glenn）。甚至，有些人的父母在泛美世界航空公司（Pan American World Airways）預定了登月航班。斯坦利·庫布里克（Stanley Kubrick）在他1968年的一部電影《2001太空漫游》中展示了太空飛行。很明顯，當時的人們相信，在2001年，外太空飛行將會成為常態(tài)。

 

自伽利略和牛頓時代以來，人類就掌握了太空旅行所需的基本物理學知識。之后不乏許多有遠見的人，他們都看到了運動學定律蘊含的無限潛力。20世紀，火箭的發(fā)明讓大家對這份潛力的期望變?yōu)榱爽F(xiàn)實。

 

盡管羅伯特·戈達德（Robert Goddard）被譽為“現(xiàn)代火箭之父”，但事實上，德裔科學家韋恩·馮·布勞恩（Wernher von Braun）領導的德國團隊，制造了世界上第一枚可用火箭：V-2導彈。與此同時，第一次世界大戰(zhàn)后不久，在美國陸軍火箭研發(fā)項目的資助下，美國噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）首次展示了自主設計的大型彈道導彈。美國政府的回紋針行動（Operation Paperclip），成功地將布勞恩及其團隊帶到美國，從而加速了研發(fā)活動。這些工作，最終促成了美國航空航天局馬歇爾太空飛行中心（NASA's Marshall Space Flight Center）的成立。

 

在美國民族主義和來自聯(lián)邦政府資金的推動下，這項花費巨大的科學技術工程，讓美國人首次登陸月球并成功返回。然而登月成功并沒有讓太空任務成為常態(tài)，太空度假更是遙遙無期。盡管人們一直熱情高漲，也有大量私人投資，但太空旅行的設想仍然幾乎無法實現(xiàn)。不過，可以發(fā)射載人飛船的火箭同樣也能用于發(fā)射衛(wèi)星，這讓人類收集和傳播信息的能力大大提升。

 

衛(wèi)星通信讓我們可以隨時隨地向全球發(fā)送信息，而且價格低廉；它也使得人類能從更開闊的角度觀察我們的星球，這極大地提高了天氣預報的能力，亦能幫助我們認識氣候變化，觀察生態(tài)系統(tǒng)和人群變化，進行水資源分析，以及通過GPS實現(xiàn)實時定位和軌跡追蹤。諷刺的是，探索太空科學的最大收益，竟然是讓我們可以實時了解地球上發(fā)生的事情。例如對地球上的電視節(jié)目來說，太空中的衛(wèi)星成為了信息傳遞的中轉站。

 

計算機技術的發(fā)展軌跡也很相似。計算機最早被用來代替從事計算工作的工人（通常是女性）。然而現(xiàn)在，計算機已經(jīng)演變成集存儲、獲取和創(chuàng)造數(shù)據(jù)于一體的工具。伴隨著計算機而來的技術隱形進步，為后世帶來了極其深遠的影響，且遠超過許多計算機設計先驅的想象。IBM總裁托馬斯·J.沃森（Thomas J.Watson）在1943年曾說過一句非常有名的話：“我想，世界上只需要5臺計算機就足夠了。”

 

機械以及電動機械計算裝置曾在相當長的一段時間內(nèi)被廣泛應用。然而在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國國防部官員期待利用電子產(chǎn)品，即當時的電子管或真空管，讓計算更為迅速。而他們的成果之一便是旋風計算機（Whirlwind），這是由麻省理工學院開發(fā)的基于實時管構建的計算機，被用作美國海軍的飛行模擬器。冷戰(zhàn)期間，美國空軍還將旋風計算機引入了防空系統(tǒng)。半自動地面環(huán)境系統(tǒng)（The Semi-Automatic Ground Environment system，簡稱SAGE）是由計算機、雷達、有線及無線通信系統(tǒng)和有人或無人駕駛攔截器組成的洲際網(wǎng)絡，這些網(wǎng)絡直到20世紀80年代還在運行。SAGE是促使IBM公司放棄在大型計算機中使用穿孔制表機的關鍵推動力。同時，這也顯示了超大規(guī)模、自動化、網(wǎng)絡化的管理系統(tǒng)是有可能存在的。

 

早期的大型計算機體積巨大，需要占據(jù)大半個房間。此外，其運行成本高昂且發(fā)熱嚴重，因此還需要配備冷卻系統(tǒng)。鑒于此，只有政府或者資金雄厚的企業(yè)才能負擔起運營費用。20世紀80年代，私人計算機的出現(xiàn)極大地改變了這個局面。之后，計算機迅速演變成任何個人和企業(yè)都能購買的工具，其功能也從單純的計算轉變?yōu)樾畔⑻幚怼?/div>