第一节 20世纪科学技术的快速发展为信息表现学的建立奠定了基础

自20世纪以来科学技术的快速发展，尤其是自20世纪后半叶以来出现的科学的交叉、融合与科学知识一体化的趋势，都为信息表现学的产生奠定了基础。

一 科学与技术

（一）什么是科学

“科学”这一概念，乃是当今时代最常用的术语之一。认真考察这一概念，可以发现有广义的科学和狭义的科学两种含义。广义的科学一般指自然科学、社会科学和思维科学等大科学的概念；而狭义的科学仅指自然科学，且不包括技术。在中国通常所谈及的科学，一般都限于狭义的科学概念。在本书中也将是如此，除非在有特殊说明时。

在不同的历史发展阶段，科学有着不尽相同的意义。随着生产的发展、社会的进步，人们对科学的认识也在不断深入，因此难以对科学的概念给出一个绝对的定义。按照多数学者的观点，科学是指人类在认识世界和改造世界的过程中所建立的、能如实反映客观事物固有规律的系统知识。与此相关的还包括为人类提供了认识世界、改造世界的科学思想和科学方法以及科学探索活动所蕴含的科学精神。

科学主要解决认识世界的问题。人是如何从客观世界获取知识的呢？按照辩证唯物主义的观点，实践出真知，人们在生产实践、生活实践和科学实验中逐渐认识、掌握了其中的规律，将客观世界的事物发展规律加以总结，就获得了科学知识。

科学有两个组成部分：实验加理论演绎。伽利略（1564～1642年）以著名的比萨斜塔落体实验和望远镜观测天文现象开启了实验科学的新时代。19世纪著名的实验物理学家法拉第，对电磁现象的研究产生了极大的热情。当时，奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第仔细分析了这一效应后认为，既然电流能产生磁，磁也应该能产生电。从此，他循着这一思路进行了系统的研究。实验、失败，再实验……历经十年的努力，终于在1831年的实验中获得了成功。随后，他又作了几十个类似的实验以验证他的结论，在同年11月24日发表的论文中他提出了“导体切割磁力线能产生感应电流”等科学结论。法拉第发现的“电磁感应定律”对推动人类社会的电气化进程具有重大的意义。法拉第正是通过坚忍不拔的努力，从大量实验中探求科学规律。尽管现在时代不同了，但这种坚持以实验为依据，从反复实验中探求真理、获得理论成果的科学态度与方法，为有志于从事科技事业的当代青年树立了榜样。

随着科学的发展，人们开始对自然界和人类社会的各种事实和规律分门别类地进行研究，从而形成了多种学科，如数学、物理学、化学、天文学、地理学、生物学、经济学、医学、心理学等，每一门学科又可分为若干分支学科，如物理学就包括理论物理、凝聚态物理、等离子体物理、低温物理、天文物理、核物理等。除了上述基础学科外，还形成了建筑、机械、电力、冶金等工程科学以及管理科学。在近代，科学已不仅仅是关于事实或规律的知识，而是由各种知识经过条理化、系统化而组成的多层次的知识体系。

总之，科学是知识的体系，是关于自然、社会和思维的知识体系，也是反映客观事实和规律的知识体系。

（二）什么是技术

技术一词源出于希腊文，当时的含义既是指精巧的人造器具，又包含制作的智慧和创造的技艺。如今的技术，则是指人们从生产过程或其他种种实践过程中获得的经验、技能和技艺，它既包括实践过程中从设计、装备、方法、规范到管理等多方面的知识，也可以是各种操作技巧和手段。法国科学家狄德罗给技术下的定义是：“技术是为某一目的共同协作组成的各种工具和规则体系。”通俗地讲，技术就是人们为了达到某一目的而采用的各种手段、行为和方法。由于它既是劳动者所掌握的技能以及生产工艺过程和工艺知识，又包含生产工具和其他的物质设备，因此，技术不仅表现为知识形态，还表现为物质形态。

二 科学与技术的关系

科学与技术是辩证统一的整体，科学中包含着技术，如物理学中有实验技术；技术中也有科学道理，如航天技术中火箭的运行就包含了空气动力学原理。科学和技术既有区别又有联系。

（一）科学与技术的区别

科学与技术的区别主要表现为目的和功能不同。科学的目的是认识客观世界，辨明事实，揭示自然界的客观规律，着重回答研究对象“是什么”、“为什么”的问题，力求揭示事物的内在规律；技术的目的则在于解决改造世界的各种问题，着重回答“做什么”、“怎样做”，技术偏重于操作的方法和技巧，力求做到对新事物有所发明。

科学带有自由研究的性质，其目标是探求自然界和社会的基本原理；而技术则是具体运用知识和技艺，进行创作新事物的实践，目标明确而实用。

科学对经济发展的作用巨大，却不太确定，可能要经较长时间方能显现出来；而技术对经济发展的作用是直接而确定的，是一种直接的生产力。

（二）科学与技术的联系

在历史上，科学和技术曾经是相对分离的，彼此联系并不密切。第一次工业革命以后，随着生产的高度发展和科学研究活动规模的扩大，科学与技术的联系日渐增强。现在，科学产生技术、技术推动科学，二者相互促进，密不可分。有学者指出，当代科技的发展出现了“科学的技术化”和“技术的科学化”两种趋向。

所谓“科学的技术化”，是指当代的科学研究越来越离不开各种先进的技术手段、实验设备的支撑，例如现在进行粒子物理的研究，就离不开高能加速器、大型探测器、计算机和各种其他的实验工具；又如研究天文学和宇宙学，除了必须使用常规的射电望远镜外，还要利用人造卫星、太空望远镜等先进技术。

所谓“技术的科学化”，是指当代技术的发展不仅依赖于生产实践，而且越来越依赖于科学理论的指导。现代技术不再只是经验性的工艺或技能，而是科学化的技术。例如对受控热核反应技术的探索，就离不开等离子体物理理论的指导；没有现代生物学理论的发展，也就不可能有基因工程技术。

如今，科学和技术二者既有各自确切的含义，又有密切的联系，因此，现在人们常常把“科学”和“技术”连接起来，称作“科学技术”，简称“科技”。

三 关于高技术

近些年，人们时常谈到“高科技”、“高新技术”或“高技术”，一些商家对或多或少具有一定科技含量的新产品，往往打出“高科技”的牌子，以此招徕顾客。在我国，“高科技”实际上是“高技术”的一种较为通俗流行的说法。那么，究竟什么是高技术呢？

高技术是相对于一般传统技术而言的新兴尖端技术。对高技术，各国学者有不同的理解和论述。多数学者认为：“高技术是指其基本原理主要建立在最新科学成就基础上的新技术。”高技术具有如下特征：（1）知识的起点高；（2）从业人员的素质高；（3）先进技术的综合性程度高；（4）资本投入高；（5）产出效益高；（6）竞争激烈，风险程度高。

高技术产业则是以高技术为核心，生产高技术产品的生产体系和生产部门，如微电子产业、人工智能产业、生物工程产业等。这些产业具有知识密集型的特点，是以技术、智能为基本价值的一种高增值产业。高技术产品投入市场的时效性很强，这是由于高技术能带来首创的巨大经济效益，因此市场竞争十分激烈。只有适时地研制成功并向市场投放满足用户需求的优质产品，才能获得高效益。此外，高技术的时效性还表现在它需要不断创新，才能保持其生命力。比如20世纪70年代的彩电技术，到20世纪90年代就被国际上视为传统技术了，随后又不断创新，研制成功适应市场需求的高清晰度电视、全数字式电视，才使其继续保持高技术的地位。

高技术重点开发的领域有哪些呢？目前世界上公认的高技术领域主要有：信息技术、航天技术、新材料技术、生物工程技术、能源技术和海洋技术等。

信息技术是高技术的前导，包括信息的获取、传递、处理等内容。它以微电子技术为基础，并包括通信技术、自动化技术、光电子技术、计算机技术和人工智能技术等。

航天技术是高技术的外向延伸，它是探索、开发和利用太空及地球以外各天体的综合性工程技术。包括运载火箭、宇宙飞船、人造卫星、航天飞机、空间站、空间资源、空间工业、空间运输以及导弹等有关军事技术的研究与开发。

新材料技术是高技术的基础，包括对超导材料、高温材料、人工合成材料、陶瓷材料、非晶态材料、单晶材料、纤维材料、纳米材料、高性能结构材料、特种功能材料等的开发利用。

生物工程技术是21世纪高技术的核心，包括基因工程、酶与蛋白质工程、细胞工程和发酵工程。生物工程技术不仅直接关系到农业、医药卫生事业的发展，而且对环境保护、能源技术等都有很强的渗透力。它的发展，使人类面临的资源、食品、营养、健康、环境等方面的问题有了新的解决途径，并形成一个新的产业门类。

新能源技术是高技术的支柱，包括核能技术、太阳能技术、水力能、风能、海洋能、地热能技术等。再生能源的利用在我国广大农村具有特别重要的意义，它主要指生物质能（如沼气）、秸秆煤炭技术和秸秆产油技术的开发利用。另外还有燃煤磁流体发电，这是一项提高燃煤发电效率的重大高技术项目，对节约煤资源意义重大。

海洋技术（海洋工程）是高技术向海洋的延伸，包括深海挖掘、海水淡化以及对海洋中的生物资源、矿物资源、化学资源、动力资源的开发利用。如何充分应用海洋技术合理地开发海洋，将会深刻地影响国家的经济发展和国防安全。

高技术的最新成果往往首先被应用于军事领域。可以说，军事高技术就是建立在现代科学技术成就的基础上，是对国防科技和武器装备起巨大推动作用的有关高技术的总称。除了一般高技术对现代武器装备的发展起着基础性支撑作用外，军事高技术领域还包括其特有的应用性技术，如：侦察监视技术、精确制导技术、伪装与隐身技术、信息与电子战技术、核生化武器技术、新概念武器技术以及指挥自动化系统技术等。如今，世界各主要国家在军事高技术领域的竞争异常剧烈。

四 人类文明的进化

原则上说来，地球上自从有了人类，便有了科学技术发展的历史，这一历史可以追溯至300多万年以前。然而仔细考察起来，人类的历史只不过是地球历史的1/2000，其中原始社会又占99%以上的时间，人类有自己的文化生活，上下总共五六千年，但真正把科学技术应用到生产上，并引起社会生产、生活的巨大变革还不到300年。人们普遍认识到科学技术是生产力，它对人类文明进步起着革命性的推动作用，则只是近50年的事，如图3-1所示。

（一）原始社会中的科学技术

人类从野蛮走向文明，靠的是技术上的发明。原始人只有技术没有科学，原始社会的技术发明一开始就是直接生产力。石斧、弓箭、摩擦取火、烧制陶器、编织衣服、栽培作物、饲养家禽、制造车船……这些开天辟地式的伟大技术发明都是为了解决最基本的生活和生产上的需要而诞生的。

人类社会生产力的发展一直依赖于技术的进步。技术是生产力，是从原始社会开始的。但不能说原始社会的科学也是生产力，因为原始技术尽管暗含着科学原理，但科学毕竟没有相对独立地发展，也不是对生产力发展有明显作用的因素。

（二）古代社会中的科学技术

公元前3000～前2000年，诞生了古埃及、古巴比伦、古印度和古代中国，历史上并称为人类发展早期的“四大文明古国”。这些文明古国的先哲们在天文学、历法、数学、医学、文学、文字学方面，及建筑、水利、冶炼等技术方面，都为人类文明史作出了巨大贡献，从而使四大文明古国成为生产力发达的先驱。

公元前800～前100年，古希腊时代成为奴隶社会科学技术发展的高峰。而在3～13世纪，中国则迎来了封建社会科学技术发展的高峰，也是人类历史上第一次生产力发展的高峰。

从生产力发展水平的角度看，奴隶社会和封建社会又称为农业社会，其生产力的技术标志是金属农具，故又被称为铁器时代。以金属农具为代表的整套农业技术的推广使用，形成了人类史的“第一次浪潮”，成为人类社会发展的第一个转折点。阿·托夫勒在其《第三次浪潮》一书中提出：第一次浪潮开始于公元前8000年，结束于公元1750年。

从总体上看，农业社会的生产力水平仍然十分低下，其原因主要在于科学技术尚不发达，亦即科学技术是生产力的总体水平很低。

（三）近代社会中的科学技术

中国古代的四大技术发明输入欧洲，对欧洲的文艺复兴运动起到临产催生的作用，为欧洲科学文化带来了黎明。正如马克思所鲜明指出：“火药、指南针、印刷术——这是预告资产阶级社会到来的三大发明。火药把骑士阶层炸得粉碎，指南针打开了世界市场并建立了殖民地，而印刷术则变成新教的工具，总的来说变成科学复兴的手段，变成对精神发展创造必要前提的最强大的杠杆。”马克思的话，在很深的层次上揭示了中国科学技术为欧洲资本主义社会生产力的兴起和发展所发挥的巨大作用。

约在13～16世纪末，世界科学技术中心开始由东方转移到以意大利为中心的欧洲，被称为第一次科学技术中心的转移。在意大利兴起的文艺复兴运动，是欧洲新文化运动、思想解放运动，是欧洲科学革命、产业革命的先导。

从17世纪开始到1830年间，世界科学技术中心由意大利转移到英国，亦即第二次科学技术中心的转移，英国迎来了世界第二次生产力高潮。在英国发生了前所未有的科学革命、技术革命和产业革命。瓦特蒸汽机的发明以及轮船、火车的相继问世，是近代能源技术的第一次革命——蒸汽力技术革命，它与大工业的结合，在英国爆发了人类史上的第一次产业革命。

从19世纪中叶开始，世界科学技术中心从英国转移到了德国，德国后来居上，以化工技术革命为标志，成为世界科学技术与经济的中心。德国的哲学革命给科学革命开路，科研走在生产前面，使它仅用40多年时间就完成了英国100多年的事业，实现了工业化。

正是在上述历史背景下，马克思和恩格斯在充分研究了资本主义机器工业生产方式的同时，认真考察了科学和生产力发展的关系，在此基础上，提出了科学技术是生产力的科学论断。

马克思在谈到资本的发展时明确指出：“生产力中也包括科学”，“科学这种既是观念财富同时又是实际财富的发展，只不过是人的生产力的发展即财富发展所表现的一个方面，一种形式”。他非常关注科学的力量对资本主义生产的作用，强调科学是“生产过程的独立因素”，是“不费资本家分文的另一种生产力”。

在资本主义制度取代封建主义制度的转换时期，资产阶级正是依靠科技创新和进步，才冲破中世纪宗教神学禁锢的黑暗，使社会生产力得到前所未有大发展的。马克思在揭露资本主义生产的秘密时指出：“大工业把巨大的自然力和自然科学并入生产过程，必然大大提高生产率，这一点是一目了然的。但是生产力的这种提高并不是靠在另一地方增加劳动消耗换来的，这一点绝不是同样一目了然的。”

科学技术在近代发展之快从图3-2可以看得更清楚。

根据前面的分析知，由于自20世纪以来科学技术的快速发展，尤其是自20世纪后半叶以来出现了科学的交叉与融合，并呈现出科学知识一体化的趋势，这些都为信息表现学的产生奠定了基础。信息表现学的建立则要求我们树立这样的观念：不管我们是什么学科或专业的，其实天下的360行都是一行，都是揭示、利用自然界信息的，只不过是我们揭示、利用自然界信息的侧重点及方法、手段有所不同而已。因此，在不同的学科、专业之间并不存在难以逾越的鸿沟。相反地，在不同的学科、专业之间，所需要的则是交叉、融合和统一。因为只有这样，才能够更好地揭示、利用自然界的信息，把我们的事情办得更好。