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在上一讲里提到，中国经济在不久的将来有可能成为全世界最大最强的经济，这对中国人来说算不得什么新奇难想之事。在研究长期经济历史的经济学家中，著名法国经济学家麦迪森（Maddison）在其著作《世界经济千年史》 [1] 中对中国、欧洲以及世界上很多国家和地区的长期经济发展历史作了非常细致的数量研究。根据他的分析，中国直到19世纪中叶还是全世界最大的经济，而且在之前的17、18世纪将近两千年的时间里，中国也一直是全世界最大最强的经济。在公元元年，欧洲有古罗马帝国的盛世，中国也即将迎来“光武中兴”，当时中国的汉朝与欧洲的罗马帝国相比，因为没有发生过战争很难说明哪个更强。但是麦迪森通过对各种历史数据的推算，认为当时中国在人均收入水平方面与罗马帝国不相上下。欧洲在罗马帝国之后很快就分崩离析，进入到封建社会。封建贵族各自拥有独立的城邦，每个城邦就是一个自然经济，城邦之间很少交易。根据亚当·斯密在《国富论》中论述的第一个经济发展规律，劳动分工是经济发展的动力之一，分工越细，生产力的水平就会越高。但是分工的规模又取决于市场的规模大小，市场规模越大，分工就可以越细，否则即使提高了产量也无法为市场所吸收。欧洲在罗马帝国时期是大一统的帝国，进入封建社会后分解为各个城邦，市场规模急剧缩小，分工和生产力水平下降，所以在罗马帝国以后欧洲的人均收入水平有所下降。中国自汉朝以来，固然有所谓的“天下合久必分，分久必合”，但总体而言，绝大多数年代中国都是一个统一的国家，中国的市场规模也要远远大于欧洲。在这种背景下，中国的劳动力分工水平不断提高，经济不断发展。因此，两千年前的中国与欧洲处于同一经济发展水平，但在罗马帝国结束以后，欧洲的经济水平逐渐下滑，而中国的经济规模还在继续上升，中国的经济在当时世界上确实是首屈一指的。
汉朝以和亲等政策平息战乱，并为与边疆少数民族进行通商铺平了道路（图为清朝倪田的《昭君出塞图》）
从长期经济发展来看，技术变迁是相当重要的。与发达国家相比，技术落后是一个国家经济发展落后的主要标志。从技术的角度看，在17、18世纪之前，中国的技术处于全世界领先的水平。当时英国的著名政治家、哲学家弗兰西斯·培根（Francis Bacon，1561—1626）在一篇文章中指出，有三项技术让欧洲走出黑暗时代，这三项技术分别是火药、指南针以及纸张和印刷术。
火药不仅打破了固若金汤的封建贵族城堡，也打通了统一的全国市场。从13、14世纪开始，统一的民族国家代替了割据分立的贵族城堡，国家内部市场规模得以扩大，分工可以变得更细，经济持续发展。因此火药是让欧洲走出黑暗时代的第一个重要技术。
第二个重要技术就是罗盘，也就是指南针。如果没有罗盘，也就不会有所谓的“地理大发现”，也就没有哥伦布的横渡大西洋、发现新大陆。新大陆的发现不仅给欧洲带来了大量的财富（比如黄金），还带来了许多新的作物品种，极大地改变了欧洲的人类发展历史。16、17世纪以后欧洲的人口激增都与这些新作物品种的引进有很大关系。与中国的情况相类似，玉米和马铃薯等高产或耐旱作物从美洲新大陆发现并被传到欧洲，使得原本不适宜耕种的土地承载量大大上升，人的生存变得更有保证，人口迅速膨胀起来。
在没有纸张和印刷术之前，知识传播是相当困难的，因为在纸张之前文字只能写在羊皮上，羊皮又比较贵重。书的制作也不是靠印刷而要靠手抄。修道院里的一个修道士可能一辈子只能抄出一部《圣经》，一部书的价值就相当于一个人的生命。当出现了纸张和印刷术以后，书的生产成本大大下降，书籍作为知识的载体，知识的积累和传播也就不断加快。
上述三个要素就是“让欧洲人走出黑暗时代的三大技术发明”。培根看到这三大技术的重要，却不知道这些技术来自哪里。现在知道，这些技术是中国人发明的，这代表当时中国的科技水平实际上处于世界的前沿位置。不仅这三大技术处于世界的前沿，其他很多技术也是如此。例如，钢的产量是衡量一个国家工业化水平的重要指标，因为钢铁是生产所有机器设备和武器的原材料。在前现代社会，中国在钢和铁的生产上远远领先于西方。根据研究，在11世纪的宋朝，中国的钢产量就已经达到15万吨，当然在现在看来这点数量很微不足道，但在当时这个产量是整个欧洲的5—6倍。就战争武器而言，中国的铁制武器比同时代欧洲的铜制武器更具杀伤力。就农业工具而言，中国的铁制农具也比欧洲的木制农具拥有更高的生产力。由此可见当时中国在技术水平上的领先地位。
中国在当时世界的领先地位还体现在活跃的市场经济上。现在认为私有制是市场经济的基础，而土地的私有是私有制中最重要的一环。中国早在春秋战国时期就已经开始推行土地私有，允许土地自由买卖。而欧洲在整个封建社会时期，土地都属于贵族，不存在土地市场。中国从春秋战国时期开始，就已经有相当活跃的劳动力市场。例如，春秋时期有很多像孔子之类的人周游列国，这在今天相当于高级白领人员出国寻找就业机会，可见当时劳动力市场非常发达。《管子》里有句话叫做“国多财则远者来”，即如果一个国家比较富裕，这个国家就会吸引很多人从远方移民过来。这表明当时就存在活跃的劳动力市场，而且劳动力的流动原则与现在劳动力的流动原则是完全一致的。而在同时代的欧洲，土地属于封建贵族，农民是半农奴，即农民依附于土地，不能自由流动，必须取得自由农的身份才能自由流动，但只有极少数的人有办法成为自由劳动力。
中国在当时不仅要素市场极为活跃，商品市场更是如此。中国在春秋战国时期就已经有了期货市场和投机行为，而且投机的原则与今天毫无二致。一个最著名的例子就是关于范蠡的故事。在2500多年前的吴越之争中，范蠡曾是越王勾践的重要谋士。范蠡帮助越王勾践打败吴王夫差后就选择“弃官从商”，并在很短的时间内“三聚其财三散之”。意即在很短的时间里积聚了大量的财富，并在积聚了财富以后，为了构建和谐社会的需要，又把这些财富分给了贫穷的老百姓，还一共做了三次。一个人要在很短的时间内赚取很多的财富，最简单的手段就是投机。在司马迁的《史记·货殖列传》里，有一段关于范蠡的传记。范蠡又叫陶朱公，他在很短的时间内依靠投机敛聚钱财，并且掌握了投机的规律，那就是“论其有余不足，则知贵贱。贵上极则反贱，贱下极则反贵。贵出如粪土，贱取如珠玉”。“论其有余不足，则知贵贱”说明他深谙价格是由市场上的供求关系决定的这一道理。“贵上极则反贱，贱下极则反贵”是指价格机制在调节供求关系上的作用，生产者通过价格这一指标来决定生产，价格高时生产得多，导致供给增加，在需求变化不大时，价格就会下降；价格下降抑制了生产积极性，到一定程度供给会大量减少，在需求变化不大时，就会出现短缺，价格又会大幅上扬。而“贵出如粪土，贱取如珠玉”就是指投机的原则，即在商品价格贵的时候要像清理脏土一样赶快把囤积的商品卖掉，在商品价格便宜的时候要当珠宝一样买进越多、囤积越多越好。当然一般人都正好相反，东西贵的时候就握在手里舍不得卖，东西便宜了又认为不值得去买，非常类似今天很多股民的心态。在股票价格上涨的时候买进，在股票价格下跌的时候卖出，因此只赔不赚。由此可见21世纪的投机原理在范蠡的时代就已经被掌握。
范蠡因生财有道被民间尊奉为“财神”
在投机中最困难的就是如何判定商品的价格是贵还是便宜。例如，前几年在纳斯达克非常热的时候，纳斯达克指数从90年代初的1000点上升到了1998年的2000点，在1999年升至3000点，在2000年涨到4000多点，2001年3月达到了5300点。在5300点的时候还有人不断买进股票，因为当时有人估计可以涨到10000点，所以他们认为在5300点的时候买进还很便宜。随后纳斯达克从当时的5300点跌到2002年的3000多点，这时有人认为已经跌到谷底，开始买进，结果最后跌到1200点。可见投机最难的是如何确定商品的贵贱。
商品的贵和便宜都是由商品的供给和需求来决定的，正如范蠡所谓的“论其有余不足，则知贵贱”。商品的贵贱由其供给和需求决定，这完全符合市场经济的规律。但更重要的是如何判断价格的变化趋势，范蠡将价格的变化规律归纳为“贵上极则反贱，贱下极则反贵”，当生产者按照市场价格来决定生产和投资决策时，如果一种商品很贵，就会有很多人以牟利为目的大量生产这种产品，当供给增加到一定程度时如果需求不再增加，价格就会下跌；价格下跌导致很多人亏本，就有很多人撤出投资停止生产，供给逐渐减少，而需求可能还会增加，当需求的增加达到一定程度以后，成为供少于求，价格就会再度上升。以上情况的基础是必须有一个非常灵活的市场制度，市场价格能够很好地反映供求情况。这意味着在两千多年以前的春秋战国时代，中国就已经有了活跃的市场经济。中国在现代从计划经济体制向市场经济体制转变的过程中，一向对欧美的市场经济制度非常崇拜，殊不知中国早在两千年前，不管是土地市场、劳动力市场还是产品市场都已经非常完善。当时中国的文明不仅在经济基础、科学技术上领先于西方，而且在制度层面也走在世界前列。
中国在前现代社会比西方发达，人民的生活水平也比西方高出很多。中国在15、16世纪以前是世界上最发达、最富有的国家，也是城市化水平最高的国家。当时中国的城市相对于西方而言非常繁华。我们常说繁华如烟，转瞬即逝，今天我们坐在这里，很难想象千百年前这片土地上的繁盛，然而即使是从当时留存于世的为数不多的艺术作品当中，也能略窥出一些形貌。北宋张择端的《清明上河图》就是这些艺术作品中的代表作，它描绘的是北宋都城汴梁的胜景。画面巨细靡遗地再现了这一当时世界第一大都市的繁华景象，其艺术价值当然毋庸置疑，而这幅画呈献给后世的种种关于当时社会历史、文化、自然等诸多方面的信息细节，还要远远超过单纯的艺术享受。
《清明上河图》（局部）中繁华的汴梁城
又如北宋词人柳永在名篇《望海潮》中就有对南宋都城临安（即杭州）的描述，这些描述即使在今天看起来依然让人无限神往。
望海潮
柳永
东南形胜，三吴都会，钱塘自古繁华。烟柳画桥，风帘翠幕，参差十万人家。云树绕堤沙，怒涛卷霜雪，天堑无涯。市列珠玑，户盈罗绮，竞豪奢。
重湖叠巘清嘉，有三秋桂子，十里荷花。羌管弄晴，菱歌泛夜，嬉嬉钓叟莲娃。千骑拥高牙，乘醉听箫鼓，吟赏烟霞。异日图将好景，归去凤池夸。
“钱塘自古繁华”自然不用多讲。“烟柳画桥”说明杭州的绿化非常好，而且河流很多，河流之上还建有雕画的桥梁。“风帘翠幕”指的是外观家家户户都装饰得非常漂亮，连帘幕都十分讲究。“参差十万人家”虽然作为文学上的描写不一定非常准确，但是可以推测当时的临安城至少有百万人口，那时又没有计划生育，各家都是子女成群，而且当时又盛行一夫多妻，所以不只孩子，连妻子各家也不止一个，因此十万人家有百万人口应该是没有问题的。“市列珠玑，户盈罗绮，竞豪奢”，讲的是不管是在商店还是家里都堆满了绫罗绸缎以及奇珍异宝，一些富裕的家庭还会相互攀比。从“菱歌泛夜”中可以看出当时临安人的夜生活也是非常丰富的，到了晚上还会去湖上采菱放歌。至于“乘醉听箫鼓，吟赏烟霞”的声色犬马之乐，虽说可能并非寻常百姓都能体会得到，但也至少体现了当时娱乐生活的奢华情调。
也许柳永的词句还多少有些艺术夸张的成分在里面，那么由当时远渡重洋前来的欧洲人所描述的中国就应当比较客观了。意大利人马可·波罗在元朝的时候来到中国，在扬州等地不仅做生意而且还当上了官，后来他回到意大利去，在《东方游记》中形容苏州“周围四十里”，并且认为苏州大到人口无法计数。提到杭州时，他认为杭州是全世界最漂亮、最繁荣的城市，杭州的繁华让他不禁发出这样的感叹：“一个城市怎么可能有办法养活如此多的人口！”
曾经有人统计过，在18世纪以前，全世界超过百万人口的城市当中，中国有8个。在13世纪，不仅马可·波罗，当时整个欧洲对中国的印象都有点像现在中国对欧美的印象，欧洲人都觉得中国很富有。亚当·斯密在《国富论》（1776）中就有对中国的很多描述，他认为中国在长期以来都是一个非常富足的、生产力水平非常高的、经济发展程度也非常高的国家。在18世纪末对东西方的比较中，有一位名叫奇波拉（Cipolla）的历史学家曾经出版过一本著作（1980） [2] ，研究的是工业革命以前公元1000—1700年的欧洲社会。这本著作最后的结论非常有趣，它认为在11世纪至18世纪初这段时间，将西方与中国作一个对比，西方基本上是一个贫穷、落后的农业经济，而中国则是一个富有的、发达的工业经济。而现在只要把上述的“西方”与“中国”两两互换，这句话同样适用。
中国落后于西方，其实是在很短的时间里发生的一个很大的逆转，主要的事件就是西方在18世纪中叶出现了工业革命。有学者对此使用了一个非常好的描述，“当中国使用铁犁的时候，欧洲还在使用木犁；但是当欧洲使用钢犁的时候，中国还是在使用铁犁。”在很短的时间里，欧洲发生了很大的变化，而中国没有变化，因此才会落后于西方。18世纪中叶工业革命在英国发生并逐渐传播到欧洲大陆，从纺织业的机械化开始，以蒸汽机的发明和钢铁的大量使用为标志。很多人研究欧洲为什么会发生工业革命，尤其是工业革命为什么发生在英国。当然从各种条件看，英国确实具有各种各样的有利的条件。但是研究中国历史的不少学者发现，英国在18世纪中叶发生工业革命时的经济、科技和工业条件，中国早在13世纪就基本上已经拥有了。这意味着中国在13、14世纪初的时候，就已经到了发生工业革命的边缘。但更重要的问题是中国在接下来的几个世纪并没有迈入工业革命的大门，所以直到19世纪中叶鸦片战争爆发，中国才会突然发现已经落后于世界。由此出现了一个很有趣的问题，这个问题是由一位研究中国科技史的学者李约瑟提出来的，他对中国科技史进行了大量细致的研究，所以这个问题就以他的名字来命名。下面就对李约瑟之谜进行详细介绍和解释。
李约瑟（Dr.Joseph Needham，1900—1995）
李约瑟其实是一个很有趣的人，在20世纪初他还很年轻的时候，就已经是英国剑桥大学研究生物化学的著名科学家，在生物化学领域做出了很大贡献。当时在剑桥大学做研究的时候，实验室里有三位中国学生，在实验休息的时候李约瑟经常与他们一起聊天，聊天的话题主要是科学技术。在李约瑟看来，当时的英国是全世界最大最强的经济，不仅技术领先，而且是工业革命的发源地。在研究这些技术的时候，李约瑟想当然地认为当时的先进技术应该都是欧洲发明的，并且更有可能是英国发明的。但是这三位学生当中有一位女生的父亲是北大的科技史教授，家学渊博，所以对科技史非常熟悉。每当谈论一个过去的技术时，李约瑟总是认为那是欧洲发明的，但这位女生都会告诉他这是中国发明的，而且在哪本书上已经有过记载。开始李约瑟并不相信，后来他查阅了很多资料，才发现这些技术果然早在中国古代的某本文献里就已经有了记载。因此他感到非常惊讶，惊讶之余便是好奇，而他的兴趣从此就转到研究中国科学技术史上面来了。在第二次世界大战的时候，他在重庆英国领事馆做文化参赞，利用此次机会收集了大量的中国史籍。在二战结束以后，他先到联合国的教科文组织工作了一段时间，后来又回到英国，在剑桥大学建立了一个李约瑟图书馆（里面收集了大量中国的历史文物资料），随后就开始编辑中国科技史。他所编辑的中国科技史非常详细地记录了每一个科学技术或者机械设备、工具最早在哪一本史书上可以确定出现的年代，还比较同样的技术在中国与在欧洲出现时间的差异，并由此推测这些技术到底是从中国流向西方还是相反。根据他的研究，在15、16世纪以前，东西方科学技术的交流是中国的技术传向西方。但是到了16、17世纪开始有一些西方的技术传到东方，到了18世纪中叶以后，这种流向逐渐固定下来，基本上都是西方的技术传向东方。
由此，李约瑟提出了一个问题，后被称为“李约瑟之谜”。这个问题包含了两个方面：第一个方面是为什么在前现代社会中国的科学技术非常发达；第二个方面是为什么在现代社会中国又成为技术落后的国家，没有继续维持原来的领先。这是历史上一个很大的转变，当然就会激发很多人去思考为什么会有这样的转变。对这个问题的回答对于中国人来说尤为意义重大，因为中国的知识分子一向以振兴国家为己任，虽然过去的历史已经成为过去，但这段历史背后的因由对于预测中国在未来的复兴一定有所启示，值得我们去深入发掘。
在人类文明史上有很多文明都曾写下过光辉的一页。像埃及在五千到七千年前是全世界最大最强的经济，后来到三千年前，两河流域文明成为世界上最发达的文明，之后才有中华文明的辉煌。但是世界上大多数的文明，都是由弱到强，强了以后各领风骚几百年乃至几千年，就会逐渐走向衰弱，最终湮没消失在了历史长河中。对于埃及文明，虽然从地理名词上看，现在的埃及与五千至七千年前法老时代的埃及用的是同一个地名，但就文化角度而言，古代的埃及文明已经消亡。其他如两河流域文明同样也是如此。中华民族被认为是唯一一个延续了几千年并传承不灭的文明，但是中华文明到底会不会像埃及和两河流域文明那样由小而盛、由盛到衰、最后走向消亡呢？对李约瑟之谜两个问题的回答可能会影响到对这个问题的判断，会让我们明白中国到底有没有再度复兴强大起来的可能。要回答上述问题就要弄清中国过去为何繁盛，又为何由盛转衰，这是预测中国未来发展前景的一个突破口，由此我们可以知道未来的发展需要克服哪些不利因素，才能重新恢复中华民族原有的创造力。这个问题引起很多人的关注，也有不少各式各样的解释和理论在不断提出，但是目前的理论大多只能解释两个问题当中的一个，即要么回答为什么中国在过去较强，要么回答为什么中国在现在较弱，不能同时对两个问题都非常适用。一个真正有效的理论，应该同时对两个问题都有很好的解释力，只有这样才有可能在中国未来如何变强的问题上具有可信的指导意义。
文化决定论是解释中国现代之所以落后的一种重要理论。文化决定论中的文化指的是儒家文化。这种观点认为，因为儒家文化强调社会的和谐，强调人与自然之间关系的和谐，所以比较保守。文化决定论的提出者是韦伯（Max Weber） [3] ，他认为资本主义之所以在西方出现是因为西方信奉新教，只有新教文明才能产生出资本主义和工业革命。因此，强调儒家文化消极影响作用的人指出中国的儒家文化不讲科学、不够先进，受儒家文化影响的人都表现得比较中庸和保守。因为自然是和谐的，所以中国人只会讲“天人合一”而不去追求科技发明和科技革命。在五四运动时期提出的口号就是“科学”与“民主”，针对的就是儒家文化不讲科学、注重礼教、不讲社会秩序和迷信权威的弊病，儒教被认为是“吃人的礼教”。因此文化决定论者认为中国落后的原因是由于长期无法摆脱的儒家文化的影响。
但是只要稍微分析一下就能发现，如果这个原因是对的，那么中国在未来就不会有多大希望，因为中国的文化经历了几千年的历史积淀，已经深深植根于国家以及国民当中，没有再过几百年甚至几千年的时间是很难受到动摇的。文化不会在短期之内改变，是因为文化具有传承性。当然文化包括很多领域，像物质、社会体制以及思想观念等。从思想观念来看，并不是接受了西方文化，一个人的思想就会完全改变。俗话说“三岁看大，七岁看老”，说的就是一个人的价值取向在很早的时候就已经基本确定了。现代研究心理学的学者在实验室里通过很多控制严谨的心理学实验也证实了这一点。如果一个中国的新生儿在很短的时间内就从身边的父母、兄弟以及周围的人和事物当中接受了本民族当前的价值取向，那么要改变这一结果的唯一方式，就是在他刚一出生的时候就把他送到欧美国家去，让他从小就接受西方的教育，等长到思维成型之后再接回到国内来。中国每年有数以千万计的新生儿，每一个都这样做显然是不可能的，还不要说将民族性格可能的遗传因素考虑进去后的结果。因此，要是“文化决定论”是正确的，那么它的结论就是悲观的。
可是，如果中国现在落后是因为中国没有像西方那样挑战自然的价值取向，那又如何解释一千多年前中国强盛和领先世界的原因？因为二者有着一脉相承的价值取向。所以文化决定论尽管也许能够解释中国现在为什么落后，但却没办法解释中国过去为什么强盛。因此这个理论并没有真正揭示中国在现代落后的原因。
一些学者在报纸杂志上讨论中国问题的时候，认为欧洲之所以强盛是因为欧洲分成很多小国，国家与国家之间存在着竞争，为了让国家强盛，各个国家就会努力去倡导科学技术。而中国是大一统的国家，不存在这种竞争，由于长期缺乏竞争的压力，因而不会有进步。这种理论看起来似乎说得通，因为欧洲确实是分成许多小国，国家间相互竞争。但是如果这个理论是正确的，就不能解释为什么中国在过去的一千多年里是一个既统一又非常强盛的国家。因此，这个理论也没有真正解释问题。此外，还有很多类似的理论。例如，有人认为欧洲出现工业革命是因为欧洲有专利制度，英国在15世纪时就有专利制度，所以后来才会强盛，但是这个假说也无法解释为什么在前现代社会中国科技比欧洲进步。
这些理论都是用现代的状况来判断当时的状况，其实在讨论社会经济问题和讨论历史问题的时候，绝对不要着眼于欧洲社会现在看来非常重要的东西，然后与几百年前的情况进行对比。实际上现在有的一些东西，欧洲在两三百年前并没有。例如，在工业革命早期的时候，绝大部分的技术没有专利的保护，因为申请专利时必须把技术信息公开，申请专利后别人只要在上面稍作变化就可以在不侵犯专利权的情况下很容易地把技术学去。尤其是在工业革命的早期，因为信息收集和执行保护的成本很高，专利保护的效率很低，所以多数新技术宁愿不申请专利以保护技术秘密，直到现在还有不少新技术基于同样的原因而不申请专利。因此专利制度在当时的重要性是值得怀疑的。专利制度即使在现在非常重要，也并不代表它是工业革命的决定因素。
在国内外的学术界，尤其是在国外的学术界中，目前影响最大的一个假说是从需求不足的角度解释这个问题。这个假说认为在中国当时的社会经济状况下，对新技术的需求不足导致了中国的技术进步停滞。假说的提出者是研究中国经济史的英国著名学者伊懋可（Mark Elvin）。伊懋可（1973）在《中国过去的模式》（ The Pattern of the Chinese Past ）一书中提出了“高水平均衡陷阱”理论。他认为在前现代社会（工业革命以前的社会），中国拥有先进的现代制度，包括土地市场、劳动力市场和产品市场制度以及私有产权等，由此导致较快的技术发明和传播。但是由于中国人受传宗接代的传统观念等因素的影响，人口增长非常迅速，在两千多年当中积累的人口相当多。
中国人口的快速膨胀会产生几个结果：首先，由于总的土地面积是不变的，相对而言人均土地就会越来越少。伊懋可以及和他有同样主张的学者认为，人均土地越来越少可以从两种不同的机制对技术的需求产生不利影响。第一个机制是随着人口增加，人均耕地下降，导致经济中的剩余越来越少，当新技术出现的时候，已经没有足够多的剩余来购买新技术。因为工业革命产生的都是新技术，而新技术又很贵，机器设备价格很高，如果经济中的剩余非常少，那就买不起新的机器设备，导致新机器设备的需求不足，因此就不会鼓励发明新技术。第二个机制是当人口越来越多而土地越来越少的时候，劳动力的价格就会越来越低。当劳动力的价格越来越低的时候，即使新技术出现，人们也不会去购买这项新技术，不会使用机器设备来替代劳动力，因此对这项新技术的需求不足。
所以伊懋可认为，中国过去之所以兴盛繁荣，技术发明快，是因为中国有很好的市场制度，就像欧洲的技术发达是因为它有很大的市场需求以及市场竞争压力等。他把当时的中国称为“高水平均衡”。发展经济学在五六十年代有一个“均衡陷阱”理论，指的就是一些非洲、南亚的发展中国家曾出现过的情况。当时有一位著名的经济学家叫罗斯托（Rostow），他提出过一个关于经济起飞的理论 [4] ，指出欧洲国家进入现代社会都有一个经济“起飞”的阶段。经济“起飞”阶段的一个主要特征是：只有经济的积累率超过国内生产总值的11%，经济才能开始起飞。一些非洲和南亚的落后国家，每年生产出的剩余达不到国内生产总值的11%，所以无法跨越经济“起飞”的门槛。这种低生产能力、低发展水平的阶段称为“低水平均衡陷阱”。中国古代的发展水平并不低，到17、18世纪，中国还属于发达国家的行列。亚当·斯密在写《国富论》的时候，欧洲人还认为中国是非常富有的国家。因此伊懋可就给当时中国的这个阶段取名为“高水平均衡”。本质上“高水平均衡”与“低水平均衡”一样，都是指剩余的积累太少，换句话说就是，人口太多，劳动力的价格太低。
在国外有关中国经济史的研究中，“高水平均衡”是被普遍接受的理论。但是一个被普遍接受的理论不一定就是一个正确的理论。仔细分析后，不难发现这个理论有明显的错误，先说第一个关于剩余不足的机制，它暗含的前提是没有技术变迁，或者技术变迁的速度非常缓慢。例如，人越来越多，土地越来越少，剩余并不一定就越来越少。如果技术变迁非常快，剩余也可以越来越多。因此理论成立的暗含前提就是没有技术变迁，却想解释中国为什么没有出现快速的技术变迁的原因，其大前提就是错误的，由此推得的结论自然也不可能正确。人口越来越多可能会导致劳动力越来越便宜，但是劳动力越来越便宜的背后机制是劳动力的边际产值下降。如果给定土地面积不变和没有技术进步，劳动力的不断增加的确会导致劳动力的边际产值下降，劳动力的工资也就会越来越低。这个理论有一个明显的假设是土地给定，但另一个暗含假设没有技术变迁或技术变迁的速度很慢却被很多人忽略了，而我们想解释的恰恰就是为什么没有技术变迁这个问题。从没有技术变迁的假设出发，推出没有技术变迁的结果，这是明显的循环论证。并且，对于劳动节约型技术的需求不仅取决于劳动的成本，同样也取决于该技术的成本。如果劳动替代的技术进步的速度足够快，新技术的成本下降速度可能会超过由于人口增长导致的劳动成本下降速度。那么即使劳动力价格已经有所下降，使用机器生产还要更便宜，也就不存在以劳动力替代机器设备造成技术需求不足的问题了。
“高水平均衡陷阱”理论不仅存在内部逻辑不自洽的缺陷，同时也与真实的经济现象存在矛盾。中国人口从长期趋势来看是不断增加的，但是人口的增长速度却存在着波动，如图2.1所示。
图2.1 中国各时期的人口变化
资料来源：Feuerwerker（1990，p.227）.
按照一般学者的研究，公元前400年中国的人口大概是3000万人，然后人口数量一直增加，到公元元年西汉末期的时候最高达到6300万人，随后由于战乱人口开始减少，到公元800年时减少到了5000万人；到了唐朝由于政通人和人口又开始增加，到宋朝达到了6650万人；到了元朝人口又开始下降，明朝初年的时候人口是8100万人，并在明朝末年最高达到1.6亿人；到了清初，战争使人口减少到了1.4亿人，随后因为新的农作物品种传到中国，人口再次快速增长。历史上的大部分时期，欧洲人口只有中国人口数的一半。由于有朝代的更替导致的战争以及自然灾害，人口会周期性地减少，但是耕地面积的变化速度相对而言较小，人均耕地面积也没有发生相当大的波动。按照赵冈（1986）的研究（见表2.1），从人均的角度来分析耕地的波动，人均耕地从原来的将近10亩，减到最低6亩，又上升至9亩（战乱造成很大伤亡），然后很快地降到了大约4亩，明清之间开始有所提高，随后就一路下降，直到现在下降为1.5亩。
表2.1 中国的人均可耕作土地面积（公元2—1887年）
资料来源：Kang Chao， Man and Land in Chinese History ： An Economic Analysis ，Stanford：Stanford University Press，1986，p.89.
研究中国科技史的学者公认，公元8—12世纪是中国历史上技术进步最快的时期，也有外国学者称那段时间是“中国的工业革命”。从8世纪开始，科技发明的速度加速上升，这种趋势一直持续到12世纪，12世纪以后技术创新的速度开始减缓，直到接近停止，技术的进步也越来越慢。如果从技术变迁速度的变化和耕地面积的变化趋势来看，就可以看出“高水平均衡陷阱”这个理论存在的问题。首先，从剩余的多少来看。如果人均耕地越多剩余就越多，那么从2世纪直到10世纪人均耕地在减少，意味着剩余也在减少。如果剩余减少是导致技术变迁缓慢的原因，那么9世纪到10世纪的技术变迁速度应该比它之前的时期更慢。但是8世纪以后中国技术变迁的速度是不断加快的，所以这些资料与“高水平均衡陷阱”的逻辑推论不一致。到14世纪时，中国的科技创新速度日趋缓慢，但是耕地面积在这段时间内却在增加，剩余也在增加，这也与“高水平均衡陷阱”理论的推论不符。因此，从历史数据看，“高水平均衡陷阱”理论与历史资料并不一致。
其次，从剩余数量与经济发展的关系来看。按照罗斯托的“经济起飞”理论，一国的积累率超过11%后会进入到经济起飞阶段。而各种资料研究证明，中国在20世纪的实际剩余率一直超过11%。美国研究中国近现代经济史的著名学者瑞斯金（Riskin）在对20世纪30年代中国社会的研究当中，发现中国30年代超过国民经济30%的产出被用在非必要性消费上，所以他由此推断当时中国经济的剩余率应该超过30%，只不过这些剩余没有被用于投资。剩余没有用于投资，可能是因为没有投资的机会，而“高水平均衡陷阱”理论却认为有投资的机会只是没有投资的能力。从经验上看，中国历史上的实际情况应该是有剩余却没有进行投资。最好的证明是在“一五”计划启动的时候，人口多于历史上的任何时期，而且使用的大多是传统的技术，但是“一五”计划时期的积累率却达到了25%，由此可见以前国内市场上至少存在占产出25%的剩余，只是这些剩余没有被用作投资。
最后，从人口与耕地的关系来看。如果“高水平均衡陷阱”理论是正确的，那么人均耕地越多劳动力就会越贵，人均耕地越少劳动力就越便宜。从8世纪到11世纪，劳动力越来越多，人均耕地越来越少，按照这个理论劳动力在这段时间内应该越来越便宜，所以技术的更新速度应该减慢，但实际上技术更新的速度却在加快。又如，16世纪到17世纪耕地面积增加，劳动力的价格应该上升，但是技术变迁的速度在这段时间内并没有加快。因此，“高水平均衡陷阱”理论不仅在内部逻辑上不一致，而且它的逻辑推论与历史现象也不一致。使用近现代的一些资料也可以证明这一点。
在20世纪30年代的时候，南京金陵大学农学院有一位美国教授叫Buck（中文名为卜凯），他让自己的学生利用暑假的时间收集资料，并把这些资料整理出一个研究30年代中国农村经济常用的资料库。 [5] 根据他们的统计，中国在30年代的时候，农民全年平均只有一个半月的休息时间，而且这一个半月主要是北方农户在冬天的休耕。当时江南的农民不休息，除了过年过节休息三两天外，一年到头都在耕种。可见，中国并没有因为人口多，农民就闲着没事干；恰恰相反，中国的农民一年到头都非常忙碌。也就是说，只要有新的便宜的劳动替代技术可以引进，农民肯定会采用这项新技术。例如，中国现在的劳动力已经比20世纪初的时候多了许多，20世纪初中国只有4亿人口，现在已经达到13亿，但现在的农民还要买农业机械，就是因为农业机械很便宜。所以问题的关键在于有没有更好的便宜技术不断涌现。在没有更好、更便宜的新技术涌现时，给定耕地数量，劳动力的增加就会导致劳动力越来越便宜。这样的情形确实发生过，比如有很多在宋朝发明的纺织机器到了明朝就已经不再使用，因为在没有技术变迁的情况下，劳动力变得便宜了，就可以使用廉价劳动力去替代技术。
对做学问来说，指出现有理论的不足只是第一步，更重要的是能否在总结现有理论的基础之上提出一个能合理解释同样现象的新理论。中国在工业革命以后才落后于西方，这是大多数学者的共识，所以在研究这个问题之前必须首先理解“工业革命”究竟是什么。传统的方法将“工业革命”定义为“蒸汽机的发明和使用，纺织工业的机械化以及钢铁的大量生产和使用”，但这只是我们所能看到的工业革命的表象，而不是其最本质的特征。
18世纪中叶以后，西方技术变迁的速度加快，并且是以加速度的方式加快，一直到今天也没有看到尽头，也正因如此才会使中国在那么短的时间内与西方产生那么大的技术差距。所以技术变迁的速度加快才是工业革命最重要的特性。如果工业革命只是纺织业的机械化、蒸汽机和钢铁的使用，那么在13世纪时中国纺织业的工业化程度已经达到了相当高的水平，《天工开物》中有很多对此的详细记载。如果当时中国的机械化水平再往前多走一步，那么结果也无非就是机械化水平停留在一个更高一点的层次，然后就停止在那里不动。如果英国在18世纪中叶以后只停留在纺织业的机械化、蒸汽机和钢铁的使用水平，没有此后一系列的新技术和新产业的出现——比如没有后来在化工产业、汽车产业、航天产业和信息科技产业的一连串不断的技术发明，那么中国就不会在短短100年的时间里从遥遥领先于西方变为远远落后于西方。在公元元年的时候，欧洲与中国处于同一经济发展水平，中国在公元元年以后因为技术变迁速度加快，所以在收入水平和经济发展水平上领先于欧洲。在18世纪工业革命以前中国的技术变迁速度比欧洲快，并在8到12世纪期间有一个技术变迁的加速期，随后中国技术变迁的速度减缓。欧洲的技术变迁速度在17世纪前比较慢，从17世纪开始不断加速。当欧洲的技术变迁速度不断加快时，中国依旧维持不变，以至于比较而言沦为贫穷落后的国家，与西方的差距越来越远。如果要解释工业革命为什么没有发生在中国，就要解释欧洲技术变迁速度加快的原因是什么。
明朝宋应星的《天工开物》中记载的花楼机图是有关手工提花织机最早的记录
● 技术与“技术分布曲线” 首先我们需要了解技术的定义以及技术的发明机制。一般的研究往往把技术当做机器设备，但是经济学家通常认为技术是一种关于怎样组织各种投入要素生产某种产品的知识。高水平的技术和低水平的技术，可以从投入和产出的关系进行定义。假设生产某种产品的投入包括资本、劳动和土地，可以使用各种不同的要素投入比例生产出相同价值的产品。在投入要素的价值相同的情况下，如果产出的价值更高，那么这种技术就是一种高水平的技术；反之则是一种低水平的技术。
可以用如下的方式来表示技术的概念：画一条横轴，横轴的左边较小，右边较大，较小的代表技术水平较低，较大的代表技术水平较高。在横轴之上有一些点，每个点都对应一定水平的投入产出。例如有A、B两点，A点是使用一个单位的成本，组织资本、劳动和土地来进行生产，对应既定的产出；在B点，同样通过一个单位的投入使用来组织生产，但是组织的方式和A点不同，产出既可能比A点多，也可能比A点少，还可能和A点的产出相同。把各种可能的投入组合方式都想出来，全部画在图上，可以使用一个分布来表示这些点的集合，这条分布的界线我们称之为“技术分布曲线”。在分布曲线内部的点都是在生产上可能的组合方式，而曲线外面的点是不可能的。
● 发明与“发明可能性曲线” 发明是发现一种可能的要素的组合方式，这种要素组合方式的成本和现在的生产组合方式的成本是一样的，但产出比现在更高。假定现在的技术是在A点，如果发现一个点C，它用相同的成本却只能生产比A点更少的产出，那就可以把它舍弃掉，因为它不是发明。跟A点相比，只有类似于B点的点，才会算做是发明。由此我们可以定义“发明可能性曲线”。给定技术分布曲线，在现在采用的技术右边面积中的每一点都是发明可能。例如，如果现在的技术在A点，那么A点右边、技术分布曲线下边的任何一个点都是发明可能。所谓“发明可能性曲线”就是把这些点组合起来，这些点本身的高低并没有意义，因为生产率的高低只是相对于这条线上的生产率高低而言。
● 发明的机制：“尝试错误” （trying error）通过“发明可能性曲线”可以理解发明的机制。发明的机制不管在前现代社会还是在现代社会都可称为“尝试错误”。例如，在前现代社会，一般是按照传统的耕种方法进行耕种，假如有一天突然有一个农民因为偷懒或其他原因没有完全按照传统的方法去耕种，在多数的情况下他的产出应该比原来少。但是如果这个农民在偷懒使用了其他方法之后，结果却发现产出反而比原来多，那么第二年他就可能会按照“错误”的方法再做一次。如果再做一次的结果还是比原来的产量更多，那么这个农民就“发明了一个新技术”。开始的时候这个农民可能不愿意把自己的发现告诉别人，但是别人会一直奇怪为什么他的产出总是更多，就会去探听，想方设法学到他的技术，于是这项技术就传播开来。现代的技术发明方式与古代基本一致。比如曾任香港科技大学校长的朱经武是研究超导材料的著名学者，他在实验室里做出了多种能够产生“高温超导”特性的不同的材料组合。高温超导材料的研制其实与农民的发明方式一样，就是使用尝试错误的方法，把不同的材料组合都试一试，看哪一种组合制作出来的材料会具有超导的特性。
尝试错误有两种方式。在前现代社会里都是靠经验的方式，因为当时不管在中国还是在欧洲真正从事生产的是农民和工人，士大夫基本不参加生产活动，正所谓“君子远庖厨”，连杀生做饭都不能去做，更不要说下田种地了。在现代社会，尝试错误主要靠科学家在实验室里进行的可控试验。可控实验是以科学为指导的尝试错误。虽然从机制上看两者是相同的，但方式上有很大差别。因此尝试错误是一个关于可能性的概念，就像买彩票，每张彩票都有一定的中奖概率。如果尝试错误是一种概率，那么在技术可能性曲线图上右边的面积越大，做每一个尝试时“中奖”的概率就会越大。
技术分布曲线可以往右边移动，有几个决定因素能够导致这种移动。第一个因素是个人的天赋。比如牛顿被苹果砸中了头可以发现万有引力，但要换作一般人，可能只会抱怨一句或是感谢上帝送给他一个免费的水果。从个人的角度来看，发明的可能确实与个人的聪明才智密切相关。第二个因素是进行发明的材料。生产活动有一些前提，例如种田一定要发明耙子。如果社会里有钢，就会用钢来做耙子；如果没有钢，就只能使用木头，等到后来社会出现了钢这种材料，再改用钢制作耙子。虽然此时耙子的形状和功能还是和原来一样，但这也是一种技术变迁，因为钢耙使得社会的生产力水平大大提高了。第三个因素是科学知识。在现代化学没有出现以前，很多人相信可以“点石成金”，但是无论怎样也无法把石头炼成黄金。现代科学知识告诉我们，只有从含有黄金成分的石头当中才能提炼出黄金。在了解这一知识的情况下，就不会有人去提炼没有金属成分的石头。因此，尝试错误的次数同样多，在有了科学知识以后，炼出金的概率就会较过去多出很多。
当人口达到一定规模以后，社会中具有不同天赋的人的分布情况应该是一样的：可能天才占1%，蠢材占1%，两者之间的占98%，所以，人口数多的国家，天才的数量就多，在技术创新上就具有优势；同时，给定了人口总量，天才的数量就等于是给定。
根据以上对技术、技术发明和技术变迁的理解，现提出以下三个假说：
假说一：给定现有的技术水平和技术分布曲线，就可以决定现有的技术发明可能曲线。 在给定发明可能性曲线的条件之下，尝试错误的次数越多，发现新技术的可能性就越高。尝试错误就像随机抽取彩票一样，每一张彩票都有一定的中奖可能性，每一个中奖的可能性都是一样的，因此买10张彩票中奖的可能性就一定比买1张彩票中奖的可能性高。
假说二：给定尝试错误的数量和技术分布曲线，如果现有的技术水平越高，那么发明新技术的可能性就越低。 道理很简单，因为给定技术分布曲线并给定尝试错误的数量，现在的技术水平越高，发明可能性曲线下面的面积就越小，“中奖”的概率当然也就越小。仍旧使用买彩票的例子：假设头奖只有1个，二等奖有100个，任何一张彩票中二等奖的可能性就是中头奖可能性的100倍，因为数量多时面积比较大。
假说三：给定现有的技术水平和尝试错误的数量，技术分布曲线越往右移动，发明可能性曲线下面所包含的面积就越大，发明新技术的可能性就越高。 对自然界认识的加深是人类进步的关键，例如，“炼金术”曾在中世纪的欧洲大行其道，但几百年上千年的时间过去了，却依然没有人能够成功，当有了科学知识作为指导，可以有选择地进行实验，成功的概率就比没有科学知识时大很多。同样，发明所能够使用的基础材料物质不同，发明的可能性也会有所不同。例如我们讲到的钢物质还没被发现的时候，钢耙的发明就是无从进行的；但在钢物质作为一种基础材料被发现之后，不仅钢耙的发明成为可能，其他各种钢制工具也都会陆续地被发明出来，于是整个技术分布曲线都向右移动了，发明可能性也因此大大增加。
将以上三个假说结合起来，我们现在就来逐个解释一下李约瑟之谜所涉及的几个问题。
中国自古以来就是一个人口众多的国家，因为中国良好的自然条件造成耕地的生产力一直高于西方，人的生存成本较低，人口繁衍也比较迅速。相反欧洲虽然也是人类文明的发源地之一，但气候条件不适宜高产农作物的生长，土地承载人口的能力比较低，所以在历史上人口一直远少于中国。
在前现代社会里，技术创新主要来自工人和农民的经验性尝试错误。在人口较多时，参加劳动的农民和工人的数量也会较多，发明新技术的概率也就相对较大。当时的技术主要来自于经验的积累，然后一代一代地延续下去。所以中国有句古话叫“不听老人言，吃亏在眼前”，就是教育年轻人要遵从老一辈的传统做法，否则就会因犯错而受到惩罚。但是在传统的做法中偶尔也会有创新，就像前面讲过的那样，一个偶然的“尝试错误”发现了一个可以提高生产力的好方法，之后就推广开来。不管在东方还是西方，在前现代社会都是依靠经验试错的方式来进行技术发明，在这种情况下人多就是一种优势，因为人多能够进行尝试错误的数量就多，技术发明的概率也就更大。不仅中国是如此，大多数文明古国，如尼罗河流域的古埃及、两河流域的古巴比伦、印度河流域的古印度等，都是人口稠密并且劳动力数量庞大，才使得这些地区的技术进步有更广阔的基础，从而创造了伟大的文明。
在公元8—12世纪，中国技术创新曾一度不断加快，最主要的原因就是北方少数民族的入侵，导致经济重心南迁，人口大量南移。南方与北方相比较，同样有3—11月的雨季与阳光，但是北方比南方降雨少，所以北方的粮食作物以小麦、高粱和谷物为主，南方则是以水稻为主。人口迁移到南方以后，以高产的水稻作为主要的粮食作物，生产力水平得到提高。生产力水平提高的前提是必须有合适的工具，但是北方带来的工具并不适合南方的环境。北方的主要劳动工具是像猪八戒拿的那种耙子，但耙子不适用于南方水田，必须把耙子改进为锄头，这一改进本身就是一个技术变迁的过程。同样的情形，北方的交通工具以马车为主，到了南方则需要改进为乘船，所以与船相关的一系列技术就相继出现。生产力水平较高的地方，给技术变迁也提供了更为广阔的空间。对于给定的技术分布曲线，由于南方的阳光、水、土质等环境条件提供了较高生产力水平的可能性，技术分布曲线向右移，所以不断有新技术涌现。
在8—12世纪，由于人口自北向南的迁移，南北自然环境的差异使得人口迁移到南方之后技术分布曲线往右移动，但是由人口迁移引起的技术分布曲线移动不可能永远持续进行下去，因此在出现一段时间的加速期后，技术发明的速度就会不断减缓，出现第二个假说的情况：随着生产力水平和技术水平的不断提高，在给定技术分布曲线的情况下，右边的面积越来越小，达到一定程度以后，即使人口和尝试错误的数量还在增加，技术发明的速度也会放慢。当然，如果人口减少，技术发明的速度同样会放慢，因为人口减少意味着发明新技术的尝试错误次数减少。在历史上的8—12世纪以后，中国有时人口增加，有时人口减少，但是技术变迁的速度再也没有加快过。
在前现代社会，欧洲与中国比较起来，人口少是一个劣势，所以欧洲技术变迁的速度一直慢于中国。中国在技术上领先于西方，新的技术以及产品通过丝绸之路和海洋航线之上的商贸往来不断传往西方，引起了西方人的羡慕。18世纪以后，欧洲出现了工业革命。工业革命的特征包括纺织机器、蒸汽机以及钢铁的使用，但最重要的特征是技术变迁的速度加快。技术变迁的速度能够不断加快，是因为经验的重要性已为实验所取代。在前现代社会，经验主要是生产的副产品，农民通过偶然的试错发明新技术。到了18世纪，试错变为通过主动的实验来进行，一个科学家在实验室里一年所能做的尝试错误数量，可能是几千个工人和农民一辈子尝试错误的总和。在这种情况之下，人口的数量就变得不再重要。如果有意去支持实验，即使人口很少，也可以通过密集的实验来增加发明技术的可能性。在工业革命的前后，由于经验型的技术发明转变为实验型的技术发明，欧洲尝试错误的数量突然间迅猛增加，技术发明的速度也就随之不断加快，远远超过了中国和其他地区的技术进步水平。但是按照上面第二个假设的说法，在技术发明的速度加快到一定程度之后，由于技术水平不断提高，就会造成发明可能的空间越来越小，从而出现发明新技术的瓶颈。但是欧洲人在遭遇到发明瓶颈后，能够在基础科学上大力投资，增加了对自然界的了解，于是技术分布曲线右移，技术发明的可能空间又再度扩大。如此循环往复，加速的技术发明就得以持续下去。在18世纪，科学对于技术进步的作用曾引起过科技史上的争论，例如瓦特发明了蒸汽机，但瓦特并不是知识分子，而只是在实验室里帮教授做实验的工人。到了19世纪以后，科学对于技术进步的作用才有了定论，几乎所有的新技术发明都要依靠科学知识进步。科学增进了人们对自然界特性的理解，给新技术的发明创造了很大的空间。
中国会在很短的时间内落后于西方，最直接的原因是西方的工业革命，但更为重要的原因是西方在18世纪和19世纪以后，每当遇到技术发明瓶颈的时候，可以通过对基础科学进行投资的方式来克服这种瓶颈，使技术发明可能曲线不断右移，开发出新的技术发明空间。这一切之所以成为可能，前提就是西方在15、16世纪的时候出现了科学革命。因此要寻找中国为什么没有出现工业革命的原因，关键不在于了解中国为什么没有出现工业革命这一问题本身，而是要回答中国为什么没有出现科学革命。
要弄清楚中国为什么没有出现科学革命，首先要从原始科学和现代科学之间的区别出发来进行研究。
科学的定义很简单，它是对自然现象的一种系统性的知识，它的发现机制与技术的发明是一样的。科学革命不是内容的革命，因为在科学革命之前就存在有原始科学，原始科学与现代的科学都是一套对自然界现象的系统解释。例如，亚里士多德除了是哲学家，还是一个科学家，他对自然现象提出过系统性的解释，例如“四元素”说就认为任何物质都是由四种元素组成的，中国也存在类似的“五行说”，认为世间万物都是由金、木、水、火、土五种物质组成的。在古代还有一个关于老鼠来源的解释，只要在箱子里装上布，然后放在床铺底下就会生出老鼠来。这是一个假说，当然现在知道，老鼠跟人一样是由父母生育出来的，但当时人们不了解这一背后原因，只凭借对自然现象的好奇，加上长时期的观察，再通过自行的总结归纳，就能够得出一个看似正确的结论，提出一套假说。比如床下的箱子里能生出老鼠，虽然现在来看这种提法是荒谬的，但就单纯的现象来看，仍具有一定的解释力，因为箱子放在床底下就总能有老鼠出现。
当然现代科学与传统科学是有很大差别的，虽然作为一套系统的知识来解释自然界，它们并没有本质上的差异。两者的不同之处在于：第一，现代科学使用数学模型来表述关于自然界现象的假说；第二，现代科学使用可控制实验或可复制的实验的方式来检验假说的真实性。传统科学与现代科学最大的不同之处在于方法论的进步，这种进步主要表现在：第一，使用数学模型来表达对自然界现象的理解，比其他方式更为准确；第二，有利于知识在时间和空间过程中的传播。例如，中国的“阴阳五行”理论就让人难以理解，因为金、木、水、火、土的具体所指实在令人难以捉摸。比如说一个人“火气很大”，但是身体没有冒烟，哪里会有“火气”？所以对于“阴阳五行”会有各种不同的解释，这样就不利于思想和概念的传播。孔子讲五十学《易》能知天命，但是《易经》内容的解释实在是五花八门。又如《道德经》里“玄之又玄，众妙之门”一句，一种解释是“又深邃又幽暗是了解各种道理的最根本的办法”，这样的解释等于没有解释。如果使用数学的方式，理论和概念的理解就会简单明了，因为数学符号的含义一清二楚，不会发生变化。另外，在文字的翻译过程中总会产生一些问题，难以做到严复先生所讲的“信”、“达”、“雅”，即使是最低的“信”的程度有时也难以达到，因为译者可能也会有理解的错误。语言的理解需要有文化背景，每个民族的文字都带有本民族文化的烙印，即使在同一语言体系当中，不同时代的词也有不同的含义，所以，使用自然语言不利于知识在不同时代、不同国家之间的传播，使用数学语言则可以克服这些问题，更利于知识的传播。
方法论的革命非常重要，工业革命和科学革命本身也是一场方法论的革命。科学革命对工业革命有两个方面的贡献：第一是在方法论上的贡献，以可控制实验作为试错的方法和手段；第二就是推动分布曲线往右移。到了15、16世纪以后，以实验来试错的方法逐渐得到普及。更为重要的是，利用可控制实验发明新技术在遭遇到瓶颈时，可以通过基础研究增进对自然的了解，从而使技术分布曲线向右移动，因此在欧洲出现工业革命以后，技术变迁的速度才能得以不断加快。
科学革命是方法论的革命，方法论本身也是一种技术，想去掌握这种技术的一定是那些对自然现象感到好奇的人，他们有这种愿望去找到一个比较好的方法来解释自然现象。在西方，科学革命是数学与可控制实验的结合，最初只是对自然现象有好奇心的人偶然将它们结合在一起，他们发现使用数学模型，可以把规律更清楚地描述出来，并且使知识变得更易于传播，同时，用可控制实验可以很快地把可以接受的解释和错误的不可接受的解释分开。
有好奇心的人在社会中服从人口的正态分布，也许就是正态分布右边那很小的百分之一或者千分之一，他们在不同的社会中有一定的比例。中国的人多，有好奇心的人自然也多，中国人并非不会使用数学，也并非天生就不会进行可控制实验，那为什么中国众多有好奇心的天才没有发现数学模型和可控制实验这种可以较好地满足他们的好奇心的新方法呢？
根据李约瑟的解释，中国是官僚体制，欧洲是封建贵族体制。封建贵族体制比较有利于重商主义的价值观的培养，随着封建贵族体制的崩溃，就出现了资本主义与现代科学。李约瑟并不是一个很好的经济学家或者历史学家，他只是罗列现象，在解释现象的时候缺乏逻辑性。李约瑟认为中国的封建社会不利于重商主义的出现，是因为儒家文化是按照“士、农、工、商”的地位排列，商被排在最后。而且从历代官方的文件看，商人不能够参加“举孝廉”和科举考试，也就不能够做官。但是实际上，从唐朝开始，商人就可以参加科举，甚至可以买官。中国传统工商业在春秋战国时代就已经非常发达，所以才有范蠡的“三聚其财三散之”。即使后来汉武帝接受董仲舒“罢黜百家，独尊儒术”的建议，商人阶级也没有完全被压制下去，至少在明代的时候工商资本依然非常发达，而且有很多研究认为，明朝时中国已经出现了资本主义萌芽。欧洲封建体系的崩溃是在14、15世纪以后，因此至少在14、15世纪的时候，中国的“资本主义”不会比西方的“资本主义”差。
另有一些人认为，英国之所以出现工业革命是因为有专利、产权的保护等。既然科学革命决定工业革命，而科学革命又发生在工业革命之前，那就要从欧洲当时科学革命发生时的状况进行分析，而不能以现在的标准去衡量过去。四百年前中国没有的制度，西方国家也不一定会有。例如，现在经常讲产权很重要，但是15世纪出现科学革命的时候，西方并没有完善的产权保护，那时候的研究完全是出于好奇心而没有商业动机，研究的成果也基本上都是公共知识。所以，商业价值也不能够解释科学革命为什么发生的原因。
在国内外还有一种比较流行的观点，认为中国在历史上就是一个大一统的国家，大一统的环境缺少竞争，而西方则分成很多小国，小国多了有利于竞争。竞争会产生压力，压力能够转化为促进技术进步的动力，因此西方的技术进步速度就比较快。现代社会也是如此，在美苏争霸时期，由于两国竞争十分激烈，美国和苏联都在科技上、尤其是航天技术和军事工业技术上进行了大量投资。我们需要对这种观点进行仔细的分析。
第一，中国虽然是大一统，但是在思想控制上不一定比欧洲更严格，因为欧洲在宗教上是统一的，对自然界的理解来自于宗教。在当时的欧洲，如果有人提出与正统宗教思想相悖的理论，就会被视为宗教异端而被判处死刑，但在中国并没有出现类似的宗教迫害现象。虽然中国历史上也有过秦始皇的“焚书坑儒”，但在这以后就没有再发生过类似的事情。在自然探索方面，政府基本是放任不管的态度，即使对自然界的解释与主流学说不同，也没有被烧死的危险。因此，大一统的政治氛围至少在思想方面，不会成为进行自然探索的阻力。
第二，国家竞争并不一定是促进科学发展的决定因素。即使在现代社会遇到技术瓶颈，如果不对基础科学做出研究，也没有办法打破瓶颈。而三百年前，更不会有哪一个国家为了打破技术瓶颈和国家强盛，就去投资基础科学研究，因为当时把科学知识转化为技术要滞后两三百年。当时对科学的投资，并不是像现在的人所理解的为了国家的强盛。
第三，科学研究需要经费，大国显然可以拿出更多的资金支持科学研究。中国在宋代就曾经由国家出资制造使用水来驱动的时钟。当然，这种由大一统的国家政府出资研究的概率较小，但还有很多富有的家族或者王公贵族也有可能支持科学研究。但是，中国的富有家族并不像有些欧洲贵族那样支持科学研究。
科学研究和著作出版都需要大量经费，因此早期的科学家很多要么出身贵族，要么受到过贵族的资助（图为著名天文学家、数学家，同时资助过牛顿出版著作的Edmond Halley，1656—1742，画像作者Thomas Murray，1687）
因此，国家竞争理论在现代可能有一定的解释力，但在500年之前基本行不通。下面，将给出一个新的解释。
既然好奇心是与生俱来的，中国人口多，有好奇心的人就多，在技术创新上取得发现的概率就比较大。但是中国没有出现科学革命，主要的原因是虽然好奇心是与生俱来的，但是使用数学与做可控制实验却需要后天学习。在前现代的中国，有好奇心的人因为以下所要讨论的科举制度，没有积极性去学习数学与可控制实验，从而导致在数学与可控制实验上的人力资本投资不足，科学革命就无法产生。相对而言，欧洲有好奇心的人对于数学与可控制实验有比较高的积极性，因为欧洲的政治体制和官僚选拔体系与中国不同。欧洲的封建贵族采用的是继承制，如果父亲是贵族，儿子就是贵族，所以，欧洲有好奇心的人数可能比中国少，但是，有好奇心又学习了数学和可控制实验的人反而比中国多得多，从而导致了科学革命在欧洲发生而没有在中国发生。
在秦朝以前中国和欧洲国家一样是封建社会，但是，是从秦朝开始废除封建贵族，设立郡县，地方官员都由中央政府委派，以后的朝代都是沿用秦朝的制度。隋朝以来，官员通过科举制度进行选拔。宋朝以后，科举考试的教科书指定为“四书五经”。在古代对于科举的评价是“万般皆下品，唯有读书高”，因为当时做官的投资回报率最高，所谓“书中自有黄金屋，书中自有千钟粟”，而且还可以光宗耀祖。在这种状况之下，任何有聪明才智的人都会为科举的物质回报所吸引，热衷于参加科举考试。聪明人不一定有好奇心，但是有好奇心、懂得去观察发现并能总结出科学理论的人却一定是聪明的人。人的行为方式会受到激励机制的高度影响，对于这些有着聪明才智的人来说，参加科举考试获得加官晋爵无疑是投资回报率最高的行为，因此当然会被科举考试所吸引。对于科学技术，即使他们有心研究，也不会有多少时间。宋朝以后，四书五经是标准的科考教科书，有人做过统计，仅仅是四书五经的字数之和就有四十多万，如果要把这四十多万字倒背如流，假设每天背两百字，而且背完以后不会忘记，也需要六年多的时间才能够完成。此外，还要读史书，学作诗和作八股文，所有这些至少要花上十年的时间，所以叫“十年寒窗”，比现在读书要辛苦得多。
就算有考生一朝得中，还要一层一层地爬官阶，并且必须按照官僚阶层的考核标准要求自我。考核标准就是四书五经里所灌输的价值标准与理论体系。这成为解释中国历史的一个谜，即在信息与监控手段非常落后的古代，皇帝是如何控制全国的官僚并维持国家的稳定。中国的统一与秦朝以后的官僚体系有很大的关系。在秦朝以前，中国的统治者确实与欧洲的国王一样没有控制力，所以才会出现春秋战国时的局面。但自秦朝以后，这样的现象就再也没有发生，因为科举制度为那些既聪明又有野心的人进入官僚体系提供了一个机会。如果可以通过正常的手段成为统治阶级的一部分，他们就不用造反。所以各个朝代都依靠科举不断吸收社会当中有能力又有抱负的人进入官僚体系，使其不必造反就可以成为统治阶级。既然社会里有能力的人都被吸收到统治阶层，统治阶层当然就会比较稳定。这与欧洲的制度不同，欧洲没有文官体系，贵族都是世袭的。到了宋朝以后，通过科举考试前四书五经的价值灌输，儒家哲学“君君臣臣父父子子”的思想被内化为个人的价值观体系。如果臣子不忠于皇帝，就会有极大的罪恶感，因为他从小就是在这套价值体系里被教育长大。同时，整个社会也是以儒家的价值标准作为道德标准。黄仁宇的《万历十五年》是了解中国古代政治社会体系的一本好书。书中写到张居正是明神宗时候的内阁首辅，推动变法革新，但是他的母亲去世后，按照中国的儒家传统文化，他必须辞官“丁忧三年”。当时张居正的改革大业正处在关键时期，如果他辞官“丁忧三年”，改革大业可能就会夭折，所以张居正本人不太愿意离开，明神宗也不太愿意让他走。但是当时就有一些言官因此将他弹劾。皇帝的权位来自官员对儒家伦理价值体系的遵守，如果连内阁首辅都不遵守这个体系，就是鼓励对皇帝的不忠，从而动摇国家的根基。可见，在传统社会中央政府的统治成本特别低，因为整个社会都有一套统一的价值观念。这是中国古代能够长期维持大一统的重要原因。
岳母刺字“精忠报国”，其中“忠”即指“忠君”
在科考制度实行初期，考试的科目也曾包括数学。但是皇帝很快发现，考数学对于维持自己的统治没有什么帮助，所以就在后来把数学考试取消掉了。明代宋应星的《天工开物》是中国科技史上非常重要的著作。在《天工开物》的序言中，宋应星写到，聪明而又有抱负的人是不应该读这本书的，因为读这本书对于科举没有帮助。每个人的时间有限，在学四书五经的同时难以兼顾数学和可控制实验。即使有一些聪明的人，可能分心进行科学观察，但是由于缺乏数学工具，也难以产生科学革命。例如，王阳明有一首诗，“山高月远觉月小，便道此山大于月。若人有眼大如天，还道山高月更阔。”这是一种观察，从现代科学来看也是对的，但他不可能发展出一套科学体系，因为他缺乏适当的数学工具。
一个在特定的技术和物质条件下显得优越的制度，在其他条件下可能会成为社会进步的障碍。这也就是经济学里所说的制度障碍。当然，在信息手段非常有限、监测成本非常高的年代，科举制度本身是一个非常卓越的制度安排，它让那些有野心有抱负的人，可以通过自己的努力进入官场。科举制度有一个考核的客观标准，因此相对来说是公平的，是客观的。它让那些有能力的人不断进入到官僚体系，维持官僚体系的活力。如果有能力的人不造反，那么国家就很安定，就能维持着大一统。这与过去中国的繁荣和中华文明的鼎盛有很大的关系。但是，它的优越性只局限在技术创新都是依靠经验来发明的时候。到了需要科学实验发挥作用的时候，科举制度便开始妨碍新发明的产生和科学技术的进步。
还有一个相关的命题，因为是韦伯提出的，所以叫韦伯疑问，与前面分析的李约瑟之谜有共通之处。按照韦伯的研究，中国在明朝就已经出现了资本主义的萌芽，于是他就问：为什么资本主义在中国很早就出现了萌芽，但是中国最终并没有进入到资本主义社会？其实仔细思考以后就会发现，问题的关键还是在于没有科学革命，没有科学革命也就不会出现工业革命。中国在8世纪到12世纪期间，技术变迁速度非常快，但之后技术就基本处于停滞状态。在技术处于停滞状态的状况之下，资本就没有办法深化，当然也就不会出现全面的资本主义。资本主义的含义是，资本不断深化，在此基础上资本与劳动的雇佣关系也不断深化。在中国传统的技术之下，资本能够雇用的工人非常少，没有办法进行现代的机械化大生产，也就不会出现与机械化大生产相伴随的资本主义。回答韦伯疑问，追根溯源还是在于中国没有工业革命。没有工业革命，就没有技术的不断创新和资本的不断深化，所以虽然中国的资本主义形态已经出现，但是只能停留在萌芽的阶段。
本讲讨论了中国在前现代社会科技、经济发展程度领先于西方，到了现代社会却远远落后于西方之原因，认为技术的不断创新、升级是一个国家经济长期发展的基础，在前现代社会技术的发明以农民、工匠的经验为主，中国人多，农民、工匠多，所以，在技术发明上具有优势。到了工业革命以后，技术发明的方式变为以科学家在实验室里进行以科学为指导的实验为主，中国人多的优势消失。工业革命产生的前提是以数学和可控制实验为主要特征的科学革命的发生和普及，中国由于科举制度所产生的激励机制妨碍了中国人对数学和可控制实验这种后天能力的学习，使得科学革命无法在中国产生，因此也就无法自发地从以经验为主的技术变迁方式向以科学为指导的实验方式进行转变。在西方完成了这个转变以后，中国的科技与经济发展水平和国际地位也就迅速地从领先变为落后。然而，中国人并非先天就不能进行科学与工业革命，在现代社会，中国人学习数学、可控制实验的激励已发生变化，中国人在将来一样能对科学与技术的进步做出贡献。
在古代，以儒家哲学为主要内容的科举制度给中国知识分子培养了一种“以天下为己任”的责任感。1840年鸦片战争以后，中国屡遭列强侵略，使整个社会弥漫着一种很大的挫折感。可以说，中国近代的政治和社会史就是中国知识分子的责任感和挫折感这两种心态相互交融所推动的过程。
林毅夫，“李约瑟之谜、韦伯疑问和中国的奇迹——自宋以来的长期经济发展”，《北京大学学报（哲学社会科学版）》，2007年第4期，第5—22页。
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[1] 参见第12页的脚注。
[2] 关于这本书可参见本讲的参考文献。
[3] 韦伯的主要观点体现在《新教伦理与资本主义精神》一书中，这本书的中译本可参考陕西师范大学出版社2002年版，英文版可参见本讲的参考文献。
[4] 这个理论主要体现在《经济增长的阶段》一书中，这本书的中译本可参考中国社会科学出版社2001年版，英文版可参见本讲的参考文献。
[5] 这本书的出处可参见本讲的参考文献。