15—16世纪由达·芬奇 (Leonardo da Vinci, 1452—1519年) 、拉斐尔 (Raffaello Sanzio, 1483—1520年) 和米开朗其罗 (Michelangelo Buonarroti, 1475—1564年) 等意大利艺术家和科学家们, 发起的文艺复兴, 激起了人们对大自然的向往, 点燃了16—17世纪欧洲的启蒙思潮, 发起了人类历史上一场伟大的思想解放运动, 打破了宗教神权的枷锁, 开辟了人类理性思维的人文时代。先进知识界达成了共识, 只有用观察、实验、比较、归纳、推理等理性的科学方法才能认识世界、改造世界, 改善人类的生存条件, 才能得到知识、自由和幸福。复兴人文主义 (Humanism) , 探求一切知识, 发展人的才能, 知识就是力量 (培根, Francis Bacon, 1561—1626年) 等
人类有理由为过去400多年的科技成就和文明进步自豪。文学家们用最高级形容词和最美的语言去颂扬成就。自由作家们激扬文字, 放歌而贺。未来学家以其非凡的想象力, 畅想着瑰丽的未来。科幻作家创作了引人入胜的神奇故事。科学技术界也有人把酒临风, 逐流舞墨, 为自由作家们的畅想提供证据。文学艺术的浪漫夸饰, 生动活泼地绍介科技成就, 提高了人们的科技意识, 功不可没。导致欧洲知识界思想大解放的启蒙之火就是文艺复兴时代的艺术家们点燃的。科学和艺术都是理性的宁馨儿, 气质相通, 矢志相同, 从同源出发, 各选隘路攀向高峰。
然而, 科学和艺术是有区别的。萌念和畅想能启发创新精神和创造力, 但把艺术中的“超现实主义”和“浪漫主义”用到制定科学技术政策则要分外小心。科技工作者应该严格区分哪些是浪漫畅想和未经证实的假说, 哪些是实际已经或可能达到的高度, 从而制定合乎实际的政策和计划, 倡导经过努力有可能实现的奋斗目标和方向。这就是坚持科学精神。
20世纪80年代以来, 最引人瞩目的浪漫是关于未来人类物质生产的遐想。有人讲知识对经济的重要性时, 断言“所有创造财富的资源中, 知识可以取代其他资源”。“知识是取代自然资源的替代品”, “取之不尽、用之不竭的知识是终极的替代品”, “目前有两种经济, 一是朝阳经济, 另一种是夕阳经济”;“多数传统产业已成夕阳, 矿业、铁路、钢铁已被新技术革命所淘汰”。“现代经济的主要职能是知识和信息的生产和分配, 而不再是物质的生产和分配”。“包括生产、消费和生活的各种经济活动过程都具有虚拟性, 都不需要在现场进行, 而是通过数字化的网络来完成”, 于是“工业经济衰落”了
《图1》
这些默换主题的浪漫、豪放, 对发达国家也未必准确, 应用到中国则更应该慎重。特别是对工业制造业的历史地位、现在的形势和未来发展趋势应该有符合实际的、科学的分析, 从而正确把握自己工业化、现代化的建设方向, 不至于随人短长, 陷入迷津。这是笔者不厌其烦辗转沉思的主题。
《1 制造业创造了人类》
1 制造业创造了人类
追察现代人的宗谱出身, 都是从猿进化而来, 科学界已没有争议
1960年Jonathan Leakey在坦桑尼亚Victoria湖东Olduvai峡谷发现了第一个200万年前的能人 (homo habilis) 的头盖骨, 脑容量为650 ml, 比南方古猿大50%。1972年Richard Leakey在肯尼亚又发现了另一个190万年前的能人头盖骨化石, 脑容量为775 ml。从1960到1986年已发现能人化石7个。有证据表明他们都会制造和使用工具
考古学有证据说明, 随着狩猎和采集技术的改进, 人们制造的工具日趋精细, 种类越来越多, 出现了有组织的石料开采和加工, 形成了原始制造业。还有证据表明, 中国的元谋人 (170万年前的南方古猿) 、非洲人早在160万年前即开始用火。饮食的改善, 有利于脑的发展。按生物学“用得多的器官进化快”原理
这就是人猿分道扬镳的简史。毛泽东1964年有一首词《贺新郎·读史》, 头几句是:
人猿相揖别, 只几个石头磨过, 小儿时节
很贴切。使用工具、制造工具, 即原始的制造技术和生产方式的改变引发了古猿进化的改辙, 驱引他们用脑思维, 脑容量增大, 经选择遗传而与猿类分离, 变成堂堂直立的人类, 从而迈上了艰难漫长通向文明的进化之路。这已是古人类学、进化生物学、社会学等科学界的共识。恩格斯说得好:“直立和劳动创造了人类, 而劳动是从制造工具开始的。动物所做到的最多是搜集, 而人则从事生产。”
总之, 原始的工具制造是人类社会制造业的最早萌芽。
《2 制造业是产业革命的主力军》
2 制造业是产业革命的主力军
18世纪的产业革命和接踵而来的电气化运动, 从瓦特发明蒸汽机 (1765年) 算起已延续了240年。这场波澜壮阔的工业革命使人类的生产和生活方式发生了不可逆转的伟大变化。在发达国家, 水能、化石能和电力完全代替了人力、畜力, 千万种机械代替了手工劳动, 农业全面实现了机械化, 批量制造生产资料和生活资料的大工业已成为社会生产的主导, 极大地提高了社会劳动生产率和社会财富的积累速度和规模, 形成了工业社会文明的主体。到20世纪上半叶这场革命已在一批工业发达国家中取得了辉煌的胜利。
牛顿力学, 麦克斯韦电动力学和量子力学这些科学发现是人类文明史上最伟大的成就, 对18—20世纪的基础科学、工程技术的进步和工业化进程都起到了根本性的指导作用。然而, 历史记录也清楚表明, 有悠久历史的制造业的进步是产业革命取得成功的主要因素, 是推动产业革命的主力军, 也为科学发现提供了最可靠的实验手段和知识源泉。
考古发现表明, 早在100—50万年前的古石器时代就有用卵石、兽骨、牛角、象牙等制造的生产和生活用具, 如刀、斧、锯等。与北京猿人同时代地层中出土了10万多件砍刀、石铲、石斧、片状切刀等。5万年前的中石器时代已有制造业分工, 批量生产比较精致的木、角、骨制工具, 刀、锥、凿、针、矛、镞等, 还有批量生产的陶器
地球最后一个冰期 (玉木冰期, 12.5—1万年前) 于1万年前消退, 地球温度变暖, 海平面上升, 人类进入新石器时代。亚洲 (中国和两河流域) 出现了农业、畜牧业和建筑业 (住房和村庄) , 批量制造复合工具 (有柄的镰刀、刀、斧等) , 大批量生产陶器 (江苏溧水神仙洞、江西万年仙人洞均出土了1万年前的陶器) 。7 000年前已有彩陶批量生产 (陕西半坡出土) 。秦始皇兵马俑和战车 (2 200年前) 无疑是由工场生产的。东汉的瓷器, 唐代的唐三彩, 宋朝的宜兴紫陶, 广东、江苏的青瓷等曾大量出口欧洲、亚洲各国
毛泽东在《贺新郎·读史》中提问:
铜铁炉中翻火焰, 为问何时猜得?不过几千寒热。
考古发现的结论是, 青铜时代开始于5 000年前, 炼铁技术开始于4 000年前。中东发现了公元前2 500年的炼铁炉。埃及发现过公元前2000年的锻制青铜器和公元前1340年的钢制短剑。河南偃师二里头的铜器工场遗迹出土了铜渣、坩锅、镞、凿、锥、鱼钩、铃、刀、锛、爵等器械, 这是一个规模很大的铜器制造场, 经鉴定为公元前1900—公元前1600年, 属夏代 (2070BC—1600BC) 的遗存
产业革命的标志——瓦特蒸汽机的发明, 是在前人很多发明和制造技术的基础上完成的。公元1629年意大利工程师布兰卡 (Branca) 发明用蒸汽推动风轮。1679年法国人帕蓬 (Denis Papin) 建造了第一台蒸汽锅炉, 在英国大量推广。1689年英国人萨委瑞 (Thomas Savery) 用蒸汽机驱动水轮抽水。1700—1712年英国工程师纽柯门 (Thomas Newcomen) 发明了活塞式蒸汽机, 投入批量生产供应市场。1736年英国J·哈尔斯 (Jonathan Hulls) 制成蒸汽船, 获专利。1765年瓦特发明蒸汽冷凝器, 使蒸汽出口温度降低, 从而提高了热机效率, 1769年获专利。1788年瓦特又发明了离心调速器, 使蒸汽机更为完善, 被称为历史上最伟大的发明之一。此前英国已有相当发达的纺织工业, 用蒸汽机作动力。从1720—1795年, 英国出口商品增长了4倍
工业革命的第二个高潮——电气化发生在19世纪后半叶和20世纪初。建造以透平机为动力的大型发电设施和电力网的建设开始于20世纪初
中国战国时代即发现磁石, 发明指南针 “司南” (《韩非子·有度》, 280BC—233BC) , 是中国古代四大发明之一。1733年杜菲发现玻璃和树脂摩擦产生静电。1745年德国E·G·冯克莱斯特发明并制成蓄电瓶。1750—1752年富兰克林 (Benjamin Franklin, 1706—1790年) 发明避雷针。1772年卡文迪什 (Henry Cavendish, 1731—1810年) 发现电力与距离二次方反比定律。1800年英国尼科尔逊 (William Nicholson, 1753—1815年) 和卡莱尔 (Anthony Carlisle, 1779—1840年) 电解水成功。1805年英国人在铁上镀锌成功。1827年欧姆 (George Simon Ohm, 1789—1854年) 建立欧姆定律。1829年美国J·亨利 (Joseph Henry, 1797—1878年) 设计和制造成最早的电动机, 发现自感和变压器原理。1831年法拉第 (Michael Farady, 1791—1867年, 英国) 发现电磁感应电流。1832年美国萨克斯顿 (Joseph Saxton, 1799—1873年) 制成发电机。1835年达文波特 (T. Davenport, 英国) 制成实用电动机, 获专利, 用于驱动印刷机。1837年美国莫尔斯 (Samuel Finley Breese Morse, 1791—1872年) 发明电报机和电码, 获专利;1851年美国铁路采用莫尔斯电报, 英美均建立电报公司。1855年出现自激发电机, 德国西门子公司开始生产交流电机。1859年美国法玛 (Moses Garrish Farmer) 制成白炽电灯。1863年意大利帕奇诺蒂 (Antonio Pacinotti, 1841—1912年) 制成发电、电动两用电机。1865年麦克斯韦发表“电磁场动力原理”, 最终建立了电磁动力学的完整理论。
这么冗长的引证是想说明, 制造技术和科学实验呼唤和成就了电磁动力学的出世。磁、电、电池、电镀、电灯、电报、电动机、发电机、变压器等都是在电动力学系统理论出现以前就已经由工程师和科学家们制造出来了。是科学实验和包括冶金在内的制造技术为一个伟大理论的出世铺平了道路。麦克斯韦电动力学一旦出现并为人们所掌握, 对电磁技术进步产生了革命性的影响。20世纪初开始的无线电技术、微波测量、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通讯、宇宙微波探测等等, 都已须臾离不开麦克斯韦方程。后来, 牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路, 导致了量子场论的创立
1948年美国贝尔实验室的巴丁 (John Barden) 、布拉顿 (Walter H. Brattain, 1902—) 和肖克利 (William Shockley, 1910—) 发明了晶体管, 1958年制成第一台固体元件计算机, 1959年制成第一个集成电路, 1960年研制成功ALGOL和COBOL计算机语言, 1964年IBM公司用小规模集成电路建造了大型电子计算机序列360, 以后出现了用大规模集成电路组成的微处理机 (1971年) 、个人计算机 (1977年) 、网络、多媒体、光通讯和微型机械。晶体管的发明和微电子制造技术的飞速发展, 开创了全新的信息时代。在短短的50年时间内, 信息技术使生产制造、科研开发、社会生活发生了质的变化, 全面转向信息化和智能自动化时代。信息产业的发生和发展进程与过去两次有所不同, 一开始就在固体物理、量子力学的指导下, 器件设计和制造工艺并驾齐驱, 相辅而进。拉单晶、掺杂、扩散、离子注入、外延、溅射、化学沉积 (CVD) 、光刻、表面贴装、自动化组装和纳米制造工艺等是制造业的伟大创造, 都是在微电子器件和集成电路研制和开发过程中创造并投入运行的。软件产业是在硬件的基础上发展起来的, 反过来又推动着设计、开发和制造技术的改进和飞跃。软件产品也是制作出来的, 是智力的制造业, 赋予硬件以智能。由于逐步改善的人机界面, 在机器上工作的人常常看不到硬件和软件制作过程, 就像城里人从店里买面包和酸奶而看不见农业和畜牧业一样。没有精密制造业就不可能把固体力学和量子力学知识转变成生产力, 就没有信息产业
《3 浪漫与现实》
3 浪漫与现实
工业是指开采资源并对其加工, 从而为社会提供商品、服务或资源的生产部门总称。制造业是指对采掘的自然物质资源和工农生产的原材料进行加工和再加工, 为国民经济其他部门提供生产资料, 为全社会提供日用消费品的社会生产制造部门。按已为学术界广为接受的阐释, “现代化”是指人类社会从工业革命以来所经历的一场急剧变革, 以工业化为推动力, 导致传统的农业社会向现代工业社会的大转变过程。高度发达的工业社会是现代化的主要标志
200多年来各学科的研究都表明恩格斯的科学论述是准确无误的:“我们必须时时记住, 我们不能过分陶醉于对自然界的胜利。不管我们取得了多么辉煌的成就, 我们连同我们的血、肉和头脑都是属于和存在于自然界的。”
化者, 乃性质或状态的根本转变。实现工业化是指从农业和手工业全面转变到以机器生产为主的工业经济。研究表明
中国在20世纪下半叶开始了工业化进程, 比欧洲晚了200年。50年来中国取得了举世瞩目的成就, 但那只是拉开了序幕, 高潮还在21世纪。最能表示工业化程度的几个数字足以证明中国的工业化仍处于初级阶段。按世界银行统计, 100多个尚未实现工业化的中等收入国家1999年的人均国民生产总值是5 323美元, 中国是780美元, 是中等收入国家的1/7;发达国家平均每1 000名农业劳动者拥有877台拖拉机 (1994—1996年) , 中等收入国家为46台, 而中国仅有1台;发达国家1997年人均用电量为8 238 kW·h, 中等收入国家是1 340 kW·h,
21世纪的工业化与18—19世纪的工业化内涵已有很大不同。信息科学技术已成为推动人类文明进步的强大动力和武器。信息技术的普及和20世纪积累起来的科学知识和技术发明, 使传统工业的面貌发生着巨大变化。信息技术正在创立新的产业, 全面改造和提升传统工业, 赋予各工业部门以全新的内容。信息技术已经或正在把几乎所有的传统工业从机械化提升到自动化。设计、制造和营销管理都已经或正在实现自动化、智能化、信息化, 由计算机控制的机械和生产线代替或减少了劳动者的工作量, 提高了效率。计算机虚拟技术的应用加速了产品的设计和生产过程, 提高了产品质量和可靠性, 降低了成本。网络技术使人们的生产和生活超越了时空和地域的限制, 实现跨行业、跨地域、跨国界的合作与集成, 逐步走向全球化。工农业和服务业的生产方式和组织形式也相应发生了重大变化。人均劳动生产率和社会财富积累大幅度增长, 从而导致国家实力的增长、生态环境的改善和人民生活水平的普遍提高。发端于20世纪下半叶的信息化运动, 有人称之为“第二次现代化”, 或“第三次产业革命”, 反映了新的科学技术成就对工业和社会各部门的革命性影响。
发达国家的知识界试图素描“后工业社会”、“后现代社会”和“知识经济”的特征, 设想未来“信息社会”可能出现的新事物和新情况
《4 可靠的现代化》
4 可靠的现代化
从改革开放的基本方针出发, 中国举起双手迎接经济全球化时代的到来。经济全球化, 加入WTO, 是中国进一步改革开放的新契机。融入世界经济, 加大与世界各国的合作交流以借鉴先进的科学技术, 学会新的生产方式, 提高进出口贸易额, 推动经济增长, 提高全社会生产力和人民的生活水平, 对我们这样一个封闭得太久的社会是千载难逢的良机。只要充分扬其利, 小心避其害, 全球化这把双刃剑并不可怕。然而, 如果以为一个落后贫困的国家能平等地融入世界经济, 能得到别人所有的一切, 你的也是我的, 则全然是幻想。
1990年联合国开发计划署提出了一个新的评价国家经济发展指标体系 (人类发展指数HDI) , 包括国民的平均预期寿命、受教育程度和人均收入等。在这个新的指标体系中, 人均国内生产总值 (GDP) 仍是反映一个国家或地区生产力水平的最重要指标
据世界银行统计, 1998年48个发达国家的人均国内生产总值平均为2.26万美元。其中, 瑞士4万, 挪威3.4万, 日本3.2万, 新加坡3万, 美国2.9万, 德国2.6万, 瑞典2.56万, 法国和荷兰2.5万, 英国2.1万。欧盟中几个欠发达国家, 西班牙1.4万, 希腊1.17万, 葡萄牙1.07万。
社会的生产能力决定一个国家的发展程度和所处的发展阶段。现在通常把经济构成划分为第一 (农业) 、第二 (工业) 和第三 (服务业) 产业。前两项都是物质生产部门。第三产业, 按照约定, 包括农业服务、地质勘探、水利管理、交通运输和仓储、批发和零售, 餐饮业、房地产、科研、文化教育、卫生、体育、旅游、传媒、娱乐和金融等。第三产业每年所创造的国内生产总值中, 有80%以上是对物质财富的生产、分配、运输和消费
近300多年的世界历史告诫我们, 在所有国家, 工业化程度决定社会的发展阶段和人民的生活水平。在工业部门中, 制造业, 特别是装备制造业, 又占有中心地位。
农业、工业、服务业和国防等一切部门需要的装备的设计、制造和批量生产都要靠制造业。计算机辅助设计 (CAD) , 计算机辅助制造 (CAM) , 计算机集成制造 (CIMS) , 自动装配线, 工业机器人等以信息技术驱动的制造业工作母机, 也要靠制造业的工程师们去设计、制造、供应和运行。实现工业、农业、服务业的机械化、自动化、信息化和智能化是21世纪制造业光荣和艰巨的任务。
2001年中国工程院组织了25位院士和40多位专家对我国制造业的现状、作用、地位及发展趋势和对策进行了调查研究, 写出了《新世纪如何提高和发展我国制造业》的研究报告, 已于2002年7月向社会公布, 摘要发表
《报告》指出, 处于工业中心地位的制造业, 特别是装备制造业, 是国民经济持续发展的基础, 是工业化、现代化建设的发动机和动力源, 是在国际竞争中取胜的法宝, 是技术进步的主要舞台, 是提高人均收入的财源, 国防安全的保障, 发展现代文明的物质基础。没有先进的制造业去不断地、持续地武装、改造和提升各产业部门的装备和生产运行水平, 实现对环境友好的可持续发展, 就谈不上什么现代化。即使是局部地、在个别领域里达到了现代最好水平, 对整个国家和全社会那还是空心的、不可靠的、没有持续发展能力的现代化。有些人口少的国家, 有可能依靠独特的资源、产品或服务业的优势参与国际交换, 换来外国的先进装备和服务设施, 实现社会活动的现代化。个别成功的小经济体的精神可师, 经验可鉴, 其道难循。对中国这样的人口大国, 在现存的不平等、不合理的世界秩序中, 没有自己的强大制造业, 要实现工业化和可靠的现代化是不可能的。
《5 安全的现代化》
5 安全的现代化
人类还太年轻, 资历毕竟太短。地球年龄46亿年, 生命诞生于30亿年前, 人猿分手约200万年, 产业革命至今不到300年。信息产业的出现好像是今天早上的事。人类不能摆脱求生存、求发展、求安全这些基本需求。生物学家们屡屡观察到现代人类中出现与远祖相似性状的返祖遗传现象。社会性动物群体内外发生争夺领地、领导权和生活资源的残酷斗争到处可见。人类的历史何尝不是如此。世界远古史中充满了争夺和战争。近500年来, 情况未变多少。15世纪以后, 开始了长达400年的殖民主义战争。英、法、荷、西、葡等国为争夺财富, 扩张领土和势力范围, 发动了侵占亚洲、拉美的殖民战争
19世纪前75年殖民主义者平均每年扩张21万km2, 而1875—1912年每年新占75万km2。殖民国家与殖民地达到地球陆地表面的85%。
1914—1918年的第一次世界大战是欧洲各国争夺殖民地的残酷战争, 参战人员6 500万, 战死850万, 伤2 100万。巨大的牺牲和血的教训促使政治家们采取措施, “推进国际合作, 维持国际和平与安全”, 以避免类似战争的再发。1919年成立了“国际联盟”, 有63个国家签署了“国际盟约”, 结果被美国国会推翻
正如毛泽东在《贺新郎·读史》中所鉴:
人世难逢开口笑, 上疆场彼此弯弓月。流遍了, 郊原血。一篇读罢头飞雪, 但记得斑斑点点, 几行陈迹。
工业发达国家, 总把最先进的科学技术成就首先用于武器装备, 加强军事实力
英国数学家和文学家罗素 (Bertrand Russell, 1872—1970年) , 早在20世纪20年代在北京大学讲学时就提示过
我们还要记住希腊人融入寓言中的智慧:与强人打交道要分外小心。他可以随意伤害你, 还说不是故意的。
要求几百年前才开始理性思维并开始了解世界的人们在短期内都能懂得并接受“兼相爱、交相利?” (墨子, 468BC—376BC) 这种美德是不可能的。爱因斯坦的观察值得注意:“有两样东西是无止境的, 茫茫宇宙和人类的愚昧。但是只有后者我能肯定的确如此。”
世事如大海, 无日不风波。“江头未是风波恶, 别有人间行路难” (辛稼轩) 。世事诡谲, 天灾祸福, 不测风云, 总会发生。中国的睦邻善远政策是真诚的。但很多政治家们都担心
展望21世纪, 为实现中国人民的百年夙愿, 完成工业化, 建成一个民主富强、人民幸福的国家, 实现现代化, 必须建立巩固的、可信可靠的国防力量, 才能预防和抵御可能出现的返古野性和愚昧, 保护国家和人民的安全, 保障奋斗目标得以实现。建成可靠国防的根本保证是建立自己强大的、先进的制造业。随着工业和信息技术的飞速进步, 当代武器装备和战争方式都发生了重大变化。必须在改革开放的环境中继续加强高技术研究开发, 提高精密制造能力, 提升传统工业的技术水平, 以保证中国能建造各种飞机、舰船、航母、导弹、雷达、微电子、通讯等各种民用和军用装备, 建立和保持可靠的国防力量, 为现代化建设保驾护航。
毛泽东《贺新郎·读史》词的下阙末句是:
五帝三皇神圣事, 骗了无涯过客。有多少风流人物?盗跖庄
《图2》
扼腕浓情, 喻世重托, 今犹昔。
脚踏实地, 艰苦奋斗, 少一些浪漫, 多一点实际;睦邻善远, 不图对抗;赢得50年的时间, 建成强大可靠的先进制造业, 是中国实现第三步战略目标的根本保证。