军事工业的技术“溢出”作用

                    左大培（2005年11月3日）

    军事工业特别是军事装备生产的重要性，不仅在于它直接决定着一国的国防实力，而且在于它在技术上的“溢出效应”，这种“溢出效应”使一国军事工业的发展可以极大地提高该国的技术能力，甚至导致重大的技术革命。

    现代国家的国防实力主要取决于其军队武器装备的先进程度和数量。而如果一个国家不能自己生产最先进的武器装备，则其军队就不可能配备大量最先进的武器装备。其原因在于，能够生产最先进武器装备的国家绝不会把这种武器装备出售给自己潜在的武装冲突对手。美国政府不仅禁止本国企业将先进的武器装备出售给中国，而且还与日本联合起来向欧盟各国、以色列甚至俄罗斯施加压力，不让它们向中国出口先进的武器装备。中国如果没有强大而先进的军事工业，如果不能自己生产最先进的武器装备，中国军队就不可能大量拥有世界上最先进的武器装备，在未来的战争中就只能处于被动挨打的地位。

    反对中国发展军事工业的人总是说，发展军事工业是一种纯粹的资源浪费，因为军事工业只能生产用于杀人的“产品”，而不能生产真正增进人民群众物质福利的物品。这种说法反映的是对军事工业技术“溢出效应”的无知。实际上，发展军事工业和为军事目的服务的生产和研发具有巨大的技术“溢出效应”，它们可以极大地提高一国的技术能力和技术水平，对其它生产部门的技术进步产生巨大的推动作用，甚至引发根本性的技术革命。而这些技术上的“溢出效应”可以导致增加真正对人民大众有益的物品的生产，因而有助于经济的发展和增加人民的福利。

    近现代历史上最重要的两大技术革命——制成蒸汽机和电子计算机，就在很大程度上得益于军事工业和为军事目的服务的生产和研发。

    瓦特“发明”蒸汽机，被视为英国产业革命中发生的近代“第一次技术革命”的标志。实际上，瓦特只是蒸汽机的完善者，他改善了蒸汽机并使之更适于实际应用。在瓦特之前，英国工程师赛维利就于1698年造出了一台蒸汽机；1705年英国铁匠纽可门设计制造了更为优越的纽可门蒸汽机。纽可门蒸汽机于1712年开始推广使用。但是纽可门蒸汽机将汽缸和冷凝器合在一起，而且封闭不严，蒸汽进入汽缸时造成空气混入，也影响汽缸内部真空度的提高。瓦特的真正功绩在于消除了纽可门蒸汽机的这些重大缺陷，而他之所以能如此，在很大程度上靠了军工生产的“技术溢出”。

    瓦特1756年以后在格拉斯哥大学作修理教学仪器的徒工，1864年利用为大学修理演示用的纽可门蒸汽机而开始研制蒸汽机。但是最初制造的蒸汽机到处漏气。瓦特后来发明了蒸汽“冷凝器”，使汽缸与冷却蒸汽分离，解决了因汽缸冷却造成的蒸汽浪费问题。1769年瓦特发表了关于制造蒸汽机的第一个专利，其效率比纽可门蒸汽机大大提高，耗煤量减少了75％。纽可门蒸汽机的活塞运动，一部分靠蒸汽推动，另一部分靠外界的大气压力推动；而瓦特蒸汽机则采用密封汽缸，活塞的运动完全靠蒸汽的推力。所以，人们称它为世界上第一台蒸汽机。

    显然，瓦特对蒸汽机所作的重大改进，在很大程度上靠的是他采用了密封汽缸，使蒸汽机不再漏气。而他之所以能解决蒸汽机漏气的问题，又靠的是英国发明镗床的威尔金森技师的帮助。瓦特通过布莱克教授介绍，认识了这位威尔金森技师，威尔金森用镗炮筒的技术来为瓦特镗汽缸和活塞，解决了蒸汽机漏气的问题。

    也就在瓦特致力于改进蒸汽机的时候，威尔金森于1775年发明了世界上第一台真正的镗床。确切地说，威尔金森的镗床是一种能够精密地加工大炮的钻孔机，它是一种空心圆筒型镗杆，两端都安装在轴承上。

    威尔金森之所以发明镗床，是因为17世纪之后，由于军事上的需要，大炮制造业的发展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人们急需解决的一大难题。1728年，威尔金森出生在美国，20岁时迁到英国。1775年，47岁的威尔金森在他父亲的工厂里经过不断努力，终于制造出了这种能以罕见的精度钻大炮炮筒的新机器。

    威尔金森的这项发明没有申请专利。1802年，瓦特也在其书中谈到了威尔金森的这项发明，并在他的索霍铁工厂里进行仿制。以后，瓦特在制造蒸汽机的汽缸和活塞时，也应用了威尔金森这架神奇的机器。瓦特之所以这样积极采用镗床这种当时最先进的机器，是因为加工他的蒸汽机汽缸非用镗床不可。当时，瓦特就是利用水轮使金属圆筒旋转，让中心固定的刀具向前推进，用以切削圆筒内部，结果，直径75英寸的汽缸，误差还不到一个硬币的厚度，这在当时是很先进的了。

    瓦特完善蒸汽机的这段历史清楚地表明，制造蒸汽机的技术与制造大炮的技术紧密相关，制造有效率的蒸汽机是军事工业制造大炮的技术“溢出”的结果。

    《大英百科全书》指出，在18世纪英国发生产业革命之前，人类大部分的主要技术成就都开始于亚洲。弗兰克在其所著的《白银资本》一书中，更是列举了方方面面的事实来说明，在1800年之前，欧洲总的说来在科学技术上并不比亚洲先进，在陶瓷业、丝织业和棉纺织业等重要产业上更是落后。但也就是在弗兰克的这些论述中就透露出，西欧各国产业革命前在先进军事装备的生产技术上就已经超过了亚洲。

    19世纪末中国的清政府曾经把欧美国家的优势概括为“船坚炮利”，把这一说法应用到产业革命前西欧国家的技术优势上，倒再恰当不过。弗兰克在其书中也谈到，18世纪末印度在造船技术的许多方面还不次于欧洲国家，但是在把船只造得像战舰时却必须模仿欧洲国家——这意味着最好的战舰总是欧洲国家造的。而“到1500年，西方制造的——由土耳其或欧洲铸工制造的——铜炮和铁炮比东方的火炮更有威力，也更灵活”。考古发掘表明，明末中国山东海防要塞上的大炮就是从葡萄牙进口的，而历史记载更说明，明末清初中国的历次战争中都大量使用了从西方国家进口的大炮。这显然是由于西方国家在明末（17世纪中期）在制炮技术上已经领先于首先发明和使用了火药的中国。

    联系到制炮技术对蒸汽机制造的促进作用，我们就可以得出一个清晰的结论：欧洲国家最初是优先发展了先进军事装备（大炮等等）的生产技术，首先在先进军事装备的生产上夺得了技术领先地位。西欧国家正是靠首先夺得先进军事装备生产的技术领先地位来带动其它领域的技术创新，最终赶上并超过亚洲而获得了全面的技术优势。

    直到第二次世界大战及战后，欧美的发达国家仍然在走这一条它们传统的致胜之路。美国靠为国防需要而进行的研制发展起了优势的大飞机制造和计算机产业，就是这方面的突出范例。

    在电子计算机研制成功之前，最高水平的计算机是1944年8月完成的“马克－1”机电式计算机。美国的艾肯与其同事从1939年开始得到IBM公司资助，哈佛大学也乘机成立了计算研究所，经过4年努力制成了“马克－1”。该机有15.5米长，2.5米高。但是机电式计算机工作中仍有机械动作，运算速度很难有更大提高。

    在第二次世界大战期间，英国为破译密码秘密制成代号为“柯洛索斯”的电子计算机。这实际上是人类制成的第一台电子计算机专用机。但是它是情报部门的机密，一直保密到1975年才公开。

    第一台通用的电子计算机是1946年在美国宾夕法尼亚大学的莫尔电气工程学院制成的。它被命名为“电子数字积分计算机”（Electronic  Numerial Integrator and Computer），英文缩写为ENIAC（“埃尼阿克”）。而如果没有美国军方出经费资助，这第一台电子计算机是不可能制造出来的。

    1937年美籍保加利亚学者阿塔纳索夫提出了ABC电子计算机设计方案，到1941年1月已制成了该机的一个关键部件——控制器，并预告整个计算机内将有300多个电子管。但为该机研制提供资金的是农业实验站，在这样的资金资助下，该机并未制成。

    宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院的莫克利参考了阿塔纳索夫的方案，与埃克特一起提出了电子计算机的设计方案。当时已是1942年，为满足战争需要，莫克利所在学院正在同马里兰州阿伯丁试炮场联合进行一个军事研究项目：为陆军计算炮击表。这些表的计算量非常大。为了能够快速完成这样大量的计算，莫克利向该课题组中负责与陆军军械部联系的军方代表、原密歇根大学副教授、数学家戈德斯坦中尉谈了自己的电子计算机设计方案，得到戈德斯坦全力支持。

    戈德斯坦向其顶头上司吉伦上校作了详细的汇报，在吉伦上校的大力支持下，负责与阿伯丁联系的莫尔学院的勃雷纳德教授按照军械部的要求，在1943年4月2日起草了一个为阿伯丁试炮场制造一台数字式电子计算机的计划方案。

    一个星期之后，1943年4月9日，勃雷纳德教授在莫克利和埃克特的陪同下，前往阿伯丁出席决定是否试制第一台电子计算机的讨论会。阿伯丁军方出席会议的有：阿伯丁试炮场弹道学研究所所长西蒙上校，普林斯顿高等研究院的著名数学家维伯伦教授等，维伯伦是西蒙的主要科技顾问。会上认真讨论了这一方案的种种潜在可能性，由于申请经费的数额巨大，会前维伯伦教授对方案审阅过多次，会上他又听取了有关方案的详细说明，然后根据他给西蒙的建议，拨给了莫克利等人试制经费。6月5日，军械部与莫尔学院正式签订了试制合同，试制的电子计算机也被定名为ENIAC。

    试制ENIAC的整个工程吸收了200多人，经过两年多的工作，于1945年底竣工。1946年2月15日，在正式的揭幕仪式上，ENIAC作了第一次公开表演。这第一台电子计算机占地170平方米，总重量达30吨，里面约有18000个电子管，1500个继电器，以及无数的电阻、电容等。该机耗电150千瓦，其发出的热量之大，如果用于烧水，每小时能把近两吨的水烧开。因此还必须附加冷却设备，以防过热。

    ENIAC每秒钟可作5000次运算，比当时已有的最快的继电器式（机电）计算机要快上1千倍。人工手算要用几年时间的计算工作，它一小时就可完成。

    在电子计算机制造业的进一步发展过程中，第二代的晶体管电子计算机的研制和印刷电路的采用，也都是靠了美国军方使用的政府资金才得以完成。

   “埃尼阿克”那样的第一代电子计算机，是电子管型计算机。这种电子管型计算机的主要问题是：电子管使用寿命短、耗电多、体积和重量大、脆弱易受损害。

    1940年研制出了晶体二极管，1948年7月贝尔实验室公布了晶体三极管的发明。晶体管型的电子计算机是第二代电子计算机，它可以将电子计算机的体积缩小到只有落地式音箱大小。

    第一台第二代电子计算机又是一台军用品。

    美国空军为了能在飞机上早日装上轻便可靠的电子计算机，派人到贝尔实验室登门求助。1954年，贝尔实验室开始着手为空军研制第一台晶体管电子计算机。这台电子计算机被命名为“莱泼利康”。1956年莱泼利康诞生，它的整机用了5千个晶体管，并具有1024个字节的磁芯存储器。

    晶体管电子计算机首先用于军事方面，除了军事上的需要比较迫切这个原因以外，还有一个重要原因，就是刚出世的晶体管由于制作工艺技术要求高，价格比较昂贵，其它领域由于经费等原因尚难以问津。这是它竞争上的一个劣势。随着制作技术不断改进，这个劣势很快转化为优势。它的价格在短短几年里便宜了几倍到十几倍，而电子管的价格则几乎一直没有大的改变。

    印刷电路能增强可靠性、生产简单、能使产品小型化、能开辟新产品和市场。它由保罗·艾斯勒发明。1936年，艾斯勒向普列赛公司展示了他精心制作的一个小型印刷电路收音机，但是该公司领导人却嘲笑这一发明是“妇人之见”。

    第二次世界大战爆发后，艾斯勒又回到其印刷电路研究中。一个偶然的机会，一位美国军事人员发现了他发明的印刷电路，并很快地将这一成果报告了在华盛顿的美国标准局。经认真研究后，美国标准局决定将它应用到近发引信上。1944年，德国以V—1飞机式导弹轰炸伦敦，而盟军用带有印刷电路无线电“近发引信”的高射炮弹奇迹般地将大多数空袭飞机击毁，保护了伦敦。

   “近发引信”是印刷电路的首次应用，它大大提高了高射炮弹的命中率，以致美国当局在1948年下令所有机载设备必须采用印刷电路。从此印刷电路开始广泛应用于电气产品的生产当中。

    这样一些醒目的历史事实给我们提供了一个启示：为军事目的进行的研制和开发促成了许多对当今社会最为重要的重大技术革命。和平主义者们可能会对此感到悲哀，因为军事装备本质上都是用来杀人的。但是没有理由因此而否认这样一个简单的事实：至今为止，许多重大的技术革命靠为军事目的进行的研发和生产才得以实现。

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