人类重大科技发明简史

RK588 2018-01-16

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【编者按】

人类对宇宙起源和演化、人脑与意识、量子力学、暗物质与暗能量等的认识越来越深入，对客观世界与主观世界的基本认知将提升到前所未有的高度,这些方面的成果，都有可能体现在未来高度发展的信息技术当中。

从“站在巨人的肩膀上”发展到“站在全人类的智慧深处”大数据时代，我们一起回顾影响世界的科技发明，怀念影响人类进程的前辈先贤。

火药：据《范子叶然》的记载，春秋时代中国就已经用于民间民生应用，范子计然说“硝石出陇道”。我国现在看到的第一部记载火药配方的书，约成书于八九世纪。书中说“以硫磺、雄黄合硝石，并蜜烧之”，会发生“焰起，烧手面及火尽屋舍”的现象。这里的“密”应是蜂蜜的“蜜”。蜜加热能变成炭。硫磺、硝石与炭混合，这就是火药的配方。

造纸：中国是世界上最早养蚕织丝的国家。百姓以上等蚕茧抽丝织绸，剩下的恶茧、病茧等则用漂絮法制取丝绵。漂絮完毕，篾席上会遗留一些残絮。当漂絮的次数多了，篾席上的残絮便积成一层纤维薄片，经晾干之后剥离下来，可用于书写。这种漂絮的副产物数量不多，在古书上称它为赫蹏或方絮。这表明了中国造纸术的起源同丝絮有渊源。公元105年，蔡伦在东汉京师洛阳总结前人经验，改造了造纸术。他以树皮、麻头、破布、旧渔网等为原料造纸。大大提高了纸张的质量和生产效率，扩大了纸的原料来源，降低了纸的成本，为纸张取代竹帛开辟了的前景，为文化的传播创造了有利的条件。关于蔡伦发明造纸见之古籍记载，《后汉书·蔡伦传》中说：“自古书契，多编以竹筒；其用缣者，谓之为纸。缣贵而简重，并不便于人。伦乃造意，用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸。”后世遂尊他为中国造纸术的发明人。

印刷术：雕版印刷术发明于唐朝，并在唐朝中后期普遍使用。宋仁宗时毕昇发明了活字印刷术。印刷术是人类近代文明的先导，为知识的广泛传播、交流创造了条件。印刷术先后传到朝鲜、日本、中亚，西亚和欧洲地区，对世界文明进程和人类文化发展产生过重大影响。

雕版印刷的过程大致是用刻刀将木版上的反体字墨迹刻成凸起的阳文，同时将木版上其余空白部分剔除，使之凹陷，用圆柱形平底刷蘸墨汁，把纸覆盖在板面上，纸上便印出文字或图画的正像。唐朝后期普遍使用雕版印刷术，宋朝虽然出现活字印刷术，但并未普遍使用，而仍然是普遍使用雕版印刷术。活字印刷术是使用可以移动的胶泥或金属字块，用来取代传统的抄写，或是无法重复使用的印刷版。先制成单字的阳文反文字模，然后按照稿件把单字挑选出来，排列在字盘内，涂墨印刷，印完后再将字模拆出，留待下次排印时再次使用。德国古登堡发明了金属活字印刷，使活字印刷术普遍使用。活字印刷术的发明是印刷史上一次伟大的技术革命。

指南针：又称司南，主要组成部分是一根装在轴上的磁针，磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上，磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。物理上指示方向的指南针的发明由三部件组成，分别是司南、罗盘和磁针，均属于中国的发明。据《古矿录》记载最早出现于战国时期的磁山一带。它的发明对人类的科学技术和文明的发展，起了无可估量的作用。在中国古代，指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位。

11世纪末或12世纪初，中国船舶开始使用指南针导航。北宋《萍州可谈》：“舟师（掌舵者）识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”指南针应用在航海上，是全天候的导航工具，弥补了天文导航、地文导航之不足，开创了航海史的新纪元。

中国人的发明，火药促进了人类文明造纸让文化信息载体从笨重转向轻便印刷术+纸是第一次人类“大数据”的积累。

蒸汽机：世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗（Hero of Alexandria）于1世纪发明的汽转球（Aeolipile），这是蒸汽机的雏形。约1679年法国物理学家丹尼斯·巴本在观察蒸汽逃离他的高压锅后制造了第一台蒸汽机的工作模型。约与此同时萨缪尔·莫兰也提出了蒸汽机的主意。1698年托马斯·塞维利、1712年托马斯·纽科门和1769年詹姆斯·瓦特制造了早期的工业蒸汽机，他们对蒸汽机的发展都做出了自己的贡献。1807年罗伯特·富尔顿第一个成功地用蒸汽机来驱动轮船。瓦特运用科学理论，逐渐发现了这种蒸汽机的毛病所在。从1765年到1790年，他进行了一系列发明，比如分离式冷凝器、汽缸外设置绝热层、用油润滑活塞、行星式齿轮、平行运动连杆机构、离心式调速器、节气阀、压力计等等，使蒸汽机的效率提高到原来纽科门机的3倍多，最终发明出了现代意义上的蒸汽机。

电力：电力的发现不是一个人，而是一群科学家承先启后的研究。1752年美国人富兰克林研究了雷电；英国人法拉第发现了电磁感应定律,使电的大规模应用成为可能;伏特、安培、欧姆等都在电的领域做出了不可磨灭的贡献。

原子能：人类原子能(核能)的诞生地是世界顶级学府美国芝加哥大学。曼哈顿计划期间，著名物理学家费米领导小组于1942年12月在芝加哥大学Stagg Field 建成人类第一台（可控）核反应堆，命名为芝加哥一号堆（Chicago Pile-1）。该反应堆是采用铀裂变链式反应，开启了人类原子能时代。

计算机：计算机俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。

冯·诺伊曼对世界上第一台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机)的设计提出过建议，1945年3月他在共同讨论的基础上起草了一个全新的“存储程序通用电子计算机方案”--EDVAC。这对后来计算机的设计有决定性的影响，特别是确定计算机的结构，采用存储程序以及二进制编码等，至今仍为电子计算机设计者所遵循。