科學史上的“科技滯后現象”

兩個“奇”的故事——技術滯后，發明夢斷

意大利藝術家和科學家達·芬奇被譽為“萬能的人”、“歷史上最全面的天才”。

達·芬奇為什么會有這些美譽呢?在1796年即他死后200多年，有人精心地整理了他留下的7000多頁筆記，大為驚異地發現記載著幾乎應有盡有、無所不包的重大技術發明：梯式船閘、潛水艇、飛機。

然而，我們卻沒有看到達·芬奇的任何重大發明——惟有他作為藝術家標志的“蒙娜麗莎”，在向我們“神秘地微笑”。

那么，這位“圖紙上的天才”，為什么“壯志未酬身先死”呢?除了其他原因以外，就是他的設計不能在當時的技術條件下實現。比如飛機——當時沒有效率高(動力強大而重量輕)的發動機和適合飛機的優質(強度高而輕)材料。

由此可見，達·芬奇“栽”在了技術滯后面前。

“自動計算機夢”，困擾著19世紀的英國數學家巴貝奇的后半輩子——從一個無憂無慮的年輕人變成一個白發蒼蒼的老頭。為了解決冗長計算的問題，他傾其所有——開始10年還有英國政府的鼎力資助。但遺憾的是，直到撒手人寰，他卻依然不見“自動計算機”的影子。

是巴貝奇的思路、構想等不正確嗎?不是。恰好相反，他設計的計算機和現代電子計算機的本質原理如出一轍。原來，他用的是“機械”的方法去“圓夢”——當時并沒有現代的“電子”技術，也沒有現代的精密制造技術。在這種技術滯后的情況下，只好讓巴貝奇“長使英雄淚滿襟”了。

達·芬奇和巴貝奇的遺憾，以及多年后來者的成功告訴我們，技術發明依賴著相關技術的進步。只有解決了相關技術之后，技術發明才能瓜熟蒂落。

從湯姆遜到弗洛里——技術到手，科學突破

1897年，湯姆遜在研究“陰極射線”時發現了電子。但是，從19世紀下半葉開始，就有許多科學家研究陰極射線啊，那他們為什么就“瞎了眼”，讓電子從眼皮子底下“溜走”呢?

原來，雖然湯姆遜和其他科學家所用的實驗設備類似，但是其他科學家用的陰極射線管的真空度不夠高，以致不能做出正確的判斷。而湯姆遜提高了真空度，揭露了陰極射線的本質就是電子流，從而發現了電子。你看，又是一個技術問題——“敗”者止步于技術滯后，“成”者得益于技術“到家”。

1928年，英國醫學家弗萊明發現了青霉素，相關論文發表在1929年6月的英國《實驗病理學》雜志上。

然而，弗萊明卻沒有辦法提純青霉素，更不用說大量生產——甚至求助于生物化學家也無濟于事。

1938年，在“二戰”隆隆的炮聲中，牛津大學的弗洛里和德國化學家錢恩在圖書館里翻閱資料的時候，發現了弗萊明關于青霉素的論文。經過幾年努力，他倆先后解決青霉素提純的問題，從而使青霉素成為“二戰”中的“神藥”，并使用至今。青霉素的發明，開創了抗生素防治疾病的醫學新時代。

那么，弗洛里和錢恩有何高招，解決了青霉素的提純難題呢?其實，是他倆得益于一項重大的技術發明——“分配色層分析法”。

原來，正值弗洛里和錢恩試圖解決提純青霉素問題的1941年，英國分析化學家馬丁和英國生物化學家賽恩其，就發明了分離復雜化學物質的紙層分析法。

你看，技術的進步又一次解決了重大科學問題——這次是醫學創新。

兩個猜想和兩個統一——科學制約，成敗各別

一個猜想——歌德巴赫猜想，困擾了數學界200多年。為了摘下這顆“數學皇冠上的明珠”，自1742年以后，無數“有識之士”就被歌德巴赫這位德國數學家攪得頭昏腦脹。然而，直到今天，還沒人如愿以償。這是什么原因呢?

縱觀證明這個猜想的每一個前進的腳步，都有數學新理論和方法的創新。舉例來說，中國數學家陳景潤差點摘下這顆明珠的成果——“1+2”，就是他改進“大篩法”創立了獨特的“轉換原理”得到的?，F在，證明這個猜想的腳步幾乎完全停頓了，其原因就在于更新的理論和方法沒能被創造出來。

另一個猜想——費馬猜想(指費馬大定理)，也困擾了數學界200多年。然而，它卻比歌德巴赫猜想“幸運”得多——英國數學家維爾斯在1994年10月14日寄出的證明這個猜想的論文，被長達半年的審查確認。那么，費馬猜想的命運為什么不同于歌德巴赫猜想呢?

原因也很簡單，不斷創新的數學理論——從“理想數論”到“谷山豐一志村五郎猜想”，讓數學家們在證明費馬猜想的征程中一高歌。

從上面兩個猜想最終成敗各別的事實可以看出，科學的進展是多么直接地受到科學理論和方法的制約啊!

在物理學中，也有兩個“統一”成敗各別的故事。

喜歡在“木板的最厚處鉆孔”的愛因斯坦，晚年要“更上一層樓”——創立“統一場理論”。統一場理論就是要把把廣義相對論加以推廣，使它不僅包括引力場，也包括電磁場。然而，這次他卻“江山不盡英雄淚”——直到瞑目的時候，也沒有看到統一場理論的影蹤。

愛因斯坦企圖創立統一場理論失敗的根本原因在于，物質間的引力、電磁力、強力和弱力的許多規律，在當時(和現在)還沒有完全認識。又是一個科學理論制約科學發展的故事。

另一個“統一”——比統一場理論范圍小一點的“弱電統一理論”，卻在“十月懷胎”之后“自然分娩”。它的“母親”是格拉肖、溫伯格和薩拉姆。又是一個科學理論在科學發展之后“瓜熟蒂落”的故事。

科學的確制約著科學的發展——即使像愛因斯坦那樣橫絕一世的天才，也無法動搖這個規律。

“法寶”是等待時機——在科技滯后的時候

在科研中遇到科技滯后的時候，惟一的“法寶”就是耐心等待時機。

在1880年，英國的年輕人漢內就開始用高壓把石墨變成鉆石的嘗試。然而，他和其后的許多科學家都沒能得到足夠的高壓來制得鉆石。直到美國物理學家布里奇曼發明了超高壓裝置“BELT”之后的1953年，美國的本迪、霍爾、斯托爾和溫托爾夫等，才第一次用高壓法制成了人工鉆石。為了這美麗的人工鉆石，科學家們足足等待了大半個世紀。

事實上，弗萊明就是耐心等待的典范——他把青霉素菌株傳宗接代的工作堅持了10年，最終交到需要它的弗洛里手中。

當然，有時等待終生，也只能像巴貝奇那樣含恨九泉。但是，這對科技的進步也是有益的——自己的工作為來者開了路、導了航。

耐心等待，并不是“守株待兔”。在20世紀初德國化學家哈伯合成氨的時候，遇到了氨產率不高的“瓶頸”。他“主動出擊”，結果這個“瓶頸”被德國化學家博施為首的大批技術人員“打破”——經過兩萬多次試驗，找到了較為理想的含有少量氧化鋁的鐵催化劑。

“心若在，夢就在?！蹦托牡却伞却潜貙⒌絹淼摹按夯卮蟮亍睍r的“雨露”。

【責任編輯】蒲 暉