[摘要] 在技术发展中，意义重大的进步常常是一系列渐进步骤的结果，也常常是一系列突破的结果。这可以用蒸汽机和计算机这两个例子来说明。像晶体管这样的突破是比较少见的，它常常是从完全不同的领域引入新知识的结果。技术发展常常很难预见，这是由于它的复杂性；实际考虑会超过科学上的明显优越性，文化因素也在不断起作用。要使科学知识转变为技术发展仍有不少问题，然而为排除这些障碍，有很多事是值得做的。
基础科学研究及其在经院环境或类似经院环境中公开交流的传统，已被人们广泛地评述过了。很多大学毕业生看到过作为科学中坚的教授们的工作，对怎样进行科学研究已有所了解。科学史，以及近来的科学社会学，都建立了自己的学术领地。
另一方面，技术发展大多是在工业环境中进行的，了解的人就少得多了。在报刊书籍上，在人们所学的历史书中，通常都没把技术发展讲清楚。因此，在公众心目中，技术发展的进化常常和科学混为一谈，这就不足为奇了。
可是，为改进我们的日常物质生活，为把知识转移到其他国家从而提高他们的生活水平，以及在很大程度上为了我们自己国家的力量和进步，我们所依靠的，恰恰是这被错误理解的、不可见的技术发展进程。
技术渐进和突破
技术发展比人们所想象的更多带有渐进的性质，更少带有革命和突破的性质。重要的是，技术中的一系列渐进步骤，达到了一个巨大的改进，就会如同一次突破一样是革命性的。有两个历史上的例子可以说明，这是技术发展的正常途径。这儿所给出的例子不仅是为了说明这一抽象观点，而且是为了有具体实例作为依据来真正了解技术发展。
蒸汽机
第一个例子是蒸汽机。蒸汽机发展的通俗知识是这样一个故事，瓦特在他母亲的厨房里，水壶开了，蒸汽喷出来，他意识到了蒸汽的巨大力量，然后发明了蒸汽机。这故事与实际情况风马牛不相及，瓦特和水壶也毫不相干。蒸汽机的真正起源远非戈［1此，比这有意思得多。
蒸汽机的故事可以从大约1680年算起，著名的荷兰物理学家惠根斯（Christian Huygens）要发明一种依靠火药的机器。当时已经知道，在火药或火中存在着动力，如果能够控制，就可作为另一种能源，以补当时已有的能源即畜能、风能、水能之不足。
惠根斯并不想直接利用火药的爆炸；他的方法复杂得多，是在一个圆柱筒的活塞下面引爆一点点炸药。活塞位于最上方，他的想法是，火药爆炸后会产生一个真空，大气压力就会把活塞推下来，此法虽然复杂，然而并未奏效，因为爆炸没有产生足够的真空。
可是，惠根斯的一个助手，丹尼斯 · 帕平（Denis Papin）想到了一种利用蒸汽产生真空的方法。他的想法是用火把水烧开（水就从火中得到了一些东西），将蒸汽输入气缸中活塞下方，然后将气缸的底部关闭，让蒸汽冷却凝结。这样会产生真空，活塞就会压下来，大约1690年，帕平制作了一个模型广台这种类型的小蒸汽机，而且能够运行。
大约八年后，在英格兰，托马斯 · 沙弗利（Thomas Savery）制造了第一台大尺寸的蒸汽机。他遇到了很多问题。他没有利用大气压力，而是用蒸汽来推动活塞，而且压力很高e可惜的是，当时的机械工艺不能使设计得到充分利用。这机器会工作、可是高压蒸汽很麻烦，只能限于锅炉和气管能够承受的压力。它主要用于抽水给水车或大建筑物。
下一步归功于一个管子工托马斯 · 纽可门（Thomas Newcomen）。事实上，这段历史的教益之一就是，做出这些工作的人是管子工、车轮工和工具匠。纽可门造出了第一台可靠的用途广的蒸汽机。在锅炉里烧开水，蒸汽送入汽缸。一股冷水喷到汽缸上使蒸汽冷却而产生真空，迫使活塞压下来，然后活塞重新升起，重复上述过程。纽可门机器在十八世纪初的英格兰变得十分重要，主要用于煤矿抽水。因为很多矿井必须不停抽水，否则就要报废。这对于煤矿主来说是一个生死攸关的问题。纽可门蒸汽机为自己找到了生存之地，在以后的二、三十年里，这项技术主要就是把纽可门机用于煤矿抽水。
在介绍该技术的下一步发展及其影响以前，必须引入一个数，即“能率”（duty），它衡量机器的好坏或效率。它是指机器燃烧一蒲式耳煤所能做多少百万呎一磅的功。纽可门蒸汽机的能率大约是4；用同样的费用，一匹马的能率大约是在14和24之间。
下一步是约翰 · 斯米顿（John Smeaton）在1767年作出的，他的机器将能率提高到7至12。应该强调，在这一改进中，起主要作用的并不是发明创造，只是斯米顿知道怎样将汽缸镗得更好，当时最好的机匠在镗蒸汽机汽缸时也只能达到在汽缸和活塞之间能塞一个六便士硬币的精度。这就是人们利用大气压力而不用高压蒸汽的原因，因为漏掉的蒸汽可以少一些。
最后，大约在1775年，瓦特出场了。真实的瓦特是一个工具匠，他与蒸汽机打交道是由于有人给他一台小的纽可门机模型，让他装配。在解决这问题时，他认识到，人们在用蒸汽使汽缸加热，后来又冷却汽缸而使蒸汽凝结时，浪费了能量。瓦特为蒸汽机加了一个独立的冷凝器而解决了这个问题。汽缸保持热的，冷凝器保持冷的。这把蒸汽机的能率大约提高了2倍。
以后，瓦特制作了二冲程蒸汽机，这使能率又提高了1.5倍，这些改进把能率提高到24至35之间。
1800年到1830年间，多汽缸蒸汽机产生了，这时的机械工艺使高压蒸汽可以得到利用。由于这些改进，能率又提高了2到3倍，从大约37提高到约100。在二、三十年中仅用于煤矿抽水的蒸汽机技术通过一系列渐进步骤已经变成改变世界的动力来源。
在这个故事中，有两点是新技术发展的特性。一是很多小步骤的累积效果；二是新技术生存环境（需要抽水的煤矿）的巨大意义，这就是一种技术可以赖以生存的特殊地方，使它即使不比当时的其他技术用得更广，也可以有立足之地。
计算机
我要谈的第二个例子是计算机。计算机作为一种概念，在十九世纪上半叶已经以相当完善的形式产生了。一百多年前，著名的英国发明家查尔斯 · 巴贝奇（Charles Babbage）想到了程序控制计算机的主意，但是他那个时代的技术——齿轮、轮轴等——做不出这样的机器，而且除了天文表以外也没有什么计算需要。巴贝奇想出来的美妙主意在100年前是实现不了的。很久以后，真空管技术使电子计算机可以制造了，第二次世界大战又产生了大规模计算的需求。技术和动因相结合，产生了第一代真空管计算机：ENIAC，EDSAS，EDVAC等等。早期有一个阶段，好多种技术为作为存储器而竞争，最后，贝尔实验室发明的晶体管出现了，把这一技术发展推到一个崭新的阶段。
晶体管是一个真正的突破。它是固态物理知识长期积累并突然转向一个新领域的结果，这个领域以前是被真空管占领着的。一旦开了头，这一技术的发展就像蒸汽机一样，掌握在实践者的手里，我们已经说过，蒸汽机的进化是机匠、管子工之类的人创造的，同样，晶体管产生于基础科学知识，而它的继续发展是在半导体工程师手里，在1968年，存储片的存储量是16比特，四年后是1000比特，今天是64，000比特到128，000比特。有足够的理由期望今天几年中达到每片256，000比特，这样一直发展下去。
晶体管的进化还产生了微处理机，它常被说成是一个突破，但是只能在应用突破的意义上才可以这样说。微处理机的发展是可以预见的。一年复一年，每片上可以放越来越多的电路。再往前看几年就可以认识到，整个处理机或计算机的整个中央处理部分都可以放在一块板上。最后它果然产生了，并且一产生就得到极其广泛的应用。这就是现在使人惊奇的地方。
有了晶体管技术的迅速进化、微处理机的产生是不可避免的。我强调计算机技术的渐进的一面，因为这是它今天所处的状态。我想，计算机就它的技术进化和革命性影响来说，相当于蒸汽机。如果我说到突破，那是因为我认为它们都是罕见的、极其重要的。我不愿把技术进化的某一步和突破混为一谈，因为这会抹杀渐进这种十分重要的技术进步过程的真正本质。晶体管本身是一个突破。重组DNA及其在化学过程中的应用也是突破。它们不是技术发展的某一步骤，而是引入了全新的东西。
晶体管是长期的、耐心的而且主要是间接的基础科研工作的结果，这种科研工作导致对固态物理的充分理解，使制造晶体管成为可能。在原先只有真空管的领域里产生了晶体管，这种知识来自别的领域。同样，原子弹不是炸弹的进化结果，而是把有关核结构的知识引进武器制造的结果。
真正的突破是有的；它们是十分罕见而令人震惊的事件。技术进化的更普遍方式是稳定的、一年一年的改进，当这一进程保持迅速而持久的时候，其结果同样是革命性的。
科学和技术的特性
回顾了蒸汽机和计算机技术的历史以后，我们可以提出关于科学与技术的一些问题。它们是怎样相互作用的？上述例子表明，这是一条“双向交通的街道”，它们互相影响，而不是单方面的影响。当然，我们已经习惯于科学促进技术这一想法。晶体管的早期历史就是一个例子，把科学知识引进技术领域而产生令人目眩的结果。另一方面，蒸汽机的发展是实干者在应用需求的鞭策下逐渐改进而得到的。这种改进一直维持到十九世纪三十年代，为了要造出更好的蒸汽机，更好地理解它，刺激了热动力学的发展。技术推动了基础科学。今天亦是如此，计算机正推动着计算机科学。此外，技术的进化能造出更好的科学仪器，这也是科学进步的一个重要因素。
科学和技术的特性是什么呢？科学可以看作一个知识的大湖，基础研究的源泉不断流入这个湖。人们时时从中舀出水来派用处，却永远不知道需要的是哪一部分水。这使基础研究的资金分配很为难，因为通常没有什么科学工作能预先打包票，人们没法知道什么东西必定是决定性的。但事实证明，保持大湖不断源流是至关紧要的。
科学研究有它自己的文化和动力，与技术很不相同。它受满足好奇心的愿望的驱使，而技术的动力则是制造产品。
在美国，科学与技术相比是得到高度评价的。科学家的地位比技术人员更高。科学首先是按大学的方式进行的，由政府资助。科学的主要公民是理学博士们。过去的总统科学顾问除一人以外都来自科学界，却代表着科学和技术。目前在美国科学与技术的相对声誉是完全美国式的。但在不同国家，情况大为不同。
技术就不一样了。它主要是由工程师操纵的，而不是由理学博士们操纵的；它通常按工业的方式进行，而不是按大学的方式进行；它是被应用和产品驱动而不是被科学动机驱动的。不过，技术的最重要特性或许是，它将变得非常复杂。
由于它的复杂性，技术的发展有时很难预见。新技术所涉及的利弊往往不是显而易见的。在晶体管的早期，锗被选作晶体管材料，因为它能让电子比在硅中移动得更快。这似乎意味着有更高的速度。但事实上硅几乎完全取代了锗，因为它能在表面自然形成氧化层起到保护作用。这一实际优点完全超过了锗，今天我们用的几乎全是硅的技术。
文化因素
在处理技术发展问题时，事情十分复杂，人们更多地诉诸经验而不是依靠知识。很多因素都会涉及到，有些甚至是文化因素。（这儿的文化仅指某一群人的普遍习俗。这儿一点也没有文化不可改变的意思；事实上，它是可以改变的。）
技术和文化有关。理财的作风（追求长期目标还是短期利益），对待马虎大意和小毛小病的态度，对外来思想是兼收并蓄还是麻木排斥，这些文化因素对技术进步有巨大的影响。
文化与技术相互作用的最好例子是日本。我不是指现代日本，而是指1854年向世界开放的日本。就是这个国家，在1905年用日本制造的兵舰、大炮和当时最复杂的仪器，在对马战役中歼灭了俄国舰队。在五十年时间里，从一个封建国家变成能制造当时技术最先进的机器的国家，这种出色转变在技术史上是独一无二的。这种文化得到继续，日本又一次取得了巨大进步。出于我们没能真正了解的原因，其他国家在吸收技术时遇到了很多困难。比如中国，数千年来很多人在文化上优于日本，但从没取得那样的技术进步。英国发动和领导了工业革命，今天在科学上是强大的，在技术上却是弱小的。在科学巨人和技术先锋之间没有简单的联系。美国和日本比较科学水平的话，美国遥遥领先。但是论技术水平就完全不是这么回事了。
技术转移
技术作为一种复杂的甚至与文化有关的过程，涉及很多东西，包括保密和转移的问题。
要使一种简单的主意保密是很难的。例如，为蒸汽机安装一个单独的冷凝器，这一主意只要用一句话就可讲清。很难使这句话保密。另一方面，要将一种技术的全部复杂性转移出去也是很难的。东西太多了，不是同行的技术人员甚至不知道什么是重要的。所以，简单的东西难以保密，而像技术这样复杂的东西则难以送出去。
应该补充指出，一切都取决于接受秘密或技术的人。如果接受者一无所知，他即使面对简单的主意也只能无所作为，因为他想不出实施这主意所需要的细节。另一方面，如果他知道得很多，能够想出必需的细节，那么从几句话中他就能发现其他一切。这就是为什么难以把技术转移到第三世界，而转移到日本就不很难。
技术比起科学来，是在一个时间与费用极其重要的世界里运动。有一句成语说，在技术中主意永远用不完，只有时间会用完。
新技术总是昂贵的，因为它们还不完善。所以它们常常不能和已有的成熟技术竞争，后者已经完善了。对于蒸汽机来说，煤矿是关键所在。新技术常常取决于能否找到一些小小的应用，有立足之地可以改善自己。如果找不到，它们就永远实现不了它们的全部潜力，因为没人会出钱白白供养它们。
偶然地，军事订货会起到这种作用，尽管它只是商业市场的一小部分。因为军事上常常对质量和功能有极高的要求，使它只能依赖新技术。这样，新技术就可以得以生存，并有机会达到成熟。
组织问题
用科学知识来促进技术发展绝非易事。当有关需求的信息和满足这样需要的科学知识最终碰到一起时，才会出现发明创造。其他一切只是达到这一目的的手段。这些手段常常变得十分复杂艰巨，除非是在很小的组织里。
小组织有它们自己的问题。它们一般没有技术力量来解决基础科学问题，除非它们是为解决这个问题而专门成立的。在多数大组织里，总有一个专门的机构，用某种方式寻找有关需求的信息，并且把它翻译成明确的技术或科学问题。市场上对更快速计算机的需求可以翻译成这样，对一个具有陶瓷知识的人说：“我需要一种介电常数较低的新陶瓷。”翻译这种需求信息一般要依靠某些组织机构。可是，科学组织倾向于自行其是。一些专家，你依赖于他们的知识，把你的需求翻译给他们，他们却可能对陶瓷科学比对计算机更感兴趣。你的要求虽然已经写下来，却并不能解决问题写下来的文件往往更坏，因为没有专家之间的对话，很难弄清它到底意味着什么，什么是真正重要的。处理这些问题很不容易。事实上，人们常常低估了组织工作的长链、需求的长链和信息传递的长链所造成的阻滞和歪曲作用。
克服这种作用的一个办法是人员流动。科研人员应了解技术发展，技术人员应了解产品应用。用这种方法可以在一定程度上避免一些困难。
一般的组织通常是等级结构的，有决策权力的人即在等级中一定位置上的人，也是具有决策知识的人。在技术组织中，有决策权力的人常常没有决策所必要的详尽技术知识。这时常常形成处理这一专门任务的力量。这是一个专门小组，它由可信任的具有技术知识的人组成，他们在调查研究这个问题后，把他们的结论和理由报告给决策者。
在解决这一困难时，士气和作风也很重要。技术能手必须能够毫无顾虑地表达自己的意见，领导者也应该有自己可以毫无顾虑地商量问题的技术能手，通常不一定是直接向自己报告的人。在一个充满热情的、有共同目标与方向的组织里，这一切比较容易做到。
结论
本文中我试图说明技术发展的渐进特性和复杂性。技术发展对细节问题、对它所植根的文化是十分敏感的。这是一种今天还没有被人们充分了解的活动，但我们必须继续努力，因为我们个人和国家的福利，很大地依赖于技术发展的成功。
[Science，1983年5月6日]