科学是技术的基础吗？

许许多多人都毫无疑问地相信：科学是技术的基础，我们如果稍加注意，到处都可以看到类似这样的说法：“如果我们不重视基础科学研究，我们的技术就会是无源之水，无本之木”。这种老生常谈大家都耳熟能详，但这种逻辑关系实际上相当虚幻：既没有人给出过学术论证，在科学技术的历史上也得不到支持。

多年来，在世人头脑中建构起“科学是技术的基础”这种图像的，如果范内瓦·布什（Vannevar Bush）的《科学：无尽的前沿》（Science：The Endless Frontier，1960）不是“始作俑者”，至少也是“劳苦功高”。《无尽的前沿》是布什1945年呈送给美国总统罗斯福的一份内部报告，15年后，在冷战的“峥嵘岁月”中，出于无法言说的目的，这份报告被公开出版，在许多国家产生了很大的影响。布什在报告的概要中说：

新产品和新工艺……依赖于新的原理和新的观念，而这些新原理和新观念本身又是来自基础研究的。基础科学研究是科学的资本。再者，我们已不能继续依赖这种科学资本的主要源泉——欧洲。

这段话中的前一句，从此被许多科学家、科学哲学研究者、科技政策研究者奉为圭臬，他们极其真诚地相信：美国是依靠科学才走上富强之路的。为什么会这样相信呢？其实仅仅是因为布什这样说了。而事实上，布什“基础科学研究是科学的资本”这句话，既不是学术论证，也不是事实陈述，更不是对此后历史的预言。

倒是布什的下一句话“科学资本的主要源泉——欧洲”，完全经得起科学历史的检验。事实上，迄今为止所有伟大的科学理论，没有一个出自美国。万有引力、进化论、原子模型、双螺旋模型等等都是在英国产生的，相对论出自德国（广义相对论提出之后18年爱因斯坦才去了美国），航天基础理论出自俄国（齐奥尔科夫斯基）……

原子弹的故事被人讲过千百次了，但为了探索技术和科学的分界，值得再讲一次。

原子理论：卢瑟福和玻尔都断言原子弹不可能

原子弹的故事，在以往的科学叙事和历史叙事中，有着双重的标杆作用：它经常被用来表明：（1）科学是技术的基础（没有原子理论哪来原子弹）；（2）美国因为重视科学所以富强（曼哈顿工程是美国“科学发达”的两大背书之一）。我们先来考察第一重标杆。

原子弹的理念最初起源于英国。H. G.威尔斯在他的科幻小说《获得解放的世界》（The World Set Free，1914）中想象了一种威力巨大的放射性武器，这种武器后来被称为原子弹。小说问世的前一年，英国大物理学家卢瑟福刚刚在前几年的实验基础上提出了原子理论。丹麦的物理学家玻尔又推进了卢瑟福的模型。不过这种关于原子的新颖理论，在当时远不像今天这样具有“经典”的权威，而是众说纷纭。1924年，威尔斯科幻小说的粉丝、后来的英国首相丘吉尔写了一篇文章，题为“人类行将集体自杀？”丘吉尔在文章中想象“一个比橘子还要小的炸弹”就有相当于1000顿炸药的威力，他担心政治家没有能力掌控如此可怕的武器。而按《剑桥科学史》（The Cambridge History of Science）第5卷的意见，却是“到了1925年初，玻尔的理论完全崩溃了，原子物理学被埋在了废墟中”。

非常奇怪的是，发端于科幻小说的假想武器原子弹，虽然今天人们习惯于将它认定是建立在原子理论基础上的，但是当时原子理论最大的两位权威，卢瑟福和玻尔，却都明确断言：原子弹这种武器是不可能造出来的。

卢瑟福被爱因斯坦称为“有史以来最伟大的实验物理学家之一”，但他和当时许多原子物理学家都拒斥制造原子弹的可能性，卢瑟福“任何试图从原子的嬗变中寻找能源的人都是在痴人说梦”的断言成为1933年9月12日《纽约时报》的头版新闻。1937年卢瑟福在巨大的科学荣誉中逝世，玻尔接过了拒斥原子弹的大旗，直到1939年，玻尔仍然坚信“核裂变炸弹是行不通的”。

但是到这时候，原子弹的想法已经翻腾在欧洲许多科学家、政客、军人的脑海中了。根据1938年的《慕尼黑协定》，纳粹德国吞并了捷克斯洛伐克的苏台德地区，欧洲最重要的铀矿落入纳粹手中，德国公司的科学家很快向德国陆军军械局指出了铀原料的战争意义，之后不久“德国铀项目”也开始进入快车道。

技术和科学在这里分界

故事到这里就比较有意思了：原子弹依据的科学理论当然是原子理论，但是原子理论的奠基人、两位最大的权威，为什么不约而同地坚定拒斥制造原子弹的可能性呢？原因其实也很简单：就是因为在技术上无法达成。当时物理学家们普遍相信，需要几千公斤的铀，才有可能启动核裂变的链式反应，而在当时，不仅备制如此巨量的核原料难以想象，而且在如此巨量的铀中引发裂变链式反应的技术手段也很难想象。

但就在此时，技术以令人惊艳的形象登场了。

有一份简短的文件“弗里希-派尔斯备忘录”（Frisch-Peierls memorandum），被称为“改变世界的备忘录”。据说数十年来许多核武器专家都不知道这份备忘录，因为二战之后这份备忘录就遗失了。到20世纪60年代，在英国原子能管理局的保险库中，发现了备忘录主体内容的一份抄件。更八卦的传说是，这份文件被人放在一个装玉米片的袋子里。

备忘录是两个流亡到英国的犹太人物理学家，奥地利人弗里希（O.R.Frisch）和德国人派尔斯（R.E.Peierls）在1940年3月写的。在物理学发展史上，这两人也就是二三流的人物，当时这种从纳粹统治地区流亡到英国的科学家和工程师堪称成群结队，得到的待遇也不高，有点微薄的工资，能有一张办公桌就不错了。

简单地说，“弗里希-派尔斯备忘录”解决了制造原子弹的技术难题。他们通过计算表明：可以引发铀裂变链式反应的临界值，不是先前物理学家们普遍相信的几千公斤，而是只要11磅左右！也就是说，只要一个橙子大小那样一坨铀，就可以造出一枚原子弹！这样一来，不仅备制核原料的任务大大减轻，而且引发那样一小坨铀的裂变链式反应，技术难度也明显降低了。

计算的结果把弗里希和派尔斯吓坏了——他们知道希特勒也在研制原子弹，所以他们首先想到的是：仍然效忠纳粹当局的德国物理学家也很容易发现这个秘密！两人马不停蹄完善了计算，就向英国有关方面的高层汇报。

这个惊天秘密很快在英国和美国的高层传开了，这才有了后面美国的曼哈顿工程，一部分英国科学家和工程师参加了曼哈顿工程。所以尽管是美国抢先造出了原子弹并率先使用了这种武器，但按《技术史》（A History of Technology，1978）第6卷的意见：“美国在原子物理学的大发展中没有起到先锋作用”。

后面的故事不用再讲了，但有一个问题可以思考：如果没有原子弹和后来的核电站（受控核裂变）这样的技术成就，原子理论的命运会怎样呢？估计充其量也就和今天的弦、黑洞、暗物质这类玄之又玄的理论一样。

资料来源：《新发现》杂志2021年第9期