軍事工業(yè)的技術(shù)“溢出”作用

                    左大培（2005年11月3日）

    軍事工業(yè)特別是軍事裝備生產(chǎn)的重要性，不僅在于它直接決定著一國的國防實(shí)力，而且在于它在技術(shù)上的“溢出效應(yīng)”，這種“溢出效應(yīng)”使一國軍事工業(yè)的發(fā)展可以極大地提高該國的技術(shù)能力，甚至導(dǎo)致重大的技術(shù)革命。

    現(xiàn)代國家的國防實(shí)力主要取決于其軍隊(duì)武器裝備的先進(jìn)程度和數(shù)量。而如果一個(gè)國家不能自己生產(chǎn)最先進(jìn)的武器裝備，則其軍隊(duì)就不可能配備大量最先進(jìn)的武器裝備。其原因在于，能夠生產(chǎn)最先進(jìn)武器裝備的國家絕不會(huì)把這種武器裝備出售給自己潛在的武裝沖突對(duì)手。美國政府不僅禁止本國企業(yè)將先進(jìn)的武器裝備出售給中國，而且還與日本聯(lián)合起來向歐盟各國、以色列甚至俄羅斯施加壓力，不讓它們向中國出口先進(jìn)的武器裝備。中國如果沒有強(qiáng)大而先進(jìn)的軍事工業(yè)，如果不能自己生產(chǎn)最先進(jìn)的武器裝備，中國軍隊(duì)就不可能大量擁有世界上最先進(jìn)的武器裝備，在未來的戰(zhàn)爭中就只能處于被動(dòng)挨打的地位。

    反對(duì)中國發(fā)展軍事工業(yè)的人總是說，發(fā)展軍事工業(yè)是一種純粹的資源浪費(fèi)，因?yàn)檐娛鹿I(yè)只能生產(chǎn)用于殺人的“產(chǎn)品”，而不能生產(chǎn)真正增進(jìn)人民群眾物質(zhì)福利的物品。這種說法反映的是對(duì)軍事工業(yè)技術(shù)“溢出效應(yīng)”的無知。實(shí)際上，發(fā)展軍事工業(yè)和為軍事目的服務(wù)的生產(chǎn)和研發(fā)具有巨大的技術(shù)“溢出效應(yīng)”，它們可以極大地提高一國的技術(shù)能力和技術(shù)水平，對(duì)其它生產(chǎn)部門的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，甚至引發(fā)根本性的技術(shù)革命。而這些技術(shù)上的“溢出效應(yīng)”可以導(dǎo)致增加真正對(duì)人民大眾有益的物品的生產(chǎn)，因而有助于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和增加人民的福利。

    近現(xiàn)代歷史上最重要的兩大技術(shù)革命——制成蒸汽機(jī)和電子計(jì)算機(jī)，就在很大程度上得益于軍事工業(yè)和為軍事目的服務(wù)的生產(chǎn)和研發(fā)。

    瓦特“發(fā)明”蒸汽機(jī)，被視為英國產(chǎn)業(yè)革命中發(fā)生的近代“第一次技術(shù)革命”的標(biāo)志。實(shí)際上，瓦特只是蒸汽機(jī)的完善者，他改善了蒸汽機(jī)并使之更適于實(shí)際應(yīng)用。在瓦特之前，英國工程師賽維利就于1698年造出了一臺(tái)蒸汽機(jī)；1705年英國鐵匠紐可門設(shè)計(jì)制造了更為優(yōu)越的紐可門蒸汽機(jī)。紐可門蒸汽機(jī)于1712年開始推廣使用。但是紐可門蒸汽機(jī)將汽缸和冷凝器合在一起，而且封閉不嚴(yán)，蒸汽進(jìn)入汽缸時(shí)造成空氣混入，也影響汽缸內(nèi)部真空度的提高。瓦特的真正功績?cè)谟谙思~可門蒸汽機(jī)的這些重大缺陷，而他之所以能如此，在很大程度上靠了軍工生產(chǎn)的“技術(shù)溢出”。

    瓦特1756年以后在格拉斯哥大學(xué)作修理教學(xué)儀器的徒工，1864年利用為大學(xué)修理演示用的紐可門蒸汽機(jī)而開始研制蒸汽機(jī)。但是最初制造的蒸汽機(jī)到處漏氣。瓦特后來發(fā)明了蒸汽“冷凝器”，使汽缸與冷卻蒸汽分離，解決了因汽缸冷卻造成的蒸汽浪費(fèi)問題。1769年瓦特發(fā)表了關(guān)于制造蒸汽機(jī)的第一個(gè)專利，其效率比紐可門蒸汽機(jī)大大提高，耗煤量減少了75％。紐可門蒸汽機(jī)的活塞運(yùn)動(dòng)，一部分靠蒸汽推動(dòng)，另一部分靠外界的大氣壓力推動(dòng)；而瓦特蒸汽機(jī)則采用密封汽缸，活塞的運(yùn)動(dòng)完全靠蒸汽的推力。所以，人們稱它為世界上第一臺(tái)蒸汽機(jī)。

    顯然，瓦特對(duì)蒸汽機(jī)所作的重大改進(jìn)，在很大程度上靠的是他采用了密封汽缸，使蒸汽機(jī)不再漏氣。而他之所以能解決蒸汽機(jī)漏氣的問題，又靠的是英國發(fā)明鏜床的威爾金森技師的幫助。瓦特通過布萊克教授介紹，認(rèn)識(shí)了這位威爾金森技師，威爾金森用鏜炮筒的技術(shù)來為瓦特鏜汽缸和活塞，解決了蒸汽機(jī)漏氣的問題。

    也就在瓦特致力于改進(jìn)蒸汽機(jī)的時(shí)候，威爾金森于1775年發(fā)明了世界上第一臺(tái)真正的鏜床。確切地說，威爾金森的鏜床是一種能夠精密地加工大炮的鉆孔機(jī)，它是一種空心圓筒型鏜桿，兩端都安裝在軸承上。

    威爾金森之所以發(fā)明鏜床，是因?yàn)?7世紀(jì)之后，由于軍事上的需要，大炮制造業(yè)的發(fā)展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人們急需解決的一大難題。1728年，威爾金森出生在美國，20歲時(shí)遷到英國。1775年，47歲的威爾金森在他父親的工廠里經(jīng)過不斷努力，終于制造出了這種能以罕見的精度鉆大炮炮筒的新機(jī)器。

    威爾金森的這項(xiàng)發(fā)明沒有申請(qǐng)專利。1802年，瓦特也在其書中談到了威爾金森的這項(xiàng)發(fā)明，并在他的索霍鐵工廠里進(jìn)行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽機(jī)的汽缸和活塞時(shí)，也應(yīng)用了威爾金森這架神奇的機(jī)器。瓦特之所以這樣積極采用鏜床這種當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的機(jī)器，是因?yàn)榧庸に恼羝麢C(jī)汽缸非用鏜床不可。當(dāng)時(shí)，瓦特就是利用水輪使金屬圓筒旋轉(zhuǎn)，讓中心固定的刀具向前推進(jìn)，用以切削圓筒內(nèi)部，結(jié)果，直徑75英寸的汽缸，誤差還不到一個(gè)硬幣的厚度，這在當(dāng)時(shí)是很先進(jìn)的了。

    瓦特完善蒸汽機(jī)的這段歷史清楚地表明，制造蒸汽機(jī)的技術(shù)與制造大炮的技術(shù)緊密相關(guān)，制造有效率的蒸汽機(jī)是軍事工業(yè)制造大炮的技術(shù)“溢出”的結(jié)果。

    《大英百科全書》指出，在18世紀(jì)英國發(fā)生產(chǎn)業(yè)革命之前，人類大部分的主要技術(shù)成就都開始于亞洲。弗蘭克在其所著的《白銀資本》一書中，更是列舉了方方面面的事實(shí)來說明，在1800年之前，歐洲總的說來在科學(xué)技術(shù)上并不比亞洲先進(jìn)，在陶瓷業(yè)、絲織業(yè)和棉紡織業(yè)等重要產(chǎn)業(yè)上更是落后。但也就是在弗蘭克的這些論述中就透露出，西歐各國產(chǎn)業(yè)革命前在先進(jìn)軍事裝備的生產(chǎn)技術(shù)上就已經(jīng)超過了亞洲。

    19世紀(jì)末中國的清政府曾經(jīng)把歐美國家的優(yōu)勢概括為“船堅(jiān)炮利”，把這一說法應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)革命前西歐國家的技術(shù)優(yōu)勢上，倒再恰當(dāng)不過。弗蘭克在其書中也談到，18世紀(jì)末印度在造船技術(shù)的許多方面還不次于歐洲國家，但是在把船只造得像戰(zhàn)艦時(shí)卻必須模仿歐洲國家——這意味著最好的戰(zhàn)艦總是歐洲國家造的。而“到1500年，西方制造的——由土耳其或歐洲鑄工制造的——銅炮和鐵炮比東方的火炮更有威力，也更靈活”?？脊虐l(fā)掘表明，明末中國山東海防要塞上的大炮就是從葡萄牙進(jìn)口的，而歷史記載更說明，明末清初中國的歷次戰(zhàn)爭中都大量使用了從西方國家進(jìn)口的大炮。這顯然是由于西方國家在明末（17世紀(jì)中期）在制炮技術(shù)上已經(jīng)領(lǐng)先于首先發(fā)明和使用了火藥的中國。

    聯(lián)系到制炮技術(shù)對(duì)蒸汽機(jī)制造的促進(jìn)作用，我們就可以得出一個(gè)清晰的結(jié)論：歐洲國家最初是優(yōu)先發(fā)展了先進(jìn)軍事裝備（大炮等等）的生產(chǎn)技術(shù)，首先在先進(jìn)軍事裝備的生產(chǎn)上奪得了技術(shù)領(lǐng)先地位。西歐國家正是靠首先奪得先進(jìn)軍事裝備生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)先地位來帶動(dòng)其它領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，最終趕上并超過亞洲而獲得了全面的技術(shù)優(yōu)勢。

    直到第二次世界大戰(zhàn)及戰(zhàn)后，歐美的發(fā)達(dá)國家仍然在走這一條它們傳統(tǒng)的致勝之路。美國靠為國防需要而進(jìn)行的研制發(fā)展起了優(yōu)勢的大飛機(jī)制造和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)，就是這方面的突出范例。

    在電子計(jì)算機(jī)研制成功之前，最高水平的計(jì)算機(jī)是1944年8月完成的“馬克－1”機(jī)電式計(jì)算機(jī)。美國的艾肯與其同事從1939年開始得到IBM公司資助，哈佛大學(xué)也乘機(jī)成立了計(jì)算研究所，經(jīng)過4年努力制成了“馬克－1”。該機(jī)有15.5米長，2.5米高。但是機(jī)電式計(jì)算機(jī)工作中仍有機(jī)械動(dòng)作，運(yùn)算速度很難有更大提高。

    在第二次世界大戰(zhàn)期間，英國為破譯密碼秘密制成代號(hào)為“柯洛索斯”的電子計(jì)算機(jī)。這實(shí)際上是人類制成的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)專用機(jī)。但是它是情報(bào)部門的機(jī)密，一直保密到1975年才公開。

    第一臺(tái)通用的電子計(jì)算機(jī)是1946年在美國賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾電氣工程學(xué)院制成的。它被命名為“電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)”（Electronic  Numerial Integrator and Computer），英文縮寫為ENIAC（“埃尼阿克”）。而如果沒有美國軍方出經(jīng)費(fèi)資助，這第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是不可能制造出來的。

    1937年美籍保加利亞學(xué)者阿塔納索夫提出了ABC電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案，到1941年1月已制成了該機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵部件——控制器，并預(yù)告整個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)將有300多個(gè)電子管。但為該機(jī)研制提供資金的是農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站，在這樣的資金資助下，該機(jī)并未制成。

    賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電氣工程學(xué)院的莫克利參考了阿塔納索夫的方案，與?？颂匾黄鹛岢隽穗娮佑?jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)時(shí)已是1942年，為滿足戰(zhàn)爭需要，莫克利所在學(xué)院正在同馬里蘭州阿伯丁試炮場聯(lián)合進(jìn)行一個(gè)軍事研究項(xiàng)目：為陸軍計(jì)算炮擊表。這些表的計(jì)算量非常大。為了能夠快速完成這樣大量的計(jì)算，莫克利向該課題組中負(fù)責(zé)與陸軍軍械部聯(lián)系的軍方代表、原密歇根大學(xué)副教授、數(shù)學(xué)家戈德斯坦中尉談了自己的電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案，得到戈德斯坦全力支持。

    戈德斯坦向其頂頭上司吉倫上校作了詳細(xì)的匯報(bào)，在吉倫上校的大力支持下，負(fù)責(zé)與阿伯丁聯(lián)系的莫爾學(xué)院的勃雷納德教授按照軍械部的要求，在1943年4月2日起草了一個(gè)為阿伯丁試炮場制造一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)的計(jì)劃方案。

    一個(gè)星期之后，1943年4月9日，勃雷納德教授在莫克利和?？颂氐呐阃?，前往阿伯丁出席決定是否試制第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的討論會(huì)。阿伯丁軍方出席會(huì)議的有：阿伯丁試炮場彈道學(xué)研究所所長西蒙上校，普林斯頓高等研究院的著名數(shù)學(xué)家維伯倫教授等，維伯倫是西蒙的主要科技顧問。會(huì)上認(rèn)真討論了這一方案的種種潛在可能性，由于申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)的數(shù)額巨大，會(huì)前維伯倫教授對(duì)方案審閱過多次，會(huì)上他又聽取了有關(guān)方案的詳細(xì)說明，然后根據(jù)他給西蒙的建議，撥給了莫克利等人試制經(jīng)費(fèi)。6月5日，軍械部與莫爾學(xué)院正式簽訂了試制合同，試制的電子計(jì)算機(jī)也被定名為ENIAC。

    試制ENIAC的整個(gè)工程吸收了200多人，經(jīng)過兩年多的工作，于1945年底竣工。1946年2月15日，在正式的揭幕儀式上，ENIAC作了第一次公開表演。這第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)占地170平方米，總重量達(dá)30噸，里面約有18000個(gè)電子管，1500個(gè)繼電器，以及無數(shù)的電阻、電容等。該機(jī)耗電150千瓦，其發(fā)出的熱量之大，如果用于燒水，每小時(shí)能把近兩噸的水燒開。因此還必須附加冷卻設(shè)備，以防過熱。

    ENIAC每秒鐘可作5000次運(yùn)算，比當(dāng)時(shí)已有的最快的繼電器式（機(jī)電）計(jì)算機(jī)要快上1千倍。人工手算要用幾年時(shí)間的計(jì)算工作，它一小時(shí)就可完成。

    在電子計(jì)算機(jī)制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展過程中，第二代的晶體管電子計(jì)算機(jī)的研制和印刷電路的采用，也都是靠了美國軍方使用的政府資金才得以完成。

   “埃尼阿克”那樣的第一代電子計(jì)算機(jī)，是電子管型計(jì)算機(jī)。這種電子管型計(jì)算機(jī)的主要問題是：電子管使用壽命短、耗電多、體積和重量大、脆弱易受損害。

    1940年研制出了晶體二極管，1948年7月貝爾實(shí)驗(yàn)室公布了晶體三極管的發(fā)明。晶體管型的電子計(jì)算機(jī)是第二代電子計(jì)算機(jī)，它可以將電子計(jì)算機(jī)的體積縮小到只有落地式音箱大小。

    第一臺(tái)第二代電子計(jì)算機(jī)又是一臺(tái)軍用品。

    美國空軍為了能在飛機(jī)上早日裝上輕便可靠的電子計(jì)算機(jī)，派人到貝爾實(shí)驗(yàn)室登門求助。1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室開始著手為空軍研制第一臺(tái)晶體管電子計(jì)算機(jī)。這臺(tái)電子計(jì)算機(jī)被命名為“萊潑利康”。1956年萊潑利康誕生，它的整機(jī)用了5千個(gè)晶體管，并具有1024個(gè)字節(jié)的磁芯存儲(chǔ)器。

    晶體管電子計(jì)算機(jī)首先用于軍事方面，除了軍事上的需要比較迫切這個(gè)原因以外，還有一個(gè)重要原因，就是剛出世的晶體管由于制作工藝技術(shù)要求高，價(jià)格比較昂貴，其它領(lǐng)域由于經(jīng)費(fèi)等原因尚難以問津。這是它競爭上的一個(gè)劣勢。隨著制作技術(shù)不斷改進(jìn)，這個(gè)劣勢很快轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢。它的價(jià)格在短短幾年里便宜了幾倍到十幾倍，而電子管的價(jià)格則幾乎一直沒有大的改變。

    印刷電路能增強(qiáng)可靠性、生產(chǎn)簡單、能使產(chǎn)品小型化、能開辟新產(chǎn)品和市場。它由保羅·艾斯勒發(fā)明。1936年，艾斯勒向普列賽公司展示了他精心制作的一個(gè)小型印刷電路收音機(jī)，但是該公司領(lǐng)導(dǎo)人卻嘲笑這一發(fā)明是“婦人之見”。

    第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，艾斯勒又回到其印刷電路研究中。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，一位美國軍事人員發(fā)現(xiàn)了他發(fā)明的印刷電路，并很快地將這一成果報(bào)告了在華盛頓的美國標(biāo)準(zhǔn)局。經(jīng)認(rèn)真研究后，美國標(biāo)準(zhǔn)局決定將它應(yīng)用到近發(fā)引信上。1944年，德國以V—1飛機(jī)式導(dǎo)彈轟炸倫敦，而盟軍用帶有印刷電路無線電“近發(fā)引信”的高射炮彈奇跡般地將大多數(shù)空襲飛機(jī)擊毀，保護(hù)了倫敦。

   “近發(fā)引信”是印刷電路的首次應(yīng)用，它大大提高了高射炮彈的命中率，以致美國當(dāng)局在1948年下令所有機(jī)載設(shè)備必須采用印刷電路。從此印刷電路開始廣泛應(yīng)用于電氣產(chǎn)品的生產(chǎn)當(dāng)中。

    這樣一些醒目的歷史事實(shí)給我們提供了一個(gè)啟示：為軍事目的進(jìn)行的研制和開發(fā)促成了許多對(duì)當(dāng)今社會(huì)最為重要的重大技術(shù)革命。和平主義者們可能會(huì)對(duì)此感到悲哀，因?yàn)檐娛卵b備本質(zhì)上都是用來殺人的。但是沒有理由因此而否認(rèn)這樣一個(gè)簡單的事實(shí)：至今為止，許多重大的技術(shù)革命靠為軍事目的進(jìn)行的研發(fā)和生產(chǎn)才得以實(shí)現(xiàn)。

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