周永祖：中国科技能重现辉煌吗？

序言 （2012年6月21日，周永祖教授在受聘仪式上的讲话） ： 很荣幸能够成为电子科技大学的荣誉教授。谢谢你们给我这个机会让我们能够在一起学习、工作。很感谢电子科技大学多年来对我的支持和协作。我的父母曾遭受过许多苦难，后来去马来西亚谋生。他们时常给我讲中国过去的贫困生活。那时候，中国缺乏西方科学技术的支持。我很高兴看到，过去三十年来中国经济的快速发展。40年前，我背井离乡去美国学习，就是为了学好科学与技术，造福同胞。我相信，这是我和大家共同的心愿。我很乐意与同学们分享我所学到的东西，希望这些学问能够帮助我们提高生活水平。谢谢！

开场白：

“盲人摸象”（Five Blind Men and the Elephant）是中国的一个很有哲理的寓言故事。在“大象”面前，我也是其中的一个“瞎子”。今天讲给大家的东西，仅是一家之言，供大家参考。

一、古中国的大智慧

一提起“古中国”，许多人都会联想到“封建社会”，并进一步联想到“愚昧”、“落后”、“专制”甚至“吃人”等。这种判断其实是人们在特定的历史、文化语境中形成的刻板成见。现在，史学家已经开始反思这种“成见”了。国外学者研究中国“封建社会”时发现，与西方同期历史相比较，古代中国在经济、政治、文化、科技等各个领域，都取得了巨大的发展成就。前不久Timothy Ash教授来香港大学作讲座时指出：在欧洲文艺复兴（Renaissance）之前，即大约在公园1300年之前，中国的“人均国民生产总值”一直领先于西欧。如图：

那时候，中国的技术发展水平，也远在西欧至上。Robert Temple在其科技史著作《中国的创造精神——中国的100个世界第一》一书中研究指出：古代中国在天文、地理、数学、化学、医学等诸多学科领域和水利、采矿、农耕等诸多生产领域都领先于西方：

中国早在公元前十三世纪就有了漆，领先西欧3200年；公元前四世纪就有了使用石油作燃料的经历，领先西方2300年；公元前六世纪就有了铁犁，领先西方2200年；在公元前二世纪就有了旋转扇，领先西方2000年；公元八世纪就有了纸质货币，领先西方850年；公元前四世纪就有了马具，领先西方500年。公元八世纪，中国发明了印刷术，公园一世纪发明了方向舵、二世纪发明了帆船桅杆，公园九世纪发明了火药，十一世纪发明了火箭……

在中国科技史上，有这样一些灿烂的巨星：魏晋南北朝时期的祖冲之（公元429─500年），北宋时期的科学家沈括（公元1031－1095年），明末科学家宋应星（公元1587—约1666年）等等……

祖冲之是中国杰出的数学家、天文学家、文学家、地质学家、地理学家和科学家。他的许多成就，领先于西方2000多年。他推算出一个“回归年”的长度为365.24281481日，误差只有50秒左右（现代的计算结果是365.24219878日）；他在世界数学史上第一次将圆周率（ π ）值计算到小数点后六位，即3.1415926到3.1415927之间；他发现了現了卡瓦列里原理（Calvalieri’s principle），比西方的卡瓦列里（Banaventura Cavalieri，意大利数学家）早一千年。

沈括是另一位中国历史上最卓越的科学家之一，被英国学者李约瑟誉为“中国科学史上的坐标”。他发现了地磁偏角的存在；认识到彩虹的形成是由于小水滴对太阳光的折射；科学地解释了冲积平原的形成；他记录了活字印刷书；懂得小孔成像原理，仅比Ibn Al‐Haytham（伊拉克数学家、物理学家）晚几十年。

宋应星六次参加科举考试，均名落孙山。但他却写了一部堪称中国17世纪的“百科全书”的伟大著作——《天工开物》。满族入关后，为巩固作为异族的统治，消灭汉族主体意识，对中国古籍进行了一次集中整理、检查、修改和销毁，即是通称的对“四库全书”的整理。《天工开物》因被认为“反满”而被销毁。1936年，终于由藏于日本的明朝原版重印刊行中国。这本书中记载了古代中国的盐井开凿技术——这项已有两千年历史的技术能够凿出上百米深的井，让人叹为观止。他还记录了中国当时的灌溉等水利技术。

提到水利，我们就不得不提到被誉为“世界水利文化的鼻祖”的都江堰。都江堰位于岷江由山谷河道进入冲积平原的地方。每年雨季到来时，岷江和其它支流水势骤涨，往往泛滥成灾；雨水不足时，又会造成干旱。李冰在前人治水的基础上，创造性地采用中流作堰的方法，在岷江峡内用石块砌成石埂，叫“分水鱼嘴”，把岷江水流一分为二。又在灌县城附近的岷江南岸筑了“离碓”，夹在内外江之间。离碓的东侧是内江的水口，称“宝瓶口”，具有节制水流的功用。夏季岷江水涨，都江鱼嘴淹没了，离碓就成为第二道分水处。内江自宝瓶口以下进入密布于川西平原之上的灌溉系统，保证了大约300万亩良田的灌溉，使成都平原成为旱涝保收的“天府之国”。

我们再看看公元前433年的青铜铸件（Bronze  Castings  from  433  BC）。曾侯乙墓是战国时期曾侯乙的一座墓葬，位于湖北随州城西两公里的擂鼓墩东团坡上。其中出土的“曾侯乙编钟”是迄今发现的最完整最大的一套青铜编钟。另外，还有用先進“失蜡法”（loss wax）铸造的尊盘。

总的来说，古代中国是辉煌灿烂的。

二、13世纪后中国科学发展的衰落

我们在开始时就讲过，Timothy Ash的研究表明，13世纪之后，西欧开始反超了中国，并一直保持优势至今。我们承认中国在13世纪之前所取得的成就，但是我们更需要思考的是，为什么如此辉煌灿烂的科技，到13世纪之后就衰落了？除了西方的加速发展之外，中国自身的原因是什么？

我们先看中国的变化。宋明理学的兴起，是中国传统文化发展中的一件大事。何以见得？我认为，理学的兴起和发展，抑制了中国人对科学技术的追求。宋明理学又被称为“新儒学”或“新儒家”，是一种哲学思潮。从广义上来讲，它是指宋明时期以研究儒家的“六经”、“四书”的义理为特点的义理之学。许总在《论宋明理学的形成及其历史必然性》中分析宋明理学的形成原因时认为，在政治层面，宋王朝确立了大一统的中央集权体制，需要复兴儒学，恢复社会道德秩序。于是，极力提倡重整伦理纲常、道德名教，也就成为宋代儒学复兴的一个显著特点。可以说，伦理化特点正是宋学的基本内核，理学也正是在这样的时代性需要中成为宋学的核心体现。

由于社会秩序恢复，宋代百业兴旺，农业、手工业水平不断提高，冶炼、煮盐、制茶、纺织、烧瓷及造船业等在当时领先世界。活字印刷术、指南针、火药等重要的发明就是在宋代出现的；天文、历法及数学也已相当发达。沈括的《梦溪笔谈》就对当时许多自然科学成就加以总结。

问题就在于，随着社会主流思想的“伦理化”，以及这种趋势的不断强化，最终阻碍了科技的发展。知识分子注重“修身”，而不注重科技创造；注重“务虚”而不注重“务实”，注重社会关系的协调而不注重物质生产的发展，尤其是与物质生产密切相关的科学技术的发展。到了清代，这种衰落趋势已经达到了相当深重的境地。我们知道，祖冲之对“回归年”的推算已经十分接近今天的计算结果，然而，尽管历法知识在1000年前已经产生，但是清朝皇帝还是不得不雇佣西方传教士来修订中国历法。这无疑是一个莫大的反转和讽刺，让人感叹引人思。

三、文化交流能够使中国科技重现光辉吗？

中国科技能够重现光辉吗？这是我们十分关切的问题。这个问题，其实是在问：“科技复兴的路径是什么？”我们不妨分析一下西欧科技加速发展的原因，再来审视我们自己。

公元13世纪，蒙古帝国征服了欧亚大陆。大家看过《西游记》，在过去，长途旅行是十分艰苦的，没有“孙悟空”的保护，取经人唐玄奘不是碰到强盗就是碰到妖怪。而横跨欧亚大陆的蒙古帝国政权的建立，使古“丝绸之路”变得相对安全和容易，甚至像马可·波罗 (Marco  Polo)  那样的儒雅绅士也能从欧洲前往中国旅行。

这一“丝绸之路”的畅通，为中西文化交流打通了“任督二脉”。西方的文艺复兴运动出现在公元13世纪末的意大利，以后扩展到西欧各国，于16世纪在欧洲盛行的一场思想文化运动，带来一段科学与艺术革命时期，揭开了近代欧洲历史的序幕，被认为是中古时代和近代的分界。也就是说，在“丝绸之路”畅通之后，中国文化传入西方并起到了激活西方社会的巨大作用。现在，一些历史学家相信，沿着古丝绸之路从中国注入西方的大量知识文化，最终促成了后来西方的文艺复兴。

这个例子说明，文化的交流与融合，是实现文化新生、科技加速发展的可能途径。现在，我们在“丝绸之路”之后已经建设了发达的“信息公路”（Modern Information Super Highway）。套用Thomas L. Friedman的书名《世界是平的：一部二十一世纪简史》（即《The World Is Flat: A Brief History of the Twenty-first Century》）来讲，现代信息高速公路将使世界更“平”（ Flat），世界经济进一步全球化，也将使世界更“小”，使世界各地的人们就像生活在“地球村”里一样。

我们见证了高速信息流入中国以后对中国社会发展的推进作用。19世纪50年代，新中国成立。中国结束了长期的动荡局面，获得了和平发展的历史机遇。改革开放之后，中国人正确地提出了“科技是第一生产力”的直到思想，在战略和文化层面改变了视科技为“奇技淫巧”的错误认识，加强了与西方的科技交流，从而推进了中国的工业化和信息化建设（如图）。我想，中国这个东方大国已经做好了迎接现代文艺复兴的准备。

四、西方技术的发展

      西方的科学技术并非从一开始就十分发达。早在1403年，郑和下西洋的时候，中国就已经能够制造出世界上最大的船，船体大小为127m×58m。而在同期的西方，比如1498年哥伦布（Christopher Columbus）发现美洲新大陆时，其所用船只仅18米长。又过去一百多年，1620年9月6日，著名的“五月花”号抵达美国普利茅斯（Plymouth），其大小仅为19.50米×7.95米。

但是，西方的科学技术在13世纪以后，却出现了加速发展的趋势，并将中国远远地抛在了后面。奥特雷德（Oughtred）在17世纪发明了对数表（log table）和计算尺（slide rule）；帕斯卡（Pascal）和莱布尼茨（Leibniz）于17世纪发明了机械计算器；1901年，西方发明了提花织机（Jacquard loom）；巴贝奇（Babbage）的差分机（Babbage machine）出现于19世纪。牛顿（Newton）创造了微积分理论（calculus）；莱布尼茨在流体力学取得突破；欧拉（Euler）、拉格朗日（Lagrange）、柯西（Cauchy）等科学家，都取得了丰硕的成果；麦克斯韦（Maxwell）提出电磁物理学，亥维赛（Heaviside）、赫兹（Hertz）都取得了突破。

随着科技的进步，西方国家在军事实力上有了长足的进步。造船业的发展，大炮的研究，成就了西方强大的海军力量，开启了“海权时代”。与西方的海上扩张相适应，傅立叶（Fourier） 研究出了大炮；亥姆霍茲（Helmholtz）和斯托克斯（Stokes）研究流体理论。

在19世纪-20世纪，飞机、炸弹和高速导弹兴起，需要求解非线性方程。当时，大量妇女被政府雇佣，从事机械数字运算，她们也因此被成为“人工计算机”。于是，发明更先进、高效的电子计算器成为强烈的需要。

进入21世纪，空间技术、计算机和信息技术的时代来临。信息科技、纳米科技和生物科技迅猛发展；世界经济在技术的支撑下实现全球化；同时，能源问题、环境问题等成为困扰人类的新问题，可再生能源和可持续发展等方面急需新的技术创新。

五、文化对科技发展的作用

回顾西方的科技发展史，我们会发现，文化交流和科技发展机制对科技发展的重要作用。西方科技的起步，与文艺复兴时期中国文化的输入紧密相关；西方科技的发展，与资本主义生产方式的确立以及此后的殖民运动在世界范围内的展开紧密相关。这一点，我们在《共产党宣言》中可以看到马克思的精辟分析，在此不再赘述。

我要强调的一点就是，文化的交流与融合对科技发展的推进作用。虽然中国学习异域文化的进程时时中断，但是，我们要认识到，中国具有学习别国文化的良好传统，中国自身的文化体系，就是主要由汉、回、蒙、满、藏等五个民族的文化、印度的宗教（指佛教）和文化等外来文化构成的。中国应该继续保持开放、大气的文化心态，积极主动地学习其他文化，取人之长，补己之短。

世界顶级科学家的成长，与文化氛围和社会环境的滋养密切相关。这一点已经被移居北美的中国人（如丘成桐、朱棣文、朱君武等）和外国人不断证实。对自身文化的反思，可以使我们深刻地领会组织我们前进的糟粕。这一点，我们或许可能从犹太人的例子中得到启示。马克思和爱因斯坦都是犹太人。据统计，大约30%的诺贝尔奖获得者是犹太人。尽管犹太人不多，但却对社会经济生活和世界文化的发展起到了非常重要的作用。为什么他们能在文化、科技领域如此出色？这是非常值得我们研究、借鉴的。

六、工程教育促进科技发展与财富积累

人脑可以存储数据，拥有逻辑；文化和环境可以熏陶我们的思维。而我们的思维和经验，又影响我们的行为举动。人脑有无穷的想象力，这是天赐之福。通过教育，我们可以提升我们的思维能力和想象力，接受新的文化的熏陶，为科技发展做出更大的贡献。

西方人比较重视教育。苏格兰的约翰·诺克斯·加尔文牧师（John Knox Calvinist Priest）极大地推动了苏格兰的教育事业，从而为苏格兰的发展做出了重要贡献；在欧洲，大学的发展很受重视。博洛尼亚大学（University of Bologna）始建于1088年，牛津大学（University of Oxford）建于1167年；1620年“五月花”号抵达美国普利茅斯，16年后他们就建立了哈弗大学（Harvard University）。中国也有浓厚的书院文化，如岳麓书院、白鹿洞书院等，但遗憾的是，这些书院都没有为科技（工程）教育提供多大的帮助。

为什么要如此重视科技教育？因为科技是财富的源泉，技术的进步意味着物质财富的增长。在中国，造纸术、印刷术、食品加工、养蚕业的发明，不仅改善了中国人的生活，也为世界的发展做出了贡献。在西方，工业革命深刻地影响了人们的衣（如纺织印染）、食（如农业机械化）、住（如住宅的批量生产）、行（如汽车的大规模制造）。如今，在欧洲和北美，2%的人口从事农业生产，就可以提供了整个人口的食物需求。如果没有科技的支撑，这一切是不可想象的。

通过技术变革促进社会发展的例子有很多。芬兰、丹麦、挪威、瑞典等自然资源有限的北欧国家，虽然国土面积较大，并不适宜农业生产，在过去的历史中，周期性的饥荒使得这些国家的人口急剧减少，人口总数一直没有超过7百万。正因如此，过去北欧海盗猖獗，常去比较富庶的南欧地区劫掠食物。但是，现在这些国家主要从事汽车制造、航空、无线通讯、纸浆制造等工业，通过向全世界出口高科技产品来购买食物，并步入世界上福利水平最高的国家行列。古代中国北部的匈奴、蒙古等游牧民族，同样如此。正是由于技术和生产的落后，才使“胡人南下牧马”，不断骚扰中原地区。

中国在改革开放以后，科技发展效果十分显著。据统计，中国每年可以培养出60万工程师；目前，中国已经使5亿人摆脱了贫困，过上了小康生活；城市化水平进一步提高，50%的人口生活在150多座城市中；信息化速度较快，2亿人在写博客，4.2亿人在使用互联网；中国的家庭拥有1.68亿辆汽车……这些数据不是很新，但是，足以反映出中国的现代化建设成就。“科技是第一生产力”，中国的改革开放已经证明了这一点。

现在，由于技术的发展和城市化的推进，人力资本（即源于人力资源的财富）的发展获得了新的契机。在发达的经济体中，服务业已经占据了主导地位。多数人从事脑力劳动，或进行创意思考、研究和开发，或从事娱乐、艺术、教育等行业；而且，随着信息技术的发展，工程外包（outsource）也成为成为了可能——世界经济全球化迅猛推进。这对我们来说是个好消息，因为它意味着，工程师可以为经济发展做出更多的贡献，获得更多的机遇——现代交通能使人们快速到达世界的任何角落；而西方发达国家为了使成本最小化，必将推进外包模式，在全球范围内寻找人力成本相对较低的优秀工程师。目前，飞机的生产线已经被外包到全球各地；印度已经成为软件产业外包的首选地。

七、工程教育的发展趋势以及对人才培养的要求

科技是财富的源泉。在当今世界，只有拥有最多知识的国家才能在国际竞争中占据优势。这就为我们开展工程教育工作提出了更高、更迫切的现实要求。21世纪的关键是人才。那么，未来社会需要什么样的工程师呢？

未来工程师要更加善于将科学理论转化为实践，专业基础知识扎实，具有国际视野，能夠与时俱进，有敏锐的洞察力和创造力，而不只局限于做高级技术员，同时，要有企业运作能力和领导能力，有接受文化多样性和多样性环境的适应能力，具有高尚的职业道德水平。这就需要我们的工程教育更加重视跨学科活动，走国际化办学道路，更频繁、更广泛、更深入地参与国际交流活动当中。

许多科学家都非常重视国际交流。美国在十八世纪时科技发展水平还在欧洲之后，有感于此，美国宪章（Constitution）的起草者本杰明富兰克林（Benjamin Franklin），同时也是英國“Lunatick Club”（即“月光疯狂俱乐部”）的成员，经常跋涉大西洋去英国参加聚会讨论；我们熟知的愛因斯坦，也曾以一名专利官员的身份，每年都去参加索尔维会议（Solvay），阿尔伯特·爱因斯坦与尼尔斯·玻尔关于量子力学的大辩论，就发生在1927年第五届索尔维会议上。

国际交流应该受到重视。未来的工程教育发展的趋势，可简要概括为：第一，多学科融合；第二，高等教育大众化；第三，工程师协助经济建设；第四，国际化程度进一步显著；第五，更多学生参与交换项目；第六，更加注重创意设计；第六，注重工程师的大局观和全球经验；第七，工程教育将于国家的不同战略需求相适应，更多地参与并影响国计民生。

基于科学的工程是十分重要的。“Knowledge Grows Like Tree”。科学是知识之树的主干，工程是其枝叶。大多数的技术突破，其核心技术都是以科学为基础的。在工程学领域，如激光和光线、晶体管、高性能材料等，莫不如此。我们应该教给学生“枝干部分”，在学生的职业生涯中，他们将会根据自己的兴趣、专场等添加自己的“枝叶”。北美的一流工程院校都是以科学为基础的。麻省理工学院（MIT）直到拥有了一个实力强大的理学院，才最终成为了享誉全球的工程大学。

对国家的经济建设而言，科技发展将扮演更为重要的角色。以出口带动经济的方法，并不是经济建设的唯一办法，也不是最有效的办法。从日本经济的起飞，到随后的亚洲“四小龙”，乃至现在的中国，无不是以各级含量低的产品出口起步的。这种方法虽然有其历史的合理性和阶段性，但是，它以环境污染为代价，贻害无穷，因此不是长久之计。经过三十年的积累，中国的经济结构亟待调整、升级，强调高科技服务于经济的作用。如此，中国提高综合国力，在国际竞争中占有优势。

八、结语

总之，中国过去有过一段辉煌的科技史，中国也有再一次引领世界科技的潜力。但是，目前，这仅仅还是潜力。在欧美引领科技文化创新的条件喜爱，中国尚且需要向其他国家和文化学习。

我相信，科学技术将改变中国人的生活方式。中国中产阶级的增長可促进经济的消费，减少对外市场依赖，缩减贫富差距。如果中国把握住这一历史机遇，大力发展科学技术，推动社会转型，那么，中国的前途将是十分光明的。

同时，我们也应该看到，中国未来对能源、资源等的消费需求将迅速扩张，在可再生能源和可持续发展的环境下，一个高能源消耗型的经济体将需要更高、更新的科技来支撐。这也正是我们的所有学子肩负的使命。

（本文根据报告录音整理，有删节；标题为整理者所加；未经作者本人审阅。整理人：王晓刚。）

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周永祖（W.C.Chew）教授，国际杰出学者，电子科技大学名誉教授，电子信息工程创新引智基地（“111”计划）首席科学家；专研电磁学及计算电磁学快速算法，学术著作甚丰，被美国科学信息研究所(ISI)评为文章被引用次数最多全球首0.5%学者之一。他毕业于美国麻省理工大学毕业并获电机工程学学士、硕士及博士学位，自1995年起担任美国依利诺伊大学Urbana-Champaign分校(UIUC)的计算电磁学及电磁学实验室总监。同年加入UIUC任教，其后被推许为创校教授及Y.T. Lo讲座教授。1986年获美国总统青年科学家奖。 2011年6月，周永祖将“111”计划所得工资全部捐赠于我校，成立了“周永祖基金”，用于奖励我校从事电磁场研究的优秀青年教师和学生。