第三講 光榮與責任——工程技術的社會貢獻

一、科學、技術、工程與人類文明發展

科學技術是人類生產力水平提高的不竭能源，科學技術是生產力。

人類一旦掌握了科學技術這一武器，其力量倍增，文明飛速發展。

人類的知識自19世紀以來，增長速度為每50年增加一倍。20世紀中葉為每10年增加一倍，到20世紀末則以每3年至5年增加一倍的速度發展。與此相應的是社會生產力水平大大提高。

科學是技術創新的基礎，技術是生產力的重要構成要素；生產力水平提高的愿望和社會進步的要求是技術創新的原動力，技術創新的要求又是科學的導向和動力。

現代科學的突飛猛進是由19世紀最后10年到20世紀頭25年物理學的三大成就決定的。19世紀最后10年發現了電子，發現了放射性。20世紀初建立了原子結構模型。1905年到1915年愛因斯坦發明相對論；1924年到1926年量子力學產生；原子核物理揭示了原子里面有電子、原子核，原子核里面有中子、質子，原子核也能變化。整個20世紀的科學發展是在物理學的推動下進行的，因此20世紀被稱為物理學的世紀。

1945—1955年以核能釋放與利用為標志，人類開始了利用核能的時代；1955—1965年以人造地球衛星的發射成功為標志，人類開始擺脫地球引力飛向外層空間；

1965—1975年以1973年重組DNA實驗的成功為標志，人類進入了可以控制遺傳和生命過程的新階段；

1975—1985年以微處理機的大量生產和廣泛使用為標志，揭開了擴大人腦能力的新篇章；

1985—1995年以軟件開發和大規模產業化為標志，人類進入到信息時代。

人類文明的進步程度常常以生產力水平為標志，而生產工具又成為生產力進步的標志。如此，人類文明時代的劃分自然可以用生產工具作為標識，如：石器時代、青銅時代、鐵器時代、蒸汽機時代、計算機信息時代。

20世紀以來對技術的支撐也取得了驕人的成績，科學技術應用于生產的周期大為縮短。19世紀電動機從發明到應用共用了65年，電話用了56年，無線電通信用了35年，真空管用了31年。愛因斯坦所講的，從科學到技術運用需要很長的時間，有時要幾代人的情況，在20世紀中后期已經得到大大的改變。

20世紀，雷達從發明到應用只用了15年，噴氣式發動機用了14年，電視用了12年，尼龍用了11年，核裂變從發現到制成第一個核反應堆用了4年，集成電路從無到有用了兩年，激光器用了1年。電子技術問世以來其變革速度更加明顯地加快。以科技為核心的知識對經濟增長的貢獻率，20世紀初為5%到20%，到20世紀末這一比例在一些發達國家已上升到80%左右。

人類文明的每一階段的發展都以社會實際的創造物質的能力為衡量的標準。工程是科學技術“物化”的一種形式，這就是我們說的工程是一種造物活動。因此，工程在推動人類文明，增進社會財富上有著當然的實質性意義。我們可以說工程是科技推動人類文明進步的實際力量，工程職業的光榮就在于它在科學技術與物質世界之間實現了自然物的有用性，從而增進了人類福利。工程師的責任就在于履行他的職業使命——為社會創造財富，為人類謀福利。

工業革命以機械動力的使用為標志，而鋼鐵、礦山、能源是近代工業的物質基礎，是近代工程建設和工程水平提高的重要支撐，也是一個社會工業化、現代化發展的重要指標。曾幾何時鋼鐵是中國強國夢的重要組成部分。就鋼鐵工業而言，我國鋼產量已連續11年居世界第一。1977年籌建的上海寶鋼工程，經過27年的建設和運行，寶鋼集團2003年銷售額達到145.48億美元，始列入世界500強行列，居第372位；2004年達195.8億美元，列世界500強第309位；2005年達215億美元，列世界500強第296位。2005年產鋼鐵272.58萬噸。2005年我國鋼產量達到3.494億噸，超過世界第二名至第五名的總和（日本1.125億噸，美國0.949億噸，俄羅斯0.661億噸，韓國0.478億噸，合計3.213億噸），是名符其實的鋼鐵大國，但不是鋼鐵強國。且不說2005年仍要進口2500萬噸高技術含量、高附加值的鋼材，更重要的是有兩億噸的能力待重建，艱巨程度可想而知。

由此，我們可以了解到雖然近年來我國每年都有十多萬億（2006年全社會固定資產投資規模已達到109868.96億元）的固定資產投入，中國已經是名符其實的工程大國，但就工程的技術水平來說，中國還遠不能說是工程強國。再以橋梁為例，到2005年中國各類橋梁總數約為43.5萬座，每年建橋數量是世界第一，大都為近十幾年建成。但是造橋的方法和模型卻是國外20世紀80和90年代所使用的，其他領域同樣存在類似的問題。

科學及其工程技術的運用給人類生活帶來了巨大影響，成為社會發展的主導力量和人類未來的決定性因素。從某種意義上說，誰擁有科技創造力誰就掌握了人類的命運。

（一）以人類的交通為例

50萬年前人類只能用雙腳在陸地上行走，每天行程為25公里左右。

20萬年前人類步行或使用原始的獨木舟，每天可行進30公里左右。

對那時的人來說地球是無邊無際的，單個人根本無法周游世界。

唐太宗嫁文成公主（吐蕃王松贊干布），貞觀十五年（公元641年）春正月，從長安出發，經過兩年才到拉薩。

1850年前人類步行每小時4.5公里，最快的駱駝隊每小時8公里。

1850年以后，蒸汽火車的時速突破100公里，輪船速度突破50公里。

1950年以后，螺旋槳飛機時速已超過500—600公里；1960年以后，噴氣式飛機時速達到800—1000公里；1980年以后超音速飛機時速達2400公里；而火箭的速度則為4800公里；宇宙飛船以每小時18000公里的速度繞地球飛行。

1873年法國作家凡爾納擬定出《八十天環游地球》的計劃，現在我們可以乘飛機在一天內環繞地球一周。

翻開世界科技史，我們可以看到，鐵路起源于最早發生工業革命的英國。自從英國科學家瓦特于1769年（清乾隆三十四年）發明了單動式蒸汽機、1782年（清乾隆四十七年）又制成復動式蒸汽機后，蒸汽機遂在工礦交通各行各業迅速推廣。1804年（清嘉慶九年）特烈維錫克制造成第一臺在軌道上行駛的蒸汽機，但運行效果不佳。1814年（清嘉慶十九年）被譽為蒸汽機之父的英國科學家喬治·斯特芬森制成了效能更優越的蒸汽機“勃魯丘”號。以后，他又不斷改進，到1825年（清道光五年）9月25日，斯特芬森制成效能更優的蒸汽機，在英國斯托克頓—達林頓鐵路上正式開始商業運營，這標志著世界第一條鐵路誕生。1829年，他又制成著名的“火箭號”高速機車。

鐵路運輸以其快捷、便利、運量大等顯著優勢，在誕生不久就得到極其迅猛的發展：性能不斷改進，營運從載貨到載客，從短途到長途，尤其是營運的范圍迅速從英國向全世界擴張。歐美各國紛紛而起，興起了競相辦鐵路的巨大熱潮。特別是美國，19世紀60年代到70年代鐵路事業的高速發展超過了歐洲，震動了世界。鐵路的巨大成就帶動了美國經濟的迅速騰飛，經濟實力不斷增長，進入世界最發達國家的行列，可以與老牌資本主義大國的英國一比高低。

1876年，英國怡和洋行在中國修建了上海—吳淞鐵路，1877年由中國政府購得。1877年10月20日12時，吳淞鐵路行駛最后一趟火車。買斷銀交訖后，吳淞鐵路移交中國。清政府即下令拆除鐵路。12月18日路軌全部拆除，用船載到臺灣高雄港外沉入大海。1897—1898年清政府重修上海—吳淞（淞滬鐵路）段鐵路。

1881年，由中國自己修建的長9.2公里的中國第一條鐵路唐（山）胥（各莊）鐵路建成。由于社會保守勢力的激烈反對，新建的鐵路不得行駛機車，而用騾馬拖載運煤列車。其他鐵路的修建無從提上議事日程。由于開平煤礦的全面投產，產煤量劇增，供應北洋水師艦隊與津京市場，獲利頗厚，1882年英籍工程師金達設計試制出一臺能牽引100多噸貨物的輕型機車。這是中國第一臺鐵路機車，被命名為“中國洛克號”，意為中國火箭。

洛克號“行車未久，都中言官復邊奏彈劾，謂機車直駛，震動東陵，且噴出黑煙，有傷禾稼。奉旨查辦，旋被勒令禁駛”。因海防之急，熄火數月又重新升火運行。1886年“開平鐵路公司”開工修建胥各莊到蘆臺閻莊長35.1公里的鐵路，以取代淤塞的運河運煤。甲午海戰以后，清帝（光緒二十六年）下詔自強，宣布要“力行實政”。張之洞也上奏說：“方今時事日急，外患憑凌，日增月甚，富強之計，首以鐵路為第一要圖。”在清廷的鐵路計劃中有天津到盧溝橋、盧溝橋到武漢、天津到鎮江、廣州到武漢幾條干線。

詹天佑是中國近代最早的留美學生，中國近代鐵路事業的開拓者，科技前驅，工程之父。他開創的中國人自己建鐵路（京張鐵路）的光輝事業對中華民族的工業文明推進起到了相當重要的作用。1896年2月15日，詹天佑在天津寫信給他的美國老師諾索布說：“現在中國快要進入鐵路時代了。”京張鐵路迎來了中國鐵路建設的第一個高潮，在1904年到1911年的8年間，中國新建的鐵路干線有：京漢線，全長1214.5公里（1905年竣工）；膠濟線，全長394公里（1904年竣工）；正太線（石家莊—太原），全長243公里（1907年竣工）；滬寧線，全長311公里（1908年竣工）；滬杭線，全長186公里（1909年竣工）；京張線，全長201公里（1909年竣工）；汴洛線，全長204公里（1909年竣工）；滇越（河口）線，全長470公里（1910年竣工）；津浦（浦口）線，全長1009.5公里（1911年竣工）。中國鐵路也充當了中國工業化的先鋒，在早期的工業建設中成就卓著，鐵路一直被稱為國民經濟的動脈。

新中國成立以后，1956年我國獨立制造出第一臺蒸汽機。蒸汽機的能效利用率為8%，內燃機車的卻是30%，電力機車則可以達到60%。據日本的統計分析，同是牽引300噸公里，蒸汽機車要花費1011日元；柴油機車只花費423日元；而電力機車僅花費422日元。經濟效益的差別顯而易見。因此，20世紀50年代后，世界各國都加速了電力機車和內燃機車的發展。蒸汽機以它的高耗煤、高排放和高噪音而退出歷史舞臺。2005年12月3日凌晨，我國1983年生產的“前進7081”機車到達大阪車站，完成了蒸汽機車的歷史使命。2005年12月6日我國全部使用內燃機車。

20世紀，從公路到鐵路，從水路到“空路”，運輸工具的革命徹底改變了人們的出行方式和生活方式，進而也改變了人們對世界的認識和觀念。

航天飛機不斷往返于地面與太空之間，20多個國家的數百名宇航員曾在太空駐足停留。2003年10月15日9時，中國“神舟五號”載宇航員楊利偉飛上太空，于20小時后返回。

（二）以人類的糧食為例

農業——人類文明的曙光，20世紀40年代以來的半個世紀中，世界糧食單產由62千克/畝增加到68千克/畝。

1950年我國糧食單產78千克/畝，僅稍高于兩千多年前漢代的水平。美國在1870—1920年的50年間，玉米單產增加了10千克。20世紀40年代到80年代，世界糧食單產由68千克/畝迅增至153千克/畝，其增長是前一發展時期的28倍。對糧食增長做出貢獻的三項技術是：

1．良種。摩爾根遺傳學為良種培育體系的建立做出了理論貢獻。50年代遺傳物質DNA的雙螺旋結構發現，70年代基因重組技術的建立和發展，開創了生物科學的新時代。

2．農用化學物質，包括化肥和農藥。

3．灌溉。新中國成立后，中國的水利事業發展神速，現僅剩一條河上無水利大壩（2008年以后，中國已經沒有無壩的河流了）。

三者所占份額分別為3∶5∶2。

糧食問題的成功解決，使得人類的生活質量大為改善，人類的壽命也大大增加。“雜交水稻之父”袁隆平培育出的畝產800公斤的超級稻種，如果在全國一半的稻田（2億畝）里種植，那么我國每年增收的糧食就達300億公斤。300億公斤糧食是個什么概念？袁隆平說：“整個湖南大概6000萬人口，300億公斤糧食比整個湖南一年的糧食總產量還要高，能夠養活7000多萬人。”

農業技術的應用解決了糧食這一國計民生的基本問題，它的解決還帶動了一系列問題的解決。人類從饑餓中掙脫出來；人類不再受寒冷的威脅；人類逐漸從繁重的體力勞動中解放出來；人類有更好的體質對抗疾病。

科技讓人類生存的能力大大增強；抵抗各種自然災難的能力大大提高。這些福利都直接使人類壽命延長，人口激增。20世紀20年代美國人的平均壽命是54歲，1985年美國人的平均壽命達到75歲。20世紀初中國人的平均壽命為30多歲，20世紀末中國人的平均壽命為男70歲，女74歲。目前中國人口為世界之最，已達13億。印度人口直追中國，目前已達11億。今天的生物學還能創造新式生命，創造人。人類從種種必然性中獲得了更多的自由。

我們完全有理由期待，人類不但可以通過科技運用掌握自己的命運，還將通過科技革命改變自己的命運。