追求精準的變革
查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）1791年出生於一個銀行家家庭，他自幼對數學有著濃厚的興趣。在他1810年就讀於劍橋大學三一學院之前，他已經從拉格朗日（Joseph Louis Lagrange）等數學家的書中自學了一些現代數學知識。對現代數學的了解讓他對大學課程中的數學課程產生了很大不滿。
在巴貝奇上學的年代，英國的數學課程都是以牛頓式方法、符號來進行微積分運算的；而法國、德國等國家則採用萊布尼茲發明的大陸式方法（the Continental method），這比牛頓的符號更加簡練、清晰。出於民族主義情緒和墨守陳規的心態，萊布尼茲的大陸式符號一直沒能在英國普及，這也在一定程度上導致了英國數學發展的滯後。
在大學期間，巴貝奇結識了威廉·胡威立（William Whewell）、約翰、赫歇爾（John Herschel）、喬治·匹考克（George Peacock）等好友；他們在日後也都成為了赫赫有名的學者，胡威立成為三一學院校長；赫歇爾被冊封爵士，在天文學頗有建樹；匹考克成為一名神學家。他們都和巴貝奇保持了多年的交流與友誼。1812年，巴貝奇和赫歇爾以及匹考克一起創辦了分析社（The Analytical Society），致力於萊布尼茲符號在英國的普及。儘管直至1817年劍橋大學才緩慢地開始了他們所期望的改革，彼時分析社早已解體，但他們的努力卻反映了其前瞻性以及改革的必要性。
查爾斯·巴貝奇
實際上，在19世紀初的英國，數學之外的各個領域也開始顯現出滯後的疲態，人們對社會現實的不滿也在不斷積蓄。在學術界，大學仍然像幾個世紀以前一樣以培養紳士以及神職人員作為第一目標，主要授課內容是神學和古典文學。自然科學的研究由於需要大量開銷與時間，又缺乏報酬，仍然被視為「紳士們的興趣」，而不是一個專業性領域。同時，最初為了振興科學而由格拉漢姆學院教授們自發創立的英國皇家學會（Royal Society）也因為大量非研究人員的加入，已經逐漸淪落為貴族社會的社交場所。當然，這不意味著科學研究已經一潭死水般停滯，隨著工業革命後工業城市的蓬勃發展，很多創建了地方性質的文學和哲學協會，這將在未來對英國科學促進會（British Association for the Advancement of Science，2009年改名為英國科學協會）的創立與發展起到重要的作用，但此時任何改革的嘗試都必須經受重重阻力。
正是在這個時代背景之下，1822年，巴貝奇研製出了一款「差分機（Difference Engine），它能夠自主完成三組十萬以內的加法，而不需要任何人力計算。在學生時代，巴貝奇和赫歇爾便意識到當時的航海導航表以及天文數據表中存在許多錯誤，這是由於表中的數據需要大量繁瑣而枯燥的計算，儘管動用了大量人力反覆檢查，但是計算錯誤還是層出不窮。巴貝奇設計差分機正是為了解決這一問題。於是他向英國皇家海軍部申請資金以製造一臺比原型機更大、功能更強的差分機；用它來製作數據表，其結果就會無比精確。在他的構想裡，新的差分機可以進行20位的六項式運算。然而，對差分機的研製只是他漫長鬥爭中的起始。
差分機的完成部分，1832
無奈與憤怒
巴貝奇既不像胡威立一樣有著穩定的收入，也不像赫歇爾一樣足夠富足而從不為錢所困，直至1827年他的父親去世之前，他一直持續著「啃老」，依靠父親的津貼維持生活。1828年，劍橋大學盧卡斯教授的榮譽職位出現空缺，已經在天文學界名聲遠播的赫歇爾立刻成為了眾人心目中的第一人選，但赫歇爾卻竭力推舉巴貝奇，在他的四處遊說之下，巴貝奇成功坐上了一百多年前牛頓的寶座，並一直擔任該職至1839年。1827年，因為父親的去世，巴貝奇在友人的建議下短暫擱置了已經持續數年的差分機研製，前往歐洲各國旅行。媒體對巴貝奇花費政府巨資設計的機械究竟有何用途表示懷疑，赫歇爾挺身而出，公開支持巴貝奇和他尚未完成的事業。
約翰·赫歇爾
但巴貝奇和赫歇爾的友誼很快出現了裂痕。1829年他開始寫作《對科學在英格蘭的衰落及其原因的反省（Reflections on the Decline of Science in England， and on Some of Its Causes）》一書，並於1830年出版。書中他認為只有最富裕階級的子弟能從事科學工作的現象阻礙了科學發展，指出「英格蘭的科學發展狀況已經大大落後於法國和德國等歐洲強國，甚至還不如某些歐洲小國，尤其是像數學這樣比較艱深和抽象的科學門類 ，情況就更為糟糕」。並把矛頭直指皇家學會，特別是時任會長戴維斯·吉爾伯特（Davies Gilbert），他表示：「（吉爾伯特）是一名『合適的（會長人選）』都足夠稱得上阿諛，說他是『目前最合適的』則只能被理解為他的支持者們一直容忍的一種美化、奉承的風氣，和其它類似的行為，在委員會裡出現。」
巴貝奇曾經把書稿送給赫歇爾，後者曾經在1829年的一篇論文的腳註中表示對英國科學研究現狀的不滿，但赫歇爾不建議巴貝奇出版這種引起輿論爭端的內容，建議他把書稿燒了。巴貝奇不以為意，反而援引赫歇爾的注釋來為自己背書，被逼無奈的赫歇爾只能公開表示自己對書中的內容並不贊同，以證清白。
也有人支持巴貝奇，但在當時他還沒能掀起什麼大風大浪。這便是大衛·布儒斯特（David Brewster），他主要從事光學研究，但卻一生都沒能取得教職，科研活動也得不資助，所以巴貝奇的不滿他更加感同身受。布儒斯特從1827年起就在《愛丁堡科學雜誌( Edinburgh Journal of Science)》上發表政府對科學研究進行資助，在巴貝奇的書出版後，他還寫書評讚揚其中內容。布儒斯特身無教職，巴貝奇雖然尊為盧卡斯教授，也是拜赫歇爾所賜；赫歇爾和胡威立，加上牛津、劍橋的其他教授都對巴貝奇的書持反對態度。不過，反對的聲浪很快便化作了改革的助力。
為未來播種
在巴貝奇的差分機設計進入瓶頸之時，布儒斯特聯絡了約克哲學協會，希望能夠在約克舉辦一次英國科學人的會議，其目的在於使科學研究者們能彼此了解，同時使更多的公眾對科學產生興趣，以加速其發展。這些理念成為了英國科學促進會的創建核心，其很快吸引了赫歇爾、胡威立、理察·瓊斯（Richard Jones）等人的參與，儘管他們最開始對1831年的約克大會持觀望態度而沒有參與。
科學促進會相比於皇家學會對科學的分類更加細緻，使得不斷專業化的科學家們能各得其所，同時也設立基金來為一些缺乏經費的項目提供支持。同樣，在1834年的大會上，胡威立正式提出「科學家（scientist）」的概念，從事科學工作的人不在被局限在「自然學家（naturalist）」的特定範疇裡，這也標誌著科學專業化的一個新的臺階。
威廉·胡威立
在這段時間裡，巴貝奇的差分機項目最終在花掉兩萬三千英鎊（在19世紀這幾乎是一艘戰艦的價格）之後依然沒能完成，但他積極參與在科學促進會的各項會議之中，還有了新的計劃。在1834年巴貝奇基本停止了對大型差分機的研製（但直到1842年政府才公開宣布放棄該計劃）之後，他決定研發另外一種大型機械——分析機。
根據設計，分析機將擁有巴貝奇稱為「倉庫（store）」的齒輪式寄存器，用以保存數字信息；用打孔紙來進行程序的輸入與輸出，擁有巴貝奇稱為「倉庫（store）」的齒輪式寄存器、名為「磨坊（mill）」的中央處理器，控制操作順序的控制器；通過打孔紙實現的輸出與讀取裝置。可以說，除了採用機械元件而非電子電路之外，分析機幾乎是現代電腦的原型。由於1834年巴貝奇的女兒喬治安娜不幸去世，這個宏大的設想在1835年才開始實施。和製作差分機時一樣，巴貝奇再次投入了大量金錢與心血，它們的結局也十分相似，最終因為投資中斷而沒能完成。
分析機部分設計圖，1840
不過，在對精密程序的研究之中，巴貝奇也產生了新的神學理解：他設想上帝設計了一套自主運行的完美程序（就像他在嘗試做到的），之後發生的一切全部依靠程序的自主運作，不受到上帝的實時幹預。在巴貝奇家的社交晚會上，社會上流的各界人士有機會接觸到了他的理念和設計。有一個年輕人也是巴貝奇的常客，他1836年剛剛結束一次環球地質旅行回到倫敦，很快便成為了地質學界的一顆新星；他的名字叫查爾斯·達爾文（Charles Darwin）。可以說，巴貝奇的構想至少在一定程度上幫助達爾文構建了生物在殘酷的自然選擇中進化的邏輯，使他可以用一種機制來解釋殘酷的自然競爭，而非某些物種被仁慈的上帝主動淘汰。
另一方面，科學促進會的蒸蒸日上最終在1847年倒逼皇家學會也完成了自身的改革，對每年成為皇家學會會員的人數作出限制，並且公開投票，這樣席位就會回到真正的學者身上，而不是無條件地接納那些想要依靠人情取得席位的人們。但科學改革的推動卻離巴貝奇越來越遠，1837年威廉·胡威立出版的《歸納法科學史（History of the Inductive Sciences）》一書裡點評認為數學家的工作缺乏對已知的創新，這讓巴貝奇大為光火，公開地對胡威立進行了攻擊，儘管胡威立沒再做任何回應，兩人的關係卻再也不復從前，巴貝奇也漸漸停止了參加各項科學會議。
可能性的豐碑
1859年，當年巴貝奇家的青年達爾文也步入中年，他經過十多年深思熟慮，終於發表震驚世界的《物種起源(On The Origin of Species)》，科學界也迎來了新的一波衝擊。不過達爾文是幸運的，如果不是科學促進會的成立和皇家學會的改革讓專業的科學家重新掌握話語權，他必然會面臨更大的輿論壓力。而這則離不開巴貝奇的呼籲、布儒斯特的推動以及胡威立、赫歇爾等人的積極參與。
達爾文與《物種起源》
1871年10月，足夠長壽的巴貝奇先後見證了胡威立和赫歇爾分別於1866年3月與1871年5月辭世，最終帶著無比的遺憾，孤獨地離開了人世。在學界一直持續爭論著巴貝奇未能完成差分機與分析機的根本原因：究竟是單純的經費不足，還是維多利亞時代的工業技術根本不足以實現巴貝奇設計的精度？這個問題的謎底直到1991年巴貝奇誕辰200周年之際，才終於得以揭曉。
自1986年開始英國科學博物館的技術團隊根據圖紙對巴貝奇的差分機進行了還原。為了考證巴貝奇設計的可行性，在製作過程中，復原團隊僅僅使用了維多利亞時代所有的技術條件，根據原圖紙來進行零件的製作。最終的結果是喜人的：在歷時5年，花費近三萬英鎊之後，差分機得以面世。這個純機械驅動的計算工具固然早已沒有任何實際意義，但這證明了維多利亞時期的工業技術已經能滿足巴貝奇提出的構想；如果有足夠的經費，他本有可能將分析機也完成，從而將計算機發展的時鐘撥快。霍華德·艾肯（Howard Aiken）——第一臺真空管電子計算機的設計師之一曾經感嘆，如果巴貝奇活到今天，自己一定會失業。
巴貝奇絕不是一個狂想家，或是預言家。他從雙重意義上都沒有超越自己所處的歷史局限：其設計符合維多利亞時代工業技術所能達到的範圍；其構思沒能得到政府更多經費的支持。試想，如果上世紀60年代沒有美蘇間的太空競賽，人類對宇宙的探索在沒有經費支撐時恐怕也只是空談。這一對比再次凸顯了巴貝奇所處的時代特性，專業化的科學雖然發展迅猛，但尚處於萌芽階段。不過，他不可謂不是一位偉大的先驅者，網絡時代的今天，他鍥而不捨的探索精神和對電腦程式構想的前瞻性仍然令人震撼。巴貝奇以及和他同時代的科學家們生活在一個承前啟後的時代：他們既是時代局限性的產物，也作為科學從興趣走向專業的見證者與推動者，成為了照亮未來的燈火。
參考資料
Babbage，Charles. Reflections on the Decline of Science in England and on Some of Its Causes1830
Enros，Philip C. 「The Analytical Society(1812-1813): Precursor of the Renewal of Cambridge Mathematics.」 Historia Mathematics 10 (1983)
Synder，Laura J. The Philosophical Breakfast Club: Four Remarkable Friends Who Transformed Science and Changed the World. Broadway Books， 2012
柯遵科「英國科學促進會的創建」自然辯證法通訊2010，第三期
浦根祥、錢卉 「查爾斯·巴貝奇——計算機史上被誤判的先驅者」自然辯證法通訊，第十八卷第101期
張志群「計算機先驅者巴貝奇」自然雜誌Vol.21，2