本文为“量化历史研究”第760篇推送

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李约瑟在其《中国科学技术史》一书中正式提出了“李约瑟之问”， 即为何在公元前一世纪到公元十六世纪之间，古代中国人在科学和技术方面的发达程度远远超过同时期的欧洲，近代科学却没有产生在中国，而是在十七世纪的西方？Sibylle Lehmann-Hasemeyer, Klaus Prettner , Paul Tscheuschner三位学者在World Development发表的最新论文为回答“李约瑟之问”提供了新的视角。文章构建了一个新颖的统一增长模型，揭示了科学革命在向持续创新驱动型经济发展转型过程中的作用，强调了基础科学知识在产生应用知识方面的重要性，以及科学革命对工业革命的时机和国家长期经济发展的影响。

一

理论分析

作者沿Romer(1990)和Jones(1995)的思路构建了一个基于研发的增长模型，该模型考虑了内生的生育和教育决策以及基础科学部门。模型假设了一个经济体，其中有三代人重叠，并且父母单独做出消费、生育和教育投资决策。在生育决策中，模型考虑了质量-数量权衡以及与收入相关的生育呈现出驼峰形态的影响。该框架描述了一个以人力资本、教育和生产为重点的经济体，包括了最终产品、中间产品、应用研发和基础科学的部门。

模型考虑了应用知识的积累，这种积累是随着现代经济增长的起飞而产生的，是在有目的的研发部门中产生的。基础科学部门为应用研究提供基础，该部门积累的知识影响着经济发展。此外，模型描述了包括不同类型的知识、人力资本、人口增长和经济变量的演变。进一步推导出平衡增长路径，表明教育投资的增加和生育率的下降会导致更高的长期经济增长。

二

数值模拟

进一步地，作者对模型进行数值模拟，将其与英国工业革命以前至2000 年的实际数据相比较，包括全要素生产率（TFP）、基础科学知识（用每年被引文献数量表示）、工资收入、净生育率、个人人力资本（根据平均受教育年限进行测算）。模型参数设置尽可能符合实际情况，实际数据来源于已有学者的测算与研究。匹配结果如下：

图1为全要素生产率随时间变化情况，其中蓝色实线表示模拟结果，红色虚线为实际数据（下文同）。可以看出，全要素生产率在19世纪中叶以前的数十年内一直停滞不前，而工业革命后全要素生产率开始增长。20世纪末期，全要素增长率的预期水平与实际也较为吻合。作者指出，在发展的早期阶段，基础科学知识存量与总人力资本存量较少，因此应用研究部门的生产率较低，这也是劳动力从事最终产品生产的原因，从而导致生产率低下。不断增长的人口和几乎不变的教育缓慢但逐步地提高了人力资本总量。由于最终产品部门人力资本边际生产率的下降，以及人口数量增加带来的基础科学知识存量的缓慢增加，越来越多的研究人员从最终产品生产转向应用研发，从而生产力水平开始上升。

图1 全要素生产率变化

图2表明模型预测的基础科学知识存量变化与实际数据一致，略低于实际数据的原因在于模型假设了所有基础科学知识均为有效的，以及对于基础科学知识的不完全估计。

图2 基础科学知识存量的对数

图3为工资收入变化情况，作者对前期低估了增长率而后期高估增长率作出解释，原因在于模型忽略了劳动力从农业向制造业流动的结构变化，因为前期的劳动力流动会抑制工资上涨。考虑这一因素之后，模型与实际较为拟合。

图3 工资收入变化

图4、5分别为净生育率以及人力资本随时间变化的预测情况，总体而言，模型预测较好地捕捉到了人口的结构变化，人力资本变化预测情况与实际数据较为接近。

图4 净生育率变化

图5 个人人力资本

三

动态比较分析

再进一步，作者通过改变基础科学知识存量的演变及其在应用研究中的应用，分析科学变革的不同时机可能会如何改变经济进步和经济起飞的时机。

图6中B0表示社会基础科学知识的初始值，γ表示社会中人们接受新思想的意愿，亦即“社会开明程度”，γ越小表明接受新思想的意愿越高，蓝色线为基准数据。可以发现，随着γ增加，即社会开明程度降低，经济起飞的时机将会延缓；基础科学知识存量决定了经济起飞后的长期表现，在B0=0的极端情况下，经济起飞不会发生。

图6 不同B0与γ情况下的工资变化

图7中σ表示基础科学知识转化为应用知识的效率，σ越低，则说明基础科学知识转化为应用知识的程度较低。图7说明，经济起飞的快慢与两部门间知识传导程度成正比。这一结果与理论分析相一致：如果基础科学知识发展得很快，但是没有得到应用，那么开发新产品的生产力与盈利能力就会很低，从而推迟经济起飞。

图7 不同σ情况下的工资变化

四

结 论

遵循理论与实践相结合，静态分析与动态比较相结合的方法，作者从模型构建与推理、数值模拟演化和比较动力学分析三个不同方面论证了科学革命对长期经济发展的重要性。

第一，基础科学知识的积累及其在应用研究中的应用是经济进步的关键驱动力。如果基础科学知识的储备没有增长，或者如果科学成果在应用研究中的传播受到限制，那么经济持续发展的起步就会严重滞后。

第二，基础科学知识是应用知识生产的必要投入，而应用知识的生产反过来又会促进生产力的增长，并带来收入的增加。随后，收入的增加推动了经济转型，促进了教育投资。基础科学知识和人力资本存量的增加以及随之而来的生育率下降共同促进了经济发展。

第三，在中世纪，中国在技术上比欧洲国家先进，但明清中国决定奉行孤立主义的“闭关锁国”政策，科学的进步没有以前那么快，中国最终被率先发生工业革命的欧洲超越。这说明在缺乏基础科学知识或促进科学探索的环境的情况下，高水平的人力资本并不一定会转化为现代经济增长的腾飞。

文献来源:Sibylle Lehmann-Hasemeyer, Klaus Prettner, Paul Tscheuschner. (2023). The scientific revolution and its implications for long-run economic development. World Development, Volume 168,106262, ISSN 0305-750X.