现象是技术赖以产生的必不可少的源泉。技术要达到某个目的，总是需要依赖于某种可被开发或利用的自然现象。无论是简单还是复杂的技术，它们都应用了某一种或几种现象。技术是那些被捕获并加以利用的现象的集合（a collection of phenomena）从本质上看，技术是被捕获并加以利用的现象的集合，或者说，技术是对现象有目的的编程。

科学与现象的关系：

•　科学提供观察现象的手段。

•　科学提供与现象打交道时所需的知识。

•　科学提供预测现象如何作用的理论。

•　科学提供捕获现象、为我所用的方法。

科学发现新现象，而技术则利用了它们，所以看起来科学在发现，而技术则在进行应用。科学不仅利用技术，而且是从技术当中建构自身。科学和技术是两个不同的概念。科学建构于技术，而技术是从科学和自身经验两个方面建立起来的。科学和技术以一种共生方式进化着，每一方都参与了另一方的创造，一方接受、吸收、使用着另一方。两者混杂在一起，不可分离，彼此依赖。

达尔文生物进化论最需要回答的核心问题是：“新物种是如何产生的？”类似地，技术起源理论的核心问题是：根本性的新技术是如何产生的？

新技术是针对现有目的而采用一个新的或不同的原理来实现的技术。新技术是在概念当中或实际形态当中，将特定的需求与可开发的现象链接起来的过程。对于我们通常认为的发明，这样的界定新技术对吗？

 20世纪70年代，计算机打印是通过行式打印机来实现的，其实质就是带有固定字母的电子打字机。随着激光打印机的发现，计算机打印开始通过引导激光在硒鼓上“打印”文本来实现了。在20世纪20年代，飞机动力是通过活塞式螺旋桨推动的，随着喷气式发动机的发明，飞机动力改由汽油涡轮发动机产生反推力来实现了。这采用的是不同的原理。20世纪40年代，数字计算是通过机电方式实现的，随着计算机时代的到来，数字计算通过电子中继电路得以完成。在这些案例中，新技术的形成（激光打印机、涡轮喷气发动机、计算机）都是源于一个新的或不同的基本原理。

有时候，原理（一种概念上的解决）是和现存的功能性结合在一起出现的，每一次出现解决一个次生问题。1929年，欧内斯特·劳伦斯（ErnestLawrence）找到了使带电粒子加速以实现高能粒子对撞技术的方法，即粒子可以被电场加速。但问题是，当时人们还不知道如何获得产生高强度电场的极高电压。直到有天晚上，劳伦斯在大学图书馆浏览学术期刊时，发现了挪威工程师罗尔夫·威德罗（Rolf Wideroe）写的一篇文章。罗尔夫·威德罗的想法是用低电压交流电使粒子反复振荡进行加速，这样就回避了高电压问题。他建议通过一系列首尾相连的管子来传输粒子，管子和管子之间有小的缝隙。管子的安排要恰到好处，即粒子一定要在交流电的峰值通过缝隙的时候同时到达。但是这意味着当粒子运动越快，管子的长度就需要越长。劳伦斯看到了这个方案的精妙之处，但是他算了一下，如果想达到他要的能量，管子就要伸到实验室的窗户外面去了（按照现在的观点，管子的长度需要达到3千米）。威德罗的想法在劳伦斯看来不具可行性。但是就像当时任何一位物理学家一样，劳伦斯知道，磁场可以引起带电粒子在回路中运动。我问我自己：“是否可能用两个电极管一刻不停地输送阳离子（粒子），通过某种合适的磁场排布，让它们在电极管中来回运动。”换句话说，可以通过只使用两根管子，将它们弯成两个半圆，中间有缝隙，然后使用磁场驱使粒子在这个环形回路中来回运动。接着他让威德罗的恰到好处的交流电通过缝隙，这样粒子就在每次通过缝隙时被加速了。当它们不停地旋转运动时，就可以被加速、盘旋，最后被高能释放。这个原理最终演变成了回旋加速器。它的实现过程是：将问题从如何获得高电压转变为如何使用威德罗提出的低电压交流的次级原理，然后再利用劳伦斯的方法，用磁场来大大降低空间需求的次次级原理。此处获得的原理是在已存在的碎片（现存的功能）的基础上建构而产生的。

 再比如1928年亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming）那个著名的发现就是如此。他当时注意到一个现象，即一种霉菌（后来被证明是青霉菌的孢子）中的某种物质可以抑制葡萄球菌的生长，他随即意识到这可以用来治疗感染。这一存在于现象和应用之间的联系在回顾时很清晰，但实际上还有许多人，比如物理学家约翰·廷德尔（John Tyndall）在1876年，安德烈·格拉提（Andre Gratia）在20世纪20年代都曾经先于弗莱明注意到了这个反应，但他们却都没有预见到它的医疗用途。弗莱明“看到”这个原理是因为他在第一次世界大战中曾经是医生，对于战地感染造成的伤亡曾感到震惊，因此他更容易发现一个看似无用而实际上意义重大的现象。即使应用原理清晰可见，技术实践的转化工作也并非轻而易举。通常的情况是，如果效应是新颖的，就不易被理解，同时相应的技术工具可能还未被开发。例如，将青霉菌现象转化成可用的治疗方法首先意味着对青霉菌中的活性成分进行隔离和纯化；接着需要弄清楚它的化学结构；然后需要经过临床试验检验其疗效；最后还要进行生产方式的开发。这一整套步骤完成下来，已经远远超出了弗莱明的能力范围，它需要集结高度专业化的生物化学专家们来共同完成。最终这一计划是由牛津邓恩病理学院的霍华德·弗洛里（Howard Florey）和恩斯特·柴恩（Ernst Chain）领导的生化学家团队来执行的。13年之后，弗莱明的发现才转化成实际可行的技术产物——盘尼西林。

 基本原理有时会自然呈现，有时会突然出现。困难之处在于如何使原理正确地发挥作用，这可能需要漫长的努力。发明的核心在于发现合适的可行性解决方案，即“看见”合适的工作原理。剩下的，夸张点讲，就是标准工程了。 

技术的发展机制

技术的两种发展机制：内部替换（internal replacement）和结构深化（structuraldeepening）。

我们可以从燃气涡轮飞机发动机这个例子来看这个递归性的结构深化过程。弗兰克·惠特尔的发动机原型是用独体压缩机来供应压缩空气进行燃料燃烧的。这是一个径向流动（radial-flow）压缩机：它吸入空气，然后通过快速“旋转”进行压缩。惠特尔熟悉这种压缩方式，之所以选择这种技术，是因为它是达到目的的最简单的设计。但是随着对更好性能的需求，设计师被要求采用更好的组件，即轴流式压缩机来替换径向流动压缩机。它是一个巨大的风扇，其空气流动方向平行于传动轴。但在单轴压缩机阶段，增加压力供应比的极限也只能达到大约1.2：1。为了达到更优越的性能，设计师同时使用几个压缩机，并最终将它们按顺序排列组装在一起。但是这个压缩系统的操作需要既能适应高纬度的稀薄空气，又能适应低纬度的高密度空气，并且还要适应不同风速的操作环境，因而设计师增添了导叶（guide-vane）系统来控制吸入的空气。系统因而被精致化了。反过来，导叶系统现在又需要一个可控集成块来感知环境条件，从而对叶片进行相应的调整。这是进一步的精致化。但是现在输出的高压空气会以意想不到的冲击波回冲到压缩机中，这又成了另一个主要的障碍。所以压缩机又需要安装防喘振放压阀这一次级系统对此加以控制，并且要对该系统进行更进一步的精致化。防喘振系统又需要更灵敏的传感、控制系统。此外，还要有更多的精致化过程。在新旧原理更替的过程中，旧原理往往已经被锁定了，有4个原因导致旧原理通常会存在较长的时间：•　经过精致、繁复的过程之后，已经成熟的旧原理会表现得比它的新对手好。•　采用新原理可能意味着改变周围的结构和组织，因为成本过高，所以可能不会被实现。•　从业者不认可这个新原理带来的愿景或承诺。•　新原理将使旧知识过时，它在潜在的新原理与安全的旧原理之间制造了一种认知失调以及情感上的不匹配。

技术的发展深深依赖于结构的深化。经济会因新的技术体而改变自身的结构。如果改变的结果足够重要，我们就会宣称发生了一场颠覆性改变。我称之为技术革命，它们的发展前沿通常会高度集中在一个或最多几个国家或地区。纺织技术和蒸汽技术的发展集中在18世纪的英国；一个世纪后的化学技术则在德国得到最大程度的发展；我们这个时代的计算机技术和生物技术则主要是在美国产生和发展的。为什么是这样呢？为什么技术体一定会集中在某个地区而不是平均分散在很多地方呢？因为真正前沿的技术，那些处于边缘的复杂技术并不是源于知识，而是源于别的东西，我将它们称为“手艺”。深奥的手艺不只是知识，它是一套认知体系：知道什么可能发挥作用，什么不可能；知道用什么方法、什么原理更容易成功；知道在给定的技术中用什么参数值；知道和谁对话可以使事情进行到底；知道如何挽救发生的问题；知道该忽略什么、留意什么。这种手艺性认知将科学、纯粹知识都视为理所当然。它整体地来自于某种信念的共有文化，蕴含着共同经历的某种无法言明的文化。

想象一下，将人类所有的技术都收集在一起会是什么样子。把过去的、现在的、所有曾经存在的各类技术，所有的工艺、设备、部件、模块、组织形式、方法，以及正在应用的或者过去曾经应用过的计算方法都堆在一起，那会是个什么景象？如果我们真能为此列一个目录，那么它的数量将是巨大的。这是一个技术的集合，现在我们想要探究它是如何进化的。这个集合的进化是个自我创造的过程：新元素（新技术）的构成来自于那些已经存在的元素，而这些新元素又能为进一步的建构提供建构模块。你可以从这个集合的一个角落去观察这个技术自创造过程的微缩图景。

比如，在20世纪初期，李·德·福雷斯特（Lee de Forest）一直在试验改进无线电信号检测手段，他尝试在一个二极管中再插进第三个电极，他期待他的三极管能使信号放大。因为当时无线电信号传输能力很弱，所以这样的诉求在当时的情况下显得非常强烈。但是他没有成功。在1911年和1912年期间，包括福雷斯特自己在内的一些工程师几乎同时致力于如何设法把三极管与已有的电路元件合并起来以生产出一种可行的放大器的工作。放大器电路与标准元件（线圈、电容器及电阻）进行了一些稍有不同的组合之后便产生了振荡器电路，这种电路能产生出被当时社会寄予厚望的东西：纯粹的单频无线电波。当然，它依然需要其他标准元件的配合才能使现代无线电传输机与接收机成为可能。之后还要再通过结合其他元件才能使无线电广播最终成为可能。而这还不是故事的全部。在一个稍有不同的电路中，三极管还可以被用作继电器：它能作为一个开关，通过控制三极管栅极的电压来开合电路。如果断开开关，继电器可以表示为0或逻辑值为“假”；如果连接开关，则表示为1或“真”。将继电器进行恰当地组合就可能产生原始的逻辑电路。这样的逻辑电路与其他逻辑电路和电子元件一起工作，就使早期计算机成为可能。因此，在其后大约40年的时间里，无论对无线电还是对现代计算技术来说，三极管都是一个承前启后的关键要素。

 那么技术的扩展繁衍是通过什么具体的步骤、机制来实现的呢？可以将技术体看作是一个网络，这个网络是自我建构的，并且有机地向外部生长。在这个网络当中，每个技术（我会将它称为元素）都表现为一个点或节点。每个节点都和指向它的母节点相连，正是这些母节点使这些新节点成为可能。当然，在给定的时间之内，并不是所有的技术都会被积极地应用到经济当中。可以设想有些节点或元素是蓄势待发的，我将这些元素称为“活跃技术体”：这些元素在经济上是可行的，并被应用在当下的技术中。另一些元素，如水车以及帆船，则在本质上已经死了，它们从活跃技术体中消失了。它们有可能在新的组合中被重新启用，但是这种情况很少发生。新技术不时地加入到活跃技术体中，但不是整体性加入。活跃的网络在一个时间点可以在某地迅猛发展，而在另一些地方却完全不行。有一些元素通常伴随着最近被捕获的现象（例如，20世纪60年代的激光），它们会迅速生产出进一步的元素；而另一些成熟并已建立起来的元素，如索尔维制碱法，则已经没有后代诞生了。活跃网络的建构是不均衡的。随着活跃技术体中元素的增减，利基市场的集合也发生变化。我们可以将这些需求想象成被发布在一个巨大的布告栏中。（我们可以认为工程师和企业家正在观看这个布告栏并对此作出反应。）每个新元素都必须满足布告栏上至少一个需求或目的。随着新元素加入到网络中，那些曾经满足过目的的旧元素，或者那些不再具备经济性的元素会脱离网络，它们的机会利基市场也会在布告栏上消失。调节所有这些的力量是经济。我们可以把经济看作是这样一种体系：它决定成本和价格，并因此标注需要新元素完成的机会，同时决定哪位候选人可以进入活跃技术体。

总结一下

1．  新技术作为新元素进入到活跃技术体当中，它就变成了活跃技术体中的一个新节点。

2．新元素可能取代现有技术或现有技术的零部件。

3．新元素为支撑技术和制度安排建立进一步的“需求”或机会利基。

4．如果旧的、被替换了的技术逐渐退出技术体，它们的附件也要被丢弃。随其而来的机会利基也将和它们一起消失，填补了机会利基的元素也可能就此不再活跃。

5．作为未来技术或未来元素的潜在元器件的新元素将活跃起来。

6．社会经济（商品和服务的生产和消费模式）会进行重新调整以适应这些步骤。成本和价格（也因此成为刺激新技术产生的诱因）也会作出相应的变化。

技术发展有着自己的客观规律和特点，了解其本质和规律，对于个人开展科学研究，对于企业或者研究机构技术布局，对于区域政府和国家制定科技发展规划都具有重要的指导意义。对理论研究者来说我就观察现象、发现原理、通过手段来观察验证原理，对于基础研究者来说我就利用原理产生技术新元素，对于应用研究者（企业）来说我就引入新元素组成新集合，对于区域政府和国家来讲我要培育基础研究、培育产业链促进"手艺"的形成.等等等。