技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（二）

  通过熵可以区分有效能量和无效能量，有效能量在开发应用过程中不可逆地转化为无效能量，并同时增加外部世界的混乱无序度——熵！因此，即使能量守恒，文明也会出现，一定是空范围内，可用的能量似乎慢慢的变少。为维持低熵状态，追逐负熵流成了所有文明的本能。在文明扩张过程中，人类繁衍遵循指数式增长规律，相应地，负熵流也必须跟上步伐。

  要满足指数式扩张所需要的负熵流，大致有两种方法，第一种是同层次的扩张，农业文明负熵流大多数来源于于固定太阳能的粮食生产，因此，所有的早期农耕文明都把占据可耕地作为社会的核心使命。以中国文明为例，从黄河旁的两个小部落开始，逐步向外拓展，到唐朝中叶的时候，中国文明最终把东亚大陆上能够稳定产粮的绝大部分地盘占据了，文明迈上了顶峰。再比如煤炭的产量，英国从1800年的1000万吨，到1850年的4980万吨，再到1870年的11200万吨，蒸汽机和煤炭的指数是增长最终使得英国成为第一个全球性帝国。

  第二种是引入新层次负熵流，文明总会受空间的限制，相应的，同层次负熵流的数量扩张总有极限，这是，必须找到新层次的可开发负熵流，否则，文明就会遇到不可逾越的台阶。19世纪下半叶，煤炭的极限开始显露，一个很简单的事实：蒸汽机推重比太低，永远不能推动飞行器上天。幸运的是，新出现的石油和电力帮助地球文明跃迁到新的层次，大大拓展了人类的活动范围。

  在工业革命以前，人类社会维持有序的外来负熵流大多数来源于太阳。通过农业活动，人类实现了太阳能的初步利用，获得了粮食，燃料和建材，使得人类社会能世代繁衍并逐步脱离蛮荒状态，建立起初等文明，这种农业文明，按章现在眼光看来，其实是很低级的，有序度不高。依靠这种对太阳能的初步利用和负熵流，农业社会可以维持很久。事实上，由于技术天花板的存在，各大农业文明的负熵流获取在很久以前就达到了极限，文明也随即陷入停滞。

  站在21世纪的时间坐标点，回顾人类文明层次的变化，能够准确的看出，通过农业活动来把太阳能转换成生物能，所提供的负熵流根部不能支撑入金的工业化社会。人类主要是通过化石能源——过去数千万年沉淀下来的太阳能来提供负熵流，第一次工业革命，人类大规模开采煤矿。资本主义所展示出来的生产力是过去农业社会所不能想象的。第二次工业革命，石油和电力（部分通过水力发电来实现）成了能源产业的核心，人类对能源的利用达到了一个全新的台阶，相应内燃机与电动机的开发和利用，让庞大的地球变成了一个小小的村庄。节奏到第三次工业革命的时候戛然而止。平常所说的第三次工业革命，从能源供应和控制角度来讲，只能算是半次工业革命。

  可能很多人会反驳，信息技术和生物技术在1945年后取得了很大进展。不错，20世纪50年代后，信息技术取得了飞速进展，生物技术也有若干进步。丹最关键的能源技术上，很可惜，迈出了几小步，但之后一直没有突破性进展。

  从能源的获取角度来说，裂变核反应堆被大规模推广开来，但从目前角度而言，根本不能取代传统的化石能源，在一次能源中占的比例很低，全球核电站一次能源比例中，世界各国中等水准是5.8，就但从发电量而言，核电比例甚至是逐步下降（过去10年，中国修了很多火电厂）从能源的转换和利用上而言，蒸汽机，内燃机和电动机依旧占据着主导地位。火箭发动机，航空发动机都是第二次工业革命巅峰的产物，1970年后，给金逐步停滞，导致航天技术和航空技术差不多在以龟速前进。依靠现在的火箭发动机，登录火星只是妄想。想象中的核发动机还是只能停留在科幻小说中。信息技术改进了能源的控制，提高了能源使用效率，但没有办法解决人类现在面临的根本问题——新层次能源的来源和转换。

  开发负熵流遇到了麻烦，时间一长，经济危机就不可避免了。不少学者觉得，2008年金融危机的背后是高涨的能源价格。从1947年到20世纪末，除了20世纪70~80年代之间在中东地区发生的几次战争使其发生了一次脉冲式波动外，国际原油价格一直趋于平稳。21世纪以来，受美国房产泡沫和中国经济迅速增长的推动，国际原油价格一路攀升，2008年7月11日纽约原油期货价格创下了147.27美元/桶的历史最高纪录，高能源导致高通胀，高通胀导致高利率，泡沫随即破灭。

  从那以后，石油价格再也没有回到上个世纪末的低价，能源问题成了横亘在世界各国面前的拦路虎，欧债危机和中国经济放缓可以让能源价格暂时回落，但世界经济若稍有大一点的增长，能源价格就会飙升。人类社会要想大步前进，跨上新的层次，外界一定要能提供更多的廉价负熵流，否则的话，经济危机只会一波接一波，直到人类文明的各个子团体暂时达到一种平衡态。但不幸的是，农业社会的平衡态理论上可以维持到太阳的末日为止，现今工业社会的平衡态是一种建立在有限化石能源上的不稳定结构，不能长时间存在。

  不跨越新的技术台阶，开发新层次的负熵流，人类的文明层次就不有几率发生质的飞跃。

  按照生物学家的分类，世界上有六大类生物。前三种是微生物，后三种依次是菌类、植物和动物。亿万年来，这六大生物一直在“共生进化”，且彼此交叉、缠绕，形成姿态万千的生态圈。

  在凯文·凯利的《科技想要什么》一书中，提出了一种新观点：“技术元素”的演化过程，仿佛有自己的生命周期。从语言到符号、文本，再到印刷品、留声机、电视；从犁铧、刀斧，到水车、磨盘、唧筒，再到手工织机、蒸汽机、汽船和飞艇。“技术元素”已成为“第七个生命王国”。

  技术元素——观念有机体——的进化与基因有机体相似，差异很小。二者有很多共同的特性：两种系统的进化都从简单到复杂，从一般到个别，从统一到多元，从个体主义到互利共生，从低效到高效，从缓慢变化到更大的可进化性。科技有机体随时间变化的过程符合一种与物种进化的系统树相似的模式。

  换句话说，可以把人类的科技知识结构比喻成一棵树：科技树。那么，什么才是科技树的主干？个人觉得，最少在当前这个层次，有效能源的获取、转换、控制和利用是科技树的主干。

  农业社会持续了（停滞）几千年，如果单看农业社会，可能还看不出能源技术的至关重要性。但从蒸汽机开始，到内燃机，电动机，核反应堆，在这一过程中，全世界逐渐融合成一个整体，人类文明开始大步前进，人口数量急剧增长，生活水平大幅度提高，基础设施一日千里。过去曾经很难来想象的百万人口大城市如雨后春笋般出现，千万人口的城市也日益增多。从文明层次上讲，人类社会的有序度在过去200多年里飞速提高。这一切的背后，都是通过大幅引入负熵流（有效能源）来实现的。

  很多人会愤愤不平地反驳道，媒体天天报导，现今的世界是信息社会，信息技术才是科技树的主干。的确，IT技术现在看上去红红火火，新概念、新名词层出不穷。但很遗憾，IT技术只是科技树的一个比较大的分叉，而且，有很大的可能性是让人类走入死胡同的一条分叉。

  在生物学中，用进化树来表示物种之间的进化关系。生物分类学家和进化论者根据各类生物间的亲缘关系的远近，把各类生物安置在有分枝的树状的图表上，简明地表示生物的进化历程和亲缘关系。在进化树上，昆虫纲属于节肢动物门，哺乳动物纲属于脊椎动物亚门。

  如果单纯从种类数量和形态数量上比较，昆虫毫无疑问占据压倒性优势，昆虫是地球上数量最多、最为成功的一类动物，种数占地球上整个生物物种的一半以上，占动物总种数的四分之三。目前经科学描述的昆虫种数已超过100万种。从干燥炎热的沙漠，到冰天雪地的极地，它们在陆地上几乎无所不在。【“从生理特点浅析昆虫繁盛的原因”：-3.html】

  另一方面，根据百度搜索出来的结果，学界估计有5400种哺乳动物，相比昆虫种类的数量，简直是微乎其微。

  昆虫在进化的战术上可以说是非常成功，衍生出庞大的种类数目，很多昆虫特有的生物结构，确保昆虫适应了陆地上的所有环境，形态更是千变万化。

  但从进化树的整体而言，昆虫无疑是失败的。进化树主干上注重进化的核心——大脑，而分杈上讲究种属的生存率。一旦走上歧途，再多的缤纷斑驳也掩盖不了一个苍白的事实：昆虫几亿年的演化，没有导致智慧性物种的出现。比如，蚂蚁和恐龙同时代，很早就过上了群居生活，但一亿年来，蚂蚁演化（不是进化）的结果还是蚂蚁，而人类已经崛起。能想象一下，没有人类的大脑，铺满了昆虫的地球在宇宙中又有何意义？

  相对于可控核聚变等技术的挫折，过去40年，IT技术大爆发和大普及，导致摩尔定律变成了科技发展的代名词。但请注意，历史已经一再表明，文明生存效率的改进依赖的是能源技术的革命。IT技术的大部分创新属于交流娱乐类，也许在文明不扩张的前提下能使人类更快乐，但建立在图灵机上的虚拟世界永远不可能重构线日中国之声报导, 中国能源网首席信息官韩晓平昨晚在接受中国之声《新闻纵横》值班编辑采访时说：“不久前中国科学院工程热物理所近80岁的蔡睿贤院士跟我们讲，他说在他很小的时候，当时一些科学家就告诉他，50年后人类就能够正常的使用可控核聚变，但是50年过去了，他告诉我们，他最近问这些科学家还要多少年？这些科学家依然跟他说需要50年的时间。”

  “永远需要50年”，是关注可控核聚变人士的一个长久梦魇，而相关利益集团的噱头则是接二连三的朝公众泼冷水。4.3.1

  在各个论坛发现一个现象，任何关于可控核聚变的报导，只要表面上看来有进展，立马会引来热烈的讨论。如果进展是别国取得的，一般是祝贺人类文明进入新纪元，顺便嘲讽石油国家马上要完蛋。如果是中国获得了突破，更不得了，满屏的强国梦和屠日灭美。

  之所以对可控核聚变如此关注，是因为人类亘古以来就有一个梦：永动机的梦。在很早的时代，即使没有对热力学定律有所认识，大众潜意识中都明白，万事万物的运行都需要动力。但所有动力都必须耗费一定的资源和金钱。某一种意义上，大部分工业品的价格实际上的意思就是生产流通过程中能源凝固密度的反映。因此，如若有能自己动起来的机器，岂不美哉？王力雄在小说《永动机患者》中就写了一个朴素且执著的农民，他就是要造永动机。他相信，永动机开转之日，就是家乡人民脱贫之时。如果用比较专业点的话来说，文明的进步在于从外部引入负熵流，而工业革命的本质就是开发出更大规模的廉价负熵流，实现文明层次的质变。

  第三波就是人工核聚变这个准永动机，目前理论上似乎没问题，不可控核聚变也实现了，所以人类孜孜以求。

  在1973年之前，人类文明根本就没有考虑过能源方面的匮乏问题，因为技术的进展使得能源慢慢的变多，越来越便宜。但阿拉伯石油禁运事件以及1979年的伊朗革命后，世界上多了一个词：石油危机。工业文明的指数式扩展，使得石油和能源不再廉价，每次石油危机都可能会导致一次经济危机。40多年来，人类想尽了一切办法来摆脱这个魔咒，但进展不大。

  前面已经讨论过新能源的噱头。常规能源中，首先看化石能源，即使是蕴藏量丰富的煤炭和天然气，面对中国这个工业化新贵的饕餮胃口，也支撑不了长久，更不要说污染问题。而裂变核能，即使考虑到增值反应堆，地球资源也真心不多，不能彻底取代化石能源，而且核污染是殃及子孙数百代。

  科幻小说作家刘慈欣曾经抱怨，明明太阳系中有十万个地球的资源，结果人类却花费了数十倍航天经费的资源来保护一个地球的环境。事实是，谁都想开发太阳系，但要摆脱地球引力的束，化学燃料火箭却昂贵得过分。

  依照宇宙资源的分布和人类当前的科技程度，可控核聚变是人类跨越技术台阶的不二选择。一方面，地球和宇宙中聚变资源到处都是，若能够实现可控核聚变，人类获得了几乎无限的廉价负熵流，人类工业文明第一次能够长久持续下去。否则的话，人类文明耗尽化学能资源后，无法维持现今的水平，更不要说向外拓展。另一方面，采用基于可控核聚变产生的高温等离子体来推动宇宙飞船，理论上是可行的，开发太阳系不再是可望而不可及的梦想。

  考虑到可控核聚变的美好前景，在过去的50多年中，可控核聚变虽然没有取得任何实质性的进展，但世界各国和科技界始终不敢放弃其上的研究，因为人类承当不起这个后果。

  有一句老话：理想很美好，现实很残酷。可控核聚变已经研究了50多年了，人类科研历史上，可控核聚变的研发难度可以说是首屈一指。理论是没有问题的，人工不可控核聚变——氢弹也早就实现了，自然界中也有核聚变——太阳的燃烧。但在地球上搞可控核聚变，真是达到几乎让人绝望的地步。

  我初中时看报纸，说可控核聚变在20世纪末会实现。1999年时，说再过15年，可控核聚变会商用。到了2013年，在网上搜索，据《自然》杂志报道，预计在2019年ITER核聚变装置将完成建设，比预期的要晚1年。而第一次ITER氘－氚聚变试验则计划在2026年进行，比NIF要晚15年左右。至于商用化，2050年后再说吧。在网上看到一位物理学博士如此评价可控核聚变：二十年前刚大学毕业到美国留学，去普林斯顿大学的等离子研究中心，庞大的研究中心让我激动得不能呼吸。二十年后再去，还是那个样，什么实质性进展都没有。不知道花了多少亿美元了。

  除了太阳这样的巨大天体靠自身引力来实现核聚变外，在地面上搞核聚变最麻烦的反应条件就是——需要瞬间上亿度的高温才能引起核聚变反应（过去几十年的冷核聚变全部被证明是骗局，请见“瓶中的太阳”一书，是《科学》期刊一名记者写的，写尽了50年来可控核聚变的辛酸）。如此高的温度是用传统加热方法所无法达到的。人类研制氢弹时，用作为雷管来引爆氢弹！即通过引爆得到达到核聚变反应的温度，从而引起核聚变使得氢弹爆炸。但必须注意，氢弹是一锤子买卖，不能用来发电。

  把粒子加热后，还有一个技术问题，几亿度的高温下，用什么容器来容纳反应材料，约束微观粒子把核聚变反应长时间持续下去？美国NIF走的技术路线是用激光来加热，惯性约束，另外一条技术路线托卡马克，采用磁场来约束。前看来，NIF的路线基本是死胡同一条，除了忽悠经费和用于核武器试验外，不具备任何可实现意义。而托卡马克面临的问题也很多，包括杂质的处理，高温等离子体的Great Disrupture，很多现在还没有任何理论上的解决方案，更不要说技术实现。（本文第三版和第二版中的帖子中，很多网友对此有过极其精彩的讨论,推荐大家看看。）

  长时间的失败和经费被砍的危险，逼得可控核聚变业界有意无意地配合新闻界编制一个接一个的噱头。最近两个报导在各大论坛很火，一个是国外的，一个是国内的。

  看第一个报导，美国NIF首次实现输出能量超出输入能量。初看这个报导的时候，大吃一惊，难道真正的第三次工业革命要来了？仔细看了该报导，注意其中最核心的一句线月底，美国利弗莫尔国家实验室的国家点火装置（National IgnitionFacility）利用192束高能激光聚焦到氢燃料球上，创造高温高压以点燃核聚变反应。在试验中，反应释放出的能量超过了氢燃料球吸收的能量。”严格来说，该实验中心并没有说谎，反应释放的能量超过了氢燃料球吸收的能量。但所有的新闻报导都是欢呼：输出能量大于输入能量。看似相似但稍有不同的概念，本质上却是大相径庭。请区分几个概念：整体投入能量，氢燃料球吸收的能量，反应释放的能量和外界获得的能量。

  后来托南大同学到吴健雄图书馆查询11月最新出版的学术期刊，才明白这个新闻报导的噱头所在。具体数据记不起来了，但下面比喻的数量级大致还是对的。

  整体投入能量是1000，激光激发的X射线，这个X射线”被氢燃料球所吸收，引起微型规模核聚变，释放出来的能力是2，但这个2外界根本无法获取利用。所以线。但为什么新闻报导采用输出能量大于输入能量的标题，美国NIF中心却保持沉默？

  ，原文作者： 更新时间： 2013-10-08 17:30 文章来源：观察者网-中国关怀 全球视野

  2013年10月初美国发生了什么事？美国联邦政府和议会因为债务问题和年度预算吵架，最终导致美国联邦政府大部分机构关门。美国各个科研机构的经费被大砍特砍，比如NIH的经费大幅削减，导致很多生物科学家到国会山抗议。NIF几十年来搞核聚变，花了美国纳税人几百亿美元，基本没有什么大进展。在削减预算的背景下，如果不弄出个新闻，证明自己的工作有意义，NIF经费很大概率会被削减。

  如果说新闻界在NIF的报导中采用的技巧是移花接木，那么中国的那个报导就是信口雌黄，纯粹以标题来忽悠人。大部分人都只看标题，不看实际内容，欢呼革命性突破。

  实际情况是，标题内容是预期要取得的成果，根本不是现在取得的成果。可控核聚变在科研界以跳票而著称，放卫星都快放了半个世纪了，说7年后要取得某某成果，只是索要经费的一种技巧，到时如果做不出来，随便找个理由塞给政府部门就行了，反正这种事政府部门早就习以为常了，又不会当线

  1972年，“罗马俱乐部”把成员的预言和推理过程写成了一本书，名叫《增长的极限——马俱乐部关于人类困境的报告》。他们预言，全球资源的枯竭将很快到来，煤炭只够使用40年，石油只够使用30年。除此之外，什么臭氧空洞、贫富分化、水资源污染、全球变暖等等都将在短则二三十年、长则不到一百年内爆发，而且个个都是能断送地球性命的绝症。

  但供给方面的预言过于保守，以静态的眼光看待资源问题。现在回过头来看，二战后的第三次科技革命当时正在如火如荼地进行，由于一系列新技术的产生,人类找到并开采了更多的矿产，而这些是罗马俱乐部当年无法想象的。这方面的典型例子是页岩油。借助信息技术的威力，页岩油的勘探和开采成本大幅下降，又逢新世纪中国需求推动石油价格高涨，美国2008年后不断QE使得利率走低，页岩业变得有利可图，资本蜂拥而入，造成页岩油产量大增。

  由于预言落空，罗马俱乐部上个世纪末就成了很多经济学家的嘲讽对象。21世纪初的时候，“知识经济”这个概念风靡一时，似乎人类找到了一条永恒增长之路。40年前，罗马俱乐部低估了技术的进步，进入新世纪后，人类又高估了技术的进步。这方面的典型例子就是2008年的金融危机。现在说次贷危机是金融危机的导火索，那次贷危机又是什么引起的？正统的解释是把贷款给了没能力买房的人。那么，银行为什么愿意给贷？穷人为什么想到去贷款？原因很简单，之前20多年的IT技术革命和与之而来的长期经济增长，给了整个美国社会一个感觉：技术永恒进步，经济永恒增长，未来会比现在好。因此，现在贷款错不了，未来肯定能还钱。买房的人多了，房价自然上涨，这又反过来让先贷款的人庆幸自己投资成功。但没有想到的是，中国的工业化造成新世纪的石油价格高涨，美国去工业化后又找不到新的增长点，高通货膨胀和高利率造成房贷泡沫破裂，进而造成2008年的金融危机。2008年后，全世界出台了不少刺激政策。虽然美国的低利率造成页岩油产量大增，但高石油价格一直维持到2014年中期，直到欧债危机爆发，加上中国经济急剧放缓，石油价格才被拉下来。必须指出的是，现在的低石油价格只是针对前几年而言，如果和上世纪90年代末相比，现在仍然是高价（扣除通货膨胀影响后），因为页岩油等新型燃料的勘探开采需要高油价支撑。人类已经把容易开采的石油都开采了，新型地质条件的勘探是非常昂贵的游戏，新型油田的开采建设是周期长投资巨大的差事，相比页岩油，其它油源更难开采。这意味着从长期来看，尽管间或有波动，高油价时代会永久持续下去。

  本文前面介绍了人类面临的技术窘境，第三次技术革命差不多到了尾声，技术的进步节奏已经明显慢了下来。因此，罗马俱乐部的悲观预言并没有被彻底解除，所谓的技术大爆炸更是一个噱头，是科技利益集团误导大众的结果。许多与笔者争辩的网友，在现实和网络上，都把技术进步看成是很简单的事情。比如说，某位网友曾经说：人类怎么可能困在太阳系内，曲率引擎一旦实现，马上可以跑遍全银河系。曲率引擎这个科幻小说中的概念，还没有任何理论基础，在很多人的思维中，似乎已经是触手可及。可事实却很残酷，人类航天推进速度已经快50年没有任何稍大的进展。

  工业社会的人民，请祈祷印度、拉美、世界和非洲永远不要工业化，否则，平衡态在未来会被一次次地打破和重建！低熵体会越来越难以维持。

  用技术大停滞来解释为什么有发达国家粉碎机这种现象。现在看来，因为发达国家，尤其是美国，最先面对新的技术台阶而又无力越过这个台阶，而技术的扩散又侵蚀着领先者的优势。

  一块水泥平地，中央放一个圆形漏斗，漏斗中灌了一些水，很显然，漏斗中的水会从下面流出来，向四周扩散，漏斗中的水越多，扩散得越快。要想保持漏斗中的水位不变，上头必须不停的有足够流量的活水注入，否则，漏斗中的水最终都会扩散出去，导致水泥地上各点的水位相同。西方要想保持技术优势，就必须不停的可以在一定程度上完成技术创新，保证“漏斗中有活水注入”。如果技术创新的脚步停下来，漏斗中的水位就会下降。而新世纪以来，美日欧撞上了技术台阶，面对中国的紧逼，日趋趋于窘迫。当然，就中长期来看，中国也会面临这个台阶。

  现在问题是，从瓦特改进蒸汽机以来，工业文明跨越过一个又一个的技术门槛，为什么人类难以越过当前这个台阶？

  拿日常生活中的跨越台阶来类比。首先，0.2m高的台阶抬腿就过，但台阶如果有2m高，显然靠肉体力量过不去；其次，年轻时能过的台阶，老年时是难以逾越的障碍；甚至还有一种现象，前面跨越台阶太累了，先挖个坑躺下歇息一把，躺着躺着，人陷在坑里不愿意出来，面对眼前的新台阶一筹莫展。

  200多年的技术发展过程，总是从最容易的起步。就好比在苹果树上摘苹果，最容易发现、最好摘的苹果一定率先被人们收入囊中，然后再摘高一点的苹果。剩下来的，要么是处在人力难以企及的位置而无法采摘，要么就是不好的苹果，不值得采摘。上述这一过程正是技术复杂度上升的过程。三次技术革命后，人类社会面临的技术台阶，复杂度高得吓人。

  具有讽刺意味的是，最初人类用农业社会的很多思维来发展工业文明，顺利的跨过了一个个台阶。发展起来的工业文明让众多农业文明一去不回，人类社会从一个个的孤岛汇集为一个全球村，期间有流血，有争斗，而

  人类社会为了避免内斗，痛定思痛，选择的很多制度和路径反过来把人类的双腿羁绊起来，让跨越愈发困难。

  普利高津通过从平衡态到衡态再到远离平衡态的研究，而后发现，在一个开放系统中，在从平衡态到衡态再到远离平衡态推进的过程中，当到达远离平衡态的非线性区时，一旦系统的某个参量变化达到一定的阈值，通过涨落，系统就可能发生突变，即非平衡相变，由原来的无序的混乱状态转变为一种时间、空间或功能有序的新的状态。这种有序状态需要不断地与外界交换物质和能量才能维持，并保持一定的稳定性，且不因外界微小的扰动而消失。这种远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观的有序结构，普利高津称之为

  非平衡态和非线性效应。先看非线性效应，如果应用到社会学上，可以把非线性看成是不随大众，拒绝主流范式。

  无论是个人，还是人类社会整体，都讨厌非线性，喜欢线性。线性好啊，可预测，没有突变，一切都在掌控中，就连学习数学知识，学生对于矩阵的热情也远超概率论。但历史一再表明，技术发明和工业革命往往都出乎意料之外。比如柯达对于数码相机的误判，再比如前苏联选择了电子管微小化技术道路，而集成电路芯片却异军突起。

  回顾历史，在科学技术的早期阶段，小农经济或个体工匠在社会上还占有一点地位，相应的，个人研发占据主流，从宏观上讲，呈现出随机点分布的状态。但从19世纪晚期开始，情况发生了变化，垄断性企业开始出现，个人开始沦为打工仔，而随着科技复杂度和规模的提升，集体合作开始占据主流。二战后，绝大部分领域都依赖政府或者公司的资金，早期的IT技术（上世纪八九十年代）是最后一个单枪匹马也能干出成绩的领域。进入新世纪以来，政府或者大公司这样的集体组织空前强大，个体的力量渺小可怜，专家委员会这样类似的组织在决定技术路线上有着绝对话语权。而

  集体做出的决策，遵循理性的意愿，往往更倾向于线性化选择，因为这是看上去风险最小的道路。但这样选择的结果，往往是加强范式牢笼，而不是打破范式牢笼。

  一位网友指出，曾经有位学者去研究美洲的印第安人的部落消亡之谜，他发现，有个部落幸存了下来。其他部落的狩猎习惯是，每次由经验最丰富的猎人决定狩猎线路。很显然，这是一种符合理性的选择。但是，这些部落统统灭亡了。而幸存下来的那个部落，他们的狩猎习惯是，每次由祭司占卜，决定狩猎线路。只有这个部落幸存了下来。

  其实，我们现在的科研制度，科研经费的应用，也和那些消亡的部落是一样的，由最有权威的科学家来制订科研线路，分配科研经费，这个估计是我们的科技走向灭亡的根本原因。

  现今媒体上常常提到一句话，这是一个竞争激烈的社会。但事实是，和历史相比，如今的竞争烈度是小巫见大巫。

  由于农业社会很早就进入了技术革命的停滞状态，在工业文明兴起之前，世界各个文明的生活节奏很慢，和现代的快节奏生活相比，似乎谈不上什么竞争。但在慢悠悠的生活之后，其血腥和残酷程度不是现代人能想象的。虽然由于技术天花板的存在，没有现代丰富多彩的杀人机器，但工业文明之前，国家层面上是彻底的弱肉强食和种族灭绝。这种习惯浸透在社会的每一个层面，进入工业文明的早期，人类社会的这种旧俗使得大炮巨舰主义变成了各个主权国家的神圣准则，战争若有失败，割地赔款随之而来，小国更是唯有任人宰割。因此，每个国家倾尽全力来占据技术的制高点。到了20世纪上半叶，两次世界大战更是把社会达尔文主义发扬得淋漓尽致。

  而冷战后又怎样？全世界范围内，一系列的条约和国际协定，让武力对抗烈度急剧下降。全世界范围内，经济竞争大致替代了军备竞赛，即使中国也从来没有觉得非要和美国来场第三次世界大战。除了朝鲜这样的奇葩，没有国家会在内部整天宣扬“努力吧，我们现在处于生死攸关的时刻”。就个人层面而言，工业文明之前和工业文明的早期，大部分人都是一日不劳作，就一日不得食，底层陷入了一种围绕勤劳的军备竞赛。个体勤劳程度差上一筹，温饱都有问题，更不要说娶妻生子。二战后的世界，生产力大幅提升，人权概念开始普及，八小时工作制逐渐推广。在大部分国家，个体基本已经摆脱了动物般的求食—劳作循环，懒汉现象越来越普遍。至于尚武精神，早就被绝大部分国家抛到九霄云外，现在流行的是萌和娘化。但历史一再证明，竞争孕育着进步。特别是进入20世纪以后，研发成了一种耗时耗钱的事业，资本就本性而言，是不愿意干这种累活的。唯有竞争，才能逼迫资本去投资一些利在千秋的研发工作。因此，世界大战是技术革命最好的催化剂，军备竞赛是和平年代最大的技术助力。

  第二次世界大战期间，全世界对技术的巨大投入，把技术复杂度提升到一个二战前不敢想象的地步，其中更是榨干了德意志民族的精华。最典型的是，美国在其上投入的经费在现在看来是一个天文数字。仅为制造分离同位素铀所用装置的电磁线圈，所动用的美国国库的白银和银币就达1.4万吨！这在21世纪看来是一种自杀行为，但二战的压力使得美国政府咬牙撑了下来。二战的成果包括材料技术、电子计算机、雷达、核技术、喷气式飞机和火箭技术，直到今天，人类还未脱离二战所开辟的技术道路。

  而二战后的美苏军备竞赛，巨额经费不计成本的投入，是1945-1969这25年技术大进步的一个直接原因。要知道，阿波罗登月计划的高峰期间，NASA经费占据了美国年度预算的5%（现在是0.5%)，阿波罗计划的整体经费换算到今天接近一万亿美元！但现在大竞争环境基本上不可能再出现，世界大战就不要想了，在核武年代，大国之间不可能出现大规模战争，而随着苏联的解体，美国也失去了军备竞赛的动力。鉴于苏联失败的原因，中国估计也不会倾全国之力来和西方对抗。中国更擅长的是采用水磨方式来和西方竞争，比如购买美国的巨额国债，绝对不会采用前苏联的硬碰硬模式。另外笔者怀疑，即使政府想军备竞赛，现在的普罗大众也会事不关己高高挂起。

  生命就物质性而言，是一种典型的耗散结构，是大自然的一次非线性突变。而文明的诞生，更是熵增环境下的一次异变。人类文明，本质上是一种更高层次的耗散结构。

  在第二次工业革命之前，世界各地的差异非常大。、印度、儒家、西方、东正教、非洲各大区域之间的差异很大，用现在的眼光来看，简直是完全不同的世界。即使同一文明区域内部，差异也很大。比如同在欧洲，德国、西班牙的风格与气质有很大的区别。这一点，可以从小说，绘画等艺术作品中体验到。再以中国为例，100多年前，江南和西北的民俗、时尚与社会观念大相径庭。

  但在第二次工业革命之后，交通和通信的便利正在使得全球趋于一致，同样的工业化产品，同样的交通通信设施和法规，同样的理工科教程，越来越一样的教育体系和艺术评价观念。好莱坞的一部电影，可能会在全球激起同样的票房热潮。一部关于非洲荒野的纪录片，可能在全球100多个国家或地区得到播放。若有突发新闻，第二天，所有报纸的头条会一致。这种变化在冷战结束后愈发明显。原本世界上还存在两极对立，两套科研体系，但苏联解体后，美式标准成了默认的唯一成功体系。以学术界为例，不遵循科学共同体要求的异议者，连发表论文的权利都没有。进入新世纪，互联网和全球化热潮汹涌，信息交流空前方便，全世界思维模式和社会结构越来越趋同，如果采用熵的类比，就是人类社会正在朝着“热力学平衡”狂奔。

  以前看遗传算法相关论文，论文中说遗传算法相对于牛顿求导法的一大优势就是依靠随机性，能跳出局部最优点这个坑，找到全局最优点。政府和大众希望大师能指出前进的方向，但可悲的是，在如今这个年代，大师们的观念往往很多时候也是类似的，如果陷入到“局部最优点”这个坑，可能再也跳不出来！

  现今世界有一个人类历史上未曾出现过的现象：全世界范围内，大部分国家生育率都在稳步下降。与此同时，医疗技术普及，老龄人口急剧增加。二者合力，据预测，到2050年，世界上老年人的数目将在历史上首次超过年轻人的数目。而且，1998年较发达国家已经发生了这种年轻人和老年人的相对比例的历史性扭转。今天，世界的中位数年龄为26岁。人口最年轻的国家是也门，其中位数年龄为15岁，最年老的国家是日本，其中位数年龄是41岁。到2050年，预期世界中位数年龄將会增多十岁，到达36岁。届时，人口最年轻的国家预期将是尼日尔，其中位数年龄为20岁，预期最老的国家是西班牙，其中位数年龄为55岁。

  人口老龄化在20年前开始是西方世界政治和经济所面临的一个头疼议题，而近年来，中国也开始感受到这股压力。除了中国的奇葩媒体还在鼓吹老龄化的好处，西方纷纷把老龄化当成是一件生死攸关的大事。

  在欧日美，二战结束后的六七十年代婴儿潮现在已经转变成老龄潮（美国情况相对好一些），欧洲的福利压力和移民问题很大程度上就是因为人口老龄化带来的压力。希腊债务危机中，希腊为什么迟迟不敢违约？一个老龄化国家没有勇气和资源从产业链底层开始吃苦上爬。而日本作为一个拒绝移民的国家，其老龄化图景可能是未来地球的样本。日本的经济状况已经实实在在地验证了人口老龄化对经济的打击。由于人口老龄化，内部需求萎缩，日本经济在体系上呈现某种暮气，如果观看过很多日本的NHK纪录片就可以感受到老龄化对日本经济的影响和制约。人口年龄结构的老龄化，带来了消费的结构性收缩、福利压力和创造力下降的格局。日本被韩国和中国碾压的一个重要因素就是人口年龄老化，使得企业在决策和管理上的僵化，日本企业缺乏二战后初期的那种国家朝气。

  人在青少年时期，通常会有很多奇思妙想，往往会盼望着把日常看到的一些概念具像化。以技术领域为例，机器猫的时空门，超人的射线，星球大战中的激光剑，都曾经是儿时倾尽全力也要拥有的装备。当然，随着年龄的增长和阅历的积累，特别是工作以后，人就会变得现实起来，好工作、好伴侣和好身体成了新的梦想。至于儿时的梦想，偶尔午夜会自嘲一下。等到垂垂老矣，也就无欲无求了。

  星际旅行、时空穿梭是二战后一代科幻作家的最爱，无论东方西方，社会都洋溢着改天换地的乐观主义精神。但随着老龄化的到来，西方社会开始日渐保守，养老金问题成了媒体和政治辩论的焦点，登陆火星？那是财政自杀！

  另一方面，心理学研究表明，绝大部分老龄人更趋于保守。大部分老龄人厌恶冒险，都不喜欢竞争，喜欢一成不变。对于老龄人，未来意义不大，过好当下的生活是最重要的。社会资源盘子中，老龄人更倾向于维持或扩大自己的份额，偏偏老龄人在话语权和人身关系上占据优势。以前的社会，老龄人在数量上还不占优势，在未来的老龄化社会，老龄人甚至在数量上都压倒年轻人。

  人老后，个体活久一点超过了虚无缥缈的可控核聚变。在投票权日益重要的世界，星辰大海可能永远是一个幻想。

  在享乐主义流行的世界，社会机制和思维必须改变，比如废除养老金机制，避免养老问题上的公地悲剧，确保一个妇女生育两个孩子，不要让老龄化社会转变为深度老龄化社会。不能以减少资源消耗的角度来看待新生人口的减少，长期来看，那没有一点意义。农业社会人均消耗资源少，但社会更凄惨。天行健，君子以自强不息，年轻人创造性推动的技术进步，能带来新的负熵流和资源增量。

  以统一思维模式为特点的全球化必须停止，人类文明需要百花齐放。鼓励成立相互对峙的科学共同体，容忍那些看似荒谬的学术观点，并鼓励竞争团队揭露对方的噱头。中国可能需要摆脱“搭便车”的思维，欧美的窘境在中长期来看，并非中国之福。

  由于人类率先摘取的是那些“低垂的苹果”，不少领域以现在看来不算多的投入就取得了很大的成就，不知从什么时候开始，大部分人想当然的认为“知其然就能造其然”，这也是各种噱头大肆横行的根本原因。必须向大众表明，很多领域，可能要付出极大的努力才能实现“利其然”。唯有如此，才能保证有持续合理的社会资源被投入到研发领域。要知道，人类历史有数不胜数的例子表明，期望越大，极容易导致失望越大，并引发非理性的反扑! 早期的很多技术研发，相对成本较小，由于不依赖公共资金的投入，个体的坚持不懈确保了“阳光总在风雨后”。人类社会可能需要在某种程度上恢复早期的这种研发体制，

  人是复杂性的产物，但天性喜欢简单线性的东西。世间所赞叹的那些理论，如欧氏几何、牛顿力学、电磁学和广义相对论，其数学形式都简洁明了。这种风气甚至影响到其它领域，比如经济学。很多经济学理论都明显带有牛顿体系的样式，几条基本“公理”，能推导出一个庞大的体系。这种还原论思想在科学领域根深蒂固，在过去200多年也取得了巨大的成绩。但不幸的是，采用理想模型，这些理论对于简单系统很适用，如果系统稍微复杂点，比如天体力学中的三体问题（三个质量相近的天体运动），情况会变得完全不同，很小的扰动，数学解就会千差万别。人类逐渐认识到，课本上“现实世界简单性”的观念只是一种理想，几乎所有的领域都普遍存在着复杂性现象。混沌

  最近几十年的前沿研究表明，还原论在很多领域都遭遇到了困境。比如生物学领域，天量的大分子之间的相互作用不可能再走还原论老路。而在湍流、等离子体、气候等领域，复杂性现象让相关基础理论研究裹足不前。

  前面提到了进化树和科技树，生物的进化大致遵循“物竞天择，适者生存”这个规律，那么，科技树的演化遵循什么规律？考察近代历史，在研发团队化的今天，剔除若干偶然性现象，

  在技术的早期发展过程中，人类的发明主要出于直觉和好奇心，很多技术产品看上去都带有“简洁为美”的风格，比如轮子、天平、单摆和弓箭。但即使是这些现代看来很简单的发明，也并不是所有文明都跨越了此门槛。典型如玛雅文明，几千年的历史都没有发明轮子。

  在文明的演化过程中，简单技术综合起来，构成一个稍微复杂的技术，大大提高了人类工作的效率，典型例子如马车、帆船。在此过程中，各种技术相互关联，相互影响，部分产品的复杂度让现代人也倍感惊讶，比如罗马帝国鼎盛时期的渠道供水系统。在此阶段，由于传承关联和资源禀赋，各个文明的技术成就开始分化，很多文明所取得的技术成就，其他文明甚至在数百年之后都无法复制。比如造纸术，西方就是在接触了成品之后都无法弄明白其技术原理。原因很简单，早期造纸术涉及的步骤很复杂，包括水浸、切碎、洗涤、蒸煮、漂洗、舂捣、加水配成悬浮的浆液、捞取纸浆、干燥等一系列流程，中国文明由于蔡伦的随机扰动成功跨越门槛，其它文明没有此运气。

  进入工业时代后，在理论的指导下，人类尝试着简化单个部件模型，在此基础上构造更复杂的技术，比如蒸汽机、内燃机，推动文明向前发展。200多年来，复杂技术系统不断涌现，有日常生活离不开的机器设备的实物，也有让全球文明凝聚的信息系统和规则。技术在复杂化的道路上越走越远。今天的很多技术产品，比如波音747喷气式飞机，包含数百万个零部件，操作维护说明相关文档可以堆满一间房。再比如Windows操作系统，数千万行的代码，单个个体已经无法理解这样的复杂度，必须采用分工合作等方式才能设计制造这样的技术产品。

  ……大量的定义，反而使得复杂度这个概念复杂起来。即使针对技术领域，也存在大量的定义，比如，国际贸易方面就提出了EXPY指数来衡量出口产品的技术复杂度。但就技术演化而言，本文提出的技术复杂度（强调下，不是科学复杂度）可以这么理解：验证和设计一个产品所需要的各层次人力资源量和技术部门的配合程度。

  早期人类社会的技术复杂度很低，大部分技术产品的创造来自于对自然界的一种简单模仿和利用。比如木质标枪，原始人类最初是从折断的部分树枝联想到可以利用其锐性，但树枝的折断界面具有某种随机性。为了生存，人类开始想到可以把不具有锐性的界面改造成具有锐性。借助最原始的石斧，木质标枪因此诞生。这种原始标造不需要太多的脑力和体力，只需要最基本的工具，单个个体可以在比较短的时间内完成。

  技术有个特点，和生物进化类似，诞生后就具有自我发展性。出于各种目的，人类开始改进最初的低复杂度产品。仍然以木质标枪为例，为了更进一步提高锐性和杀伤力，各种各样的措施被人类发明出来。比如加装尾翼提高稳定性；把标头部分进行碳化处理；改用金属材料提高杀伤力。改进的过程意味着复杂度大幅提高，个体已经不可能在较短时间内制作出来，需要外界投入更多的人力物力。

  技术的相互关联和相互嵌入，虽然提高了复杂度，但大大提高了人类的能力，因此，人类有动力持续加以改进。尤其是工业革命后，资本活跃起来，让人类的技术复杂度以指数级扩展开来。一方面，广度上，很多看上去普通的技术产品，比如自行车，其背后涉及的工业部门可能多达几十个，勘探，采矿，冶炼，铸造，机械和化工。现在没有任何人能单个从零开始做出和流水线媲美的自行车。至于像土星五号火箭这样的巨无霸，可能需要整个地球的产业链来支撑。在深度上，单个技术产品的原理已经不是靠工匠的经验所能支撑，很多技术产品，需要的科学家和理论计算超过一线制作人员，比如喷气式飞机和航母。很多技术产品的原理设计已经逼近经典理论极限，比如INTEL的最新CPU。

  相信很多人年幼的时候都有过疑问，为什么世界上有这么多千奇百怪的生物？从大洋深处数百吨重的蓝鲸，到丛林中的毒蝎；从翱翔天际的雄鹰，到寄生于人体内的蛔虫，如此缤纷多彩的生物种类怎么来的？而另一方面，人类很早就观察到，生物的生存能力让人叹为观止，举一个例子，在美国死谷（Death V-alley）的盐湖里，那里的水可以瞎眼伤皮，但是其中却滋生了小虫。在酷热荒芜的沙漠里，无数小生物全靠黄昏的露水而活下来。这些生物生存的本能和力量叫人惊叹不已。

  生物永恒处于竞争之中，每种生物在繁殖下一代时，都会出现基因的变异。若这种变异是有利于这种生物更好的生活的，或者说具备竞争优势，那么这种有利变异就会通过环境的筛选，以“适者生存”的方式保留下来。因此，源自同一祖先的生物，在不同环境下，不同的基因变异被保留下来，日积月累，后代看上去就成了两种不同的生物。

  纷繁多彩的生物进化树，动力学机制就在于简单的随机变异和“适者生存”四个字。现代世界所构建起来的庞大科技树，其背后的演化机制也很简单——资本回报预期。

  在早期的技术研发阶段，除了利益回报之外，个人的智慧和好奇心也是一个重要的机制。但从19世纪晚期开始，情况发生了变化。随着科技复杂度和规模的提升，个人天赋的比重开始下降，像爱因斯坦那样一个人就可以开创一个全新领域的例子越来越少。与之相反的是，职业化、集体化和工程化开始普及。从爱迪生建立实验室，到后来的贝尔实验室，各种各样的实验室如雨后春笋般建立。这一转变到了二战中达到了巅峰，，导弹和计算机就是大规模政府投入后才发明的。

  二战后的技术演化过程中，不同种类的技术相互关联和嵌入，形成各种各样的新技术。但新技术是否能推广开来，不在于新技术是否炫酷，而在于资本预期是否能从中牟利。比如说，ATM（Asynchronous Transfer Mode异步传输模式的缩写）技术是一种建立在传统电路交换基础上的数据传输技术，在上个世纪90年代初很火，早期也受各大电信公司的欢迎。但ATM技术最终败给了IP技术，原因很简单，IP技术虽然有众多缺点，但在现有网络上就能运行起来，费用低廉；而ATM技术的部署成本太高，操作也很复杂，预期要投入天文数字般的经费后才能运营。资本最终做出选择，IP技术完胜。

  性能提升型创新体现为新产品替代旧产品。一般情况下，此类创新产生的新工作岗位十分有限，因为新产品是替代性的，一旦消费者购买了新产品，就不会再购买旧产品，比如购买了一辆丰田普锐斯后，你不会再去买一辆凯美瑞。在《创新者的解答》中，克里斯坦森将这种创新称为维持性创新。所有成功的传统公司都会试图不断复制此类创新，因此会为其配置大量资源。

  效率提升型创新是帮助公司以更低的成本制造成熟产品或服务，以便用更低价格出售给原有客户。效率提升型创新有两个重要的作用。一是提高生产效率，这对保持竞争优势至关重要，但会带来痛苦的副作用：削减工作岗位。二是释放资本，使其运转更高效。丰田的生产系统让公司原本两年的库存周期骤减为两个月，帮助公司释放了大量资金。

  市场创造型创新则是通过对复杂或昂贵产品进行革命性的改进，吸引新的消费者群体，创造出全新的市场。计算机的发展是此类创新的代表。最初大型机造价高达几十万美元，且仅供一小批专业人士使用。个人电脑则将价格降至2000美元，使消费者群体扩充至几百万人。现在智能手机只要200美元，从而将消费者群体扩充至全球数十亿人。

  现在技术创新面临的问题就是，在一个技术复杂度日趋高涨的年代，市场创造型创新的吸引力愈发下降。过去的低复杂度世界，个别资本还能聚焦长远，以便实现对竞争对手的颠覆。而在现今这个年代，很多技术路线的探索可能需要大量时间和巨额资本，风险超高，预期回报也不明朗，资本自然敬谢不敏。也许，这是命中注定的“资本主义的窘境”。

  人类最初的动力来源是自身肌肉，运输、狩猎、种植、采集和灌溉这些体力活都是依靠自身完成的。对于原始人类而言，这一条动力来源道路方便简洁。但很遗憾，作为万物之灵，人类有较多的灵巧性，但在体力上远不如牛马。依靠自身力量，人类能完成的工作很有限。比如，春耕时，如果靠人力来翻地，效率不到牛的一个零头。

  在文明进化过程中，人类逐步从自身体力转向利用畜力，因为这是一种符合经验直观的技术道路。这一过程对原始人类来说是比较麻烦的。首先，必须进行牲畜驯服工作。而后，采集草料，建造棚舍。而为了更好的进行动力转换，人类逐步发明了轮子、犁具、马鞍、辔头。相比于原来人类的双手，现在的复杂度已经大大提高，专业分工开始出现。但技术改进带来的好处开始涌现，依靠畜力的初级应用，人类的生产力有了本质性的提高。

  世上本没有路，走的人多了，就有了路。在畜力出现后，为了减少能量损耗，促进货物流通，马拉车逐渐普及开来。于是，必须造专门的道路来供马车驰骋。要修路，即使是简单的土路，也需要有人进行管理，有人提供工具，有人规划进度和细节，有人负责造桥。而马车本身，其复杂度也不是其它日常用品能比拟的，包括精密配合的轴承、方便的转向构件、初级减震设计、马匹控制系统等等，可以这么说，一个马车运输系统所涉及的复杂度，是大部分农业工作的几十倍、上百倍都不止。反映在宏观层面上，大部分文明在演进过程中，都设立了专门的机构来维持马车/马匹系统的再循环。

  古典文明时期，人类为什么愿意维持这样高复杂度的系统？因为其带来的好处是原始人类所不能想象的。在原始社会时期，人类可以通过锻炼来增强体力，通过改进箩筐来减轻肩膀的磨损，但当任务发生数量级变化时，不可能依靠个体肌肉力量的聚合来完成畜力系统（尤其是马车系统）所能完成的工作。最浅显的事实：在原始社会时期，不可能依靠人力挑动箩筐或推动手推车，在可承受的开销之内，把谷物运到千里之外，就是人数再多，再怎么改进箩筐和手推车也没用。因为人本身的单位时间消耗摆在那里。

  很简单，即使在现代工业也无法保证一个复杂多路动力系统输出功率能完美叠加。实践中，马匹数量增加之后，系统复杂度增加，控制系统不可能保证所有马的动力同时同方向，到了一定规模之后，相互之间抵消得越来越多。而另外一方面，马匹增加了，马的保养和草料负担也增加了。增加马匹后，如果马场系统增加的动力不能抵消掉开销的增加，那么增加马匹在经济上是亏本的事。

  面对构造简单、震动厉害、速度缓慢的这个怪物，有人驾着一辆漂亮的马车，和火车赛跑，讥笑他：“你的火车怎么还没有马车快呀？”有人责怪他的火车声响又尖又大，把附近的牛都吓跑了。

  技术革命后的产品能完成原有技术道路上不可能依靠数量的堆积就能完成的任务。

  2 一条技术道路开辟之后，初期的特点是复杂度的提升慢于效用的扩大，因此，资本很愿意投资技术改进。但之后，增加复杂度带来的回报开始递减。慢慢的，复杂度要进一步提升，花费的代价越来越高，而回报逐渐追不上复杂度扩张的步伐。

  沿着化学火箭的道路，初期依靠增加发动机的个数，增大内部携带的燃料，提升初始质量与最终质量之比，火箭推力迅速上升。1957-1969，短短12年，人类就从初离家门一跃而至月球漫步。但之后，人类发现这条道路不能再走下去，因为理想条件下，质量比要取对数后才能反映到速度上，因此，依靠提升质量比，火箭质量指数式增长，才能勉强换来速度的线年的一枚土星五号火箭价格，换算到今天可以造一艘核动力航母。如果要登陆火星，质量比会是一个天文数字，登陆火星的花费可以购买成百上千的核动力航母。任何国家，再怎么财大气粗，也不会承担这样的开销。

  这种复杂度导致的边际效用递减现象在所有领域都存在。很多初期迅速发展的技术，在经历了前期的技术大进步后，走到后期都是复杂度飞速上升，任何一点性能的改进都要投入大量的资源。比如初期集成电路的改进很方便，全世界有很多厂家都具备资金和实力，但到后期，动辄数十亿美元的投资已经让绝大部分企业无力承担，基本上只剩下少数几个玩家。

  战斗机的升级换代也是如此，二代机全世界有几十个国家能造，三代机只有少数几个国家能造，4代机只剩下2.5个国家能造了。

  人类历史上的技术革命都是非线性突变，沿着一条已有技术道路进行改进，这是大脑思维的一种线性习惯。算盘再怎么改进，也不会产生类似计算机（不一定是电子计算机）这样的工具。通过工艺改革，机械控制系统的精度可以上升，但永远无法媲美基于电气/电子的控制系统。沿着缩小电子管的道路走下去，不可能导致集成电路的出现。

  比如在20世纪50年代，计算机已经出现，但极少有人能想象到后来软件技术的大爆炸，即使到了20世纪80年代，也很难想象微软这样的企业会成为世界市值最高的企业。所以，那些宣称要领导产业革命的概念，生物工程和新能源等等，已经喊了数十年了，声嘶力竭的吸引大众注意力，其实只是反映了其内在干货不足，只能靠画大饼来维持社会关注和资金投入。生物工程方面在上个世纪末在基因测序方面进展神速，秉持还原论的思想，很多人简单的认为可以用基因信息来治疗疾病，但人体是一个极其复杂的非线性系统，最终人类发现此路崎岖坎坷。

  5导致一条技术道路进行改进，最终复杂度迅速上升的原因，归根到底是物理定律的限制。

  现有火箭发动机都是基于化学燃料燃烧推进，按照齐奥尔科夫斯基提出的公式，能提升的空间现在看来是很小了。一位网友介绍到：今天最高比冲的实用型火箭发动机，波音公司的RL-10B-2，虽然在循环方式（完全膨胀）、推进剂类型（氢/氧）、喷管设计（大面积比、可伸缩的碳/碳材料喷管）三个主要方面都采取了最有利于提高比冲的措施，比冲仍然只达到了466.5秒，比起它的直系老祖宗，1958年开发的RL-10只提高了10秒多，可见提高比冲之艰难。

  通信中的香农公式限定了信道容量，无线信号的绕射性决定了频谱空间有限。要想拓展终端能用到的流量，只能靠大规模部署基站来实现某种程度上的空分复用，但代价就是管理复杂度和成本的急速上升。

  南方周末 - 拯救宇宙中最宏伟的定理大致内容是四位数学家——斯蒂芬·史密斯（Stephen Smith）、迈克尔•阿施巴赫（Michael Aschbacher）、理查德•莱昂斯（Richard Lyons）、罗纳德•所罗门（Ronald Solomon）——刚出版了一本书，延续着180多年来的工作，全面概述了数学史上最大的分类问题。这本书叫《有限单群分类》（The classification of Finite Simple Groups）。但对于代数学家而言，这本350页的巨著是一座里程碑。它是一般分类证明的摘要，或者说是导读。完整的证明多达15000页——有些人说接近10000页——而且散落在由上百名作者发表的数百篇期刊论文中。它是数学史上最庞大的证明。

  为了保存“宏伟定理”长达15000页的证明，几位年老的数学家正在与死神赛跑。全世界能够理解这些证明的人所剩无几，他们害怕在年轻一代数学家接班之前就会离开人世。2011年的这本著作只是勾勒出了证明的梗概。实际文献无与伦比的篇幅将这个证明置于人类理解能力的危险边沿。“我不知道有没有人将所有东西都读过了。”所罗门说，他现在66岁，整个职业生涯都在研究这个证明。（他两年前刚从俄亥俄州立大学退休。）在庆功会上接受庆祝的所罗门以及其余三位数学家，可能是当世仅有的理解这个证明的人，而他们的年岁令每个人担忧。史密斯67岁，阿施巴赫71岁，莱昂斯也已经70岁了。“我们现在都老了，我们想在为时已晚之前，将这些想法传递下去，”史密斯说，“我们可能会死，或者退休，或者把东西忘掉。

  换句话说，全世界已经没有接班人来从事这项群论（广泛应用于粒子物理学）中的基本工作。这种情况不单发生在群论领域，其它很多领域也发生过。在一个科研工作者数量几十倍于爱因斯坦时代的世界，由于分工过细和高复杂度，很多子领域竟然后继乏人！尽管人类做出了很大努力，简化前沿成就，让后来者能更容易上手（举一个例子，赫兹让电磁场方程的数学表达形式更清晰简单），但正如一位教育学者说过的，

  ，必须承认个人的智慧能力如金字塔般分层次，即使对于顶尖的那一部分人，再牛的辅助手段和先进教学方法，也无法让他们在初中年龄之前掌握微积分。而微积分只是前沿的一个基本工具，后续的很多知识，其难度远远超过微积分。现今年代，真正能明白某个子领域前沿的人是少数。在这种情况下，很难指望该子领域继续取得革命性突破，并带动整个科技前沿的发展。

  从牛顿时代开始，绝大部分科学家都厌恶非线性，往往采用各种叠加手段和理想模型来避开非线性。而大部分教科书（研究生阶段之前），都是重点讨论线性情况，对于非线性都是一笔带过。原因很简单，前辈的大部分理论成就，都是采用线性方程描述的！绝大部分非线性情况是找不出解析解的，只能采用各种复杂手段去逼近。理论储备如此，自然希望处理问题也采用线性手段。

  第一个例子是孤立波。1834年秋，英国科学家罗素在河流中观察到这个现象。罗素认为孤立波绝对不同于普通的水波，应是流体力学的一个解，并试图找到这种解，但没有成功。因为传统的线性分析手段无法给出解释。后来在非线性电磁学、固体物理、流体动力学、神经动力学等学科中，相继提出了一些与孤立波有关的问题。在100多年的历史中，孤立波与孤立子是推动非线性科学发展的重要概念之一。大家可以去搜索一下相关方程，其复杂度远远超过大部分人的想象。

  第二个是等离子体的非线性。人类对于托卡马克装置寄予了极大的期望，期盼“人造太阳”能一劳永逸地解决能源问题。但几十年的研究下来，发现磁约束远不是想象中那样简单。近年来相继在托卡马克实验上发现了多种等离子体的约束模式，不同模式之间的转换具有典型的非线性动力学特征，外部控制参数的小的变化会导致等离子体约束特征突然的、大的变化，是为约束分岔（其实可以理解为蝴蝶效应的变种）。

  绝大部分现代人对于如何生火这个问题都觉得很茫然，不就是按一下打火机嘛。但打火机这个技术产品本身是科技树几千年进化