美国第一次科学技术革命初探，本文主要内容关键词为：美国论文,技术革命论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
美国历史上的第一次科学技术革命发生于19世纪后期至20世纪初。它使美国社会生活的每个方面都取得了重大的科技进步；开辟了工业社会的三个最重要技术领域：电力和能源开发、材料和材料加工、通信和信息传递技术；使科学技术受到人们前所未有的重视；一直以仿效学习欧洲技术和注重实用性技术为主的美国也逐步建立起自身完整的科学技术研究体系。世界科技中心也开始向美国转移。
一、近代前期美国科学技术的发展
美国殖民地时期，科学技术发展的特点是自身发展十分缓慢和对英国的极端依赖。在当时，“任何技术上的重大进步，都受到宗主国的阻挠。英国认为它的殖民地应该是原料的来源地，而不应该是制造业的竞争对手。”（注：卡罗尔·卡尔金斯：《美国科学技术史话》，人民出版社1982年版，第224页。）英国当时的法律禁止机器、工业图纸、技术规范出口，并且阻挠熟练工人迁居国外，结果就使美国的科学技术进步缓慢，缺乏最基本的科学理论研究和科学实践。在独立前夕，全国大学生的总人数不足300人，每年勉强有50名毕业生，而且主要是为教会培养的。而当时可以称得上科学研究团体的仅有一家——美国哲学会，它是著名科学家本杰明·富兰克林于1743年创立的，学会的宗旨是促进“有用知识”的探讨与传播。当时主要进行了物理学和天文学的初步研究。
18世纪中期以后，由于美国进行了独立战争，战争需要大批的枪炮、弹药等军需，一定程度上推动了科学技术的发展。独立之后，美国既失去了对英国技术上的依赖，又摆脱了宗主国的技术限制，开始了工业化的进程。新政府鼓励人们在发明创造上的兴趣，并于1790年通过了第一个联邦专利法律。同时宪法授权国会确保发明家在一定期限内对其发明享有独揽权利，以此鼓励科学技术的发展。这些法令起到了立竿见影的效果，也使美国人生性好动、喜欢创新的特点得以充分发挥。在其后的几十年内（1790-1860年），产生了许多对科技进步及改变人类生活都十分重要的发明。
1820年约瑟夫·享利和迈克尔·法拉第同时分别进行了电磁体试验，将磁力转变成电力。试验本身很简单但意义重大，它将世界带进了电力时代。
1838年，塞缪尔·莫尔斯发明了电报，1844年首次公开发报，很快在全国推广。
1831年，赛勒斯·麦考密克发明了收割机。1851年，在伦敦世界博览会上，麦考密克的收割机被介绍到欧洲并得到推广。
1846年，伊莱亚·豪发明了缝纫机，改变了成衣和制鞋业的生产方式。
1852年，肯塔基制铁商威廉·凯利发明了生铁吹气炼钢，1864年凯利采用贝斯默炼钢法，制出优质钢。
1830年罗伯特·史蒂文斯发明了T型铁轨，这个方法现在仍是全世界铁路的标准做法，只是现在已改用耐热优质钢作路轨。
1839年，查尔斯·古德伊尔发明了硫化橡胶，使橡胶不轻易发粘、发脆和发黄。
1836年，塞缪尔·科尔特造出了第一支左轮手枪，后来又发明了装配生产线并将此体系发展到逻辑结论。
和不断涌现的新发明相比，同一时期美国科学理论研究和实验科学却没有得到足够的支持和发展。首先国会不相信给予那些看不到实际价值的项目以联邦支持会有什么效果。科学研究经费必须以伪装形式才能进入联邦预算；其他的经费来源就要靠个人捐赠。1846年英国化学家詹姆斯·史密森赠送给美国50万美元用于创办史密森研究院，该研究院后来被人们称为“培育美国科学的机构”。
这一时期美国科学技术发展的特点是它的实用性和大众性；工程技术和应用技术的发明大于自然科学的研究成果。自然科学的理论研究成果屈指可数且不为人们所重视。“最早的殖民者忙于在一片荒凉上从事建设新生活的日常工作，只有有限的时间可以用来观察天空，记录不同品种的鸟类、植物、兽类，或者思考宇宙的奥秘。而当他们真能致力于科学探讨和学术研究时，他们的努力又多半都是指向实用的目标。”（注：卡罗尔·卡尔金斯：《美国科学技术史话》，人民出版社1982年版，第185页。）“美国人的兴趣在于土地的使用，而不是对土地作全面而系统的阐述。”（注：丹尼尔·布尔斯廷著：《美国人：开拓历程》，美国驻华大使馆新闻文化处译，1987、1988年香港版。）这些都说明美国作为一个年轻的国家其科学理论研究的落后和学术思想基础的不深厚。而同时，这些实用性和大众性的发明创造也是科学的基本实践积累。科学技术的发展同世界上其他事物一样，是一个由量变到质变的辩证发展过程，在量变的过程中发展表现为在原有科学基础上的一点一滴的进步和积累，在质变过程中表现为在原有科学基础上的革命性的重大突破。即所谓“科学技术革命”。美国社会贯穿整个19世纪的大量的实用性和大从性的发明“使美国人以热衷于搞小玩意儿而闻名于世”。（注：享利·康马杰：《美国精神》，光明日报出版社1988年版，第9页。）也为南北战争后美国第一次科学技术革命的质变发生作了一定的量变积累。
二、美国历史上第一次科技革命的兴起
从南北战争开始到第一次世界大战结束（1861-1920年）期间，随着全国工业化的迅速发展，科学技术日新月异地飞速前进，出现了新科学技术革命的潮流，形成了美国历史上第一次科学技术革命，进入了电气化和钢铁的时代，开创了电力技术与无线电技术、炼钢和材料技术、内燃机与汽车工业，发展了建筑工业和化学工业；工业研究室的创立和发展使美国建立起完整的科研体系；教育规模的迅速扩大和质量的不断提高为科学技术的普及发展开创了更广阔的前景。这一切使美国迅速成为世界第一科技大国。
1861年在美国爆发的南北战争具有极伟大的历史意义。是美国自由劳动制度与奴隶制度之间的斗争，也是民主、科学与愚昧之间的斗争。南北战争中进步势力的胜利推动了美国的工业化进程，也推动了科学技术的发展。南北战争正处在古代战争和现代战争的交接点。无线电通信、装甲车、气球侦察、机关枪、铁甲舰、潜水艇等都是首次在战争中使用。战争的需要使科学技术发展更加迅速。正如恩格斯所说：“社会方面一旦发生了技术上的需要，则这种需要就会比十数个大学更加把科学推向前进。”（注：《马克思恩格斯选集》第2卷，第504页。）
从1861年到1920年这一时期，美国进入了电气化时代。电力技术的创新与使用成为美国新科技浪潮的主要标志。其主要代表首推伟大的发明家爱迪生，还有亚历山大·贝尔等电力、电机工程师。
爱迪生最重要的发明有电灯、留声机、电影，也是对人们生活改变最大的三大发明。其中电灯共进行了1300多次试验，终于在1879年实验成功了世界上第一个碳丝白炽灯泡。1882年，爱迪生发明的白炽灯正式开始在纽约推广，到1900年美国就已有2500万盏电灯。
1879年到1880年，爱迪生改良了新式发电机，1882年9月4日，爱迪生的第一个商业用电站在纽约珍珠街正式发电。1887年，爱迪生创办了爱迪生实验室，在这里他发明了留声机用的蜡质唱片、碱性蓄电池、电影放映机和摄影机等。
由于爱迪生的直流供电法电压低、输送距离有限，后来乔治·威斯汀豪斯解决了用交流电远程输电的应用问题，1886年，他成立了西屋机电公司在马萨诸塞州建立了世界上第一家电力实验工厂开始发电。1892年，西屋公司在芝加哥博览会上装置了当时最大的发电机（1000马力）。1895年又在尼加拉大瀑布装置了3部发电能力各为5000马力的水轮发电机。到1900年，美国工业用电达20万马力。一次大战前，美国已制造了3万台功率为1万马力的蒸汽涡轮发电机。电也开始在美国农村和社会各领域普遍使用，对人们的生活产生了革命性的改变。
电力技术发展中另一具有重大影响的划时代事件，是贝尔等人发明的电话及其应用。1876年，贝尔等人研制了第一个实用的电话，1877年建立了第一个电话公司，到1900年全国已有电话线160万公里。1902年纽约到纽瓦克之初步建成了长途地下电缆电话。
无线电技术是近代电的技术的又一重大发明。1899年，美国马可尼无线电报公司成立，开始引进无线电报技术。1906年弗森登发展了无线电广播技术。1907年福雷斯特发明了三极管，促进了无线电技术的发展并使美国的无线电技术在世界上领先。1914年，美国的无线电公司、无线电工程师学会先后成立，无线电技术在全美国得以推广普及。
在同一时期，美国也进入了钢铁时代，19世纪60年代，美国开始采用凯利—贝思默转炉炼钢技术，之后又引进了平炉炼钢技术。同时，在工业家卡内基的领导下，他们又改进生产管理，把采矿、炼铁、炼钢、轧钢等生产过程联成一体，以实现卡内基“炼出世界上最廉价的钢”的豪言壮语。他们采用各种先进设备和生产工艺，创建工业实验室，充分发挥科研人员的集体智慧，努力提高钢的材质、性能，降低成本，提高生产效率。到1900年，美国的钢产量已达到1020吨，比英国多一倍以上。1916年，美国又从法国引进了电炉炼钢技术，在一次大战期间，美国的炼钢电炉就达到323座，占世界的三分之一强；并在芝加哥建起了世界最大的电炉。1918年，美国的钢产量为4500吨，位居世界第一。由于有了钢这种新型材料，有力地推动了美国机械工业、建筑工业、铁路运输、汽车工业及其他各行业的技术进步和发展，使美国的工业生产和工业技术跃上了新台阶。
在同一时期，美国的汽车工业开始兴起。汽车的发明最早始于欧洲，但是美国的汽车制造技术很快就赶了上来。1893年，马萨诸塞洲的杜里埃兄弟试制出第一辆单程循环4马力汽油机。1897年，斯坦利兄弟制造了一辆没有排档的由蒸汽发动的汽车。5年之后他们开始正式生产这种汽车，其时速达25英里。到1906年斯坦利型赛车便创造了时速120英里的世界纪录。
1903年福特成立了福特汽车公司，并于1908年制成与现代汽车相似的T型5人敞蓬汽车。由于福特最早在汽车生产中采用了零部件标准化生产和流水线装配系统，大大提高了汽车的生产率，1913年福特汽车的产量便超过了15万辆。美国人不保守、乐于接受新事物的个性使美国成为最快接受汽车的国家，1920年，美国小汽车登记数超过800万辆。同时，随着电气技术和机械技术等行业技术的进步，掀起了汽车技术革命的高潮：车头电灯、低压大轮胎、液压闸、自动变速器、电动制动器等等。每项改进都使汽车更为舒适、安全和易于驾驶，更促进了汽车工业蓬勃发展。
在这个时期，美国的航空工业技术也开始产生、发展。和汽车一样，英、法等国先于美国进行了一些飞行试验，但不甘落后的美国人随后就赶了上来。1903年美国的莱特兄弟用一架12马力引擎推动的飞机成功地进行了飞行试验。并于1905年制造了世界上第一架完全实用的动力飞机——“飞行者Ⅲ号”。其后的1911年柯蒂斯又在加利福尼亚进行了海上飞行试验。以后许多美国人都对航空技术进行了研究和改进。“既然事实证明了重于空气的运载工具能够飞行，年青热情的机械师和发明家就开始在他们的工作棚和车库里试制起单翼而不是双翼的飞机来了。他们发明了航空方向舵，设计出了掌握上升、俯冲和保持平衡等方面的装置。”（注：卡罗尔·卡尔金斯：《美国科学技术史话》，人民出版社1982年版，第28页。）这些技术进步使美国很快在航空技术方面走在了世界前列。
随着钢铁工业和电梯制造业的发展，从19世纪80年代开始，美国开始兴起了摩天楼建筑，采用了钢梁、钢筋混凝土、预制构件等新型结构材料，使用了起重机等新式建筑机械，发展了自来水、通风等建筑技术。最突出的技术革新是后人称之为芝加哥建筑学派的沙利文、赖特等创建的，他们利用钢梁联接起来的作为整个建筑物的框架，使摩天大楼的梦想成为现实，使世界建筑工业发生了巨大变革。
南北战争后，由于美国政府对农业科学技术的重视和《宅地法》的实行，美国农业产量有了巨大增长。钢犁和播种机、收割机的推广使用及不断改进，使美国的农业机械化水平遥居世界前列。有关种子、土壤、气象等科学的同步发展也对农牧业有巨大促进。从1859年到1919年，小麦产量增加4倍多，玉米增加了近2倍。美国也同时成为世界第一农业大国。
与此同时，美国的自然科学研究和教育事业也有了长足的进步和发展。南北战争结束后，政府开始重视科教事业。1862年建立了农业局；1863年建立了国家科学院；1870年建立了国家气象局；1901年建立了国家标准局。这些科研机构的设立，表明科学体系的完善在美国已受到重视。美国的高等教育自1860年以来发展也很快。1862年国会通过了《授与学院土地法》，由此而掀起了兴办学院高潮，兴办了一大批新院校，如康奈尔大学、霍布金斯大学，以及在11个州建立的州立大学或学院、8所新的农业机械学院及专为黑人建立的6所学院。到1890年，高等院校已增至977所，入学人数为238000人。同时高等教育也随着科技新潮流而不断改进发展：“大大改进了研究生和专门训练的设备；技术教育的重大发展以及麻省理工学院和州立工、农学院这样一些私立学校的成长，新的教学方法，各州对公立大学、学院和初级大学援助的扩大，重要的成人教育运动的开始。”（注：阿瑟·林克、威廉·卡顿：《一九○○年以来的美国史》上册，中国社会科学出版社1983年版，第23页。）到19世纪末，美国的理工科大学毕业生数已超过欧洲各国。同时美国大部分大学都从事研究工作并为社会生产解决实际技术问题，为科技发展提供了丰富的人力资源。
从19世纪70年代起，工业实验室开始在美国兴起，特别是像电讯、电力和化学药剂这种特别依赖于科学的工业。从1872年爱迪生首创工业实验室开始到一次世界大战前夕，工业实验室已发展到365个，从大学吸收了近1万名科学家和工程师从事科研工作。大公司和托拉斯的出现为工业实验室提供了财政基础。像杜邦化学公司、通用电气公司、美国电话电报公司都于20世纪初建起了工业实验室。美国的一些大资本家还捐款创建私人名义的科学基金会，如著名的卡基基金会和洛克菲勒基金会。有的资本家还直接创办了私立研究所从事科研工作。所有这些研究机构的创建和发展，都对科技的发展起到了重要作用，促使美国的基础科学理论和实验科学飞跃发展。迈克尔森于1907年获得了诺贝尔物理学奖（发明测量光速的方法）；耶鲁大学的威拉德·吉布斯1875年出版了《论异质物质的平衡》论文，由此开创了一门新学科——物理化学。
美国在这个时期科技方面的发展表明美国已经由以前注重实用性和仿效欧洲技术为主转变为注重基础科学研究、推进科技与生产结合、拥有自身完整科研体系的科技大国。世界科技中心也开始向美国转移。
三、美国第一次科技革命的历史作用
1.美国第一次科技革命是美国崛起的主要动力。科学技术推动生产力提高主要表现为提高劳动生产率，科技革命更使美国工农业及其他各行业的劳动生产率飞速提高，加速了工业化进程。1859年至1909年，美国加工业的工人数由130万增至660万。其产值由18亿美元增至200亿美元。1910年美国农业总产值高达90亿美元，比1899年几乎增加1倍，到1919年更增至177亿美元。20世纪初，美国的主要工业指标均超过英国和德国，综合国力大力增强，成为世界头号工业强国。
2.美国第一次科技革命是构成人类历史上第二次科技革命的主导力量。18世纪末，人类第一次科学技术革命以蒸汽机的发明为主要标志。19世纪末至20世纪初，人类第二次科学技术革命以电的发明和应用为主要标志。第一次科技革命在英国发生时美国尚处在科学启蒙阶段。而美国的第一次科技革命率先进行了电力技术的开发和应用。靠电力技术发展的美国终于赶超了仍靠蒸汽动力的英、法，从而成为第二次世界科技革命的先导。美国的第一次科技革命开创了现代工业社会的新技术领域——电能开发和动力技术、材料和材料加工技术、通信和信息传递技术等；标志着美国当时已成为世界科技发展的中心和领导力量。
3.美国第一次科技革命使人类进入科学时代，为第三次世界科技革命开辟了道路。美国第一次科学技术革命是科学世界观的革命，使所有从事科技工作的人们更新了观念。“科学家们在新规范的指引下采用新工具观察新领域，甚至更重要的是，科学家们在革命期间用熟悉的工具观察他们以前已经观察过的领域时看到了新的不同的东西。”（注：T·S·库恩：《科学革命的结构》，上海科学技术出版社1988年版，第9页。）电力技术的开发使人们对能源开发有了更丰富的想象；物理学的发展为原子能和空间技术的开发打下了基础；钢的应用研究使材料科学迅速发展；无线电技术的发展后来促成了电子计算机的产生。这一切均为以原子能、空间技术、电子计算机的开发使用为标志的第三次世界科技革命作了铺垫，为人类迈向科学时代开辟了道路。