第三讲 光荣与责任——工程技术的社会贡献

一、科学、技术、工程与人类文明发展

科学技术是人类生产力水平提高的不竭能源，科学技术是生产力。

人类一旦掌握了科学技术这一武器，其力量倍增，文明飞速发展。

人类的知识自19世纪以来，增长速度为每50年增加一倍。20世纪中叶为每10年增加一倍，到20世纪末则以每3年至5年增加一倍的速度发展。与此相应的是社会生产力水平大大提高。

科学是技术创新的基础，技术是生产力的重要构成要素；生产力水平提高的愿望和社会进步的要求是技术创新的原动力，技术创新的要求又是科学的导向和动力。

现代科学的突飞猛进是由19世纪最后10年到20世纪头25年物理学的三大成就决定的。19世纪最后10年发现了电子，发现了放射性。20世纪初建立了原子结构模型。1905年到1915年爱因斯坦发明相对论；1924年到1926年量子力学产生；原子核物理揭示了原子里面有电子、原子核，原子核里面有中子、质子，原子核也能变化。整个20世纪的科学发展是在物理学的推动下进行的，因此20世纪被称为物理学的世纪。

1945—1955年以核能释放与利用为标志，人类开始了利用核能的时代；1955—1965年以人造地球卫星的发射成功为标志，人类开始摆脱地球引力飞向外层空间；

1965—1975年以1973年重组DNA实验的成功为标志，人类进入了可以控制遗传和生命过程的新阶段；

1975—1985年以微处理机的大量生产和广泛使用为标志，揭开了扩大人脑能力的新篇章；

1985—1995年以软件开发和大规模产业化为标志，人类进入到信息时代。

人类文明的进步程度常常以生产力水平为标志，而生产工具又成为生产力进步的标志。如此，人类文明时代的划分自然可以用生产工具作为标识，如：石器时代、青铜时代、铁器时代、蒸汽机时代、计算机信息时代。

20世纪以来对技术的支撑也取得了骄人的成绩，科学技术应用于生产的周期大为缩短。19世纪电动机从发明到应用共用了65年，电话用了56年，无线电通信用了35年，真空管用了31年。爱因斯坦所讲的，从科学到技术运用需要很长的时间，有时要几代人的情况，在20世纪中后期已经得到大大的改变。

20世纪，雷达从发明到应用只用了15年，喷气式发动机用了14年，电视用了12年，尼龙用了11年，核裂变从发现到制成第一个核反应堆用了4年，集成电路从无到有用了两年，激光器用了1年。电子技术问世以来其变革速度更加明显地加快。以科技为核心的知识对经济增长的贡献率，20世纪初为5%到20%，到20世纪末这一比例在一些发达国家已上升到80%左右。

人类文明的每一阶段的发展都以社会实际的创造物质的能力为衡量的标准。工程是科学技术“物化”的一种形式，这就是我们说的工程是一种造物活动。因此，工程在推动人类文明，增进社会财富上有着当然的实质性意义。我们可以说工程是科技推动人类文明进步的实际力量，工程职业的光荣就在于它在科学技术与物质世界之间实现了自然物的有用性，从而增进了人类福利。工程师的责任就在于履行他的职业使命——为社会创造财富，为人类谋福利。

工业革命以机械动力的使用为标志，而钢铁、矿山、能源是近代工业的物质基础，是近代工程建设和工程水平提高的重要支撑，也是一个社会工业化、现代化发展的重要指标。曾几何时钢铁是中国强国梦的重要组成部分。就钢铁工业而言，我国钢产量已连续11年居世界第一。1977年筹建的上海宝钢工程，经过27年的建设和运行，宝钢集团2003年销售额达到145.48亿美元，始列入世界500强行列，居第372位；2004年达195.8亿美元，列世界500强第309位；2005年达215亿美元，列世界500强第296位。2005年产钢铁272.58万吨。2005年我国钢产量达到3.494亿吨，超过世界第二名至第五名的总和（日本1.125亿吨，美国0.949亿吨，俄罗斯0.661亿吨，韩国0.478亿吨，合计3.213亿吨），是名符其实的钢铁大国，但不是钢铁强国。且不说2005年仍要进口2500万吨高技术含量、高附加值的钢材，更重要的是有两亿吨的能力待重建，艰巨程度可想而知。

由此，我们可以了解到虽然近年来我国每年都有十多万亿（2006年全社会固定资产投资规模已达到109868.96亿元）的固定资产投入，中国已经是名符其实的工程大国，但就工程的技术水平来说，中国还远不能说是工程强国。再以桥梁为例，到2005年中国各类桥梁总数约为43.5万座，每年建桥数量是世界第一，大都为近十几年建成。但是造桥的方法和模型却是国外20世纪80和90年代所使用的，其他领域同样存在类似的问题。

科学及其工程技术的运用给人类生活带来了巨大影响，成为社会发展的主导力量和人类未来的决定性因素。从某种意义上说，谁拥有科技创造力谁就掌握了人类的命运。

（一）以人类的交通为例

50万年前人类只能用双脚在陆地上行走，每天行程为25公里左右。

20万年前人类步行或使用原始的独木舟，每天可行进30公里左右。

对那时的人来说地球是无边无际的，单个人根本无法周游世界。

唐太宗嫁文成公主（吐蕃王松赞干布），贞观十五年（公元641年）春正月，从长安出发，经过两年才到拉萨。

1850年前人类步行每小时4.5公里，最快的骆驼队每小时8公里。

1850年以后，蒸汽火车的时速突破100公里，轮船速度突破50公里。

1950年以后，螺旋桨飞机时速已超过500—600公里；1960年以后，喷气式飞机时速达到800—1000公里；1980年以后超音速飞机时速达2400公里；而火箭的速度则为4800公里；宇宙飞船以每小时18000公里的速度绕地球飞行。

1873年法国作家凡尔纳拟定出《八十天环游地球》的计划，现在我们可以乘飞机在一天内环绕地球一周。

翻开世界科技史，我们可以看到，铁路起源于最早发生工业革命的英国。自从英国科学家瓦特于1769年（清乾隆三十四年）发明了单动式蒸汽机、1782年（清乾隆四十七年）又制成复动式蒸汽机后，蒸汽机遂在工矿交通各行各业迅速推广。1804年（清嘉庆九年）特烈维锡克制造成第一台在轨道上行驶的蒸汽机，但运行效果不佳。1814年（清嘉庆十九年）被誉为蒸汽机之父的英国科学家乔治·斯特芬森制成了效能更优越的蒸汽机“勃鲁丘”号。以后，他又不断改进，到1825年（清道光五年）9月25日，斯特芬森制成效能更优的蒸汽机，在英国斯托克顿—达林顿铁路上正式开始商业运营，这标志着世界第一条铁路诞生。1829年，他又制成著名的“火箭号”高速机车。

铁路运输以其快捷、便利、运量大等显著优势，在诞生不久就得到极其迅猛的发展：性能不断改进，营运从载货到载客，从短途到长途，尤其是营运的范围迅速从英国向全世界扩张。欧美各国纷纷而起，兴起了竞相办铁路的巨大热潮。特别是美国，19世纪60年代到70年代铁路事业的高速发展超过了欧洲，震动了世界。铁路的巨大成就带动了美国经济的迅速腾飞，经济实力不断增长，进入世界最发达国家的行列，可以与老牌资本主义大国的英国一比高低。

1876年，英国怡和洋行在中国修建了上海—吴淞铁路，1877年由中国政府购得。1877年10月20日12时，吴淞铁路行驶最后一趟火车。买断银交讫后，吴淞铁路移交中国。清政府即下令拆除铁路。12月18日路轨全部拆除，用船载到台湾高雄港外沉入大海。1897—1898年清政府重修上海—吴淞（淞沪铁路）段铁路。

1881年，由中国自己修建的长9.2公里的中国第一条铁路唐（山）胥（各庄）铁路建成。由于社会保守势力的激烈反对，新建的铁路不得行驶机车，而用骡马拖载运煤列车。其他铁路的修建无从提上议事日程。由于开平煤矿的全面投产，产煤量剧增，供应北洋水师舰队与津京市场，获利颇厚，1882年英籍工程师金达设计试制出一台能牵引100多吨货物的轻型机车。这是中国第一台铁路机车，被命名为“中国洛克号”，意为中国火箭。

洛克号“行车未久，都中言官复边奏弹劾，谓机车直驶，震动东陵，且喷出黑烟，有伤禾稼。奉旨查办，旋被勒令禁驶”。因海防之急，熄火数月又重新升火运行。1886年“开平铁路公司”开工修建胥各庄到芦台阎庄长35.1公里的铁路，以取代淤塞的运河运煤。甲午海战以后，清帝（光绪二十六年）下诏自强，宣布要“力行实政”。张之洞也上奏说：“方今时事日急，外患凭凌，日增月甚，富强之计，首以铁路为第一要图。”在清廷的铁路计划中有天津到卢沟桥、卢沟桥到武汉、天津到镇江、广州到武汉几条干线。

詹天佑是中国近代最早的留美学生，中国近代铁路事业的开拓者，科技前驱，工程之父。他开创的中国人自己建铁路（京张铁路）的光辉事业对中华民族的工业文明推进起到了相当重要的作用。1896年2月15日，詹天佑在天津写信给他的美国老师诺索布说：“现在中国快要进入铁路时代了。”京张铁路迎来了中国铁路建设的第一个高潮，在1904年到1911年的8年间，中国新建的铁路干线有：京汉线，全长1214.5公里（1905年竣工）；胶济线，全长394公里（1904年竣工）；正太线（石家庄—太原），全长243公里（1907年竣工）；沪宁线，全长311公里（1908年竣工）；沪杭线，全长186公里（1909年竣工）；京张线，全长201公里（1909年竣工）；汴洛线，全长204公里（1909年竣工）；滇越（河口）线，全长470公里（1910年竣工）；津浦（浦口）线，全长1009.5公里（1911年竣工）。中国铁路也充当了中国工业化的先锋，在早期的工业建设中成就卓著，铁路一直被称为国民经济的动脉。

新中国成立以后，1956年我国独立制造出第一台蒸汽机。蒸汽机的能效利用率为8%，内燃机车的却是30%，电力机车则可以达到60%。据日本的统计分析，同是牵引300吨公里，蒸汽机车要花费1011日元；柴油机车只花费423日元；而电力机车仅花费422日元。经济效益的差别显而易见。因此，20世纪50年代后，世界各国都加速了电力机车和内燃机车的发展。蒸汽机以它的高耗煤、高排放和高噪音而退出历史舞台。2005年12月3日凌晨，我国1983年生产的“前进7081”机车到达大阪车站，完成了蒸汽机车的历史使命。2005年12月6日我国全部使用内燃机车。

20世纪，从公路到铁路，从水路到“空路”，运输工具的革命彻底改变了人们的出行方式和生活方式，进而也改变了人们对世界的认识和观念。

航天飞机不断往返于地面与太空之间，20多个国家的数百名宇航员曾在太空驻足停留。2003年10月15日9时，中国“神舟五号”载宇航员杨利伟飞上太空，于20小时后返回。

（二）以人类的粮食为例

农业——人类文明的曙光，20世纪40年代以来的半个世纪中，世界粮食单产由62千克/亩增加到68千克/亩。

1950年我国粮食单产78千克/亩，仅稍高于两千多年前汉代的水平。美国在1870—1920年的50年间，玉米单产增加了10千克。20世纪40年代到80年代，世界粮食单产由68千克/亩迅增至153千克/亩，其增长是前一发展时期的28倍。对粮食增长做出贡献的三项技术是：

1．良种。摩尔根遗传学为良种培育体系的建立做出了理论贡献。50年代遗传物质DNA的双螺旋结构发现，70年代基因重组技术的建立和发展，开创了生物科学的新时代。

2．农用化学物质，包括化肥和农药。

3．灌溉。新中国成立后，中国的水利事业发展神速，现仅剩一条河上无水利大坝（2008年以后，中国已经没有无坝的河流了）。

三者所占份额分别为3∶5∶2。

粮食问题的成功解决，使得人类的生活质量大为改善，人类的寿命也大大增加。“杂交水稻之父”袁隆平培育出的亩产800公斤的超级稻种，如果在全国一半的稻田（2亿亩）里种植，那么我国每年增收的粮食就达300亿公斤。300亿公斤粮食是个什么概念？袁隆平说：“整个湖南大概6000万人口，300亿公斤粮食比整个湖南一年的粮食总产量还要高，能够养活7000多万人。”

农业技术的应用解决了粮食这一国计民生的基本问题，它的解决还带动了一系列问题的解决。人类从饥饿中挣脱出来；人类不再受寒冷的威胁；人类逐渐从繁重的体力劳动中解放出来；人类有更好的体质对抗疾病。

科技让人类生存的能力大大增强；抵抗各种自然灾难的能力大大提高。这些福利都直接使人类寿命延长，人口激增。20世纪20年代美国人的平均寿命是54岁，1985年美国人的平均寿命达到75岁。20世纪初中国人的平均寿命为30多岁，20世纪末中国人的平均寿命为男70岁，女74岁。目前中国人口为世界之最，已达13亿。印度人口直追中国，目前已达11亿。今天的生物学还能创造新式生命，创造人。人类从种种必然性中获得了更多的自由。

我们完全有理由期待，人类不但可以通过科技运用掌握自己的命运，还将通过科技革命改变自己的命运。