五、解释李约瑟之谜的新理论
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。
（一）工业革命的本质
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
（二）一些概念
●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。
（三）三个假说
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。
（四）对李约瑟之谜的解释
1.中国在前现代社会具有优势的原因
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。
2.8—12世纪中国的技术创新加速的原因
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。
3.中国在现代落后于欧洲的原因
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。
（五）为什么科学革命没有发生在中国
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。