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◆ 其它章节:.

人有人的用处 - 第一次工业革命和第二次工业革命

2009-09-26 16:00:31   作者:N·维纳 陈步 译      阅读: 846   【本类别其它资料】 【资料库首页
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〖第九章:第一次工业革命和第二次工业革命〗

  本书前面几章主要研究了人作为通讯机体的问题。但是,如我们已经看到的,机器也可以是一种通讯机体。本章将讨论人和机器的通讯特点之间的相互冲击,也将试图确定机器的未来发展方向以及由此而给人类社会带来的影响。

  在历史上,机器曾经一度冲击过人类的文化并给它带来了极大的影响。机器对人类文化的这次冲击称为工业革命,当时所涉及的机器都是作为人肌的代替物的。为了研究我们将称之为第二次工业革命的目前危机,让我们讨论一下上次危机的历史,把它作为某种可资借鉴之物,也许是明智的。

  第一次工业革命根源于十八世纪知识方面的动荡,当时,牛顿和惠更斯的科学方法已经很发达了,但其应用范围还很难超出天文学领域。不过,在那时候,所有进步的科学家都已经认识到,这些新技术就是其他部门科学将要发生深刻变化的信号。最早受到牛顿精神影响的就是航海术和钟表制造术这两个领域。

  航海术是自古以来就有的一种技术,但是,直到十八世纪三十年代止,它始终存在着一个显著的弱点。测定纬度的问题一向是简便易行的,甚至在古希腊时代就有了。这只是一个测定天极高度的问题。把北极星当作实际的天极,就能大致定出这个高度,如果进一步算出北极星视圆周的中心位置,那就能够很精确地走出纬度了。与此相反,测定经度问题一向是比较困难的。由于当时没有大地测量法,这个问题就只能通过地方时与某一标准时(例如格林尼治时间)作比较的方法来解决。为此,航行时就必须携带按照格林尼治时间校准了的时计,或者必须找到太阳以外的某一天体作为时计来代替它。

  在航海实践家还没有采用这两种办法的时候,航海术是受到很大限制的。通常,他沿着海岸航行,直到他到达他所要到达的纬度为止。然后他再开辟一条平行于纬线的向东或向西的航线,直到他遇见陆地为止。除了近似地估计航程外,他无法说明他已经沿着航线走了多远,然而,这个问题是极为重要的,因为他不应该不知道海船是否靠向危险的海岸。在接近陆地的时候,船要沿岸航行,直到抵达预定的地方。可以看出,在这些情况下,每次航行都得冒着极大的危险。但虽然如此,它却是许多世纪的航海模式。哥伦布的航线,银舰队的航线以及阿卡普尔科大帆船的航线都是这样地开辟起来的。

  这个行动缓慢而又充满危险的航行办法是十八世纪各国的海军部所不能感到满意的。首先,英、法两国的海外利益,和西班牙的海外利益不同,它们都分布在高纬度地区,对此,显而易见,大圈直航要比起沿纬度作东西航优越。其次,这两个北方强国存在着争夺海上霸权的激烈竞争,因而航海术的优势具有严重的意义。这就无怪乎两国政府都用巨金悬赏的办法来征求测定经度的准确方法了。

  举夺这些奖金的历史是复杂的,没有什么教益的。不少有才能的人被剥夺了应得的胜利,弄得顾家荡产。最后,两国都把奖金奖给两种完圣不同的成就。一是准确的航海时计的设计,这是一种造得很好、走得很准的时钟,能在船只遭到不断的剧烈震动的航行中准确地报告时间,误差不过几秒。另一是关于月球运动的精密数表的编造,这使得航海家能够把它当作时钟,以之核对太阳的视动。这两种方法一直支配着整个的航海学,直到最近发明了无线电技术和雷达技术的时候为止。

  因此,在工业革命中,工匠的先锋队包含着两类人物,一是钟表工,他们用牛顿的新数学设计出钟摆和摆轮,另一是制造光学仪器的工匠,他们造出六分仪和望远镜来。这两个行业有很多共同点。他们都要制造出准确的圆和准确的直线,并把它们分度或分吋。他们的工具是镟床和分度机。这些做精密工作的机械工具便是我们现在机械制造工业的先驱。

  值得回想的是:每种工具都有自己的家谱,它是制造它的那些工具的后裔。通过一根十分清楚的由中介工具组成的历史链条,十八世纪钟表工匠的镟床才产生了今天的巨大的回转镟床。也许,这根链条可以缩短,省略掉某些不必要的阶段,但它一定得有一个最小的长度。在制造一部巨大的回转镟床时,显然我们不能用人手来浇铸金属,用人手把铸件放到机器上加工,更不用说用人手作为对它们进行机械加工时所需的动力了。这些工作都必须通过机器来做,而这些机器又得从其他机器造出来。只有通过这许多阶段,人们才能回溯到十八世纪的原始的手摇或脚踏的镟床。

  因此,那些要去做出新发明的人,如果他们不是钟表工,那就是科学仪器的制造工,或者是请这些行业的工匠来帮助他的人,这事十分自然。举例说,瓦特就是一位科学仪器制造工。但即使是一个象瓦特这样的人,在他能够把钟表制造技术的精密性应用到更大一些的事业上面之前,他也不能不等待时机成熟。为了证明这一点,我们一定记得,如我前面讲过的,瓦特认为一个活塞之适合于某一汽缸的标准就是要看二者之间能否刚好塞进一个薄薄的六辩土铜币。

  因此,我们一定得把航海术及其所需的仪器看作全面工业革命发生之前的工业革命的导火线。全面的工业革命是从蒸汽机发明的时候开始的。蒸汽机的第一个形式是简陋而不经济的纽可门机,供矿井抽水之用。十八世纪中叶,有人企图用蒸汽机来产生动力,但是失败了,他们的办法是用蒸汽机把水汲到位在高处的蓄水池里,然后利用水的下降来推动水轮。在人们采用了完善的瓦特机之后,这种笨拙的装置就废弃不用了,而瓦特机一下子就被工厂用于种种目的,就象它们之用于矿井的抽水一样。十八世纪末,工业中已经普遍采用了蒸汽机,江河上的汽船和陆地上的蒸气牵引机车的出现也是指日可待的事情了。

  首先采用蒸汽机的地方就是用它来代替人力或畜力劳动形式最为残酷的地方:把水抽出矿井。在最好的情况下,这项工作是由牲畜来做的,即用马来推动简陋的机器。在最坏的情况下,例如新西班牙的银矿,这项工作是靠奴隶劳动来完成。只要矿井不倒塌,这项工作就没完没了,而且中间不能停顿下来。现在利用蒸汽机来代替这种奴隶劳动当然应该看作人道主义的一大进步。

  但是,奴隶不单是做着矿井抽水的工作的。他们还要牵引满载货物的船只逆流而上。蒸汽机的第二个伟大胜利就是汽船的发明,特别是内河汽船的发明。至于在海上,蒸汽机有多年时间都只作为海船风帆的附加物,其价值颇为可疑;然而,正是由于密士失比河上的运输利用了蒸汽机,这才开拓了美国的腹地。和汽船一样,作为拖运笨重货物的工具,蒸汽机车也开始出现在今天正在淘汰这种工具的地方了。

  工业革命出现的第二个地方就是纺织工业,这个领域之发生革命也许地繁重的矿工劳动晚一些,但与运输业的革命是同时进行的。那时候的纺织工业已经毛病百出了。即使是在发明机械纺锤和机械织机之前,纺织工人的工作条件就已经有很多地方需要改进了。他们所能完成的产量大大落后于当时的需求。因此,本来很难设想机械化会使纺织工人的劳动条件变得更坏,然而机械化的的确确使他们的劳动条件变得更坏了。

  纺织机器发展的开端可以回溯到蒸气机出现的时代。从手工操作的针织架从伊丽莎白女皇的时代起就已经有了。为了给手织机提经线,纺机第一次变成必要的东西。直到十九世纪初叶,纺织工业才实现了全盘机械化,包括纺和织两个方面。最初的纺织机是用手工操作的,但很快就用上了马力和水力。和纽可门机不同,促使瓦特机发展起来的部分原因就是想给纺织工业提供使机器得以转动的动力的。

  纺织工业几乎为工业机械化的全部过程提供了一个模型。在社会方面,纺织工业的机械化使工人开始了从家里转到厂里并从乡村转到城市的过渡。当时对童工和女工的劳动剥削,其剥削形式如此之残酷,假如我们忘记了南非的钻石矿,也不了解中国和印度的新工业化以及几乎是每个国家中的种植园的劳工的一般处境的话,那是我们今天所无法想象的。这种情况的发生主要是由于下述事实所致:新技术给人带来了新责任,然而当时又没有法令规章对之进行监督。但是,其中有一项情况,其技术意义更大于道德意义。关于这一点,我指的是,工业革命初期的许多灾难性的后果和形势并不都是由于当时有关人们缺乏道德感或从事不法行为所致,而是来自若干技术方面的特征,这些特征是工业化初期手段中所避免不了的,它们是在技术发展的以后历史中才或多或少地消失掉。决定工业革命初期的技术发展方向的这些特征就存在于早期蒸气动力及其输送方法的本质之中。用现代标准看,蒸气机所用的燃料是非常不经济的,但如果考虑到当时还没有更新型的蒸气机同它们竞争这个事实的话,这个问题就不是那么重要了。但是,就以这种蒸气机而言,大规模使用也要比小规模使用经济得多。和原动机作比较,纺织机器(不论是织布机或纺纱机)都是轻型的机器,消耗动力不多。因此,为了经济的目的,就有必要把这些机器集中在一个大工厂里,用一部蒸气机来带动许多织布机和纺锤。

  那时候,输送动力的唯一有效工具就是机械工具。其中最早使用的一种工具就是附有联动皮带和滑轮的传送轴系统。甚至在我童年这样晚近的时候,工厂的典型面貌还是一个大棚子的模样,有长长的传送轴吊在横梁上,用皮带把滑轮和各台机器联接起来。这类工厂现在还有,虽然在很多场合下它们已经被现代化的企业所取代了,在后一种的企业里,机器是各别地用电力来驱动的。

  事实上,第二种图景在目前是典型的。机工行业已经完全改头换面了。这是一个重要的事实,它关系到了整个发明史。正是这些机工和机器时代的其他新行业中做出种种发明的工匠为我们的专利制度奠定了基础。事实上,机器之间的机械联接涉及了种种极为严重的困难,而这些困难并非容易地用一个简单的数学公式就能方便地作出概括的。首先,长轴系如果不是很好地一行一行地装配起来,那就得使用简单的联结方式(例如,用万向联结或平行联结)以保证工作具有某一程度的方便。其次,为了支撑这些传送轴的长轴承,消耗的动力非常之大。在一台机器中,转动部分和进退部分都得服从于同样的要求,即要求有相同的稳固性;这些部分又同样服从于尽量减少轴承数目的要求,以便降低动力的消耗并且求得生产的简化。这些要求不是容易按照一般公式办到的,这就给了旧式工匠的发明才能和革新技巧提供了大好时机。

  正是由于这一事实,所以工程技术之从机械联结改变为电联结时才会产生如此巨大的影响。电动机所提供的动力分配方式极便于我们去制造供每台机器自用的小型发动机。工厂电路的输送损耗是比较低的,电动机的效率是比较高的。电动机与其线路的联结不一定要固定起来,也不一定要由许多部件组成。目前,由于考虑到运输和设备的方便起见,可能使我们不得不仍然象往常那样把某项工业过程中的不同机器集中在一个工厂里;但是,把所有机器都联接到单个动力来源的必要性已经不再是地点集中的重要理由了。换句话说,我们现在所处的情势就是回到农舍式的工业(cottage industry),可以随便在什么地方把它建立起来。

  我不想坚持说,机械输送的必要性就是那些库房似的工厂以及由此造成道德败坏的唯一原因。事实上,工厂制度的建立是先于机器制度的建立的,其目的是在个体工人的毫无纪律的家庭工业中建立起纪律,从而使产品保持一定的标准。诚然,这些非机械化的工厂很快地就被机械化的工厂所取代了,而城市人口的锐增和农村人口的锐减这些不是的社会后果也许就是工厂机械化所致。进一步说,即使我们一开始就有小马力的发动机,即使这种发动机也能使家庭工人的生产力有所增加,那也很难断定在那些诸如纺织业之类的家庭工业中能够建立大规模生产所需的组织和纪律的。

  如果我们希望这样地进行生产,那么,一台机器就可以装上几部发动机,每部发动机专给特定的部件输送动力。这就减轻了设计师的许多负担,不必去发明那些他在相反的情况下就不得不去发明的机械设计了。在电机的设计中,如果单是考虑各部分的联结问题,那就不会发生太大的、难于使用简单的数学式和数学解进行处理的困难了。输送系统的发明家现在已被电路计算师所取代了。这就是一个例子说明发明的艺术如何取决于当时的实际条件。

  在上个世纪五十年代到七十年代期间,当工业中初次使用电动机时,人们起初认为:它无非是另一种能使当时的工业技术发挥作用的装置罢了。当时可能没有预见到,它的最后结果会出现一个关于工厂的新概念的。

  除了电动机外,另一个伟大的电学发明就是真空管,它也有一段类似的历史。在真空管发明以前,我们需要用许多分立机构来调节大功率的系统的。事实上,大多数的调节机构本身就需要相当大的功率。也有个别情况例外,但只存在于特殊领域中,例如船舶的驾驭。

  在1915年这样晚近的年代,我搭乘过一艘旧式的美国轮船横渡大西洋。这是一艘过渡时期的轮船,还带着帆,尖尖的船头上树立着斜桅。在上部主结构靠近船尾不远的甲板上,安装着一部庞大的机器,它由四、五个直径六英尺的带有把手的轮子组成。这些轮子是准备在自动舵机发生故障的时候用来操纵轮船的。遇到暴风雨时,就得有十几个人使出全部力气才能使这艘大船保持其航向。

  这不是常用的驾驭船只的方法,而是紧急情况下的代替物,或者如水手们所说的,叫做"后备舵轮"。在正常驾驭的情况下,船上有一部舵机,它可以把舵手掌舵时所用的较小的力量转变为又大又重的舵的运动。因此,即使仅仅根据纯粹机械的方法,人们在解决力或转矩的放大问题上也是有过若干进步的。但虽然如此,放大问题的这种解决在那个时候是不能做到输入量和输出量之间保持着非常巨大的差别的,而且它也没有体现为灵巧的通用类型的仪器。

  把小功率放大为大功率的最灵巧的通用仪器就是真空管或电子管。它的历史很有意思,但这里讨论起来就太费篇幅了。然而,回忆一下这个事实是有趣的:电子管是爱迪生的最伟大的科学发现,也许又是他的唯一的没有列为发明物的科学发现。

  爱迪生注意到,如果把一个电极放在电灯里并使它对灯丝有正电位,则当灯丝灼热时,电极和灯丝之间有电流通过,反之则无。以后经过别人的一连串发明,这一发现便导致一种用小电压控制强电流的方法,比过去任何一种方法更为有效。这个方法是现代无线电工业的基础,但电子管也是工业方面在许多新部门中都得到了广泛应用的一种工具。因此,控制大功率的过程就不再需要使用那种其中重要的控制部件也需要用同样大的功率才能工作的机械了。我们完全有可能做出一定的行为模式,使其所需功率很低,甚至远低于通常无线电装置中的那些行为模式所需的功率,然后再用上一系列放大管,通过这样的仪器去控制一台重型机器,例如,去控制一座轧钢机。为了实现这种控制而要进行的鉴别和形成行为模式的工作是在下列条件下完成的:功率的消耗微不足道,然而这种鉴别过程的最后应用可以达到任意高的功率级。

  看得出,这个发明可以使工业条件发生根本性的变化,其重要性不下于利用小型电马达来输送和分配能量。行为模式的研究工作交给控制仪器的特定部分去做,其中关于能量节约的问题是微不足道的。因此,以前那些用来保证机械联结系统由尽可能少的元件组成的巧妙设计和装置以及那些用来保证减少摩擦力和运动损耗的装置现在大部分都失去价值了。需耍使用上述部件的那些机器的设计工作已经从熟练的工场工人手里转到实验室的科学研究人员手里了;后者在这个方面拥有各种有效的理论,用不着象过去那样在机械方面力求花样翻新。过去意义的发明已被某些然律的利用所排挤掉了。自然律及其利用之间的距离已经成百倍地缩短了。

  我在前面说过,当一个发明提出来以后,一般要经过相当长的时间,人们才能了解它的全部意义的。飞机的发明对国际关系和人类生活条件的全部影响是经过很长时间以后才被人们所了解的。原子能对人类及其未来的影响还有待于估计,虽然有许多观察家坚决主张它和一切旧武器一样,只不过是一种新武器而已。

  真空管的情况也是这样,起初大家只把它看成是提高原有电话通讯技术的一种辅助工具。电气工程师在开头的时候对它的真正价值是如此之不了解,以致他们在很长的时间里只把它当作通讯网络中的一种特殊部件。这个部件是用来和其他限于传统的所谓惰性的电路元件——电阻、电容和电感相联接。到了大战的时候,工程师才开始放手使用真空管,那儿需要就在那儿接上,就象他们过去使用上述三种惰性元件一样。

  真空管最初是用作长途电话线路和无线电报中已有构件的代用品的。但是,不久之后,当无线电话已经发展到无线电报的水平而无线电广播也变成可以实现的东西时,人们对它的用途就明白过来了。这一发明思想的伟大胜利目前主要是为"肥皂歌剧"和低级庸俗的歌唱家服务,然而,我们不应当被这个事实蒙住了眼睛,而看不到人们在从事这项发明的过程中所做过的卓越的工作,看不到它在传播文化方面的巨大可能性,尽管这些可能性已被滥用作全国药品的展览橱窗了。

  真空管虽然已经在通讯工业中初试身手,但是,通讯工业这个部门的界限和范围长期没有得到人们的充分理解。真空管及其姊妹发明——光电管,过去一直是零零碎碎地被用来检验工业产品的;举例说,用来调节造纸机生产出来的纸张的厚度,或者用来检查菠萝罐头中的菠萝颜色等。这些应用迄今还没有形成一种合理的新技术,而工程师的头脑里也浚有把真空管同它的另一功能即通讯的功能联系起来。

  这一切在战争中都变了。我们从这次大战中得到的少数收获之一就是发明事业在客观需要和经费不限的刺激下得到了迅速的发展,特别是,工业研究部门增添了新生力量。在战争初期,我们最大的任务就是要使英国不至于被极其严重的空袭所打败。因此,高射炮是我们战时科学研究的首批对象之一,尤其是高射炮和侦察飞机用的雷达装置或超高频赫兹波装置结合在一起的研究。除去雷达自身的种种发明外,雷达技术的使用方式和原有的无线电技术的使用方式相同。因此,我们自然把雷达看作通讯理论的一个分支。

  除了用雷达寻找飞机外,还必须把飞机打下来。这就涉及炮火的控制问题。飞机的速度极快,因而有必要用机器来计算高射炮弹发射轨道的种种参数。还要使预测机自身具有本来是由人来执行的那些通讯职能。因此,防空炮火的控制问题使新一代的工程师熟悉了针对机器而不是针对人的通讯观念。在我们讨论语言的那一章中,我们已经提到了另一个领域,即自动水力发电站的领域,在那个领域里,对于一定数量的工程师说来,该观念早已熟知了。

  在第二次世界大战前夕,人们又发现了真空管的其他用途,这些用途都和机器直接有关,而与人力无关。其中应用最广泛的就在计算机方面。在计算机中,象V.布希(Bush)所发展的关于大型计算机的概念本来是纯机械性质的。积分是用滚动的圆盘来做,它们以磨擦的方式相接;圆盘之间的输出和输入的交换是用一系列老式的轴和齿轮来完成。

  这些早期计算机的观念,就其来源而言,要比布希的工作早得多。在某些方面,它可以追溯到十九世纪初期伯贝奇(Babbage)的工作。伯贝奇已经有了惊人的现代计算机的观念了,但他所能使用的仅是机械方法,这就远不能满足他的野心了。他所遇到的而且无法克服的第一个困难就在于:长系列齿轮运动时要求有相当大的动力,因此,输出的力和转矩很快地就变得太小了,以致不能推动机器的其他部分。布希也看到这个困难,并且用了一个很巧妙的方法来克服它。除了真空管和类似装置所制成的电放大器外,还有若干机械的转矩放大器,例如大家在船上卸货时常常看到这类放大器。码头上的装卸工人把货物吊在起重机的吊梁或绞车的鼓轮上就能把货物举起来。使用这个方法,装卸工人所用的机械力量便按照一定的比例系数来放大,这个系数是随着吊索和鼓轮之间的接触角的增大而迅速增大的。所以,一个人就能够把许多吨的货物举起来。

  这种装置基本上是力放大器或转矩放大器。布希借助一种巧妙的设计把这些机械放大器加进计算机的各个阶段,从而便能有成效地完成那种对于伯贝奇只能是梦想的工作。

  在布希工作的初期,当工厂里还没有任何高速自动控制装置的时候,我就对偏微分方程的问题发生兴趣了。布希工作所涉及的是常微分方程,其中自变量是时间,机器是在时间过程中模拟着它所分析的那个现象的过程,虽然模拟的速度不尽相同。在偏微分方程中,代替时间变量的是一些在空间中变化的量。我曾经向布希作过建议,由于电视扫瞄技术当时正在迅速发展,我们自己就必须去考虑这一技术,用它来描绘多变量,譬如说,用来描绘和单变量时间不同的空间变量。这样设计出来的计算机必须工作得极快,因此,在我的思想里,机械过程就无法考虑了,这就迫使我们仍旧要去考虑电子过程。此外,在这种机器中,全部数据都必须以一种可以同机器的其他动作相称的速度写出、读出或揩掉。除了包括一套算术机构外,这种机器还必须包括一套逻辑机构,要能够在纯逻辑和自动化的基础上解决程序设计问题。在工厂中,人们已经从泰洛(Taylor)和吉尔布勒斯(Gilbreths)关于工时标定的工作熟悉了程序设计的观念了,而这种观念转用到机器上去的时机亦已成熟。这个问题解决起来在细节上有相当大的困难,但在原则上,困难不是很大的。因此,我早在1940年就相信自动化工厂的建立已经在望,并且把这点告诉了布希。在本书初版出版的前后,自动化发展起来了,这使我相信我的判断是对的,使我相信这一发展必将是决定未来社会生活和技术生活的巨大因素之一,是第二次工业革命的导火线。

  在布希微分分析器的种种早期形式中,有过一种分析器,它执行着所有重要的放大功能。电的使用只是为了把能量输送给发动机以发动整个机器。这种状态的计算机是中介性质和过渡性质的计算机。人们很快就弄清楚了,用电线而不用枢轴联接起来的电放大器要比机械放大器和机械联接省钱得多,也灵活得多。因此,后来形式的布希机器都采用了真空管装置。这些装置随后又应用到一切计算机中,不论它们是今天所讲的模拟计算机(主要是借助物理量的测量来进行工作)还是数字计算机(主耍是借助计数和算术运算来进行工作)。

  战后,这些计算机发展得非常迅速。在大部分需要进行计算的领域中,这些计算机都显得比计算员迅速得多,也准确得多。它们的速度早就达到了这样的水平:不可能在它们运算的中途进行任何人力的干预。因此,如我们在高射炮控制仪器中看到的,这些计算机同样要求用机器能力去代替人力。机器的各部分必须使用一种适当的语言来相互交谈,除了在过程的初始阶段和最后阶段外,它们不向任何人讲话,也不听任何人的话。这又是支持大家所赞同的把通讯概念推广到机器上去的论点之一。

  在机器各部分之间所进行的这种谈话中,我们往往必须知道这部机器已经说过了什么。这里,我们就得谈到反馈原理,这我们前面已经讨论过了。船上的舵机就是反馈原理的一个实例,但是,还有比舵机更早的例子。事实上,调节瓦特蒸汽机速度的调速器就是这个原理的应用。这种调速器可以防止机车在其负载减轻时不致跑得太快。如果机车开始跑得太快,那么调速器的球就会因离心的作用而上升,杠杆就连带上升,于是就挡住一部分蒸汽之进入机器。这样,转速增加的趋势就会引起部分补偿的趋势,从而把转速降低下来。1869年,麦克斯韦曾经对这种调节方法作了彻底的数学分析。

  在这里,反馈是用来调节机器的速度的。在船舶的舵机中,它是用来调节舱的位置的。驾驶员操纵着轻便的传动系统,利用链条或水压传动来推动一个安装在驾驶室中的构件。这个构件和舵柄之间的距离由专门的仪器指示出来,人们根据这一距离来控制进入蒸汽舵机汽门的蒸汽数量,而在电动舵机的情况下,则控制电能的进入。无论具体的联接方法如何,进入能量的变化状况总是这样的:它使舵柄和驾驶盘所开动的构件保持着协调的动作。因此,一个掌盘的人就能轻而易举地完成一部旧式人力舵轮所需的全班人马才能费力完成的任务。

  到此为止,我们只举了几个主要是机械形式的反馈过程。然而,同样结构的一系列操作也可以通过电的手段乃至真空管来完成。这些手段有可能成为未来设计控制仪器的标准方法。

  使工厂和机器自动化的趋势早就出现了。除了出于某些特殊目的外,谁也不想用普通的镟床来生产螺丝钉了,因为用这种镟床的机工必须注视车刀的进程并且要用手来调节它。现在,不需要人们太多的干预就能生产大量的螺丝钉了,这就是普通螺钉机的平平常常的工作。虽然这种机器并没有专门使用反馈过程,也没有专门使用真空管,但它可以达到大致相同的目的。反馈和真空管所能做到的不是个别自动化装置的零星设计,而是我们制造各式各样自动机的一般方针。在这方面,我们关于新的通讯理论的研究起了促进的作用。我们的理论充分考虑了机器与机器之间的通讯的可能性。正是这些情况结合在一起,才使得现在的新的自动化时代的到来成为可能。

  目前工业技术的情况包括第一次工业革命的全部成果和我们今天看作第二次工业革命先声的许多发明。至于这两次革命之间的严格界限问题,现在谈它未免过早。就其潜在的可能性而言,真空管肯定是属于一次不同于动力时代的工业革命的革命。然而,只是到了现在,真空管发明的真正意义才为大家所充分了解,从而使我们有可能把当前的时代引向新的即第二次的工业革命。

  直到现在,我们谈的都是事情的现况。我们还只不过谈了上次工业革命中各个方面的一点点情况。我们没有提到飞机,也没有提到推土机以及其他机械建设工具,也没有提到汽车,在那些使现代生活空前不同的因素中,我们提到的甚至不到十分之一。但是,可以公正地说,除了相当大量的个别例证外,工业革命迄今只不过改变了人和牲畜作为动力源泉的面貌,对于人类的其他功能讲来,它还没有显示出任何重大的影响。在今天,如果一个工人要用镐子和铲子去谋生,那他所能做的工作顶多是跟在推土机后面拾掇拾掇地面而已。在一切具有重要意义的工作中,一个人如果除了自己的体力外别无他物可卖,那他是卖不出什么值得任何人花钱去买的东西的。

  现在让我们看一看一个更加完整些的自动化时代的图景。例如,让我们设想一下未来汽车工厂的样子,特别是设想一下装配部门即汽车工厂中使用劳动力最多的一个部门。首先,操作程序将由某种类似于现代高速计算机的装置来控制。我在本书认及其他地方常常说到,高速计算机基本上是一部逻辑机,它把不同的命题拿来互相考较,并从它们的结论中作出选择。它能把全部数学归结为一系到纯逻辑任务的运演。如果把这种数学表示体现到机器中,则这种机器使是通常的计算机。但是,这种计算机除了解决通常的数学任务外,还能够担负起给机器传达一系列有关数学演算的指令的逻辑任务。因此,它至少要包括一大堆进行逻辑运算的设备在内,目前的高速计算机事实上正是这样的。

  给予这种机器的指令(我这里仍然是谈目前的实际情况提由我们称之为程序带这个地方发出的。爱给机器的命令可以由完全预定的程序带馈进的。机器在执行自己的任务时所遇到的意外情况也可以被用作进一步调节机器自身所制定的新控制带的基础,或者作为修改旧控制带的基础。我已经解释过,我认为这些过程都同学习的过程有关。

  也许有人认为,目前计算机的价格太高,无法把它们利用到工业过程中来;而且,制造这些机器的工作过于精细,机器的职能又是多种多样的,因而无法进行大量生产。这些看法都是不正确的。第一,目前用来进行极复杂的数学工作的大型计算机,其价格大概是数十万美元。即使是这样的价格,一个真正大工厂也不会拒绝采用它作为控制机器的,但是这个价格还是太贵了一些。目前的计算机发展得如此之快,以致实际造出的每部计算机都是新式的。换句话说,在这些显然过高的费用中,大部分都是花在新的设计工作上和制造新的零件上,因为生产这些零件要求有十分精巧的劳动和十分昂贵的设备。因此,如果这些计算机之一在价格和型式方面确定下来了,并且是十架、二十架地采用了,那它的价格是否会超过一万元就很值得怀疑了。一架类似的功率较小的机器虽然不适于解决最困难的计算问题,但却完全适于工厂控制之用的,而这种机器对于任何一种中等规模的生产说来,其价格都可能不超过几千美元。

  让我们现在再来考虑一下大量生产计算机的问题。如果大量生产仅仅是指大量生产各种型式的整部机器的话,那末,十分清楚,在相当长的时间以内,我们至多只能进行中等规模的生产。但是,每架机器的零件,基本上都是无数次重复生产的。不管我们考虑的是记忆装置,是逻辑装置,抑是其中的算术运算设备,都是如此。因此,只要有少量机器的生产,实际上就意味着大量零件的生产,因而在经济上也就具有大量生产的优点。

  也许还有人认为,机器的专门化必然意味着每件不同的工作需要有一种新的特殊模型的机器。这个看法也是错误的。即便机器的数学部分和逻辑部分所需的操作类型不尽相同,机器总任务的完成也是由程序带至少是由原初的程序带来调节的。给这种机器编制程序带,对于高明的专家说来,是一件很复杂的工作,但它大半是或者完全是一劳永逸的工作,当机器为了用于新的工业装备而有所改变时,这种工作只需部分地改变。因此,花费在这种精巧技术上的费用可以分摊到大量产品上去,并不真的会对机器的采用发生重大的影响。

  计算机是自动化工厂的中心,但它决不等于整个工厂。另一方面,它是从那些带有感官性质的仪器那里取得详细的指示的,这些仪器如光电管、测量纸张厚度的电容器、温度计、氢离子浓度计以及现时各仪器公司制造出来的并利用人手来控制工业过程的各种仪器。这些仪器已经制成到这样的地步:能够借助电力把命令传达给遥远的工作站。为了使这些仪器能够把自己的信息进入自动化的高速计算机中,只需要有一个读数装置,把位置或刻度译成一连串数字的模式就行了。这种装置已经做出来了,无论在原理上或在制造细节上都没有太大的困难。感觉器官的问题不是新问题,而是一个已经有效地解决了的问题。

  除了这些感觉器官外,控制系统还必须包括效应器官或作用于外界的构件在内。其中有些效应器的类型已经是大家所熟悉的了,例如,回转阀电动机、电离合器等。有的还需要发明,以便更准确地模仿人手的功能,用作人眼功能的补充。我们对汽车车架进行机械加工时,完全可以在磨光的车架表面上留下几处金属突起作为参考点。为了使工作工具(不论是钻孔机、铆钉钉接器或其他必要的工具准够自动找到这些参考点起见,我们可以采用光电机械,例如用油漆光点引动的光电机械。最后固定下来的位置可以使工具和参考点紧密接触,但又没有紧密到使这些地方遭受破坏的程度。这只是做这类工作的一种方法。任何有能力的工程师都能够再想出成打的其他方法来的。

  当然,我们假定这类带有感官性质的仪器不仅可以把工作的初始状况记录下来,而且还可以把以前所有过程的结果记录下来。因此,机器所能完成的反馈操作,除了现今已经完全了解的那种简单类型的反馈操作外,还有由中央控制系统(例如逻辑装置或数学装置)来调节的包括比较复杂的选择过程在内的反馈操作。换句话说,整个控制装置相当于一个具有感觉器官、效应器官和本体感受器的完整动物,而不是相当于一个孤立的脑,象超速计算机那样,其经验和有效性要取决于我们对之参预的程度。

  工业中可能采用这些新装置的速度,将因工业部门的不同而有很大的不同。自动机已经广泛地应用到实行流水作业的工业部门中了,例如罐头厂、轧钢厂,尤其是电线厂和白铁制造厂。这类机器同我们这里所讲的可能不完全相同,但其功能大体一样。造纸厂中也常常见到这类机器,同样是采用流水作业法生产。另外一种必须使用自动机的工厂就是在生产中具有太大危险性的工厂,在这种工厂里,大量工人冒着生命危险去操纵机器,而且,这种工厂一出事故就可能很严重,损失很大,所以事故的可能性应当预先得到警告,不应当从现场中某人仓皇作出的判断为根据。如果预先能够考虑到行动方案,那就可以把它记到程序带上,以便按照仪器的读数控制其后的行动。换句话说,这种工厂应当按照一定制度进行工作,就象铁路信号塔的连锁信号和开关工作的制度那样。这种制度已经在炼油厂和其他许多化学企业以及国利用原子能而出现的各种危险物质的处理工作中建立起来了。

  我们曾经提到的装配部门就是应用这类技术的部门。在装配部门,例如在化学工厂或流水作业的造纸厂中的装配部门,必须对产品的质量进行某种统计性质的监督。这种监督是靠抽样过程来进行的。这个过程经过瓦尔德(Wald)等人的改进现在已经提出一种所谓连续分析的技术方法了。依据这种方法,抽样不再是集总进行的,而是同生产一道进行的连续过程。因此,凡是能够用相当标准化的技术来完成并可以交给一个不懂得其中所含的逻辑关系的统计员去管理的那些过程,都可以交给计算机去做。换句话说,除了最高水平的工作外,机器既能照顾到生产过程,又能照顾到日常的统计监督工作。

  一般说来,工厂都有会计手续,它与生产无关,但是,既然帐簿上出现的数据都是来自机器或装配线,那它们也就能够直接送到计算机中。其他数据可以通过人手运算随时送到计算机中,但是,大部分的书写工作可以用机械方法来完成,只剩下少数的细目,例如对外通讯,才需要由人来担当。但是,即使是对外通讯,也可以大部分变为收取对方进来的穿孔卡片或者是通过极为简易的劳动把它打印到穿孔卡片上的。从这一阶段开始,一切工作都可以由机器去完成。这种机械化的方法同样适用于工业企业图书馆和档案处的绝大部分的工作上面。

  换句话说,机器既不偏爱体力劳动,也不偏爱文牍式的劳动。因此,新的工业革命所能渗透进去的领域就会非常广泛,包括执行不太用脑筋的一切劳动在内,情况和上次工业革命在人力的各个方面都有被机器排挤掉的现象极为类似。当然,也会有些行当是新工业革命所不能插手的,因为新的控制机器对于小规模工业会是不经济的,承担不起大量的基本投资,或者,由于这些工业的工作变化多端,以致每一特定的工作几乎都要有一个新的程序带。我不能想象一部代替我们去做判断的那种类型的自动机会被小杂货铺或出租汽车行所采用,虽然我能够清楚地想象到,杂货批发商或汽车制造商会采用它。农业工人虽然在生产中也会受到自动机的排挤,但由于他所耕作的土地面积的规模、他所种植的作物的多样性和气候条件的特殊性以及他所面临的其他情况等等,他还不至于感受到它的全部压力。但即使在农业中,大规模经营的农场或种植园的资本家也开始愈来愈依赖于摘棉机和锄草机了,例如种小麦的农场主早就用上麦克考尔密克(McCormick)收割机了。凡是可以使用这些机器的地方都不是不可能在一定程度上使用机器来作判断的。

  当然,这些新装置的采用与否以及可能被采用的时间主要是经济方面的问题,而在这个问题上,我不是行家。据我粗略的估计,如果没有剧烈的政治变动,或者发生另一次大战的话,那末,新机器需要一、二十年才能占据应有的地位。战争会使这一切在一夜之间发生变化的。假如我们同大国发生战争,例如,同俄国发生战争,以致迫切需要大量的步兵,因而需耍大量的人力时,我们就很难维持我们的工业生产了。在此情况下,采用其他方式来代替人力生产的问题也许就是民族存亡的问题。我们现在在发展自动控制机器的统一体系方面所面临的处境就象我们在1939年发展雷达技术时的处境一样。正是由于"英国战役"这一紧急事变,使得我们有必要大规模地去研究雷达问题,有必要使这个领域的自然发展过程加快起来,从而使它提前几十年成熟;同样,在一次新战争中,代替劳动力的必要性也可能给我们带来同样的影响。由熟练的无线电爱好者和数学家、物理学家这批人员所组成的那支技术队伍,过去曾经很快地变成了熟练的从事雷达设计的电气工程师,今天,他们仍然可以在自动机器的设计方面做出类似工作的。还有,由他们训练出来的新的熟练的一代也正在成长中。

  在这些条件下,自动化工厂发展起来的时间很难超过两年左右,这相当于过去使雷达在战场上发挥高度效能所需的时间。在这样一次战争结束时,建立这类工厂所需的"专门技能"就成为人所共知的事情了。那时甚至还有剩余下来的政府所制造的大批设备,可以卖给或交给工业家使用。因此,一次新的战争几乎免不了会在不到五年的时间内掀起一个自动化的高潮。

  我曾经谈到这种新的可能的真实性和迫切性。我们从中能够预期到什么样的经济后果和社会后果呢,首先,我们可以预期,那种进行纯粹重复工作的工厂会突然降低劳动力的需要,最后变成完全不需耍。归根到底,这种极其乏味的重复劳动解除以后,也许会带来好处,这是人类文化能够得到充分发展所必需的闲暇时间之来源。但是,它也可以在文化领域里产生毫无价值的和有害的结果,就象目前在无线电广播和电影中所得到的大部分结果一样。

  不管怎样,采用新方法的中介时期,特别是,通过一次新战争而可以期望它迅速来临的话,那就会立即出现一个充满灾难性混乱的过渡时期。我们有许多经验来说明工业家对待新工业潜力的态度。他们的全部宣传就是要达到下述的目的:新技术的采用不应当看成是政府的事,而应当交给愿意在这项技术上投资的企业家自由掌握。我们也知道,当事情牵涉到攫取工业中全部能够攫取到的利润,然后让公众也捡到一些残羹剩饭的时候,企业家是很难克制自己的。伐木工业和采矿工业的历史就是如此,这也是我在另一章中叫做传统美国的关于进步的哲学的一个部分。

  在这些条件下,工业中采用新机器就会到达这样的程度:只要眼前有利可图,就不管它们在以后可能带来怎样的危害。我们将看到一个和原子能发展的过程相类似的发展过程。原子能被用来制造炸弹。这就妨碍了未来利用原子能以代替石油和煤的蕴藏量,而这却是我们极其必要的潜力,因为石油和煤在几百年内(如果不是几十年的话)即将耗竭。要注意,原子弹的生产是不同动力生产作竞争的。

  让我们记住,不管我们对于自动机之有无感情问题采取什么样的想法,它在经济上完全和奴隶的劳动相当。而任何一种同奴隶劳动竞争的劳动都必须接受奴隶劳动的经济条件的。十分清楚,自动机的采用会带来失业现象,它同目前的工业萧条甚至三十年代的危机相较,后者只不过是儿戏而已。这种危机会给许多工业部门带来危害,甚至也可能给那些利用新潜力的工业部门带来危害。另一方面,我们的工业传统决不妨碍工业家去攫取迅速取得而又稳当可靠的利润,并且在他个人行将破产之前溜之大吉。

  因此,新工业革命是一把双刃刀,它可以用来为人类造福,但是,仅当人类生存的时间足够长时,我们才有可能进入这个为人类造福的时期。新工业革命也可以毁灭人类,如果我们不去理智地利用它,它就有可能很快地发展到这个地步的。然而,目前已经呈现出一些有希望的迹象。自从本书初版发行以来,我曾经参加过两次大型的实业家代表会议,我很高兴地看到,绝大部分的与会者已经意识到新技术给社会带来的威胁,已经意识到自己在经营管理上应尽的社会义务,那就是要关心利用新技术来为人类造福,减少人的劳动时间,丰富人的精神生活,而不是仅仅为了获得利润和把机器当作新的偶像来崇拜。我们面前还有许多危险,但是善良愿望的种子也在生根发芽,所以我现在不象本书初版的时候那样地感到完全悲观失望了。

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