36氪領讀 | 全球科技通史:你能看到多遠的過去,就能看到多遠的未來

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我們正身處技術爆炸的時代。2017年全世界專利申請的數量超過800萬件。雖然這裡面有不少水分,但是總數依然相當驚人。如果再看專利的增長速度,則更為驚人。以世界上最難獲取的美國專利為例,2003—2015年的13年間,美國專利商標局批准了300萬項專利,這個數量超過了美國專利商標局自1802年成立到2002年底近200年間所批准專利的總和。如果專利的數量過於抽象不好理解,我們不妨看幾個實例:

  • 1838年4月世界上第一條跨洋航行的商業航線開通后,蒸汽動力的天狼星號機帆船花了19天時間完成了從英國到美國的商業航行。今天,民航飛機完成同樣的旅行僅需要不到6個小時,將橫跨大西洋的時間縮短了98%,而空中客車公司的超音速概念飛機可以將這個時間再縮短80%。

  • 1961年,蘇聯在新地島試爆了一顆5000萬噸TNT當量的氫彈,它在一瞬間釋放的能量(5×1013千卡)相當於羅馬帝國全部5700萬人口在公元元年一個月所產生的全部能量。

  • 1858年,美國企業家菲爾德用4艘巨輪將上萬噸電報銅纜鋪設到大西洋底,實現了人類第一次洲際通信,當時的傳輸速率每秒不到1個比特,而且傳輸極不穩定。2017年,由微軟、臉書合作鋪設,西班牙電話公司旗下電信基建企業Telxius管理的跨大西洋高速海底光纜,每秒可以穩定地傳輸160Tbit(太比特),比一個半世紀之前快了萬億倍。

  • 1946年,世界上第一台電子計算機「埃尼亞克」(ENIAC,全稱為electronic numerical integrator and computer,電子數學積分計算機)的運算速度為每秒5000次,今天(截至2018年6月),世界上最快的超級計算機「頂點」(Summit)的運算速度高達每秒20億億次,比埃尼亞克大約提高了40萬億倍。事實上,今天的蘋果手機計算能力已經超過了阿波羅登月時主控計算機的能力。

除了專利申請量驚人,今天科技的另一個特點是讓我們感覺眼花繚亂。虛擬現實、人工智能、無人駕駛汽車、基因編輯、大數據醫療、區塊鏈和虛擬貨幣等,我們在媒體上每天都能看到這些概念,但是它們意味着什麼?為什麼會一夜之間冒出來?對我們的生活將產生什麼影響?今後還會出現什麼新的技術名詞?

科技進步日新月異,不僅給我們帶來了好的生活,也讓當下的人們產生了很多焦慮和恐懼。通常,人們的焦慮和恐懼源於對周圍的世界缺乏了解,對未來缺乏把控。要想緩解和消除這種焦慮和恐懼,需要搞清楚下面三件事情。

首先,科技在大宇宙時空中的地位和作用,即它在經濟和社會生活中的角色,以及它在歷史上對文明進程的推動作用。前者是從空間維度上看,後者是從時間維度上看。

從空間維度上看,科技在文明過程中的作用是獨一無二的,是一種進步的力量,這是毋庸置疑的。工業革命堪稱人類歷史上最偉大的事件。在工業革命之前,無論是東方還是西方,人均GDP都沒有本質的變化。但工業革命發生后,人均GDP就突飛猛進,在歐洲,200年間增加了50倍;而在中國,短短40年就增加了10多倍。因此,古今中外任何王侯將相的功績和工業革命相比都不值一提。而工業革命的發生,就是科學推動技術,再轉化為生產力的結果。這是科技在經濟和社會生活中的重要體現。

從時間維度上看,科技幾乎是世界上唯一能夠獲得疊加性進步的力量,因此,它的發展是不斷加速的。世界文明的成就體現在很多方面,從政治、法律到文學、藝術、音樂等,都有體現。雖然總體上講,文明是不斷進步的,但是在很多方面,過去的成就並不能給未來帶來疊加性的進步。

比如在藝術方面,歷史上有很多高峰,後面的未必能超越前面的。今天沒有人敢說自己作曲超越貝多芬或者莫扎特,寫詩超越李白或者莎士比亞,繪畫超越米開朗基羅(Michelangelo di Lodovico Buonarroti Simoni,1475—1564),甚至世界上很多採用民主政治的國家,在政體上依然沒有超越古希臘。

但是,今天任何一個三甲醫院的主治醫生都敢說他的醫術超過了50年前世界上最好的名醫。因為醫學的進步是積累的,現在的醫生不僅學到了50年前名醫的醫術精髓,而且掌握了過去名醫未知的治療手段。今天,一個大學生學會微積分中的牛頓–萊布尼茨公式只需要兩個小時,但是當初牛頓與萊布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz,1646—1716)花了10多年時間才確立了該定理。由於科技具有疊加式進步的特點,我們對它的未來更加有把握。

其次,世界達到今天這樣的文明程度並非巧合,而是有着很多的歷史必然性。

19世紀出現大量和機械、電力相關的技術,20世紀出現大量和信息相關的技術,接下來會出現很多和生物相關的技術,這些都是有內在邏輯性的。當我們全面了解了科技在人類文明發展的進程中是怎樣一環扣一環地發展的,我們就能夠把握科技發展的內在邏輯,做到自覺地、有效地發展科技。

最後,我們需要找到一條或者幾條主線,從空間維度了解科技的眾多領域及眾多分支之間的相互關係,從而了解科技的全貌,同時從時間維度理解科技發展的過程和規律。

雖然不同的歷史學家、科技史學家和技術專家會給出不同的主線,但最本質也最便於使用的兩條主線是能量和信息。這兩條主線也是組織本書內容的線索。

採用能量和信息作為科技發展史的主線有兩個主要原因:其一,我們的世界本身就是由能量和信息構成的;其二,它們可以量化科技發展水平,解釋清楚各種科技之間的關係。

宇宙的本源是能量,這已經是現代物理學的常識。我們過去說世界是物質的,這種說法沒有錯,因為從本質上講物質是由能量構成的。

我們在中學物理中學過,宇宙萬物是由上百種不同的原子(和它們的同位素)構成的,那麼原子又是由什麼構成的呢?它是由更小、更基本的粒子構成的。那些最基本、無法進一步分割的粒子(物理學標準模型中的61個基本粒子),比如光子、電子,以及構成原子核中質子和中子的夸克,最終都是純能量,它們裡面不再有其他物質,因此才有了愛因斯坦(Albert Einstein,1879—1955)著名的E=mc2質能關係式。

世界的物質性,比如形狀、體積和質量,不過是能量的各種性質而已,特別是在希格斯的理論被證實之後,大家對此更是確信無疑。因此,我們說世界的本源就是能量。

那麼,看不見摸不着的能量,又是如何構成世界的呢?這就要靠物理學、化學、生物學、信息科學的能量法則了,它們都是信息。科學的本質就是通過一套有效的方法發現這樣一些特殊的信息,它們就是宇宙、自然和生命構成及演變的奧秘。

自從出現了現代智人,地球的面貌就因為人類的活動而改變。人類的實踐從本質上講就是獲取能量並利用能量改變周圍的環境,而技術則是科學與實踐之間的橋樑和工具。在科學和技術中,能量和信息如此重要,以至它們在人類歷次重大的文明進步中都扮演了主角。同時,它們也是定量衡量科技發展水平的尺度。

10000年前開始的農業革命,其本質是通過農耕有效地獲得能量,為我們的祖先創造文明提供可能性。當時,伴隨着文字和數字的誕生,人類可以將以前的知識和信息傳承下來,人類的發展進程得到第一次加速。

18世紀中後期開始的工業革命,其核心是新動力的使用,主要包括水能和蒸汽動力。從那一刻起,人類產生和利用能量的水平有了巨大的飛躍。在工業革命之前的一個世紀里,歐洲迎來了一次科學大發現,其成果在工業革命中被轉換成技術,使得許多改變世界的重大發明在短期內湧現出來。這說明在工業革命前,人類創造信息的能力有一次飛躍。

進入20世紀之後,科技的發展也是如此。一方面是能源的進步,從原子能到各種清潔能源;另一方面是信息技術的發展,它是整個20世紀科技發展的主旋律。此外,人類在20世紀發現了DNA(脫氧核糖核酸)的螺旋結構以及宇宙誕生的時間和方式。這兩項重大發現,本質上是人類對宇宙形成信息和生命形成信息的破解。我們在本書中會清晰地看到,整個科技史,從過去到未來,都與能量和信息直接或者間接相關。

把上面三件事情講清楚,讓讀者全面了解科技發展史,消除焦慮,是我寫這本書的第一個動機。

我對寫科技史感興趣的第二個原因,是它本身如此重要,但又恰恰被大部分人忽視了。今天大部分人談到歷史的時候,主要關注的是國家的興衰、王朝的更替。大家了解的歷史人物,大多是王侯將相,了解的歷史事件,大多是英雄故事。其實,把這些人物和故事放在一個較長的歷史跨度下考察,其重要性比科技進步要小得多。因此,在完成四卷本《文明之光》的寫作之後,我醞釀了很長時間,決定寫一本科技通史。

當然,我研究科技史還有一個很現實,甚至有些功利的原因,就是在今天這個發明數量過多的時代,我想知道什麼技術真正對未來世界的發展有幫助,以便我能及早地投資那些技術。了解科技的發展歷史,就能知道我們今天所處的位置,然後看清我們將要去的方向。

生活在今天的人是非常幸運的,因為在這個時代,人類首次知道了宇宙時間的起點、地球生命的起點,以及人類文明的起點。當然,歷史的很多進程還需要我們不斷了解,接下來就讓我們圍繞能源和信息這兩根主線,看看人類是如何開啟文明,發展科學技術,並利用它們改變世界的。

作者簡介:

吳軍博士,「文津圖書獎」得主,硅谷風險投資人,約翰·霍普金斯大學工學院董事。

畢業於清華大學、美國約翰·霍普金斯大學,計算機科學博士。於2002年加入谷歌,是當前谷歌中日韓算法的主要設計者。2010年加盟騰訊,擔任搜索業務副總裁。后回到谷歌負責計算機問答項目。2014年,作為創始合伙人創立豐元創投。吳軍博士既有深厚的學科背景,又兼具豐富的中美高科技企業工作及投資經驗。

著有《智能時代》《浪潮之巔》《數學之美》《文明之光》《見識》《態度》等多部暢銷書,並多次獲得包括「文津圖書獎」「中國好書」「中華優秀出版物獎」在內的國家級圖書大獎。


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