171 第 五 篇 ／ 第 一 章
172 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技
第
5篇
從今天的眼光看，現代科技日新 月異；然而從人類文明的整體歷史來 看，技術變革是經歷漫長時間發展而 來的。若干科技的發展從傳統工藝可 以找出脈絡，但大部分的科技仍是奠 基於科學研究的進展。說說看，你知 道哪些傳統工藝和現代科技? 本章由 傳統工藝敘述技術發展與知識的累積 傳播，進而從17 世紀科學時代進展探 討科技的起源。最後再從工業革命時 代探究科技的快速演變與創新，將有 助於同學掌握世界科技的發展脈絡與 趨勢。
思考
引言
科技的歷史
第一章
傳統工藝與現代科技
173 第 五 篇 ／ 第 一 章
工 藝 與 科 技 的 起 源
1-1section 遠古人類自「新石器革命」以後，進入農業耕作及陶器製作的
時代，便有了工藝。工藝的年代久遠，都為滿足生活所需。「工藝」
一詞隨著時代不同，卻有著不同的內涵。
古代工藝指利用簡單的手工具和手的靈巧，將原料製為成品以 滿足生活所需，同時兼具美感。隨著生產組織（手作工場）出現，
現代工藝指運用生產工具以較先進的技術將材料（或半成品）製作 更為有效與美觀的製成品。這兩者的共同點是熟巧的技術與藝術的 美感，所以現今若干精品為強調製作技術的卓越，還會出現「某某 國家傳統工藝的登峰之作」之類的廣告詞。
本節試從工藝的材料、知識的傳播和近代科學變革等方面討論 科技的起源。
一 工藝的材料與技術
（一）土
土與火的結合無疑是最早的工藝技術，遠古先民各民族皆有陶 器製作技術。中國 黃河流域仰韶遺址出現「彩陶文化」（B.C.4500 前後，照片5-1），進而發展為龍山遺址的「黑陶文化」（B.C.2300 左右，照片5-2），殼實堅硬薄如蛋殼。愛琴海 克里特島中央的邁 諾斯（Minos，B.C.1500 左右）王宮遺址，也出土儲藏橄欖油的大甕 和薄如蛋殼的精緻杯子，杯上飾以花鳥等。
彩陶文化顯示人類運用火的技能已相當進步，至於製作出薄如 蛋殼的陶器或杯子，則表示對火的知識更為進步，控制火的溫度更 已到了爐火純青的地步。
彩陶文化 薄如蛋殼黑陶文化
照片5-1 照片5-2
（二）木
以木材為材料的製作，可用在生活上例如：容器、禮器等。漆器是木器很重要的 手工藝品，在中國漆器的起源眾說紛紜，最晚在春秋 戰國時代就出現了。模擬天體在 宇宙運行的渾天儀，據隋朝官方史書《隋書》的記載，早期有以木器製作的，但無法 得知儀器運轉的動力來源。
（三）金屬
金屬工藝較早應屬銅器，大約西元前2500 年左右西亞、埃及、印度和中國先後進 入「青銅時代」。前面提到的渾天儀到西漢後多以銅鑄，西元117 年東漢天文學家張 衡創製渾象，用漏壺滴出的水發動齒輪帶動渾象繞軸旋轉，這是工藝材料與天文學較 早的關聯。
以上介紹的工藝材料，先民多運用天然植物、礦物的特性來製作。漆取自漆樹的 樹汁，從樹上割取出來的漆液呈乳白色，通稱為生漆。漆液因為黏著性強，不僅有黏連、
加固功能，並能在空氣中乾固成薄膜，質地堅硬、能耐酸鹼，亦能經受高溫，不易剝離，
不怕水，不怕細菌侵蝕，因而能保護器物不破壞。漆液產生的薄膜光滑細膩，且在漆 中加入各種色料，能拿來在器物表面作圖示或繪畫紋飾以美化器物。
自古以來漆液一直是人類日常生活中，廣泛被使用來接著材料及塗料。將銅、錫 依比例在火中鑄造為青銅器，可以提高硬度適合做為武器和工具。據此可知，古代工 匠對自然界的認識和化學知識的掌握和運用能力相當成熟。
二 知識的傳播
知識的傳播雖與工藝及科技起源沒有直接關連，卻讓前人掌握的技術和知識得以 傳衍下去，紙的發明無疑是知識傳播的重要載具。
莎草紙（papyrus），利用盛產於尼羅河三角洲的紙莎草（照片 5-3）的莖製成，將 莖切為薄片在一片一片接合成紙張（照片5-4）。大約在西元前 3000 年，古埃及人就 開始使用莎草紙，並將這種特產出口到古希臘等古代地中海文明地區，甚至遙遠的歐 洲內陸和西亞。
紙莎草 莎草紙
照片5-3 照片5-4
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174 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技
（二）木
以木材為材料的製作，可用在生活上例如：容器、禮器等。漆器是木器很重要的 手工藝品，在中國漆器的起源眾說紛紜，最晚在春秋 戰國時代就出現了。模擬天體在 宇宙運行的渾天儀，據隋朝官方史書《隋書》的記載，早期有以木器製作的，但無法 得知儀器運轉的動力來源。
（三）金屬
金屬工藝較早應屬銅器，大約西元前2500 年左右西亞、埃及、印度和中國先後進 入「青銅時代」。前面提到的渾天儀到西漢後多以銅鑄，西元117 年東漢天文學家張 衡創製渾象，用漏壺滴出的水發動齒輪帶動渾象繞軸旋轉，這是工藝材料與天文學較 早的關聯。
以上介紹的工藝材料，先民多運用天然植物、礦物的特性來製作。漆取自漆樹的 樹汁，從樹上割取出來的漆液呈乳白色，通稱為生漆。漆液因為黏著性強，不僅有黏連、
加固功能，並能在空氣中乾固成薄膜，質地堅硬、能耐酸鹼，亦能經受高溫，不易剝離，
不怕水，不怕細菌侵蝕，因而能保護器物不破壞。漆液產生的薄膜光滑細膩，且在漆 中加入各種色料，能拿來在器物表面作圖示或繪畫紋飾以美化器物。
自古以來漆液一直是人類日常生活中，廣泛被使用來接著材料及塗料。將銅、錫 依比例在火中鑄造為青銅器，可以提高硬度適合做為武器和工具。據此可知，古代工 匠對自然界的認識和化學知識的掌握和運用能力相當成熟。
二 知識的傳播
知識的傳播雖與工藝及科技起源沒有直接關連，卻讓前人掌握的技術和知識得以 傳衍下去，紙的發明無疑是知識傳播的重要載具。
莎草紙（papyrus），利用盛產於尼羅河三角洲的紙莎草（照片 5-3）的莖製成，將 莖切為薄片在一片一片接合成紙張（照片5-4）。大約在西元前 3000 年，古埃及人就 開始使用莎草紙，並將這種特產出口到古希臘等古代地中海文明地區，甚至遙遠的歐 洲內陸和西亞。
紙莎草 莎草紙
照片5-3 照片5-4
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175 第 五 篇 ／ 第 一 章
東漢 蔡倫（A.D.63-121，圖 5-1）將製紙原料從蠶絲改為樹皮、布、漁網等植物性 纖維，經過蒸煮去除原料中的雜質取得纖維，再漂白去除原料中的雜色，製成方便又 較為便宜的紙，後人稱為「蔡侯紙」。
其次，印刷術指圖像和文字複製技術，人類利用印刷術使知識得以傳播，進而得 以累積前人的經驗與知識。
據傳西元前3000 年兩河流域便用滾筒印刷圖像作為裝飾品，最晚到隋 唐時期（約 A.D.600）中國已利用整篇文字的固定版模印刷書籍，稱為雕版印刷。中國 宋代的畢昇 發明活字版印刷術（照片5-5），採用黏土製成字模然後排版印刷（圖 5-2），字模可 重複使用。15 世紀活字版印刷術西傳歐洲，近代歐洲的知識也快速進步並傳播。紙和 印刷術是中國「四大發明」中促成書寫和知識進展的二大發明，是中國智慧對世界文 明的重大貢獻，奠定近代科學知識的基礎。
元代王禎《農書》所畫的印刷活字盤
圖5-2
後人描繪的蔡倫像
圖4-1
現存最早活字印刷殘本
（1103 年）
照片5-5
三 近代以前人類的重大發明
技術的變革是累積無數工匠的心血結晶和經驗智慧的傳 承，人類文明史上的重要發明雖與傳統工藝無直接關係，卻 表現出前揭技術的智慧與傳承，在科技的發展上佔有一席之 地。
（一）科學革命前的重大發明
1 輪子
輪子據傳是西元前3000-2000 年兩河流域蘇美人發明的，與軸組合為車的主要結
早期的輪子
照片5-6
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176 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技 構，縮短交通移動的時間（照片5-6）；早期多應用在
軍事上，大大提高軍隊移動的速度。現代的渦輪機、
螺旋槳甚至噴射引擎，可視為輪子的衍生發明。
2 指南針
利用地心磁力原理，讓磁針指出偏南方向，亦為 中國古代「四大發明」。近代電學與現代電子學進步 後，將此原理運用在導航和衛星定位上。
3 火藥
火藥是中國煉丹士提煉丹藥過程中的發明，最晚 九世紀時煉丹書籍已記載火藥配方。最初在節慶中用 為煙火，運用軍事上使戰爭冷兵器時代進入了熱兵器 時代。13 世紀上半葉由阿拉伯人傳入歐洲，是中國「四 大發明」中推進歐洲文明最顯著的一項（圖5-3）。
四 科學革命與近代科技起源
歐洲中古時代可以說是「基督教時代」，基督教會雖然維繫羅馬帝國滅亡後歐洲 的秩序，長期以來也桎梏了歐洲人的心靈，歐洲人甚至到了迷信的地步。文藝復興發 源於14 世紀的義大利，注重人的覺醒，目的在上承古希臘 羅馬的文化精神，重視個人 精神的獨立，以解脫基督教神學的藩籬。所以，在歐洲思想史上，「科學」一詞是作 為和「宗教」相對立而出現的。
（一）科學革命的背景
基督教會為了使「信上帝可以得到救贖」的教義得 到理論與支持，長期採取「地球中心說」（舊譯「天動 說」），即地球是宇宙的中心，所有的行星皆繞著地球 旋轉。這套稱為「托勒密」體系的宇宙論，影響歐洲人 對宇宙的認知長達一千多年。文藝復興後，歐洲人強
調人的價值，相信人的心智，逐漸懷疑教會的主張，哥白尼（Nicolaus Copernicus，
A.D.1473-1543）自 1512 年開始大量觀察並且記錄天體的運行。1530 年哥白尼的《天 體運行論》初稿完成，提出「太陽中心說」即太陽才是宇宙的中心，徹底顛覆基督教 會的宇宙論，他並將太陽系九大行星繞太陽運行的軌道都測定出來（圖5-4）。1543 年
太陽系九大行星
圖5-4
宋代曾公亮《武經總要》記載 火藥配方
圖5-3
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177 第 五 篇 ／ 第 一 章 177
哥白尼
伽利略
笛卡兒
培根
牛頓
圖5-5
圖5-6
圖5-7
圖5-8
圖5-9
5 月 24 日《天體運行論》問世後，轟動整個歐洲知識界，史稱「哥白 尼革命」或「天文革命」。《天體運行論》也宣告近代天文學的興起，
日後科學家採用更進步的儀器，補充或修正哥白尼（圖5-5）的理論，
掀起一股天文研究的熱潮。
例如：義大利天文家伽利略（Galileo Galilei，A.D.1564-1642，圖 5-6）以更精密的望遠鏡觀察，證實哥白尼的理論主張，顯見文藝復興 後基督教會的教義及知識理論逐漸受到懷疑。這些天文學家運用觀察 和記錄的方法，影響天文學至鉅，這個時代也是方法革新的時代。
天文革命的內涵也反映出16、17 世紀歐洲研究方法的革新，法國 哲學家笛卡兒（Rene Descartes，A.D.1596-1650，圖 5-7）提倡「演繹 法」，認為嚴格的邏輯推論為得到正確知識的途徑。1637 年他出版《方 法論》成為演繹法的基礎，因為他懷疑的研究態度，「我思故我在」
也是他留下的名言。
英國的學術傳統與歐陸有所不同，具有「經驗論」傾向，培根
（Francis Bacon，A.D.1561-1626，圖 5-8）在 1620 年出版《學術的偉 大復興》，倡導用觀察和實驗的方法來研究問題，這也就是日後廣為 人知的「歸納法」。
（二）科學的偉大進展
哥白尼的理論主張具有劃時代的貢獻，其研究方法也與下個世紀 不謀而合，但是仍留下兩個問題懸而未決。物理與數學就是為了解決 天體運行的軌道和速度等天文學難題應運而生，因此也成為科學革命 時代的主流學術。
這個時代的科學巨擘毫無疑問是牛頓（Isaac Newton，A.D.1643- 1727，圖 5-9），他以實驗證明物體運動的理論，強化支持哥白尼「太 陽中心說」的主張，同時以數學的方式來表達，這即是著名的「萬有 引力」與「三大運動定律」。牛頓突破性的科學理論，影響歐洲學界 數百年之久。
18 世紀電學和化學繼天文和物理學之後，也產生開創性的研究 進展。17 世紀末，波義耳（Robert Boyle，1627-1691）提出化學元素 的觀念，使化學脫離古代煉金術的傳統，奠定科學化學的基礎。拉瓦
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178 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技 節（Antoine Lavoisier，1743-1794），證明燃燒和呼吸都和氧化作用（Oxidation）有 關，同時提出「能量守恆定律」，使化學成為真正的一門科學。1746 年原始形式的電 容器萊頓瓶發明（Leyden jar），這項發明引發了富蘭克林（Benjamin Franklin，1706- 1790）的著名閃電實驗。本世紀末，伏特（Alessandro Volta，1745-1827）成功製作第 一個電池。生物與醫學，在18 世紀也有長足的進步。
偉大的人物之所以偉大，是因為他們常常能從工作成就中提煉放諸四海皆準的哲 學思考。作為偉大科學家牛頓正具有這種特質，他將「機械宇宙觀」加以推演，因為 既然一切的天文與物理現象，都可用數學公式表達，所以宇宙就像機械般規律的運作，
而人類可靠著理性加以理解。
本節在引文提到，工藝是兼具熟巧的技術與藝術的美感。科學革命後，人類得以 運用科學原理或應用科學成果來提升技術。兩者的關係，隨著科學知識的累積與研究 的突破愈發緊密。中文「科技」一詞也因而易生混淆，有時指「科學與技術」（science and technology），有時又指「奠基於科學的技術」（science-based technology）。本章 所討論的「科技」，在內涵上比較偏向後者所指的意義。
玻璃
金屬片 金屬片
歷史小百科
／萊頓瓶
1745 年荷蘭一位教士將針放在玻璃瓶內，意外發現可以儲 存電荷。次年荷蘭 萊頓大學的穆森布洛克（Pieter van
Musschenbroek，1692-1761）教授和他的助理在裝了水的玻璃容 器的瓶口放置黃銅棒，在黃銅棒下以金屬鍊條與水接觸，黃銅棒的 頂部則與瓶身外面的電極連接，製作出最早的電容器。由於實驗在 萊頓大學完成，因此研究報告的翻譯者將此項發明命名為萊頓瓶。
179 第 五 篇 ／ 第 一 章
科 技 的 改 變 與 創 新
1-2section 近代科學革命加速科技演變的歷程，本節就工業革命、科技發
展與現代科技三方面試加探討。
一 工業革命與近代技術革新
（一）工業革命的背景
歐洲人口大約自十六世紀開始增加，英國在十七世紀時人口大 幅增長，所以經濟需求也隨之提高。1700 年至 1850 年英國人口從 七百萬增加至一千萬，人口成長的速度與幅度大為提高，一方面供 應充足的勞力，一方面也擴大了潛在的市場。十七、十八世紀英國
「圈地運動」達到高峰，貴族領主階級獲得土地資本，生活貧苦的 農人被迫進入城鎮，為工廠提供充足的勞動力。
歷史小百科
／圈地運動
中古時代森林、沼澤、濕地等所有權雖屬封建領主，但會給貧苦的 農人種植蔬菜、雜糧以提高家庭收入，具有「公共用地」的契約概念與 實質。14、15 世紀封建制度崩潰，領主圈占土地愈演愈烈，為第一波的 圈地運動。16 世紀以後，英國對外貿易興盛羊毛價格上漲，領主進一步 圈占土地種植牧草畜養羊群，這波圈地運動至17、18 世紀達到高峰。為 期數百年的圈地運動，農人被迫離開土地到都市或工廠謀生，期間發生 諸多辛酸血淚，因此圈地運動被指責為「羊吃人的運動」。
雖然，工業革命早期技術的突破，來自技術純熟的工人長期經 驗的累積。不過，科學的發明更為英國工業革命提高有效率的生產 方式。英國為提倡科學研究，國會於1624 年通過專利法，刺激發明 者研究的動機，政府頒發的專利證書快速成長。1660 年更成立皇家 學會，科學家的研究可以發表並且交流，成果亦可累積。
進步的金融制度，則為工業革命提供堅強的後盾。此時英國貿 易成長，新興商業都市興起，使英國國內資金充裕。1694 年英國成 立英格蘭銀行（Bank of England），在 1698 年成立倫敦（London）
證券交易所，為英國資本家提供穩定的資金來源。
英國盛產煤、鐵和羊毛，同時港口眾多、河川密布交通便利。
180 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技 其美洲殖民地盛產棉花，更提供提供低廉的原料與廣大市場。種種因素使英國在十八 世紀下半葉發生改變歷史的工業革命。
（二）近代技術革新
影響近代技術革新的當屬英國的工業 革命，英國工業革命起因於紡織工業，可 謂「工業革命的火車頭」。然而，織布是 古老傳統的工藝技術之一，工序耗時但圖 案往往有個人或民族特色（照片5-7）。
個人手工織布太過費時，後來便有構造較為複雜的織布機出現，
但仍以人力為動力，或是以動物、水為動力（圖5-10）。工業革命初期，
機器的革新是技術嫻熟的工匠運用鍊條和齒輪將兩個或兩個以上的機 器組合為一個機器，使人在操作機器時大大節省付出的力量。
18 世紀時歐洲人口增加需求也隨之提高，棉紡織和羊毛紡織工廠 在英國大量出現。從15、16 世紀開始圈地運動迅速在歐洲尤其是英國 蔓延開來，造成農村勞動力過剩進入城市成為工廠的勞工。1769 年瓦 特（James Watt，A.D.1736-1819，圖 5-11）改良蒸汽機，工廠開始將蒸 汽機運用在紡紗機，從此動力紡紗機（照片5-8）取代水力及畜力紡紗 機，產量也大大提高。
珍妮紡紗機
照片5-8
人力織布機
圖5-10
蒸氣機的改良成功也帶動了許多產業的改良，尤其在運輸業方面。
1807 年，美國人富爾頓（Robert Fulton，1765-1815，圖 5-12）發明了 汽船；1814 年英國人史蒂芬遜（George Stephenson，A.D.1781-1848，
圖5-13）發明了蒸氣汽車，爾後蒸汽車頭搬上鐵軌而成為火車。這些 發明使得交通日趨便捷。
瓦特
富爾頓
史蒂芬遜
圖5-11
圖5-12
圖5-13
傳統織布工藝
照片5-7
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181 第 五 篇 ／ 第 一 章
（三）工業革命對社會經濟的影響
工業革命之後，留下許多經濟與社會問題。就若干情形而言，這些問題的根源大 都是屬於經濟性的，但亦有很多在根本是屬於社會性的。
1 人口的增加
工業革命使有限的地區養活比以前更多的人口。工業革命使物質生產充裕，醫療 與公共衛生水準提高，世界人口大幅增加。18 世紀以後，法國繼英國之後在一百年間 人口成長40%。
2 都市化
不願意留在農村的人，大量遷徙到都市。但是卻也使都市的勞工陷入失業的危機，
迫使他們生活在悲慘的貧民窟。
3 工業資產階級的出現
工業家和舊日的中等階級結合，成為社會的統治階級，使無產階級生活更惡化。
歐洲工業化國家，必須正視並且採取社會立法措施。
二 科技的發展
科技使人類文明突飛猛進，生活便利，隨著使用科技產品的普及與所帶來的便利，
同時卻也對傳統社會結構帶來巨大影響。
（一）能源科技
工業時代以後，能源對經濟活動影響極大，在生活上的應用亦極為廣泛。然而，
人類最初僅以人力和獸力作為動力，隨著生活經驗與智慧的累積，繼而利用動植物油 脂（蠟燭）和礦物（煤油燈）作為照明的能源。
18、19 世紀發展的重點在將熱能轉換為動能，所以蒸汽機廣泛應用在工廠和礦場 上，煤是當時主要使用的燃料。20 世紀初內燃機發展成熟，石油逐漸取代煤成為價格 昂貴的主要能源。煤、石油等能源會耗竭，一旦能源被人為控制，經濟生產活動都將 停擺，所以1973 年和 1979 年分別發生兩次石油危機。其次，這類石化能源燃燒所排 放的溫室氣體是地球暖化的元凶，對地球生態將造成莫大的浩劫，因此有識之士亟思 發展取代此類不可再生的石化能源（照片5-9）。
在燃燒能源當道的時代，雖然電的科學研究已有快速進展，但是尚未達到應用的 垼
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182 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技 地步。電可產生電磁、光、動能，所以電的應用範
圍更加廣泛。現代科技發展出火力、風力、水力發 電技術，1950 年代以後核能發電大行其道。核能 發電雖較為便宜，然而核輻射對人類和生態同樣會 造成莫大傷害。所以核廢料的儲存以及核電廠對自 然災害應變能力，成為核能發電當前的困境。日本 311 地震引發的福島核災，帶給世人立即而且深刻 的警惕。
為了避免前述能源對環境帶來的傷害及對經濟活動造成震盪，風、水、太陽等再 生能源應運而生，其中利用太陽光輻射來產生熱能和發電的太陽能（solar energy）技 術近來頗受矚目。除此以外，強調「循環利用」概念的生質能源（biofuel）也是正在發 展中的能源科技。例如：回收廢食用油轉化為生質柴油或利用廢水養殖微藻，生產各 式燃料。生質能源是利用技術將能量轉換過程中釋放的二氧化碳固定並且循環再利用，
以達到避免再加重溫室效應的目標。
歷史小百科
／能源
能源存在自然界，包括風、水（含潮汐）、太陽、閃 電、地熱、礦物等。通常以熱、電、輻射、化學等形式表 現，各種能量之間可以轉換。關於電的實驗，最有名的非 富蘭克林（Benjamin Franklin，A.D.，1706-1790，圖 5-14）
莫屬。18 世紀以前電的知識僅止於靜電與電磁，1752 年富 蘭克林在雷雨中放風箏，風箏線的末端綁一隻金屬鑰匙，
鑰匙與風箏線在瓶中產生火花。他解釋天空雷聲作響打閃 的現象就是電的流動，他還因此發現尖狀物的頂端能平靜 釋放電流，也就是避雷針。富蘭克林是個驚人的科學家，
他的發明眾多卻從未申請專利，在他自傳寫到：「助人為樂，
要慷慨自由」，足見富蘭克林還是一個心胸寬大的利他主
義者。 圖5-14 富蘭克林
（二）材料科技
自然界的物種和能源一樣都會耗盡，因此也就有替代品的出現，塑膠就是在這種 情形下發明出來。20 世紀初現代聚合塑膠發明，短短時間已有各式各樣的塑膠用於日 常生活中。然而，塑膠對人體有不良影響，如近來塑化劑事件引起一般民眾的恐慌，
美國前副總統高爾（Albert Arnold，
1948–）卸任後，致力推動環保
照片5-9
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183 第 五 篇 ／ 第 一 章
影響更大的是塑膠在自然界需要很長的時間才可分解，聚苯乙烯（PVC）更是永久不 可分解，對環境造成極大的負擔。為了環境的永續，因此促成生物塑膠的研發，以植 物油、玉米澱粉、豌豆澱粉等合成，在特定的環境與生物條件下可自然分解，但是製 作成本高昂尚未能普及。
天然纖維雖然種類眾多，但人 口增長速度更快，供不應求，於是 有人造合成纖維的發明。過去紡織 業是臺灣經濟起飛的主要動能，曾 經被視為夕陽工業。但是仍有許多 臺灣紡織業者面對困局不放棄進 步，使用回收寶特瓶經過粉碎、清 洗、加熱熔融、抽絲和假燃等製程，
加工成紡織用紗。不但符合減廢再 利用的環保目標，而且質地柔軟減
少對身體摩擦。2018 俄羅斯世界盃足球賽，就有半數球隊的球衣使用臺灣業者生產的 尖端環保紗（PET 環保紗，照片 5-10）。
醫療是另一個材料科技的重要應用，在骨骼、水晶體、牙齒老化、破碎無法再使 用的情況下，必須使用人造品替代置換，所以材質也需與身體相容，才不致發生排斥 現象。
歷史小百科
／海特與賽璐珞
美國發明家海特（John Wesley Hyatt，A.D.，
1837-1920，圖 5-15）在 1869 年時以天然材料製 作合成樹脂。製程中以樟腦為可塑劑，使臺灣在 19 世紀末 20 世紀初還成為「樟腦王國」占有全 世界70%的市場。賽璐珞用以補充象牙製的撞球，
遇火或高溫容易燃燒，所以從事撞球活動時還能 見到爆炸起火的奇景。1880 年代以後，用來替代 乾板也就是照相的底片，2006 年歐盟禁止用於製
作玩具，現在只有桌球仍以賽璐珞為製作材料。 圖5-14 海特 2018 世界盃足球賽，英格蘭代表隊身穿臺 灣製的環保球衣
照片5-10
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184 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技
（三）通訊與傳播科技
電學的研究促成了通訊科技的發展，英、美兩國幾乎同時發明了 電報。19 世紀初英國發展電報以便兩個車站間進行通訊，1837 年摩斯
（Samuel Morse，A.D.，1791-1872，圖 5-16）也在美國取得電報專利，
還發展出一套拍發電報的字母和數字系統，稱為摩斯電碼。在1876 年 貝爾（Alexzander Bell，A.D.，1847-1922，圖 5-17）取得專利之前，透 過電以接收和傳送聲音的電話已發展出來，使遠距通訊由文字進步到 聲音。電腦與網際網路發明後，通訊又進展到可以多方通訊和視訊。
無線電波與衛星應用的技術純熟後，行動電話裝置成為目前最先進的 通訊科技，大大改變人類的生活習慣。雖然使人類通訊更為便利，也 形成若干類似網路成癮症的文明病。
發明效能優良電燈的愛迪生（Thomas Edison，A.D.，1847-1931，
圖5-18），也提出早期的電影放映機（Kinetoscope）的設計製造計畫，
成為影像傳播科技的先驅（照片5-11）。自此以後，電影出現在普羅 大眾的生活中，不但是一種綜合表演及視聽影音的藝術，同時也是一種 產業，逐漸發展出豐富深度的電影理論。20 世紀上半葉，電視機問世 與技術的不斷發展，使影音娛樂深入家庭，掀起大眾娛樂的巨大改變。
（四）半導體科技
1947 年 美 國 貝 爾 實 驗 室 的 巴 定（John Bardeen，A.D.，1908- 1991）、布拉頓（Walter H. Brattain，A.D.，1902-1987）和蕭克立（William B. Shockley，A.D.，1910-1989），共同研製出電晶體（transistor，照片 5-12、5-13）。
摩斯
貝爾
愛迪生
圖5-16
圖5-17
圖5-18
1948 年貝爾實驗室的 John Bardeen，
William Shockley 和 Walter Brattain
第一個電晶體的複製品
照片5-12 照片5-13
愛迪生公司出廠的 早期電影放映機
照片5-11
埇
185 第 五 篇 ／ 第 一 章
1959 年將電晶體等電子固態元件整合在一塊電路板的概念落實，積體電路（IC）
就此誕生。自此，宣告半導體時代的來臨，真空管時代的沒落，電腦與電子通訊設備 就開始強勢迅速地進入當代人的生活。半導體技術的不斷創新，帶動光電科技的發展，
液晶螢幕（LCD）、發光二極體（LED）在生活、交通及商業經營上的應用愈來愈廣。
自上個世紀以來，前述兩項現代科技成為產值最高產業。
（五）生物科技
生物科技（biotechnology）是在生物工程、
生物醫學工程等科學的基礎上發展而來的應用 技術，指利用生物改良生物特性或生產製程的 技術。1950 年代 DNA 結構解碼以來，生物科 技的學科有愈分愈細的趨勢，主要應用在醫 療、農業、食品營養科學及環保等方面，像是 生質能源就是利用生物技術的成果（圖5-19）。
三 現代科技
（一）網際網路
21 世紀初科學家利用電子、無線及光纖網路技術，
將個別網路串連成一個巨大的國際網路（照片5-14）。
全球資訊網（www）僅是網際網路範圍龐大網路資源與 服務其中一項，另外尚包括電子郵件（E-mail）基礎設 施、檔案分享、IP 電話服務等。
（二）雲端技術
包 括 雲 端 運 算（cloud computing， 圖 5-20）、雲端儲存、雲端備份、雲端遊戲等。
利用網際網路，共用軟硬體資源和資訊可提供 給電腦各終端及其裝置。運端的概念是依賴資 源共用，達成規模經濟，也就是服務提供者整 合大量資源，給多個用戶使用。
利用生物科技創造生質能源，使 地球資源循環利用
圖5-19
家用WI-FI 分享器
照片5-14
雲端應用
圖5-20
186 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技 人工智慧
圖5-21
186
（三）人工智慧
簡單地說，就是運用電腦程式實 現人類智慧的技術（圖5-21）。目前 人工智慧在影像辨識，以及語言、資 料和數據分析上已有初步的成果與應 用，另外在棋類等益智遊戲甚至超越 人類的表現。至於，具有思考、學習 能力的超強統合人工智慧還有很長遠 的路要走。
1 請就學校所在的縣市，討論當地具有特色的工藝。
2 美國 富蘭克林是多產的發明家，但未曾申請任何專利，留給世人應用。像富蘭克林這 種利他、共好的科學家，還有哪些人 ? 請同學討論他們的學習歷程與人生觀。
1. 臺中市 和平區：泰雅竹傳統織布技藝 臺中市 大甲區：藺草編 苗栗 三義：木雕 臺南 關廟、龍崎：竹編 2.
路易．巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895），巴斯德研究了酒的發酵過程，他發現發酵 是因為微生物（酵母菌）的增長所造成。酒變酸和發酵類似，不過是由不同的微生物引起的。
巴斯德提出了預防接種措施，認為傳染病的微生物在特殊的培養下可以減輕毒力，變成防 病的疫苗。
他於1881 年著手研究狂犬病，1885 年以減毒的方式研製出減毒狂犬病疫苗，巴斯德的名 聲引來大西洋彼岸的求助，當時美國 新澤西幾名男童遭到感染狂犬病的犬隻攻擊，性命垂危。
這起新聞引起美國民眾的重視，自發集資協助這幾名男童跨越大西洋至巴黎，尋求巴斯德的救 助，而巴斯德也不負眾望，利用他研究出的狂犬病疫苗，在同年7 月 6 日治療一位受狂犬咬傷 的9 歲兒童 Joseph Meister。至此，巴斯德已經是跨越歐陸國界及大西洋隔閡的知識英雄。
1887 年，巴斯德在巴黎以募捐的方式創立了一所公益型私人研究所——巴斯德研究所，
是一個致力於生物學、微生物學、疾病和疫苗防治研究的非營利研究中心，總部設於巴黎。
思考與討論
187 第 五 篇 ／ 第 一 章 187
你不知道的歷史
You Will Be A Hstorian
你不知道的歷史
世界上第一臺電子數字計算裝置
1801 年，法國人約瑟夫．雅卡爾（Joseph Jacquard，1752–1834）對織布機的設計進行改進，
使用一系列打孔的紙卡片來作為編織複雜圖案的程 式。儘管這種被稱作「雅卡爾織布機」的機器並不被 認為是一部真正的電腦，但是其可程式化性質使之被 視為現代電腦發展過程中重要的一步。對未來電腦的 發展引進兩個重要的觀念：
一、資訊可以在打孔卡片上編碼（Coded）。
二、資訊可以儲存在卡片上，而且當這些卡片成串的組合在一起，就可以做為一連串的指令—
實際上也就是程式。
查爾斯．巴貝奇（Charles Babbage，1791–1871）於 1820 年構想和設計了第一部完 全可程式化電腦。但由於技術條件、經費限制，以及無法忍耐對設計不停的修補，這部電腦 在他有生之年始終未能問世。約到十九世紀晚期，許多後來被證明對電腦科學有著重大意義 的技術相繼出現，包括打孔卡片以及真空管。德裔美籍統計學家赫爾曼．何樂禮（Herman Hollerith，1860–1929）設計了一部制表用的機器，其中便應用打孔卡片來進行大規模自動資 料處理。
在20 世紀前半葉，為了迎合科學計算的需要，許多專門用途的、複雜度不斷增長的類比 電腦被研製出來。這些電腦都是用它們所針對的特定問題的機械或電子模型作為計算基礎。
1930 – 1940 年代，電腦的效能逐漸強大並且通用性得到提升，現代電腦的關鍵特色被不斷地 加入進來。
1937 年約翰．文森特．阿塔納索夫（John Vincent Atanasoff，1903-1995）設計阿塔納 索夫 – 貝瑞電腦（Atanasoff–Berry Computer，通常簡稱 ABC 電腦），並於 1942 年測試成功，
ABC 電腦開創了現代電腦的重要元素。
1946 年美國 賓州大學的毛琪雷（Dr.John W.Mauchly，1907–1980）與愛克特（J.Presper Eckert，1919–1995）製造了第一部以真空管為電子元件的自動電腦，全名為「電子數值積分 計算器」，簡稱ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator），長度為 50 呎，
寬30 呎（佔地約 42 坪），重 30 噸，共用了 18800 個真空管。
阿塔納索夫的電腦工作直到1960 年才廣為人知，並且陷入了誰才是第一臺電腦的衝突中。
那時候，ENIAC 普遍被認為是第一臺現代意義上的電腦，但是在 1973 年，美國 聯邦地方法 院註銷了ENIAC 的專利，並得出結論：ENIAC 的發明者從阿塔納索夫那裡繼承了電子數字電 腦的主要構件思想。因此，ABC 被認定為世界上第一臺電腦。
188 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技 在整個1950 年代，真空管電腦居於統治地位。1958 年在英特爾的創始人羅伯特．諾伊斯
（Robert Norton Noyce，1927-1990）的領導下，發明了積體電路。不久又推出了微處理器。
1959 年到 1964 年間設計的電腦一般稱為第二代電腦。
到了1960 年代，電晶體電腦將其取而代之。電晶體體積更小，速度更快，價格更加低廉，
效能更加可靠，這使得它們可以商品化生產。1964 年到 1972 年的電腦一般被稱為第三代電腦。
電 腦是累積不同時代科學家的心血和研究成果，才發展出今天的樣子。牛頓曾說：「如 果我可以看得比較遠，是因為我站在巨人的肩膀上。」請同學思考並討論電腦以外其 他科技的發展歷程。
參考解答：
西元二世紀的天文學家托勒密主張地球是靜止的，是宇宙的中心，太陽、月亮等星體是以 同心圓的方式繞著地球而旋轉。這種「地球中心說」與基督教神學相結合，而為教會所認可的 正統學說，長期以來支配歐洲人的思想。但哥白尼(Nicolaus Copernicus，1473-1543) 提倡「太 陽中心說」，克卜勒（Johannes Kepler，1571-1630）證明地球繞日的軌道為橢圓形，伽利 略（Galileo Galilei，1564-1642）發現太陽黑子以及提出自由落體的原理，這些科學家冒著被 判為異端、處以焚刑的危險，一步步地完成太陽為宇宙中心說的新天文學體系，推翻了托勒密 體系。
牛頓更是對後世影響重大的科學家，他的萬有引力定律和運動定律，建立了一套完整的物 理學和數學體系，支配歐洲學界長達數百年。他的物理學和數學，以引力和軌道說明天體如何 繞太陽運轉，解決了前面科學家無法解答的「運轉的天體不會互相碰撞的」問題。同時，以運 轉速度解答天體繞太陽運行一圈所需的時間。
思考與討論
188
189 第 五 篇 ／ 第 一 章
重 點
回 顧Ｈｉｓｔｏｒｙ
1. 陶瓷、漆器與青銅是早期文明工藝的高度表現。
2. 紙與活字版印刷術的發明，使知識得以累積、傳播，奠定科技起源的基礎。
3. 紙、印刷術、指南針和火藥為中國四大發明。
4. 17 世紀被譽為「天才的世紀」，科學革命在天文、物理和數學有劃時代的進展。此後，利用科 學原理或成果的技術研發，進步愈來愈快。
5. 工業革命機器取代人力，是近代技術進步的里程碑。
6. 能源是現代經濟發展的動力，然而過度依賴石化能源造成地球暖化。面對生態與環境的永續經 營，可再生能源的利用與生質能源的研發成為科技發展的重點。
7. 材料科技的發展是一刀兩面刃，塑膠的研發提高地球的負擔，然而環保紡紗的發展也可達到減 廢的效果。在醫療方面，材料科技也有其不可抹滅的貢獻。
8. 半導體科技與其所帶動的光電科技，成為當代經濟發展動能。
9. 生物科技與人工智慧的發展，可能成為下一波科技發展的重點。
10. 網際網路與互聯網的發展，可能使商業呈現新型代的面貌。
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自我
評 量190 傳 統 工 藝 與 現 代 科 技
重 點
回 顧Ｈｉｓｔｏｒｙ
自我
評 量一、選擇題
（ Ｂ ） 1. 中國彩陶文化的代表？ (A) 龍山文化 (B) 仰韶文化 (C) 河姆渡文化 (D) 西安半坡文化。
（ Ｂ ） 2. 下列何者不是中國四大發明？ (A) 活字版印刷 (B) 輪子 (C) 火藥 (D) 指南針。
（ Ｃ ） 3. 「我思故我在」是哪位思想家留下的名言？ (A) 培根 (B) 盧梭 (C) 笛卡 兒 (D) 哥白尼。
（ Ａ ） 4. 下列何者不是十七世紀科學革命的主流？ (A) 化學 (B) 物理 (C) 天文 (D) 數學。
（ Ｄ ） 5. 下列何者不是工業革命的特色？ (A) 機器取代人力 (B) 工廠取代家庭手工 場 (C) 勞工階級出現 (D) 城市鄉村化。
（ Ａ ） 6. 各類塑膠中，永久不可分解的是下列哪一類？ (A) PU (B) PE (C) PC (D) PVC。
（ Ｄ ） 7. 各類塑膠中，永久不可分解的是下列哪一類？ (A) PU (B) PE (C) PC (D) PVC。
（ Ｃ ） 8. 臺灣哪一項商品在 19 世紀曾經獨占鰲頭成為「世界王國」？ (A) 茶葉 (B) 蔗糖 (C) 樟腦 (D) 草蓆。
（ Ｃ ） 9. 本章所介紹的科技，哪一項與生物科技關係密切？ (A) PVC (B)再生能源 (C) 生質能源 (D)PET 環保紗。
（ Ｂ ）10. 何者不是生物科技應用的範圍？ (A) 農業 (B) 核能 (C) 醫療 (D) 食品 營養。
二、填充題
1. 中國四大發明中， 火藥 堪稱推進歐洲文明最顯著的一項。
2. 17 世紀科學革命時代的主流學術為 天文 、 物理 和 數學 。
3. 工業革命在生產上的特色為 機器取代人力 和 工廠取代家庭手工坊 。
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心得欄
Take notes for historical record
4. 生物塑膠以 植物油 、 玉米澱粉 、 豌豆澱粉 等合成，在特定環境 條件下可自然分解，但因生產成本過高未能普及。
5. 生物科技多應用在 醫療 、 農業 、 食品營養 科學及 環保 等方面。
三、情境題
《復仇者聯盟》是一部膾炙人口的英雄片，每一集都有著精彩的3D 特效，片中角色 們更是擁有各種驚人的能力，請問：
(1) 片中有哪些科技是我們現在生活中已經在使用的？
(2) 承上題，有哪些科技是尚未出現在我們生活中的？
(3) 你最希望哪一項科技出現在你的未來生活裡？為什麼？
參考解達：
(1) 已在生活使用的有：手機、視訊通訊、觸控螢幕
(2) 尚未出現：鋼鐵人的飛行盔甲利用瓦干達政府提供的汎金屬材質製造，也用以做為合金 製造美國隊長的圓盾，目前僅止於分析、研究階段。汎金屬早於 10,000 年前已因隕石而散 落地球，有文獻顯示汎金屬早在人類探索南極洲時已經出現。特殊的汎金屬同位素擁有可 以溶解其他金屬的能力。在瓦干達境內可發現不同的汎金屬，它們大多可以吸收聲波及其 他震動波，甚至動能。
(3) 請同學自由發揮。
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心得欄
Take notes for historical record
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