“一戰(zhàn)”改變的科學(xué)世界

苗千

1914年，就在第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)的幾個星期之后，英國《自然》雜志就寫道：“這次戰(zhàn)爭，對比于之前的戰(zhàn)爭，不同之處在于純粹科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)研究都成為戰(zhàn)爭中很重要的一部分。”

在各種文學(xué)和影視作品中描述的第一次世界大戰(zhàn)的經(jīng)典形象，大多是士兵們可憐地躲在骯臟的戰(zhàn)壕內(nèi)，等待著下一次進(jìn)攻，這正是為了躲避各種殺傷性新式武器所可能帶來的傷害。由新技術(shù)研發(fā)出的武器使第一次世界大戰(zhàn)顯出前所未有的恐怖：武器的改變，正是這場大戰(zhàn)最為顯著的特征。

第一次世界大戰(zhàn)前的歐洲科研

第一次世界大戰(zhàn)也被稱為是一場“化學(xué)家的戰(zhàn)爭”，因為在戰(zhàn)場上，各方都首次使用了對人體傷害極大的化學(xué)武器。不僅如此，包括武器彈藥甚至是軍裝等戰(zhàn)略物資的生產(chǎn)也要依靠各國化工產(chǎn)業(yè)的支持，因此各國化工產(chǎn)業(yè)水平的對比就成為決定戰(zhàn)爭走向的一個重要因素。

在第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前，德國已經(jīng)成為世界科學(xué)研究的中心，德國的大學(xué)教育體系培養(yǎng)出了大量世界一流的科學(xué)家，尤其是化工學(xué)家，而英國則相對處于下風(fēng)。實際上，即使到了1914年第一次世界大戰(zhàn)開戰(zhàn)，英國也沒有對科學(xué)研究提起足夠的重視，就連當(dāng)時的媒體也習(xí)慣把從事科學(xué)工作的人稱為“科學(xué)人”而不是“科學(xué)家”。在1913年進(jìn)行的一次非正式調(diào)查顯示，英國大學(xué)聘用的科學(xué)人才，相對于他們的科學(xué)成就來說，工資明顯過低，甚至還不如教堂里的工作人員，而被英國陸軍部聘用的化學(xué)家的工資與當(dāng)時勞工的工資相同。

在第一次世界大戰(zhàn)之前，在英國學(xué)習(xí)科學(xué)的學(xué)生數(shù)量也遠(yuǎn)不及德國，而科學(xué)領(lǐng)域研究生的數(shù)量相比差距則更大，這就促使很多德國人到英國從事科學(xué)工作。

英國在科學(xué)研究領(lǐng)域處于下風(fēng)，與當(dāng)時整個英國“重文輕理”的風(fēng)氣有很大關(guān)系。實際上，在第一次世界大戰(zhàn)期間，參戰(zhàn)國各國的領(lǐng)導(dǎo)人所接受的還都是人文主義教育。而相比于英國，德國的大學(xué)科學(xué)教育體系培養(yǎng)出了大量科學(xué)專業(yè)人才，足以支持自身經(jīng)濟(jì)的運轉(zhuǎn)并且成為當(dāng)時世界科學(xué)研究的中心，德國的化工產(chǎn)業(yè)更是當(dāng)時世界第一。

因為科學(xué)研究領(lǐng)域的繁榮，對于科研器材的需求也大大增加，德國的電子和冶金工業(yè)技術(shù)水平也都處于世界前列，在這些領(lǐng)域的世界領(lǐng)導(dǎo)地位，正是德國敢于開戰(zhàn)的信心來源之一。

第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，英國就立刻失去了需要從德國進(jìn)口的各種原材料，因為缺少足夠的卡其色染料，英國甚至無法生產(chǎn)出足夠的軍裝，藥品供應(yīng)也立即被切斷，同樣失去供應(yīng)的還有實驗室需要的玻璃器皿、天平、顯微鏡以及其他各種實驗儀器——這些在當(dāng)時幾乎全都是由位于德國斯圖加特的博世公司生產(chǎn)的。這以后，英國只能依靠從瑞士進(jìn)口，另外開始試圖自己生產(chǎn)，但是對于原材料和一些精細(xì)制品的短缺使當(dāng)時的英國無法制造出一些急需的軍工產(chǎn)品，例如槍械的瞄準(zhǔn)鏡——這讓英國在第一次世界大戰(zhàn)初期陷入到了巨大的劣勢。英國的科學(xué)家（尤其是化學(xué)家）對此反應(yīng)強烈，1915年3月，英國皇家學(xué)會和化學(xué)學(xué)會向英國政府提交了一份備忘錄，《戰(zhàn)爭揭示的化學(xué)工業(yè)現(xiàn)狀》。英國政府不得不對這份備忘錄重視起來，成立了一個委員會用來加強政府、大學(xué)和工業(yè)界之間的聯(lián)系，增加科學(xué)研究與工業(yè)研究的投入。但是此時英國科研面臨著另外一個問題，就是人員短缺。

在第一次世界大戰(zhàn)開始前，德國對于科研的重視要遠(yuǎn)勝于歐洲其他國家。在德國，征兵的年齡界限相對寬泛，因此科學(xué)家和一些優(yōu)秀學(xué)生就可以通過科研來為戰(zhàn)爭服務(wù)而免于被應(yīng)征入伍，相對于其他參戰(zhàn)國家，這在戰(zhàn)后被事實證明是非常明智的政策，為德國保留了大量的科學(xué)人才。相比于德國，歐洲其他國家對于科研人員都沒有什么特殊的待遇，在法國和英國，年齡適合的科研人員同樣需要應(yīng)征入伍，因此，大量的年輕科學(xué)家被送上前線。在法國，最著名的巴黎綜合理工學(xué)院幾乎全校學(xué)生都被送上戰(zhàn)場，另一所名校巴黎高等師范學(xué)校，被送上戰(zhàn)場的1910屆的195名學(xué)生，最后只有50人安然從戰(zhàn)場返回。

一戰(zhàn)中的科學(xué)和武器研究

第一次世界大戰(zhàn)是人類第一場現(xiàn)代化戰(zhàn)爭，因為有了此前在19世紀(jì)和20世紀(jì)初的科學(xué)研究和技術(shù)積累，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，大殺傷力的新式武器紛繁亮相，造成了戰(zhàn)場上前所未有的人員傷亡。第一次世界大戰(zhàn)同時也開啟了大規(guī)模殺傷性武器工業(yè)化大生產(chǎn)的道路——這種趨勢在此前50年發(fā)生的同樣傷亡慘重的美國內(nèi)戰(zhàn)中已有苗頭，但是毫無疑問，第一次世界大戰(zhàn)把這種趨勢推向了極致。

科研進(jìn)步改變了戰(zhàn)場的每一個方面。第一次世界大戰(zhàn)前興起的電燈、鐵路、無線通訊技術(shù)研究改變了戰(zhàn)爭方式，然而毒氣、高爆炸藥、機關(guān)槍、坦克、飛機、潛水艇等新式武器的應(yīng)用才是導(dǎo)致超過1700萬士兵和平民命喪戰(zhàn)場的最直接原因。

戰(zhàn)場上最明顯的變化是化學(xué)武器的使用。法國在1914年首先在戰(zhàn)場上使用了催淚瓦斯，但是從1915年開始，德國憑借強大的化工產(chǎn)業(yè)開始使用更恐怖的化學(xué)武器。1915年德軍在比利時的第二次伊普爾之役中首先使用了具有殺傷性的氯氣作為化學(xué)武器。最初氯氣是作為一種“氣幕”來使用，用來掩護(hù)發(fā)動攻擊的士兵，但是這種致命的毒氣會灼傷吸入者的呼吸系統(tǒng)，最終這次攻擊造成了對方5000名士兵的死亡。一開始交戰(zhàn)的各方都沒有有效的方式來抵御毒氣，只能用衣服浸上水或是尿掩住口鼻，起到過濾的效果，隨后才研制出有效的防毒面具。

同盟國與協(xié)約國的化學(xué)家們因此都開始努力研發(fā)新型可以用于戰(zhàn)爭的毒氣，以及可以克制對方毒氣的化學(xué)藥品。在氯氣之后，又出現(xiàn)了無色的劇毒氣體光氣。1917年，德軍又使用了更為致命且不易被察覺的芥子氣，這種沒有顏色的化學(xué)武器尤為危險，往往是通過炮彈發(fā)射到敵方的壕溝里釋放，它會在12小時內(nèi)生效，使接觸到的人皮膚起泡、嘔吐，且灼傷眼睛，甚至造成內(nèi)出血。芥子氣被協(xié)約國的士兵俗稱為“熱東西”，使用芥子氣也成為一種打破僵局的有效手段——這使芥子氣成為“一戰(zhàn)”中雙方最需要的化學(xué)產(chǎn)品。為了應(yīng)對，英國政府迅速組織自己的科學(xué)家研制相應(yīng)的化學(xué)武器，在英國波頓鎮(zhèn)建立了一個武器研究所，這個研究所直到21世紀(jì)仍然在為英國軍方服務(wù)。endprint

直到第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束，交戰(zhàn)各方總共使用了超過20種化學(xué)武器，據(jù)統(tǒng)計，超過4%的傷亡與毒氣有關(guān)，造成了總共超過幾十萬名士兵和平民的死亡，超過100萬人受傷。而正是因為“毒氣的進(jìn)攻和炮彈一樣頻繁”，使得在第一次世界大戰(zhàn)期間可以抵擋毒氣的面具和其他相關(guān)裝備的研發(fā)也非常活躍。

交戰(zhàn)中士兵們使用的槍械也都有了很大的進(jìn)步。在西線戰(zhàn)場上，機關(guān)槍往往是解決壕溝加鐵絲網(wǎng)戰(zhàn)術(shù)造成的僵局并且能造成重大傷亡的決定性武器。英軍在戰(zhàn)壕中使用的手動步槍，每分鐘可以射擊15發(fā)子彈，有效射程達(dá)1400米；而4～6人一組，在平地上操作一挺機關(guān)槍，火力可以相當(dāng)于100支步槍；12人操作的加農(nóng)炮可以發(fā)射榴彈，殺傷力更大。英國軍隊裝備了維氏機關(guān)槍，而美國在參戰(zhàn)后則使用了在1911年研制的容易大規(guī)模生產(chǎn)的路易斯機關(guān)槍。德國、奧地利、法國等其他國家也都相應(yīng)研制出了新型的步槍，手榴彈、火焰噴射器等武器被應(yīng)用在了第一次世界大戰(zhàn)的戰(zhàn)場上。

除了對于武器裝備的研究之外，第一次世界大戰(zhàn)也開啟了其他一些領(lǐng)域的科學(xué)研究。第一次世界大戰(zhàn)戰(zhàn)場上的指揮官通常需要在距離前線僅幾公里的地方指揮，為了盡快傳達(dá)命令，他們發(fā)現(xiàn)無線電通訊設(shè)備過于沉重，無法隨身攜帶，而電話線又經(jīng)常輕易地被折斷。為了迅速地傳達(dá)戰(zhàn)斗指令，各方都試過利用傳令兵、信號槍、反光鏡甚至是狗來傳送指令，但是效果都不理想，這項需求開啟了改進(jìn)無線通訊技術(shù)的研究。另外，雖然鐵路容易受到襲擊，但是鐵路仍是運送大量戰(zhàn)時物資到前線的最快速有效的方式，如何迅速地修建和修復(fù)鐵路，也成為戰(zhàn)時重要的研究課題。無線通訊和鐵路建設(shè)等方面的研究，在第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后都迅速取得了長足的進(jìn)展。

1918年11月11日，第一次世界大戰(zhàn)終于停火，但是由技術(shù)的革新所造成的這場人類歷史上最殘酷的戰(zhàn)爭已經(jīng)永久改變了人類文明的進(jìn)程，人類社會看待科學(xué)研究的眼光以及科學(xué)研究在人類文明的地位也從此改變。

一戰(zhàn)后的世界科研

第一次世界大戰(zhàn)使很多科學(xué)家命喪戰(zhàn)場，這是這場戰(zhàn)爭對于人類科學(xué)研究造成的最直接、最嚴(yán)重打擊。有研究者認(rèn)為，戰(zhàn)爭造成的慘重人員傷亡使法國在20世紀(jì)20年代的科學(xué)研究因為人員短缺而幾乎陷入了真空。同時，第一次世界大戰(zhàn)使得眾多純科學(xué)研究的科學(xué)家和數(shù)學(xué)家們被迫轉(zhuǎn)而去研究應(yīng)用科學(xué)，即使在戰(zhàn)后他們重新回歸純科學(xué)研究或是數(shù)學(xué)研究，也需要時間去適應(yīng)，這對于純科學(xué)研究也是一種巨大損害。

對于德國來說，雖然在第一次世界大戰(zhàn)期間，出于研發(fā)武器的需要，政府與應(yīng)用科學(xué)研究機構(gòu)的關(guān)系變得更為緊密，但是毫無疑問，這場戰(zhàn)爭摧毀了德國的應(yīng)用科學(xué)研究的基礎(chǔ)。相反，在德國的洪堡大學(xué)、海德堡大學(xué)等學(xué)術(shù)中心，德國進(jìn)行純科學(xué)研究的實力卻被相對完整保存了下來，這種實力直到第二次世界大戰(zhàn)才遭到毀滅性的打擊。

化工產(chǎn)業(yè)的嚴(yán)重落后、戰(zhàn)爭形式的巨大轉(zhuǎn)變和英國軍隊在戰(zhàn)場上的巨大傷亡讓英國政府迅速認(rèn)識到了應(yīng)用科學(xué)研究與新技術(shù)研發(fā)在戰(zhàn)場上的重大作用。在英國頂級科學(xué)家（尤其是化學(xué)家）的呼吁下，英國教育部發(fā)起了“組織與發(fā)展科學(xué)與工業(yè)研究計劃”，這個計劃最終在1918年轉(zhuǎn)化為科學(xué)與工業(yè)研究部，為大學(xué)科研提供資助。1916年，英國首相成立“英國教育體系自然科學(xué)教育委員會”，著名的物理學(xué)家J.J.湯姆生（J. J. Thomson）被任命為委員會主席。這個委員會最終提交了很多報告，建議對英國的大學(xué)教育制度進(jìn)行改革。正是在這些報告中，建議劍橋大學(xué)廢除希臘語考試，引入博士學(xué)位制度，并且由政府向大學(xué)科研直接投資。

可以說第一次世界大戰(zhàn)催生了英國的大學(xué)引入博士學(xué)位制度。一些在德國接受大學(xué)教育的英國科學(xué)家，體會到了博士制度的優(yōu)越性，自然會使英國大學(xué)也開始學(xué)習(xí)它的敵對國，而另一方面，美國、加拿大等英語國家也在很早之前就引入了博士制度，這也就成為英語世界大學(xué)的一個普遍要求。盧瑟福本人就非常欣賞博士學(xué)位制度，他在曼徹斯特大學(xué)任教時就積極地嘗試引入博士學(xué)位，回到劍橋以后，他仍然對于博士制度有極高的評價，他說，博士學(xué)位制度是“英國教育的一個真正偉大的起點，是現(xiàn)代社會中最偉大的革命……”事實上，這是劍橋大學(xué)從1895年開始允許在其他大學(xué)取得過學(xué)位的學(xué)生也可以來到劍橋大學(xué)深造后又一個重大變革，并且在隨后造就了眾多重要的科學(xué)家。

第一次世界大戰(zhàn)對于全世界各國的科學(xué)研究都是一個重要的轉(zhuǎn)折點。這場戰(zhàn)爭使很多杰出的科學(xué)家命喪戰(zhàn)場，很多研究被中斷，很多項發(fā)明被用作軍事用途，這是人道主義的失敗，也是對于人類科學(xué)精神的重大打擊。但是在另一方面，這場戰(zhàn)爭把科學(xué)研究與一個國家的經(jīng)濟(jì)運轉(zhuǎn)乃至國際地位都史無前例地緊密結(jié)合起來，這使科研人員的地位大大提升，也使科學(xué)研究職業(yè)化，使全世界對于科學(xué)技術(shù)研究的重視程度達(dá)到了前所未有的高度。

受到戰(zhàn)爭的影響，整個歐洲科學(xué)研究的勢力版圖也進(jìn)行了重組，德國不再是歐洲和世界科學(xué)研究的中心，戰(zhàn)后整個歐洲開始實行的護(hù)照制度，使歐洲國與國之間的科學(xué)研究開始出現(xiàn)壁壘，而英國，則抓住了這個機會開始重新站在歐洲科學(xué)研究的頂峰。此時，英國的目光也開始逐漸離開傳統(tǒng)科學(xué)研究的中心歐洲大陸，而向著世界科研的新中心美國轉(zhuǎn)去。

（張麗薦自《三聯(lián)生活周刊》）endprint