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常征:为什么欧美连续创新而中国很少创新?
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常征:为什么欧美连续创新而中国很少创新?

常征:为什么欧美连续创新而中国很少创新?
2018-08-29 10:22:34
来源:钝角网 作者: 常征、张森根
中国思维是非数学的和非连续的,不能与机器动力匹配,从1522年仿造佛郎机开始就已经落后西欧了。1840年鸦片战争已经是非对称战争了,对称、非对称,数学语言。1894年中日甲午海战,日本军舰是数学化的首尾相接一字连贯阵,利于机器行动;清军一字排开,舰首对敌,不利统一调度,序盘战斗队形完整,中盘战斗队形散乱,尾盘战斗被动挨打。

  引言

  张森根(中国社科院研究生院教授)

  我最近结识了一位名叫常征的自由作者,1974年出生,没有上过大学,完全靠个人努力,用五年时间写成《机器文明数学本质》,2017年4月在中央编译出版社正式出版。他的下一部著作《火药啊火药:从中国炼丹术到电子计算机》,年内也将问世。

  他把《机器文明数学本质》电子版发来,请我阅读和评论,但因我是科盲,对机器、数学、哲学等学科的常识所知有限,加之眼力不济,所以我至今只浏览了该书的前言和第一章的部分内容。说老实话,我看了个似懂非懂,自感学力不逮,真不知道他的著作究竟想说明什么。在多次微信交流过程中,他向我解释:他研究的东西就是要回答为什么欧美连续创新而中国很少创新,根本原因和首要原因是我们不知道“火药火器→物理学→数学→哲学”四层抽象,错误理解了欧美哲学,也不知道科学革命、金融革命、工业革命,甚至包括当前最为火热的人工智能,竟然都起源于火药火器。他列举了科学史上许多证据,当然这些道理我仍然是看了个似懂非懂。

  他告诉我,看懂他的著作有两个前提。第一,火药火器传入欧洲引起的各种变化可以抽象为一段公式:火药火器→物理学→数学→哲学。不理解这段被年轻人“看着很魔幻”的公式,就不知道他在说什么。第二,人类社会可以分为自然动力和机器动力两个时代。机器动力和科技进步是数学的和连续的,中国思维是非数学的和非连续的,不能与之匹配,于是很少创新。明清衰落,欧美崛起,表面看是农业文明输给工业文明,本质上是自然动力输给机器动力,因为人力搞不过机器。我请他把两部著作的主要內容浓缩成一万字左右,以便与广大网友分享。下面就是常征先生万字长文的一级标题:

  1.火药火器→科学革命

  2.铸炮炼铁→工业革命

  3.枪炮战争→金融革命

  4.火药火器→哲学革命

  5.火药火器→智能革命

  6.哲学指导中国创新

  正文

  过去四十年,我们实现了中华民族的最大复兴。未来四十年,我们要实现中华民族的伟大创新。关键是怎么能实现呢?我们的办法是,搞清楚欧美是如何创新的,反过来就可以指导中国创新,而且已有个案证明这一点。

  创新二字本义是开始制作过去没有的东西。根据这个定义,中华民族是有很多创新的:陶器,水稻,小米,中药,茶叶,独木舟,卯榫结构,木质漆器(第一种人工塑料),礼文化,包砖夯土城墙,铸造法青铜器,十进制数学,丝绸,大豆,古观象台,干支纪年法,瓷器,户籍制度,阴阳五行哲学,鼓风炉铸铁技术,造纸术,造船密封舱技术,卓筒井,印刷术,火药火器,磁石技术,第一支装备大炮的海上舰队……

  但是,当我们回顾现实,身边吃、穿、住、行、学所有东西,百分之九十都是欧美创造的:内衣,内裤,纽扣,物理,数学,化学,汽车,轮船,飞机,电脑,手机,互联网,人工智能……

  为什么会这样呢?有人说科学,有人说制度,有人说教育,有人说市场,有人说资本,有人说基督教。问题是,欧美这些东西一开始就很好吗?他们是不是把结果当原因,把结论当理由,颠倒了因果关系?

  为了避免单一化思维和混乱无序思维,下面按照“原点→连续性→系统性”思考问题——有些专家学者也不懂这句话是什么意思,看着实在让人生气。

  1.从火药火器到科学革命

  近代物理、近代数学、近代化学都源于火药火器。经典力学本质上就是炮弹力学。

  力有大小和方向,速度也有大小和方向;力越大,速度越快;力的方向改变,速度方向跟着改变;经典力学和量子力学都是动力学。在今天看来,这点知识是简单的,初中生都懂。但是为了形成这种认识,人类却经历了一个漫长曲折的过程:首先是认识到力和速度这种现象(不用数学),然后是量化它们的大小和方向(用数学),最后是力学和数学的伟大综合。第一段是古希腊的功劳,第二段是14世纪“抛射研究热”的功劳,第三段是17世纪经典力学的功劳。看着都跟中国无关,真是这样吗?

  (1)古希腊没有动力学

  古希腊解释过物体为什么运动和变化。苏格拉底和柏拉图的结论是“永动者”,亚里士多德创新为“第一推动者”,是它们推动着宇宙万物运动和变化。亚里士多德提到了力和速度这种现象,但没有量化它们的大小和方向。提到了抛扔的石子、射出去的箭矢、抛石机的石弹,都是经验观察,不是抽象概念。他也没有说过自由落体运动,都是17世纪以后歪曲理解造成的“时代误置”。

  亚里士多德的力和速度跟今天的力和速度有概念上的连续性,没有数学上的连续性,不宜称为力学(认识力是哲学,量化力是数学),更不宜称为动力学,否则就混淆古今认识了。阿基米德是静力学,不是动力学。

  这里必须强调一下“连续性”。它要求我们认识、思考、研究问题要重视时间关系(时间就是连续性),谁先谁后,不能倒置;还要注意断了的和消失了的东西是由于什么契机而重新复活,否则就“剪不断,理还乱”了。

  (2)炮弹力学是第一种动力学

  1150年以后,第二次大翻译运动把古希腊和阿拉伯文献传入西欧。因为“永动者”和“第一推动者”以及亚里士多德三段论逻辑很有利于证明“上帝永恒存在”,所以柏拉图和亚里士多德很吃香(尽管中间有一些波折),托马斯·阿奎那(1225—1274)甚至讨论过精子射入子宫这种运动现象。

  1249年,火药传入西欧。因为是人造的,不是神造的,严重动摇神学统治基础,所以教会禁止“新事物”。欧洲最早研制火药的英格兰人罗吉尔·培根(1214?—1292?)被打压、隔离、监禁二十年,出狱没几年就死了,不过仍然被誉为“科学第一人”。

  但是战争需要火药。1325年取消禁令,1326年出现第一门火炮,因为是模仿1241年蒙古兵火龙箭造出来的,所以它发射箭头。

02为什么欧美连续创新而中国很少创新1651.jpg

  1326年英格兰牛津教堂壁画花瓶状火炮

  火药箭头是一种新的运动现象,速度和破坏力比弓箭强多了,该怎么来认识它和了解它?亚里士多德物理学立刻就排上了用场,但又远远不够,因为原始火药和原始大炮太贵了(硝石全靠印度进口),不能像弓箭那样随便射,为了减少浪费,必须考虑弹无虚发和破坏力最大两个要素。这是新时代出现的新问题,古希腊知识无能为力。阿拉伯知识就上场了,一是花拉子密(780?—850?)代数学,二是阿尔哈曾(965—1039)物理学,后者最早注意到,如果击发角度合适,抛石机石弹破坏力最大(最容易穿透墙体)。

  两年以后,也就是1328年,英格兰牛津大学传教士数学家托马斯·布雷德沃丁发表《论运动速度比》,率先用语言代数(那个时候还没有符号代数)和瞬时速度、均匀增加速度、均匀变化速度这些新概念来量化处理炮弹运动,史称中速度定理,也就是不正确的加速度定理,标志动力学起源。但他没有命名动力学这个术语,而是1689年莱布尼茨研究炮弹碰撞运动命名的。

  亚里士多德反对用数学研究物理学,力和速度既没有大小,也没有方向。牛津计算者(托马斯·布雷德沃丁及其追随者)坚决支持用数学研究物理学,力和速度有大小,但还没有考虑到方向。瞬时速度、均匀增加速度,均匀变化速度既是对亚里士多德速度概念的创新,又为经典力学加速度定理开辟道路。

  法国巴黎大学紧随其后,发明了冲力学和抛射体,史称巴黎冲力派。又吸引意大利、德意志、瑞士各国加入,这就是14世纪“抛射研究热”。英法百年战争是“抛射研究热”的时代背景,是因为首次使用火药武器而著名,不是因为战争时间长而著名(1337—1453)。

  意大利博洛尼亚大学1351年引入几何,力和速度开始有方向。有人尝试过代数、几何统一,但不怎么成功。

  中速度定理和冲力学理论在欧洲教会大学讲授了三百年,达·芬奇、哥白尼、伽利略、笛卡儿都学过。正是通过这种连续性,我们才能还原火药火器与科学革命的关系。

  (3)大炮攻城推动文艺复兴

  现在我们把目光转向意大利。文艺复兴有两拨人,一拨是诗人文学家,跟火药火器无关,另一拨是匠人工程师,跟火药火器有关。

  彼特拉克(1304—1374)是人文主义之父,他的忧郁病(现代病之源)有可能是被枪炮战争吓出来的,证据就藏在《秘密》这本小书里:“这就是我痛苦的来源,就像被敌人重重包围,不可能逃脱,一切都告示着死亡,敌人举起排炮……”他担忧排炮屠城灭族,类似于爱因斯坦担忧原子弹毁灭人类,只不过隔着六百年时间差而已。

  布鲁内莱斯基(1377—1446)设计过大炮和防御工程,他发明的经验型“灭点”透视法可能是受了大炮攻城之前选择架炮地点的影响(类似情形,圣女贞德是农村姑娘,不怎么识字,但是善于布置大炮,战友称为“贞德阵法”)。阿尔贝蒂(1404~1472)创新为中心点几何透视法,为西方美术开辟道路,他那些抵御大炮的筑城思想又为欧洲旧城堡转向几何星形棱堡指明方向,传到现代就有了美国五角大楼。

  大炮攻城推动达·芬奇把大炮、城防建筑、人体比例、几何、代数、重力学、炮弹力学、生物力学、人体解剖实验结合起来融入艺术,开创照片一样真实的新画风(要真实表现身体动态和面部微笑,必须懂数学、力学和人体解剖学)。受他启发,丢勒、米开朗基罗和拉斐尔都迷上了人体解剖实验,合力将文艺复兴推至顶峰。现已查明,丢勒是枪炮大师,米开朗基罗善用大炮火药。

  也是为了抵御大炮攻击,马基雅维利《兵法》第一次将数学引入军事指挥学。

责任编辑:昀舒
常征:为什么欧美连续创新而中国很少创新?

常征:为什么欧美连续创新而中国很少创新?

2018-08-29 10:22:34
来源:钝角网 作者: 常征、张森根
中国思维是非数学的和非连续的,不能与机器动力匹配,从1522年仿造佛郎机开始就已经落后西欧了。1840年鸦片战争已经是非对称战争了,对称、非对称,数学语言。1894年中日甲午海战,日本军舰是数学化的首尾相接一字连贯阵,利于机器行动;清军一字排开,舰首对敌,不利统一调度,序盘战斗队形完整,中盘战斗队形散乱,尾盘战斗被动挨打。

  引言

  张森根(中国社科院研究生院教授)

  我最近结识了一位名叫常征的自由作者,1974年出生,没有上过大学,完全靠个人努力,用五年时间写成《机器文明数学本质》,2017年4月在中央编译出版社正式出版。他的下一部著作《火药啊火药:从中国炼丹术到电子计算机》,年内也将问世。

  他把《机器文明数学本质》电子版发来,请我阅读和评论,但因我是科盲,对机器、数学、哲学等学科的常识所知有限,加之眼力不济,所以我至今只浏览了该书的前言和第一章的部分内容。说老实话,我看了个似懂非懂,自感学力不逮,真不知道他的著作究竟想说明什么。在多次微信交流过程中,他向我解释:他研究的东西就是要回答为什么欧美连续创新而中国很少创新,根本原因和首要原因是我们不知道“火药火器→物理学→数学→哲学”四层抽象,错误理解了欧美哲学,也不知道科学革命、金融革命、工业革命,甚至包括当前最为火热的人工智能,竟然都起源于火药火器。他列举了科学史上许多证据,当然这些道理我仍然是看了个似懂非懂。

  他告诉我,看懂他的著作有两个前提。第一,火药火器传入欧洲引起的各种变化可以抽象为一段公式:火药火器→物理学→数学→哲学。不理解这段被年轻人“看着很魔幻”的公式,就不知道他在说什么。第二,人类社会可以分为自然动力和机器动力两个时代。机器动力和科技进步是数学的和连续的,中国思维是非数学的和非连续的,不能与之匹配,于是很少创新。明清衰落,欧美崛起,表面看是农业文明输给工业文明,本质上是自然动力输给机器动力,因为人力搞不过机器。我请他把两部著作的主要內容浓缩成一万字左右,以便与广大网友分享。下面就是常征先生万字长文的一级标题:

  1.火药火器→科学革命

  2.铸炮炼铁→工业革命

  3.枪炮战争→金融革命

  4.火药火器→哲学革命

  5.火药火器→智能革命

  6.哲学指导中国创新

  正文

  过去四十年,我们实现了中华民族的最大复兴。未来四十年,我们要实现中华民族的伟大创新。关键是怎么能实现呢?我们的办法是,搞清楚欧美是如何创新的,反过来就可以指导中国创新,而且已有个案证明这一点。

  创新二字本义是开始制作过去没有的东西。根据这个定义,中华民族是有很多创新的:陶器,水稻,小米,中药,茶叶,独木舟,卯榫结构,木质漆器(第一种人工塑料),礼文化,包砖夯土城墙,铸造法青铜器,十进制数学,丝绸,大豆,古观象台,干支纪年法,瓷器,户籍制度,阴阳五行哲学,鼓风炉铸铁技术,造纸术,造船密封舱技术,卓筒井,印刷术,火药火器,磁石技术,第一支装备大炮的海上舰队……

  但是,当我们回顾现实,身边吃、穿、住、行、学所有东西,百分之九十都是欧美创造的:内衣,内裤,纽扣,物理,数学,化学,汽车,轮船,飞机,电脑,手机,互联网,人工智能……

  为什么会这样呢?有人说科学,有人说制度,有人说教育,有人说市场,有人说资本,有人说基督教。问题是,欧美这些东西一开始就很好吗?他们是不是把结果当原因,把结论当理由,颠倒了因果关系?

  为了避免单一化思维和混乱无序思维,下面按照“原点→连续性→系统性”思考问题——有些专家学者也不懂这句话是什么意思,看着实在让人生气。

  1.从火药火器到科学革命

  近代物理、近代数学、近代化学都源于火药火器。经典力学本质上就是炮弹力学。

  力有大小和方向,速度也有大小和方向;力越大,速度越快;力的方向改变,速度方向跟着改变;经典力学和量子力学都是动力学。在今天看来,这点知识是简单的,初中生都懂。但是为了形成这种认识,人类却经历了一个漫长曲折的过程:首先是认识到力和速度这种现象(不用数学),然后是量化它们的大小和方向(用数学),最后是力学和数学的伟大综合。第一段是古希腊的功劳,第二段是14世纪“抛射研究热”的功劳,第三段是17世纪经典力学的功劳。看着都跟中国无关,真是这样吗?

  (1)古希腊没有动力学

  古希腊解释过物体为什么运动和变化。苏格拉底和柏拉图的结论是“永动者”,亚里士多德创新为“第一推动者”,是它们推动着宇宙万物运动和变化。亚里士多德提到了力和速度这种现象,但没有量化它们的大小和方向。提到了抛扔的石子、射出去的箭矢、抛石机的石弹,都是经验观察,不是抽象概念。他也没有说过自由落体运动,都是17世纪以后歪曲理解造成的“时代误置”。

  亚里士多德的力和速度跟今天的力和速度有概念上的连续性,没有数学上的连续性,不宜称为力学(认识力是哲学,量化力是数学),更不宜称为动力学,否则就混淆古今认识了。阿基米德是静力学,不是动力学。

  这里必须强调一下“连续性”。它要求我们认识、思考、研究问题要重视时间关系(时间就是连续性),谁先谁后,不能倒置;还要注意断了的和消失了的东西是由于什么契机而重新复活,否则就“剪不断,理还乱”了。

  (2)炮弹力学是第一种动力学

  1150年以后,第二次大翻译运动把古希腊和阿拉伯文献传入西欧。因为“永动者”和“第一推动者”以及亚里士多德三段论逻辑很有利于证明“上帝永恒存在”,所以柏拉图和亚里士多德很吃香(尽管中间有一些波折),托马斯·阿奎那(1225—1274)甚至讨论过精子射入子宫这种运动现象。

  1249年,火药传入西欧。因为是人造的,不是神造的,严重动摇神学统治基础,所以教会禁止“新事物”。欧洲最早研制火药的英格兰人罗吉尔·培根(1214?—1292?)被打压、隔离、监禁二十年,出狱没几年就死了,不过仍然被誉为“科学第一人”。

  但是战争需要火药。1325年取消禁令,1326年出现第一门火炮,因为是模仿1241年蒙古兵火龙箭造出来的,所以它发射箭头。

02为什么欧美连续创新而中国很少创新1651.jpg

  1326年英格兰牛津教堂壁画花瓶状火炮

  火药箭头是一种新的运动现象,速度和破坏力比弓箭强多了,该怎么来认识它和了解它?亚里士多德物理学立刻就排上了用场,但又远远不够,因为原始火药和原始大炮太贵了(硝石全靠印度进口),不能像弓箭那样随便射,为了减少浪费,必须考虑弹无虚发和破坏力最大两个要素。这是新时代出现的新问题,古希腊知识无能为力。阿拉伯知识就上场了,一是花拉子密(780?—850?)代数学,二是阿尔哈曾(965—1039)物理学,后者最早注意到,如果击发角度合适,抛石机石弹破坏力最大(最容易穿透墙体)。

  两年以后,也就是1328年,英格兰牛津大学传教士数学家托马斯·布雷德沃丁发表《论运动速度比》,率先用语言代数(那个时候还没有符号代数)和瞬时速度、均匀增加速度、均匀变化速度这些新概念来量化处理炮弹运动,史称中速度定理,也就是不正确的加速度定理,标志动力学起源。但他没有命名动力学这个术语,而是1689年莱布尼茨研究炮弹碰撞运动命名的。

  亚里士多德反对用数学研究物理学,力和速度既没有大小,也没有方向。牛津计算者(托马斯·布雷德沃丁及其追随者)坚决支持用数学研究物理学,力和速度有大小,但还没有考虑到方向。瞬时速度、均匀增加速度,均匀变化速度既是对亚里士多德速度概念的创新,又为经典力学加速度定理开辟道路。

  法国巴黎大学紧随其后,发明了冲力学和抛射体,史称巴黎冲力派。又吸引意大利、德意志、瑞士各国加入,这就是14世纪“抛射研究热”。英法百年战争是“抛射研究热”的时代背景,是因为首次使用火药武器而著名,不是因为战争时间长而著名(1337—1453)。

  意大利博洛尼亚大学1351年引入几何,力和速度开始有方向。有人尝试过代数、几何统一,但不怎么成功。

  中速度定理和冲力学理论在欧洲教会大学讲授了三百年,达·芬奇、哥白尼、伽利略、笛卡儿都学过。正是通过这种连续性,我们才能还原火药火器与科学革命的关系。

  (3)大炮攻城推动文艺复兴

  现在我们把目光转向意大利。文艺复兴有两拨人,一拨是诗人文学家,跟火药火器无关,另一拨是匠人工程师,跟火药火器有关。

  彼特拉克(1304—1374)是人文主义之父,他的忧郁病(现代病之源)有可能是被枪炮战争吓出来的,证据就藏在《秘密》这本小书里:“这就是我痛苦的来源,就像被敌人重重包围,不可能逃脱,一切都告示着死亡,敌人举起排炮……”他担忧排炮屠城灭族,类似于爱因斯坦担忧原子弹毁灭人类,只不过隔着六百年时间差而已。

  布鲁内莱斯基(1377—1446)设计过大炮和防御工程,他发明的经验型“灭点”透视法可能是受了大炮攻城之前选择架炮地点的影响(类似情形,圣女贞德是农村姑娘,不怎么识字,但是善于布置大炮,战友称为“贞德阵法”)。阿尔贝蒂(1404~1472)创新为中心点几何透视法,为西方美术开辟道路,他那些抵御大炮的筑城思想又为欧洲旧城堡转向几何星形棱堡指明方向,传到现代就有了美国五角大楼。

  大炮攻城推动达·芬奇把大炮、城防建筑、人体比例、几何、代数、重力学、炮弹力学、生物力学、人体解剖实验结合起来融入艺术,开创照片一样真实的新画风(要真实表现身体动态和面部微笑,必须懂数学、力学和人体解剖学)。受他启发,丢勒、米开朗基罗和拉斐尔都迷上了人体解剖实验,合力将文艺复兴推至顶峰。现已查明,丢勒是枪炮大师,米开朗基罗善用大炮火药。

  也是为了抵御大炮攻击,马基雅维利《兵法》第一次将数学引入军事指挥学。

  (4)从炮弹力学到经典力学

  16、17世纪是科学革命世纪,也是火药火器研究盛期,创新成果接连不断。

  1537年两本书很重要。一是意大利数学家塔尔塔利亚《新科学》用数学处理大炮射程问题,被誉为弹道学之父。二是瑞士数学家瓦尔特·赫尔曼·里夫著作《几何枪炮制造术》至少有30幅彩色大炮几何弹道图。

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塔尔塔利亚《新科学》扉页插图。


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  城堡 《几何枪炮制造术》大炮发射图。里面有两门大炮,一门平射,一门仰射。

  1543年两本书更重要。一是哥白尼《天球运行论》开启天文学革命,而他本人懂炮弹力学,带过兵,打过仗,知道如何制造子弹。二是维萨里解剖学著作《人体构造》开辟现代西医,而他本人是军医,受枪炮创伤和达·芬奇人体解剖实验两种影响。

  塔尔塔利亚的徒孙叫伽利略,私底下教贵族子弟军事课,设计黄铜球实验观察、测量、记录炮弹下落数据,1604年发现加速度定理,第一次正确地揭示了炮弹飞行数学原理,火药冲力和地心引力共同推动炮弹做曲线运动。

  亚里士多德的速度没大小和方向,牛津计算者的速度有大小无方向,伽利略的速度有大小有方向,两次创新都源于炮弹力学。瞬时速度、均匀增加速度、加速度定理,冲力学、抛射体、自由落体运动,这些术语其实是炮弹力学代名词。

  开普勒在想到行星椭圆形轨迹之前,多次跟朋友交流过炮弹力学。可惜原始资料太少,无法确定炮弹力学和椭圆形轨迹之间是不是因果关系。

  笛卡儿22岁就学过炮弹力学。33到36岁研究炮弹运动,然后发现代数、几何割裂混乱,结果只用了五六个星期就统一起来了,后来命名为坐标几何或解析几何。

  牛顿第一、第二力学就是炮弹力学,他的微积分也从炮弹力学中来。莱布尼茨微积分受中国道家思想和炮弹力学共同影响。

  有了坐标几何和微积分,现代科学事业就有了高效率的数学工具,也就是恩格斯说的“数学转折点是笛卡儿变量数学……微分和积分立刻成为必要”。

  以上就是力和速度从经验型的物理概念演变成数学化的力学概念的基本过程,其实是古希腊、阿拉伯、中国、欧洲四大文明共同完成的。经典力学也可以叫炮弹力学,便于咱们记住那段历史,记住火药火器贡献。

  吴文俊曾经问过,为什么中国站在微积分门口上千年而进不去,答案是没有用数学去描述炮弹飞行。

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伽利略《托勒密与哥白尼两大世界体系的对话》满纸炮弹。

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  笛卡儿时代炮弹力学插图,一门大炮仰射,两人观察发问。

  (5)火药硝石开辟近代化学

  火药燃烧和硝石产生了近代化学,炼金术只提供了瓶瓶罐罐。这里涉及两件事情,一是氧气,二是硫酸和硝酸。

  火药硝石(硝酸钾)是白色无机盐,入水即消,秦汉写作消石,唐朝改为硝石。一个硝酸钾分子含三个氧原子,受热分解产生氧气,不需要外来空气就能燃烧爆炸,因此火药也叫自供氧燃烧爆炸系统。达·芬奇、帕拉塞尔苏斯、范·赫尔蒙特、弗朗西斯·培根、霍布斯、波义耳、约翰·洛克、斯宾诺莎、罗伯特·胡克、牛顿、舍勒(他发现氯气有漂白功能,对棉纺织业帮助极大)都观察过火药燃烧爆炸实验,其中包括真空火药燃烧实验和水底火药燃烧实验。最后推动拉瓦锡1779年命名氧气,建立近代化学。

  火药西传以后才有硫酸和硝酸,主要用来生产炸药。当时硫酸两种制法,一种用硝石(硫与硝石混热),一种不用硝石(干馏矾精),后者不常用,还比前者晚大约250年。硝酸必须用硝石。青藏高原以西四种硝石说法,印度硝石是翻译误会,希腊火硝石是误传,埃及硝矿偶尔见之(不像中国硝石有良好连续性),阿拉伯硝石源于中国炼丹术和火药。旧说阿拉伯名医和炼金大师贾比尔早在公元8世纪就发明了硫酸,现已查明是1300年前后欧洲炼金术师冒名顶替的。另一位阿拉伯名医拉齐的无机酸其实是烈性碱氨液。印度8世纪烈性腐蚀液成分未明,也没有传到欧洲去。

  有人说中国发明的是黑火药,后来欧洲使用的是黄火药,两者没有传承关系,那是因为他不知道黄火药是怎么来的。1771年,英国化学家P.沃尔夫用硝酸处理靛蓝得到黄色苦味酸,最初用于丝绸染色,后来发现任何量都会爆炸,就用于军事了。硝化纤维、硝化淀粉、硝化甘油和TNT这些黄色系炸药都是这么来的。

  有人曾经问过,为什么是力学最先推开科学革命大门,为什么化学比物理和数学晚了一百年?因为欧洲首先关注大炮威力,又有古希腊和阿拉伯知识作为参考,而火药性质是全新的,没有任何资料可以参考,必须等到实验仪器和量化工具改进以后,才有正确答案。

  2.从铸炮炼铁到工业革命

  蒸汽机和内燃机是火药火器与铸炮技术直接产物。

  中国发明的鼓风炉铸铁技术1310年代传入欧洲,但没有推广,他们用青铜和熟铁锻造大炮(瑞典鼓风炉铸铁技术不可信)。1391年出现铁弹丸,1450年出现铸铁炮弹,鼓风炉铸铁技术立刻推广,铁产量迅速增长。铸铁大炮也出现了,虽然质量不如铜炮,但是价格便宜,铜炮卖100元,铁炮卖33元,很受欢迎,还卖到中国来了(徐光启就买过,其中11门送给袁崇焕,取得宁远大捷。努尔哈负伤,忧愤而死,忧如何战胜大炮,愤折于无名小卒)。

  铸炮炼铁需要大量木炭,英格兰森林告急,不得不改烧煤炭,推动民用建筑创新。早先那种单层茅棚不利于排烟,现在改成二层砖瓦房(加了阁楼),高长烟囱既有利于煤烟排入空中,风道作用还能促进煤炭燃烧。

  煤炭含硫和磷,炼出来的铸铁生冷而脆,无法铸炮,就大量进口铁。后来进口铁连年涨价,倒逼英国探索煤炭炼铁技术,1784年成功,任何铁都可以铸炮。过去依靠进口铁,现在开始出口铁。

  公元50年前后,罗马帝国埃及行省亚历山大城数学家希罗发明蒸汽转球,不能实用。蒸汽动力数学原理第一个开拓者其实是伽利略,他在暮年发现空气有重量,启发学生托里拆利用水银柱实验证明真空和大气压力,人们开始考虑如何用真空压力做功。受火药爆炸仪器启发,荷兰数学家惠更斯1666年设计火药气缸实验,启发学生丹尼斯•帕潘转向蒸汽气缸实验,为实用蒸汽机开辟道路。

  第一代蒸汽机发明人萨弗里是英国皇家兵工厂军官,精通铸炮术。第二代蒸汽机发明人纽可门是铁匠,懂修缮枪械。第三代蒸汽机发明人瓦特跟枪炮无关,但他设计的高精度密合气缸是由大炮镗钻技术完成的,标志工业革命诞生。

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  1614年大炮水准仪工艺精良,对应中国明朝晚期。

  18世纪产业革命分自然动力和蒸汽动力两种形式。如果只有自然动力,那么英国不可能靠手工棉布和风力帆船征服世界。而且有一个细节值得注意:1764年珍妮(人力)纺纱机本以1733年人力梳棉机为原型,发明者第一件作品是1732年枪炮镗孔技术。

  欧美崛起,中国衰落,表面是工业文明打败农业文明,本质是机器动力战胜自然动力。自然动力装置是机械。人工动力装置是机器。枪炮是第一代机器,蒸汽机是第二代机器。火药气缸行不通,转型为石油气缸,就是第三代机器内燃机。枪炮用火药和内燃机用石油,数学原理是一样的。没有中国发明的火药、火器、鼓风炉铸铁技术,也不会有现代机器世界。以后应该说六大发明,而不是四大发明。这么做并不是要否定古希腊、埃及、阿拉伯的贡献,反而让我们看清楚另外一件事——中国无法独立创造机器文明。

  3.枪炮战争引发金融革命

  资本不是工业革命关键,而是工业革命催化剂。资本起源跟火药火器无关,但资本主义和资本主义全球体系是枪炮工业最大受益者。

  这里把“交换—商业—资本”当作一个整体,起源于亚洲西部跨地区资源交换。10000~7000年前最大宗跨地区交换物资是黑曜石,最远距离可达1300公里。考古发掘证实,两河流域早在四千年前就有私人金融和公司金融了。那个时候,人力战争不需要太多钱,国家权力并不过度依赖私人金融和公司金融,资本常常成为神权和王权的附庸。中世纪意大利不是资本主义萌芽,而是模仿和传承。

  火药动力改变了这种局面,枪炮战争太费钱了,从1540年代开始,英国、法国、西班牙王室就开始考虑如何为战争筹款。1659年瑞典最早执行公债筹资,1668年瑞典最早设立中央银行,没有限制王权,私人资本和公司资本不敢大量放款。

  荷兰用武力垄断三大香料全球贸易,号称海上马车夫,招人忌恨。1672年,英、法两国联合攻入荷兰。荷兰新总督威廉三世采用欧洲版远交近攻策略,1677年迎娶英国玛丽公主为妻。11年后,英国新教势力和新贵资本合力逐走天主教国王,迎接玛丽公主和威廉三世共治英国。神权、王权、资本之间达成一宗交易:王权接受议会限制,交换条件是征收全国消费税,落实对法战争经费。荷兰资本家读懂《权利法案》好处,纷纷移居伦敦。其中一位名叫亚伯拉罕•李嘉图,他儿子就是古典经济学家大卫•李嘉图,其理论第一次为资本统治世界指明方向。

  1690年比奇角海战,英、荷联军惨败,决心打造一支强大海军。1694年成立英格兰银行,法案全名《法案规定船舶吨位税和啤酒、麦酒以及其他酒类税,保证那些自愿借出150万英镑来继续对法战争的人能够获得本法所规定的利益》。银行成立18个月,连续向海外英军转送160万英镑(等于1600万弗洛林金币),都通过汇票转账,没有输出金银实物。

  这就是金融革命,由私人金融和公司金融创新为国家金融,标志资本主义诞生,资本终于跟神权和王权平起平坐。又借助蒸汽动力重型工业,实现资本垄断,完成资本主义全球体系。手工工业和海洋贸易也起了作用,但是静心想想,若无机器动力重型工业,世界会是今天这个样子吗?

  4.火药火器引发哲学革命

  火药传入欧洲,最早变化的就是哲学,恰恰也是罗吉尔·培根最早喊出“新哲学”,最早提倡实验和数学。

  亚里士多德三段论逻辑要求从普遍推理个别,也就是大前提、小前提、结论。问题在于怎么确保大前提正确无误呢?那个时代连地球绕着太阳转都还没有搞清楚,又怎么可能洞察复杂善变的宇宙世界?大前提错了,结论也不会正确。弗朗西斯·培根、笛卡儿、约翰·洛克、康德早就指出三段论逻辑的局限性了,近现代所有重大发现都不是靠它完成的。

  中世纪空洞思辨哲学也不利于认识新事物。奥古斯丁(354—430)已经发现,如果人们过度关注现实生活,就会怀疑上帝的永恒存在,进而动摇教会统治基础,于是做出规定:“我们不能期待肉体感官能给我们任何真理。”“人们从《圣经》之外获得的任何知识,如果它是有害的,就应该被抛弃;如果它是有益的,它就包含在《圣经》里了。”神学家小心遵守这个规定,还发明了一套理论来解释它:感觉和经验是任意变化的,是靠不住的,惟有神永恒不变,惟有神可以信赖。举例来说,木棍是直的还是弯的?如果你说直的,那就插入水中;如果你说弯的,那就取出来。结论就是感觉和经验靠不住,惟有神可以信赖。三段论逻辑允许思维脱离客观现实而广泛存在,就成了空洞思辨哲学最强大的论证武器。

  火药是新事物,圣经没有记载它,上帝也不知道它,怎么才能认识它和了解它呢?首先就是做实验,因为炼金术早已为此做好准备了。这种看法只考虑到了局部连续性,没有考虑原点和系统性:①火药是中国发明的;②火药火器实验从未断过,而炼金术实验三百年前就断了;③中国炼丹术实验和早期火药实验是定量实验,唐宋已经精确到两和钱;④欧洲最早定量实验设备是1587年火药实验仪器。综合起来,虽然中国炼丹术实验和西方炼金术实验都影响过实验方法,但是惟一具有良好连续性且至今未断的,其实是火药燃爆实验和枪炮射击实验。我们熟知的那些欧洲知识精英,大都观察过火药燃爆实验和枪炮射击实验,甚至连爱因斯坦还用子弹射击实验来说明相对论呢。

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  1639年炮弹碰撞实验插图,伽利略、笛卡儿、雷恩、沃利斯、惠更斯、牛顿、莱布尼茨都观察过。

  有人说数学道路源于古希腊,那是因为他不懂连续性,也不明白数学知识和数学道路是两回事。苏格拉底和柏拉图认为少量数学就够用了,亚里士多德反对用数学研究逻辑学和物理学。令人惊讶的是,他们甚至连加法、减法、除法这三个术语都没有!《几何原本》作者欧几里得,目前只能确认他来自埃及亚历山大城,没有证据支持他来自希腊半岛。更加重要的是,古希腊是常量数学,不是变量数学,没有变量数学,不会有现代科学。1328年炮弹力学标志变量思想萌芽,它用的是代数,不是几何。量子力学至今仍以代数为主。

  沿着火药动力数学道路走过来,欧洲还发生了一场思维革命。康德明确说过“思维方式的革命”,认为它比地理大发现还重要,但不知道它是从哪里来的,也就没有命名和定义,因而是不彻底的。顺便说一句,康德懂炮弹力学,观察过硝石燃烧实验,后来还教过俄国军官和普鲁士军官大炮技术学及防御工程学。

  思维问题就是哲学问题,思维革命就是哲学革命。达·芬奇、伽利略、霍布斯、笛卡儿、牛顿、莱布尼茨、爱因斯坦首先是哲学家,然后是科学家。他们没有那么说,但在那么做,自觉自发地用数学规则指导思维世界充满顺序和秩序。

  5.从火药火器到智能革命

  火药燃烧引起热现象(17世纪)。大炮镗孔引起热辐射(18世纪)。铸炮炼钢引起黑体辐射(19世纪)。三者其实是一回事,启发普朗克1900年提出量子假说。炮弹力学相对性原理和黑体辐射又启发爱因斯坦提出相对论(大家熟知的封闭船舱实验仅仅是伽利略炮弹相对运动实验的尾巴部分)。他们的工作为量子力学和电子计算机奠定数学基础。第二次世界大战那些海量弹道计算,直接催生了1945年第一台电子计算机。

  布什差分机是人力驱动,电子计算机是电力驱动。没有火药火器以来那些变化,人类何时发明电力就还是个未知数,更不必说中国磁石技术对电磁学的先驱性意义了。

  舒卡德、帕斯卡、莱布尼茨发明的手动计算器跟中国算盘没有太大区别。莱布尼茨生命最后一年亲口承认,是八卦启发了二进制。

  6.哲学指导中国创新

  这个指导我们创新的新哲学可以分为四步。第一步指导我们如何发现问题,第二、三、四步指导我们如何研究问题,解决了问题就是创新。

  第一步,追问所有现象从哪里来和为什么。两个追问是帮助我们发现问题的,都不能发现问题,又怎么能创新呢!两个追问没有任何专业限制,也不分文科理科,只要您问得出来,就顶半个哲学家。

  第二步,牢记“原点→连续性→系统性”(简称三原则),它要求我们认识、思考、研究问题要有顺序和秩序,不能任意跳跃混乱。因为数学可以从有限推理无限,机器动力和科技创新也是连续的和系统的,三原则又是从数学抽象到哲学,所以新哲学指导的是集群系统创新,不是点子个案创新。

  第三步,一分类,二量化,三判定。这里强调的是数学化分类。经、史、子、集这种分法是非数学的,不利于创新。

  第四步,以经验和实验为基础,以数学为指导,三者并重,养成习惯。经验观察到的东西,要想办法量化它,量化成功,就是创新。研发人员不去了解第一手经验材料,等于失去创新基础。

  数学是量化工具,数学思维是哲学术语,两者不是一回事。中国不缺数学,也不缺哲学,缺的是从数学抽象到哲学。不信您去看看,每年那么多书籍文章,它们有三个追问吗?思考问题有顺序和秩序吗?又是什么样的顺序和秩序呢?如果是三段论逻辑,那就注定不能创新了。

  中国思维是非数学的和非连续的,不能与机器动力匹配,从1522年仿造佛郎机开始就已经落后西欧了。1840年鸦片战争已经是非对称战争了,对称、非对称,数学语言。1894年中日甲午海战,日本军舰是数学化的首尾相接一字连贯阵,利于机器行动;清军一字排开,舰首对敌,不利统一调度,序盘战斗队形完整,中盘战斗队形散乱,尾盘战斗被动挨打。

  (1)新哲学应用举例

  声呐技术可以发现核潜艇,消除声音来源,造出完全静音核潜艇,就是创新。假设有一天真搞出来了,继续往前(连续性),就要寻找新办法,现在开始研究,不仅可以领先对手,还会有意外收获,用于其他领域,就是系统性了。

  从原点出发,连续性地把生物智能和机器智能过一遍就会发现,生物智能是有机物,可以自生自灭、自然进化,机器智能是无机物,如何自然延续和自我进化?无机物是如何变成有机物的,能不能变成有机物?谁能解决,谁就创新了。在这个问题没有解决以前,机器智能可以摆脱人类指令,独立思考,独自行事吗?根据这个线索,也可以预测它们威胁人类的可能性。人脑有好多功能,找到它们,逐一分类,再想办法数学量化,就是创新。因果推理可以变成人工智能,见微知著是非因果推理(典型中国思维),若能数学化处理,就是人工智能创新。歌词容易记到老(孔子时代,《诗》是唱诵的,容易传下来),文字记忆却很难,为什么会这样?三原则告诉我们,声音记忆得知基因遗传(包括旋律和节奏,它们跟母亲心跳有关系吗),文字记忆来自后天训练,找到那个原因,就是创新。基因遗传功能和后天获得功能之间是什么关系,有没有普遍性?推广开去,是不是就能开辟人工智能新方向?人脑功能复杂,既可以独立,又可以合并,暂时没有看到大脑容量的物理极限,因为它是有机物。人工智能分分合合必有物理极限,因为它是无机物。如何突破,就是创新方向。单一化地理解为材料问题,恐怕是不够的。

  (2)新哲学养成计划

  养成系统变量数学思维可以考虑三个五年计划:

  第一个五年,把火药火器引发的各种变化扎扎实实演练至纯熟,不偷懒,不取巧,直到彻底洞察每一步创新是如何实现的(连续性),深刻理解“火药火器→物理学→数学→哲学”四层抽象(系统性)。

  第二个五年,高中统一开设哲学(新哲学)、数学(微积分)、经济金融学(任何想法首先想到如何定价)。文史哲、数理化对立,文科没有数学,理科没有哲学,结果只剩下经验了。

  第三个五年,熟练运用系统变量数学思维,一头积极学习欧美,一头独立探索未来,从中华民族的伟大复兴稳健转向中华民族的伟大创新。

  成熟研究者可以考虑三年速成计划:第一年革新思维,第二年融入研究,第三年看到成果。目前已有个案证明这一点,正在期待普遍性。

  理论和实用,科学和技术,理科和文科,自然问题和社会问题,虽然研究对象各不相同,但认知方式和思维方式是一样的,因而创新规律也是一样的。不懂这一点,就不懂哲学。

  最后说明一下,本文所说各种事实都来自公开书籍,不来自网络。思维革命第一个要求就是凡事讲证据。

  (以上内容详见常征《机器文明数学本质》以及三个月后新书《火药啊火药》)

责任编辑:昀舒
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