01
創新的必要條件
無論古今中外,重大創新往往并非來自那些專業人士,而是來自非專業人士組成的跨界產學研融合網絡。
因為創新依賴兩個前提條件:
一是人的因素。
創新者出于心中的熱愛,持之以恒地圍繞一個目標進行長期奮斗,克服過程中一個接一個的困難。這是那些靠外部評價、獲得短期績效的專業人士,無法做到的。換句話說,打工人只能完成既定任務,但無法做出真正的創新。
二是機制的因素。
重大創新是涉及科學、技術、材料、工具、商業等多個方面的復雜過程,其中有任何一個卡點,都會讓創新半途而廢,胎死腹中。
以工業革命的母機——蒸汽機為例,無論是東方還是西方,都存在具有相似原理的機械原型,但它們都沒有發展成為可以大規模產業應用的蒸汽機。
公元1世紀的古希臘,一個叫做希羅的人發明了一種汽轉球, 銅鍋燒水煮出蒸汽,通過空心銅管灌進銅球,球兩側 L 型噴管噴出蒸汽產生反沖力,竟能帶動球體高速旋轉。但其作用是貴族宴會上的玩具 —— 通過蒸汽推動小球撞擊鈴鐺,或讓木雕演員 “跳舞” 助興。幾乎同一時間,在羅馬出現了一種蒸汽動力裝置,利用蒸汽壓力驅動齒輪和繩索,實現神廟大門的“自動”開合,營造神跡效果,服務于宗教目的。
阻礙古希臘或羅馬將蒸汽動力用于生產的,是發達的奴隸制度: 維護機器要雇專門工匠,每天工錢5阿斯;10個奴隸只要 20 阿斯,能干三倍的活。劃算的賬誰都會算,技術在奴隸制面前,連塊墊腳石都不如,只能淪為一種貴族取樂或者裝神弄鬼的奇淫技巧。希羅臨終前在筆記里寫:“技藝若不能取悅神明或貴族,便無存身之地”,這話道盡了當時的無奈。
在中國古代,早早廢除了奴隸制,宗教也不發達,因此很早就將蒸汽大規模應用于生產生活,在距今6000年的大汶口文化中,就出現了用蒸汽烹飪的 陶甗 。漢代發明了 利用水排利用水力鼓風冶鐵,經過不斷改進后出現得風箱(特別是雙動活塞式),通過推拉連續送風,為爐灶提供穩定氣流,其蘊含的 活塞、連桿、閥門等機械原理 ,后來成為蒸汽機的重要基礎。 唐宋時期 ,蒸汽動力已應用于紡織機械中,后來進一步應用于礦業開采和四川地區的井鹽煮制等生產環節。宋代《武經總要》和明代《天工開物》等典籍中,記載了一些利用火藥燃燒產生的燃氣或蒸汽作為動力的裝置,但多用于軍事目的,而且結構也比較初級。
中國的問題在于,能工巧匠們大都將自身的技藝私密保存,師徒代代相傳,缺乏它們相互交流形成創新聯合體的機制,使得孤立的技術創新沒有辦法組合到一起,基于商業目的進行持續改進,成為真正的蒸汽機。
中國的自然條件限制,也是一個重要障礙。
雖然中國是全球數一數二的產煤大國,也是全球頭號生產基地,但是便于開采的露天煤礦主要分布在山西北部和內蒙,但是生產中心卻在江南地區大運河沿線。在古代兩地之間,缺乏有效的交通方式。
晉商通過陸路,從南方長途販運高價的茶葉到北方,甚至賣到俄羅斯,仍然有巨利可圖,但是如果用同樣的方式,運送山西的煤炭到南方,成本上完全無法接受,使得大規模燃煤制造廉價的蒸汽動力,在經濟上完全不可行。
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萬里茶道
這一切障礙,都在十八世紀的英國被破除了。
英國與中國的茶葉貿易,與蔗糖貿易、奴隸貿易一起,是英國工業發展原始資本積累至關重要的組成部分。英國中部伯明翰地區周邊,分布著易于開采的露天煤礦,英國的工商業聚集區倫敦,與之相隔不遠,而且可以通過運河相連。英國爭奪海外殖民地霸權,獲得工業發展所需要的各種原材料和銷售市場,龐大的需求與落后生產力之間的矛盾,成為英國的主要矛盾,對動力能源有近乎無限的需求。
蒸汽機出現所需要的天時地利,統統齊備。
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來自東方的茶葉,在蒸汽機的改進過程中,也扮演了關鍵的催化劑角色,補上了“人和”這塊拼圖。
02
月光社的建立
十八世紀中葉,居住在英國伯明翰的工廠主馬修博爾頓(MatthewBoulton,1728-1809),和他家的私人醫生伊拉斯謨·達爾文(Erasmus Darwin,1731-1802,以下簡稱為老達爾文)志趣相投,經常在一起討論一些科學問題。
老達爾文是一名醫生,也是科學家。事實上,進化論早期的一些想法就來自老達爾文,而寫《物種起源》的那個更加著名的達爾文——查爾斯·達爾文,是老達爾文的孫子。
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老達爾文(左)與博爾頓(右)
1756年,博爾頓和老達爾文頗感到兩人討論不太過癮,于是聚集了伯明翰地區其他的技術精英,辦起了一個私人的茶話會,起初稱為月光派 (Lunar Circle) ,1775年正式更名為月光社 (Lunar Society) 。
社團的名稱,源自他們定期在月圓之夜舉行會議的習慣。由于沒有街道照明設施,額外的月光可以使回程更為方便和安全。
他們自詡為“lunaticks” (月光狂人) 。聚會地點主要在博爾頓的索霍會館 (Soho House) ,以及塞繆爾·高爾頓 (Samuel Galton) 的住宅大巴爾會館 (Great Barr Hall)。
由于聚會主要是在私人場所,主辦方又是有錢的企業主,而且又身在英國這個嗜好飲茶的國度,因此與美國的秘社成員大都邊喝咖啡,邊討論公共事務和社會政治相關的問題不同,月光社成員在月光下,一邊喝著價格不菲的英式紅茶,一邊討論各種他們感興趣的科學技術問題。
朦朧的月色,香醇的紅茶,大腦在咖啡因和茶多酚的刺激下,產生各種各樣的奇思妙想,月光社成員對于探索未知世界和改造未來,具有強烈的興趣。大多數成員,有時候是全部成員都參加了實驗、觀察和他們所感興趣的活動,這些研究活動范圍廣泛,涉及到聲學、天文學、化學、農業、電學、地質學、熱學、金屬學、氣象學、光學、蒸汽動力、城市改造、教育以及運輸等。
18世紀的英國科學,與17世紀相比有了很大的變化。
18世紀英國皇家學會的發展陷入停頓,在1727年牛頓死后,就失去了蓬勃朝氣。牛頓長期擔任皇家學會會長,他的學閥做派,永久改變了英國皇家學會成員的氣質風格,其他學會會員又不具備牛頓那樣的才氣。英國皇家學會會員的資格,逐漸成為一種社會威望的象征,而非學術成就的證明。
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艾薩克·牛頓
與此同時,來自于工業發達地區的工人階級子弟,因為身處產業前沿,有更多的實踐和研究機會,成長為新一代的科學家,約瑟夫·普里斯特利 (Joseph Priestley) 和約翰·道爾頓 (John Dalton), 就是紡織工人的兒子。此外,科學的興趣也從17世紀的天文學和力學,轉向了18世紀的化學和電學。
伴隨著這一趨勢,地方性科學社團開始繁榮起來,出現了諸如曼徹斯特文學和哲學學會 (Manchester Literary and Philosophical Society) 和德比哲學學會 (Derby Philosophical Society) 這樣的以區域為中心的地方性學會。
在所有此類學會中,盡管月光社不是第一個,也不是最后一個,但卻是在科學上最為重要的地方性學會 。在應用科學和技術領域,月光社和其他地方性學會在18世紀晚期具有廣泛的影響,月光社具有當然的領先地位 。
在早期階段,小組的凝聚力和吸收新成員的向心力較弱。這種狀況由于威廉·斯莫爾 (William Small) 的來到而改變。理查德·洛弗爾·埃奇沃思 (Richard Lovell Edgeworth) 這樣贊揚斯莫爾:
斯莫爾博士將博爾頓先生、瓦特先生、達爾文博士、韋奇伍德先生、戴先生以及我——這些性格非常不同但卻致力于文學和科學的人們聯系在一起。
03
富蘭克林的來訪
月光社創辦兩年后,本杰明·富蘭克林來到英國,通過共濟會的組織關系,尋求對賓夕法尼亞組織軍事防御力量的支持。
此時英國與法國圍繞著歐洲大陸霸權和海外殖民地利益的爭奪,已經處在七年戰爭(1756年-1763年)當中。面對法國的戰爭威脅,英國只好要求各個北美殖民地派出代表,在奧爾巴尼開會。力求達成目標:
1、和印第安人搞好關系。
2、殖民聯合起來進行統一的防務,以減輕英軍在北美戰場上的軍事壓力。
富蘭克林對于推動殖民地聯合一事特別積極,還在報紙上發表一幅有名的漫畫:不聯合就滅亡。眾多北美殖民地就如同一只被切成若干段的長蛇,如果不能聯合在一起,等待它的只有滅亡。
可以說,富蘭克林的這一倡議,是美國建立最早的先聲。
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富蘭克林創作的漫畫
但是,北美各個殖民地都是“自掃門前雪,哪管他人瓦上霜”,富蘭克林這一聯合倡議失敗了,他只好退而求其次,尋求賓夕法尼亞內部的聯合。
富蘭克林來英國的初衷,就是勸說自私而吝嗇的領主,也就是賓夕法尼亞創建者威廉·佩恩的后代子孫,能夠支付他們在賓州的土地稅,從而減輕賓州的戰爭費用。努力失敗后,他又轉而向英王情愿,把賓夕法尼亞變成英國的直轄殖民地,從而永久地剝奪佩恩家族的控制權。這使得佩恩家族極為痛恨富蘭克林,動用家族勢力極力要毀掉他的政治前途。
富蘭克林不得不動用他在共濟會的各種關系,與英國國王、佩恩家族進行各種周旋。除了中間短暫返回北美,富蘭克林在英國居住了長達十年之久。當他再次回到費城的1768年,因為英國議會推出的《湯森法案》,北美地區已經是抗稅運動風起云涌,遍地都是革命的干柴,富蘭克林轉而積極投入革命運動的洪流當中去了。
富蘭克林雖然積極投身于政治,但是他內心真正喜歡的,還是研究自然科學的秘密。否則他就不會冒著被雷電劈死的危險,在下雨天放風箏了。他也因為這個實驗名聲鵲起,因此被月光社邀請入會,他也因為找到一群志同道合的伙伴而欣然接受。
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雷電狂魔富蘭克林
需要澄清的是,富蘭克林的風箏實驗是為了證明“云帶電”,不是為了證明“雷帶電”,富蘭克林從鑰匙旁邊感觸到的電火花,是很輕微的電火花,完全不足以對人體構成傷害,是由于云層感應而帶上的電荷。
富蘭克林寫信給他的朋友是這樣陳述他的實驗過程的:“……雨水打濕風箏線讓其導電,能發現電流不斷流向指旁鑰匙,用這個鑰匙可以給小瓶,或萊頓瓶充電。從中得到的電火花用來進行所有電學實驗,通常這是借助橡膠玻璃圓罩或管子完成的……”。也就是說實驗過程中,富蘭克林的風箏沒有被雷擊中,鑰匙也沒有被雷擊中,富蘭克林本人也沒有被雷擊中。
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富蘭克林因為這個雷電實驗名聲鵲起,但是訛傳到俄國圣彼得堡,當地有個名叫格奧爾格·威廉·里奇曼(Georg Wilhelm Richmann)的科學家,出于好奇,他選擇了一個天雷滾滾的暴雨天(1753年8月6日),做了和富蘭克林類似的實驗,結果他當場被雷劈死了。
在英國的這十年,除了處理政治上這些勾心斗角,富蘭克林擠出時間參與月光社的活動,討論他所感興趣的自然科學方面的問題。月光社成員陪同富蘭克林到英格蘭中部旅行,并開始了一些關于儀器使用、電學、氣象學以及地質學的研究,其中也包括關于蒸汽機方面的研討。但是聰明如富蘭克林,也沒有對蒸汽機的改進,提出什么建設性想法。這些領域后來得到了月光社成員的長期關注。
富蘭克林這個名人的加入,無疑大大拓展了月光社的知名度。月光社成員的交往范圍十分廣泛,當時英格蘭中部地區的科學家、實業家以及社會名流,幾乎都與月光社的成員有過交往,建立了一個橫跨政、產、商、工、學、宗教的廣泛社會網絡。他們各式各樣的身份無疑促進了他們與社會各階層的交往。
在14人核心名單中,我們可以發現紳士 (戴) 、醫生 (斯莫爾、達爾文、威瑟林、斯托克斯) 、儀器制造商 (維特赫斯特) 、工程師 (瓦特) 、建筑商 (維特赫斯特) ,玩具、玻璃、陶器和槍炮制造商 (博爾頓、凱爾、韋奇伍德、高爾頓) 、化學實驗家 (普里斯特利)和圣公會牧師(約翰遜)。
月光社成員盡管大多數都不屬于牛津劍橋等名校所培養出來的精英,但他們對純科學發展做出了貢獻,至少要比當時那些“更純粹的科學家”同行貢獻更多。羅賓遜在研究月光社對于科學儀器的貢獻時指出:
月光社的制造商和科學家之間,存在的廣泛合作,使得工業和純研究可以快速地交流,這種合作幫助英格蘭保持了對于歐洲大陸的科學優勢,從而幫助英格蘭建立了她的工業霸權。
月光社成員呈現的發明天才,為科學儀器的改進做出了巨大的貢獻。沒有這些天才工匠制造的儀器,普里斯特利、布萊克和拉瓦錫為科學做出的貢獻可能就要大打折扣。
其中對后世影響最大的,無疑是1767年加入月光社的詹姆斯·瓦特,對蒸汽機的改進,推動了英國的工業革命,將整個人類歷史帶入新時代。
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(未完待續)
《一片樹葉的傳奇之旅》系列
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