技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.4.3-1.4.4） | 资水东流
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前期参见：
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.1） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.2） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.3） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.4.1-1.4.2） | 资水东流
1.4.3 从瓦特谈起：蒸汽机引发的正反馈
这一小节的内容参考了网友马前卒的帖子，在此表示感谢。
在详细探讨工业革命是如何爆发前，先给大家介绍一个模拟电路概念——迟滞比较器。这个例子说明了不能以连续可逆的观点来看待事物。
一个正向+1 V阈值（可以是其它值）的迟滞比较器有一个输入端，一个输出端，在一定电源电压下，缓慢调节输入电压，从-15 V到+15 V，观察输出电压，会发现输出电压从-15 V 变化到+15V。由于输入电压是连续变化的，很多人会认为输出电压也是连续变化的。但情况正好相反，仔细观察后发现，输入电压从-15 V一直变化到接近+1 V（比如0.99 V），输出一直维持在-15 V不变。一旦输入电压开始接近+1 V，输出电压急剧变化。输入电压从+0.99 V变到+1.01 V，输出猛然从-15 V突变到+15 V。之后，输入电压从+1.01 V变到+15 V，输出维持+15 V不变。
横轴为输入电压，纵轴为输出电压，U-、U+为两个门限电压值
从输入输出曲线上会发现，曲线在输入电压+1 V附近是90度垂直上升。原因很简单，一旦越过+1 V阈值，电路上会产生一个正反馈效应，这个正反馈效应会使得负者越负，正者越正，输出急剧变化。而且，神奇的是，一旦输入越过+1 V阈值，输出从-15 V变成+15 V后，再反方向把输入电压从+1.01 V调回到+0.9 V，甚至-0.9 V，输出电压保持+15 V不变。这表明，一旦越过某个阈值，电路环境会发生改变，不能想当然地认为事物可逆。
在绝大部分人的心目中，认为工业革命是一种自然而然的变化，时间够了，蒸汽机自然会出现，自然会推动工业文明的到来。但事实是，工业文明的诞生需要越过一个关键的阈值点。
许多教科书上（历史书、物理书）说瓦特是蒸汽机的发明者。这是误传。世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家亚历山大港的希罗（Hero of Alexandria）于1世纪发明的汽转球（Aeolipile），是蒸汽机的雏形。英国人萨维利（Savery）于1698年、纽可门（Newcomen）于1705年各自独立发明了早期的蒸汽机，用于矿井抽水。由于效率太低，也只能在便宜煤炭充足的矿井中抽水。1769年后，瓦特的一系列革命性改进大幅度提高了蒸汽机的工作效率，让蒸汽机在各个领域的应用成为可能。
蒸汽机的原理并不复杂，英国科学家李约瑟曾提出一个著名论断：蒸汽机＝水排＋风箱。他想用这一公式说明，没有中国古代技术成就，西方近代革命的心脏——蒸汽机是不可能发明的。从蒸汽机的关键结构看，“风箱”解决了双作式阀门问题，而“水排”则提供了直线运动和圆周运动之间的转换设备。“风箱”是我国宋代发明，尔后传到西方，18世纪在欧洲普遍应用；而“水排”1900多年前就在我国出现，《后汉书·杜诗传》中有明确记载。从这个角度看，我国古代先进的技术已经为蒸汽机发明打下了基础，但最早发明“风箱”和“水排”的中国人却没有制造出蒸汽机。
李约瑟
除了中国之外，纵观历史，古埃及、古巴比伦和古代印度，都有着蒸汽机雏形的历史记载。
工业革命的爆发，需要一系列条件。历史上有很多显赫帝国，西方的罗马帝国，中东的波斯帝国，阿拉伯帝国，华夏的汉唐宋明，甚至于蒙古帝国，其所达到的技术水平，其所能动用的人力物力，其对于动力的需求，都不比18世纪中晚期的英国差。但偏偏各种因素干扰，无数次有意无意的努力，总是离那关键的阈值点差那么一点点。
农业文明的几千年技术交流，英国这个海上帝国的体系容量，使得瓦特的革命性扰动终于在18世纪中晚期越过了一个关键的阈值点。
用马前卒的话来概括：
蒸汽机和机床加工的工具可以显著提高矿井的效率（煤、铁的采掘），廉价的煤炭和钢铁通过冶炼工序，又可以反过来提高蒸汽机与机床的产量。另外，机床可以用来制造更多的机床和精密的蒸汽机，蒸汽机也可以提高机床进行金属加工的加工能力。人类历史上第一次有一系列的相关技术通过如此之多的相关工序互相促进，最终形成了一个加工能力和能源采集的正反馈系统。
这个正反馈不断扩大规模，提升加工精度和个人生产效率，将其他部门卷入自升级体系，最终建立了一个大工业体系，为整个经济体系提供稳定的负熵流。
类似现象在之后的200多年还有多次，内燃机、免疫技术、电力和计算机都引发过相应的正反馈。当然，正反馈过程不可能无限制持续下去，正如上面提到的迟滞比较器受电压电压的约束，技术革命引发的正反馈会受到各种各样的制约，如资源、市场和道德等等。当一种正反馈过程开始停滞下来的时候，危机开始酝酿。1929年和2008年的经济危机就是典型例子。
就人类文明整体而言，正反馈的过程就是越过技术台阶的过程，90度垂直的台阶，需要90度垂直的正反馈助力。
1.4.4 需求不是救命稻草
科学理论的进展往往吹起美好但空虚的泡泡，技术进步却能带来真正的需求。
2008年爆发金融危机以来，世界经济，尤其是发达国家，已经萎靡不振快7年了，而媒体上报导坏消息的时候，往往以“2008年金融危机以来”这样的语句作为展开点。和历史上危机不同的是，本次危机的特点就是拖延时间长。1990年和2001年的经济危机，持续时间都很短，市场反弹很快。从宏观历史看，如果不计1990－1991年的轻微衰退和2001年由于911事件所导致的美国宏观经济增速的短期下滑，自1979至1983年的美国和西方发达国家的经济衰退到2008年以来的这场经济衰退，整个西方世界已经保持了四分之一多个世纪的经济增长。
本来经济危机和经济繁荣应该是循环往复的，但这次经济危机后，似乎看不到经济重新繁荣的征兆。个人认为，此次危机之所以破坏程度深，对中产阶级的打击超过了以往危机，是因为本次危机在反弹阶段和过往危机有本质上的区别。从时间轴上来看，人类可能进入了一个新时代：技术革命（不是科学）的大停滞时期，技术改进还在发生，但看不到革命性质变的苗头。
本次危机后，严格意义上讲，2001年IT泡沫破灭后，西方突然发现，下一个产业突破点，下一个经济增长点在哪儿呢？2001年IT泡沫破灭后，美联储为什么将联邦利率大幅下调？因为在找不到新型产业突破点的时候，必须依靠房地产泡沫来推动经济发展，满足资本牟利的需要。当2008年次贷危机导致金融崩盘后，房地产泡沫也就一去不再回头，没有了新的投资方向，所以有一个很奇特的现象：美国企业里有着史无前例的充裕现金，国内失业人数一大群，但它们都不愿意投资。【美国企业现金储量达历史最高水平】
而媒体上的常规报导都把这归咎于“需求不足”。按照以往经验，只要采用凯恩斯的理论，不停的刺激需求，危机就会过去。这7年中，美欧日采用了一切办法来刺激经济。除了行政部门的常规刺激政策，金融部门更是以超出常人想象范围的方式来给市场添加助力。美联储一次又一次的搞量化宽松，加息更是一再拖延；欧洲央行许诺无限制的购买债券；日本干脆以威胁以印钞的方式来撬动市场。但即使在这些史无前例的“救心针”作用下，发达国家的就业市场依旧远远没有恢复到危机前的水平，而民间的抗议示威则是一浪高过一浪。特别是欧洲那些二流发达国家，都快逼近国家破产的地步了。值得注意的是，在西方面临窘境的同时，东方的中国也进入了所谓的“新常态”时期，传统的刺激政策出现边际效用递减现象，以至于有人开始宣称，今年【按：2015年】是最后一次看到7%的增长率。
因此，凯恩斯的刺激需求理论说明不了当前的窘境，熊彼特的创新衰竭理论反而被越来越多的的人所重视。
历史一再表明，最根本的需求扩展，往往是由技术革命带来的。
没有蒸汽机和火车轮船，小农社会满足于自产自销，千里之外的东西与我何干？没有内燃机和飞机，跨国旅行是探险，不是享受。
技术的可能性决定了人类需求的范围。就目前看来，人类所需求且可达到的产品都处于效率改进的阶段。自25年前互联网和数字化手机勃兴之后，人类社会没有诞生真正的外拓型产品。
但不知从何开始，有一种说法开始越来越流行，需求决定技术。常常被引用的是马克思的一段话：“社会上一旦有技术的需要，这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”
这种观点很具有误导性，因为它在很多情况下是正确的。不过，正如数学中要区分充分条件和必要条件一样，不能想当然地把这句话看成是放诸四海而皆准的真理。
举几个例子。
商用市场对飞机的要求是越快越好，比如现在跨越太平洋需要十几个小时，大部分旅行者希望能把这个时间缩短。但为什么航空公司做不到? 挟泰山而超北海，非不为，实不能。
人类现在的技术造不出相应的高性能且各项指标都合格的航空发动机，或者说，有推力大的发动机，但成本太高，耗油量太大，可靠性上不去（比如协和飞机）。过去40年，对民用航空发动机的技术改进，只能用龟速形容，导致50年前定型的波音飞机现在还占据市场主流。当然，有人会反驳，速度太快不舒服，所以高速飞机没必要。在人类步行6公里时速的时候，认为坐在60公里时速的火车上很危险，很不舒服。火车60公里时速的时候，不敢想象600公里时速的东西怎么可能舒服，但后来技术达到了600公里时速的飞机很舒服。现在想象6000公里时速不舒服，很恐惧，只是因为长期的航空技术停滞，大众习惯了波音飞机40年不变，难以想象10倍的速度增长。如果技术突然有了大爆炸，让6000公里时速飞机的成本极大降低，舒适度基本不变，大众自然会拥抱新的旅行方式。
协和式飞机
另外一个极端例子：绝大部分人类都向往星辰大海，但当前的航天技术，就原理上而言都难以满足这个要求，航天推进技术并没有因为人类的需求而有革命性进展。
那么，需求推动技术增长这一观点适用于什么场合？个人认为，当技术原理发生质变，技术不再是主要障碍，主要阻力来自于市场惯性和相关利益集团时，需求会推动那些眼光敏锐且雄心勃勃的创业者来推动技术的改进和相关产品的普及。
50多年前，计算机属于国家和大企业的奢侈品，但无数小型机构和组织都渴望一台属于自身的电脑，只不过当时的技术水平决定了电脑价格昂贵，保养困难，使用繁琐。随后爆发的集成电路技术革命，导致CPU领域出现了摩尔定律，电脑的性能飞速提升，同时价格急剧降低。现在随便买一台个人电脑，其性能超越了50年前最顶尖的大型机，但价格不到（换算成黄金）50年前大型机的万分之一。
因此，西方的经济疲软和东方的新常态，可能昭示着过去200年传统经济增长模式的动力开始衰竭。
背景简介：本文是资水东流博士的作品《技术大停滞》的第三版《范式春梦中的地球工业文明：低熵体的困境和下一级技术台阶》，原发于新浪博客（http://blog.sina.com.cn/s/blog_3c4e19860102vyps.html和http://blog.sina.com.cn/s/blog_3c4e19860102w4ll.html），作者授权风云之声发布。全文87000字，风云之声分为多期连载。你不需要同意作者的所有观点，事实上许多观点也都可以商榷。但作者提出的基本问题是真实存在的，事关人类的生死存亡，你一经思考就会深深印入脑海，萦绕于心。对于关心人类命运的读者，这是一篇不可不读的文章。
附：全文目录如下
前言
1 文明和技术
1.1 范式粗谈
1.2 人类文明所经历的范式转换
1.3 范式牢笼
1.4 科学和技术之间存在的鸿沟
1.4.1 科学的本质
1.4.2 技术的核心
1.4.3 从瓦特谈起：蒸汽机引发的正反馈
1.4.4 需求不是救命稻草
1.5 科技利益集团
2 科技利益集团鼓吹的范式春梦：所谓的技术大爆炸
2.1 渲染和洗脑
2.2 论文和专利：天文数字后的荒谬
2.3 比特世界和真实世界
2.4 部分和整体
3 范式春梦外的阴影
3.1 人类面临的技术窘境
3.1.1 能源转换技术的停滞
3.1.2 新能源的窘境
3.1.3 农业，医疗和生物技术
3.1.4 信息技术深度上的麻烦
3.1.5 其它方面的技术
3.2 众多的技术噱头
3.2.1 早早败落的太阳能/光伏噱头
3.2.2 经久不衰的人工智能大噱头
3.2.3 神乎其神的量子计算机噱头
3.2.4 牛逼哄哄的纳米材料噱头
3.2.5 近年来的新噱头
3.3 博士民工和生物技术的挫折
3.3.1 生物噱头的缘起和影响
3.3.2 研究范式和问题
4 低熵体的困境和所面临的技术台阶
4.1 从热力学第二定律谈起
4.1.1 《道德经》的智慧
4.1.2 负熵流和文明层次的跃进
4.2 科技树的主干和分叉
4.3 永远的50年和可控核聚变
4.3.1 永动机之梦
4.3.2 可控核聚变的难产和噱头
4.4 冷静思考:未来不一定会更好
5 台阶前的坑：人类社会的宿命
5.1 耗散结构理论的社会学意义
5.2 大竞争环境的消失
5.3 被全球化抹掉的差异性和人类社会的热力学平衡
5.4 老龄化自锁
5.5 如何填坑？
6 台阶的本质：复杂度魔鬼
6.1 何谓复杂度
6.2 纷繁世界背后的两条规则：适者生存和资本回报预期
6.3技术进步和技术革命：复杂度的变迁
6.3.1 运输/动力系统的演进例子
6.3.2 技术革命的特点和复杂度的变化
6.3.3 正在面临的高复杂度科学魔鬼
6.3.4 源自技术根底的困境
6.4 高复杂度带来的诸多恶果（more is different)
6.4.1 吾知也有涯和生死竞赛
6.4.2 维护成本
6.4.3 来自社会的负反馈
6.5 简单的数学推导
7 寂静星空所隐含的恐怖前景
7.1 大寂静和费米悖论
7.2 细思恐极的三种情景
7.3 宇宙大筛子
7.4 一根小火柴
8 反思和总结
8.1 复活节岛的悲剧
8.2 冷静不代表悲观
8.3 研发需要范式革命
8.3.1 从中心极限定理和大数定律说起
8.3.2 现行科研体制的弊端
责任编辑：郭尖尖
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