基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新關(guān)系的歷史演變

宋開強(qiáng)

[摘 要]從軍事技術(shù)發(fā)展史的角度分析，基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系歷經(jīng)了初級、中級和高級三個(gè)階段，即古代時(shí)期兩者各自獨(dú)立發(fā)展，近代時(shí)期彼此相互聯(lián)系，現(xiàn)代時(shí)期的高度融合。關(guān)注基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新關(guān)系的探討，對我國依托基礎(chǔ)科學(xué)推動(dòng)軍事技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)軍民融合發(fā)展有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)科學(xué)；軍事技術(shù)創(chuàng)新；歷史演變

從軍事技術(shù)發(fā)展史來看，基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系經(jīng)歷了獨(dú)立發(fā)展、相互聯(lián)系和高度融合的三個(gè)歷史階段，隨著科學(xué)技術(shù)一體化的日趨加強(qiáng)和軍事技術(shù)體系錯(cuò)綜復(fù)雜，基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系將更加密切。

1、古代：基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系處于初級階段

在火藥應(yīng)用于軍事之前，高頻率的戰(zhàn)爭次數(shù)導(dǎo)致冷兵器的種類繁多、內(nèi)容豐富，但這一時(shí)期的基礎(chǔ)科學(xué)并不發(fā)達(dá)，軍事創(chuàng)新主要依靠工匠們的經(jīng)驗(yàn)積累和不斷摸索。

就冷兵器的材質(zhì)而言，冷兵器可分為木兵器、竹兵器、石兵器、陶兵器、青銅兵器和鐵兵器，在這演變的過程中，冶煉技術(shù)起著主導(dǎo)作用。在冶煉技術(shù)出現(xiàn)之前，人們的武器一般都就地取材，使用木質(zhì)或者石頭打磨的工具，而金屬銅的出現(xiàn)并有目的的應(yīng)用戰(zhàn)爭則使武器裝備有了質(zhì)的飛躍。大約公約前1萬年，石器時(shí)代的人們開始認(rèn)識(shí)并使用銅，通過不斷地艱難摸索，掌握了通過制造高溫?zé)嵩春腿コs質(zhì)的冶煉技術(shù)。這一時(shí)期，化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的知識(shí)根本沒有系統(tǒng)的出現(xiàn)，武器裝備材質(zhì)的創(chuàng)新主要依靠工匠們不斷的摸索實(shí)驗(yàn)，“最初控制燃燒溫度的知識(shí)被看做一股神秘的力量，隨后人們才逐漸認(rèn)識(shí)到，那些不過是知識(shí)和技術(shù)的應(yīng)用而已。幾乎可以肯定，同樣是靠著運(yùn)氣和反復(fù)試驗(yàn)、反復(fù)失敗，金屬制造最終獲得了飛躍式發(fā)展?！盵1]

冷兵器性能優(yōu)劣的另一個(gè)重要影響因素是制造工藝的高低，這取決于工匠技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)的熟練程度。最初，工匠通過模仿自然界的實(shí)物形狀來制造兵器，并不需要科學(xué)知識(shí)的指導(dǎo)，古希臘哲學(xué)家亞里士多德也說過，“人最初的認(rèn)識(shí)是從模仿中得來的”[2]，模仿在武器裝備的創(chuàng)新中起著重要的作用，如“戈的形狀豐本銳末而微曲，如同鷹嘴獸角，用以鉤挽和啄刺敵人”[3]。通過模仿，工匠們可以制造出各式各樣的冷兵器，而且由于工匠們的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的不同，同等質(zhì)料的兵器在性能上也會(huì)大相徑庭。1965年在湖北江陵出土的越王勾踐劍雖埋藏地下2300多年，仍然光潔如新，寒氣逼人，鋒利無比。在《吳越春秋》中也有干將莫邪鑄劍的記載：“干將，吳人；莫邪，干將之妻也。干將作劍，莫邪斷發(fā)斷指爪投入爐中，金鐵乃濡，遂以成劍；陽曰干將，陰曰莫邪。”可見，古代工匠的鑄造工藝決定了武器性能的優(yōu)劣。在基礎(chǔ)科學(xué)尚未系統(tǒng)出現(xiàn)的古代冷兵器時(shí)期，基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系較弱，工匠的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)水平對武器裝備的創(chuàng)新起到了主導(dǎo)作用。

2、近代：基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系處于中級階段

14～15世紀(jì)的文藝復(fù)興運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)了近代科學(xué)的形成與發(fā)展，以實(shí)驗(yàn)材料和邏輯推理為基礎(chǔ)的研究方法，指導(dǎo)人們更好的認(rèn)識(shí)世界，探索事物的發(fā)展規(guī)律，數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科獲得了較快的發(fā)展，取得了一系列的新理論、新知識(shí)，這些基礎(chǔ)科學(xué)的突破往往帶來軍事技術(shù)創(chuàng)新。

在近代科學(xué)形成之前，火藥就已經(jīng)被認(rèn)識(shí)和使用，最早關(guān)于火藥的記載可以追溯到公元8～9世紀(jì)，當(dāng)時(shí)的煉丹家已經(jīng)知道炭、硫、硝三種混合物的性質(zhì)，并在宋代第一次運(yùn)用于軍事的記載。但是直到14世紀(jì)末出現(xiàn)的明火槍，也是因?yàn)樯渌俾?、射程短和?zhǔn)確性差，沒有產(chǎn)生重要的軍事影響。從火藥的發(fā)明到14世紀(jì)輕火器的出現(xiàn)，在將近6個(gè)多世紀(jì)里，火藥的性能將一直沒有顯著地提高，軍事效能并不理想，直到15世紀(jì)發(fā)明了粒狀火藥后，這種狀況稍有改觀。然而，真正滿足軍事需求的高爆炸藥的發(fā)明，則是近代科學(xué)尤其是化學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物。18世紀(jì)拉瓦錫氧化學(xué)說的提出，開啟了化學(xué)革命的大門，使人們對物質(zhì)和物質(zhì)的變化從定性的樸素認(rèn)識(shí)進(jìn)入了定量的研究；19世紀(jì)初道爾頓的原子論闡明了化學(xué)變化的統(tǒng)一理論，從而有力地推動(dòng)了化學(xué)的新發(fā)展；19世紀(jì)60年代，門捷列夫創(chuàng)立的元素周期表不僅對化學(xué)理論有重大意義，而且對化學(xué)工業(yè)以及其他工業(yè)的興起也有重要的促進(jìn)作用。從18世紀(jì)到19世紀(jì)60年代，在不到200年的時(shí)間里，基礎(chǔ)化學(xué)取得的理論突破使化學(xué)工業(yè)蓬勃發(fā)展，火藥由傳統(tǒng)的黑火藥變?yōu)橄趸视?、炸膠、無煙火藥苦味酸和梯恩梯等強(qiáng)力炸藥，使火藥的性能顯著提高，滿足了槍炮對火藥的性能的要求，奠定了現(xiàn)代軍事工業(yè)的基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)化學(xué)的發(fā)展為槍炮提供了穩(wěn)定可靠的炸藥，解決了彈藥動(dòng)能和殺傷力的問題，但射擊精度的提高還需要外彈道學(xué)理論的支持，這離不開數(shù)學(xué)、物理學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。1546年，意大利數(shù)學(xué)家塔塔格里亞出版了《投彈技術(shù)》一書，發(fā)現(xiàn)了炮身在傾斜45°時(shí)射程最遠(yuǎn)。17世紀(jì)時(shí)，伽利略在大量觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合慣性定律等物理學(xué)知識(shí)，導(dǎo)出彈丸運(yùn)動(dòng)的拋物線方程，并且以其為依據(jù)寫出了關(guān)于自由拋射運(yùn)動(dòng)的著作，用科學(xué)的理論解釋了射角為45°射程最遠(yuǎn)的事實(shí)，標(biāo)志著彈道學(xué)的理論初步形成。從17世紀(jì)末18世紀(jì)初，牛頓通過介質(zhì)對運(yùn)動(dòng)物體的作用的研究，在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中四章討論了外彈道學(xué)理論，確立了力學(xué)定律和微分學(xué)是外彈道學(xué)問題的理論基礎(chǔ)，成為近代外彈道學(xué)奠基人。19世紀(jì)戰(zhàn)爭對槍炮技術(shù)的要求逐漸提高，槍炮的準(zhǔn)確性、射程和威力要求及高精度的射表是外彈道學(xué)必須解決的課題，戰(zhàn)爭的現(xiàn)實(shí)需要極大的刺激了外彈道學(xué)的發(fā)展，使外彈道學(xué)理論出“井噴式”涌出，如西亞切近似法、彈丸運(yùn)動(dòng)微分方程的數(shù)值積分法等，這些方法的核心就是微積分理論。微積分在外彈道學(xué)中的應(yīng)用，使外彈道學(xué)擺脫了經(jīng)驗(yàn)判斷的局限，以“無限細(xì)分”和“無限求和”的微積分思想讓運(yùn)動(dòng)彈丸的軌跡細(xì)分到靜止彈丸點(diǎn)的集合。[4]通過研究每一瞬間彈丸的特征來歸納出整個(gè)彈丸運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使槍炮技術(shù)成為一門以數(shù)學(xué)為工具的學(xué)科。

3、現(xiàn)代：基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系處于高級階段

進(jìn)入20世紀(jì)后，科學(xué)活動(dòng)日益從個(gè)人或少數(shù)人的獨(dú)立研究發(fā)展成為大規(guī)模、有分工，高度組織化的集體，從“小科學(xué)”逐漸發(fā)展到“大科學(xué)”。在科技體制化逐漸形成的“大科學(xué)”發(fā)展階段，武器裝備創(chuàng)新往往是涉及學(xué)科門類眾多、工程技術(shù)綜合、管理系統(tǒng)復(fù)雜、社會(huì)影響巨大的大工程項(xiàng)目，如“曼哈頓工程”、“阿波羅登月計(jì)劃”和“星球大戰(zhàn)”。1942年，美國動(dòng)員了15萬人員，耗費(fèi)了23億美元，動(dòng)用了全國1/3的電力，實(shí)施了“曼哈頓工程”，制造了首批原子彈。[5]在研制原子彈的過程中，基礎(chǔ)科學(xué)與武器裝備創(chuàng)新的關(guān)系比以往任何階段都要密切，二者相互融合，一方面表現(xiàn)在物理學(xué)基礎(chǔ)理論的突破是原子彈研制成功的理論源泉，另一方面，在解決研制過程中的困難時(shí)，“曼哈頓工程”又極大的發(fā)展和豐富了物理學(xué)的基礎(chǔ)理論。由傳統(tǒng)的以基礎(chǔ)科學(xué)推動(dòng)武器創(chuàng)新為主的單向線性推動(dòng)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向相互推動(dòng)發(fā)展模式。

20世紀(jì)初，愛因斯坦提出了著名的質(zhì)能方程E=mc？，解釋了物質(zhì)內(nèi)部能量和質(zhì)量相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，正是在這一理論的指導(dǎo)下，量子物理學(xué)家們積極探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)律，取得了一系列驚人發(fā)現(xiàn)，為原子彈的發(fā)明提供了理論基礎(chǔ)。1919年，盧瑟福利用鐳放出的“射線”轟擊其他元素，實(shí)現(xiàn)了原子核人工嬗變，打開了實(shí)現(xiàn)人工核裂變的通道，為人們深入研究核反應(yīng)，利用核能奠定了基礎(chǔ)；1932年，英國物理學(xué)家查得威克在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了中子，被當(dāng)成轟擊原子核的理想“炮彈”，人類找到了打開原子核內(nèi)部的“鑰匙”；1938年，居里夫人、費(fèi)米和哈恩等著名的物理學(xué)家，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了核裂變理論，為人類開辟一種新的能源。這些物理學(xué)的基礎(chǔ)理論的發(fā)現(xiàn)被譽(yù)為“通往核時(shí)代的三個(gè)階梯?！盵6]

正如“曼哈頓工程”的成功依賴于基礎(chǔ)科學(xué)的突破一樣，“曼哈頓工程”也極大的促進(jìn)了量子物理學(xué)的發(fā)展，使人們對理論物理學(xué)的認(rèn)識(shí)得到了極大的強(qiáng)化，使量子物理學(xué)在戰(zhàn)后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)成為帶頭學(xué)科?！奥D工程”集中了當(dāng)時(shí)大量的頂尖物理學(xué)家，為學(xué)術(shù)交流提供了良好的平臺(tái)，“他們有時(shí)在國際會(huì)議上碰頭，交換意見，有時(shí)在聲望卓著的科學(xué)刊物上發(fā)表論文，介紹新發(fā)現(xiàn)。一大批這方面的科學(xué)家會(huì)聚在阿拉莫國家實(shí)驗(yàn)室，形成了一個(gè)無與倫比的思想庫”，7這些物理學(xué)家們在阿拉莫實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行問題探討，學(xué)術(shù)交流，將觀眾的焦點(diǎn)集中到共同的目標(biāo)，極大地推動(dòng)了量子物理學(xué)在短期內(nèi)的迅速發(fā)展。在研制的過程中，有政府出資建立的先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，也為基礎(chǔ)科學(xué)的研究發(fā)展提供了優(yōu)越的硬件設(shè)施。此外，從“曼哈頓工程”中總結(jié)出來的“大科學(xué)”管理模式，被成功地應(yīng)用與其他基礎(chǔ)科學(xué)項(xiàng)目的管理，間接地推動(dòng)了其他基礎(chǔ)科學(xué)的突破與發(fā)展，基礎(chǔ)科學(xué)與軍事技術(shù)創(chuàng)新高度融合。

參考文獻(xiàn)：

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[6]劉戟鋒，趙陽輝，曾華鋒：自然科學(xué)與軍事技術(shù)史[M].長沙：湖南科學(xué)出版社，2003年，第218頁。

[7]懷特：戰(zhàn)爭的果實(shí)：軍事沖突如何加速科技創(chuàng)新[M].北京：三聯(lián)書店出版社，2009年，第97頁