《全球科技通史》| 读书笔记
以下文章选自《Island读书沙龙》
Island读书沙龙 发起了一个读者讨论
让我讨论一下未来50年的科技吧，想象未来的科技会发生什么
序章----你能看到多元的过去，就能看到多远的未来。
-01-
今天，任何一个三甲医院的医生都敢说他的医术超过了50年前最好的医生。
一个大学生学会微积分的牛顿-莱布尼兹公式只需要两个小时，而当年牛顿与莱布尼兹足足花了10年才确定了这个定理。
今天，一部苹果手机的计算能力已经超过阿波罗登月时主控的计算机能力。
一辆从北京到昆明的高铁票就让你领略整个大地四季美景的快速变迁。
科技进步日新月异，5G通信、虚拟现实、无人驾驶、基因编辑，这些概念一夜更新。时代飞速前行，科技日益更新。现代人对科技充满期待，希望它带来了美好的生活，但同时对这些未知技术的把控缺失，又让人们产生更多的恐惧和焦虑。
阅读本书，我并不能洞晓未来科技发展的趋势。但是梳理过去，却让我对整个人类科技推动进步的大格局有纵览天下的视角。人类5000年科技历史一晃而过，若能看清楚多元的过去，才能看到更远的将来。
本书作者吴军，著名自然语言处理专家，美国共和党党员。毕业于清华大学与美国约翰霍普金斯大学，是中信出版社独立董事，也是腾讯搜索业务的副总裁。他也是畅销书《数学之美》《浪潮之巅》《硅谷之谜》《文明之光》《大学之路》和《智能时代》的作者。诚如他在书中序言科技的本质中所言：今天大部分人讨论历史时，主要关注国家的兴衰、王朝的更替。大家了解的历史更多的是历史人物和英雄故事，但是把这些人物和故事放在一个较长的历史跨度下考察，他们的重要性远远比科技进步的重要性要小得多。因此，作者才有了写这本《科技通史》的欲望。而我本人则是对历史推进演变的逻辑好奇而进行翻阅。不得不说，这是本有趣的科技之旅，通过一本书把整个人类科技进步的历史向读者展现，在恍然大悟之后又对历史的必然、偶然推演有了进一步认知。
在阅读本书时，我一边读一边自己给自己提问，以下问题为读书时候的记录。
人类为什么要走出非洲？人类迁徙路线图
人类有没有可能直接越过农业阶段，直接从游牧状态进入到工业文明？
饥饿生存的水稻和修剪种植无花果是如何证明古代农业技术的发展？
莱茵德纸草纸的发现意味着什么：农业与书写系统？
都江堰与长江三峡到底在能量使用上有什么异同？
斯坦福大学教授伊恩。莫里斯在他的《文明的度量》一书中指出，只有人类活动所创造的能量是他每天所消耗的能量的两倍以上时，才有可能制作日用品，修理房屋，驯化动物，然后才能进一步发展。而只有人类创造能量达到消耗的3-5倍时，才有了开启文明的可能。科技进步与人类文明演变，当人类历史的画卷徐徐展开时，能量与信息就像两根主轴支撑起整个人类活动史的变迁。人类的实践从本质上来说就是获取能量并且利用能量改变周围的环境，而技术则是科学与实践的桥梁和工具。能量和信息如此重要，以至于它们在人类历次重大的文明进步中都扮演了主角，同时它们也是衡量科技技术发展水平的尺度。人类的各种进步总是伴随着获取能量效率提高的原则。
-02-远古科技
从黎明之前到文明曙光，从农耕文明到文明复兴。远古、古代科技的演变就是一段人类有效利用能量和信息的科技发展史。
工具的制造和使用：176万年前的阿舍利石斧标志着能人的出现。在上百万年后，人类使用工具使得人类在获取能量时能够事半功倍，提高了人类获取能量的效率。
人类最初掌握的能量源是火。火的发现被人类使用于取暖、驱赶野兽和烤制食物。因为能够使用火，人类将动物赶出了洞穴占为己有。因为有了火，人类告别茹毛饮血，牙齿不用那么锋利，而留出了空间给大脑，并通过吸收营养为大脑进化提供了基础。
茅屋的使用，使得人类可以大规模定居，让人类可以以部落的形式联合起来捕捉大型动物，开垦土地进行各种建设。
人类发明了衣服，使得走出非洲成为可能。
语言能力使得现代智人能够有效的传播信息，将同类组织起来，完成大的任务，并最终突破尼安得特人的阻拦，走向了世界。
农业从能量上讲，就是利用植物的光合作用，把太阳能变化为生物能储藏的过程。
陶器、青铜、金属冶炼等技术的出现意味着人类掌握更高能力的途径。
书写系统大大加速了信息和知识的传递，使得阶层形成。
城市化是文明的标志，只有当人类能够获取足够多的能量，养活大量非农业人口时，才能开始城市化。而当城市出现后，科技的发展将会使得人类创造能量的能力成几何式暴增。
宇宙的本源
宇宙的本源是能量，这是现代物理的常识。过去我们说世界是物质的，物质不灭，能量守恒。但是爱因斯坦质能方程的试验论证，人们终于明白世界的物质性（如形状、体积、重量），不过是能量的各种形式而已。
2012年，当希格斯的理论被证实后，世界的本源为能量，关于这一点已经为大家所确信无疑。但是这些看不见、摸不着的能量如何构成世界？这就需要物理、化学、生物的能量法则了，而构成这些法则的则是信息。科学的本质就在于通过一系列有效的方法发现这些特殊信息，而他们就是宇宙、自然与生命的奥秘。
-03-古代科技
古希腊人的贡献
相比喜欢建立强大的帝国以及宏伟建筑的古代罗马人和中国人，古代希腊人更喜欢建造精神上的大厦-完整的科学体系。公元前500年，古代人类进入文明轴心时期。在人类古代历史上那些科学领域的集大成者，无疑都是古希腊的科学家，他们有泰勒斯、毕达哥拉斯、亚里斯多德、阿基米德、托勒密。从某种意义来说：科学的诞生始于古希腊文明。
毕达哥拉斯把世界的规律分为可感知的和可理喻的。所谓可感知的就是通过实验科学可以得到的结果，而可理喻的则是通过数学推理得到的结论。泰勒斯是第一个提出“什么是万物本源”哲学问题的人，主张解释自然现象应该通过观察和理性思维来解释，摆脱用玄学和神学解释世界。而泰勒斯的学生毕达哥拉斯将“整数”的至高地位取代了“神”的地位，并宣称 “万物皆定数（有理数）”的理论。在毕达哥拉斯发现勾股定理这样具有普遍意义的定理的影响下，人们都普遍认为除了“整数”，不会再存在其它的“数”，同时也认为，描述整个宇宙，用“整数”就已经足够了。而毕达哥拉斯的学生却发现了边长为1的正方形的“对角线”无法用现有的“有理数”表示的事实。人们对这种会产生“无穷不循环小数”的“无理数”充满了神秘和恐惧感，只好摈弃了“计算”而侧重“几何”的发展。
-信息载体及传播在人类文明传承中发挥的作用
信息的传播对科学的发展作用是巨大的。与信息相关的技术必然在科技发展和文明过程中产生巨大的作用。人类早期，对于知识的传授只能是口口相传（如：荷马史诗），这样的传播不仅仅慢而且还会误传、失传。只能在低水平上重复而不是获得叠加的发展。人类最早的信息记录是岩洞的石画、甲骨、陶器，这样做的成本相当高，不利于信息的记录和传播。苏美尔人无疑是文字记录的先驱。他们把胶泥拍成巴掌大的平板，将图形和文字记录在上面然后用火烧成陶片。这种泥板虽然便宜但是不容易携带和保存。相比之下，古埃及人发明的纸莎草纸就要方便的多。纸莎纸是用当时盛产于尼罗河的纸莎草的茎制成
而羊皮纸则是埃及国王对纸莎草的禁运诞生的。古代文明的繁荣总是和对应的信息载体发明和普及息息相关。泥板让苏美尔文明率先发展，纸莎草的发明和普及伴随着古埃及的文明。羊皮纸的发展则伴随了古希腊和罗马文明，竹简的使用让春秋战国时期的中华文明到达了顶峰。而纸张的发明则在随后的中华文明发展进程中起到了巨大的作用。中世纪的欧洲，如果没有阿拉伯文明将中国的造纸技术带到欧洲，如果没有谷登发明的铅锡合金活字印刷术对马丁。路德宗教改革的传播促进，信息的传播和普及从根本上动摇了梵蒂冈教会对欧洲的控制，进而帮助欧洲走向理性的时代。
地处欧、非、亚三洲交界处的伊斯兰世界，从各地获取知识和信息都比较方便。当欧洲陷入中世纪黑暗时代时，阿拉伯地区则保留了文明的火种。公元8世纪到公元13世纪，伊斯兰进入黄金时代。巴格达智慧之家的花刺子米确定了代数在数学的独立分支地位。天文学阿尔比鲁尼则提出了地球自转和围绕太阳公转的理论。贾比尔作为化学的奠基人，他的关于记录化学物质的试验方法记录，后来成为欧洲炼金和早期化学家重要的参考书。阿尔伯写成的《光学全书》，发现了透镜曲率和放大倍数的关系，这本书已经成为现代光学的奠基。
-信息在古代天文科学进程的作用
天文学的的发展，概括了古代几何、物理、数学的最高成就。在希腊古典时期，柏拉图就总结了前人的智慧，他的学生欧多坷索斯在他的基础上提出：五大行星运动漂移、建立一个以地球为中心的两个球面模型、需要建立一个数学模型计算五大行星的运动轨迹与观察一致。古代最伟大的天文学家托勒密把前人（古籍：19岁依巴古的观察记录、古希腊喜帕恰斯利用三角学定理测量地球绕太阳的时间）遗留下来的天文知识变成严谨的天文学。作为希腊亚历山大图书馆的学者和数学家，托勒密继承了毕达哥拉斯的思想，他将五大行星、太阳、月亮的运动轨迹统一起来，用了40-60个大小不一的相互嵌套的圆建立起天文模型，据此模型，托勒密还建立《实用天文表》用以后人查阅日月星辰的位置。托勒密是第一个用数字模型定量的描述天体运动的人。他发明了地球坐标，定义了经纬线和黄道等概念。而为了更好的让伊斯兰徒朝拜时准确的对着时间、方向，花刺子又发明了最早的象限仪。制定了三角函数表。花刺子完善了托勒密的《地理学》，修正了世界上主要城市的位置。今天，从开普勒和牛顿建立的物理宇宙观来说，托勒密的地偏心模型并不符合行星运动的规律。但是从数学上来说它完全正确。这也不难解释，为什么这套错误的地心说的模型在此后的1500年里一直能得到众人的认可。
今天，天文学的发展伴随观察仪器的发明和天文学理论完善，人类对自然现象的解释也更加精确。我们可以想象，如果没有古籍的帮助，没有依巴古的观察记录和喜帕恰斯利用三角学定理测量数据记录，托勒密站在前人观察的数据结果上确定了地心说模型将会大大延长。没有古代这一系列古籍、数据记录完整的传播和保存下来，科技的进步无疑要大打折扣。信息系统的记录，使得托勒密无需再做重复观察试验而直接利用，信息记录大大缩短了天文学进步的进程。人类文明的进步都有赖于对科技成就的完整记录。这也就是为什么信息传播和记录在科技文明发展历史中叠加的动力原因。
大学与方法论
大学一词来源于拉丁语，意思是一种包括老师和学生在内的团体。早期的老师都是教士，而学生则是想成为教士的年轻人或者是家里有些财产但是充满好奇心的年轻人。这些没有古代学子学而优则仕的想法。为了确保知识的传授不受愚昧的封建主和地方宗教人士的干扰。1158年，神圣罗马帝国的皇帝腓特烈一世签署了“学术特权”。大学被赋予四项自由豁免、自由旅行、免于观点被报复和地方法庭不得裁决的特权。学术特权将当时的学者和大学生的社会地位提高到神职人员的水平。但是允许大学自由的研究学问，却产生了动摇基督教教义的新知识。现代意义上最早的大学是意大利的博洛尼亚大学。继博洛尼亚大学后，中欧和西欧都出现很多类似的大学。其中以1170年的巴黎大学最为著名。1167年，英法关系交恶，巴黎人开始驱逐英国人。这些英国学者和大学生在被赶回伦敦后，在伦敦郊外的小城市牛津继续办学，建立起真正意义的牛津大学。而由于牛津大学发生大学生与当地妇女的通奸冲突，一部分学生和教授只好离开牛津跑到剑桥创办起后来的剑桥大学。英国大学的崛起要感谢牛津的第一任校长神学家罗伯特。格利斯泰斯特和培根。格利斯泰斯特第一次提出学习要科班训练，要有大学教纲，确定了教学和做学问的原则。而培根则建立起英国第一个科学实验室，获取新知识而不再仅仅围绕已有知识的解释。培根研究学问不求名利，纯粹为了探寻真理，直到今天，牛津大学依然秉持了这一理念。
如果说17世纪前的科学还是零落星辰，那么到了17世纪后，印刷术的发明大大拓宽了信息通道和流通的速度。而系统有效的科学研究方法的诞生，无疑就是科技进步的催化剂。在中学高中读书时，第一次接触笛卡尔解析几何坐标系，我感觉简直是拿到了游戏当中的大杀器。作为一个承前启后的数学家，他不仅仅是解析几何之父，更重要的是他还是西方现代哲学思想的奠基人。他是近代唯物论的开拓者，他的哲学思想为欧洲“理性主义”哲学奠定了坚实的基础。
【“我思故我在”是笛卡尔认识论哲学的起点，也是他“普遍怀疑”的终点。“我无法否认自己的存在，因为当我否认、怀疑时，我就已经存在！”在我思考的时候，肯定有一个执行“思考”的“思考者”，所以，否认自己的存在是自相矛盾的。】
今天我们常说，在科学上要“大胆假设，小心求证”、怀疑是智慧的源头，这些都是笛卡尔的观点。笛卡尔将科学发展的规律总结为：1、提出问题。2、进行试验。3、从试验中得到结论并解释。4、将结论推广并普遍。5、在实践中发现新问题并循环。在整个循环过程中，大胆假设尤其重要。因为“怀疑一切”，所以在精确和重复性试验中找到科学发展的规律，这种循环论证的过程开创了科学时代的启蒙。
-04-近代科技
医学
很多人喜欢把医学分为西医和中医，其实更准确的分类是现代医学和传统医学。西方传统医学和中医一样，在大大小小的玻璃药罐中，装满了草药和矿物质，事实上，在大航海时代，西方的医疗方法和中国传统的医学并没有太多区别。
近代医学始于哈维，他对医学的主要贡献在于通过实验论证了动物体内的血液循环现象，并且系统的提出了血液循环论。这个系统的提出为研究医学找到了一种方法。在哈维以前，欧洲主要沿用的是古代罗马的医学理论家盖伦建立起来的医学理论。古代医学也做解剖，发现了神经的作用以及脊椎的作用，但是并没有搞清楚人体器官的功能。从中世纪开始，由于在很长的时间内，教会反对解剖尸体（达芬奇在文艺复兴时期偷盗尸体解剖）。使得医生对于人类器官的功能研究没有任何进步。哈维通过解剖学得知了心脏的大小，大致推算出心脏一小时泵出的血液，如果血液不是循环，人体无法产生如此多的血液，经过这样的逻辑推断，哈维提出了血液循环理论，并通过9年的试验证实了他的理论。
望闻问切虽然能从侧面了解到病人生理活动的变化，但是得到的信息却非常不准确。17世纪开始，随着温度计，血压计、听诊器以及心电图等医疗仪器的发展，这些仪器成为医生的眼睛，耳朵和手的延伸，帮助医生更好的了解病人的病情，并进行正确的诊断。进入20世纪后，随着利用X射线技术发明的各种透视设备，也可以让医生直接观察到人体内生理变化，帮助病人了解到更多无法通过自身感官获得的信息。而伴随显微镜的发生，微生物学说更好的让医生发现疾病的成因。科技进步使得人类在今天的寿命几乎延长了17世纪的一倍。
大航海时代
人类迁徙迄今为止有三次飞跃-现代智人走出非洲、大航海时代、地理大发现以及太空探索。如果没有大航海时代的来临，人类的足迹无从遍布全球，科技也无法加速在地球各区域的迅猛发展，全球化的周期将大大延长。
在工业革命开始蒸汽船发明前，风能是人类唯一能够掌握的在远洋航行时使用的能量。谁掌握这种能量，谁就能在海洋上航行得更远。1405年，郑和开始下西洋，在他的船队当中有大量的阿拉伯人。波斯人、阿拉伯人从8世纪开始就改进了古希腊人发明的星盘，到9世纪发明了象限仪、三角帆，13世纪波斯人已经开始广泛使用旱罗盘进行定位。
虽然阿拉伯人发明各种航海仪器在航海中大致定位并且找到航行方向没有问题，但是定位的准确度对于规避礁石和暗礁还远远不够。今天，在经纬度的指导下，对于船只航行的准确定位并不困难。但是在解决经度测量技术问题之前，由于地球自转原理，测量经度始终成为一个难题。1714年，一次海难让英国政府认识到测量经度的重要性，英国正是通过了《经度法案》给第一个解决经度测量的人设立重奖来鼓励人们研究准确测量经度的方法。而最终解决这个问题的并非科学家而是一名英国自学成才的钟表匠和他的儿子。他们花了30年时间发明了航海钟，通过准确测量记录出发地时间以及当前所在地时间的测量，根据出发地的维度，结合时差及地球自转速度，准确定位出船只的位置。
航海技术的关键在于风能的利用和准确测量位置，前者是获取能量的方法，而后者本质则是准确获取信息。能量和信息的发展再一次推动了全球科技的进步。
牛顿与机械方法论
在中国，人们只是通常把牛顿当成一个杰出的科学家，但是在西方，牛顿的地位非常崇高，甚至有人认为他是仅此于默罕默德，排在孔子和耶稣之前。1669年，牛顿在从他的老师手中接过剑桥大学“卢卡斯教授”职务后，将自己的研究领域（天文学、光学、炼金术）写成了《自然哲学的数学原理》一书，他构建了近代三大科学体系：微积分为核心的近代数学、牛顿三定律为基础的经典物理学、万有引力为基础的天文学。历史上能够建立起一套完整的理论体系的科学家非常少见，牛顿在不同领域完成体系构建，这在科学历史上独一无二。正是因为牛顿将三个孤立的知识体系，通过物质的机械运动统一起来形成机械方法论，才为工业革命的爆发打下了坚实的理论基础。
在牛顿之前，几乎所有的科学家都是需要先观察到现象之后才能发现规律，而在牛顿之后，很多发明则是先通过理论推导，预测到可能观察到的结果，然后再经过试验证实。与牛顿同一时代的科学家哈雷，利用牛顿的理论，准确预测出一颗彗星回归的时间。而海王星的发现、希格斯玻色子理论、引力场、暗物质等理论，都是先有理论推导，然后在被逐渐证实的。在牛顿之后，人类有意识的利用科学知识指导实践，这才使得自近代以来科技不断加速，牛顿开启了近代社会和科学的时代。
牛顿通过物质的机械运动将数学、物理、天文体系统一起来，这就是哲学上所说的机械方法论。机械论是著名物理学家波义耳提出来的，牛顿、波义耳等人用简单而优美的数学公式揭示了自然界的规律，他们告诉世人，世界万物是运动的，而运动遵循规律，这些规律是可以被发现的。只要利用定律和定理，就能制造出想要的机械，并且了解未来。在牛顿之前，人们对自然的认识充满了迷信和恐惧，苹果为什么要落地，日月星辰为什么会升起，当然人们把无知归于上帝时，永远处于被动的状态。直到牛顿的出现，人类开始以理性的眼光看待一切的已知和未知。
Island读书沙龙 发起了一个读者讨论
让我讨论一下未来50年的科技吧，想象未来的科技会发生什么
序章----你能看到多元的过去，就能看到多远的未来。
-01-
今天，任何一个三甲医院的医生都敢说他的医术超过了50年前最好的医生。
一个大学生学会微积分的牛顿-莱布尼兹公式只需要两个小时，而当年牛顿与莱布尼兹足足花了10年才确定了这个定理。
今天，一部苹果手机的计算能力已经超过阿波罗登月时主控的计算机能力。
一辆从北京到昆明的高铁票就让你领略整个大地四季美景的快速变迁。
科技进步日新月异，5G通信、虚拟现实、无人驾驶、基因编辑，这些概念一夜更新。时代飞速前行，科技日益更新。现代人对科技充满期待，希望它带来了美好的生活，但同时对这些未知技术的把控缺失，又让人们产生更多的恐惧和焦虑。
阅读本书，我并不能洞晓未来科技发展的趋势。但是梳理过去，却让我对整个人类科技推动进步的大格局有纵览天下的视角。人类5000年科技历史一晃而过，若能看清楚多元的过去，才能看到更远的将来。
本书作者吴军，著名自然语言处理专家，美国共和党党员。毕业于清华大学与美国约翰霍普金斯大学，是中信出版社独立董事，也是腾讯搜索业务的副总裁。他也是畅销书《数学之美》《浪潮之巅》《硅谷之谜》《文明之光》《大学之路》和《智能时代》的作者。诚如他在书中序言科技的本质中所言：今天大部分人讨论历史时，主要关注国家的兴衰、王朝的更替。大家了解的历史更多的是历史人物和英雄故事，但是把这些人物和故事放在一个较长的历史跨度下考察，他们的重要性远远比科技进步的重要性要小得多。因此，作者才有了写这本《科技通史》的欲望。而我本人则是对历史推进演变的逻辑好奇而进行翻阅。不得不说，这是本有趣的科技之旅，通过一本书把整个人类科技进步的历史向读者展现，在恍然大悟之后又对历史的必然、偶然推演有了进一步认知。
在阅读本书时，我一边读一边自己给自己提问，以下问题为读书时候的记录。
人类为什么要走出非洲？人类迁徙路线图
人类有没有可能直接越过农业阶段，直接从游牧状态进入到工业文明？
饥饿生存的水稻和修剪种植无花果是如何证明古代农业技术的发展？
莱茵德纸草纸的发现意味着什么：农业与书写系统？
都江堰与长江三峡到底在能量使用上有什么异同？
斯坦福大学教授伊恩。莫里斯在他的《文明的度量》一书中指出，只有人类活动所创造的能量是他每天所消耗的能量的两倍以上时，才有可能制作日用品，修理房屋，驯化动物，然后才能进一步发展。而只有人类创造能量达到消耗的3-5倍时，才有了开启文明的可能。科技进步与人类文明演变，当人类历史的画卷徐徐展开时，能量与信息就像两根主轴支撑起整个人类活动史的变迁。人类的实践从本质上来说就是获取能量并且利用能量改变周围的环境，而技术则是科学与实践的桥梁和工具。能量和信息如此重要，以至于它们在人类历次重大的文明进步中都扮演了主角，同时它们也是衡量科技技术发展水平的尺度。人类的各种进步总是伴随着获取能量效率提高的原则。
-02-远古科技
从黎明之前到文明曙光，从农耕文明到文明复兴。远古、古代科技的演变就是一段人类有效利用能量和信息的科技发展史。
工具的制造和使用：176万年前的阿舍利石斧标志着能人的出现。在上百万年后，人类使用工具使得人类在获取能量时能够事半功倍，提高了人类获取能量的效率。
人类最初掌握的能量源是火。火的发现被人类使用于取暖、驱赶野兽和烤制食物。因为能够使用火，人类将动物赶出了洞穴占为己有。因为有了火，人类告别茹毛饮血，牙齿不用那么锋利，而留出了空间给大脑，并通过吸收营养为大脑进化提供了基础。
茅屋的使用，使得人类可以大规模定居，让人类可以以部落的形式联合起来捕捉大型动物，开垦土地进行各种建设。
人类发明了衣服，使得走出非洲成为可能。
语言能力使得现代智人能够有效的传播信息，将同类组织起来，完成大的任务，并最终突破尼安得特人的阻拦，走向了世界。
农业从能量上讲，就是利用植物的光合作用，把太阳能变化为生物能储藏的过程。
陶器、青铜、金属冶炼等技术的出现意味着人类掌握更高能力的途径。
书写系统大大加速了信息和知识的传递，使得阶层形成。
城市化是文明的标志，只有当人类能够获取足够多的能量，养活大量非农业人口时，才能开始城市化。而当城市出现后，科技的发展将会使得人类创造能量的能力成几何式暴增。
宇宙的本源
宇宙的本源是能量，这是现代物理的常识。过去我们说世界是物质的，物质不灭，能量守恒。但是爱因斯坦质能方程的试验论证，人们终于明白世界的物质性（如形状、体积、重量），不过是能量的各种形式而已。
2012年，当希格斯的理论被证实后，世界的本源为能量，关于这一点已经为大家所确信无疑。但是这些看不见、摸不着的能量如何构成世界？这就需要物理、化学、生物的能量法则了，而构成这些法则的则是信息。科学的本质就在于通过一系列有效的方法发现这些特殊信息，而他们就是宇宙、自然与生命的奥秘。
-03-古代科技
古希腊人的贡献
相比喜欢建立强大的帝国以及宏伟建筑的古代罗马人和中国人，古代希腊人更喜欢建造精神上的大厦-完整的科学体系。公元前500年，古代人类进入文明轴心时期。在人类古代历史上那些科学领域的集大成者，无疑都是古希腊的科学家，他们有泰勒斯、毕达哥拉斯、亚里斯多德、阿基米德、托勒密。从某种意义来说：科学的诞生始于古希腊文明。
毕达哥拉斯把世界的规律分为可感知的和可理喻的。所谓可感知的就是通过实验科学可以得到的结果，而可理喻的则是通过数学推理得到的结论。泰勒斯是第一个提出“什么是万物本源”哲学问题的人，主张解释自然现象应该通过观察和理性思维来解释，摆脱用玄学和神学解释世界。而泰勒斯的学生毕达哥拉斯将“整数”的至高地位取代了“神”的地位，并宣称 “万物皆定数（有理数）”的理论。在毕达哥拉斯发现勾股定理这样具有普遍意义的定理的影响下，人们都普遍认为除了“整数”，不会再存在其它的“数”，同时也认为，描述整个宇宙，用“整数”就已经足够了。而毕达哥拉斯的学生却发现了边长为1的正方形的“对角线”无法用现有的“有理数”表示的事实。人们对这种会产生“无穷不循环小数”的“无理数”充满了神秘和恐惧感，只好摈弃了“计算”而侧重“几何”的发展。
-信息载体及传播在人类文明传承中发挥的作用
信息的传播对科学的发展作用是巨大的。与信息相关的技术必然在科技发展和文明过程中产生巨大的作用。人类早期，对于知识的传授只能是口口相传（如：荷马史诗），这样的传播不仅仅慢而且还会误传、失传。只能在低水平上重复而不是获得叠加的发展。人类最早的信息记录是岩洞的石画、甲骨、陶器，这样做的成本相当高，不利于信息的记录和传播。苏美尔人无疑是文字记录的先驱。他们把胶泥拍成巴掌大的平板，将图形和文字记录在上面然后用火烧成陶片。这种泥板虽然便宜但是不容易携带和保存。相比之下，古埃及人发明的纸莎草纸就要方便的多。纸莎纸是用当时盛产于尼罗河的纸莎草的茎制成
而羊皮纸则是埃及国王对纸莎草的禁运诞生的。古代文明的繁荣总是和对应的信息载体发明和普及息息相关。泥板让苏美尔文明率先发展，纸莎草的发明和普及伴随着古埃及的文明。羊皮纸的发展则伴随了古希腊和罗马文明，竹简的使用让春秋战国时期的中华文明到达了顶峰。而纸张的发明则在随后的中华文明发展进程中起到了巨大的作用。中世纪的欧洲，如果没有阿拉伯文明将中国的造纸技术带到欧洲，如果没有谷登发明的铅锡合金活字印刷术对马丁。路德宗教改革的传播促进，信息的传播和普及从根本上动摇了梵蒂冈教会对欧洲的控制，进而帮助欧洲走向理性的时代。
地处欧、非、亚三洲交界处的伊斯兰世界，从各地获取知识和信息都比较方便。当欧洲陷入中世纪黑暗时代时，阿拉伯地区则保留了文明的火种。公元8世纪到公元13世纪，伊斯兰进入黄金时代。巴格达智慧之家的花刺子米确定了代数在数学的独立分支地位。天文学阿尔比鲁尼则提出了地球自转和围绕太阳公转的理论。贾比尔作为化学的奠基人，他的关于记录化学物质的试验方法记录，后来成为欧洲炼金和早期化学家重要的参考书。阿尔伯写成的《光学全书》，发现了透镜曲率和放大倍数的关系，这本书已经成为现代光学的奠基。
-信息在古代天文科学进程的作用
天文学的的发展，概括了古代几何、物理、数学的最高成就。在希腊古典时期，柏拉图就总结了前人的智慧，他的学生欧多坷索斯在他的基础上提出：五大行星运动漂移、建立一个以地球为中心的两个球面模型、需要建立一个数学模型计算五大行星的运动轨迹与观察一致。古代最伟大的天文学家托勒密把前人（古籍：19岁依巴古的观察记录、古希腊喜帕恰斯利用三角学定理测量地球绕太阳的时间）遗留下来的天文知识变成严谨的天文学。作为希腊亚历山大图书馆的学者和数学家，托勒密继承了毕达哥拉斯的思想，他将五大行星、太阳、月亮的运动轨迹统一起来，用了40-60个大小不一的相互嵌套的圆建立起天文模型，据此模型，托勒密还建立《实用天文表》用以后人查阅日月星辰的位置。托勒密是第一个用数字模型定量的描述天体运动的人。他发明了地球坐标，定义了经纬线和黄道等概念。而为了更好的让伊斯兰徒朝拜时准确的对着时间、方向，花刺子又发明了最早的象限仪。制定了三角函数表。花刺子完善了托勒密的《地理学》，修正了世界上主要城市的位置。今天，从开普勒和牛顿建立的物理宇宙观来说，托勒密的地偏心模型并不符合行星运动的规律。但是从数学上来说它完全正确。这也不难解释，为什么这套错误的地心说的模型在此后的1500年里一直能得到众人的认可。
今天，天文学的发展伴随观察仪器的发明和天文学理论完善，人类对自然现象的解释也更加精确。我们可以想象，如果没有古籍的帮助，没有依巴古的观察记录和喜帕恰斯利用三角学定理测量数据记录，托勒密站在前人观察的数据结果上确定了地心说模型将会大大延长。没有古代这一系列古籍、数据记录完整的传播和保存下来，科技的进步无疑要大打折扣。信息系统的记录，使得托勒密无需再做重复观察试验而直接利用，信息记录大大缩短了天文学进步的进程。人类文明的进步都有赖于对科技成就的完整记录。这也就是为什么信息传播和记录在科技文明发展历史中叠加的动力原因。
大学与方法论
大学一词来源于拉丁语，意思是一种包括老师和学生在内的团体。早期的老师都是教士，而学生则是想成为教士的年轻人或者是家里有些财产但是充满好奇心的年轻人。这些没有古代学子学而优则仕的想法。为了确保知识的传授不受愚昧的封建主和地方宗教人士的干扰。1158年，神圣罗马帝国的皇帝腓特烈一世签署了“学术特权”。大学被赋予四项自由豁免、自由旅行、免于观点被报复和地方法庭不得裁决的特权。学术特权将当时的学者和大学生的社会地位提高到神职人员的水平。但是允许大学自由的研究学问，却产生了动摇基督教教义的新知识。现代意义上最早的大学是意大利的博洛尼亚大学。继博洛尼亚大学后，中欧和西欧都出现很多类似的大学。其中以1170年的巴黎大学最为著名。1167年，英法关系交恶，巴黎人开始驱逐英国人。这些英国学者和大学生在被赶回伦敦后，在伦敦郊外的小城市牛津继续办学，建立起真正意义的牛津大学。而由于牛津大学发生大学生与当地妇女的通奸冲突，一部分学生和教授只好离开牛津跑到剑桥创办起后来的剑桥大学。英国大学的崛起要感谢牛津的第一任校长神学家罗伯特。格利斯泰斯特和培根。格利斯泰斯特第一次提出学习要科班训练，要有大学教纲，确定了教学和做学问的原则。而培根则建立起英国第一个科学实验室，获取新知识而不再仅仅围绕已有知识的解释。培根研究学问不求名利，纯粹为了探寻真理，直到今天，牛津大学依然秉持了这一理念。
如果说17世纪前的科学还是零落星辰，那么到了17世纪后，印刷术的发明大大拓宽了信息通道和流通的速度。而系统有效的科学研究方法的诞生，无疑就是科技进步的催化剂。在中学高中读书时，第一次接触笛卡尔解析几何坐标系，我感觉简直是拿到了游戏当中的大杀器。作为一个承前启后的数学家，他不仅仅是解析几何之父，更重要的是他还是西方现代哲学思想的奠基人。他是近代唯物论的开拓者，他的哲学思想为欧洲“理性主义”哲学奠定了坚实的基础。
【“我思故我在”是笛卡尔认识论哲学的起点，也是他“普遍怀疑”的终点。“我无法否认自己的存在，因为当我否认、怀疑时，我就已经存在！”在我思考的时候，肯定有一个执行“思考”的“思考者”，所以，否认自己的存在是自相矛盾的。】
今天我们常说，在科学上要“大胆假设，小心求证”、怀疑是智慧的源头，这些都是笛卡尔的观点。笛卡尔将科学发展的规律总结为：1、提出问题。2、进行试验。3、从试验中得到结论并解释。4、将结论推广并普遍。5、在实践中发现新问题并循环。在整个循环过程中，大胆假设尤其重要。因为“怀疑一切”，所以在精确和重复性试验中找到科学发展的规律，这种循环论证的过程开创了科学时代的启蒙。
-04-近代科技
医学
很多人喜欢把医学分为西医和中医，其实更准确的分类是现代医学和传统医学。西方传统医学和中医一样，在大大小小的玻璃药罐中，装满了草药和矿物质，事实上，在大航海时代，西方的医疗方法和中国传统的医学并没有太多区别。
近代医学始于哈维，他对医学的主要贡献在于通过实验论证了动物体内的血液循环现象，并且系统的提出了血液循环论。这个系统的提出为研究医学找到了一种方法。在哈维以前，欧洲主要沿用的是古代罗马的医学理论家盖伦建立起来的医学理论。古代医学也做解剖，发现了神经的作用以及脊椎的作用，但是并没有搞清楚人体器官的功能。从中世纪开始，由于在很长的时间内，教会反对解剖尸体（达芬奇在文艺复兴时期偷盗尸体解剖）。使得医生对于人类器官的功能研究没有任何进步。哈维通过解剖学得知了心脏的大小，大致推算出心脏一小时泵出的血液，如果血液不是循环，人体无法产生如此多的血液，经过这样的逻辑推断，哈维提出了血液循环理论，并通过9年的试验证实了他的理论。
望闻问切虽然能从侧面了解到病人生理活动的变化，但是得到的信息却非常不准确。17世纪开始，随着温度计，血压计、听诊器以及心电图等医疗仪器的发展，这些仪器成为医生的眼睛，耳朵和手的延伸，帮助医生更好的了解病人的病情，并进行正确的诊断。进入20世纪后，随着利用X射线技术发明的各种透视设备，也可以让医生直接观察到人体内生理变化，帮助病人了解到更多无法通过自身感官获得的信息。而伴随显微镜的发生，微生物学说更好的让医生发现疾病的成因。科技进步使得人类在今天的寿命几乎延长了17世纪的一倍。
大航海时代
人类迁徙迄今为止有三次飞跃-现代智人走出非洲、大航海时代、地理大发现以及太空探索。如果没有大航海时代的来临，人类的足迹无从遍布全球，科技也无法加速在地球各区域的迅猛发展，全球化的周期将大大延长。
在工业革命开始蒸汽船发明前，风能是人类唯一能够掌握的在远洋航行时使用的能量。谁掌握这种能量，谁就能在海洋上航行得更远。1405年，郑和开始下西洋，在他的船队当中有大量的阿拉伯人。波斯人、阿拉伯人从8世纪开始就改进了古希腊人发明的星盘，到9世纪发明了象限仪、三角帆，13世纪波斯人已经开始广泛使用旱罗盘进行定位。
虽然阿拉伯人发明各种航海仪器在航海中大致定位并且找到航行方向没有问题，但是定位的准确度对于规避礁石和暗礁还远远不够。今天，在经纬度的指导下，对于船只航行的准确定位并不困难。但是在解决经度测量技术问题之前，由于地球自转原理，测量经度始终成为一个难题。1714年，一次海难让英国政府认识到测量经度的重要性，英国正是通过了《经度法案》给第一个解决经度测量的人设立重奖来鼓励人们研究准确测量经度的方法。而最终解决这个问题的并非科学家而是一名英国自学成才的钟表匠和他的儿子。他们花了30年时间发明了航海钟，通过准确测量记录出发地时间以及当前所在地时间的测量，根据出发地的维度，结合时差及地球自转速度，准确定位出船只的位置。
航海技术的关键在于风能的利用和准确测量位置，前者是获取能量的方法，而后者本质则是准确获取信息。能量和信息的发展再一次推动了全球科技的进步。
牛顿与机械方法论
在中国，人们只是通常把牛顿当成一个杰出的科学家，但是在西方，牛顿的地位非常崇高，甚至有人认为他是仅此于默罕默德，排在孔子和耶稣之前。1669年，牛顿在从他的老师手中接过剑桥大学“卢卡斯教授”职务后，将自己的研究领域（天文学、光学、炼金术）写成了《自然哲学的数学原理》一书，他构建了近代三大科学体系：微积分为核心的近代数学、牛顿三定律为基础的经典物理学、万有引力为基础的天文学。历史上能够建立起一套完整的理论体系的科学家非常少见，牛顿在不同领域完成体系构建，这在科学历史上独一无二。正是因为牛顿将三个孤立的知识体系，通过物质的机械运动统一起来形成机械方法论，才为工业革命的爆发打下了坚实的理论基础。
在牛顿之前，几乎所有的科学家都是需要先观察到现象之后才能发现规律，而在牛顿之后，很多发明则是先通过理论推导，预测到可能观察到的结果，然后再经过试验证实。与牛顿同一时代的科学家哈雷，利用牛顿的理论，准确预测出一颗彗星回归的时间。而海王星的发现、希格斯玻色子理论、引力场、暗物质等理论，都是先有理论推导，然后在被逐渐证实的。在牛顿之后，人类有意识的利用科学知识指导实践，这才使得自近代以来科技不断加速，牛顿开启了近代社会和科学的时代。
牛顿通过物质的机械运动将数学、物理、天文体系统一起来，这就是哲学上所说的机械方法论。机械论是著名物理学家波义耳提出来的，牛顿、波义耳等人用简单而优美的数学公式揭示了自然界的规律，他们告诉世人，世界万物是运动的，而运动遵循规律，这些规律是可以被发现的。只要利用定律和定理，就能制造出想要的机械，并且了解未来。在牛顿之前，人们对自然的认识充满了迷信和恐惧，苹果为什么要落地，日月星辰为什么会升起，当然人们把无知归于上帝时，永远处于被动的状态。直到牛顿的出现，人类开始以理性的眼光看待一切的已知和未知。
