一二二、剑桥《技术史》中文版

（一）内容简介

牛津大学出版社出版的8卷本《技术史》（A History of Technology），是一部资料丰富的国际技术史巨著，自1954年起用了整整30年时间才出齐。该书在帝国化学工业有限公司（ICI）资助下于1950年开始筹划编写，1954—1958年出版了第Ⅰ—Ⅴ卷。国际科学史研究院院长查尔斯·辛格等4人为主编，内容涵盖远古至19世纪末。这5卷出版后受到各国学术界的重视，很快被译成意大利文、日文出版。在前5卷的基础上，由特雷弗·I·威廉斯主编于1978年又完成了第Ⅵ—Ⅶ卷的出版，牛津大学出版社将这两卷的出版作为它成立500周年纪念活动的一部分。这两卷的内容主要涵盖20世纪上半叶，一些章节的内容实际上已写到20世纪70年代。最后一卷是整部著作的索引，于1984年问世。

这是一部自远古至20世纪中叶的综合技术史，全书共194章，每章均由该领域的专家撰稿，内容翔实，涵纳3000余幅珍贵历史图片和插图。该书由于编写出版时间达30多年，因此前5卷与后2卷在内容安排、写作方法上有较大的不同。前5卷侧重于对不同历史时期技术自身的发展的阐述，后2卷则更注重技术发展的社会因素的研究，即用了一定的篇幅总结当时的政治、经济与文化对技术发展的影响，以及技术发展对经济、文化、社会的作用问题。1960年，《技术史》最年轻的主编威廉斯与德里（T. K. Derry）合作将前5卷加以适当删节，出版了节本《技术简史》，被译成日文、意大利文、荷兰文和西班牙文在世界各地广为流传。

牛津大学出版社出版的《技术史》，是全球各地技术专家从1954年到1984年30年磨一剑编著成功的。《技术史》中文版作为重点项目列入我国“十五”重点图书出版规划，上海科教出版社独家引进版权并动员6所高校的数百位专家共同编译，已正式出版发行。

（二）该书目录 

第Ⅰ卷  远古至古代帝国衰落（史前至公元前500年左右）

第1编　基本社会因素

第1章　人类所掌握的技能

第2章　社会的早期形态

第3章　发现、 发明以及传播

第4章　言语和语言

第5章　原始计时

第2编　食物采集阶段

第6章　石器、骨器和木器的加工

第7章　绘画艺术与造型艺术

第8章　搜寻、狩猎和捕鱼

第3编　驯化活动

第9章　转动

第10章　取火、燃料和照明

第11章　化学技术，烹调技术，化妆技术

第12章　用枝条、木材和草皮建造房屋

第4编　特化中的产业

第13章　动物驯化

第14章　植物栽培

第15章　陶器

第16章　纺织品、篮子和席子

第17章　砖石建筑

第18章　非金属工具的分化

第19章　供水、灌溉和农业

第5编　金属的利用

第20章　采矿与采石

第21章　提炼,熔炼,合金化

第22章　金属工具和金属武器

第23章　精细金属加工

第24章　精美的象牙制品

第25章　精致的木制品

第6编　交通

第26章　无轮陆路运输

第27章　有轮交通工具

第28章　舟与船

第7编　为科学作准备

第29章　记录和文字

第30章　度量衡

第31章　古代的数学与天文学

第Ⅱ卷  地中海文明与中世纪（约公元前700年至约公元1500年）

第1编　基本生产

第1章　17世纪前的采矿与采石

第2章　冶金

第3章　农具

第2编　制造业

第4章　食物和饮料

第5章　皮革

第6章　纺纱和织布

第7章　家具

第8章　陶瓷

第9章　玻璃和釉

第10章　前科学的工业化学

第3编　物质文明

第11章　中世纪的工匠

第12章　房屋建造

第13章　细金工

第4编　运输

第14章　道路和陆路交通

第15章　车辆和马具

第16章　造船

第5编　实用技术和应用化学

第17章　动力

第18章　机械

第19章　水利工程和卫生设施

第20章　军事技术

第21章　炼金术装置

第22章　结语：东西方的反思

第Ⅲ卷  文艺复兴至工业革命（约1500年至约1750年）

第1编　基本生产

第1章　食物和饮料

第2章　冶金和检验

第3章　煤的开采与利用

第4章　风车

第2编　制造业

第5章　工匠的工具（约1500—1850年）

第6章　农具、交通工具和马具（1500—1900年）

第7章　纺纱与织布

第8章　显花织物

第9章　玻璃

第3编　物质文明

第10章　建筑构造

第11章　从古代到文艺复兴时期的城市规划

第12章　土地排水和改造

第13章　机器和机械

第14章　军事技术

第15章　印刷术

第4编　交通

第16章　桥梁

第17章　1750年前的运河与河道航运

第18章　船舶与造船

第19章　1400年前的制图学、测量学和航海学

第20章　制图学、测量学和航海学（1400—1750年）

第5编　通向科学的途径

第21章　历法

第22章　1500年以前的精密仪器

第23章　约1500年至约1700年的科学仪器制造

第24章　机械计时器

第25章　化学工业中的发明

第26章　结语：西方的兴起

第Ⅳ卷  工业革命（约1750年至约1850年）

第1编　基本生产

第1章　农业

第2章　鱼的保藏

第3章　金属和煤的开采(1750—1875年)

第4章　金属的提炼和生产

第2编　能的形式

第5章　1850年以前的动力

第6章　1830年前的蒸汽机

第7章　约1500年至1850年的水车

第8章　化学工业

第3编　制造业

第9章　照明和供暖用气体

第10章　纺织工业

第11章　陶瓷器： 15世纪

第11章　至斯塔福德郡陶

第15章　器业的兴起

第12章　玻璃

第13章　精密机械

第14章　机床

第4编　静力工程

第15章　建筑和土木工程

第15章　结构

第16章　卫生工程

第5编　交通

第17章　约1900年前的道路

第18章　运河

第19章　船舶制造

第20章　制图术

第21章　疏浚

第22章　电报

第6编　技术的科学基础

第23章　从工艺诀窍向作为技术基础的科学转变的开端

第Ⅴ卷  19世纪下半叶（约1850年至约1900年）

第1编　基本生产

第1章　食品生产的增长

第2章　食品的处理和贮藏

第3章　钢铁工业

第4章　金属提炼的新方法

第5章　石油

第2编　原动机

第6章　固定式蒸汽机（1830—1900年）

第7章　船用蒸汽机

第8章　内燃机

第3编　电力工业的兴起

第9章　发电

第10章　配电与用电

第4编　化学工业

第11章　重化工产品

第12章　19世纪的染料

第13章　炸药

第14章　精细化工产品

第5编　交通辅助设备

第15章　铁道工程的发展

第16章　造船

第17章　航空

第18章　机械式道路车辆

第19章　地图绘制与航海

第6编　土木工程

第20章　建筑材料及技术

第21章　桥梁与隧道

第22章　水利工程

第23章　供水

第7编　制造业

第24章　纺织工业

第25章　金属加工

第26章　机床

第27章　陶瓷工业

第28章　玻璃工艺

第29章　印刷及其相关行业

第30章　摄影术

第31章　橡胶的生产和利用

第8编　20世纪的门槛

第32章　技术时代的教育

第33章　技术和行业组织

第34章　技术及其社会后果

第Ⅵ卷  20世纪（约1900年至约1950年）

上部

第1章　世界历史背景

第2章　创新的源泉

第3章　技术发展的经济学

第4章　管理

第5章　工会

第6章　政府的作用

第7章　工业化社会的教育

第8章　矿物燃料

第9章　自然动力资源

第10章　原子能

第11章　核武器的发展

第12章　电

第13章　农业

第14章　捕鱼和捕鲸

第15章　采煤

第16章　石油和天然气生产

第17章　金属的开采

第18章　金属的利用

第19章　钢和铁

第20章　化学工业：概况

第21章　化学工业

第22章　玻璃制造业

第23章　油漆

第24章　造纸

第25章　陶瓷

第26章　纺织工业：概况

第27章　纺织业

第28章　服装业

第Ⅶ卷  20世纪（约1900年至约1950年）

下部

第29章　世界运输市场的发展

第30章　道路车辆

第31章　船舶和船舶制造

第32章　铁路

第33章　飞机和飞行

第34章　导航设备

第35章　航天技术

第36章　土木工程

第37章　房屋和建筑学

第38章　城镇规划

第39章　工程的科学基础

第40章　内燃机

第41章　汽轮机

第42章　机床

第43章　生产工程

第44章　流体动力

第45章　电力的生产、分配和利用

第46章　电子工程

第47章　家庭用具

第48章　计算机

第49章　仪器

第50章　电信

第51章　印刷

第52章　摄影术

第53章　电影摄影术

第54章　医学技术

第55章　供水与污水处理

第56章　食品工艺

第57章　深海技术

第58章　技术与生活质量

（三）名家推荐

这七卷著作构成了一座学识纪念碑。——《自然》
　　关于技术史的明晰的、权威的资料来源。——《医学史》
　　对技术家、历史学家、科学家以及普通的读者而言，这是他们学习和激发兴趣的取之不尽的源泉……作为对人类文化之技术方面的完整认识，本书是宏伟的、卓然超群的。——《物理学与技术》
　　这整部著作……在可预见的未来仍将是对这一主题的最全面的处理，对任何学术图书馆或公共图书馆都是不可或缺的参考著作。——《美国历史评论》
　　这部宏伟的著作，将是每一所文献图书馆的必备书；同时对个人来说，拥有该书也是一件幸运快乐之事。——《卫报》
　　在回顾近代技术发展的著作中，至今没有哪一部能像这部著作那样权威、那样具有高水准的专业能力、那样均衡全面。——《英国书讯》

（四）张开逊书评：技术史中的人文社会与哲学思考（北京市科协副主席、发明家）

在人类历史的长河中，帝国的兴衰与惨烈的战争，王朝的变换与世代的更替，闪光的思想与生动的故事，这些都像是浪花和波澜；而技术发明则是人类生存发展的主流，它的发展状况从总体上决定了人类活动水平、生产方式、生存方式\经济活动、社会结构以及观念和文化。
　　人类在文明进程中是先有术而后有学，技术已经存在了300万年，而今天的科学仅仅300年的历史。人类解决生存发展实际问题这部分知识的使命，是要回答“怎么办”；另一部分的知识则是满足人类与生俱来的好奇心，回答“我们的世界是什么，为什么”？过去，人们相当关注科学知识，而对技术并不那么重视。实际上，科学是通过技术造福人类的，在很大程度上正是由于技术的价值使得人们关注科学，没有人怀疑科学的价值，然而很多人对技术不屑一顾。技术尤其是现代技术，已经对现代社会和人类未来产生深远影响，只有理解技术，才能驾驭技术，因而《技术史》的出版具有特殊意义。
　　《技术史》有着3个明显的特点，第一，这套书有很高的学术水平，其中深刻的思考和精辟的见解令人耳目一新。譬如，这套书关于技术的定义就与众不同：技术是人类为满足需求而改变世界的行为。关于技术内涵，书中认为人类之所以成为人类，最重要的两个因素是语言和工具，由于有了语言，人们才能分享智慧，才可能理解和接受人类共同的经验，同时由于发明了工具也才奠定了人类文明的基础，而且工具的发明延伸为现在一切工业技术的发明，语言的发明则延伸为现代的信息科学技术，人类技术的发展和传播是人类进步中最重要的因素，只有传播，人类的发明才能拓展。
　　在谈到16世纪到18世纪的技术发展的时候，《技术史》中讲述通向科学的途径：在16世纪以前，技术的发明基本上是工艺的总和，基本上是工匠灵感所致，而很多科学史书都把近代科学的诞生，单纯地归结为人们接受了“实验是自然科学的基础”这一哲学理念，而这套书则讲述一个最重要的事情，即从16世纪到18世纪，技术的发展开辟了通向科学的道路，包括各种各样的实验装置。在这段时期，由于需要满足人们物质生活的需要，在制造食品、金属材料、加工木材时，发现和归纳出许多物理和化学上的发现，当然包括测量仪器等等。如果同时考虑到近代科学诞生的哲学基础和技术基础，才能对科学史有正确的理解。
　　这套书的第二个特点是史料非常翔实，专门讲使技术发生转折的原创性发明，例如讲述通信技术的发展时，详尽地讲述了最早的电报是静电电报，而后是电话学电报，后来才是实用的电磁电报。这些具体的细节已为人们遗忘，然而都是电报技术在原创阶段的重要环节，书中讲得非常清楚。

这套书的第三个特点就是学术见解的包容性，谈到东西方技术的相互影响，当然书中对古代的东方技术由于史料的限制和观念的局限谈得不多，但是书中用了几页的篇幅把李约瑟关于中国古代发明对西方技术的影响全部放到书中，这是很不容易的。另外，书中还谈到阿拉伯文明对西方技术的影响，讲到阿拉伯的科学技术源头有三：其一是东方的科学技术，其二是古希腊的科学技术，还有一个是希伯来的科学技术。
　　我觉得这套书有3方面的价值，第一，可以成为很多领域研究学问的基础文献，通过技术史的理解，可以更准确地更深刻地理解人类在一切领域的活动，因此这本书应该成为自然科学、工程技术和学术界必读必备的书。第二，为每门基础学科的发展历程和知识产生的过程，提供了真实的准确的资料和深刻的人文社会背景的分析，可以成为大学讲述知识发展历程的最好的教材。第三，这本书能够影响人们的治学理念，影响人们观察事务的方法，启迪人们在思考技术活动的时候，要做人文、社会和哲学的思考。

来源：大众科技报

（五）汪广仁书评：技术史方法的有益启示（清华大学教授）

在上个世纪七十年代，我最早接触到的国外的科技史的名著有两部，一部是《历史科学》，一部就是《技术史》。这是受到已故的清华校长刘老的影响，他把这本书推荐给我们，他促进校图书馆及时引进了这部书前几卷，在我开始阅读这部书的时候，我立刻被丰富的内容，翔实的资料和高度的学术权威性所吸引。
　　《技术史》展现了一幅引人入胜的世界技术发展的绚丽画卷，内容涉及到从古代到现代，使读者可以清晰全面地看到人类文明演进的过程，这方面的知识对一个人文明素质的提高是必不可少的，《技术史》把技术的萌芽成长和变革，把发明家的事业和成就放在广阔的历史背景下考察，使人们不仅看到每项技术的发展脉络，而且看到孕育和促成他生长的动因、土壤和条件，看到了技术与社会的经济，政治、军事以及教育文化等等至今的关系，看到了技术的变革和发展所带来的社会影响，还使我们从一些发明家的技术探索的实践中得到了某些科学思想和科学方法的启迪，读者在获取知识的过程中还可以从各民族技术发展的道路，以及兴衰案例中感悟到某些具有规律性的东西，这对于指导我们技术的研发和技术感觉的实践无异于有重大的现实意义，总之人们可以从这部著作中多方面吸收影响，对科学技术史的学习者来说，是一部必读的书，对我们研究技术史的人来说，有助于使我们的研究工作有比较深厚的底蕴和较高的起点。
　　另外我感觉到读了这部书以后，我得到了很多技术史方法的有益启示，首先一点是文字史料的运用，书中引证了大量的历史原献，大家提高了权威性和可读性。准确自如地说明有关的技术知识和原理，表明了他们深厚的专业造诣，这也是我们努力的方向。在我们九十年代主持和参加编写的近现代技术史简编，和中国近现代技术史的时候，可以说一定程度上借鉴了他们的经验，发挥了多学科研究者的集体协作的优势，如果没有全国50多所科研院校，以及科技管理单位一百多位学者的努力，要完成这本130万字的技术史著作是不可能的。
　　《技术史》的学术价值突出体现在他提供了丰富的技术史资料，凝聚了200多位学者的心血和八百多万文字，供人们去发掘的吸取。在介绍各种技术发展的历史的同时，也普及了相关的专业技术知识，在这个意义上，他可以说是一部技术百科全书，正如国外有的评论所说的，对于技术专家，历史学家，科学家，以及普通的读者而言，这是他们学习和激发兴趣的取之不尽的源泉，就我自己近30年的体验，这部著作确实是我教学和科学研究中不可缺少的重要参考文献，从八十年代，我们研究科学技术的发展史，编写科学技术史讲义等等，都参考过这个著作。
　　由于此前国内还没有这本书的全译的中文版，所以给这本书的传播和使用带来了限制，现在七卷全译文的中文版的出现，这确实是一件大好事，我最后为这本书的最后出版付出辛劳的各个高校和上海高教出版社的同志们表示衷心的感谢。

来源：大众科技报

（六）序言

我作为常务主编，与查尔斯・辛格(Chales Singer)、DJ．霍姆亚德(E.J.Holmyard) 和A-R-霍尔(A.R.Hall)一起与这部著作发生关系，至今已有35年了。这部著作是按照英国一家领先的化学公司——帝国化学工业有限公司（简称ICI）——赞助的一项雄心勃勃的计划，由牛津大学出版社出版的。其最初构思为5卷本，旨在最宽泛的意义上囊括从人类文明发端至19世纪末的整个技术史。继而，作为唯一的主编，我负责 1978年出版的涵盖1900-1950年的后续两卷本的工作。牛津大学出版社作为学术著作的出版者，把这两卷本看作它成立500周年庆典的一部分。最后，包括整部著作的综合索引的最后一卷第八卷于1984年问世。可见，这部《技术史》占据了我的大部分工作生涯。就我而言，对我在过去岁月里观察到的一些变化进行反思也许并无不妥。

帝国化学工业有限公司对于这部厚重之作头5卷的支持，是具有卓识远见的赞助的一例。作为一家国际性的、以科学为基础的公司，它的活动是过去许多代人的成就促成的。它开始有些意外地意识到，一旦产生了需求，居然没有一本能供学者们在进行更专业的工作之前作为首选参考书的综合技术史。这部《技术史》恰如其分地用事实填补了这个空白，以至于除去一例之外，没有一部堪与其媲美的替代性著作出版过，这个例外就是李约瑟（Joseph Needham）的不朽之作《中国的科学与文明》（Science and Civilisation in China），它向西方和东方学者同样揭示了新的世界。虽然这部书的第一卷在1954年问世，却仍然未完成，不过已经胜利在望了。极其遗憾的是，原来的5卷《技术史》完成之前，很少有这类发人深思的著作可以援用。也许我们将会在21世纪看到东西方的贡献都整合在其中的一部全球视野的技术史。然而必须承认，这样一种可能性不单单是学术上的，欲使此类计划得以成功，管理人员的素养也是至关重要的。作为这部及其他著作的主编，我始终明白在多大的程度上应归于作者们，正是他们贡献了自己的专业知识来创作一个个章节。但是，像音乐家一样，他们的努力之所以能够创造出和谐的音乐，完全是建立在他们齐心协力的基础上的。

《技术史》这部著作分两批问世的原因曾招致人们的评论。当1950年着手筹划这部书时，在时间上，世纪的更替似乎剔罗辑上的终点。早年的经验主义为牛顿（Newton）的物理学、拉瓦锡（Lavosier）和道尔顿（Dalton）的新化学及工业革命所遵循。但是，19世纪后半叶不断有新的现象被发现（尤其在电学领域内），这种本质上机械的经典观点是不合时宜的。20世纪伊始，人们看到相对论的出现，随后不久是量子力学的创立。那时，人们发觉这不仅说明了难以与早期的研究相调和的态度变化，而且还要求向普通的读者引进难以掌握的艰深的理论概念。然而到1970年，局面有了一些改观。1945年原子弹戏剧性的突然出现，促使公众注意到原子物理中产生的理论和实用两方面的重大发展，并且新一代的读者已然成长起来，他们所受的教育至少对于这些新的发展给予了关注。因此，把《技术史》从1900年推进到1950年是与时俱进的。意味深长的是，在保持实质上同等研究水平的条件下，这半个世纪需要两整卷的篇幅，而至1900年的技术史则有5卷就够了。自1950年以来，技术演进的步伐进一步加快了，预期补充的两卷将把《技术史》延伸至今。可以想见，不仅对于当时存在的各个领域的重大进展，而且在微电子和计算机、遗传工程和生物技术、空间探索和研究、核动力、机器人等新领域，人们都必定会发现新的天地。

尽管这部《技术史》迄今未遇到竞争对手，它的一个主要目的是成功的，即作为更细致的研究的基础，它提供了一份易于了解的文献来源，从而在技术史方面激起了人们的兴趣。有趣的是，这些研究已经显示出地域上的区分。在英国和欧洲其他大部分地方，在技术上注重的是1922年建立的纽科门学会传统―所谓的具体细节进路。社会、政治和经济等因素的重要性得到充分的认识，但却是与技术创新直接相关的。然而在美国，近30年来，人们认为社会、政治和经济这些因素具有压倒一切的重要性；毫无疑问，其部分原因是许多美国的科技史学家有着大学文科的背景和少许的工艺知识。然而，说得更严重些，在美国，20世纪的技术被广泛地看作美国的技术的同义语，却把世界其余地方的贡献大大抹煞了。值得高兴的是近一二年内有证据表明，年轻一代的美国技术史学家正在质疑这种内省的、狭隘的态度，而提倡一种更开明的研究方法。

这部《技术史》长期以来一直是标准的参考书，无疑反映了这样的事实：英语已经变成世界上最广泛接受的语言。此外，它的流传因为日文版、意大利文版的出现而增加了。我与T"K-德里（T.K.Derry）在1960年出版的《技术史》头5卷节本《技术简史》（A Short History of Technology），已经用这些文字和西班牙文、荷兰文面世。很荣幸，中国的科技史学家们现在认为应当把这部《技术史》译成他们自己的文字。我十分清楚这需要巨大的工作量，因此我感谢所有为此勇于合作的人。我衷心地希望，这部书在他们这个有着几千年不断的技术创新史的国家中所激发起的研究，将是无可匹敌的。

（七）精彩阅读

3.1　人 类的早期几步

大多数人作出的发现，尽管也许是动了脑筋并且进行了探究的，但并没有扩大知识领域，也没有推动科学或技术的进步。只有那些生来聪颖而又能把握机遇的人，才是未知领域的探索者。我们主要关注早期先驱者所作出的简单却重大的发现。 

无论是一座埃及的王陵、一块天然的金子，还是一颗彗星，都是观察性的发现（discovery by finding）。它与探究性的发现（discovery by finding out）截然不同，探究性的发现必须预先具备物质特性、自然法则和自然力的知识，并能将此类知识应用于某一目的。观察性的发现或许只是定位和识别。尽管这是物质开发所必需的初级阶段，但从人类产品和方法的研究者角度看，真正意义上的发现并不止于此，它会揭示新的进步的可能性。一般来说，事件的顺序是先观察，再发现，最后应用——虽然观察并不总是能带来发现，而发现也不一定能够导致应用。从观察到发现，所需要的不止是对某一事件或现象的偶然注意，而把发现应用到实际用途中则需要更多的努力。通过对频繁发生的森林野火的早期观察，人类发现可以将小火或者突发大火的余烬制成家用火种。观察到火的燃尽后，人类发现可以通过减少燃料控制火势。森林火是人类逃离的离心力，家用火种却是向心力，它给了人类温暖和家的感觉。 

许多观察得到了同一个事实，这最终导致了进步。在我们祖先称得上人类之前，已经有了一些重大的发现（第1章）。比方说，由于生存的需要他们知道一些食品来源（如水果和种子），但过了很长一段时间，他们观察到水果和种子可以长出植物，又经历了更长一段时间，才发现种子原来可以用来播种以生产出作物（第14章）。随着人类初始的物质文化蹒跚向前的每一步，新的道路被揭示出来。最终，发现和发明沿着许多路径而不是少数路径进行着。 

在通常用法中，发明（invention）这个术语不如发现（discovery）的含义清晰。而且，这两个词在其习惯应用中密切相关，难分难解。一个小的发明就是一个发现在物质方面的应用，这种说法似乎很可靠，但是，由于（普遍意义上的）一些发明实际上只有先得到了利用后才能被总结出来，也由于发明的步骤不能仅仅或主要归因于发现本身，这个定义是站不住脚的。在这一阶段，试图去严密界定“发明”一词的应用范围，是没有必要的。然而，必须指出，发现是一个主观事件（subjective event），它与技术的关系的重要性只有在实际应用中才得以显出，也只有这样，才能在那种关系中确保发现的客观价值（objective value）。另一方面，“发明”一词在物质文化中已经是一个客观术语了。在这两个术语之间需要进行明确的区分；同时，在两者被视为脑力活动的主观方面时，也应加以区分。但是它们在非物质产品的应用范畴，如社会的、道德的范式和准则，这里我们不作讨论。 

很明显，发现比发明有着更广阔的领域，因为发明只有在人类塑造或建造的人工制品时才得以体现。但另一方面，发现无论是在工具和机器形态演变的许多步骤中，还是在诸如化学、物理学、生物学等学科的方法、工序的创始与发展中，都起了重要的作用。 

为了举例说明发现和技术的演变，我们将铁器时代早期的铁刃工具和武器的生产（第21章）等的阶段分解至最简形式。初始阶段，发现了天然铜的韧性（边码585）。这导致了冷锤方式以及后来通过加热金属可制成各种简单工具的方式的发现。随后，人们在开放式模具中对熔铸金属进行铸造。加热某种特定石头可获取铜的发现导致了铜矿石的熔炼，而这些矿石中有很多可能是与锡矿相混合的，这为青铜合金的生产奠定了基础，而青铜合金又可以在封闭式模具中浇铸出多种有效的工具（第22章）。这一系列的金属制作，无疑启发了早期人类：闪闪发光的其他种类的重石头中可能也蕴藏着其他金属。铁矿石的熔炼就是由此开始的，地点也许是在西亚及邻近地区等新石器革命的发源地里或附近。那时这一新的金属还没有采用铸造方法，还处在向铸造转变的阶段。 

早期人类对所处环境——甚至是与难以忽视的材料和方法有关的——潜在可能性的认识，是很缓慢的。这种认识的起源距今是如此久远，以至于我们永远无法说在这个或那个时期他们开始用石头击碎坚果、用树枝挖块茎（图33）或者用木棍惩戒朋友。猿人没有语言，他们也许只能做到这些，或许更多些。人类的首次尝试制造工具的情形，我们已讨论过了（第1章），但我们暂不去考察这些尝试的精神背景。

3.2　进步的极端缓慢

人们通常假定，发明可以描述为设法去满足某种目的的活动，但这只是对于那些已经存在了的过程的自满的观点，因为有时目的是由一种偶然被发现的方法揭示的。人类的进步多半不是出于需求的压力，而是由于机会的持续。人类进步常常在很大程度上依赖于机会主义——最初的机会具有偶然性和滞后性，后来在某些方向上变得间歇性地持续，当代的机会有力而系统地朝很多既定目标发展。较之我们的远祖，我们已很少依赖于偶然事件了，但是机会仍旧在科学技术进步（scientific and technological progress）中起着零散却重要的作用。

图34　安达曼岛民的弦弓

为了使人们察觉到史前时期或历史早期以及时至今日在世界上大多数地方发现和发明的缓慢，有必要使他们认识到我们自己的文明对于技术环境的检验仍使得这种评价极端困难。随着人类身心的成长，我们人人都熟悉大量明显简单的事实和人工事实、准则和惯例，以及其他并不简单的事物，然而这些对于早期人类，就像电视对于维多利亚女王（Queen Victoria）那样遥远。这就像走出摇篮，揿一个按钮，便实现了一个奇迹，而我们接受起来却像家常便饭。我们难以了解斧子、手斧以及射手的弓这类明显简易的工具，不是从一些史前天才的早熟的心智和双手里现成地冒出来的（图34，图40）。然而，证据显示这些发明超越了早期人类的构思能力，直到他们经过漫长的初级阶段，人类才逐步接近它们以至于机会出现可以唤起决定性的一步，从而产生了某项简单的发现；甚至是直到他们在并未意识到目标却又已实实在在地实现了目的之时。 

我们对于伟大的现代发明是如此习以为常，同时对这些发明的源起和本性的认识通常又是如此肤浅和混乱，以致倾向于获得这样的印象：现在至少有人能超前于其时代的认识，靠实验室或车间的预测（divination）作出一些发现和发明。事实并非如此。最伟大的发现者或发明者只有依靠前人工作的基础才能被造就，其伟大之处取决于他的分析、洞察、综合的能力，辅以些许的预见能力。他用实验的方法去捕捉各种迹象，虽然对结果有所估计，但问题的最终解决方案会离他远远的或令他喜出忘外。实验是击中要害的经验，但只能用作挖掘棒而非占卜杖（divining-rod）。 

对于正常文明生活中经常发生的细小的技巧问题，或者对于发生的重大的突发事件，其解决方案的设计有时也算作发明。如果读者在荒岛上搁浅，就会迅即地“发明”某些方法、设计某些方法以填饱肚子或者求得庇护。如果条件不过于约束，你的成果可能还过得去，尽管这种际遇对不切实际的城市人委实有些难度。但其所作所为，是基于尚且记得的以前的经验的。如挑选几种不同的野生植物作食物，使用粗糙的吊钩和钓丝来增加菜单的花色；磨尖贝壳的边缘打制一把刀，用以切碎那些用木棍或石头打死的小动物。一些其他的事情他都会去尝试，但是所有工具和方法都是基于以前所掌握的知识的，要超越他所处的文明程度的约束去取得新的进展的机会是渺茫的。另一方面，早期人类已有了第一手发现：两块石头撞击能产生切开、刮擦或刺穿某些东西的碎薄片或尖片；尖头木棍有着可利用的很强的穿透力；劈砍能使木头成形；晚些时候，又发现长成的植物能提供食物，加热某些种类的“石头”（天然铜块）可制成工具。这些都是原创性的发现和革命性的新知识，构想起来远比困于荒岛时的间接的权宜之计更加困难。

3.3　环境因素

在人类的进步过程中，环境显然既是一个限制性的又是一个推动性的因素。初始的金属加工可能仅限于金属或矿石富足的地区；在没有水域可航行的地方，不可能去设计什么独木舟。大多数的太平洋群岛上盛产木材而缺乏金属，这才使得大量木质棍棒和长枪以各种形式（图35A，B，C）开发出来。另一方面，非洲铁矿富饶，剑刀和铁矛是普遍的武器（图35G， H）。在北极地区，木头和金属很稀缺，却拥有着为数不少的骨头和象牙，爱斯基摩人使用这些材料的程度和精巧是别的地方罕见的（图35D，E，F）。因此，自然环境是最重要的。但尽管环境提供了原材料以及刺激和促进，在进化细节上却不能成为指引发现和发明进步途径的路标。

图35　（A）—（C）太平洋群岛上的木质棍棒。（D）—（F）爱斯基摩人的骨质雪刀、鹿角棒和海兽钩。（G）、（H）比属刚果人的铁刀。

环境因素是指人类赖以生存的物质条件和社会状况。环境的组成有自然的因素，也有人工的因素。比方说，与石头和树木一样，铁质工具和机动车也是现代环境的一个组成部分。当代文明生活中，人工环境大大超越并取代了自然环境，因而发现和发明有着高水平的起点。条件简陋时，由于方向和设备上的限制，人类进步起点的水平相当低。鱼叉只能由已使用矛的人发明（图86），织机只能由那些熟悉手工纺织品的人发明（第16章）。唯有当炸药、金属等材料和设备已发展到相当成熟的阶段时，炸弹、鱼雷、火箭和现代战争的其他复杂武器的发明才成为可能。野蛮人的杀人天才被限制在武器的制造上，而武器的制造又取决于可取得的几种制作材料、他所知道的制作类型——有时候可能是他所熟悉的箭毒和其他继承来的方法和手段等；显然即使到今天他也无法作出技术上举足轻重的发现或发明。在地球人中间，进步是不常发生的例外而不是惯例，文化上的重大进展更多的是由于文化传播（diffusion of culture），而不是由于原创的普及（边码78—79）。例如，公认的旧大陆早期文明建立的基本要素，源于大约7000年前中东地区的发展，而与欧洲、亚洲、北非的大量地区出现的孤立且零星的发明无关。

食物显然站在与别的物质不同的层面上，因为它是人类长久以来唯一不得不孜孜以求的物质，在他们完全成为人类以前，这种渴求已取得了实质性的进步。稍后对食物的发现也是由这一个至关重要的个体需求所驱动的，对于奇异但吸引人的食物只需了解其可食性和营养性就行了。人类对食物的试验和评价，部分靠比较法，部分靠直觉，而非食用物往往不能引起人类的饮食兴趣。对于这些非食用物，人类不仅要掌握其特性，还要探究其可利用之处，以及如何进一步创造出人工物品和设备以增强人类的安全性、舒适性和方便性。类人猿和人类都需要食物，但人类是否需要甚至强烈需要依靠人工环境保护自己，以求在生存斗争中维持生计，这是一个值得深入思索的问题。

图36　俾格米人敲击树皮布

人类使用的物质材料可归为几个主要类别：原材料、被分离材料、被提取材料、复合材料以及构造材料。石头、木头、泥土、天然金和铜，以及其他自然物质，都是在被收集或者获得以后毋须处理即可加工成人工制品的原材料，但这并不意味着其自身具有有用的自然属性。被分离材料，如：植物纤维、树皮、骨、肌腱、兽皮，需要从植物或动物结构中切割出来，并且通常在使用之前需要某种适应性调整（如：撕、打、晾、晒等）（图36）。锡、铁和其他金属是代表性的被提取材料，须在高热下经化学分离获取；而青铜与其他合金混合物是复合材料。线、编织物、织布和其他纺织品可称为构造材料，尽管构造材料也能作为其他人工物品的组成部分，但其自身必须归为人工物品。 

大多数坚硬且不可熔物质的成型过程要借助工具的冲击压和推压（包括摩擦）的作用，尤其离不开锋利的器具。就金属成型而言，不论软化后的锻造，还是熔化后的浇铸，火通常都是必需的。木质挖掘棒和长矛的尖端必须烧硬才能用于挖空木头，将其制成独木舟；火，有时候与水联合，有助于木头、牛角物品的成形，也可以施加一些塑性措施。然而大体上，简易的木、骨和牛角制品与石头一样，需要借助于工具的外力去掉部分原材料；木工制作和石器制作过程都是有消耗的，虽然一些碎片也可利用（第6章）。新石器时代许多工具的演化，就是靠摩擦、磨损、抛光石头来进行的。 

没有几种物质只用手而不需外力辅助就能成型，陶工的陶土就是其中一个极重要的例子。虽然压力是必需的，但更多的是靠诱导性而非压迫性的力，并且未来罐的形式可能是靠模制、建模或者是模块等双手起绝大多数作用的成形方法（第15章）。陶轮是补充并集中了手控制力的一项发明。与锻造的猛烈性相对照，尽管金属材料熔化时需要热量，但其铸造则是采用了诱导性的方法。 

使材料形成预定形状所需的力和能量的大小，跟历史上的生产形式和方法一样，是相当多样的。石头和金属以及其他硬性物质的利用，不仅由物质属性决定，也由加工它们所需的工具和器械所决定。合成和使用现成易得的材料，需要的仅仅是发现。然而，被提取材料（如大多数金属）完全处于人的概念环境之外，直至只有偶然事件才能揭示矿源及熔化矿石的方法。然后才能继续探索它们的性能，开拓其用途，并寻求其他相似物质。人类从来没有想像过会有金属存在，直到发现了它们，才有了对它们的需求。在石器时代发现的天然态铜和金，乃是近代冶金术的可展延基础。

3.4　发现和发明的分析

在这一阶段，考察对于人类产品及生产方法的演化研究所提出的某些分析性问题（包括那些性质相对简单的问题）是很合适的。 

如果我们掌握了事物发展历史的完备知识，比方说，了解了伐木人的斧头的发展历程，我们就能重建从古至今的所有发展阶段。但即使所有的基本演化阶段都提供给我们研究，对其形式和结构上发生重大变革的原因和方式等问题我们仍留有疑问。变革带来的改善可能是明显的，但仅仅采纳人类总能预见和开发出其工具潜在可能性这种站不住脚的观点，我们就会把表象当作是向先入之见的方向努力所决定的。石器时代的人类，甚至早期的金属工，其目标不在于生产现代木匠所使用的套筒与刀刃缘并行的斧子，因为他们对这类工具毫无经验，没有模具，也没有钢材。他们的视野是他们知晓的或可被已知事物所启发的东西。 

即使这是事实，后来也发生了变化。这种变化使得人类能够想办法开发有前瞻性、创新性的产品结构。在这里，飞机的变革就很能说明问题。因为我们对于飞机的前身滑翔机到飞机的演化印象不算久远，而且至少有一些改进我们还是熟悉的。随着复杂的数学和工程计算，以及许多人在生死攸关时刻体现出来的勇敢和毅力，试错法的强化导向过程导致了飞机的快速发展。但是，除了关于适航性的一些重要特征，现代飞机很明显并不是遵循早期的构思而演变的。人类早期的飞行梦想是源于对鸟儿飞翔的观察，自信地拍打翅膀的献身尝试的结果，除了变成天使就是伊卡洛斯（Icarus），人类并无重大收获，因此现代发明者很少热衷于拍打翅膀了。两次世界大战使得航空研究和试验日益迫切，但对于完美的飞机应该是什么样子的或许仍未达成一致。由于原子能在背后潜藏的巨大能力，不能说已经形成了发动机设计上的喷气推进技术上的正果，而是仍然会有新型直升机和其他能在狭小空间进行盘旋、俯冲的现代飞机出现的可能性。现代型号的飞机已经使得布莱里奥单翼飞机和其他很多飞机落伍了，并没有预言家告诉我们接下来要发生什么。 

如果要就影响早期发现和发明的因素达成确切的结论，必须首先关注那些我们（不无依据地）假定的最早的人类器具。这种探究至少应当提供推定证据：早期人类对环境反应的思维方式以及这些反应在器具样式和构造上的表达方式。 

比方说，用小石子来作锤子或者投掷物（一些现代猿使用），是基于其有效性的发现的，同样，天然或意外断裂的石头或棍棒也给早期人类发现棱面和尖端的用途创造了机会。这一性质的发现是人类由工具使用者向工具制造者转变的必要途径，也必然与生产方法自身特征的发现相关联。 

我们可以假定，人类无意间发现了用足够的力撞击两块石头可得到跟随意捡起并利用的碎片相似的锋利碎片。然而，从我们的观点来看，天然的小刀或砍砸器与人工制品大相径庭，在第一个例子中我们猜测人工制品作为发现的结果适用于以前从未有意图的生产上。不管两者在形式和有效性上是怎样具有可比性，由于工具要么有意形成要么无意形成，由此及彼的那一步在主观上都是不连续的。不妨预先将该步骤命名为突变（mutation）。由于它是指天然物品转化为人工制品的步骤，因此可称之为初级突变。

图37  （A）燧石手斧，来自肯特郡的斯旺斯柯姆。（B）燧石制卵形斧，来自巴勒斯坦。皆属于旧石器时代早期的阿舍利文化。

拿石头的修整例子来说，这是靠击打成形的方法的开端，出于冲动，或者是由于第一次成形不够好，自然会从一下把石头打碎转变为反复击打。这种方法广泛应用开来，产生了各种各样的形式，许多形式还有着耐用的棱面或尖顶。由于这个发现较容易取得，也具有直接的价值，可能会被经常独立、偶然地发现和利用；或者可能是很早就发现了，之后随着人类由集聚地向外迁移而传播开来。或许从来就没有早期人类——假定任何含糊界定的类人猿都是能与猿截然分开的——砸碎过石头。北京人（边码23）似乎已具有这些特征了。

旧石器时代的手斧、卵形斧等器具，是由不定形的打制石器逐渐发展而来的，这一点是毋庸置疑的，虽然旧石器时代的人经历了很长一段时间才使之从雏形转变为精制成品。石头特性影响着裂片的结果，但更有用、更方便形式的器具制作出来后被认为是值得模仿的，而在旧石器时代早期的欧洲以及其他一些地区，最终形成了大型的标准化措施。器具在“表达点”（如手斧）被发现曾一度暂停下来，后又在另一表达点（如锋利轮缘的卵形斧）继续，在旧大陆的许多地区，这两种类型很长时间以来同时、共同被使用（图37）。外形的最早变化是在我们称之为随机变异的基础上发生的，随机变异很大程度上是机会要素作用的结果；后来有了选择变异，虽然未必带来效率增长，却生产出了较满意的形状。同时，适应性变异过程的出现，直接使器具发生了实际改良。 

变异（variation）在改变人工制品的形式和比例方面尤其活跃，并且某些特征也发生了改变，如尺寸增大，单个变化就可能相对大；然而，即使这样，形式的改进也可能是许多小变异累加的结果。大的不连续步骤不会因变异而提前发生，尽管它可使某器具（或一个组件）逐渐朝着承受较高因素干预机会的方向改变。与突变不同的是，变异不依赖于发现或发明，但这并不总是无意的过程，它或多或少地要受到有意识模仿的影响。

图38　石刃刀，来自加利福尼亚。（A）黑曜石，一端用水獭皮裹着作柄。（B）碧玉，其木质柄是用沥青粘着的。

我们以装柄方法作为突变的第一个例示，它是在已取得其自身独立性的整块人工制品的进一步发展过程中发生的。 

很明显，兽皮的或其他普通材料的手柄连接在石制的切割或砍伐工具上的做法，可能起因于保护手免受处于不当位置时锋利边缘碰伤的需要，一块兽皮被随手拣来应急。这种偶然设计的有效性就是基本发现，但其应用中的关键步骤是使柄由仓促的、临时的权宜之计转变为小刀或砍砸器上的固定配件，现代爱斯基摩人的小刀就是很好的例子，这样就形成了一个复合式工具，堪称同类工具的首例代表（图38）。然而，从利益角度，我们很难猜度装柄器具系列中何为首次发明的工具。恒定的附加，引发了对柄的选材及加固方法中的发现的直接可能性的评价。变异并不能导致永久柄等全新事物的供应。附加构建了一个陡然不连续的步骤，对这些步骤而言，突变这一词语是明显适当的。假定石刃柄的首次使用源于这种工具本身的使用期间所作出的发现，而并非由其他临时器具的特征所提示，我们可以称这个步骤为自由突变。 

也可以给出几个其他的例子。一些简易的木质挖掘棒上有一块搁脚板，以便于这种工具插入泥土中。修整由树木制成的工具时，枝杈基部没有被完全切掉，如果第一个搁脚板是一种助力器，那么这个有助于腿帮助胳膊在挖掘中用力的偶然特征的发现，就能很容易地被作出了。此种助力器和搁脚板的有目的装置，就是被称为自由突变的一个进化步骤（evolutionary step）。再就是，如果谷物脱粒中使用长棍断裂的结果是末端有一小段折断了，而且在靠近使用者的一侧尚能通过一条树皮连接的话，那么这种自由突变就提供了构建一个铰接连枷（图 39）的暗示。然而，证据是直至罗马帝国时期连枷才得以在谷物脱粒中应用开来，因此，这个功效卓然的发明，被搁置了很长时间。石刃临时性地捆绑在一弯棒的弯曲处，也许导致了诞生第一把木质手柄斧的自由突变，如果当时就是在这样的状况下生产出了这种足以引人关注的器具的话。将纤维用两手或在腿上捻成纱线，再将纱线绕到一杆上，就成了纺锤。通过小心操作，线轴的旋转可以使纤维自动被捻起来，称之为纺锤的工具就是这样形成的。这可称为功能变化，但是当纺锤螺旋取代纱线卷成纱线束时，这种自由突变便完成了（图276）。 

图39　农民用连枷对一捆谷子进行脱粒。14世纪的一个缩影。

一些早期的自由突变与早期的初级突变一样，在渊源上是与能够广泛应用的简单方法相关联的，这些方法很快成为后来发明者所需的知识。例如，将部件捆扎成整体这种主意最初的产生可能是与某种自由突变有关的，但它逐渐成为一种通用方法的基础，从而实现或巩固了任意两个组成部分适当的连接。正如刚才提到的，将石刃粘着到木质柄上的想法源于在偶然机会下将刃片暂时按到弯柄上去的方法，可能直到后来才出于可靠性的需要而永久粘到一起的（图40 B）。采用把手作为永久柄的做法构成了自由突变，而另一方面，柄的处理方法改变和扩展了其他人工制品，这预示甚至例证了交叉突变（见下文）。同样，对于其他类型或不易得到的连接物，比如那些受到套筒、管座和穿孔等介入的影响并表现出多种形式和关系的工具：它们的产生不仅涉及方法的问题，也涉及结构性适应，〔71〕尽管这两者之间关系密切，已完成整体的个性由可见的特征表现出来。正是这些可见特征，而非用于建构的方法，才可用变异、突变等术语来描述（图40）。

图40  在带有石制刃片的斧和锛上安装柄的几种方法。（A）以凿孔的鹿角作柄，鹿角插入斧子刃片孔穴中。新石器时代的法国。（B）斧刃片用弯曲的山月桂木夹紧，连接处用强化树胶和捆扎的方法加固。北澳大利亚。（C）锛刃片缚在肩状柄的裂口处。新喀里多尼亚。（D）锛刃片绑扎在木质套筒中，一根卷起的藤条将其缚到肩状柄上。新几内亚。

这样假定也许很诱人：人类发现了套筒、管座以及比方说是旋转机械装置的“原理”。但事实上人类发现的却是：就套筒和管座而言，这些特定的形式特征促进了两个部件的统一；就旋转机械而言，在某些机械装置中，旋转具有其便利性。从几种类型的器械中独立发现旋转行为的使用不是不可能的，并且，例如在纺锤（图276）、火钻（图141）与手推磨（图41）之间没有演变关系（evolutionary relationship）也不是不可能的。而车轮（图42）、陶轮（图119）与纺车之间，却可能存在着演变关系。纺车是中世纪的一项发明（章末补白图）。

图41  在阿尔及利亚使用的手推磨。

图42  车轮进化的早期阶段。车轴随轮子一起转。塔克拉玛干沙漠地区，新疆。

 不论在近代发明还是在古代发明中，我们认为单个的不连续步骤通常是突变。而当这些步骤涉及到将已知装置或者特殊部件改装到另一人工制品或另一部件上这类应用时，我们可称之为交叉突变。材料发展的早期，从一种类型的工具到像套筒、管座及其他已知的有链接手段特征的工具的变化，就是典型的交叉突变。直到很久以后，机械装置和机器开始被研制，才使得在轴承上用简易纺锤连接轮子和线团，从而实现最早类型的手纺机这种明显的交叉突变成为可能。一些现代人工制品（尤其是机器）是如此复杂，以至于没有强劲的团队从事历史上的技术（historical technology）的研究，演化分析就不可能进行；这说明研究对象是由大量发现、变异和突变构成的复合体，而要想在细节上阐述清楚这些，经常（甚至往往）是极其困难或者根本无法办到的。大多数情况下，交叉突变或许是可辨认的，并且我们可能会注意到这些步骤包含预见而非发现，〔73〕因为它们是源自于以下共识：通过一种适合于自身的杂交的手段、一种已在一种或几种其他人工制品中使用的功能器件或部件，可以使器械得到改进。如果有必要去尝试着界定发明过程的确切本质，交叉突变似乎看上去可作为典型表征。然而另一方面，自由突变是观察和发现的结果，几乎是以事先预料的形式出现的。 早期人类的知识在人工制品中得到了体现，然而他们在知识推广这一文字记载的副产品方面较我们现代人狭隘很多，部分原因在于早期人类不大有挑衅性，部分原因在于任何稍具规模的科学技术概括是晚得多的事（第29章）。早在石头和木头的性能被利用的时候，许多机械原理就已得到利用了，但是我们能非常肯定，人类没有将挖掘棒归为杠杆，或将纺锤螺旋归为飞轮。 

在所有种类的突变中，最简单的是那些导致人工制品的部件——如长矛的倒钩，或者车轮上的辐条——在数量上发生变化的突变，我们称之为数量突变。就突变更简单的表现形式来看，它接近于随机变异。 

替代，即把工具或其他人造物品的形式转换为用新的材料制造，已成为发现和发明的一个常见要素，其最终结果通常也是很重要的。在陶器制作的例子中，替代是很突出的：葫芦、贝壳、金属和石头容器等的形状用泥土复制出来，虽然在这个过程中，二手材料的属性已在具体形式上作了强制或诱导的处理（边码397）。更重要的是器具中的多轮替代（第22章）：铜替代石头，青铜替代铜，铁替代青铜，以及建筑中石头替代木头。第一次转换旨在尽可能接近原型——为了把简单工具与复杂工具进行比较，我们举个例子：第一辆机动车是在四轮马车的思路的基础上制成的——并且新材料不可预见的能力使得沿着新思路发展的过程是逐步的。当新材料既具有直接效率，又有广阔的应用潜力时，情况更是如此。直到铜和以后青铜替代石头，高效的剑刃武器才得以生产出来，而铁的应用又产生了更好的武器类型。 

功能变化无疑在材料进展中起了重要作用，也许就是在出于冲动而挖掘棒被用作利器的情况下，矛和标枪才衍生出来。同样，当双叶桨被安装在独木舟的船尾侧用来掌舵时，它打开了导致先产生了四分之一方向舵、后又产生了二分之一方向舵（图534—图535）的突变和变异的路线。与功能变化相关的是使用方法的改变，在土壤表层拖曳的镐或锄头必定在某一步启发了犁的演变（图43）。这些变化类型起始时都不是形态特征上的，但却明显地揭示了形式和结构上的适应性改变的可能性。 

图43  埃及的犁地和锄地。来自贝尼哈桑的墓葬。约公元前1900年。 

总结目前形成的各种结论，可以说下列因素在人工制品的起源和发展过程中发挥了积极作用。通过初级突变——自然物体形式上的改变——产生人工制品（例如，敲打的石块和磨制的石块）；通过变异，敲打而成的石块发展成为标准化样式的工具，尖锐的挖掘棒在末端扩展成刃，罐、篮子外形改变；通过数量突变，相似的部件在数量上增加或减少；通过替代或转换，石头尖被金属尖所取代，陶罐制成葫芦等形式，纺织品代替了兽皮；通过自由突变，人工制品有了全新的特征，并能通过某种明确的原创发现的应用对其中某一属性进行修整，如：把手、柄、可分离尖点代替固定尖点而使长矛转变为鱼叉（图86）；通过交叉突变，对已知器件或功能特征作调整，以便于与早先已发展到相当水准的某物品相适应。除了上面提及的简易器件（边码72）以外，早期人类很少有机会靠交叉突变获得进步。另一方面，一个原始的自由突变可能是很难得发生的，很长时间以来，较简单的可能性或多或少被消耗殆尽了。近代的交叉突变，经常要涉及到突变和变异复合体（mutational and variational complexes）的转换。从使用和改善材料与方法的发现中，获取了巨大的运营收益，这一点在近代发明中是很显著的，正如开始的自由突变那样。机械装置和机器构成了无数的运动物件，这是当前交叉突变影响最大的领域。 

很明显，在试图以所提及方式分析发现和发明的过程中，随着焦点由物质实体向涉及假定因素及其影响特性、范围的假说过渡，所采纳的观点也从客观的转变为主观的。同样，对重建戏剧化和教条主义的方法的讨论有时候可能是不合理的，甚至是会引起误导的。往往特别强调的是人脑和人手对于惰性材料的最终反应，而不是对偶然观察和发现之间及其与实际应用之间的这些过渡心理阶段；而交叉突变初始模糊的实际可行性与成功转变之间的过渡心理阶段也被强调。如果要对发明要素作出确认和分类，既然我们了解或者能够演绎人工物品及其演变的许多信息，很明显，概括的和教条的处理是唯一可取的，但事实上，心理状态本身并不是结果。我们也不能卓有成效地估测发明步骤在多大程度上归因于一些特别的人——天生的发现者和发明家——他们能在他人做不到之处获得成功。然而我们可以肯定的是，他们的成功取决于心理和身体对其所处时间地点的感受能力，同时后人也能对其相对早熟的成果做出公正的评价。 

采纳当前观点的另一个结果是，变异与突变的对比实际就是渐进变化与关键步骤的对比，这导致了基于这些词通常意义上的发现和发明的分类不能达成共识。例如，初级突变和自由突变是在发现的基础上发生的，而适应性变异、数量变异和交叉变异都或多或少地依赖于预见，虽然只有对交叉突变才可以使用严格意义上的“发明”这一术语。但由于普通应用中并没有发现和发明的准确含义，所以这种差异不会引起真正的混淆。把普通词用于科学紧身衣中的尝试，很少会取得成功。 

这种分析方法，不仅可用于人工制品，而且也可用于人类获取并加工原材料的方法和过程，以及人类如何获得对其生存所处的有机和无机环境的更强的影响力。这里，我们所处理的应用发现序列，虽然能够找出其类似之处，却不能划分为变异和突变。在这些所谓的发现复合体（discovery-complexes）中，动物驯养、植物栽培、金属加工等都是较重要的（第13章，14章，21章）。 

含有发展潜力的工艺或者发现复合体与发展本身之间，存在着必须加以强调的显著差异。泥土有可塑性，铜具有可延展性，种子能生长，空心的木头能漂浮，这些现象可能已被观测到了上百次，但却没有任何结果。那些提出由于此种发现是不困难的，〔76〕因此基于此的工艺和人工制品的发展是很频繁的人其实是在假定，古人也像他们能够洞悉过去一样，能清晰地洞察未来。有着直接实用价值的简易发现，如发现尖端棒、碎石或者锋利的贝壳的许多用途，可能已被反复应用了若干次。另一类简易发现，如植物幼苗长成日常可食用的水果或种子，同样是始终在进行着的，但是，由于仅仅从发现中并不能获取任何直接收益，因此，植物栽培系统的起点需要多种有利要素长时间的相互影响。预见力的缺乏，未开化的保守和迷信色彩，以及不计其数的失败机会，必然阻碍了对有用潜力尚不明显的发现的开发。许多的开端，必定在进行前就已结束。这里可以用（所谓）既得利益的可能影响来简要地说明问题，如，带插槽的青铜石斧或矛投掷器等有效器具，可能已阻碍了更好类型的器具的采用。对于这一点，人类先天的保守无疑有时候是内植于行动中的，如今依然如此。在早期文明中，人类的既得利益可能已经自我实现了。 

近代科学技术的研究被赋予了发现和发明的巨大机会，这是以往任何世纪都不可比的，并且有了目标和方向，研究者比他们的先驱的装备更先进。然而，定向研究想必很久以前就开始了，甚至在农业发展到使人类丰衣足食并使人类自身及周围环境更加文明之前，就存在定向研究了。古埃及和美索不达米亚的帝国是大批人从事艺术品和手工艺品制作的发源地，这里，已有了谷类栽培、动物驯养、制陶、纺织，以及其他技术（第2章）；可以肯定的是，如果没有目标和方向性的指引，这种进步是不可能实现的。在尼罗河、两河流域、印度河流域等文明发达地区，特定领域内进行的定向甚至是试验性研究，只要有不成熟的形式，就必然要对后来的高水准文化的维持和扩展发挥重要作用，虽然经验仍然是最重要的。毋庸置疑，正是那些发达团体中较爱观察问题、探究问题的成员，以及那些有空闲不断思考的人，〔77〕设想并鼓励了艺术及其他行业常用方法和器具的改进。但是，这段时期——以及数百年以后——可用的知识与当前的相比是如此有限，以至于定向研究领域和行为动机似乎都是无关紧要的。然而，随着区域扩张带来的持续进步，文化传播（见下文）扮演了重要角色，所以，这种持续性并不总是种族的或地理上的。例如，英国许多年来一直是科学和技术进步的前沿，但在古代帝国以其发达和精致的文明而兴盛之时仍然是被石器时代的人们所占据的。这些文明，像许多后来者一样，虽然在研究上都有惊险，但都不及当代科学技术带给我们的兴奋；当代科学技术是在化学、物理学、生物学以及其他学科基于受控实验得出的公认的证据而确立的。 

作为发现者和发明者的人——甚至是处于较低文化水平上的——已从起点迈出了很多步，尽管现代开拓者有雄心也做出了不少成就，但人类始终未脱离支持早期进步的朴素性。在我们的实验室和车间里，机会主义是不可缺少的，机遇也没有丧失干预的力量。伸展的知识之树已在实验室的断枝中长成，真正的发现仍是不能预测之事的显现，或者至少是未预测之事的显现。 

在定向研究的目标和抱负上，研究者的选择路径或宽或窄，但是，他依旧得踏实勤奋地走好每一步。某个偶然的时候，他可能会撞到一个似乎没有现时价值的发现，但这也可能为明天或者另一个世纪的革命性发展奠定了基础。拉姆齐（Ramsay）对惰性气体的发现，就是一个很好的例子。