“一战”改变的科学世界

苗千

1914年，就在第一次世界大战爆发的几个星期之后，英国《自然》杂志就写道：“这次战争，对比于之前的战争，不同之处在于纯粹科学和应用科学研究都成为战争中很重要的一部分。”

在各种文学和影视作品中描述的第一次世界大战的经典形象，大多是士兵们可怜地躲在肮脏的战壕内，等待着下一次进攻，这正是为了躲避各种杀伤性新式武器所可能带来的伤害。由新技术研发出的武器使第一次世界大战显出前所未有的恐怖：武器的改变，正是这场大战最为显著的特征。

第一次世界大战前的欧洲科研

第一次世界大战也被称为是一场“化学家的战争”，因为在战场上，各方都首次使用了对人体伤害极大的化学武器。不仅如此，包括武器弹药甚至是军装等战略物资的生产也要依靠各国化工产业的支持，因此各国化工产业水平的对比就成为决定战争走向的一个重要因素。

在第一次世界大战爆发前，德国已经成为世界科学研究的中心，德国的大学教育体系培养出了大量世界一流的科学家，尤其是化工学家，而英国则相对处于下风。实际上，即使到了1914年第一次世界大战开战，英国也没有对科学研究提起足够的重视，就连当时的媒体也习惯把从事科学工作的人称为“科学人”而不是“科学家”。在1913年进行的一次非正式调查显示，英国大学聘用的科学人才，相对于他们的科学成就来说，工资明显过低，甚至还不如教堂里的工作人员，而被英国陆军部聘用的化学家的工资与当时劳工的工资相同。

在第一次世界大战之前，在英国学习科学的学生数量也远不及德国，而科学领域研究生的数量相比差距则更大，这就促使很多德国人到英国从事科学工作。

英国在科学研究领域处于下风，与当时整个英国“重文轻理”的风气有很大关系。实际上，在第一次世界大战期间，参战国各国的领导人所接受的还都是人文主义教育。而相比于英国，德国的大学科学教育体系培养出了大量科学专业人才，足以支持自身经济的运转并且成为当时世界科学研究的中心，德国的化工产业更是当时世界第一。

因为科学研究领域的繁荣，对于科研器材的需求也大大增加，德国的电子和冶金工业技术水平也都处于世界前列，在这些领域的世界领导地位，正是德国敢于开战的信心来源之一。

第一次世界大战爆发后，英国就立刻失去了需要从德国进口的各种原材料，因为缺少足够的卡其色染料，英国甚至无法生产出足够的军装，药品供应也立即被切断，同样失去供应的还有实验室需要的玻璃器皿、天平、显微镜以及其他各种实验仪器——这些在当时几乎全都是由位于德国斯图加特的博世公司生产的。这以后，英国只能依靠从瑞士进口，另外开始试图自己生产，但是对于原材料和一些精细制品的短缺使当时的英国无法制造出一些急需的军工产品，例如枪械的瞄准镜——这让英国在第一次世界大战初期陷入到了巨大的劣势。英国的科学家（尤其是化学家）对此反应强烈，1915年3月，英国皇家学会和化学学会向英国政府提交了一份备忘录，《战争揭示的化学工业现状》。英国政府不得不对这份备忘录重视起来，成立了一个委员会用来加强政府、大学和工业界之间的联系，增加科学研究与工业研究的投入。但是此时英国科研面临着另外一个问题，就是人员短缺。

在第一次世界大战开始前，德国对于科研的重视要远胜于欧洲其他国家。在德国，征兵的年龄界限相对宽泛，因此科学家和一些优秀学生就可以通过科研来为战争服务而免于被应征入伍，相对于其他参战国家，这在战后被事实证明是非常明智的政策，为德国保留了大量的科学人才。相比于德国，欧洲其他国家对于科研人员都没有什么特殊的待遇，在法国和英国，年龄适合的科研人员同样需要应征入伍，因此，大量的年轻科学家被送上前线。在法国，最著名的巴黎综合理工学院几乎全校学生都被送上战场，另一所名校巴黎高等师范学校，被送上战场的1910届的195名学生，最后只有50人安然从战场返回。

一战中的科学和武器研究

第一次世界大战是人类第一场现代化战争，因为有了此前在19世纪和20世纪初的科学研究和技术积累，第一次世界大战爆发后，大杀伤力的新式武器纷繁亮相，造成了战场上前所未有的人员伤亡。第一次世界大战同时也开启了大规模杀伤性武器工业化大生产的道路——这种趋势在此前50年发生的同样伤亡惨重的美国内战中已有苗头，但是毫无疑问，第一次世界大战把这种趋势推向了极致。

科研进步改变了战场的每一个方面。第一次世界大战前兴起的电灯、铁路、无线通讯技术研究改变了战争方式，然而毒气、高爆炸药、机关枪、坦克、飞机、潜水艇等新式武器的应用才是导致超过1700万士兵和平民命丧战场的最直接原因。

战场上最明显的变化是化学武器的使用。法国在1914年首先在战场上使用了催泪瓦斯，但是从1915年开始，德国凭借强大的化工产业开始使用更恐怖的化学武器。1915年德军在比利时的第二次伊普尔之役中首先使用了具有杀伤性的氯气作为化学武器。最初氯气是作为一种“气幕”来使用，用来掩护发动攻击的士兵，但是这种致命的毒气会灼伤吸入者的呼吸系统，最终这次攻击造成了对方5000名士兵的死亡。一开始交战的各方都没有有效的方式来抵御毒气，只能用衣服浸上水或是尿掩住口鼻，起到过滤的效果，随后才研制出有效的防毒面具。

同盟国与协约国的化学家们因此都开始努力研发新型可以用于战争的毒气，以及可以克制对方毒气的化学药品。在氯气之后，又出现了无色的剧毒气体光气。1917年，德军又使用了更为致命且不易被察觉的芥子气，这种没有颜色的化学武器尤为危险，往往是通过炮弹发射到敌方的壕沟里释放，它会在12小时内生效，使接触到的人皮肤起泡、呕吐，且灼伤眼睛，甚至造成内出血。芥子气被协约国的士兵俗称为“热东西”，使用芥子气也成为一种打破僵局的有效手段——这使芥子气成为“一战”中双方最需要的化学产品。为了应对，英国政府迅速组织自己的科学家研制相应的化学武器，在英国波顿镇建立了一个武器研究所，这个研究所直到21世纪仍然在为英国军方服务。endprint

直到第一次世界大战结束，交战各方总共使用了超过20种化学武器，据统计，超过4%的伤亡与毒气有关，造成了总共超过几十万名士兵和平民的死亡，超过100万人受伤。而正是因为“毒气的进攻和炮弹一样频繁”，使得在第一次世界大战期间可以抵挡毒气的面具和其他相关装备的研发也非常活跃。

交战中士兵们使用的枪械也都有了很大的进步。在西线战场上，机关枪往往是解决壕沟加铁丝网战术造成的僵局并且能造成重大伤亡的决定性武器。英军在战壕中使用的手动步枪，每分钟可以射击15发子弹，有效射程达1400米；而4～6人一组，在平地上操作一挺机关枪，火力可以相当于100支步枪；12人操作的加农炮可以发射榴弹，杀伤力更大。英国军队装备了维氏机关枪，而美国在参战后则使用了在1911年研制的容易大规模生产的路易斯机关枪。德国、奥地利、法国等其他国家也都相应研制出了新型的步枪，手榴弹、火焰喷射器等武器被应用在了第一次世界大战的战场上。

除了对于武器装备的研究之外，第一次世界大战也开启了其他一些领域的科学研究。第一次世界大战战场上的指挥官通常需要在距离前线仅几公里的地方指挥，为了尽快传达命令，他们发现无线电通讯设备过于沉重，无法随身携带，而电话线又经常轻易地被折断。为了迅速地传达战斗指令，各方都试过利用传令兵、信号枪、反光镜甚至是狗来传送指令，但是效果都不理想，这项需求开启了改进无线通讯技术的研究。另外，虽然铁路容易受到袭击，但是铁路仍是运送大量战时物资到前线的最快速有效的方式，如何迅速地修建和修复铁路，也成为战时重要的研究课题。无线通讯和铁路建设等方面的研究，在第一次世界大战结束后都迅速取得了长足的进展。

1918年11月11日，第一次世界大战终于停火，但是由技术的革新所造成的这场人类历史上最残酷的战争已经永久改变了人类文明的进程，人类社会看待科学研究的眼光以及科学研究在人类文明的地位也从此改变。

一战后的世界科研

第一次世界大战使很多科学家命丧战场，这是这场战争对于人类科学研究造成的最直接、最严重打击。有研究者认为，战争造成的惨重人员伤亡使法国在20世纪20年代的科学研究因为人员短缺而几乎陷入了真空。同时，第一次世界大战使得众多纯科学研究的科学家和数学家们被迫转而去研究应用科学，即使在战后他们重新回归纯科学研究或是数学研究，也需要时间去适应，这对于纯科学研究也是一种巨大损害。

对于德国来说，虽然在第一次世界大战期间，出于研发武器的需要，政府与应用科学研究机构的关系变得更为紧密，但是毫无疑问，这场战争摧毁了德国的应用科学研究的基础。相反，在德国的洪堡大学、海德堡大学等学术中心，德国进行纯科学研究的实力却被相对完整保存了下来，这种实力直到第二次世界大战才遭到毁灭性的打击。

化工产业的严重落后、战争形式的巨大转变和英国军队在战场上的巨大伤亡让英国政府迅速认识到了应用科学研究与新技术研发在战场上的重大作用。在英国顶级科学家（尤其是化学家）的呼吁下，英国教育部发起了“组织与发展科学与工业研究计划”，这个计划最终在1918年转化为科学与工业研究部，为大学科研提供资助。1916年，英国首相成立“英国教育体系自然科学教育委员会”，著名的物理学家J.J.汤姆生（J. J. Thomson）被任命为委员会主席。这个委员会最终提交了很多报告，建议对英国的大学教育制度进行改革。正是在这些报告中，建议剑桥大学废除希腊语考试，引入博士学位制度，并且由政府向大学科研直接投资。

可以说第一次世界大战催生了英国的大学引入博士学位制度。一些在德国接受大学教育的英国科学家，体会到了博士制度的优越性，自然会使英国大学也开始学习它的敌对国，而另一方面，美国、加拿大等英语国家也在很早之前就引入了博士制度，这也就成为英语世界大学的一个普遍要求。卢瑟福本人就非常欣赏博士学位制度，他在曼彻斯特大学任教时就积极地尝试引入博士学位，回到剑桥以后，他仍然对于博士制度有极高的评价，他说，博士学位制度是“英国教育的一个真正伟大的起点，是现代社会中最伟大的革命……”事实上，这是剑桥大学从1895年开始允许在其他大学取得过学位的学生也可以来到剑桥大学深造后又一个重大变革，并且在随后造就了众多重要的科学家。

第一次世界大战对于全世界各国的科学研究都是一个重要的转折点。这场战争使很多杰出的科学家命丧战场，很多研究被中断，很多项发明被用作军事用途，这是人道主义的失败，也是对于人类科学精神的重大打击。但是在另一方面，这场战争把科学研究与一个国家的经济运转乃至国际地位都史无前例地紧密结合起来，这使科研人员的地位大大提升，也使科学研究职业化，使全世界对于科学技术研究的重视程度达到了前所未有的高度。

受到战争的影响，整个欧洲科学研究的势力版图也进行了重组，德国不再是欧洲和世界科学研究的中心，战后整个欧洲开始实行的护照制度，使欧洲国与国之间的科学研究开始出现壁垒，而英国，则抓住了这个机会开始重新站在欧洲科学研究的顶峰。此时，英国的目光也开始逐渐离开传统科学研究的中心欧洲大陆，而向着世界科研的新中心美国转去。

（张丽荐自《三联生活周刊》）endprint