【园丁文苑】文史常识之六:漫谈科技进步(上)(图)

2018-01-21 08:30 作者: 园丁

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技术的概念,就是使用科学知识,制造能给人带来经济效益的某种产品的活动或服务。
技术的概念,就是使用科学知识,制造能给人带来经济效益的某种产品的活动或服务。(图片来源:Adobe stock)

接续:【园丁文苑】文史常识之五:浅谈华夏文化与文明(续)

科学技术是两个词的组合。所谓科学在古代就叫学问。到了现代,科学的概念就复杂了,它的含义和内容就比较广,就不是一两句话就能说得清的。现代科学的含义,一般包括对自然事物的观察,研究,为揭示其真相,提出假说,通过实验方法或实践进行验证。

现代科学,其内容,包括自然基础科学,应用科学和社会人文科学。1980年,我曾作为国务院学科评议组秘书,在京西宾馆参加过国家学位委员会首届授予博士,硕士单位资格评审会议。作为从技术岗位转到管理岗位没有几年的我,为适应工作需要,就要不断学习新知识,据那次会议以前所学知识的印象,现代科学,既包括传统的自然科学的基础科学,又包括应用科学。自然基础科学,包括生理学,物理学,化学,地质学,天文学,数学等。应用科学包括医学,气象学,应用光学,考古学等。人文科学简单说,就是指对人类社会有利益的科学。包括宗教学,哲学,历史学,语言学,心理学,文学艺术,人际关系等。

技术的概念,就是使用科学知识,制造能给人带来经济效益的某种产品的活动或服务。技术离不开工艺,工具和人的技能。

我这篇短文,文字有限,说技术进步,也只能涉及某一方面,举例泛泛而谈。既然是漫谈,也是想到哪里写到哪里,没有八股文那些起承转合规矩。而我这组文章的前提已经确定,只能通俗地讲常识性的普及知识,而不深谈。

书归正传,说科技进步,就从与人类最基本的生存需要说起。人类在原始氏族社会,一开始是狩猎生活,食物来源靠打猎捕鱼获得。燧人氏发明钻木取火,有了人工取火技术,人类才逐步摆脱吃生肉。神农氏尝百草,教人种植谷物,用本草治病,人类才开始用火烧草木做肥料,用耒耜(leisi)等原始农具,耕地种谷物,用连耞打谷收获谷物种子作为食物。人类从刀耕火种,到饲养家畜,经营田地,进入了农业社会。

就说人类用作取暖做饭的燃料吧,科学名词叫能源材料。古时人只会用草木做燃料,现代社会的燃料种类又多了煤炭,石油天然气,重油,柴油,汽油,酒精等。如果说能源,除了煤炭,石油天然气外,还有电能,风能,水力,核能太阳能等。

古人最早开始使用煤炭,是在七千年以前,在中国抚顺考古发现有煤精做的工艺品。开发煤矿应用做燃料也是中国最早。煤炭在古时叫石涅(nie),魏晋以后叫石炭。煤炭一词始于明朝,始见于宋应星的《天工开物》。南宋时已经会使用焦炭冶炼金属。元朝以后煤炭被广泛用于取暖,做饭,冶炼矿物。

公元前一世纪,在陕西鸿门发现火井,就是燃烧的石油天然气。西晋人张华着《博物志》记载,甘肃酒泉发现石漆“燃之极明,不可食”,其实就是今人说的石油原油。石油一词最早见于北宋沈括着《梦溪笔谈》,当时已经用于制作火器攻城。到明代石油(原油)已经用于杀虫,治疗皮肤病。在四川自贡用天然气熬制井盐。古代人只会利用原油和天然气,还不会对原油加工利用。直到19世纪,在1823年俄国建立了世界上第一座炼油厂,随后美国在1854年,英国在1860年相继建立了炼油厂,炼出重油用作火车,轮船燃料。炼出的柴油用于点燃煤油灯。到19世纪末,英国人发明了汽车发动机和柴油机,促使汽车制造业迅速发展,柴油汽油需求量增加,从而刺激了石油工业的发展。我在以前写过《石油知识浅谈》,对石油的成因,勘探开发技术,乃至炼制工艺和生产过程,已及世界能源结构变化,有较为系统的介绍,在此就不重复,有兴趣者可以在本网看。

人生存于社会,基本需要是衣,食,住,行。前面我谈到人类由生食到熟食,想到了火,燃料,就讲了能源。人类在远古时期由住山洞,窑洞,草庐到文明社会创造了房屋建设,由建平房发展到建楼房。百姓住民居,帝王住宫殿,城市发展,人口密度大,就建高楼大厦,乃至摩天楼。建筑技艺水平,越来越高超,建筑材料强度越来越高,建筑也越来越坚固,建筑形式也越来越丰富多样。

人类外出,古时交通工具是骑马,骑毛驴,骑骆驼。以后发明了车,船,外出就坐马车,乘船,民间还有木制人力车。古罗马皇帝和中国皇帝是坐人力抬的轿子。到十九世纪日本人发明人力车,中国人称“洋车”,“黄包车”,就是橡胶轮胎的两轮人力车。自行车也是19世纪。1861年法国人米肖父子制作了原始的自行车,此后又有多次改进。1875年自行车传入中国时还是奢侈品,我在谈北京交通的文章中说过,中国人第一个骑自行车的人是清朝末代皇帝年轻时的溥仪。这是1963年溥仪到我家做客时给我讲的往事,他说他那个自行车还是外国人当稀罕物送的,是第一代自行车,前轮有个踏脚板,蹬它就可以走,我是学机械的,我告诉他那是前轮驱动,是利用曲柄原理靠人力驱动。1886年英国机械工程师约翰・斯塔列,制作出有前叉,车闸,钢管车架,使用橡胶轮胎的自行车,这就是现代人骑的,靠链传动驱动后轮的自行车。并且斯塔列还改进了生产自行车部件的机床,因此后人把他称作自行车之父。

作为水路交通工具的帆船,在人类历史上出现已经有5000多年历史。古埃及人在公元前4000年就使用帆船。到13世纪西班牙人葡萄牙人建造轻帆船,更适合捕鱼和作为体育运动工具。15世纪初,中国郑和七下西洋,哥伦布远洋寻找新大陆,船队都是使用巨型风帆船。到19世纪在1807年蒸汽机用于帆船,增加动力。到第二次世界大战时期柴油机已广泛用于帆船。1807年美国人罗伯特富尔发明蒸汽机轮船。1905年第一艘以柴油机为燃料的内燃机轮船问世,以后内燃机做动力的轮船发展迅速,20世纪中叶以后又有核动力轮船,现在核潜艇,航空母舰已经成为最先进的军事舰艇。

汽车这种交通工具的创造和发展,是随着许多学科技术的发展,奠定了基础后,才发明和健全的,因此起步较晚。1620年意大利人布兰特发明了蒸汽机,1766年瓦特改进了蒸汽机,为发明火车奠定了基础。1769年至1771年法国工程师尼古拉・居约发明了世界上第一台蒸汽驱动汽车。19世纪上半叶英国人发明内燃机点火装置,美国人发明橡胶轮胎,法国物理学家发明铅酸蓄电池,到1860年法国人制造出第一部用电火花点燃的煤气机,随后又有人制成了二冲程内燃机,活塞式四冲程煤气发动机。1885年德国工程师卡尔・本次制造出第一辆以汽油为动力的汽车。这是台三轮汽车,随后德国人又制成了四轮汽车。1886年德国工程师尼古拉斯・奥托制造出四冲程内燃机,这是在1876年煤气内燃机的基础上,改进成功的以汽油为动力的内燃机。这年德国人制造成功四轮汽车,1888年开始生产商用汽车。所以汽车和摩托车的发动机是在19世纪末才成型的。但是当时制造汽车是手工生产。美国人亨利・福特1896年制造出第一台汽车,1903年建立汽车制造公司,1908年研制成功T型汽车,将汽车装配置于流水作业生产线。从此汽车制造业迅速发展,汽车也不再是奢侈品,已经大批量生产,汽车也广泛用于军事,工程,私人交通,公共交通等。在第一次世界大战中,汽车改装成装甲车,用于战争。1922年英国哈德逊公司最先生产厢形轿车到1929年,厢形轿车已占美国汽车市场的90%。世界上第一台柴油机是德国人鲁道夫.迪塞尔制造出来的。因为柴油机的动力比汽油机大,而且油价更便宜所以柴油驱动汽车被广泛用作工程车。

早期的火车是用煤做燃料,用锅炉产生的水蒸气做动力的。蒸汽机车最早始于英国,在1804年理查德・特利维斯曾制造出一台蒸汽机车,但是没有驾驶室,需要人在路边跟着走,边走边操作。1814年乔治・斯蒂芬森制造的蒸汽机车,在1825年在铁路上,由他亲自驾驶试车成功,从此人类进入火车时代。中国是在1865年才有火车。蒸汽机车跑长途,需要在中途车站加水,加煤,而且对环境有污染,于是1879年德国西门子电气公司研制成功第一台电力机车,时速提高很多。电力机车在1903年投入生产。1894年德国研制成功汽油内燃机车,但是耗油量大,不经济。1924年德,英,法等国研制成功柴油内燃机车,广泛应用取代了蒸汽机车。到20世纪60年代末各国开始研制高速列车,法国,日本的磁悬浮列车处于领先地位,近年来中国也开始发展。

谈到了水陆交通工具,现在说天上飞的。大家知道第一架飞机是美国莱特兄弟发明的。最早的喷气式飞机是罗马尼亚亨利安达设计制造。1939年德国设计师研制出第一架喷气式飞机。1947年美国贝尔公司研制超音速飞机试飞成功。1939年第一架直升飞机,由美国工程师西科斯基研制成功。第二次世界大战飞机已经大量制造,用于战争攻击和运输。二战以后,美国将运输机改装成为客机。20世纪20年代飞机开始载客。此后修建了许多大型民航机场,就有了定期航班。

谈到汽车,轮船火车飞机,它们是用什么机器和工具制作的,这就引出了机械制造工程。

(待续)


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