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由于改变生产规模有困难，或者由于人们希望使用比较便宜的原料或缩短加工时间来节省金钱，改变生产方法就显得有利可图。这时就出现了下一阶段。人们可以根据各人的口味把这种改变称之为改良，也可以称之为偷工减料，不过不管是改良还是偷工减料都提出了传统方法本身无法满足的要求。有必要进行某种实验工作。其经验进行大规模试验可能要花很多钱，甚至有可能使人倾家荡产。但是小规模试验却基本上是实验室式的实验。事实上，科学实验的整个观念都来源于试验。正如阿格里科拉指出的那样，这种试验不过是小规模进行的冶炼过程而已。要改进一个生产方法，就有必要在某种程度上从科学角度来理解它。这就是冶金工业在上世纪进入的阶段，而且它现在才刚刚脱离这个阶段。这也是老的生物化学工业现在才开始进入的阶段。这个阶段的存在就说明存在着一个相当复杂的工业实验室网和一个完整的经验科学体系。
在改进了工业生产过程以后，下一步显然就是要对这种过程完全加以控制，不过只有当充分了解了生产过程的性质的时候才能做到这一点。这又意味着要有一个真正胜任的科学理论，十九世纪的最伟大进步之一就是为化学提供了这样一个理论，使化学工业能够不再象冶金工业过去和现在那样，依靠尝试性的和浪费很大的实验向前发展，而是遵照明确的推理方法向前发展。推理过程实际上决不是那么简单的。理论往往证明不能胜任，实践有时会跑在前面，需要理论迎头赶上它。科学和技术就是这样地相互促进。例如，虽然蒸汽机的发明主要渊源于早在十七世纪就已经确立的液体可以蒸发膨胀的理论，但是蒸气机的实际运转却带来那个理论没有想象到的结果，尤其说明了先前的一些关于热的性质的科学观念是很不够的。一旦克服了这个缺陷，就使蒸气机得到进一步的改进并促使人们发明了别的热力机。
但是只有当人们对生产过程的基本性质有了十分广泛的知识，以致有可能发明前所未有的崭新生产过程、亦即利用传统方法所无法设想的生产过程的时候（例如，新染料和特种药品的化学合成就是这样），工业和科学才能够最彻底地结合起来。当人们从纯科学角度发现的一个效应可以应用于某种工业用途——如电报或电灯——的时候，就会更直接地产生同样结果。在这种情况下，我们就有了一个彻底科学化的工业，一个完全靠了科学创始和发展的工业。用于电力生产和供应的电气器材工业和用于改善通讯的电气器材工业是当代这方面的最主要的例子。
把科学应用于工业的这几种不同的程度当然并不是固定不变的。随着科学和工业一起进步，工业中的科学成分的比重会逐渐增加而工业中的传统成分的比重会逐渐减少。不过不同工业的发展速度必然是十分不均衡的。这不仅取决于对有关的生产方法进行科学描述的内在困难，例如在烹调和家畜驯养方面，而且主要取决于这些传统工业的相对落后的经济状况。在这个问题上，主要考虑仍然是经济性质的考虑。直到现在，把生产——因而也就是科学研究——集中于重工业和可以在工厂中大量制造的商品的生产上仍然是比较方便的。生产者节约经营费用的需要支配了消费者的需要。假如把花在研究和改进机器制造上的时间和金钱用来研究和改进生活资料的生产、特别是食品和医药卫生用品的生产，我们就早已取得极大的进展了，不仅会过着更富裕的生活，而且会对生物学的问题有了深刻得多的认识。
科学应用过程中的时间差距 在科学原理第一次发现和第一次加以实际利用之间过去有，至今仍然有巨大的时间间距。这是科学的实际应用过程的最值得注意的特点之一。在科学发展的初期阶段，这种差距可以看做是不可避免的。因此，对于第一次发现真空现象和把它应用于大批蒸气机之间几乎一百年的时间差距，我们就没有必要感到惊讶了。可是即在人们已经充分认识到科学的功用的时候，这种差距仍然继续存在。法拉第在1831年就发现了电磁感应的原理，而且制成了第一部发电机，利用机械力来产生电流。但是直到五十年后，第一部商用发电机才开始运转，而且直到1881年，爱迪生才建成了第一所公用供电站。这种情况至今依然存在。
例如，冯·劳厄在1912年第一次揭示的以X射线分析物质的可能性，大体上还没有应用于工业。要了解造成这个差距的原因是一个包括科学、技术和经济因素在内的十分困难的问题。在不同情况下，解释也会大不相同，因为这种差距并不是一律的。有时，甚至在很久以前，一种发现或发明几乎马上就得到采用而且迅速得到推广，火药和印刷术便是这样。造成这种差距的科学上和技术上的原因可以迅速地消除掉。
我们甚至可以消除第一个原因，办法也就是把人们不仅观察到新现象，而且把它作为当代科学知识的一部分加以接受的那一时刻算作发现新现象的最早时刻。例如，我们一般都不认为X射线和无线电是在人们首次注意到了这些现象的十八世纪发现的，而认为它们是在一个世纪以后它们已经在科学界取得确定地位的时候发现的。技术上的困难则更为严重。把实验室的发现加以实际应用需要扩大规模和耗费更大力气，而且只有当人们能够找到改变规模所需要的不同性质的材料时，才能有效地进行这种转变。因此，实际工作原理比真空蒸气机更为简单的高压蒸气机不得不等了一百年才制造出来，因为可用的金属经受不起必要的压力。可是技术因素并不经常是一个限制因素。在很大程度上，技术性困难可以通过耗费金钱和时间、或者更准确地说单单通过耗费金钱来加以克服，因为时间也就是金钱。我们正是在经济因素中才能找到迟迟不采用科学成果的原因以及造成科学的实际应用的一般性质的原因。
伯恩哈特·J。斯特恩把这方面的情况归纳如下：“各种文化因素中最有力的显然是经济因素：为了对敌对阶级、对同一行业中的竞争者、对有关领域里争夺同一市场的对手们维持经济优势和霸权而作出的努力；引进新方法或新产品的费用（新方法或新产品的早期形态往往是粗糙的和没有标准化的，但仍然是用来解决手头具体问题的革新项目之一）；由于有了新发明而变得过时的机器和产品的贬值所带来的损失；大规模法人企业的臃肿机构和僵硬作风（不敢限制生产以免扰乱有利可图的市场）；小规模企业进行必要基本投资的种种困难；资本主义危机的灾难性影响：在利润制度范围内，劳动者为了防止自己由于技术发展而失业、由于丧失技能、由于劳动强度加强和工资降低而成为牺牲其所作出的努力。还有一些政治因素，其本身就有自己的作用规律，可以用来妨碍技术改革，例如民族主义的限制作用；有毛病的专利法以及支持压制技术革新的法院判例；颁发“永久性”特许状的制度，垄断工业集团为了本身的利益控制立法，反对危及他们的权益的有益革新的力量。”——《技术发展趋势和国家政策》，第59—60页。
科学的有利可图性
必须记住，自觉地把科学直接应用于造福人类的思想是一个比较新的现象，即使到现在，除了苏联和少数慈善组织之外，也没有人尝试这样做。相反地过去和现在都一贯地把科学当作追求利润的工农业生产中一个可变因素而加以利用。人们是依照科学对提高产品价值和降低成本的贡献而看待科学并付给它报酬的。我们已经提及的基本困难是：科学研究带来的新发明的有利可图性，一般说来是可疑的而且迟迟不能实现。在刚有了科学发现的时候，人们还不可能看出，或者说具有商业头脑的人还不可能看出，它是不是有利可图。
要加以采用就有一定的危险性，新发现在表面上和实际商用生产方法距离越大，危险性就越大，在商业基础上发展新发明的有利可图性就越小。当然，这个危险具有双重的性质：第一，新发现的或者新发明的方法可能行不通，第二，即使行得通，尽管有专利条例，它也可能很容易被别人剽窃，那样，利润就会落入投资于新生产方法的人以外的他人之手。
筹措科研经费的困难 由于这个缘故，就出现了一个矛盾的局面：把科研成果加以应用虽然能比任何其他形式的投资取得更多的利润，但在筹措科研经费时却总是困难重重，有时则是完全不可能的。由于我们说过有组织的科研工作所带来的利润有时高达每年百分之八百，要是我们不记得这种利润在商业中毫无用处的话，这种矛盾局面就变得绝对难以置信了。即使如此，为了这样的好处，这个险还是值得冒一冒的，但却没有谁理会这一点。实际上，一项新发明的采用很可能变成一种投机性质的长期投资，资本市场根本不是为了替这种投资筹措资金而设立的。事实上，资本市场不但无助于技术进步；反而越来越倾向于变成一个阻碍技术进步的因素。我从H。O。迪金森先生得到的下面一份分析资料说明了其原因：“投资组织（银行股票发行公司、证券交易所等）总是抱着一种纯商业观点，习惯于一套陈规陋习。它并不能十分有效地为同商业有所不同的工业的种种需要服务；这可以从人们不断的怨言中看出。有人说：并不存在为长期和中期工业发展——在工业说来，就是指应用已知的生产方法——（参看麦克米伦报告书）——提供资金的有效机构；有人说：其结果：厂商如果规模和范围不够大、或者产品品种不够多，以致无法从利润中提成来扩大本身生产的话，就无法找到必要的资金。这aeortior（更加深刻地）适用于科研工作。资本市场同航海贸易和汇票的历史联系仍然限制着它的作用。证券交易所是为了便利人们买卖·现·有的投资而成立的，这附带地也有助于新企业的创办，不过它并不怎么直接参与进行新的投资。银行、保险公司、金融公司、投资信托公司、推销辛迪加、局外经纪人和股票推销人等等组成了资本市场。……这些人对于筹措资金来促进新的科学原理的应用研究，根本没有多大兴趣。他们不懂技术，对任何这样的建议是否可行，无法作出判断，必须依靠出钱雇来的专家。因此不能期望他们经常在这个领域发起新的研究项目”。
还有两个因素妨碍人们欣然地向非大企业主办的科学应用研究项目提供经费。第一，和通常的金融交易比较起来，这种项目所需要的金额少得可笑。至多不过十万镑，而不是几百万镑；因此，这是一种不大常见的类型的投资，不值得一顾。很少有什么企业愿意费神加以考虑。第二，只有在商业循环中很短的一段时间内，把钱投入科学研究之类很成问题的长期投资项目上，才是值得的。在繁荣条件下，通过投机可以弄到多得多的钱，在萧条之时，无人会冒投资的风险。结果，新的科学原理应用研究项目就越来越操在现有的企业，特别是巨大的垄断企业之手，只有它们才有力量解决比较重要的线路的问题。
针对人们不愿意投资发展科学原理的应用研究项目，我们必须指出这种投资的吸引力。我们已经在论及科学发现本身的时候指出，科学在任何领域中的进步都是在那个领域中所花费的金钱的数量的某种函数。它当然并不是和这笔钱成正比，不过要是不花钱，根本就不会有进展。同样的道理也适用于科学原理的应用研究，只不过在这里所需要的钱要多得多，因为试验是大规模进行的，而且需要更大的资本开支和日常开支，而且还存在着已经指出的一些需要克服的技术困难。要在这些条件下把科学原理加以应用，一旦成功时所取得的节约一定是极其巨大的，足以抵消蚀本的风险。当应用研究的目的在于满足已经很紧急的经济需要的时候，多半是会成功的，当应用研究的目的在于防止造成损失的某一已知的原因时，就更加是这样了。
取得实际成功的条件 把工艺史研究一下就可以看出：科学原理通常是在马上可以获利的领域里首先得到应用。
而这个领域却往往可能不是这种科学原理最能发挥作用的地方。例如，机器纺织方法首先是应用于织造缎带，很久以后才应用于织布，而蒸气动力则先后应用于花园喷水池、矿井抽水、最后才用来推动机器。
马上获利的要求从一开头就妨碍了科学的应用，而在这时，发展速度很有可能达到最大的限度。例如，在已经提到的电力的例子中，在头十年中实际上没有取得什么成就，因为电流当时还没有什么马上有利可图的用途，到了四十年代，用于电禔E的直流电机有了一些发展，直到七十年代才开始有了真正重要的发展，这时弧光灯被采用了，先是用于灯塔，以后又用于街道照明。不过直到供家庭使用的钨丝灯照明方法出现后，人们才采用中央电力站。因为这种照明方法第一次说明了源源不断供应的电流有多种用途。的确，当时一直有不少技术上的困难需要加以克服，不过说一句公道话，要是1880至1890年之间用于发展电力的力量和金钱能够提供得早一点的话，本来可以节省下这种发展所需要的一半至三分之二的时间，而且工业的技术发展也会相应加速。
规模问题 有关科学发现的应用的所有这些盲目的经济发展，有着一个内在的困难。只有大规模加以应用才能充分得到应用的好处。另一方面，大规模生产的技术困难远比小规模生产的困难大得多，实际上也可能是不可克服的，除非进行大量的中间规模的研究。而这事本身一般是费钱的而且很少是有利可图的。所以我们就遇到了一个明显的矛盾现象：动力来源要做到经济，规模就一定要大；但人的肌肉却能够最经济地提供小小的动力来源而且至今仍然这样。要做到规模大，就需要有极难制造和极难有效运转的巨大转动部件。第一部蒸气机的汽缸直径要比实际上具有一千倍功率的现代飞机引擎的汽缸大十倍以上。所以制造质量很差，效率极低，半英寸的内径误差是常见的事。在这种情况下，蒸汽机必须有极大的经济好处才能被人采用。因此，在人们发现了某种有利可图的中间阶段的用途之前，应用的头一阶段就迟迟不能来临。电禔E工业为电力的应用提供了这种中间阶段用途；老爷们的花园的浇水工作则为蒸气机的应用提供了这种用途；这二者基本上都是大材小用。
发明的浪费和挫折 科学原理的应用的内在经济困难的另一个方面是：在开头，应用的效率总是很低的，需要人们在使用中加以改进。不过在另一方面，对它的要求在开头也最低，并且随着应用方法的成功而增加。结果是，一项新的科学原理会在不巧的当儿受到阻碍，并且会发展得极其缓慢，然后到了有利可图的临界时刻，人们才突然被迫竭尽全力加以发展。从社会的观点来看，这都是难以置信的浪费。
具有独创性的研究成果大部分都是在发展的初期或创始阶段取得的，这种研究由于缺乏经费而奄奄一息，创造者本来可以节省出一些时间，从事其他应用研究和发明，但由于应付仪器设备不足和经费困难把这些时间都浪费掉了。除了最坚决和最狂热的人之外，任何人了解到这种情况都会裹足不前。
几乎一切有才能的科学家都一度或多次想要把自己的研究成果加以实际应用，但都不愿意放弃自己的科学工作而去进行他们的尝试所必然要带来的无把握的斗争。一旦应用取得成功，急急忙忙从事改进工作进度也是一种浪费，因为事前缺乏准备，不能找到足够数目的有相当训练和智慧的人才，因而，从所耗费的金钱来看，所取得的成绩就要比有条不紊地进行工作时小得多。
建设性和补救性的应用 应用的性质自然要在很大程度上决定它在工业中是否很容易很迅速地得到利用。我们可以把对科学的积极性或建设性应用和对科学的消极性或补救性应用区别开来。在第一种情况中，科学指出怎样去创造飞机或电影院之类的新事物。在第二种情况中，人们要求科学消除金属腐蚀或蝗灾之类的已知的不利情况。在前一情况中，科学向人类赠送礼物。在这里，经济问题在于怎样发现有力的需求，以便帮助新发明渡过最初的几个阶段。社会最需要的正是把科学原理加以积极性应用，可是，在现行经济制度下，也最难实现这种应用。
当人们在工农业中需要把科学原理加以补救性应用——而不是建议性应用——的时候，情况就不是那么糟了。在生产中遇到了某种困难，或者需要消除造成浪费的一定原因。人们既然认识到需要进行研究，又有了进行科研的手段，就往往能够应用已经知道的科学原理把问题加以解决；事实上，过去科学家便是这样地赢得了而且现在还继续这样地赢得工业界对科学的赏识。戴维灯的发明便是一个典型的例子。当时，人们明确地提出需要一种放在碳化氢中不会引起爆炸的灯。
戴维应用了简单的科学原理就很容易地找到解决办法。在这以前，熟悉矿下情况的斯蒂芬逊早已通过经验发现了那个解决办法。可是发明安全灯的结果却与原来预料到的情况颇不相同。据克劳瑟说：“安全灯使得煤矿工业迅速得到发展。它并没有减少矿工死亡人数，因为它使人们有可能在更深更大的矿井中工作，因而大大地增加了易罹危险的工人人数。科学的应用维拒绝为自己的发明申请专利，因为他�