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科学的社会功能-第47部分
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熔炼——新金属
总的说来，矿物的需求量是一定会增加的，不过用途的变化也会使某些金属的需求量减少。在生产条件比较优越的地区，我们可以联系需求量计算生产成本，这样就可以避免有时需要超量生产、有时又需要限制生产、情况捉摸不定而后果极为恶劣的现象。直到最近，采矿和熔炼工业的老传统，从本质上来说一直停留在前科学的基础上，其生产方法仅不过是公元前四千年原始矿工和冶炼工的方法的变种。科学成果的应用将会改变这一切；冶炼温度将会普遍降低，因而，生产过程的热量消耗也会降低。这些新方法中最重要的将是低温炼铁，炼铁时使用甲烷和氢作为还原剂以取代焦炭。采用类似的生产过程还可以简化目前用来熔炼硫化物矿石的笨重方法。人们一定还会更多地使用电气化方法。镁构成一系列轻合金的基础。镁的制造已经是一系列几乎完全自动化的化学作业和电－化学作业了。原料、盐水从生产系统的一端进入，镁金属则从另一端出来。有待解决的最重要的问题是用经济的方法利用泥土，可能还有几乎同样常见的红土，生产铝的问题。人们往往认为，由于铝在自然界中极为丰富，它应该成为最普通和最有用的金属，不过即使解决了来源问题上的困难，把它从氧化物中分解出来所需的能量将仍然是它的制造成本中的决定因素。如果以电作为能量来源，那就意味着，它的成本不会低于直接使用煤来分解铁的费用的三倍，因为需要有三倍的煤才能生产出炼铝所用的电来。除非发现某种直接还原的办法，铝的价格不可能低于铁价的五倍，不过由于它现在约为铁价的二十倍，所以还有一大段差距需要缩短。
合理使用金属至少和开采金属一样重要。我们既然开始对金属结构有所了解，我们就有可能制出新金属或者制出性能比现有的任何合金都更为有用的新合金。一个重要趋势是制造防腐蚀的金属；如果能使这种金属臻于完善，就能制止目前仍然存在的大量浪费金属的现象，并且减少金属自然蕴藏量枯竭的危险。
电力生产节省资本
电力生产的问题有大规模的问题和小规模的问题两个方面。一方面，人们大规模生产和分配电压划一的电力，另一方面，许多小规模的独立单位也来发电、特别是供运输之用，例如供汽车和飞机使用，并用于数以百计的其他具体用途。在第一种情况下，主要问题是经营成本的效率问题。人们为了改善这方面的情况进行了大量科学研究。例如英国在1910年，要用1。8吨煤才能生产1000个电力单位，到1934年，只用0。7吨就够了。美国在1937年的平均数字为1。43吨，而最好的发电厂则可达到0。79吨。效率为百分之四十的热机的最低理论耗煤量为0。65吨，所以在降低经营成本方面再不能期望有多大进展了。基本的问题与其说是改进技术，不如说是社会组织的问题。即使在基本上消除了众多电厂相互竞争的弊端的地方，如在英国供电量变化幅度仍然极大，正常发电时仅使用百分之五十左右的机器设备，可是还需要保持那么多的设备以应付高峰时的需要。如果发电能够实行国际化、就可以基本上消除这种供电量不规律的现象，再降低输电成本，就能使电力的经营成本大为降低，做到可以免费供电而差不多不至于引起经济失调。而只要出钱进行科学研究，降低输电成本大致是能够做到的。
新式发电机
电力生产资本成本需要大幅度减少。一所电站由于几乎完全自动化，它的劳动成本是极为经济的，但是其资本成本却极为巨大。由于发明了现代真空技术，科学为制造小型高压静电机起来取代笨重的电磁式发电机提供了可能性。如果与此同时可以用体积小得多而工作速度更高的别的机起来代替产生电力的原动机的话，这个改进就更有用得多了。电力工程师的眼前问题是生产燃气轮机。这种燃气轮机所以难产主要由于难以制出能经受有关的压力和温度的材料。除此以外，还有可能使机器以很高速度进行工作，以致可以利用实际的动量而不必利用经过加热的气体的能量进行工作，这样就可以更进一步提高效率并减少机器体积。这些考虑也适用于独立的小型发电单位。在这里要兼顾资本节约和每磅重量的效能。节约资本是至关重要的，因为积累大量昂贵的机器，作为商品或其他机器的生产所必不可少的附属物，是限制经济发展的一个因素。总的说来，资本主义经济与其说是鼓励不如说是阻挠节约资本，不过它这样做，也就得到资本效用递减的报应。一个合理的经济将力图取消一切不必要的机器和作业。我们应该发展在任何负荷下都能以充分效率工作的电气机器。
动力储存
更重要的是需要找到某种方法来储存电能，其效率和我们目前的蓄电池一样高，但费用、重量、体积却要小得多，而且使用起来更为方便。对具有极高电介常数的电介质进行研究，也许就能解决这个问题。某些新型塑料就拥有这么高的电介常数。此外，人们也许会发现一种带有巨大能量负荷的恒温可逆化学反应。还有一个办法就是发展隔热方法，以便在大大高于或低于常温的温度下，多多少少是无限期地保存大量物质，作为可资利用的能量储备。在各种工业生产上广泛使用液态氧、液态甲烷，就有可能把能量的储存和重要工业产品的产生过程结合起来。电力的有效储存不但会意味着大量节约电力生产的资本，而且也有助于取消汽车和飞机的效率极低的小型发电单位。
电力的应用
电力问题的另一个方面是质的问题。应用电力的方式显然和电力数量本身同等重要。迄今我们仍然处于这样一个阶段：不论是原动机或者电动机的旋转都必须转换成我们所需要的曲柄或螺杆的运动。假如我们有办法迅速产生压力或拉力来进行敲击、突然的牵拉，或者推动液体或气体流动之类作业，而且可以在牵涉液体运动的场合取消活动机械部件的话，那就好多了。第一个问题涉及研制同动物肌肉活动相当的某种电气或液体推动装置。气钻之类现有方法的机械效率还很差。合理设计液压机的新发展可能克服这个困难。我们有理由相信，利用频率可变的电流工作的可能性会成为解决有效率的往复运动问题的另一个方法。由于使用旧生产方法的既得利益集团的阻挠，这个方法一直没有得到发展。还有一个可能性就更加引人入胜了。那就是建立某种胶体体系，气张力可随电流而改变，不过要做到这一点，我们还需要对肌肉的物理—化学性质有多得多的了解。
流体动力学——火箭飞行
解决第二个问题，即没有活动部件的液体流动的问题，同在更大程度上利用流体动力学的潜力的整个趋势是一致的。我们已经听到有一些谣传说，有一种强大的飞机，内部装着一个没有引擎或推动器的喷射气系统，把空气吹到机翼，以便产生使飞机升空所必需的空气流通量。现代火箭就是沿着类似方向发展的。发明火箭起初是为了探索高层大气，不过后来则着眼于空间飞行。目前所遇到的困难是巨大的，事实上差不多是不可克服的，因为我们不知道有什么能源达到极高浓缩程度，以致可以使自己的重量脱离地球引力场。人们提出来但还没有试验过的唯一办法，是一种相当笨拙的办法，那就是使用体积逐渐变小的多级火箭。不过目前在世界许多国家中还有不少认真的工程师正在猛攻这个问题。我们没有理由说这个问题无法解决，就象在十八世纪初叶没有理由说人类永远无法飞行一样。这一方面的最终发展可能还要求助于新的原理，当然这便是为什么这种表面上看来没有希望的事业不论是否达到最初的目标总是值得一试的主要原因之一。如果我们找到一种切合实际的办法，可以产生定向的分子束、或者最好是中子束，这个问题就会完全解决，我们将会在同时获得可以普遍应用的浓缩能源。
工程
工程师职业总是和科学密切关联的。过去和今天不少大科学家，如狄拉克和爱因斯坦，在开头都是工程师，相反的情况几乎也是同样司空见惯的。不过工程师职业在不少方面仍然是一个传统性质的职业，而不是科学性质的职业。还没有人认真考虑过或者利用过把科学大规模应用于工程的可能性。不过在美国及苏联都有迹象说明这种情况正在改变中。早其的工程问题就土木工程而言主要是怎样用新材料把建造道路和桥梁等古代技术移用于大规模营造的新需要上去的问题。就机械工程而论，早期的工程问题则涉及用机械方法尽量模仿人力操作过程，以便提高效率和速度。老的模型象几乎一切人类传统一样，在从理性观点来看已经变得完全不必要以后很久，仍然被人们使用着。
合理的机器 现在已经可以看出，在工程学中，特别是在机器制造中，已经有了另外一系列可能性，可以用科学方式而不是用传统方式加以利用。一旦提出了需要进行哪一类具体作业的课题，就应当有可能找出安装起来和工作起来都最经济的活动部件的排列方法。数学的发展、尤其是计算机的最新发展可以为此提供钥匙。计算机要解决的那一类方程式从本质上来说同生产过程中所遇到的方程式很相似。这种设计合理的机器会实际证明比现有的机器轻便而且简单得多。实际上，一当需要大规模生产机器时，工程技术就不能不采用这些发明。
有智慧的机器 可是科学还能提供更多的东西。老机器的主要特征是它的动作极为刻板，其结果，不但机器只限于处理体积和形状大致一样的常见产品，而且必须使用过多的简单手工工序。现代化机器不但应该能处理丝毫不差的重复工序，而且还应该能处理大体相似的重复工序。只要更多地使用科学所能提供的新式感官和控制装置，特别是光电管之类电气装置，以代替看管工人的眼睛，就可以做到这一点。一部机器运行起来既有敏锐感觉又有灵活性，就接近于完全自动化了。如果我们能使机器在某种程度上自行修理，即自己找出、弹出和更换损坏了的部件，那就更前进了一步。认为这种机器必然十分复杂，用起来很不经济的想法是错误的。
首先，如果设计得法，实际结果将是机器更为简单；其次，我们必须记着：人们总是得把目前的机器效率和价廉而单调的手工劳动加以权衡比较；雇用男女工人从事工作而又不能充分利用他们的潜力也总是浪费的事；第三，只要有计划地发展工业就能消除设备废弃的危险。在目前的制度下，这种危险要末促使人们匆匆忙忙地制造某些机器，又加以无情废弃；要末促使人们奉行完全不能利用现有潜力的保守主义。
土木工程
在土木工程方面，我们可望大大扩大作业规模，这是由于我们必须解决一些更大的问题的缘故。这些问题还促使我们有可能制造出大功率的机器和新的材料。有了对城市和乡村的全面规划，土木工程和建筑学就有再度合为一体之势。这对双方都是有好处的。我们至今还没有从一开始就是根据居民的生活和工作需要设计出来的、规划合理的城市。列奥纳多·达·芬奇在四百五十年前就设计过这样的一个城市，可是至今我们还是不得不在旧有城市中心的基础上修修补补过日子。应该把建筑物、道路、桥梁和隧道组成一个完整的、协调的交通体系。土木工程师在塑造地球表面方面、在开垦土地、扩大灌溉和水力发电以及在改变气候方面都有更大的任务。
化学工业
随着时间的进展，致力于生产物质和材料的各种工业终于在经济中占有越来越重要的地位了。起初，木材或泥土之类材料都是就地取材就地使用；以后就有了用简单粗糙的方法制造出来的材料，如金属或玻璃等。我们现在开始明白，供直接消费，即生物学消费的物质，或者作为能源而为人们所需要的物质，如食物、人造肥料或焦炭等，以及由于具有各种机械性能而为人们所需要的物质，如纺织品、橡胶和纸等，从本质上来说都是化学工业的产品。将来我们可能也要几乎完全依靠化学工业来供应生物性和工业性物资。到那时，化学工业将在经济中占有中心地位。
不用说，科学的发展和化学工业的发展有密切关系，不过人们并不充分明白，化学工业是建立在十九世纪的科学的基础上的；我们还没有开始利用二十世纪的量子大革命为化学带来的大得多的理论上的和实用上的可能性。我们的重化学工业有很大一部分都过时了，要使它现代化，就需要人们对重化学工业的职能采取大不相同的态度。阻碍化学工业发展的事实是：它仅是使用化学方法的一系列行业——纺织、制纸、橡胶工业等——之一。如果把这类工业的一切化学生产过程以及化学工业本身都置于统一管理之下，如果把这个体系看作是一个有机的整体，而不是向靠了某些传统存在的市场供应中间阶段成品，就可以把许多中间性生产过程和产品取消，并大量节省原料和劳动力。例如在1932年，一共生产了八十万吨硫酸，其中有163D000吨被用来制造硫酸氨。而硫酸氨其实可以直接制造出来，不必经过制造硫酸的中间阶段。不幸，世界化学工业目前在前进道路上遇到很大障碍，因为它不得不在平时维持一个不经济的结构，目的是为了在战时迅速转而生产炸药和毒气。因而就不得不为这类目的维持生产硫酸的潜在能力。事实上，为了维持化学工业的利润，在工业生产过程中浪费化学品的现象不是受到制止，而是受到鼓励。
为了需要而规划物质的生产 如果化学工业成为一个全面的工业综合体的组成部分，就有可能摆脱传统，为了最基本的需要而进行合理规划。所用的材料和生产这些材料的方法都要发生变化。化学工业的最终产品有两类：由于它们具有的化学性质而为人们所需要的产品，如食物、燃料、溶剂、肥皂以及狭义的化学品；由于它们具有的机械性质或加热可熔化的性质而为人们所需要的产品，如玻璃和橡胶。关于第一类，我们可以说，在将来，品种和供应量都会大大增加，价格也会更加便宜。过去重化学工业集中力量大量生产硫酸和碱之类少数通用化学品；现在的趋势是有选择地生产比较适合特定用途的化学品。化学内部的新发展以及更加一体化的化学生产的新发展，都会为这种趋势提供推动力。
食品生产 可以预计，在借助催化剂用最简单的原料煤和空气制造复合物质方面，会有最惊人的发展。将来煤作为化学工业原料的重要性可能远远超过它作为动力来源及家庭取暖能源的重要性。高压在化学中的应用才刚刚开始；这会大大扩大产品种类。人们已经开始着手用化学方法制造食物。虽然这在技术上是可能的，不过除非为了备战，在今后一段很长期间，它不会比用生物方法生产食物更为经济或方便。但是食品工业一定会越来越多地采用化学方法。食品的加工、储藏和烹调的不同阶段都将用化学方法来控制。这就意味着化学工业愈来愈倾向于采用生物化学方法。这一趋势一定会影响其他工业，并在有控制的条件下接近酶合成有机物质的过程。这样最后就可能制出味道和营养价值都高于天然食品的复合物质。
药品 用合成方法制造荷尔蒙、维生素和特种杀菌剂等具有高度和特殊生物作用的药品，以代替原来从动植物中提取的药物并扩大其品种范围，是十分重要的。的确，这些物质需要量不会很大，但价格却需要很低，使人人都买得起。
这就要求对精密化学工业进行相当大的改组，并使它同化学和生理学的科学发展保持更密切的关系。我们现有的药典从本质上来说是建立在传统经验和神秘医学理论基础上的。应该代之以崭新的药典，其中载有的药物的作用要通过临床和生化研究的通力合作为人们彻底了解。但是新药物将不但用于狭义的治疗，而且将用来对生理和心理状态进行更有意识的控制。人类服用通用药物酒精已经太久了；我
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