吴军新书：看懂过去，才能看清未来
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内容来源：本文为中信出版集团新书《全球科技通史》读书笔记。笔记侠经出版社授权发布。
作者简介：吴军博士；“文津图书奖”得主，硅谷风险投资人，约翰·霍普金斯大学工学院董事。
著有《智能时代》《浪潮之巅》《数学之美》《文明之光》《见识》《态度》等多部畅销书，并多次获得包括“文津图书奖”“中国好书”“中华优秀出版物奖”在内的国家级图书大奖。
封面设计&责编 | 小花
第 3499 篇深度好文：9044 字 | 10分钟阅读
完整笔记•文化生活
本文优质度：★★★★★+ 口感：鱼
笔记君说：
看见历史，才能看见未来
以下，尽情享受~
轰轰烈烈的亚马逊创始人离婚案终于尘埃落定，即便被分走了共同持有股份的四分之一（约360亿美元），杰夫·贝佐斯仍稳坐世界首富宝座。
在贝索斯之前，世界首富的位置已经被比尔·盖茨霸占了20年之久。如果把目光回溯到50年、70年、100年，占据世界首富位置的则分别是石油怪才保罗·盖蒂、汽车大王亨利·福特和石油大亨洛克菲勒。
细数各个时代的超级富豪，我们会发现，他们之所以获得常人难以企及的财富，往往是抓住了科技的发展脉搏——
约翰·戴维森·洛克菲勒1863年在克利夫兰开办炼油厂时正值石油作为世界主要能源登场。
同一时期世界出现了一系列重大发明，内燃机的发明和使用让汽车登上时代舞台，亨利·福特首创T型车和流水线作业工作法。
21世纪，人类进入信息时代，从电子计算机诞生到大数据、云计算、量子通信，科技新贵轮番登场，计算机相关领域催生了众多富豪和名人。
看懂过去，才能看清未来。只有理解了科技是如何演进的，才能预判哪些技术会真正对未来世界的发展有帮助，洞悉属于自己的商业和职业机会。
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一直游走在科技前沿的硅谷投资人、计算机科学家吴军博士，近期出版了一本《全球科技通史》，从文明开启一直讲到未来科技，从五大文明中心一直讲了上百个具体的发明创造。下面我们会随吴军博士的步伐，鸟瞰整个科学和技术演化的过程。
一、人类历史上第一次重大的
科技革命源于农业
人类驯化小麦还是小麦驯化了人类？
人类最早的科技成就基本都是围绕着吃展开的。从用石头砸开坚果，到发现火可以烤熟肉食，再到发明刺杀型武器（比如矛）和投射型武器（比如标枪和弓箭）来狩猎。
在很长一段时间里，人类依靠狩猎来维持生存。但是在人类迁徙的过程中，人口的繁衍使得狩猎采集不能满足整个族群所需的全部食物，这就催生了对小麦和水稻的驯化。
畅销书作家尤瓦尔·赫拉利在《人类简史》中说，不是我们的祖先驯化了小麦，而是小麦驯服了人类，吴军博士对此不以为然。
作为严谨的理科生，吴军博士认为这个观点虽然新颖，却缺乏内在的逻辑性，因为人的天性决定了他们不愿意花更多的时间去获得更少的食物。
如果人类发现农耕还不如狩猎采集，会立刻回到过去的生活状态。
事实也证明，地球上到现在还存在着一些保持着游牧状态的族群，他们所在国家的政府试图将他们迁入城市，过一种更现代化的生活，但政府的这种努力经常是徒劳的，因为不用担心食物的游牧生活对他们来说更悠闲。
1.从发现到发明比我们想象的更漫长
可以说，人类历史上第一次重大的科技革命源于农业，因为农业从大约12000 年前开始之后，便成为早期文明地区赖以生存的基础。
谷物和家畜的驯化，水利工程技术，天文学和几何学的发展，都是为了农业。
在驯化了水稻之后，问题就出现了，硬硬的稻米怎么吃？今天的人会脱口而出“用水煮饭呗”，但是在10000 多年前这可不是一个简单的问题，因为没有可以煮饭的“锅”。
最早的容器可能是一片芭蕉叶、一个瓢、一片木板或者贝壳， 甚至是鸵鸟蛋壳（古巴比伦时期）。但是这些天然的容器既不方便，也不耐用。其实在远古时代，人类已经在无意之中发现，黏土经过火烧之后会变得坚硬而结实。
通常，发明的过程可以简单地分为两个阶段：
1）现象（或者原理）被发现；
2）利用原理发明出新方法、新工具。比如发现圆木能滚动，属于现象被发现阶段，而轮子的使用，则属于发明阶段。
在没有见过陶器时，想象出器皿的样子并非易事，从0 到1的时间有时比我们想象的更漫长（根据考古发现，从黏土被烧成陶到发明陶器，中间隔了几十万年）。
农业的发展带来的一个副产品是数学的进步，尤其是早期几何学的出现。数学是所有科学的基础，而数学的基础则是计数。
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计数和识数对于今天的人来说几乎是本能，但对远古的人类来说，几乎不可能。
著名物理学家伽莫夫在他的《从一到无穷大》一书中讲了这样一个故事：两个酋长打赌，谁说的数字大谁就赢了。
结果一个酋长说了3，另一个想了半天说：“你赢了。”因为在原始部落，物资贫乏，所以没有大数字的概念，通常超过3 个就笼统地称为“许多”了，至于5和6哪个更多，对他们来说没有什么意义。
美索不达米亚的数字1 ~ 59
2.从农业文明到文化繁荣
我们把6000年前到工业革命之间几千年的时间称为文明，不仅是因为人类创造的能量越来越多，还因为文字和书写系统的出现让人类得以将知识、经验普及和传承，技术得到了叠加式进步。
文明一旦开启，就会加速发展。如同冰一旦变成水之后，气温便会骤然上升一样。
开启文明所需要的积累非常多，而下面4 个基本条件是必须具备的：
l 足够多的聚居人口。
l 有效管理大量人口的社会组织结构和管理方法（早期通常是宗教）。
l 大规模建设的技术和物力。
l 冶金技术和金属生产能力。
在这几千年里，人类在衣食住行方面都取得了突飞猛进——以中国黄道婆为代表的纺织发明家大大提高了纺织效率。
水利工程、灌溉系统、革新农具和使用畜力促进了农业丰收，解决了粮食问题。
古埃及人留下了大量的建筑杰作，比如金字塔、神庙和法老的冥宫……物质的丰沛为科技的喷涌提供了坚实的基础，让科学系统性地发展起来。
二、科学的诞生始于
泰勒斯和毕达哥拉斯
在科学上，新巴比伦人统治美索不达米亚的时间虽然不到100年，却创造了高度的文明，被希腊人誉为“智慧之母”。
除了科学，在艺术和建筑方面，新巴比伦人对西方时间的影响也很大。比如我们今天在西方经常看到的圆拱顶建筑，就是由新巴比伦人传给希腊人，又传给罗马人的。
古希腊人善于思辨。泰勒斯是第一个提出“什么是万物本原”这个哲学问题的人，他试图借助观察和理性思维来解释世界。
泰勒斯了不起的地方在于他引入了科学命题的思想，并且提出在数学中通过逻辑证明命题的正确性。
通过各个命题之间的关系，古代数学才开始发展成严密的体系。正因为如此，泰勒斯被后人称为科学哲学之父。
对科学的诞生贡献更大的是毕达哥拉斯。
毕达哥拉斯在哲学、音乐和数学上都颇有建树。他最大的贡献在于证明了勾股定理，因此，这个定理在大多数国家被称为毕达哥拉斯定理。
虽然古埃及、美索不达米亚、古代中国和印度很早就观察到了直角三角形的三边之间的关系，但是那里的人们只能根据经验总结出一个结论，并举出一些具体的例子（如“勾三股四弦五”），而毕达哥拉斯则将它描述成“直角三角形直角边的平方和等于斜边的平方”这样具有普遍意义的定理，并且根据逻辑而不是实验证明了它。
毕达哥拉斯把世界上的规律分为可感知的和可理喻的。
所谓可感知的就是实验科学得到的结果，而可理喻的则是数学中通过推理得到的结论。自然科学大多属于前者的范畴，数学和一些物理学则属于后者。
毕达哥拉斯和以前东方学者的根本区别在于，他坚持数学论证必须从“假设”出发，然后通过演绎推导出结论，而不是通过度量和实验得到结论，通过穷举找到规律。
毕达哥拉斯的思想不仅奠定了后世数学研究的方法论，还创造了一种为科学而科学的研究态度。
也就是说，科学研究的目的是建造更大的科学大厦，而不一定要去解决实际问题。在这样的思想指导下，古希腊科学的体系得以形成。
四、美迪奇家族催生了文艺复兴
我们在说到文艺复兴时，通常想到的是艺术，但它其实也是科技的复兴，而催生文艺复兴的则是美第奇家族。
虽然美第奇家族的人在开始的几个世纪里都非常低调，始终保持着平民身份，但是到了科西莫·美第奇（Cosimo di Giovanni de’Medici，1389—1464）这一辈，这个家族开始走向前台，施展自己的政治抱负。
科西莫希望为佛罗伦萨做一件了不起的大事来增加他在民众中的影响力——把一个没有完工的大教堂的顶给装上。
早在科西莫出生的100多年前，当时的佛罗伦萨人就要为上帝建一座空前雄伟的教堂，因此，建的规模特别大（完工时整个建筑长达150 多米，主体建筑高达110 多米）。
但是修建这么大的教堂不仅超出了佛罗伦萨人的财力水平，而且超出了他们当时所掌握的工程技术水平。
等到当地人用了80 多年才修建好教堂四周的墙壁之后，他们才意识到，没有工匠知道如何修建它那巨大的屋顶。于是，这栋没有屋顶的巨型建筑就留在了那里。
科西莫长大后，希望能把这个大教堂的顶给装上，让这座有史以来最大的教堂成为荣耀其家族的纪念碑。可这谈何容易。
虽然早在1000 多年前古罗马人就掌握了修建大型圆拱屋顶的技术，并且修建了直径40 多米、高60 米的万神殿，但是这项技术在中世纪时失传了。
所幸，一个偶然的机缘，科西莫从堆满尸体的教堂里找到了一些古希腊、古罗马时代留下的经卷和手稿，里面有很多机械和工程方面的图纸，以及各种文字描述。之后，科西莫不断收集类似手稿。
接下来，他需要找到一个人，用古罗马人已经掌握的工程技术来设计和建造大教堂的屋顶。最终，科西莫发现了这样一个天才，他叫布鲁内莱斯基（Filippo Brunelleschi，1377—1446）。
当布鲁内莱斯基跑到市政厅，声称他可以解决教堂屋顶的工程难题时，大家都觉得他是一个疯子，但是科西莫相信他，因为科西莫知道“古人”曾经实现过布鲁内莱斯基所设计的建筑。
在科西莫的资助下，布鲁内莱斯基开始采用古罗马万神殿的拱顶技术建造大教堂的顶部。
这个过程也是一波三折，中间科西莫还被政敌逮捕，并且被驱逐出佛罗伦萨，大教堂拱顶的建设也因此停了下来。
但是最终科西莫回到了佛罗伦萨，经过他和布鲁内莱斯基的共同努力，大教堂的拱顶终于完工了，前后花了长达16 年的时间。
从1296 年铺设这座大教堂的第一块基石开始算起，到1436 年整个教堂完工，前后历时140 年。
在教堂落成的那一天，佛罗伦萨的市民潮水般涌向市政广场，向站在广场旁边的乌菲兹宫顶楼的科西莫祝贺。
这座教堂不仅是当时最大的教堂，也是文艺复兴时期的第一个标志性建筑，教皇欧金尼乌斯四世亲自主持了落成典礼。这座教堂以圣母的名字命名，现在中文把它译作“圣母百花大教堂”（Cattedrale di Santa Maria el Fiore）。
但是，在佛罗伦萨，它有一个更通俗的名字—Duomo，意思是圆屋顶。科西莫和布鲁内莱斯基用“复兴”这个词来形容这座大教堂，因为它标志着复兴了古希腊、古罗马时代的文明。
圣母百花大教堂
从科西莫开始，美第奇家族的历代成员都出巨资供养学者、建筑师和艺术家。他的孙子洛伦佐·美第奇后来资助了米开朗基罗和达·芬奇（Leonardo di ser Piero da Vinci，1452—1519），而洛伦佐·美第奇的后代则资助并保护了伽利略（Galileo Galilei，1564—1642）。
如果没有这个家族，不仅佛罗伦萨在世界历史上不会留下痕迹，就连欧洲的文艺复兴也要晚很多年，而且形态和历史上的文艺复兴也会不一样。
五、工业革命之前的科学启蒙时代
文艺复兴之后，世界科技的中心从阿拉伯又回到了欧洲。大部分学者认为，那是欧洲近代文明的开始。
从但丁和薄伽丘生活的年代算起，至今大约700 年，这700 年又可以分为时间大致相等的两个阶段，即工业革命之前和工业革命之后。
在工业革命之前，技术的发展并不算快，却是人类历史上科学发展最重要的时期，大部分近代的学科都是在那个时代诞生的。
1.近代医学的诞生
很多人喜欢把医学分为西医和中医，其实这种分法不是很准确，更准确的分类应该是现代医学和传统医学。
今天，如果到西班牙马德里皇宫的医务室看一看，就会发现它几乎就是一个中药铺子，只不过一格格的抽屉换成了一个个玻璃储药罐，里面尽是草药和矿物质，熬汤药的瓦罐换成了玻璃烧瓶。实际上在大航海时代的欧洲，医疗方法和中国传统的医学没有太大区别。
近代医学的革命始于哈维（William Harvey，1578—1657），他生活的年代比中国的名医李时珍（1518—1593）仅仅晚了半个世纪。
哈维对医学的主要贡献在于通过实验证实了动物体内的血液循环现象，并且系统地提出了血液循环论。
他在1628 年发表的医学巨著《关于动物心脏与血液运动的解剖研究》中指出，血液受心脏推动，沿着动脉血管流向全身各处，再沿着静脉血管返回心脏，环流不息。在书中，哈维还给出了他所测定过的心脏每搏的输出量。
哈维的《心血运动论》和哥白尼的《天体运行论》、牛顿的《自然哲学的数学原理》以及达尔文（Charles Robert Darwin，1809—1882）的《物种起源》，并称为改变历史的科技巨著。
2.炼金术士还是化学家
相比有上千年历史的数学、物理学和天文学，化学的历史非常短，它的产生与另一种历史非常悠久的知识体系—炼金术紧密相关。
几乎人类各个文明都发展了自己的炼金术，但是在东方和西方，炼金术的定位并不相同。
在中国，炼金术是以制造万灵药和长生不老药为目的，因此也叫炼丹术。而在西方，炼金术的目的是将廉价的金属变成贵重的黄金。
虽然劳民伤财且不断失败，但炼金术也并非一无是处。在中国，它催生了火药的发明。
而在西方，通过炼金术，人们找到了各种各样的矿物质，提炼出了一些元素，并且在这个过程中积累了化学实验的经验和实验方法，从而发明了许多实验设备。
最早从炼金术士转变为化学家的，要算德国商人布兰德（Henning Brand，约1630—1710）了。
1669 年，他试图从人体的尿液中提取黄金（可能因为它们都是黄色的缘故），于是抱着发财的目的，用尿液做了大量实验，意外地发现了白磷。
这种物质在空气中会迅速燃烧，发出光亮，因此布兰德给它起名Phosphorum，意思是光亮。
到了18 世纪初， 德国的炼金术士伯特格尔（Johann Friedrich Böttger，1682 —1719）发明了欧洲的瓷器，可以算是当时西方炼金术所取得的一个重大成就。
伯特格尔最初的目的是给萨克森国王奥古斯特二世（August II Fryderyk Moncny，1670—1733）炼黄金，但伯特格尔很快发现这件事根本做不到。
而当时在欧洲，瓷器的价格和等重量的白银相当，于是，伯特格尔转而开始研制瓷器，因为这同样可以让国王赚钱。
伯特格尔前后一共进行了3 万多次实验，尝试了瓷土中各种成分的配比，以及不同的烧制条件，最终制作出了完美的瓷器，这就是享誉世界的梅森瓷器（Meissen）。
技艺精湛的梅森瓷器
当然，从炼金术过渡到化学是一个漫长的过程。
在这个过程中，扮演重要角色的，就是化学的奠基人、著名科学家安托万· 拉瓦锡（Antoine Lavoisier，1743—1794），他在化学界的地位堪比牛顿在物理学界的地位。
由于早期的科学研究并非有利可图的事情，因此从事研究科学的人，要么是对科学抱有极大兴趣的人，比如培根或者牛顿，要么是不愁生计的有钱人。拉瓦锡就属于后一类。
他是法国末代王朝的贵族，从来不缺钱，他做化学实验只是为了探索自然的奥秘，而不是为了赚钱。
拉瓦锡一生的贡献很多，比如发现了空气中的氧气，并且提出了氧气助燃的学说；证实并确立了质量守恒定律；制定了化学物质的命名原则；制定了今天广泛使用的公制度量衡。
3.月光社与工业革命
对于大多数中国读者来说，“月光社”这个名称非常陌生，但是在18 世纪英国和美国很多名人的传记中都会提到这个组织，因为它聚集了当时西方世界的技术精英，而且对欧美的工业革命产生了巨大的影响。
月光社并没有明确的成立时间，它的历史可以追溯到1757 年或者1758 年。当时伯明翰的工厂主马修·博尔顿（Matthew Boulton，1728—1809）和他家的私人医生老达尔文（Erasmus Darwin，1731—1802）经常在一起讨论一些科学问题。
老达尔文是一名医生，也是科学家。事实上，进化论早期的一些想法就来自老达尔文，而写《物种起源》的查尔斯·达尔文是他的孙子。
后来，博尔顿和老达尔文又聚集了伯明翰地区其他的技术精英，办起了月光社。
1758 年，正在英国出差的美国科学家本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin，1706—1790）应邀加入了月光社，并且在回到美国之后，还和英国的月光社会员一直保持通信往来。
几年后，又有几位重量级的科学家和发明家加入进来，其中包括瓦特、地质学家韦奇伍德（JosiahWedgwood，1730—1795），以及前面讲到的普利斯特里等人。
此外，现代化学之父拉瓦锡以及美国《独立宣言》的起草人、科学家杰斐逊（Thomas Jefferson，1743—1826）也相继加入。
当然，在这群人中，直接开启工业革命大门的是瓦特，他和博尔顿为第一次工业革命提供了动力来源——蒸汽机。
月光社在伯明翰的旧址
六、改变未来的新科技
当人类迈入20世纪时，物理学的新发现开始与牛顿、焦耳和麦克斯韦的经典物理学发生冲突。这些冲突开始时并不明显，但是随着物理学的发展，矛盾越发突出。
比如，黑体辐射谱不符合热力学的预测，迈克耳孙–莫雷实验的结果不符合经典物理学的预测，经典电磁学无法解释光电效应与原子光谱，放射性物质的物理性质似乎与经典物理学的决定论背道而驰。
这些矛盾给物理学带来了前所未有的危机，并且动摇了整个物理学的基石。最终，物理学家基本上解决了这些矛盾，而方法并非试图用旧的理论对新的现象进行牵强附会的解释，而是重新建立物理学的基础——相对论和量子力学。
进入21世纪后，科技会取得哪些重大突破？
1.癌症的预测性检测
Grail 公司已经可以通过验血给出4 个结论：
l 是否患有癌症。
l 如果有，病灶在哪里，因为不同癌症的癌细胞基因不同。
l 如果有，发展的速度如何，一些癌症发展很慢，有些甚至会自愈，但是有些发展很快。
l 如果有，它对放射性是否敏感，对某种药物是否敏感，这样就知道如何治疗了。
目前，Grail 公司已经能够准确地发现直径在2 厘米左右的肿瘤（或者癌变区域），而今天肿瘤在被发现时的平均尺寸是5 厘米，因此，Grail 通过跟踪人体内基因的技术，比现有的癌症检测技术已经有了进步。
Grail 的目标是在肿瘤小于0.5 厘米时发现它。
至于为什么不能更早地发现癌变，Grail 认为没有必要，因为人体内时不时地会有基因突变的细胞，但是它们大部分会自愈，不会对我们的身体造成什么伤害。
2.基因编辑的成就与争议
人类通过修复基因治疗疾病的想法，其实早在20 世纪70 年代就有了。但是，这个问题实在是太复杂了，以至20 年后FDA 才批准临床试验。
在接下来的10 年里（1990 —2000），全世界陆续有少量的临床试验获得成功，比如1993 年美国加州大学洛杉矶分校的科恩（Donald B.Kohn）教授利用基因修复技术治疗了一个先天没有免疫功能的婴儿。
这个小孩因为基因缺陷无法产生免疫系统所需的一种酶，如果不救治很快就会死亡。
科恩的办法是用一种病毒将一段正常的基因替代患者干细胞中错误的基因，然后得到正常的干细胞，再将这种干细胞注回小孩的体内。
这个小孩从此就有了免疫力，但是，4 年后他的免疫力又消失了，需要再来一遍。到2000 年，全世界一共有2000 例基因修复，有些成功了，但很多并不成功。
随着我们对自己的基因越来越了解，我们就越来越能够把握自己的未来，比如容易得糖尿病或者某种癌症的人，及早防治，就会有效地延长生命。
至于何时能够通过修复DNA 治疗疾病，现在还处于临床阶段，但是在10~20 年内这项技术应该有比较广泛的应用。
3.利用量子通信实现数据安全
今天我们每天都在和数据打交道，因此数据的安全就变得非常重要。到目前为止，还没有绝对的信息安全，数据泄露的事情时有发生。
数据的丢失无外乎发生在两个地方，数据源和传输过程中。即使能够保证数据安全地存取，不被盗用，是否也能保证在传输过程中不被截获呢？
这个问题换一种问法就是，是否存在一种密码从理论上说无法被破译呢？其实，信息论的发明人香农早就指出，一次性密码从理论上说永远是安全的。
但这里面依然存在一个问题，就是信息的发送方如何将加密使用的密码通知接收方。如果密码本身的传输出了问题，加密就无从谈起了。
近年来，比较热门的量子通信技术便试图解决上述问题。它是一种特殊的激光通信，在这种通信中，利用光子的一些量子特性，具体说是偏振的特性，来传递一次性加密的密码。
当通信双方有了共同的一次性密码，而又不被第三方知道，可靠的加密通信就实现了。
这个过程也被称为量子密钥分发（quantum key distribution，QKD），其原理是利用光子的偏振方向进行信息传递。
在传递的过程中，发送方和接收方通过几次通信彼此确认偏振光方向的设置，实际上相当于双方约定好了一个密码，而这个密码只使用一次。
量子通信的概念早在20 世纪80 年代就被提了出来，从2001 年开始，美国、欧盟、瑞士、日本和中国先后开始了量子通信的研究，通信的距离从早期的10 千米左右发展到了今天的1000 多千米。
但是，要想进行长距离、高速度的通信，还有很长的路要走，离应用至少还有10 年甚至更长的时间。
追随科技演进的路径，岂止是让少部分人站在财富的顶端——如果你在2000年已经预见互联网的前景，你会放弃风光的外企选择刚刚起步的阿里巴巴。
如果你能理解深度学习技术引领的这波人工智能浪潮的能力界限，你就不会担忧被AI取代而是学会让AI成为你的助手……
古罗马作家西塞罗曾经说过：“一个人不了解他出生之前的事情，那他始终只是个孩子”。
了解历史，可以帮助人类认识自己认识文化；了解科技史，则有助于把握未来的方向。
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帝王将相，只是风光一时；朝代更迭，在历史的长河中也不过是过眼云烟。而只有科技文明，是随着时间的推移逐步发展，推动人类社会螺旋上升。
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