英国科学史学者詹姆斯·伯克不断强调：“我们每一个人都在以某种方式在影响历史进程。变革极为偶然、莫测，你今天所做的某件事，可能最终会改变世界。”他的《联结》为我们建构了一幅广阔而隐秘的知识地图，比如烟囱的发明竟然催生了宫廷爱情诗的流行。

今天，计算机和网络让数以亿计的人能够即时轻松地获得海量数据，由此大大加速了变革的进程。日常生活的交互性变得越来越强，随着虚拟现实技术和网络社交平台的普及，时间和空间的约束渐渐消失，在网络上，人人都可以无所不在。知识更新的频率越来越快，我们必须每天升级自己的知识和技能，才能保住一份工作。今天的人类不但可以改变我们所生存的环境，甚至可以改变自己的基因图谱。因此，慌张和迷惘攫住了现代社会的人们。

未来的复杂性必将超过我们的认知。在这未来降临之前，有一件事至关重要：我们必须理解变革是如何发生的，才能更好地应对它。种种现象都有迹可循。英国作家、科学史研究者詹姆斯·伯克（James Burke）在他的著作《联结》（Connections）中便建构了这样一幅广阔而隐秘的知识地图，他不断地强调：“我们每一个人都在以某种方式在影响历史进程。变革极为偶然、莫测，你今天所做的某件事，可能最终会改变世界。”

《联结：通向未来的文明史》，作者：（英）詹姆斯·伯克，译者：阳曦，版本：新经典|北京联合出版公司，2019年3月。

伟大的变革常常诞生于偶然。一名自学成才的苏格兰工程师略微改进了一下蒸汽机，就引发了工业革命；一个穷困潦倒的业余科学家在啤酒中悟出了科学前进的真谛；因为某个在意大利文艺复兴水景园里研究水压的家伙，我们才发明了内燃机。一切就是这样环环相扣，随机推演，貌似毫不相干的事物之间可能存在着隐秘而重要的联系。

詹姆斯·伯克的这本书首次出版于1978年，那时，笔记本电脑、电子代理、万维网、商用在线服务器和移动电话等都还不存在，但已经显示了强大的预见性。伯克自己也在此书的基础上主持制作了一系列科学史纪录片，1979年播出时获得了当时最高的纪录片收视率。伯克以一种侦探小说式的叙述口吻，从1965年纽约大停电的黑暗背景中缓缓走出，讲述了人类文明的连锁效应。

《文明的纽带：人类科技史话第一季》（Connections S01 1978）画面。

以下内容节选自《联结：通向未来的文明史》，由新经典授权使用，整合有删改和内容调整。

从试金石的发现到广岛的原子弹爆炸

2600年前土耳其某条河流中的发现如何造就了一项威胁每个人生命的现代发明？

在土耳其西北，离爱琴海不远处，伫立着一座山峰，古称为摩罗斯山（Μόρος，希腊语意为“命运”）。两条河流从这里发源，一名帕克托洛斯，一名赫尔穆斯。在几种因素的共同作用下，这两条河在历史上非同寻常：首先，河床坡度较小，所以水流相当缓慢；其次，沿岸山上的土石因风和气温变化逐渐被剥蚀，形成混合着金粒的细沙，散落入水；最后，两条河携带着大量细沙流入沿海平原，在那里，河流更加宽广平缓。根据古希腊历史学家希罗多德在公元前4世纪留下的记载，数百年来这两条河都是淘金业最繁盛的地区。

那时候人们搜集并熔炼金沙，通常是借助羊皮。羊皮里的动物油脂会吸附细微的金粒，等到羊皮吸满，淘金者就把它挂到树枝上晾干，然后扔进熔炉烧掉，从灰烬中筛出纯净的金珠。或许正是这种精炼黄金的方法催生了伊阿宋与阿尔戈船英雄夺取金羊毛的神话。

公元前5世纪的一只碗上雕刻着伊阿宋和守卫金羊毛的龙，神话的原型很有可能是一场为了从其他社群夺取更先进的冶金术而发起的袭击。

帕克托洛斯淘金者的一项发现引发了一场巨变。

除了金沙，河里还有很多小块的黑色燧石片，它的地质名称是页岩。人类使用页岩的最早记载来自希罗多德，根据他的描述，吕底亚人磨掉石片的表层，使其粗糙无光。金子在这样的平面上划过，就会留下明显的痕迹。纯金的划痕是黄色的，金银合金会留下白色的印子，金铜合金划出的则是红色。这种用来鉴别黄金纯度的石头，流传下来一个充满隐喻意味的词：试金石。

试金石发现于公元前8世纪前后。这偶然发现的不起眼的石头即将带来深远的影响。

大约在公元前7世纪，盖吉兹王在位时，吕底亚的统治者拥有了鉴别贵金属的手段。有了这种石头，哪怕是毫无鉴定经验的人也能轻松地分辨出金属品质的细微差别。试金石让人们得以建立贵金属的品质标准，赝品无所遁形，国王的标记成了纯度和分量的坚实保障，流通变得顺畅起来。

对更小额货币单位的需求催生了西方世界的第一枚硬币——吕底亚斯塔特币。接下来的100年里又出现了一系列辅币，每种辅币的价值都是斯塔特币的若干分之一。到公元前550年，吕底亚的克罗伊斯王首次确立标准的帝国货币制度时，吕底亚的钱币已经赢得了质量优秀、标准统一的口碑。其他城邦也纷纷效仿，发行了自己的官方货币。随后，一些城邦结成货币联盟，比如吕底亚和米蒂利尼，其货币可以越过各自的边境，在双方领地自由流通。到了公元前5世纪的雅典帝国时期，雅典的货币已经通行于地中海东岸的大部分地区。

吕底亚斯塔特“狮币”。

硬币的普及造成了两大影响。其一，政治上，它由中央铸币厂统一发行，潜移默化地培养了使用者对统一的认同感。第二重影响则是第一重影响的产物：随着各城邦日渐繁荣，跨边界贸易也越来越频繁，有了硬币，买家可以更方便地依自己的选择购买商品，卖家的货物品种也丰富起来。市场变得更加多样，交易范围越来越广。吕底亚斯塔特币的出现激发了地中海地区的贸易增长。

贸易发展之下，一些贸易城市随之繁盛，其中最有的名便是亚历山大港。随后数百年间，航海硬件进行了技术革新，引入了大三角帆，可以让船在任何天气下都能远洋航行，十字军东征带来的丰富财富也刺激了贸易的发展。但是君士坦丁堡的陷落，让欧洲同东方的贸易出现了壁垒，善于航海的欧洲人开始选择开辟航道通往东方，而让这种远洋航行成为可能的一个重要因素，便是罗盘的使用。

但是罗盘在航行到从未抵达的遥远海域后，竟然出现了偏差，航海家们纷纷陷入恐慌。英国人诺曼率先发现了问题所在：磁针指向的其实从来都不是正北方向。这项发现引起了吉尔伯特的注意，他是当时英国伊丽莎白女王的私人医生。之后我们将知道，这一系列发现是如何引向了真空的发现、避雷针的出现、“佛光”的发现、“云室”的发明，并最终引向了1945年飞往广岛的那架“艾诺拉·盖”号B-29型轰炸机携带的武器：人类战争史上的第一颗原子弹。

德国轻快帆船，哥伦布正是靠着这样的船穿越大洋，抵达新大陆。

从真空的发现到“宇宙神力电磁床”

被亚里士多德和伽利略所否认的“真空”如何引发了一场全欧洲的狂热？

1569年，25岁的吉尔伯特在剑桥大学获得了医学博士学位，次年他来到伦敦，很快就在首都的上流社会里闯出了名头，成为许多高官望族的私人医生。当时的英国正处在繁荣期，在这样的环境下，只要勤奋工作、嗅觉灵敏，无论你梦想成为什么样的人，几乎都能实现。用今天的话来说，整个社会都在向上流动。如果你恰好有点钱，又明智地投资了那些处于上升期的产业，就大可高枕无忧，悠闲地鼓捣自己的爱好。大部分上层中产阶级和贵族选择了打猎，而吉尔伯特则开始解决罗盘指针之谜，他将在这个问题上花费18年时间。

吉尔伯特在剑桥学习期间，想必读到过前人关于具有神奇疗效的天然磁石的文献。天然磁石正是指南针磁性的来源，不过吉尔伯特一直对“神奇疗效”这部分嗤之以鼻。所以，他花了18年时间，殚精竭虑，研究神秘的磁石。吉尔伯特把天然磁石磨成一个个小球——他称之为“小地球”——然后用它去接触各种材料，如金属、木头、水、琥珀和磁针。所有实验结束后，吉尔伯特于1600年出版了一本总结性著作《论磁石》，这本书一出版便大获成功，短短几年内就传遍了欧洲。

除了自己的实验以外，吉尔伯特还汇总了当时对磁力的认识。他得出了重要结论：地球本身是一个巨大的磁体，有南北两个磁极；地球绕地轴自转，同时围绕太阳在太空中公转。吉尔伯特指出，正是磁场的存在才让地球上包括大气在内的所有东西停留在现在的位置，而不是飞散到太空中去。他还重申了前人的观点：某些东西在摩擦后会产生磁性。此外，他轻描淡写地说，如果磁场维持大气的理论成立，那么行星之间应该没有空气。

吉尔伯特的结论清晰有力，欧洲各地的人们纷纷着手验证这一理论，结论中还有另一个引人遐想的部分：真空。虽然他的原话是“没有空气”。

但是，根据亚里士多德的理论，真空根本不可能存在。亚里土多德曾说，“自然界厌恶真空”，他认为物体在空气中运动是因为存在一种“推动”。空气从物体前方移动到后方，物体由此被推动着前进。同时他又认为，介质对运动有阻碍的作用，因此，空气越稀薄，物体穿行就越迅速。依据这套理论，既然真空中的物体不会遇到任何阻力，那么它的运动速度将达到无穷大。亚里土多德不接受“速度无穷大”的概念，所以他得出结论，能实现速度无穷大的条件不会被满足。

《文明的纽带：人类科技史话第二季》（ Connections S02 1994）画面。

虽然真空的存在遭到了很多人的质疑，但许多人都对这个问题产生了兴趣。这其中就包括伽利略的助手托里拆利。虽然伽利略说过真空不可能存在，但托里拆利在罗马结交的一些朋友私下里一直在做实验，试图制造真空。

1644年6月，托里拆利给罗马的同行兼朋友米开朗基罗·里奇写了一封信，阐释他自己的助手维维亚尼做的一个实验，并在页面边角处画了几幅示意图。维维亚尼在6英尺长的管子里装满水银，然后用手指堵住管口，把管子倒转过来立在同样盛有水银的盘子里挪开手指，管子里的水银立即流进了盘子，但是水银柱下降到离盘子里的液面还有大约30英寸的地方就停住了。托里拆利认为，出现这样的现象，表明管内水银对管口液面的压强一定恰好等于盘面上方的空气重量对盘中水银的压强。要是空气没有重量，管子里的水银就应该全部流进盘子里。他写道：“我们生活在空气海洋的海底。”

这个实验的意义还不止于此。管子顶部因水银下降产生的空间中容纳的正是那原本不应存在的东西：真空。

里奇意识到，罗马教廷绝不会善意对待这一宣告，因为托里拆利的发现还牵涉到更加深远的问题，例如行星之间是否是真空。于是他把托里拆利的信抄了一份，寄给了巴黎的马兰·梅森神父。梅森神父是一名杰出的方济各会修士，主持着一个“远程”科学沙龙，其中云集了许多激进派思想家：梅森与欧洲各地的科学家保持着通信而且会把各方面寄来的信件誊写转寄同好，这为他赢得了“欧洲邮箱”的美称。梅森第一时间就把信件复本寄给了同样对真空问题有兴趣的朋友，巴黎一名税务员的儿子布莱兹·帕斯卡。

收到信时，帕斯卡正忙着在巴黎的赌场里研究概率论，两年后，他来到了鲁昂。在鲁昂，帕斯卡验证了托里拆利的实验，不过他用的是水。不幸的是，帕斯卡无法检验托里拆利理论的第二个部分，因为鲁昂附近没有高山；幸运的是，帕斯卡的姐夫弗朗索瓦·佩里埃住在法国中部群山环绕的克莱蒙费朗。帕斯卡写信给佩里埃，请求他帮忙完成下一步实验。这项实验证实了托里拆利的真空理论，气压计也就此问世。

在此期间，一位名叫居里克的德国工程师的命运也和真空联系在了一起。居里克发明了真空泵来抽空一对中空的“马德堡半球”，这种泵的原型是当时的灭火器。他把两个空心的黄铜半球合在一起抽成真空，然后驱赶两组各8匹马在两头用力拉。马奋力向前，却始终无法拉开黄铜半球。然后，居里克重新向球内注入空气，两个半球轻轻一拉就分开了。居里克证明了我们可以创造真空，而且真空拥有可怕的力量。

验证真空巨大威力的马德堡半球实验。

佩里埃的山顶实验展现出变革过程中某些关键的时刻：诸多线索汇聚于同一枢纽。气压计的发明和大气压的概念瞬间打开了无数条创新的思路。以此为起点，人们开始研究真空、探索气体的性质，发现了氧气，提升了呼吸系统疾病的医疗水平；以此为起点最终诞生了热气球和喷气发动机；以此为起点，科学家开始探究光线（后来还有其他射线）在各种气体中传播的方式，发明了阴极射线管和雷达。然而，以此为起点，最古怪的探索路径要数一位法国天文学家的发现。

1675年的一个深夜，让·皮卡德高高兴兴地挥舞着气压计从巴黎天文台回家，突然发现了一件怪事：他手里的气压计竟然在发光。他将气压计晃了又晃，发现越使劲，气压计的光越亮。

这一发现引起了许多人的兴趣，很快有人给它命名为“生命之光”。在众多实验者中，牛顿的门徒、英国的弗朗西斯·豪克斯比第一个做到了能随心所欲地重现皮卡德看到的辉光。他制造了一种带有进气阀门的管子，测量流入管子的空气体积，发现在气压计充有一半空气的时候，辉光最为明亮。1705年，豪克斯比证实，辉光是由玻璃和水银摩擦产生的，基于同样的原理，其他材料，例如琥珀和羊毛制品，摩擦时也能发光。

次年，豪克斯比造出了一台感应发电机。通过转动一根连接在驱动轮上的曲柄，可以使一个抽成真空的玻璃球旋转起来。玻璃球上有一个阀门，可以由此向球内注入空气。玻璃球转动时，如果轻轻把手放上去，就会出现神秘的“光亮”；玻璃球内空气半满时，光的亮度达到峰值。豪克斯比提到，伴随光亮而来的噼啪声让他想起了闪电。旋转的玻璃球还会吸引金属屑、丝线等物品。豪克斯比建议，这些现象值得进一步研究。1729年，斯蒂芬格雷发现，如果豪克斯比的感应发电机用灯芯绒布用力摩擦玻璃管，也能产生一定的吸引力，这种力还可以传递。若是在绒布上系一根绳子，哪怕它有800英尺长，摩擦时，绳子另一头也能吸起羽毛。

接下来的几年里，电学研究呈现出游乐场的气质。科学家带着满车的设备在欧洲巡回演讲，奇妙的电火花和引力看得观众目瞪口呆。这场狂欢结出了许多古怪的果实，其中一个便是詹姆斯·格雷厄姆在伦敦建立的“疗养殿堂”。这家疗养院以“宇宙神力电磁床”为噱头，宣称豪克斯比发电机制造的电场拥有神奇的疗效，可以让不育的夫妻获得生育能力。不少名流仕女为他们站台背书，扮演“健康和婚姻女神”，其中就有艾玛·里昂，即后来的纳尔逊将军的情妇，大名鼎鼎的汉密尔顿夫人。

汉密尔顿夫人

从烟囱的发明到宫廷爱情诗的流行

13世纪的“小冰期”如何促进了人与人之间的亲密行为？

在《盎格鲁-撒克逊编年史》里，有这样一段关于1046年的记载：“就在这一年的2月2日以后，冬天突然袭来，霜雪覆盖大地，天气十分恶劣，没有人记得曾见过这么严酷的冬天。病死的人和牲畜不计其数；鸟儿和鱼也无法忍受这样的寒冷，成片地冻饿而死。”现代科学家从格陵兰岛和南极的冰川中提取了一些冰核，里面保存着当时的空气、植物和其他生命体。这些证据表明，到了12世纪初，气候变化日渐明显：天气变幻不定，大雨和狂风时常不期而至，夏天的气温也降低了。13世纪初，“小冰期”正式开始，它将要持续近200年。在数百年的温暖以后，突如其来的寒冷引发了欧洲人生活方式的剧烈变革。

1585年的一幅弗拉芒派画作描绘的冰冻年代。13世纪到15世纪间，夏天短暂，冬天酷寒，催生了许多新发明，欧洲人的居家生活也因此出现了巨大变化。

这场变革最重要的驱动力，是熬过严寒活下去的愿望。正如修士们所言，冬天越来越冷。瑟瑟发抖的人们迎来了第一个温暖的创新——烟囱。当时为了防火，整幢屋子只在中央有一座炉子，冬天设在室内，夏天搬到室外。柴火燃烧的烟雾径直向上，从房顶的洞口排出。进入小冰期以后，这样的炉子显然不够一屋子人取暖，要知道，那时候庄园里所有人都挤着睡在大厅里。领主和夫人或许还能裹两幅窗帘什么的，但所有人都只能指望那唯一的炉子。

烟囱的诞生解决了这个间题，并且改变了人们的生活方式。早期的烟囱作用可能类似9世纪瑞士圣加尔修道院的排烟系统。修士们在房子的地板下加筑了若干烟道，于是炉子的热气可以从地板下流走。这套系统的设计初衷只是为了去除房子里呛人的烟雾，但或许有人从中得到了启发，尝试着把烟囱添加在当时使用的那种极为简单的鼓风炉上。烟囱上安装了胸墙和烟囱帽，既能让火焰一直熊熊燃烧，也能把烟气和火花排到室外。设计者想必相当了解上升气流和下降气流的物理性质，并拥有利用这些气流的经验。当时除了取暖炉以外只有一种炉子，就是炼铁、制造玻璃使用的鼓风炉，因此，为民用取暖炉修建烟囱的工艺很可能是由这些行业的工匠发明的。

1438年圣芭芭拉的一幅油画，其中展现了烟囱带来的奢侈生活。木质家具托着女主人的脚，让她不必踩在冰凉的瓷砖地板上，玻璃窗上安装着防风百叶窗，壁炉旁的管子上挂着一条毛巾，毛巾下面的壶里灌着满满的温水。烟囱让房间更加舒适，人们也更乐意进行阅读之类的室内活动。

与此同时，房子自身的结构也在改变。开放的天井式建筑被密闭性更强的房屋取代，足以承受各种剧烈的天气变化。1185年，约克郡的康尼斯伯勒竖起了英国的第一根烟囱，这些烟囱本身也使建筑结构发生了改变。壁炉里的火花可以通过烟道排到室外，所以炉子不必非得放在房间中央才能保证安全。这个时期的房子不再全部由木头搭成，所以着火的风险也小了一些。有了烟囱，人们可以把炉子放在角落里或者墙边。安全起见，炉子周围需要用比木头防火性能更强的砖砌一圈隔离层，因此，烟囱所在的那面墙往往更加坚固，可以提供类似脊柱的支撑力，支撑一个以上的房间。而且现在每个房间可以设置独立的壁炉了。壁炉上方的罩子挡住了火花，使它不再飞溅到天花板上，而且壁炉加热小房间的效果更好，所以现在，天花板也可以修得低一些了。

新分隔的房间最大的影响是加剧了社会阶层分化。宫廷中最先隔出的小房间是为了让国王与关系密切的人独处，先是和家人，然后是和官员、大臣。英国枢密院直到1300年才成立，因为在此之前，根本不存在“隐私空间”的概念。档次不同的公寓修建起来，每个房间都有独立供暖。洗澡更加普及。房间更小，意味着文书工作在冬天也可以继续进行了。此前，从5世纪到11世纪，修士们抱怨冬天手冷的记载不绝于史，有时候连墨水也会结冰。而现在，人们修建起独立的会计室，例如1260年，阿宾顿修道院就有了一个这样的房间。差不多在同一时期，随着水车的应用越来越广，欧洲经济飞速发展，文书工作也日渐繁杂。烟囱解决了抄写员在冬天工作的难题，进而为欧洲商业的复兴打下了坚实基础。

烟囱也让人们第一次意识到了隐私的概念。室里有了独立的热源，人们开始习惯在自己的房间睡觉，不再一起挤在大厅，而且可以裸睡。人们对待爱情的态度随之悄然改变，现在，爱成了个人的、隐私的、浪漫的。中世纪的宫廷爱情诗或许诞生于十字军东征那漫长的禁欲期间，但在欧洲北部的严寒中，若是没有烟囱带来的温暖，那些脍炙人口的情诗大概难以流行开来。