23.1 工艺经验和工艺诀窍
在科学时代（scientific age）到来以前，技术进步（technological advances）是以工艺经验（craft experience）为基础的，而在把经验从一代传到另一代、从一个地方传到另一个地方的过程中，个人所起的作用是显而易见的。本书的前几卷中已有数例记述了技术传播，甚至也提及了工匠从一个中心到另一个中心转移的自然运动，例如佛兰德的制砖工匠和法国的制玻璃工匠向英国的转移。
这样引进的工匠在传播其工艺中的主要细节时，自然会特别遮遮掩掩，但工艺技巧（craft skill）和经验在任何时代都是需要保密的个人财富。这可以简便地总结为，古代的技术是建立在私下学习相传的工艺诀窍（craft mysteries）基础上的，这种情况让人们对工艺技术（craft technologies）的任何全面考察都存在困难。下面讨论的其他因素有助于弥补我们对工艺诀窍了解的欠缺，其中一些因素还涉及一定程度的实践知识。
随着近代科学的形成，大约在17世纪中叶的科学复兴（scientific renaissance）之后，技术的基础逐渐发生了根本变化。本卷最后一章的目的就在于，描述并讨论从工艺诀窍向作为近代技术基础的科学转变的开端时的方方面面。这一主题将在第Ⅴ卷结束的几章中作进一步.的讨论。
1750年以前工艺诀窍的渗透 在本卷和先前各卷的不同章节中，已经对世界各地不同工艺的兴衰进行过研究。虽然我们现在的知识还远不完备，但这些研究却清楚地表明，在过去，只要一个社会的物质福利状况足够稳定，使得财富能够不断积累，从其他社会模仿——通常是通过引进技术较先进的工匠——和当地的技术革新就会共同进步。
历史记载了许多国家兴衰的事例。当权力、稳定和财富结合在一起，就可以促进各种手艺发展到高度精巧和熟练的水平，每次发展都可以充分说明工艺诀窍的渗透。当国家衰败时，它的工艺技术水平也必然会随之衰退，而且往往是很严重的衰退。从空间和时间上考虑，世界历史会因此显示出一些高水平工艺技巧区域被过渡区域分开的图景。在过渡区域内，这种技巧的渗透乃至存在就显得更加不确定和模糊。
在连续的年代里，我们可以围绕世界文化中心画出大概的轮廓，从而说明高水平工艺技巧区域的出现和消失。但是，我们在这里并不打算对过去年代的工艺诀窍的渗透进行全面追踪，尽管故事是如此令人神往。现代研究足以把罗马帝国兴起以及在世界相当大部分地区建立的类似于罗马人的良好管理模式归因于技术的影响，这便促进了工艺诀窍在一个十分广大的规模上渗透。前面（第Ⅱ卷）所引用的一些例子包括冶金学的实际应用（第2章）、军事工程（第20章）、建筑和土木工程（第12章）、玻璃制造（第9章）以及陶瓷生产（第8章）的实际应用。
罗马帝国的衰落，导致了古代世界积蓄的财富和工艺经验的全面消散。罗马帝国的高水平工艺技巧区域，似乎是被尚未全面开发的底部布满沼泽的深谷，与中世纪和近代的工艺技术分离开来。在西欧边陲，罗马文明的没落比东部发生得更早。结果造成，当西部野蛮人入侵的动乱被平息时，东部的技术进步便向西部进行渗透，虽然强度有所不同，但这一方向的渗透一直持续到文艺复兴时期。这与以科学为基础、从西部向东部进行渗透的技术改良（technological improvements）形成了鲜明对比。
工艺诀窍和管理阶层 如何在古代技术条件下培养出监督者和管理者，这是关于工艺诀窍传承的尚未解决的问题之一。探讨此类培养所用的方法对于今天的研究非常重要，因为它们能为古代工艺的技术基础研究提供一种最系统的方法。
举例来说，在古代技术中，至少有采矿业和金属加工业的资本积累达到了需要有管理者阶层的水平。有证据表明（第Ⅱ卷，第4章），罗马时期就有报酬优厚的采矿监工被雇用来监督奴隶劳动。不过在这样的管理阶层中，人们还没能完全了解。技术秘密（technical secrets）是以什么形式传递，尽管管理者相对富足，但这样的技术人员（technites）并不享有充分的公民权（第Ⅱ卷，第4章），因此古代的文献记录对于他们的职能只有一些不完整的描述。
在文艺复兴时期的采矿业中，为了指导矿井的监工以及金属和矿石的分析人员工作，奥格斯堡的富格（Fuggers of Augsburg）在克林西亚州的比利亚克建立了一座名为贝格舒尔（Bergschule）的学校。帕拉切尔苏斯（Paracelsus）的父亲，也是镇上的医生，他于1500年之后不久在这所学校里教化学原理和实验［1］。除了这些零碎的资料之外，我们就很难了解到古代工艺的管理基础，这是当时它们的实践方式导致的。关于中世纪同业公会中经过认可的不同的熟练等级，我们知道的更多一些。这些使得工艺诀窍的教学和传承规范化，但这仍然是以个人技艺为基础的。
古代文明中应用科学的一些障碍 在把科学观点（scientific outlook）和科学程式（scientific procedures）逐步引入近代技术的过程中，一个基本因素就是处于相对较高社会地位的人在这个方向上给予了越来越积极的领导，从17世纪开始尤其如此。这是因为这个阶层的人对自然科学的兴趣广泛增长，同时也关心利用新经济的机遇。总的来说，由于罗马的资本主义制度和其他古代的资本主义制度当时轻视应用科学（applied science），从而在这方面受到了很大阻碍，很明显又进一步导致古代工艺生产过程的管理者很难有机会去接触任何科学思想（scientific thinking）。
许多权威性的陈述表明了古文明社会的实际领导者们对技术的一般态度。举例来说在罗马将军马塞卢斯（Marcellus，公元前270？—前208）的传记中，普鲁塔克（Plutarch，46？—120）［2］记录了希腊最伟大的应用数学家阿基米德（Archimedes，公元前287—前212）的生平及观点。阿基米德之所以出名，除了其他事迹外，就因为他发明了——或应归功于他——许多与战争有关的技艺高超的新型机械装置。对有效攻防手段的迫切需要，导致了科学在军事技术方面的独特应用，即使是在古代。普鲁塔克这样记录道：
（阿基米德）并不认为（军事机械）的发明是值得他认真研究的一个课题，他认为那只不过是在几何学消遣中对它们进行推算罢了。当他还未走得太远时，在锡拉丘兹的耶罗（Hiero of Syracuse）的紧急事件中，后者恳求他把技艺从抽象的运动转化到实际应用上来，使他的推理能为大多数人所理解，从而将其应用到日常生活中去。
首先把他们的思想转变到力学——后来成为很受推崇的一个知识分支——上来的是欧多克斯（Eudoxus，盛年为公元前366年）和阿奇塔斯（Archytas，公元前428—前347）。他们通过灵敏的实验并采用仪器证实了某些问题，当时还没有解决这些问题的理论基础。但是柏拉图（Plato）极其愤慨地对他们进行了猛烈抨击，说他们破坏并贬低了几何学的完美性，把几何学从精神和理性层面，降低到物质和感觉层面上来，强迫几何学应用需要大量体力劳动的物质，从而使几何学成为从属于商业交易的研究客体。结果力学便从几何学中分离出来，而且长期为哲学家们所轻视［2］。
即使在希腊和罗马时期，几何学、天文学和类似的纯科学（pure sciences）都是相当发达的，但在知识界的领袖人物中间，却很少有人对技术的科学基础（scientific foundations of technology）感兴趣。古代文明中技术的社会沉沦以及工匠们低下的社会地位，可以从许多旧记录中看到。埃克赛厄斯蒂库斯（Ecclesiasticus）［3］令人钦佩地总结了许多世纪以来一直存在的一种思想态度，他说：
每位工匠和工长都必须昼夜工作。这里有一位雕刻封印的工匠，他自己在设计一些新的图样，是多么忙啊！他集中了全部注意力在制作模具，尽管他在同业公会中的职位不高。这里是坐在铁砧旁边的铁匠，也正专心于他的工件，面颊上带着烟尘。他要与熔炉的高温搏斗，耳朵里回响着铁锤的敲击声，眼睛还盯着要仿造的设计。他的全部身心都扑在要完成的任务上了，全部清醒的思维都是为了出色地完成工作。这里是一位工作中的陶工，和着工艺的节奏，踏板在飞动，他也一直在紧张地舞动双手，手臂撑在硬泥上，脚与他人的脚一齐用力。抛光釉面是他马上要关心的事情，他必须要长时间地守着，以保持窖炉的清洁。所有这些，都是在依赖他们自己的双手维持生计，每个行业都有自己的技巧。没有他们，便根本不能建立起一个国家。他们既没有国外旅行，也不在国内旅行，他们不会超过自己的范围去扩大交际圈，也不会坐到审判席上。对于他们的技艺既不会细查证据也不会有什么定论，对于他们也从不传授知识或给予奖赏。他们也不会因为说出什么格言而被众人所知。
工艺技术的复苏和科学的影响：一些先驱 随着罗马在世界上统治和管理的衰落，许多颇为精巧的工艺渐渐失去了推动力。这里描述源自希腊和罗马时期的工艺在西方的衰退并不是目的所在。在中世纪更为稳定的社会经济条件下，工艺诀窍的复苏同样也没有直接引起我们的注意。虽然历史研究越来越关注中世纪科学（medieval science）的突飞猛进，但是人类的这些思维活动不能像科学对技术产生深刻的影响那样得以恰当地描述。必须详细加以思考的应该是人们对自然科学和实验方法的强烈兴趣，这在16世纪尤其是17世纪已经发展到十分明显的程度。然而在许多个世纪中，特定的社会领导阶层却对此保持了长期的冷漠。
在查理二世（Charles Ⅱ）资助下建立的皇家学会的创业史中，我们可以找到有关科学对技术新增加影响的迄今最完整、最详细的文件记录。但是，在讨论这一问题之前，必须要强调的是在历史上所有的强大运动中都会涌现一些先驱。
这里当然应该提及的是17世纪纯科学和应用科学革命中的先驱，两个简略的例子足以让人了解皇家学会中的一些人。一位先驱是文艺复兴时期的艺术家，他在应用科学方面的天分至少可以与阿基米德相比。达·芬奇（Leonardo da Vinci，1452—1519）曾留下过一张长长的计划和发明清单，这张清单至少可以表明他对应用科学中许多技术上的可行性拥有直觉上的把握。然而，似乎又没有证据表明这些发明是以进步程度相同的理论科学研究为基础的。战争技术对科学创新运用的持续而又紧迫的实际需求，促使达·芬奇设计了许多战争机器，包括后膛装弹的加农炮、有来复线能使子弹旋转的步枪、一种转轮手枪以及一种蒸汽加农炮阿尔希特罗尼托（architronito）［4］。据说，达·芬奇曾发明过一种潜水艇，但他却从未透露过细节，因为他担心会被暴君不当地利用。
创建皇家学会的第二位先驱是沃尔特·雷利爵士（Sir Walter Ralegh，1552？—1618）［5］。这位伊丽莎白时代的杰出人物从事过许多非常冒险的事业，但当他被囚在塔楼中时（约1604年），却把时间都用于写一部《世界史》和做化学实验，或许他关心的主要是蒸馏实验。
皇家学会的创立 皇家学会早年的历史对本章特别重要，因为这段历史记录了三个因素，这些因素在17世纪中期促进工艺诀窍向作为技术基础的科学转变的过程中十分重要。首先，皇家学会联合了一批对自然哲学及其应用感兴趣的新阶层。其次，皇家学会资助了“自然、艺术及工程史”（Histories of Nature，Arts or Works）的研究，第一次对17世纪采用的工艺技术进行了科学描述。再次，皇家学会促进了重要的新科学技术发现的发表，从而使所有人都可以了解它们。
（1）新阶层。尽管存在一些偏见，但在历史上对“新人类”（new men）及由自然哲学的新发展导致的兴趣转移的有趣描述是由艾迪生（Joseph Addison）给出的。他在《旁观者》（Spectator，No.262，1711年）杂志中写道：“它把人们的思想从党派的苦难中拉开，往里面灌输不需要任何温暖或激情对待的演讲题目……空气泵、气压表、象限仪及类似的发明都扔给了那些忙碌的灵魂，就像把桶桶盆盆都丢给鲸鱼一样，这样他才可以让大船平静地航行，而自己却沉浸于单纯的消遣之中。”
一个更为接近当时的情况又不太傲慢的有关新人类的观点，可以从皇家特许状颁布（1663年）后在1667年出版的皇家学会史中找到［6］。斯普拉特（Thomas Sprat，1635—1713）描述了皇家学会的早期成员之一雷恩（Christopher Wren）对纯科学和应用科学的广泛兴趣，提到“如此多的谦逊掩盖着如此多的美德”。根据斯普拉特的描述，雷恩的工作包括：
一个运动学说……一台能够表示出各种冲量效应的仪器，这些效应可以在两个硬球体之间形成。两球体的大小或相等，或不等，或飞快地运动着，或相随，或相碰，或一个运动另一个静止……所有这些都表明了一个真实的定理……
季节的历史……因为要夜以继日地对空气进行持续观察存在困难，而又似乎难以克服，因此他设计了一个与风标相连的时钟。风标推动一个绞盘头运动，上面覆盖着纸张，时钟可以推动一支黑色铅笔在纸上移动，观察者通过纸上的铅笔痕迹，肯定可以推断出在他离开的12小时内风的状况。后来，他又以相同方式设计出一台可自动记录的温度计……他设计过一台测定雨量的仪器……许多微妙的办法以便更容易求得大气的比重、干旱的程度和水汽的湿度……钟摆的新发现……使天文观察更为准确方便的许多办法……
他还曾试图制造其他非球形面的玻璃器皿。其他工作包括折射和屈光的原理、对土星的观察、月球地理学、磁性实验、行列几何机械学的研究、干法侵蚀的研究和水事工程校勘的研究。他设计呼吸装置，在充满烟灰的蒸汽中过滤呼吸过的气体，以试验同一次呼吸中净化的气体是否可以再利用。他还设计长明灯和可以保持恒温的炉温调节器，以供多种场合之用，例如孵蛋及孵养昆虫，制造化石和矿物，保持时钟的恒速运动，用于测量经度和天文学领域，还有其他方面的无尽好处。他还向动物血管中注射液体……输血。
斯普拉特明白地指出，雷恩的一些发明“还只是开了个头，给出了设计方案，还得由其他行业的人加以实施和完善”。但是，即便存在这些保留意见，这些列举出的发明的思维广度及独创性，很显然都可与达·芬奇的那些发明相提并论。
（2）工艺技术的科学调查。由皇家学会资助的“自然、艺术及工程史”研究包括如下内容：
英格兰矿藏和桨的历史……制铁和铁梨木化石的历史，番红花、胭脂红酒、铜绿、白蜡（冷的、彩色的、流动的、坚硬的）的历史。精炼硝石、制硫酸亚铁、制明矾、制硝酸钾、精炼黄金、制碳酸钾、制碳酸铅白、制黄铜、制油漆、素描、雕铜术、上搪瓷、上釉、染色的历史。
织布、精纺梳毛机、漂白器、制革机和制革、手套和皮衣的历史，制作羊皮纸和精制羔皮纸以及制透明羊皮纸的方法的历史，制纸、制帽子、制云石纸、排印机的历史。
制面包、麦芽、在几个地方酿造啤酒和麦芽酒的历史，捕鲸的历史，数年的气象测定、风力磨坊和其他荷兰磨坊的制造、砖石建筑工程、树脂和沥青的提炼、玉米加工、酒商的活动、弹丸制造、火药制造以及制造一些20倍于普通枪用火药爆炸强度的爆炸物的历史。(https://www.daowen.com)
这些对当时的工艺技术（craft technologies）公开进行的调查，实质上就是把科学原理（scientific principles）应用于技术的第一步。
（3）新发明。一张令人印象深刻的仪器列表被斯普拉特归功于新皇家学会的活动。他的列表包括：
天文学仪器；
钟和表；
压缩和抽空空气的装置；
气压表；
比重计；
磁力计；
测量仪器；
地质打孔钻；
测定水中物体运动速度的仪器；
潜水设备，潜水钟，向潜水员提供空气的工具；
测量风速的仪器；
旋转叶轮水泵；
温度计；
玉米种植机；
湿度计；
水分析器；
用重物、弹簧等测定火药爆炸力的机器；
用以测定枪炮反冲力和其他特性的机器；
改善听力的几种装置；
可作渐进运动的几种轻便四轮马车；
准确测定轻便四轮马车或四轮大马车行程的行车里程计；
大批量制造螺丝的装置；
保持封口、徽章或雕刻品有最准确印记的方法；
研磨光学玻璃的仪器；
多个不同长度的、极好的潜水员望远镜，以及使用这些望远镜的方便的用具。
17世纪对应用科学的看法 斯普拉特记录下了当时关于科学上的新发现在多长时间之后才能促进技术进步的有趣观点。基于我们已经讨论过的类似的理由，他批评希腊人和罗马人在应用科学方面的彻底失败，对当时的科学应用采取了一种均衡的观点。他提到：“学问的腐败虽曾长期受到指责，但并未被清除。一方面，知识更堕落到太急功近利；另一方面，哲学家总是以大师和学者自居。一些人高高在上而其他人则低头屈从，不像是毫无偏见的具有平等地位的观察者。”他在引证学问的一个明显缺陷时说：“动因学说就是一个没有产生成果的例子。在它们被发现之前已经被搁置了很久。而人们运用它，也只是丰富思想，没有什么实际作用……对此皇家学会已经采取了双重预防措施，一方面努力开发出新的技艺，并一直进行下去，另一方面则仍要改善所有的新实验。”这些关于纯科学和应用科学之间相互作用的观点，至今仍有其价值。
17世纪欧洲的其他地区，在笛卡儿（Descartes，1596—1650）、惠更斯（Huygens，1629—1694）、莱布尼茨（Leibniz，1646—1716）等科学家以及其他许多公开发表其科学发现的人们的领导下，这种发展呈平行态势。即使仅限于纯科学的发现，这种公开发表也与早期金丹术士和发明家们的著作中那种传统而又必不可少的隐匿性形成了鲜明对比。应用科学方面发现的发表，则无疑得益于有限却有效的专利保护的实施。对知识态度的改变已十分明显，例如皇家学会会员伊夫林（John Evelyn）在其1640—1706年的日记中，不仅记录了皇家学会资助的公开实验的参加者，还记录了同时代的金丹术士对他们的方法保密的声明。
