现代社会经济高速发展、文明不断进步，在相当程度上都可归因于科学技术的强力推动。深刻揭示近代产业革命以来科学与技术之间，科技与经济、社会之间的互动机制及其规律，可有效地预测科技和产业的未来发展趋势。

为此，我们选择了技术科学作为研究的切入点。因为技术科学是现代科学技术体系中基础科学与工程技术之间的中介层次，是基础研究与应用开发之间的基本纽带，是现代工程技术教育的主要学科基础，又是科研成果转化为直接生产力的重要桥梁。把握了技术科学的发展规律，在一定程度上，就可以窥测到近现代科学技术的整体发展规律以及科学与技术的互动机制。

在统一界定技术科学范畴的基础上，我们以统计计量为基本手段，选择合适的统计源，系统地研究了技术科学发展的时间序列特征，初步显现了产业革命以来技术科学发展的历时性规律。此外，学术界已较普遍地认为：近代以来产业结构变迁的实质是主导产业群的更替，而主导产业群的历时性变更又表现为经济的长周期波动现象。再将二者的相关定量曲线置于同一坐标系中，就可作共时性比较研究。这便形成本文探求科技与经济互动的基本特征，努力揭示其内在规律，并据此展望21世纪初科技与产业发展趋势的基本思路。

1   进行定量研究的基础性工作和几点现象性结论

1.1 对技术科学范畴的统一界定

由于学术界对“技术科学”概念理解歧义，又导致对技术科学产生时期的众说纷纭，我们在批判地考查、借鉴前人成果的基础上，首先对技术科学的范畴提出如下基本见解：

(1)任何一门技术科学学科，应当是一个逻辑上相对完整自洽、技术目标定向明确、涵盖范围大小不等、一般由通用原理和专用规则集成的知识体系。实际上，它是文艺复兴以后理论传统与工匠传统逐步交叉渗透的结果。

(2)技术科学应包括由自然科学(或数学)知识技术定向转化和相关经验整合而成的学科、社会科学知识技术定向转化和相关经验整合而成的学科以及由自然、人文、社会科学的相关知识与经验交叉综合形成的学科。主要包含在以下各科学领域中：研究各种工程领域的科学、农林科学、医药科学、军事科学、管理科学、环境科学、空间科学、计算机科学、材料科学等。

(3)从体系结构上看，技术科学应是一个介于基础科学与工程技术之间多层次连续谱式的技术学科群。按从抽象到具体的顺序又包括：基本技术科学——研究具有特定技术定向的物质运动形式的学科；过程技术科学——研究人工自然过程、社会过程中共性特征与规律的学科；工程技术科学——研究各种工程领域中基本特征与规律的学科；综合技术科学——研究某一产业或新型开发领域中综合规律的学科。以上各层次之间又存在“复杂的反馈和相互促进与转化作用”，从而形成技术科学的开放自组织体系。

1.2 技术科学总体发展时间序列特征曲线的由来

在界定了技术科学范畴的基础上，我们以姜振寰主编，中国经济出版社1991年版的《自然科学学科辞典》作为统计源。辞典编者在认真研究现代科学技术体系的基础上，“分横断学科、基础自然科学、工程技术科学、农学科学、医学科学、综合科学六大类”收集学科条目，既反映了“在传统的各门基础学科之间，自然科学与社会科学之间，哲学、数学与自然科学和社会科学之间，正在形成为数众多的、具有交叉性质或综合性质的新学科”的趋势，又基本上“能够覆盖自然科学各门类”。作为本课题的统计源，应该说既较简明又颇合适。

从全书1862条学科条目中遴选出符合上述定义的技术学科1004门，去除其中的101门较冷僻且信息不完全的学科之后。以公元前495年到1987年产生的903门学科(包含了少量古代实用科学学科)条目作为统计样本，绘制出技术科学总体发展的时间序列特征曲线。本文主要旨在研究近代产业革命以后科技与经济的互动机制与规律，故只需截取1700年后包含873门学科的上述曲线部分，即能满足要求。

1.3 梅兹经济长波曲线的由来

经济运行的长周期波动现象(即长波现象)，是20世纪以来经济学界的一个研究热点，有关文献可以说是汗牛充栋。经文献检索和研究对比，发现梅兹(Rainer Metz)能克服前人研究工作中诸多不足，对1780—1979年间世界工业产出以及美、英、德、法、意、瑞典、丹麦、比利时八个发达国家的12组实际经济数据进行了时间序列统计分析，较充分、准确地验证了长波的存在。故本文以梅兹根据1780—1979年间世界工业产出(扣除采掘业)的增长率数据绘制出的长波曲线作为我们进行研究的基础资料。

1.4 两曲线间的现象比较结论

为了合理地进行比较，我们又进行了相关技术处理，将梅兹绘制的去除战争影响的经济长波曲线与上述技术科学发展的时间序列特征曲线置于同一坐标系中，（图略）。我们可以清晰地观察到以下现象及其相关结论：

(1)技术科学发展中出现的四个高峰基本上依次落入到四次经济长波之中。技术科学发展的第一次高峰（1790，1819）出现在第一次经济长波对应的时段（1780，1820)内；第二次高峰（1830，1859）出现在第二次经济长波对应的时段（1820，1885)内；第三次高峰（1885，1914）出现在第三次经济长波对应的时段（1885，1943)内；第四次高峰（1940，1984）(由四个子峰组成)，应该说也基本落入了第四次经济长波对应的时段（1943，1979）之中。

我们认为，技术科学第四次高峰的起点位于1940—1944计时单位，之所以略早于第四次经济长波的开始年份——1943年，是由于二战期间，技术科学的发展受到政治和军事因素的强烈推动，故使其高峰提前出现了。而这里的经济长波曲线反映的是去除战争影响后的经济运行状况，故两者间显然存在系统误差。另外还应注意到，梅兹经济长波曲线中的第四波是一个不完全的波形，1979年只是统计数据的截至年代，当时第四次经济长波尚未结束。因此可以认为，在正常情况下技术科学的发展高峰能够全部落入到对应的经济长波时域之中。

(2)技术科学的四次高峰几乎全部出现在经济长波的涨潮阶段(峰值年份以前)。仔细观察可以发现：在第一次经济长波期间，技术科学发展高峰的出现时间和经济长波波峰出现的时间几乎一致；第二次经济长波期间，技术科学发展高峰的出现略早于经济长波的波峰；第三次经济长波期间，技术科学发展高峰的出现比经济长波波峰的出现提前得更多；第四次经济长波阶段，由于受战争的影响，技术科学发展高峰的出现略早于经济开始涨潮的年份。这一特点表明，技术科学的每一次大发展(以出现高峰为标志)可能对相应经济长波期间主导产业群的形成与发展，乃至当时整个社会经济的增长都发挥着决定性的影响与作用。

(3)技术科学发展高峰的出现周期和经济长波演进的周期近乎一致。经济长波研究专家一般粗略认为经济发展存在50—60年的长周期；梅兹根据其统计结果估算，长波平均长度为54—56年。而技术科学发展的四次高峰出现在1800—1804、1850—1854、1900—1904、1945—1949

四个计时单位上，各高峰之间的间隔分别为50、50、45年。根据前文分析，是由于受到战争的影响，使第四次高峰提前出现了。故原则上可认为，技术科学的发展也存在着50年左右出现一次高峰的周期性特征。

(4)技术科学发展的前三次高峰都表现为持续30年的单一波峰，而第四次高峰则由彼此间相距10年的4个子峰组成。这很可能反映技术科学在其发展的不同历史阶段具有不同的模式特征，尚需进一步详细研究。

综上所述可见，技术科学发展与由经济长波反映的产业结构变迁之间可能存在着更深刻的实质相关性，有待深入探讨。

2   技术科学发展与产业结构变迁的相关性统计分析

2.1 四次经济长波对应四个主导产业群

根据马建堂等学者关于经济长期波动的过程，实质上就是主导产业群更替的过程，因而一次经济长波便对应一个主导产业群的观点，并通过对梅兹经济长波所对应的4个历史时期内实际经济运行状况的系统考察，我们构建出了四个对应主导产业群。

2.2 技术科学学科分类方案设计

由于技术科学的产生主要归因于文艺复兴以后理论传统与工匠传统的融合，参照J．D．Bernal的观点，我们取1440年作为统计分析的起点，到梅兹获取统计数据截至的1979年，其间共统计出862门技术科学学科。根据研究需要，又对这些学科设计了以下分类方案。

首先根据产生年代，将862门学科分别归入到第一次经济长波前（1440，1780)、第一次经济长波期间（1780，1820)、第二次经济长波期间（1820，1885)、第三次经济长波期间（1885，1943)、第四次经济长波期间（1943，1979）五个时段内。

其次根据与主导产业群关系密切程度的不同，把学科划分为三类：“与主导产业群直接相关的学科”；“与主导产业群间接相关的学科”；和“需要解释的学科”。

所谓“与主导产业群直接相关的学科”，是指与主导产业群之间直接形成知识供求关系的学科。

所谓“与主导产业群间接相关的学科”，是指那些与服务于主导产业群的社会性产业／事业相关的学科。主要包括轻纺食品业、农林畜牧业、土建水利业、医药卫生业和管理事业共5类。

所谓“需要解释的学科”，主要包括两类：一类是与军事相关的学科；另一类是指在对学科进行时间和产业归类后，发现其与对应时段内的主导产业群无明显关联，但通过追根溯源，可找到其与相距甚远的某个主导产业群之间存在一定知识关联的学科。

再次，根据历史上技术科学学科与主导产业群之间的实际供求关系，我们又将每次经济长波对应时段内的“与主导产业群直接相关的学科” 进一步细分为“与前次长波主导产业群直接相关的学科”、“与本次长波主导产业群直接相关的学科”和“与以后长波主导产业群直接相关的学科” 三类。

最后，针对有些学科的知识可以同时应用于多个产业的现象，本文又采取了两种处理方法：

(1)学科不重复计算法—— 即一个学科只作一次产业归类计数。对同时可应用于多个产业的学科，按“与主导产业群直接相关的学科”、“与主导产业群间接相关的学科”和“需要解释的学科”的先后顺序原则，排序进行计数。而对于已归入“与主导产业群直接相关的学科”者，则再按“与本次长波直接相关的学科”、“与前次长波直接相关的学科”和“与以后长波直接相关的学科”的先后顺序原则，排序进行计数。

(2)学科重复计算法—— 即如果一个学科的知识可同时运用于多个产业，则在应用该学科知识的各产业中分别计算一次。按照上述方案，我们分别对四次经济长波期间技术科学学科与主导产业群的相关性作了统计分析，（表略）。

2.3 从统计结果中获得的结论

通过数据的初步系统分析，可以获得如下5点基本结论：

(1)技术科学总体发展时间序列特征曲线中的历次高峰与梅兹经济长波彼此一一对应，相互嵌套，周期基本一致(5O年左右)等现象是有其内在必然性的。在四次经济长波中，平均占新生技术科学学科总数73.81％的与“与本次长波主导产业群相关的学科”(含“与本次长波主导产业群直接相关的学科”和“与主导产业群间接相关的学科”)要发生相应的变更，显然便使技术科学发展形成了幅度很大的周期性变化，这就酿成了与经济长波相对应的，以5O年左右为周期的技术科学发展高峰频频出现的现象。

至于每次经济长波中对应的技术科学发展高峰都出现在经济涨潮期，且有位置逐渐前移的现象，则一方面进一步说明，每一次技术科学发展高峰的出现，就是为对应经济长波中主导产业群的形成与发展提供服务的；另一方面也表明，随着历史的推移，科学越来越超前于技术和生产，发挥着引领技术与产业发展的作用。

为了进一步验证上述推断，我们还专门统计出历次技术科学发展高峰期间的新生技术科学学科总数，和“与本次长波主导产业群相关的学科”数，并计算出两者之间的比例。统计数据结果表明，在历次技术科学发展高峰期间，二者间的比例平均为77.56％ 。这与历次经济长波期间对应指标的平均值73.81％ 相比，增幅较为明显。这便进一步说明，技术科学发展高峰的出现，正是为了满足相应经济长波时段内主导产业群的形成与发展对新知识的迫切需求的。

    (2)梅兹经济长波曲线中第四次经济长波所对应的技术科学发展高峰很可能是由5个相隔10年的子峰组成的。由于第四次经济长波是一个未完成的波形，其间（1943，1979）只有37年，如按梅兹所估算的长波平均周期计算，则可到达1996—1998年。而在这一经济长波已有统计数据的对应时段内，已明显出现起始于1940—1944计时单位，由4个彼此相距10年的子峰组成的技术科学发展高峰。综合各种数据和信息，我们推断：紧接第4个子峰之后，在1985—1989计时单位应该再出现一个子峰．从而使本次技术科学发展高峰有可能延续55年(1940—1994)。其理由大致如下：

①在已进入统计范围的第四次技术科学发展高峰期间，“与本次长波主导产业群相关的学科”在“本次高峰中产生的总学科”中所占的比例为75.93％ 。无论是将其与第二次、第三次技术科学发展高峰期间的对应数据82.98％、79.31％(第一次技术科学发展高峰期间本指标偏低，是因为1440—1780年间已产生了34门技术学科)相比，还是从第四次主导产业群结构的复杂性、相关产业的新颖性方面考虑，这个数据都是偏低的。也就是说，要保证第四次长波所对应的主导产业群最终完成，还需要技术科学的进一步发展。

②我们的统计源出版于1991年，其中所收集到的最新学科只达到1987年。常识告诉我们，对于历史资料的系统收集，距我们越远的就可能收集得越完全，距我们越近的就越难收集齐全。

③ 我们还注意到，其他学者从另外的研究视角已分析出与我们上述类似的结论。认为“在第二次世界大战后的50年里，科学技术的发展又经历了五次革命性的变革，每次变革的周期大致为10年。”

(3)要正确处理好“与主导产业群直接相关的学科”和“与主导产业群间接相关的学科”之间的比例关系(平均比例为58.39∶35.04，)。前者是为主导产业群提供直接知识服务的；后者则是为那些服务于主导产业群的社会性产业／事业提供知识服务的。这与马克思关于社会总资本的再生产，在国民经济两大部类之间必须维持相对平衡的道理是基本一致的。从而为我们在制定和修正科技发展规划与教育发展规划时提供了重要的参考依据。

(4)在“与主导产业群直接相关的学科”中，同样存在着“与前次长波主导产业群直接相关的学科”、“与本次长波主导产业群直接相关的学科”和“与以后长波主导产业群直接相关的学科”三者之间合理的比例配置问题(四次经济长波期间平均比例为16.17∶63.72∶20.11)。这说明，无论是制定科技发展规划还是教育发展规划，都要积极面向当前和未来，保持一定的重点意识和超前意识；要主动适时地改造、淘汰旧专业、旧学科，培育新专业、新学科，以确保经济、社会持续地向前发展。

当然我们也已注意到，在第四次经济长波期间，“与前次主导产业群直接相关的学科”和“与以后主导产业群直接相关的学科”的分配比例与前三次经济长波期间的情况截然相反，给人以“反常”的感觉，这除了第四次经济长波是一个不完整的波形，统计数据可能缺乏代表性外，是否还有其它原因，尚待进一步研究。

(5)我们还可以发现两个重要的单调上升趋势。为便于表述，我们首先定义下面两个指标：

①学科平均增长速率A=△n／△t[门／年]。其中：△n为某一经济长波期间新生技术科学学科总数；△t为相应经济长波期间对应时段的年数。

②学科重复度B=(△n重复一△n不重复)／△n不重复×100％ ，其中：△n重复为在某一经济长波时段内按重复计算法所得出的新生技术科学学科总数；△n不重复为在相应的经济长波时段内按不重复计算法所得出的新生技术科学学科总数。

在历次经济长波(包括第一次经济长波之前阶段)中，A、B呈单调上升的趋势，这为下面的预测研究提供了重要的根据和启示。

3   对21世纪初技术科学发展与产业结构演进的初步预测

下面以现象比较和统计分析的结论为基础，对21世纪初技术科学发展和产业结构演进的趋势作一些粗略展望。

3.1 对第五次经济长波和技术科学发展高峰的时段预测

(1)对第五次经济长波时段的预测—— 历时性外推

根据梅兹经济长波的曲线图形，第四次经济长波起始于1943年，若按其平均周期54—56年做推算，理论上本次长波当结束于1996—1998年。为了与世界经济发展的实际情况相对比，我们又检索了1995—2001年的《国际统计年鉴》，根据其中的“世界工业生产指数”统计数据，计算出1986—l989(缺乏1985年的数据)、1990—1994、1995—1999三个时段内世界工业产出增长率(扣除采掘业)的平均值，分别为3.76％、1.23％ 、4.29％ 。将这三组数据和梅兹经济长波曲线拼接起来，便不难发现，第四次经济长波实际应终止于1990—1994计时单位，其实际周期为51年，这一结果与理论推算结果应视为是基本一致的。参照世界经济实际运行状况，我们不妨将1994年作为第四次经济长波的终点，l995年作为第五次经济长波的起点。再按梅兹估算的平均周期做推算，则第五次经济长波当终止于2048—2050年。

(2)对第五次技术科学发展高峰的时段预测——历时性外推

根据前文研究中所获得的以下结论：

① 技术科学发展的高峰基本都嵌套于与其对应的经济长波之中，且高峰所在的位置随着时代的发展有逐步前移的倾向。

②技术科学发展的前三次高峰是以持续30年的单峰出现的，上文我们又通过分析推断，第四次高峰应由5个相隔10年的子峰组成。这反映二战以后技术科学的发展模式相对于战前已有了质的变化。因此第五次技术科学发展高峰的模式依照第四次模式做外推，应该是比较合理的。

根据这两点，我们可以认为第五次技术科学发展高峰的起点与第五次经济长波涨潮的起点同步，从1995年开始，然后按相隔10年的间距形成5个连续的子峰，从而终止于2049年。这样，技术科学发展的整个高峰仍可嵌套在第五次经济长波之中。

3.2 对未来技术科学发展规模与产业结构概貌的预测

(1)对未来技术科学发展规模的预测根据历次经济长波期间，技术科学平均增长速率呈单调上升的趋势，我们以技术科学总体发展的时间序列特征曲线为基础，参照第四次技术科学发展高峰的基本模式，采取数学程序，用外推法来预测下一次技术科学发展的规模和速度。获得结果是，在（1995，2049）内技术科学新生学科总数约为1110门。这样，在该时段内学科平均增长速率达到20.18 门／年。如果再参照新生技术科学学科在不同类别中平均比例作推算，第五次技术科学发展高峰期间“与主导产业群直接相关的学科”数约为648门，而“与主导产业群间接相关的学科”数约为389门。在“与主导产业群直接相关的学科”中，“与前次主导产业群直接相关的学科”数约为105 门，“与本次主导产业群直接相关的学科”数约为413门，而“与以后主导产业群直接相关的学科”数约为130门。如果视新生技术科学学科数与社会对应用性知识和人才的需求、投资成正比的话，以第四次经济长波已有统计数据的37年时段内产生了469门新学科为参照，则在第五次经济长波期间，社会在这方面的需求总量和投资规模要比第四次经济长波期间翻一番。

(2)对第五次经济长波期间产业结构的预测

对第五次经济长波期间主导产业群的预测主要以以下4点为根据：

① 当代世界科学技术发展的大势表明：第一，以信息技术为中心的技术革命将持续发展；第二，其后生物技术将发展成新的技术革命中心；第三，在信息革命之后人类将进入智能革命时代。

② 在相邻主导产业群之间较普遍地存在着这样既连续又间断的辩证关系：上次主导产业群中的主导产业往往会转化为下次主导产业群中的前导产业；上次主导产业群中的引发产业往往会在下次主导产业群中扮演主导产业的角色。

③ 任何一个主导产业群都是结构与功能相统一的有机系统。其系统结构主要由下列关系体现出来：一是上下游之间形成产业链的关系；二是知识、技术水平方面呈推陈出新、优化升级的关系；三是功能上形成互补匹配的关系。

④我们通过系统地研究第四次经济长波期间主导产业群的结构，以及其间新生的各种技术科学学科发现，当代较普遍公认的已崭露头角的新兴产业：生物产业、环境产业和海洋产业，在第四次经济长波的统计时段内仅分别出现了3、10、1门新生技术科学学科。如果再向前追溯，在第三次经济长波期间也只出现了与环境产业相关的4门学科。这与第四次经济长波统计时段内“与主导产业群直接相关的学科”数相对于“主导产业群包含的产业数”的平均比例为22门／产业相比，差距甚大。这就意味着，上述三产业在第四次经济长波的统计时段内刚开始萌芽，在第五次经济长波期间必将获得强劲发展势头，从而成为21世纪初主导产业群中的基本主导产业。

在以上4点的基础上，再综合权衡其它相关因素，便初步架构起第五次经济长波期间主导产业群的基本框架。当然这是既不完全，也不成熟的，只是本文研究结论的基本逻辑外推，仅作引玉之砖。

另外，21世纪初的整个产业结构中，除了以上所分析的主导产业群的基本构架外，参照统计结果，应尚有平均占35．04％ 的知识与人力资源将投向“与本次主导产业群间接相关的学科”。

也就是说，在21世纪上半叶，关乎人类“衣食住行医”等基本物质生活的产业将在未来产业结构中占有相当大的比例。当然随着科学技术的高速发展，其中有些产业的发展形态可能是我们现在难以想象到的。但无论其以何种面貌出现，都是人类物质生活文明的进步所不可或缺的。

 

    信息摘编：朱莲音