技术是一种重要的社会文化现象,广泛存在于人类生活的各个领域。技术从本质上反映了人与自然界的实践关系,它既是人类有目的的改造与控制自然的活动,也是这一活动所赖以进行的各种物质与知识手段,同时也是这一活动的成果——各种技术制品及其他非物质性成果如技术知识等。本章将首先介绍技术的历史发展脉络,在此基础上,进一步探讨技术的本质及其发展规律。
第一节 技术的历史发展
技术是一个历史现象,技术概念也是一个不断变化着的历史范畴。
技术在历史上曾经历了一个不断发展变化的过程,相应地,技术的含义也在不断更新。我们应当按照技术发展的内在规律,结合技术发展状况与社会文明史的内在联系,来客观地把握技术发展的历史进程。
一、古代手工技术
技术的历史几乎是与人类社会的产生同步开始的。当原始人打造出第一件石器时,人类利用和改造自然的技术史就揭开了序幕。从远古时代起,直到15世纪末,我们称之为古代手工技术时期,这一时期主要以材料及加工为主导技术。
(1)石器时代与石器技术
石器时代是指从人工石器出现到青铜器时代开始的历史年代,大约经历了二三百万年。这期间,人类以石器为主要生产工具,石器的制作和使用就构成了石器时代的中心技术。按照石器的加工方法和特点,石器时代可分为旧石器时代、中石器时代和新石器时代。人类在旧石器时代的主要生产活动是采集和渔猎,并普遍使用各种类型的打制石器作为生产工具。打制石器开始以利用天然石块为主,渐渐进展到选择适合的石料并打制为合乎需要的工具。中石器时代人类的劳动工具仍以打制石器为主,但打制技术开始从直接打制转向间接打制,即采取琢磨技术,使石器按需要进行磨光、磨尖、钻孔等,磨制石器开始出现。大约一万年前,世界上有些地区率先进入新石器时代,磨制石器是这一时期的主要代表。制作磨光石器,先是根据不同用途,选择合适石料,采用不同加工方法,打制成石器的雏形,然后在砾石上加水和沙子磨光,从而形成有锋利刃口的石器。其后,把石斧、石刀、石镞等安装在木、竹、骨制把柄上的复合工具出现了,用于土地耕作的石锄、石铲、石磨出现了,把木料和有韧性的筋腱与石器组合在一起的更复杂的狩猎工具也出现了。
从而,原始人就从以采集、渔猎为主的生产活动过渡到以农业和畜牧业为主的生产活动。
(2)铜器时代与铜器技术
铜器时代是指以青铜冶铸为核心的各类技术相互配合、联系而构成的一个技术时期。金属冶炼所必备的条件是:矿石的识别,高温的形成,还原气氛的控制,金属性能的认识和利用。这些条件在新石器时代后期开始具备。人们在寻找石器的过程中发现了孔雀石(铜矿)、红褐色铁矿和方铅矿,也碰到了天然铜和天然铁(陨铁),并在运用中识别和熟悉它们。在烧陶技术发展过程中改进陶窑结构和所用燃料,使窑内温度达到青铜熔点范围。不同颜色的陶制品生产说明人类对窖内的燃烧气氛能够进行控制,其中还原性气氛对矿石变为金属至关重要。以冶铸技术取代打磨技术,是材料加工技术上的一次质变,不但奠定了铜器时代的基础,也为后续的铁器时代到来做好了技术上的准备,人类的活动从先前主要是增加天然物的产量而转向了主要是对天然物的进一步加工。
(3)铁器时代与铁器技术
铁器时代是指以铁的锻打冶铸为核心的各类技术相互影响、相互配合而构成的一个技术体系的历史时期。在铜器时代发展起来的铜的冶铸技术、设备、经验和理论都为催产铁的冶炼技术打下了良好基础,同时又由于社会生产对于工具在强度、数量方面的更大需求,刺激了铁器技术的发展。铁矿石在自然界中分布广泛,藏量比铜更为丰富,价格也就相对低廉;更重要的是,铁制器具比铜制品硬度高、刚性好,更适宜于作为制作生产工具的材料,因而得以迅速发展。
物质、能量和信息是人类文明的三大支柱。在古代社会,虽然物质材料及其加工技术占据了文明社会中主导技术的地位,但由主导技术带来的能源技术和信息技术也有了一定的发展。
随着材料加工由石器、铜器发展到铁器,生产工具不断进步,人类单凭自身肌肉作为动力越来越难以适应需要,寻求自身肌体以外的动力来发展生产就成为必然。人类第一次使用的外在动力是畜力。我国春秋时代就有了牛拉犁,到汉代便开始全面推广牛耕法,欧洲从中世纪起出现了牛拉犁。我国在公元8世纪前后发明的黑色火药,是古代能源动力技术的一大创造。黑色火药的发明,源于中国古代的炼丹术。炼丹士在炼丹过程中发现把硝石、硫黄和木炭三者相混,受热后即发生燃烧和爆炸。中国的火药制法在公元13世纪前半叶传入阿拉伯,后经阿拉伯传往欧洲各国。
除火药外,我国古代四大发明中的其他三项都可归为古代信息技术。
造纸术是我国古代劳动人民从漂絮和沤麻的生产经验中逐步总结出来的,之后传入朝鲜、越南和日本,8世纪中叶经中亚传到阿拉伯,阿拉伯人征服西班牙后,公元1150年造纸术进入欧洲,17世纪又传往美洲。印刷术的发明是在印章和石刻墨拓基础上产生的,公元7世纪初首先出现了比人工手抄更为进步的雕版印刷,到了11世纪上半叶,中国北宋时期富有雕版印刷经验的平民毕瘅发明了胶泥活字印刷。活字印刷术于13世纪传入朝鲜,14世纪抵达欧洲。1450年前后,德国人古腾堡发明了铅活字印刷术,在活字材料方面优于胶泥和其他材料。活字印刷术大大加快了书籍出版速度,知识和信息的传播时空大为扩张,促进了社会文明水平的极大提高。指南针技术也可认为是一种信息技术,它把人类无法直接感知的地磁信息转换为视觉信息。据考证,我国在11世纪已经发明了指南针,后经阿拉伯国家传入西方,对世界文明史发生了重大影响。它帮助人们航运、探险,促进了人们的交往,扩大了活动空间。
二、近代工业技术
公元15世纪以后,西欧各国特别是英国出现了资本主义生产关系,这种新型的生产关系极大地刺激了资本对科学技术的需求,推动了技术革命。与古代手工技术相比,近代工业技术发生了两个方面的重大转移。
一方面,曾经在世界技术领域长期居于领先地位的中国,由于落后生产关系的羁绊退出了技术先进国家的行列,世界技术中心由东亚转移到西欧。另一方面,材料及其加工技术的发展使制造更高生产效率的大型工具机成为可能,从而对能源动力提出了新的要求,迫使技术体系内在矛盾的焦点由材料技术转移到能源动力技术上,能源动力技术成为近代各技术中的主导技术,对整个技术体系乃至社会政治经济结构都产生了深刻而久远影响的蒸汽技术革命和电力技术革命都发生在这一时期。机械化大工业也在这一时期得以确立,人类的技术系统、人与自然的关系、人类社会的变迁都发生了一次质变。
(1)蒸汽技术革命
蒸汽用作动力的设想古已有之。公元前1世纪古希腊的希罗就曾利用蒸汽反冲力做过一个装置,但当时的社会生产还没有对这种动力的直接需要,关于蒸汽的各种发明活动只能是一种游戏。导致实用性蒸汽机产生的直接动力是矿井排水需要,近代以来的科学发展和工场手工业的进步,也为蒸汽机问世提供了理论和技术上的准备。16世纪意大利文艺复兴时期的达·芬奇就设计过用蒸汽开动大炮的图样,17世纪意大利的托里拆利证明了大气压力的存在,德国人格里凯成功地进行了着名的马德堡半球实验,英国人波义耳提出了气体压强和体积反比定律,大体上完成了对真空和大气压力的认识。首先想到利用真空比大气压做功为机械装置提供动力的是法国物理学家巴本,他在1690年制成了第一台带活塞的蒸汽机。英国工程师塞维利从巴本机中吸取了利用大气压力的思想,1698年发明了专门用于矿井抽水的蒸汽泵,但是热效率很低。1705年英国工程师纽可门在巴本机和塞维利蒸汽泵基础上设计制造出性能更优越的纽可门机,热效率有所提高。纽可门机同时也存在两方面局限:一是热效率约为1%,煤耗较大;二是只能作往复运动,应用范围有限。
对纽可门机作出革命性改进并掀起蒸汽机革命狂澜的则是英国人瓦特。瓦特首先主攻纽可门机热效率问题,1765年提出单独安装冷凝器的设想,以解决纽可门机因汽缸热冷交替造成热量损失过大的问题。后来,瓦特还把制作汽缸和活塞的材料改为铸铁,解决了蒸汽机漏气问题。1781年瓦特利用飞轮转动装置实现了蒸汽机输出功率的平衡调节。1782年,瓦特又把单向作用蒸汽机改为双向作用机。在蒸汽机热效率获得显着提高后,瓦特又着手改进纽可门机的往复运动问题,1783年在蒸汽机上安装了曲柄连杆机构,制成一台旋转式蒸汽机。瓦特在1788年还发明了离心调节器,实现了最早的机械自动控制。瓦特机的优越性能很快为人们认可,使古老的人力、畜力和水力被蒸汽动力所替代,带动了一系列新技术的涌现,把第一次工业革命推向高潮。
(2)电力技术革命
电力技术革命的产生除了社会对新能源渴求以外,电磁理论的建立也是必不可少的科学背景。1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电可以转化为磁的科学规律,提供电动机的基本原理。
1831年,英国着名科学家法拉第经过近十年的艰苦探索,提出了电磁感应定律,这一发现为发电机技术提供了基本原理。1864年,另一位英国物理学家麦克斯韦以其杰出的数学天赋把全部电磁学理论概括在一组方程式中,统一解释了各种宏观电磁过程,完成了经典电磁理论集大成的重任。
电力技术的革命首先是从电动机发明开始的。1800年伏打发明的电池不仅为电学研究提供了恒稳电流,也为电解、电镀、电照明技术提供了能源。1822年法国人阿拉哥发现绕在铁块上的导线通电时,铁块会被磁化,并使线圈的磁场强度变大,电磁铁由此产生。1834年德国物理学家雅可比采用电磁铁作转子,制成第一台实用电动机。1838年这台电动机经改进又安装在小船上,成功进行载人航行。1866年西门子在他人工作的基础上研制成功第一台自激式发电机,使得制造大容量发电机进而获得强大电力在技术上成为可能。1882年,德国电气技师德普勒建成了世界上第一条远距离直流输电线路。1891年三相交流发电机和三相异步电动机都发明出来投入使用。
如果说电动机、发电机、电输送和电照明是电力技术革命“强电”领域的话,那么电力技术革命还有一片宽阔的“弱电”领域,最主要的成就是电报、电话和无线电技术,它们把电能的开发和利用,延伸到了信息传输技术中,对以后的信息技术发展具有划时代的作用。
作为近代工业技术体系中的先导技术,蒸汽机技术和电力技术掀起了两次技术革命的狂潮,带动了一大批相关领域新技术的涌现,机器制造技术、金属冶炼技术、有机化工技术和交通运输技术在这一时期都得到了迅猛的发展。
三、现代科学化技术
20世纪初,以物理学革命为代表的现代科学革命,带来了技术发展的革命性变化,其突出特征是技术的科学化。现代技术与科学的关系越来越密切,技术的发展越来越离不开科学的指导。现代科学化技术在20世纪40年代和70年代出现了两次高潮,人们曾经把前一个高潮称为继蒸汽技术革命和电力技术革命之后的三次技术革命,把后一个高潮称为新技术革命,而且后一个高潮至今仍在持续,现在人们更多的是用高技术来称呼现代技术。
(1)现代技术的科学化特征
近代工业技术在19世纪以前,其发展的主要动力来自生产实际的需要。19世纪中叶开始,技术与科学的关系发生了重要的变化,技术发展的主要动力和源泉,逐步从社会生产需要转向科学研究的成果,科学成为技术发展的理论指导。电磁感应理论对于电力技术革命,合成化学理论对于有机合成化工技术,都提供了科学指导技术的有力证明。进入20世纪以后,这种技术科学化的发展趋势更为普遍,科学对于技术发展的指导作用更为重要,更为直接。
技术科学即应用科学也是在20世纪出现的。科学的迅速发展,生产技术对于科学的依赖程度日益提高,向人们提出了新的问题:如何把远离生产目的的科学成果更快地转变为发展生产力的技术?如何解决技术本身蕴涵的科学问题?这就形成了一种具有相对独立性的研究即应用研究,它成为基础科学与工程技术之间的中间环节。把应用研究的成果用于工程技术,就是新技术开发和新产品的研制(简称“开发”)。基础科学-应用科学-技术开发,成了现代技术进步的因果链条。