第四讲 美国的发展和科学技术革命
15世纪起始到19世纪末，是自由资本主义的产生、确立和发展时期，大体上经历了原始积累和手工工场时代、蒸汽时代和电气时代。即在欧美国家由农业文明向工业文明的过渡。蒸汽时代起始于18世纪后期的英国,19世纪前期波及法国、德国、俄国和美国，被称为第一次工业工业革命时期。
而整个19世纪是工业化的进程世纪，从19世纪70年代开始，在美国和德国发生了第二次工业革命，即电气化时代，其主要标志是电力革命、内燃机的应用和化学工业的兴起。整个20世纪是现代化进程的世纪，即第二次工业革命向新的工业革命转化的历史时期。
自20世纪40年代以来以美国为中心的发达国家进入了新科学技术革命阶段或称第三次科学技术革命阶段，即电子信息时代、原子时代、航天航空时代和生物工程时代。由此，工业文明开始向后工业文明转化，对于这种文明有人称后工业社会,信息社会或“知识经济”社会,开始了新一轮的历史大转折、大飞跃。
显然美国作为两次科技革命的发源地,无疑有利于美国工业化、现代化的进程和经济的迅速发展。
一．近代科学技术革命
美国经济的发展和近代工业化的顺利完成,有着多方面的原因,其中一个不可缺少的重要条件,在于科学技术的发展,特别是电力技术和内燃机技术为代表的新技术革命的兴起。
近代美国有着学习、引进世界各国先进技术成果,并在此基础上创新的传统，这一传统贯穿于近代美国经济发展的始终。1790年斯莱特仿制阿克莱棉纱机、1814年罗威尔建立水动力织布机，1793年惠特尼发明轧棉机，使美国得以在纺织工业方面和英国一争高低。
英国是蒸气机的故乡，但是1807年富尔敦发明了气船,1830年美国的火车机车查尔斯顿良友号,在世界上最长铁路上行驶，1850年美国的铁路线长度为世界之冠。最早设计实用电报的是苏格兰人，但电报的实用却是1844年的莫尔斯。美国的炼铁业起步晚于欧洲，但是不断改进炼铁和炼钢技术的是美国,1867年钢产量不足2万吨,1890年427万吨，居世界第一。
在学习、引进欧洲先进技术基础上进行独创的典型是电力技术革命，爱迪生是这方面的突出代表。1879年10月21日,世界上第一只白炽电灯泡的成功点亮和相关电气产品的问世。自1869-1910年间，仅正式以爱迪生的名义命名的登记发明就有1328种。在电力技术中另外两项重大影响的发明,是1875年贝尔制成世界上第一部电话机和1896年马科尼公开实验无线电通讯成功。
电力技术的应用和推广,对于美国经济的发展和社会生活的影响是革命性的，标志着第二次科技革命时代的到来
，也意味着世界科学技术中心将由欧洲转向北美。19世纪末20世纪初汽车工业技术的兴起、航空工业技术的萌芽、其他新技术发明的涌现,都显示了新科学技术革命在美国的兴旺发达景象。
1893年亨利·福特制成了现代意义上的汽车，1909年T型汽车标准生产线推出，很快福特汽车为世界各国所不敌。1903年12月17日莱特兄弟试飞成功，这一天的最长飞行距离120英尺，时间59秒。
20世纪上半叶科学技术以物理学革命为主轴, 在物理、天文、数学、生物、化学等一系列自然科学领域里, 发生了巨大的变化。由于科学理论的进展和社会经济的发展, 出现了现代科学技术，并酝酿了一场新的科学技术革命。
现代科学技术的兴起和发展,表现为相对论、量子论的确立和物理学革命。相对论原理的确立, 开阔了无限小的微观世界和无限大的宏观世界的研究领域, 成为原子能、宇宙学和天体物理的理论基础。量子论学说的建立和发展,则是物理学革命的又一标志。与此同时，汽车、飞机和无线电通讯三大发明在美国广泛应用。
生物学也发生了巨大变革，分子生物学的兴起,1910年美国遗传学家摩尔根,以果蝇研究实验建立了遗传的染色体系, 解释了遗传因子和染色体系的关系, 从此生物学的研究中心由德转移到美国。1944年美籍加拿大人艾弗里领导的实验小组, 证实了DNA是遗传信息的真正载体。
塑料、橡胶和纤维三大人工合成材料的诞生,是这一时期的另一重要成就,1933年杜邦公司研制成功尼龙, 1938年大批投产正式面世,并成了50年代现代化的象征。
对新技术革命兴起具有重要影响的是,原子能技术、计算机技术和航天技术在第二次世界大战期间的突破。1941年底, 美国政府决定实行曼哈顿计划,1945年7月16日美国试爆第一颗原子弹的成功,标志着利用原子能时代的开始。二战期间,宾夕法尼亚大学莫尔学院电工系和阿伯丁弹道研究实验室,为陆军提供火力表而研制计算机,促进了电子技术和计算技术的结合,1946年2月14日,在宾夕法尼亚大学被称为埃尼阿克的美国电子数值积分和计算机(ENIAC)问世。埃尼阿克和1954年通用电子计算机(UNIVAC), 标志第一代电字计算机的正式诞生。
此外,管理科学的诞生也引人瞩目。1911年泰勒出版了《科学管理理》一书,1943年维纳等人发表了《行为目的和目的论》的论文, 标志控制论学说的酝酿。
二． 第三次科学技术革命
1. 原子能技术的新发展
这是现代科技史上的重大成就，但是它首先被用于军事目的。1952年10月31日，美国在马绍尔群岛试爆氢弹成功,1953年装有核弹头的炮弹也发射成功。根据美国自己的披露, 从1945年至90年代初美国共进
行了1051次核试验,其中有204次是从来没有宣布过的。
和平利用原子能的开始,标志人类改造自然的一个重要阶段。1947年美国发明同步回旋加速器,1958年美国建立了民用核电站。美国1989年已有110座核电反应堆,是世界核电站最多的国家, 发电总量远远超过水电和油电的总量。
2. 微电子与计算机技术的崛起
1951年美国雷明顿－兰德公司使用了第一台商业用的电子计算机。10年内电子计算机很快就在发达国家拥有了15000台以上的计算机。1956年美国制成了军用小型的晶体管计算机。
1958年出现了民用晶体管计算机,成为第二代计算机。
1964年8月，在克雷，西摩的领导下问世的计算机是第三代计算机, 可以集成100-1000个晶体管,成为1000个以上的晶体管集成电路,中规模集成电路(MSI),或称电脑。
70年代以来又演化为大规模集成电路(LSI)的第四代计算机。它可以集成20多万个元件的芯片。80年代的超大规模集成电路(VLSI)芯片上集中的元件已达100万个以上。
大体上计算机, 每隔5-8年运算速度提高10倍,体积缩小10倍,成本降低10倍。在超大型计算机发展的同时, 微型计算机和微处理机, 家庭和个人用电脑迅速发展。
70年代以来信息技术已成为新技术革命中最重要的领航技术。它突出反映在电子技术,微电子计算机和微电气的结合上面, 以及广泛推行工业自动化, 办公室自动化和家庭自动化上面。信息技术的发展包括遥感等接受技术, 光纤等通讯传递技术。电子计算机则巨型、微型、网型、智能型同步迅速发展。电子计算机的广泛应用在生产自动化、 管理现代化、科技手段现代化、国防技术现代化、家庭和社会生活现代化、情报和信息手段现代化等方面已经产生了极为深远的影响。
3. 航天和空间技术的发展
1958年1月31日,在布劳恩的主持下,美国发射了重量小于苏联但重量很高的探险者1号人造地球卫星。1962年2月20日,美国约翰·格伦乘水星6号宇宙飞船遨游太空绕地球3周后安全降落。从1961年5月--1972年12月, 美国成功地实施了规模巨大的阿波罗登月计划,1969年7月16日美国东部夏令时间上午9时32分,阿波罗11号升入天空,7月20日美国东部夏令时间下午4时17分41秒,登月舱平稳价格降落在月球表面。宇航员阿姆斯特朗称“这是人类的一小步，也是人类的一大步。”
70年代以来的空间技术,开始了由近地空间为主转向太阳、太阳系行星和宇宙空间的探测研究。1981年4月12日, 美国第一个可供连续使用的哥伦比亚航天飞机试飞成功, 于4月15日凌晨在加州爱德华空军基地安全降落, 历时2天6小时25分52秒, 它身兼火箭, 飞船和飞机三种特长, 是宇航事业的一项重要突破。这是美国
第32次航天飞行。其后发现号、大西洋号、奋进号等航天飞机陆续升空。
80年代以来, 美国的‘空间实验室’接待了多飞行实验。美国宣布与俄罗斯共同开发第二代太空轨道站，在2001年建成第二代永久性的太空实验综合体。在航天领域美国还发射了大量的用于科研、通讯、社会生活和军事目的卫星。
4.生物技术的突破
它突出表现为细胞工程, 基因工程(遗传工程),酶学工程和发酵工程(微生物工程)的发展。生物工程广泛应用于医疗诊断, 制药工业, 食品加工, 化学工业, 能源, 农业, 采矿, 冶金, 石油, 环保等领域, 并正酝酿着新的技术突破。
在美国出现了高度技术密集的农业工厂化进程。这是一项综合运用现代高技术、新设备、以及现代管理方法进行的全面机械化、自动化、以至电子化和技术资金高度密集型的生产进程。医药新技术在美国的发展同样是革命性的，表现为人工设计与合成新的药物，一大批新要研制成功并相继投入市场。医学诊断技术取得新进展。60年代以来由于微电子技术渗透到医学领域，为现代化诊断手段提供了新的天地。生物药物也开拓了新领域。
5. 新材料技术
80年代以来大量高新材料纷纷涌现。从使用的类型角度说有传递, 记录或存储的信息材料;新高温结构陶瓷, 非晶态材料和超导材料的新能源材料, 特别是超导材料80年代中期以来有突破性进展。一些新兴金属材料在科技革命的大潮中应运而生。传统铁、铅、锌、铝等金属进一步更新品种，与宇航、电子、原子能等高新技术联系密切的金属材料越来越受到重视。电子和光电子材料在战后的发展也是突飞猛进的。
此外，海洋工程和其他领域的科学技术，自然科学领域的研究也取得了突破。
三 战后美国政府发展科学技术对策
美国一直是当代世界的头号科技大国。美国半个世纪以来保持超级科技大国的地位，
有着第二次世界大战的后果为美国带来的有利条件的推动；
有超级经济大国的实力地位，提供了为发展科技提供了强有力的物质手段；
有为了保持超级经济大国和军事大国而加剧军备和科技竞赛的需要，以及追逐垄断利润的刺激；
还有美国对科技的强有力的干预和调整政策,重视对科技的组织管理。
1.联邦政府强化对科技的科学管理
有人将联邦政府强化对科技的科学管理，概括为四Ｍ系统工程(人才, 机器, 材料和资金, 英文字母均为Ｍ)，它包括协调基础科学研究和应用科学研究, 建立专门机构领导或指导科研的规划,研制和开发,采取了推动科技发展的一系列政策和法令。1950年杜鲁们门签署成立了国家科学基金委员会，此后科学技
术成为政府的重要议事内容。
1957年11月，美国白宫成立了总统科学技术特别助理一职，人们称它是“科学进白宫”。1958年美国国家科学基金会向总统提交了题为《基础研究----国家的资源》调查报告, 把基础研究看作国家的资源。1958年国家航空宇宙航行局成立,揭开了美国探索外层空间科研活动的新页。美国政府是重大科技项目的主要组织者和投资者,由于这些项目大都周期长、耗资大、利润低、风险大，一般私人企业无力或不愿进行，政府的举措保证了这些项目的顺利实施。
2.美国科研资金和组织的多渠道政策
美国有推动科技发展的较全面的配套政策,首先集中体现在多渠道地投入和分配科研资金,以及科研组织的多轨并举方面。政府科研经费的投入和分配,关系到国家科研发展的主攻方向。美国曼哈顿计划的实施、阿波罗计划的成功、新一代航天飞机的升空、星球大战计划的推行都说明了它对发展科技的重要性。
战前美国政府的拨款只占全部科研经费的20％, 战后增加到50-60％。1945-1971年间, 美国政府的科研拨款，主要用于国防部、原子能委员会和国家宇航局三个部门, 其它部门只占总数的7.4％到15％。它对美国实施全球战略起了重要作用。1955-1974年在美国的3920亿科研经费中，有60％是由政府提供的。
在政府集中力量组织重点研制发展与现代化武器系统,以及有关国计民生的重大尖端课题的同时，政府自50年代末起也注意应用科学和基础科学的资金投入,1992年美国研究与发展的总投资为1570亿美元。资金来源51％来自工业界，43％来自政府，6％来自大学或非盈利机构。从资金的用途看，61％用于开发，23％用于应用研究，16％用于基础科学。1985-1992年间，研究与发展总开支,在GDP中的比例在2.8％-2.6％之间。
由于冷战结束后的新形势, 克林顿总统强调要把政府的研究和开发的投资重点由军事工业转向民用工业。就全世界的科研研制经费投入而言，美国占世界第一。推动科研组织的多轨并举,是美国科研体制的特色。美国有三种独立的科学研究体系，即政府所属的研究机构、大学研究所、大中小企业和个类基金会的研究机构。三类研究机构相互协调,相得益彰,有利于几方面积极性的调动和高技术研究、理论研究、基础研究和应用研究的结合,也有利于科研和生产的相互促进。有人认为研究开发能力等于科技人员加科研经费。根据90年代以来各年美国500家大企业的研制投入的统计一般都超过企业年资金的10％以上。
3.美国科教兴国和强国人材战略
美国科教兴国和强国战略在人材领域方面的突出表现在重视全方位教育和人才的选用及引进
上。战后美国科技队伍的发展速度,超过了其他领域的人才增长速度,根据联合国教科文组织提供的材料,1990年世界各地区,每百万人口中从事研究与发展的科学家和工程师人数,北美为3360人(其中美国占90％左右),为其他地区总和的1.23倍。
雄厚的高质量的科技队伍无疑是与美国的全方位教育和人才的选用及引进政策分不开的。美国的教育兴国政策对科技的发展起了重要作用。1958年国防教育法,1964年经济机会法,1965年中小学教育法和高等教育法等教育立法起了有力的保障作用。美国政府除了注意办好包括成人教育在内的终生教育网外,还注意选拔有组织能力的科学家,从事科研的管理工作，专门建立了评选机构,负责推荐候选人和确定选拔标准。
1990年4月,美国总统布什颁布了提高教育水平的七点计划。重视基础教育、高等教育、成人教育和终身教育, 着力提高劳动力素质, 强化人力资本是美国立足21世纪的关键问题,其后明确宣布2000年教育目标。美国自1965年以来的历次移民法的修改,均向有一技之长的科研人员倾斜。80年末，在美国获得博士学位中的非美国出生者占到59％，美国工程系科的研究生一半以上是外国人,35％以下的主讲教师中有60％是外国出生的。
4.美国刺激科技发展的具体对策
最重要的是倡导专利制、合同制、奖金制和基金制。专利制是美国近代引自英国,并大大发展了的一项刺激科技发展的重要举措。战后美国的科技发明和革新，远远领先于世界各国。到80年年代初，西方世界的重大科技发明中重大发明有65％是美国首先研制成功的，在29项重大发明中有19项是在美国首先使用的。1952-1973年间，国际上492项重大技术革新项目中，美国占了319项。1963-1977年，美国拥有118万多件技术发明和技术革新专利，其中美国人申请的专利数为85万件。
美国也是世界上最大的技术输出国。美国十分注意通过合同制来鼓励科学技术的发展。美国的合同制于第一、二次世界大战期间,是临时性措施并限于军事目的, 战后成为固定措施, 50年代起又由军事工业推广到民用工业。
它向承包单位提供大量的科研经费和稳定的市场, 它实行分层负责、赏罚分明的制度, 有利于庞大研制计划的顺利完成。政府的2/3科研经费是通过分配给一些科研单位,按一定规格、数量和质量订购作需要的研制项目。它直接和间接地刺激了科学技术的发展，为承包合同的科研单位提供了大量科研经费和相对稳定的市场，科研单位可以利用科研经费来扩大科研实验室，购买新的科研设备，招聘高水平的科研人员，从而有利于科研质量的提高。它还使承包合同的学校、企业和个人拥
有一切发明创造的商业权和取得必要的情报。它推动科研与生产的紧密结合，从而使新的发明创造很快得以推广和应用。尽管这种制度在美国常常被用来作为一种发财致富的手段，但是这与发展科学技术却是并行不悖的。
诺贝尔奖金制迄今仍是自然科学成就的重要象征和科学家的崇高荣誉。战后美国获诺贝尔奖学金的数量共200多人，1945-1976年间，诺贝尔奖金获得者总数中，美国人(含外国出生)占了51％，1993-1995年间的诺贝尔化学奖、生理学或医学奖、物理学奖中获奖者共18人，其中，美国人11人，显示了美国在科技领域的超级大国地位。
各类基金制度,则对于引导科研方向和保障研制的完成起了重要的作用，美国国家科学基金会从1983年起设立总统青年探索者奖，激励青年人进行科研探索。
此外通过税收优调节和强化保障科技发展的立法体制，来刺激科技的发展也是美国政府的一项重要政策。
5.美国发展高新技术发展战略
1985年1月3日, 白宫公布了总统战略防御计划, 即星球大战计划。事实上这是一项以高科技为中心带动国民经济, 科学技术和国防全面发展并凭借技术优势来谋求战略和政治目标的计划。集多种学科交叉之大成, 几乎囊括当代所有高科技和前沿学科。
这一计划是继曼哈顿工程、阿波罗计划、航天飞机计划之后又一项集军事和民用高技术于一体的高技术群综合研制计划，它以进地外层空间为基地，以激光等非核武器为主要作战手段的多层次太空战略防御俄综合体系。
它的实施,在战略上企图以控制宇宙权来夺取霸权;
在政治上以退为进迫使苏联在其它领域作出让步;
在经济上实现一石四鸟: 振兴美国、夺回主导权; 拖垮苏联、拉大差距并制服西欧及日本;
在军事上以确保生存战略取代相互摧毁战略并发展新一代的主战兵器。
由于苏联解体,美国战略目标的重大调整及国内经济危机的困扰,1993年5月 美国宣布放弃星球大战计划，同时继续实施经修改的武器研制计划——弹道导弹防御计划(BMD)。
美国发展高技术的战略总目标,是维护美国作为21世纪的世界技术大国地位。进入90年代后,迅速抢占高速信息技术成为美国集中关注的目标。
1993年克林顿政府提出了美国“信息超级高速公路”的建设计划, 它是在1969年美国国防部高级研究项目局建立的,在用于支持军事研究的计算机实验电脑“互联网络”(Internet)基础上延伸和发展起来的, 70年代和80年代这一网络获得发展，但只限在科学家、学者、大学和信息工作者之间。
1988年底美国国家科学基金会(NSF),在全国范围内建立了5大超级计算机中心。为了资源共享，开始
了全国组网工作。与次同时，网络信息开始和企业间结合，企业利用信息网络和千家万户联系，这样互联网络很快扩大到全国。
90年代初，美国的通讯卫星和电缆已经连接102个国家900多个网络中心。由副总统戈尔负责的特别小组, 具体组织信息高速公路的实施。整个工程将耗时20年, 总投资4,000亿美元,主要靠民间投资, 政府的远期投资为300亿美元。这种信息高速公路简单说来，只需以多媒体为载体，以光纤为通道，像公共交通网那样，把全国的政府机构、企事业单位、社会团体、大中小学校、研究机构、医院等公共服务和娱乐单位、各个家庭和个人等用户联系起来，以互联网络的方式快速传递数据、文字、图像和声音的信息系统。
1994年1月，克林顿总统在每年一度的总统咨文中重申，要在2000年前把“全国的每一个教室、每一个诊疗所、每一所医院。每一个图书馆都联系在一起，形成一个全国范围的信息高速公路。”到2000年, 有钱加入这种信息超级高速公路的美国人, 每天一起床,就可以读到通过电子方式传送来的他们最喜欢的日报。他们还能核对他们的银行账户或通过网络从事目录购物。一些工人可以大大缩短每天的上班行程, 只需从早饭桌上走到家中的一台,和办公室电脑联网就可以了。这一宏伟目标的实现, 将使全国信息化得以实现。为迎接信息高速公路的到来, 1993年以来,美国出现了电讯业和电视业的跨地区兼并的旋风。信息高速公路发展引起的科技竞争，带来了信息革命的快速发展。全球信息网络化的影响是深远的。
四 战后美国科学技术发展的世界性影响
当代美国新科学技术革命的影响是历史上任何时期都不可比拟的。概括说来表现在以下几个主要方面:
1. 极大地提高了社会生产力,推动现代化和信息化的发展。
在美国的科学技术在越来越大的程度上成为社会生产力的第一要素。劳动生产率的提高, 已经主要不是依靠单纯提高劳动强度,而是通过生产技术的不断改进、劳动者技能的提高,以及劳动对象与劳动手段的改进，科技因素在经济发展和劳动生产率中所占比重,增加到60-80％。新技术革命的应用,大大降低了生产中的物耗和能耗。90年代初,美国摆脱危机的主要手段之一是加速发展新兴科技产业和对原有工业的技术改造。在所有新兴产业中,信息产业是最快速发展的行业之一。
2. 促进社会经济结构和生活结构的革命性变化。
主要表现为:农业、工业和服务行业三大产业结构发生革命性变化，第三产业兴起,而传统的第一, 第二产业在国民经济中的比重下降；信息产业及其它新兴产业的兴起, 1973年以来, 美国的‘朝阳
工业’每年以20％的速度递增, 信息技术、生物工程、航天产业、海洋开发方兴未艾。
科技发展推动生产关系的深刻变化和社会各阶层的巨变。由于信息技术的发展, 机器从动力机, 传动机和工具机三部分组成包括控制机四部分。新的工厂自动化技术正在给工业生产,带来了前所未有的革命性变化。实际上, 汽车、轮船、飞机和其它产品, 在未制造之前就可以模拟出它的全部过程。甚至连核试验,也无需实地试爆。
与此同时, 出现了生产组织和管理体制的集中化、分散化并存的趋势。计算机的影响遍及每一经济和社会生活领域。以光纤技术为基础, 依靠人造地球卫星和蜂窝传输技术而建造起来的通讯基础结构,可与修建铁路和高速公路网相匹敌。由于科技的发展, 大大强化了国家对经济和科研事业的干预。
科技发展也推动部门经济结构、地区经济结构和学科的发生重大变化。地区居住结构也将随之发生重大变化。传统意义上的农村和城市、市中心地区和城郊地区、商业区工业区和居民区的划分,将因电子化和现代化的普及而变得难以区分。
3. 大大加速社会生活的现代化和全球化的趋势
由于信息高速公路为代表的电子网络全球化趋势的扩大和完善，家庭所需要的各种服务几乎都可以不出家门。不离社区和城市而获得。信息技术正迅速地改变着人们的生活和工作方式。
4. 有利于美国在国际经济格局调整中处于优势地位
在当今世界,世界经济竞争本质上归结于科技竞争, 科技地位在国际经济竞争中色地位日益重要, 国际经济关系的调整,在很大程度上受制于科学技术尤其是高科技的发展。科技实力已成为当今衡量一个国家的综合国力的重要标志,而美国的科技优势已经成为不争的事实。
5. 促进武器的急剧变革和军事战略的重大调整
80年代以来, 美苏核战略开始发生质的变化是和军事科技的迅速发展分不开的。信息战和高科技在海湾战争发挥了不可替代的作用,新一代高技术武器预示一场新的军事革命的来临。
6.推动着文化艺术和教育现代化手段的急剧变化。
在文化界出现了前所未有的电子出版物、电子音响物、电子音乐、电子绘画等电子艺术手段的电子信息文化,为文化艺术领域带来了空前的繁荣,文化艺术生活得到了极大的丰富和发展,出现了“真正的文艺复兴”时代。
由于信息化的迅速发展,知识更新速度大大加快,教育的直接目标从掌握书本知识为主,发展到以培养学习能力,发展新知识能力为主，素质教育居于越来约重要的地位。
由于学校可以进行远距离教学,多媒体的介入教学过程将使教育体制、内容和方式更加多样化,
为教师和学生提供更加丰富的教学资源,为继续教育提供了方便条件。新技术革命的迅速发展还带来了人类思维方式的大发展和大解放。它大大开阔了人们的视野。
最后: 关于教学的重点、研究建议、思考问题和参考书目：
教学重点:
1.美国经济的发展与科术革命的关系
2.美国政府发展科技的对策
研究建议:1.着重研究美国处于两次科技成果革命中心地位的影响
2.着重研究美国政府发展高科技的对策
思考问题:
1.为什么美国能够成为第二次科技革命和新技术革命的发源地?
2.美国如何保持和发展科技的优势地位。