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科技发展会不会到顶?

zhao_admin10个月前 (08-03)历史课件37

科技发展是无止境,没有顶的。所谓科技发展会出现顶,是有人心中有顶,才会认为科技发展总有一天会穷尽手段也无法再发展下去,因为已经达到了科技发展的顶峰。

一,自从盘古开天地,科技随着社会生产力的提高而不断发展,并且在现代达到了前所未有的高度,内容也无比地丰富。但这个过程是漫长的,也不为人的意志所转移的。鲁迅也没有用过手机,好多大作家没有用过电脑,但不妨碍手机、电脑的发明和应用。所以人类面对的自然世界里还有好多并未穷尽其奥秘的客观规律存在,等待人类去探索、研究、创造,从这点上说,科技发展不会有顶,只是囿于现有条件和手段,无法进一步去研究、探索、发现而已。

二,从时空观上说,时间和空间都是无限的,只是人们对自然、对科技的认知水平是有限的。所谓科技发展会到顶,是人们自己心中想像出来的,客观事实上这个顶不存在。宇宙浩瀚无垠、人类连绵无期地运用自己智慧,和加上无穷的精力,都无法穷尽宇宙间的奥秘和知识,再经过任意长的时间,也不可能使科技发展有顶。

范式理论的困境在“资水东流”的文章《技术大停滞》。他的判断是,人类科技走到这个阶段,不是处于什么技术大爆炸之中,恰恰是处于技术大停滞的过程中。

他引入了一个很重要的视角,就是“范式”。我们先解释一下这个词。

范式(paradigm)的概念,是科学哲学家托马斯·库恩 (Thomas Kuhn) 在一本书,叫《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolutions)里面提出来的。范式的意思,简单说,就是科学家共同接受的一套假说、理论、方法和信念的总和。

如果要有一场科学革命,本质上,不是简单的科学进步,而是一场范式转换。换句话说,如果没有一场在基本假说、科学方法和共同信念上的彻底转换,科学革命就不会发生。

这个道理很好理解。举个例子,当年没有哥白尼提出日心说的时候,科学家们也没有闲着,他们并不是像我们现在理解的那样,只是躺在《圣经》上面睡大觉。其实,那个时候想理解宇宙的科学家们更忙。

为啥?因为根据地心说,也就是假设地球是宇宙中心的话,和天文观测不符啊。但是又没有人怀疑地球是宇宙中心,那怎么办?

只好修正自己的理论模型。一个均轮,加上一个本轮,修正一下模型。还不够精确?那就再加一个本轮。

最终弄出来80多个本轮,最后这个“宇宙模型”变得极其复杂。当时就有人哀叹了,如果我是上帝,绝不会创造出一个如此复杂的世界。

这个困境不是因为科学家懒,没有进步。实际上,每加一个本轮,距离实际观测还是要贴近一些的。但是后来有了哥白尼的日心说,我们才知道,那些进步没有实质上的意义,是在一个错误的轨道上试图自圆其说而已。要想摆脱那个困境,是需要在根本假说上做大变革的。再举一个例子。瓦特改良蒸汽机后,整个19世纪,蒸汽机一直在改进,更安全,效率更高。蒸汽机的改进,也会引起一些附带技术的完善。但是,如果一直遵循蒸汽机的原理,用热水来产生动力,这样的动力系统存在极限,人类永远也没办法依靠这些来推动飞机上天。直到内燃机出现,人类才有了一个革命性的能量转换器,才有可能造出飞机。在内燃机出现后,一系列的技术改进,最终导致了火箭的出现,才能把人送上太空。

在蒸汽机和内燃机之间,也存在着范式革命。

过去我们经常讲一句话,叫量变导致质变。这没错,但是这句话在科学问题上,并不完全适用。量变,不见得能催生质变。

无论你在蒸汽机上做多少改进,在地心说上做多少修正,这些量变都不能积累成质变。只有开辟一条全新的技术道路,才能真正促进技术大进步,跨越技术台阶。

所以,科学革命上,反而是质变引领量变。

科技停留在创新黎明前的黑暗这是一个很颠覆的观点。如果没有科技范式的革命,实际上我们都在吃前辈的老本,都是在做修修补补的工作,进一步的科技革命无从谈起。

要知道,科技革命有几个重要特点:

第一,任何技术道路都有它的物理极限。就拿信息技术来说,虽然这些年发展的非常快,但是有科学家预言:摩尔定律看来也快到头了。道理很简单,一旦芯片工艺到了10纳米以下级别,量子效应就要来进行干扰。每过2年就翻一倍的速度,可能很快就持续不下去了。

第二,任何技术道路,不可能靠量的堆积,就能完成技术革命。比如,你就是把一万台蒸汽机连在一起,也不可能把飞机送上天。

第三,任何技术道路开辟之后,初期效用很大,资本很愿意投资,让其改进技术。但是渐渐地,回报开始递减,任何一点性能的改进可能都要投入大量的资源。

资本回报上,就会渐渐地不划算,那这条技术道路也就到头了。最典型的就是火箭技术,短短几十年我们就把人送上了月球,但是如果把人送上火星,靠化学燃料可能就做不到了。第四,也是最重要的一条,随着技术改进,有一个魔鬼开始挡在人类的面前。这个魔鬼就是——复杂性。

如果倒转100年,人类的技术虽然已经非常复杂,但是靠一个天纵奇才式的人物还是可以搞出重大发明和发现的。但是今天不行了,我们面对的技术系统,已经复杂到了超出任何一个人的理解能力。

比如,过去莱特兄弟可以单枪匹马造出飞机,但是今天的波音747飞机已经包括数百万个零部件,一个人不可能再办到。单个个体已经无法理解这样的复杂度,必须采用分工合作等方式,才能设计制造这样的技术产品。

这本来无可厚非。学过经济学的人都知道,分工产生效能,合作带来繁荣,这本来是人类文明发展的底层规律。但是当分工细化到我们现在这个程度的时候,有点到了强弩之末的感觉。

牛顿那个时代,很多科学家往往是全才,一个人精通好多领域。比如,牛顿在数学、力学和光学方面都有成就。即使100年前,也有爱因斯坦、费米这样的物理学全才。

但是现在呢,绝大部分科研工作者都是专注于一个极小的领域,这是分工细化的必然结果。但是分化到最后,一个可怕的结果出现了——人不够了。

举一个例子,南方周末曾经报道过数学界的一个例子,有四位年长的数学家出版了一本书,叫《有限单群分类》我也不知道啥意思,反正是数学上的一个重要分支。

这本书是350页,其实只是一个摘要,或者说是导读,完整的证明据说多达15000页,是数学史上最庞大的证明。

这四位数学家出这本书,其实是为了和死神赛跑。因为他们都已经6、70岁了,能够理解这些证明的人就剩他们几个了。他们害怕在年轻一代数学家接班之前,就会离开人世。

不只是数学啊,很多领域都有类似的现象。一个小型学科,往往最尖端的知识就藏在几个人的脑子里。也许一场车祸意外,就可能让人类在这个领域的水平倒退十几年。

还有一个现象,一般来说,人类创造力的黄金期是在18岁到35岁之间。像牛顿和爱因斯坦,都有所谓的“奇迹年”,就是一生中科学贡献最多的那一年。牛顿是1666年,23岁;爱因斯坦是1905,26岁。早年间获得诺贝尔奖的物理学家,也都非常年轻,比如杨振宁是36岁,李政道是31岁。

但是现在呢,不可能了。科学分工已经细到了极点,一个科学家30多岁的时候可能才刚刚摸清楚自己学科的框架。高度的复杂性,让科学家在人生创造力的黄金期仍然在学习,而不是创造。

一个博士,他为了了解知识的深度,很大程度上牺牲了知识的广度。所以,现在的博士,恰恰不是“博”,而是“专”。知识的分工已经快超过人类的生理极限了。

这种分工协作、分科治学如果照此发展,而且当前的科技范式不发生变化的话,最直接的后果,就是整个人类的人口,也没有办法应付科技发展的复杂性问题。

就拿战斗机来说,能制造第二代战斗机的国家很多,但能制造第四代战斗机的国家就非常少了。这不只是技术水平的限制,也不是有钱没钱的问题,其实也是人口的限制。那么复杂的系统,没有一个庞大的工业人口基数,光有钱和技术,也是做不出来的。

那再往下呢?也许整个人类都参与到精细分工之中,也难以应付下一次科技革命的需求。这是“资水东流”在那篇文章中提出的最大的隐忧。

费米理论的假说1950年,物理学家费米提出了一个著名的“费米悖论”。它就是在问,如果宇宙中存在技术远远超出人类的外星智慧文明,那为什么我们还没观察到这种超级文明呢?按说,要来,早该来了啊。

关于费米悖论有很多种解释,其中有一个解释是美国学者罗宾·汉森提出来的,叫“大筛选”理论。大致意思是这样的——为什么宇宙看上去很寂静?不是宇宙里面没有文明,而是这些文明可以成长到进行大规模扩散和长久持续的,几乎没有。也就是人类梦想的远距离宇宙航行,也许根本就不可能。

为什么呢?因为在逻辑上,技术可能存在一个筛选机制。有很多层筛子,出现生命是一层,制造工具是一层,避免核战争毁灭是一层,等等。一层比一层难,一层比一层需要整体能力跃进一个大台阶。

罗宾·汉森列出了九层可能的筛子,逐层进行了分析。他说,人类现在正处在第三层到第四层之间。这一层筛子特别难过,如果过不去,人类就会被困死在太阳系内。宇宙间的其他文明也类似,他们也和我们一样,被困在自己的那层筛子里面,走不出自己的恒星系。

在人类的大部分历史中,依靠的是牛、马等畜力,人类的最高速度保持在每小时25英里左右。蒸汽机和内燃机出现后,增加到每小时100英里左右。飞机出现后,逐步接近音速。火箭是巅峰,人类迄今为止达到的最高速度是2.5万英里每小时,是由1969年“阿波罗10号”创造的。

但一切到此为止,上个世纪70年代,从伦敦到纽约的飞行时间是8个小时,现在仍然是8个小时。更快的协和式超音速客机,的确也出现过,但是不好意思,2003年退役了,技术上还是不成熟。

说到底还是因为化学燃料的火箭发动机,不可能把人类送出更远了,而且成本也太高了。甚至可以这么说,如果不对基于化学燃料的火箭推进做范式革命,人类将会被永远困死在太阳系内。

即使是发展最快的信息科技,其实也一样。它都还建立在几十年前,也就是图灵、冯·诺依曼那代人奠定下来的范式基础上。电脑技术更新换代,从单核到双核,从640K内存到了4G内存;手机从小屏幕到大屏幕,甚至没有边框,但是又能怎样?

换句话说,人类正在面对一个局面:一百多年来,技术进步是有的,但是范式革命到现在没有根本性的突破。那么根据过去的经验,我们确实是处在一个停滞期。

还有一点希望人类现在最期待的技术突破,应该算是可控核聚变了。这个一旦突破,宇宙航行的核心难题就解决了,人类的能源危机也彻底缓解了。

但是“资水东流”的这篇文章,还是给了我们太多启发。任何一个人,一个公司,一个国家,一个文明,如果处在顺风顺水的发展阶段,其实就已经进入了某种范式,某种思维和路径的框架。

突破性的进展,不能建立在现状的延长线上,它只能建立在对现有框架、路径和范式的破坏上。

最后,让我们记住爱因斯坦的那句名言——我们面对的重大问题永远不能在产生问题本身的层次上被解决。

人这个物种,说到底是靠希望来指引,靠行动来支撑的。

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