本文所講的“大歷史”，專指長時段的人類文明史，而非眼下在西方學術界頗為流行、包括宇宙萬物在內的big history，它關注的重點是人類的活動而非自然的演化。人與其他動物的主要區別是能夠制造工具，一部人類制造與改進工具的歷史就是一部技術演化的歷史。

從大歷史的角度來看，人類技術的演化可以分成四個階段。第一階段是新石器時代，時間大約是距今1萬年至5000年之間；第二階段是機械時代，起始時間距今7000年至5000年不等，截止時間在18世紀中葉；第三階段不妨稱為能源驅動時代，始于18世紀初，至今尚處于進行時；第四階段是智能制造時代，始于本世紀初，有人稱之為“工業4.0”，目前方興未艾。與此同時，筆者認為，在第四階段之后，有一個動向已現端倪，其內涵、功效與前景尚不明朗，姑且稱之為“賽博格”時代。需要強調的是，以上所述前后兩個階段之間或許存在重疊交叉，某項具體技術的源流則要具體分析，當然也不可能面面俱到地涉及所有的重要技術創新與所有的國家和地區。

動物學家發現，某些哺乳動物也會使用工具，例如海貍與黑猩猩就會用石塊砸開堅硬的果殼，但是有目的地通過集體知識制造工具卻是靈長目人科動物的專擅。制造工具需要原料，地球上最方便的原料是石頭。“人猿相揖別，只幾個石頭磨過，小兒時節。”毛澤東同志詩中說的“小兒時節”，從直立人算起距今已有100多萬年，從智人算起也有幾十萬年。這些現代人的先祖能夠用打砸、刮削等手段制作石頭工具和武器，例如石刃、石斧、石錘等，考古學上稱為舊石器時代。

距今大約1萬年左右，人類制作石頭工具的手段發生了一個革命性的變化，除了打砸與刮削之外，研磨成為更重要的手段。人們使用堅硬的石面做磨床或研磨器，石英砂也被廣泛采用。原料則從容易剝離破碎的燧石擴展到玄武巖、花崗巖、大理石等多種材質，制作出來的器具越來越精細，越來越耐用，也越來越美觀。有了鋒利且應手的工具，人們可以在石材上鉆孔和切割，用獸骨、玉石、蚌殼等材料制成更精巧的器具，鉤狀物被發明出來捕魚，骨針被用來縫制皮毛與樹皮，石磨被用來研磨谷物，石頭或骨頭制成的紡錘被用來紡線，石鐮、石鏟、石鋤以及蚌鐮、骨耜等成為新式農具。

陶器則出現于新石器時代晚期，制作陶器所用的轉輪通過人力和曲柄實現了圓周運動。陶制的壇壇罐罐用于儲存水、食物和種子，刺激了定居生活與農業的發展。制陶需要窯爐、燃料與鼓風設施，也需要一定的分工協作。在有些地區，燒陶技術被用來熔化礦石，這就是冶金術的萌芽。早期的金屬制品是熔點較低的黃銅與青銅，隨后鐵器也出現了，它們的延展性與可塑性遠遠高于石制和陶制器具。對技術與分工的要求也顯得更加必要，各種小型作坊應運而生。在北非、西亞和東亞都出現了人口密集的趨勢，可以視為城鎮與早期國家的雛形。隨著生產力的提高與財富的聚集，實用不再是匠人追求的唯一目標，精美的器具成為顯貴的珍愛與巫師溝通神人的法器。

第二個階段為機械時代，幾乎覆蓋了從古代四大文明到工業革命之前為止的全部人類文明歷史。不同時代不同地區的工匠發明和制造出各種機械，成為人類利用自然改進生活的重要工具。先秦諸子百家中的墨家最具工匠氣質，墨子用簡單機械表現的“兵棋推演”震懾楚王退兵，與阿基米德借助力學機械保衛城邦的事跡異曲同工。戰國時代成書的《周禮·考工記》記錄了當時官營手工業產品與工藝制作的規范，包括木工、金工、皮革工、染色工、玉工、陶工等6大類30多個工種。舉例來說，制造車輛就由“輪人”“輿人”和“辀人”三個部門負責，各司其職又彼此關聯配合。1980年陜西臨潼秦始皇陵附近出土的大型銅車馬，清晰地展現了當時工匠的制作水平，通過軸、轄、軎等活性裝置連接起來的輪子就是一部組合機械——不要忘了20世紀有些地方還在使用那種車軸隨輪子一起轉動的木“車”。通過簡單機械的組合，人們制造出各種各樣的機器，畜力、風力、水力得到開發利用，各種機床用于制造新的機器與科學儀器。望遠鏡與顯微鏡延伸了人類的眼界，對微觀世界與宏觀世界的探索始于17世紀，最終引發出以天文學-力學為中心的人類歷史上的第一次科學革命。

如果要用一項發明作為這一時代技術成就的代表，首選物便是機械鐘。1900年，在一艘海底沉船中發現了一個古希臘青銅裝置殘骸，后來以其出水地命名為安提凱希拉機械，這是一臺相當復雜的天文鐘，制成時間是公元前1世紀。北宋元祐七年（1092），蘇頌、韓公廉等人制成以水力驅動、集觀測、演示與報時為一體的水運儀象臺，其樞輪頂部的一組杠桿裝置組成的擒縱器，是所有現代機械計時器核心部件的始祖。18世紀，英國的一位業余鐘表匠約翰·哈里森，研制成功能夠準確測量經度的航海鐘，極大地促進了航海事業的發展。在牛頓時代，造物主常常被想象為一個偉大的鐘表匠，日月星辰在他的設計下，如同鐘表齒輪一樣運動，有條不紊，周而復始。牛頓力學體系就是機械論宇宙觀的代表。這一體系把天上和地上的運動統一起來，萬有引力的“萬有”就有包羅萬象的意思。

第三個階段的焦點是能源的開發與利用，標志事件是18世紀蒸汽機的登場。英國人薩弗里、紐可門、瓦特等人相繼進行研制和不斷改進，成功地將蘊藏在煤炭等燃料中的化學能轉化成熱能，通過蒸汽驅動形成往復運動的機械動力，又通過曲柄齒輪等傳動設置轉換成更容易帶動機器運轉的圓周運動。蒸汽機的普遍應用引起了人類歷史上的第一次工業革命，標志著人類文明從農業社會向工業社會的轉型。在蒸汽機之后，汽輪機、燃氣輪機、內燃機相繼登場，人類獲得了比傳統的畜力、風力和水力更強大的動力，大規模的機器生產也成為可能，在采礦、紡織、鋼鐵、運輸等方面大放異彩。

19世紀下半葉，人類進入以電力為主要驅動的第二次工業革命階段。愛迪生、特斯拉等發明家大顯身手，電燈、電話、電報、留聲機、電影、電車相繼問世。20世紀初爆發了以相對論和量子力學為代表的第二次科學革命：前者不但顛覆了人類傳統的時空觀，而且從根本上揭示了物質與能量的關系；后者在技術上引起的震撼一直延續到今天。首先是無線電技術在通訊、廣播、電視、導航等方面得到廣泛應用。大約同時，在歐美等國家，石油開始取代煤炭成為獲取熱能的主要原料。

20世紀中葉，第三次工業革命開始登場，其特點是電子計算機的普及與自動化的推廣，人類的足跡也開始進入太空與深海。1957年，蘇聯成功發射第一顆人造衛星，1986年開始啟用和平號空間站；美國則通過“阿波羅”計劃，在1969年實現了人類登月的壯舉。中國在極其困難的年代完成了“兩彈一星”工程，目前在航天領域已經走在世界前列。核能的開發是在冷戰環境下開始的：一方面，它為人類提供了使用強大的清潔能源之可能；另一方面，它也令世界時時處于核戰陰云籠罩的恐怖之中。20世紀末，為了應對資源枯竭、環境惡化、氣候變暖、沙漠化、核泄漏等與人類生存攸關的危機，人們開始尋找新的替代能源。油頁巖、海底天然氣乃至地球以外的潛在資源都得到重視，太陽能、風力、水力、潮汐等傳統能源的開發也需要新的技術，所以說能源驅動的時代尚處于進行時。

第四個階段是智能制造時代，大約始于上世紀90年代，以互聯網為代表，標志著人類進入一個信息主導的社會。人工智能的一個代表是集大數據、大計算與大決策為一體，能夠通過學習自我改進的“阿爾法狗”，它的成功顯示了人工智能難以預料的未來。2013年，德國在漢諾威工業博覽會上正式推出“工業4.0”的概念，其核心是提升制造業的智能化水平，建立具有高度適應性的智慧工廠和高效的物聯信息系統。這或許可以作為專家們宣稱的第四次工業革命的一個注腳。

以上所述各個階段的技術演化，都不涉及人類個體。隨著人工智能與生物工程的發展，一種被稱作“賽博格”的新事物開始出現。這一觀念在美國懸疑小說作家丹·布朗2017年推出的《本源》中有著清晰的論述。人類與器械的結合可以追溯到為了改進或延伸官能所發明的義肢、眼鏡等物；但是直到20世紀60年代，美國宇航局的兩位科學家提出以機械、藥物、生物工程等手段對人體進行拓展，以適應星際航行的艱苦環境以來，人造器物與人類腦神經的聯系才開始被重視并取得長足進步。2003年，出生于西班牙的英國藝術家哈比森成為世界上第一位在頭顱中植入傳感天線的人機混合人，通過技術對身體的介入，成功地解決了天生色盲的問題。

然而，需要引起重視的是，如果將含有存儲、記憶與學習功能的芯片直接植入大腦，令其隨著生命個體一道存活；將可以影響肌肉、骨骼與神經功能的納米原件注入血液，制造由大腦控制的強健軀體；通過基因編輯工具改造人的基因并令其具備遺傳功效，一個人類的加強版就會出現，進而對人類自身產生難以預料的后果。對于這些有可能影響子孫后代福祉與人類未來的任何技術介入，我們應該保持高度的警惕。

技術是把雙刃劍，這樣的話語似乎有些陳舊，但確實需要念茲在茲。在我們回顧與展望技術的演化時，從長時段大歷史的眼光來分析，才能更好地認識自己、評價自己，進而規范人類行為本身。此外，哲學的思考、道德的約束，對自然與生命的敬畏也都是不可或缺的。

（作者：劉鈍，系清華大學科學史系教授）