“一戰”改變的科學世界

苗千

1914年，就在第一次世界大戰爆發的幾個星期之后，英國《自然》雜志就寫道：“這次戰爭，對比于之前的戰爭，不同之處在于純粹科學和應用科學研究都成為戰爭中很重要的一部分?！?/p>

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

第一次世界大戰前的歐洲科研

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

在第一次世界大戰爆發前，德國已經成為世界科學研究的中心，德國的大學教育體系培養出了大量世界一流的科學家，尤其是化工學家，而英國則相對處于下風。實際上，即使到了1914年第一次世界大戰開戰，英國也沒有對科學研究提起足夠的重視，就連當時的媒體也習慣把從事科學工作的人稱為“科學人”而不是“科學家”。在1913年進行的一次非正式調查顯示，英國大學聘用的科學人才，相對于他們的科學成就來說，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家的工資與當時勞工的工資相同。

在第一次世界大戰之前，在英國學習科學的學生數量也遠不及德國，而科學領域研究生的數量相比差距則更大，這就促使很多德國人到英國從事科學工作。

英國在科學研究領域處于下風，與當時整個英國“重文輕理”的風氣有很大關系。實際上，在第一次世界大戰期間，參戰國各國的領導人所接受的還都是人文主義教育。而相比于英國，德國的大學科學教育體系培養出了大量科學專業人才，足以支持自身經濟的運轉并且成為當時世界科學研究的中心，德國的化工產業更是當時世界第一。

因為科學研究領域的繁榮，對于科研器材的需求也大大增加，德國的電子和冶金工業技術水平也都處于世界前列，在這些領域的世界領導地位，正是德國敢于開戰的信心來源之一。

第一次世界大戰爆發后，英國就立刻失去了需要從德國進口的各種原材料，因為缺少足夠的卡其色染料，英國甚至無法生產出足夠的軍裝，藥品供應也立即被切斷，同樣失去供應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——這些在當時幾乎全都是由位于德國斯圖加特的博世公司生產的。這以后，英國只能依靠從瑞士進口，另外開始試圖自己生產，但是對于原材料和一些精細制品的短缺使當時的英國無法制造出一些急需的軍工產品，例如槍械的瞄準鏡——這讓英國在第一次世界大戰初期陷入到了巨大的劣勢。英國的科學家（尤其是化學家）對此反應強烈，1915年3月，英國皇家學會和化學學會向英國政府提交了一份備忘錄，《戰爭揭示的化學工業現狀》。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、大學和工業界之間的聯系，增加科學研究與工業研究的投入。但是此時英國科研面臨著另外一個問題，就是人員短缺。

在第一次世界大戰開始前，德國對于科研的重視要遠勝于歐洲其他國家。在德國，征兵的年齡界限相對寬泛，因此科學家和一些優秀學生就可以通過科研來為戰爭服務而免于被應征入伍，相對于其他參戰國家，這在戰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征入伍，因此，大量的年輕科學家被送上前線。在法國，最著名的巴黎綜合理工學院幾乎全校學生都被送上戰場，另一所名校巴黎高等師范學校，被送上戰場的1910屆的195名學生，最后只有50人安然從戰場返回。

一戰中的科學和武器研究

第一次世界大戰是人類第一場現代化戰爭，因為有了此前在19世紀和20世紀初的科學研究和技術積累，第一次世界大戰爆發后，大殺傷力的新式武器紛繁亮相，造成了戰場上前所未有的人員傷亡。第一次世界大戰同時也開啟了大規模殺傷性武器工業化大生產的道路——這種趨勢在此前50年發生的同樣傷亡慘重的美國內戰中已有苗頭，但是毫無疑問，第一次世界大戰把這種趨勢推向了極致。

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

戰場上最明顯的變化是化學武器的使用。法國在1914年首先在戰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業開始使用更恐怖的化學武器。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武器。最初氯氣是作為一種“氣幕”來使用，用來掩護發動攻擊的士兵，但是這種致命的毒氣會灼傷吸入者的呼吸系統，最終這次攻擊造成了對方5000名士兵的死亡。一開始交戰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。

同盟國與協約國的化學家們因此都開始努力研發新型可以用于戰爭的毒氣，以及可以克制對方毒氣的化學藥品。在氯氣之后，又出現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武器尤為危險，往往是通過炮彈發射到敵方的壕溝里釋放，它會在12小時內生效，使接觸到的人皮膚起泡、嘔吐，且灼傷眼睛，甚至造成內出血。芥子氣被協約國的士兵俗稱為“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”中雙方最需要的化學產品。為了應對，英國政府迅速組織自己的科學家研制相應的化學武器，在英國波頓鎮建立了一個武器研究所，這個研究所直到21世紀仍然在為英國軍方服務。endprint

直到第一次世界大戰結束，交戰各方總共使用了超過20種化學武器，據統計，超過4%的傷亡與毒氣有關，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“毒氣的進攻和炮彈一樣頻繁”，使得在第一次世界大戰期間可以抵擋毒氣的面具和其他相關裝備的研發也非?；钴S。

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

除了對于武器裝備的研究之外，第一次世界大戰也開啟了其他一些領域的科學研究。第一次世界大戰戰場上的指揮官通常需要在距離前線僅幾公里的地方指揮，為了盡快傳達命令，他們發現無線電通訊設備過于沉重，無法隨身攜帶，而電話線又經常輕易地被折斷。為了迅速地傳達戰斗指令，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無線通訊技術的研究。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鐵路，也成為戰時重要的研究課題。無線通訊和鐵路建設等方面的研究，在第一次世界大戰結束后都迅速取得了長足的進展。

1918年11月11日，第一次世界大戰終于?；?，但是由技術的革新所造成的這場人類歷史上最殘酷的戰爭已經永久改變了人類文明的進程，人類社會看待科學研究的眼光以及科學研究在人類文明的地位也從此改變。

一戰后的世界科研

第一次世界大戰使很多科學家命喪戰場，這是這場戰爭對于人類科學研究造成的最直接、最嚴重打擊。有研究者認為，戰爭造成的慘重人員傷亡使法國在20世紀20年代的科學研究因為人員短缺而幾乎陷入了真空。同時，第一次世界大戰使得眾多純科學研究的科學家和數學家們被迫轉而去研究應用科學，即使在戰后他們重新回歸純科學研究或是數學研究，也需要時間去適應，這對于純科學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期間，出于研發武器的需要，政府與應用科學研究機構的關系變得更為緊密，但是毫無疑問，這場戰爭摧毀了德國的應用科學研究的基礎。相反，在德國的洪堡大學、海德堡大學等學術中心，德國進行純科學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才遭到毀滅性的打擊。

化工產業的嚴重落后、戰爭形式的巨大轉變和英國軍隊在戰場上的巨大傷亡讓英國政府迅速認識到了應用科學研究與新技術研發在戰場上的重大作用。在英國頂級科學家（尤其是化學家）的呼吁下，英國教育部發起了“組織與發展科學與工業研究計劃”，這個計劃最終在1918年轉化為科學與工業研究部，為大學科研提供資助。1916年，英國首相成立“英國教育體系自然科學教育委員會”，著名的物理學家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，建議對英國的大學教育制度進行改革。正是在這些報告中，建議劍橋大學廢除希臘語考試，引入博士學位制度，并且由政府向大學科研直接投資。

可以說第一次世界大戰催生了英國的大學引入博士學位制度。一些在德國接受大學教育的英國科學家，體會到了博士制度的優越性，自然會使英國大學也開始學習它的敵對國，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的一個普遍要求。盧瑟福本人就非常欣賞博士學位制度，他在曼徹斯特大學任教時就積極地嘗試引入博士學位，回到劍橋以后，他仍然對于博士制度有極高的評價，他說，博士學位制度是“英國教育的一個真正偉大的起點，是現代社會中最偉大的革命……”事實上，這是劍橋大學從1895年開始允許在其他大學取得過學位的學生也可以來到劍橋大學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家。

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

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

（張麗薦自《三聯生活周刊》）endprint