《技术通史》课程总结（2022年秋季学期）

过敏季还没过又迎来沙尘季，整个状态低迷，课程总结又不紧迫，所以继续拖拖拉拉终于把上学期第二门课写完。（看考题分析直接跳转后半篇）

技术通史是我开设最多的课了，上学期已经是第6轮了，前五轮也都有总结。当然每年多多少少有一些新课，这次吸取了上学期的经验，压缩了学期初的几节课，去掉了石器时代和东西技术交流，在学期中后新增了几节课，如下：

新增内容

十、飞机

配合当时科博馆还在展出的“直上云霄：达芬奇飞行与工程机械展”，讲了一次飞行史。达芬奇的飞行机械实验虽然在当时并未公开出版，但也可以看作是新时代的先声。达芬奇标志着飞行从古老的梦想变成一个科学与实验的课题。达芬奇不止充满奇思妙想，关键在于他通过实际的工程和有计划的实验来研究飞行的奥秘。在达芬奇之后，特别是18世纪，飞行梦汇聚着科学（如空气理论、化学）的前沿成就与日益高涨的公众热情，掀起了持续一百多年的热潮。孟格菲兄弟的热气球、罗伯特兄弟的氢气球、凯利的飞行动力学、李林塔尔的滑翔实践，一直到莱特兄弟。飞行事业由一代一代的梦想家前赴后继，历经无数荣誉与牺牲，最终才修成正果。

课后有学生提了一个问题，大概意思是：既然飞机如此具有战略价值，为什么不是由政府主导去推进研发事业？（事实上经常是许多“兄弟”在那里合伙创业）我的回答是：一方面，国家政府当然是有支持的，比如热气球的发明经过法国科学院的认定，当然是有奖励的，包括专利保护也是国家支持技术发明的方式。但是你如果想要国家像曼哈顿计划那样，召集一批人来集体攻关，这是不太可能的。一个国家级项目，能容忍多高的失败率和多长的研发时间呢？曼哈顿计划三年就成功了，阿波罗计划是十年，两弹一星从头到尾也就十几年，而飞机的研发，不说达芬奇，就说从航空之父乔治·凯利1809年发表《论空中航行》，奠定飞机的空气动力学理论基础算起，到莱特兄弟1903年成功首飞，整整一百年时间，这其中有无数的失败者，即便在莱特兄弟那里也还没有成功商业化（莱特弟弟1912年卖掉了自己的公司）。当然，也许政府的大力投入能够缩短研发历程，但谁知道能缩短多少年呢？三十年还是五十年？政府真的可以几十年持续投入一项不知道什么时候才能成功的烧钱事业吗？政府能资助90%以上会失败的探索者吗？政府能支持像李林塔尔这样的表演家吗？……政府很难支持这些活动，这不是因为短视，而是因为政府本来就有所束缚，政府的首要职责永远是“维稳”而不是创新，政府必须注重公平和秩序，必须为纳税人负责。如果政府要投资科技创新，往往也只适合于那些在短期内可预见结果的工程项目。曼哈顿工程、阿波罗工程，都是“工程”，是一个在开始之前就大概能看到结果的，有相对明确的方向和步骤的事业。而那些更具不确定性，更具冒险性的探索，就是应该由民间创业者和民间资本来推动更为合适。

那么问题来了，为什么民间资本有可能持续几十年为一项看不见实效的事业投入呢？一方面，“风险投资”可以容忍更高的失败率，10%的成功率就足够让风投者发财了，更何况就算失败，私人企业可以破产，只承担有限责任；另一方面，对政府而言看不见实效并不代表对资本而言没有实效，事实上，吹大泡沫就是资本获利的一种方式，只要泡泡吹大了，哪怕没有提供现实的生产力，投资者也有利可图。吹泡泡的方式之一就是吸引民众的关注。我们看到从热气球到滑翔机，许多飞行实践都成为一时的社会热点，光是买门票都能盈利，有些表演直接就是舞台剧，比如“1786年一个关于库克船长塔希提之旅的哑剧中，鲁斯伯格动用了新近发明的热气球，让穿着很少的女演员从空中降落到舞台上，最后展示了库克船长羽化飞升似的壮丽景象。被《泰晤士报》评论为‘值得每一个有理性的人沉思的表演。’”还有许多周边产品（比如法国把热气球实验印在瓷盘、鼻烟壶、怀表等等产品上面）。李林塔尔与专业摄影师保持合作，用照片记录他的滑翔实践，使得他的滑翔除了有积累实验经验的意义之外，也成为流行文化的一部分，激励了包括青年莱特兄弟在内的无数人的兴趣。阿方斯·佩诺发明的飞机没有拉到投资，最后自杀了，但他的飞机模型被开发成玩具，激励了包括少年莱特兄弟在内的无数人的兴趣……娱乐、表演、玩具，是这些并不“实用”的东西，不断支撑着公众的热情，从而也让不断失败的航空事业后继有人。

这节课当时还没有爆发chatgpt的热潮，现在看来，上述道理对于今日的科技创新模式也是适用的。我们看到chatgpt真的可以提供生产力了，甚至能威胁打工人了，一下子震惊起来，国内大企业一窝蜂都去搞AI了。但OpenAI之前在搞什么呢？在教AI打游戏，17年就开始让AI打dota，最后在19年击败人类冠军，然后拿到了微软的投资。再之前的AI，比如谷歌的AlphaGo，也是用来下棋、看猫片。当时我记得也有媒体评论，其实会下围棋没啥用，就是哗众取宠炒作一下罢了。但问题就在于这个“哗众取宠”啊！热气球表演、纪念鼻烟壶、滑翔摄影集、儿童飞机玩具……这些不都是“哗众取宠”的东西吗？除了引发公众热情之外也都没啥实用啊。但是没有这个“前实用”阶段的积累，技术怎么可能一夜之间就变成生产力呢？

十二、大科学时代

这一章原定是讲原子弹，不过后来改成“大科学”，一部分是因为读了《大科学》这本书之后觉得这个题目恰到好处，更能够体现技术与科学的新关系。当然另一部分是因为原子弹本身也比较难讲，能讲的故事很多，但从科学与技术的关系这一角度，最后也还是要拐到“大科学”这个主题。

所谓“大科学”，指的是“政府—工业—商业—科学”各方势力相互联合的新模式，与古代的一个吃饱饭没事做的贵族就可以独立探索不同，也和近代的兄弟合伙、小作坊、小团队、小投入的模式不同，进入20世纪后，科学研究（特别是其中一部分发展方向）逐渐脱离“纯粹”和“简单”，变“大”也变“复杂”了。这些科学需要庞大的经费支持、调动大量的人员和资源、依赖于巨大且危险的机器、其成功或失败都可能对社会和自然产生重大而复杂的影响。

我在《大科学》的书评中结合《科学：无尽的前沿》总结说：“一方面，我们必须承认，在新的时代，科学家不得不走出象牙塔，放下身段，和政治、和资本媾和；另一方面，传统的自由、独立的科学精神仍没有过时。要坚持自由独立的科学精神，就不能对科学研究已然卷入名利场这一实情视而不见，必须正视科学、资本、政治已然形成“复合体”这一复杂现实。在此前提下，再去努力发扬科学精神，让自由求知的科学文化与复杂的名利环境保持平衡。”

“大科学”除了以加速器、原子弹为代表，后半节课我又介绍了生物技术。生物技术之“大”和核科学不太一样，它未必需要集中化搞巨大工程，但是却更容易大众化迅速普及。“基因技术”这一课我曾经在技术通史中讲过一次，同时也开设过《合成生物学：科学与伦理》这门课程（这门课好像漏写总结了？），这次课凝练了一下，把转基因、基因编辑、合成生物学都提了一点。

十四、区块链和元宇宙

“区块链”一课是2021年底新增的，当时是学生投票选择讲这个题目，也算是因缘际会，备课过程正好帮助我仔细梳理了自己对NFT的理解，加速了我入圈的过程（结果而言也许还是亏多了）。在NFT和元宇宙主题下摸爬滚打了一年之后，我的思考已经比较成熟和系统了，我“元宇宙”作为信息革命的总结来讲。相关主题的演讲我其实在不同场合做了好多遍了，部分内容已经有整理成纸媒发表（如这篇），但很多内容尚未整理成文，我会逐步写出。

试卷评讲

这次给分基本上是由助教完成的，助教还是比较负责而准确的，我抽查了一部分，调整得不多。给分尺度按照清华以前的推荐比例，即A-即以上的比例不超过40%，实际给的只有35%多，总的来讲是比较偏严的。我以往可能会做整体拉分的动作，增加优秀比例，但这次没做，因为从答卷质量来看今年和往年没有显著提升。

这一届因为疫情的特殊情况，最后把原定的随堂考试变成了回家作业，多给了一整个寒假来完成。为了防止内卷，我增加了“总字数不超过5000字”的要求——以前一般是在随堂的2小时内选做3题，很多学生也能答到3000~4000字（最佳答卷可参考上一年的汇总）。好的答卷有引注有思考，问题聚焦论证清晰，就是一篇小论文。如果学生在2小时之内就能完成3篇很好的小论文，那么给学生2个月时间，他们能做成什么样呢？结论是，做得差不多，最好的也不如去年的A+，最差的也不亚于去年的混子。5000字的防内卷设置几乎没什么用，很多人就写了2000字出头就觉得能交差了。总体的情况让我失望，所以总体来说分数也给得一般了。

这次就不贴优秀作业了，以下写一下每一题的助教评分标准和我的补充。

在以下题目中任选4题作答，总字数不得超过5000字。每题25分。

1.什么是“城市”？请给出一个简明的定义并结合城市的历史加以说明。

助教标准：给出了城市的定义，并且依照定义进行的说明和前述定义有一定联系就能拿到及格分15分。说明部分是狭义的城市历史，即说明城市是如何诞生的，或者是广义的城市历史，即中国或西方城市的诞生及演变，给18-20分。20分以上需要整体逻辑较为清晰，说明紧扣定义，城市的历史说得较为完整，如城市革命到到工业革命再到现代这么一条大致的历史发展轴线，或者通过列举世界历史中著名的城市进行说明。

老师点评：在我的课堂中，城市作为“大型人类聚居地”这个过于简单的定义是作为反面典型引入的，答题时当然不能局限于此。我课上提到了柴尔德定义“城市革命”时列出的十个特征，不过把这些特征全列出来就有些啰嗦，不够“简明”。我随后引入芒福德，强调城市是“神圣活动的中心”，这当然是我更倾向的定义方式，不过光说这句话也不够完整。最好的方式还是自由发挥，组合出一句简洁而相对全面的定义，比如城市是“大型人类聚居地，通常包含作为神圣活动中心的大型公共建筑，城市居民有职业分工和阶层分化”。然后这道题还需要结合城市的历史加以说明，我在上课时只讲了城市的“起源”，没有讲城市的后续历史发展，所以这一块是需要学生自行发挥的。在起源部分，可以举出宫殿、纪念碑等建筑物作为早期城市的标志物，可以举例苏美尔城市的专业化等。而在现代城市中，虽然宫殿之类传统神圣建筑未必还在发挥作用，但现代城市往往也扮演了某些神圣象征中心的职能，如广场、地标建筑、文化街区等等。另外专业化和阶层分化在现代城市和农村中都有体现，但城市仍然是体现得更加显著的地方。现代的农村已经不再是自给自足的独立主体，而是与城市互相嵌合，在这个意义上现代农村也分有了远古时期城市专有的许多特色。

2.麦克法兰提出中国没有科学革命是因为欠缺玻璃技术，你同意吗？请给出简要评述。

助教标准：同意与不同意都可以，不同意的同学居多。只要对自己所持态度的原因进行一定阐释就可以拿到15分。无论同意与否，只要分析了麦克法兰这句话的含义或者举出一两个分论点较为清楚地论证了自己的态度就可以拿到18-20分。20分以上需要更为细致解读题干这句话，即解释为什么麦克法兰会给予玻璃如此高的评价，并针对西方和中国历史，进一步论证玻璃对于科学革命是重要但非必要的，也就是说玻璃不是最主要的因素（与李约瑟问题进行类比、中国古代几乎没有支撑光学发展的几何学基础、中国与西方审美差异导致其用途不同、中国古代有非常发达的瓷器所以不重视玻璃等），或者论述玻璃对于科学革命就是必要的。

老师点评：在以前的学期中，“玻璃”曾经作为一节课的主题讲过，但这次其实讲得不多，是在“中世纪”名下和“机械钟”并一块儿讲的。在当年的PPT中，“玻璃与科学”我足足用了17页来讲，而在这学期我只用了1页PPT。当然其实关键点都提到了，但要答好其实是需要依赖课外阅读的。这一题大概需要讨论三个层面的问题：1.中国古代确实欠缺玻璃技术吗？——准确来说应该是玻璃技术较少往透明化的方向发展，而是往仿玉器的方向发展了；2.（透明）玻璃对科学革命至关重要吗？——这是可争议的问题，如果仅从《天球运行论》和《人体的构造》这两部标志科学革命开端的著作而论，其实玻璃并不重要，所以我们可以说是科学革命引发了欧洲科学家对玻璃的需求，而不是玻璃引发了科学革命。不过如果更强调透视法、化学等其它学科在科学革命叙事中的地位，那么玻璃的意义就会变得更加重要，说玻璃是科学革命的前提条件之一也不为过；3.缺乏透明玻璃是中国错失科学革命的主要原因吗？如果玻璃不是科学革命的前提，那么这个论证就难以成立，即便说玻璃是科学革命的前提，但也未必能说缺乏玻璃是中国没有科学革命的重要原因。例如，我们可以说一棵桃树没有结出桃子，是因为“缺乏浇水”，但如果这压根就是一棵梨树，那么它无论如何都结不出桃子，再去强调“因为缺乏浇水所以梨树没有结桃子”，虽然从形式逻辑而言也许是成立的，但总归是不太切中要点。所以如果简要论证一下中国在某些更根本的意义上缺乏科学革命的前提，那么也算是否定了麦克法兰的论题。

3.伽利略对现代实验科学的兴起有哪些贡献？

助教标准：简单罗列和说明了伽利略在推动近代实验科学产生方面的成就得15分。只是分学科（如力学、数学、天文学等）简略分析，或者简单提及伽利略制造科学仪器以及自觉运用这些仪器进行实验的史实，如用自制望远镜观察月亮和木星，或者答成了伽利略对近代科学的推动作用但阐释得比较充分，得18-20分。要得到20分以上需要简单总结伽利略在近代实验科学的地位，并且不仅限于讨论伽利略在各学科取得的成果，还要有意识阐释伽利略在设计科学仪器、坚持实验方法以及推广实验思想等方面的成就。

老师点评：这一题课件上伽利略一页就写了两个方面：“1.设计和制作仪器（如望远镜、比例规、未完成的摆钟）；2.思想实验和实验思想”，基本上分这两个方面讲就没啥毛病。不过课件上其实还提到另一些间接的贡献，比如说在讲伽利略的前一页提到了伽利略的学生们建立了西芒托学会（字面意思即实验学会），可以说是崇尚实验的第一个现代科学社团；又比如说在后一刻蒸汽机时提到伽利略的学生、助手兼遗产整理人托里拆利延续伽利略的课题而完成水银气压实验。这些归功于伽利略学生的贡献，也可以说是伽利略对实验科学的间接贡献。在思想方面，我提到了“自然的数学化”、“在个别中看出普遍”等等，很多同学都能提到，不过要讲得通畅还是需要考验理解的。

4.如何理解老师所说“瓦特不仅改良了蒸汽机，更改良了‘改良’本身”的观点？谈谈你的看法。

助教标准：前半句是答瓦特具体对蒸汽机有什么改良的地方，关键词有“冷凝”、“轮轴”、“双向”等。后半句是重点，“定量”、“效率”、“合作”、“月光社”等关键词是得分点。同学们基本都是从这两方面入手来答题的，普遍（超过选答这道题人数的75%）能拿20分及以上。

老师点评：瓦特“改良了改良”、爱迪生“发明了发明”——这算是我经常说的案例了。瓦特与前辈的最大区别就在于他有意识地运用定量实验的方式来进行改良，而不再只是凭灵感和手艺“试试改改”。在《什么是技术》一书中我写过一段话强调瓦特与数理实验科学的共通：

这种通过“定量实验”来改进技术的思想，恐怕不能简单地归结于“试试改改的工匠传统”了。古代社会中工匠对技术的改良往往出于巧合，进展缓慢而且难以精确复制和迅速传播，而瓦特的“试试改改”是有意识、有规划的，其改进的程度也是被精确量度的，改进的方式也是可描述、可复制的。这些新的特征很难说与整个科学革命以及相伴随的文化思潮毫无关系。在这个意义上工业革命亦是“自然的数学化”的后果之一。瓦特本人也理解这一点，他教导儿子说：“几何和算术与一般的计算科学是一切有用的科学的基础，不完全了解它们，自然哲学就不过是消遣。”。

另外在课件中我也对比了典型的古代工匠和以瓦特为代表的现代发明家的区别：

古代工匠：学识低、社会地位低；灵机一动、闭门造车；祖传绝活、秘而不宣；定性思考、关注功能。

现代发明家：有学识、受尊重；广泛交流、博采众长；申请专利、公开创意；定量测算、关注效率。

当然，仅仅照搬我的话不是最好的，最优秀的答卷一方面需要用自己的语言重新整理观点，另一方面可以参考运用更多阅读材料来提供佐证，例如我推荐的《好奇心改变世界：月光社与工业革命》包含更多有趣的细节。

5.美国从18世纪末开始就在许多技术领域高速发展，甚至有一些领域领先于欧洲。在福特的生产流水线之前，美国的技术发展已经有了哪些特长之处？请适当列举，并讨论原因。

助教标准：罗列出符合史实的1-2项美国领先的技术（如汽船、莫尔斯电码等）或技术领域（如能源领域、通信领域、农业领域等），并简单解释原因，即可拿到15-18分。技术或技术领域列举得丰富些，更重要的是，相应的原因（如美国与欧洲的紧密关系、自由宽松且实用的政治文化氛围、广阔的市场和土地等）解释得充分些就能20分及以上。

老师点评：这一题我之前重点用chatgpt做了，我的评论如下：

综合AI给出的答案，其实要点非常全面，我自己想到的无非是标准化生产、交通网络（船运和铁路）、通信技术（电报和报纸）等，我看到AI的答案时才想起来漏了能源技术（石油和水力）这一要点。当然我可能仔细琢磨琢磨也能想起来，但AI显然可以非常迅速地为我提供辅助。原因方面，无非也是实用主义、市场环境、自然资源等，AI也都提到了。有一些相对主观的观点，我课上提过但AI不可能提到，比如美国相比英国而言缺乏熟练工人但劳动力过剩的情况更适合傻瓜式生产方式（如标准化工艺）的推广。还有比如美国没有经历漫长的农业国时期，西部大开发是工业化先于农业化，新开垦的农田从一开始就是适应于大规模机械化耕种，所以现代化农业没有历史包袱迅速发展……但这类观点其实绝大部分学生也没提到。可以说仅从提及的要点而论，AI已经达到优秀的标准了。

6.简要评述范内瓦·布什的报告（《科学：无尽的前沿》）的意义和局限性。

助教标准：简单分析布什报告的意义和局限性就可以拿到15-18分。先对布什报告进行简述，再逐较为细致地分析其意义（促进了科技创新、有利于培养科研人才等）和局限性（如精英主义倾向、过分强调科学的独立性、基础和应用科学的二分有些笼统等），成绩就可以来到20分及以上。

老师点评：关于布什报告的局限性我在课件里列了许多，大致在我的书评里也都提到了，这里不多说了。关于布什报告的积极意义方面，很多同学按着一般检索结果来答的（助教说的这类），当然是中规中矩，不过很多同学可能都只是定向找课件，而没注意到我在下一节课其实call back了一下。在讲互联网的发明时，我提到互联网可能是最典型的一项受益于布什报告所鼓吹的科技政策的成果，“政府闭眼投钱、无心插柳，科学家高度自治、自由探索。”

7.达芬奇在飞行器设计方面有哪些探索？试想，如果达芬奇的飞行器手稿在当时就出版发行，能够加速飞机的发明吗？简述你的想法。

助教标准：前半部分简单罗列达芬奇在飞行器飞行方面的设计（关键词：“扑翼”、“螺旋”、“滑翔“等），后半部分无论是否同意，只要表达了态度，简单解释了原因可得15-18分。关于前半部分，只要不光是罗列，而是对达芬奇的设计进行了一定程度的解释，并且后半部分无论是否同意能够加速飞机的发明，只要给出了较为细致的原因（如当时材料发明、理论研究都还不足以支撑飞机的诞生等），就可以给20分及以上。

老师点评：这一题不能光靠课件，如果能好好看展应该能答得不错，这里不多说了。

8.阿帕网（ARPANET）的诞生过程同时受军事安全需求和自由共享需求的推动，你能不能再举一个例子：该技术的发明和发展过程中受到多种看似矛盾的需求的推动？

助教标准：就大家的答题情况来说，这个题是最不好答的。难度在于老师要求只举一个例子，同学们往往不太能就仅仅一个例子进行充分说明，甚至部分同学举了好几个例子，严格来说这是不符合题意的，遇到这种情况，我会选择其中一个说明最充分的例子来给分。举出了例子，简单分析了矛盾的需求体现在何处，能得15-18分。要拿20-22分，需要分析得更为充分一些。23-25分的同学在满足前述答题要求之上，还简单分析了题干所提到的阿帕网的例子，即解释了为何说它受到了军事安全和自由共享这两方面矛盾需求的推动，并且还在最后表达了自己对这种“技术的发明和发展过程中受到多种看似矛盾的需求的推动”现象的看法。

老师点评：最后一题一般都是创意题，没有标准答案，答得好也不容易。当然，事实上几乎所有技术的发明和发展过程中，都存在复数的需求在推动，所以例子应该很好找。事实上引用课堂讲过的案例也可以列出许多。例如“自行车”，同时有竞速、炫耀和通勤、安全的不同需求。