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古典文明特别因其市政工程、水利工程和建筑而闻名于世。 11 “公元100年的罗马街道、污水处理系统、供水和消防系统都比1800年欧洲国家首都的要好。” 12 供应洁净水源的输水管道早在古希腊早期就已出现，之后传到罗马。 13 从公元前312年阿庇马斯·克劳迪乌斯开始监造阿庇亚水道开始，罗马的供水系统逐渐扩张。到大约公元100年，供水监察官弗罗伦蒂努斯（Frontinus）记载，罗马的家庭开始有了自来水供应。为了给公共澡堂提供中央供暖，供暖方法得到了改进，例如用火炕来加热地板。 14 罗马建造了很多大型建筑，但其之所以可能，一项重要的使能技术就是水泥砌筑技术，它被称作罗马人仅有的伟大发明。 15 这种说法显然夸张了些，但罗马对工业发展几乎没做出什么贡献却是事实。这并不是因为他们缺乏技术创造力或者技能，只是罗马统治者对工业没有兴趣而已。历史学家赫伯特·希顿（Herbert Heaton）对此解释道，罗马的统治者们只会将涉及战争、政治、财政、农业的活动视为必要的。 16 甚至机械方面的进展——包括起重机、水泵和提水装置——大部分也只是支持建筑和水利工程成就的附带发明而已。据我们所知，这些装置没有给私人领域的生产率带来任何有意义的影响。一些液压工程装置尽管应用在了灌溉和排水方面，但对私营经济部门的溢出效应微乎其微。农业方面几乎没有出现劳动力取代型的发明：有证据表明曾出现过一些收割机，但它们最后被提及的时间是公元5世纪。这些机器的消失表明它们没有得到广泛应用。 17 在纺织产业也未出现多少重要的机械化进展，纺线和编织仍是高度密集型劳动。人们用纺锤和纺轮来纺纱，这意味着需要10名纺纱工连续工作来供应一台织布机的纱线。连水车这种罗马帝国最著名的发明也基本没有对整体生产率的提高产生影响。公元前1世纪罗马工程师维特鲁威（Vitruvius）描绘的水车到了公元5世纪主要被用于加工面粉，而且即使在面粉加工领域，它的使用也受到了限制。 18
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这足以说明大部分古典时代的作家对机械不太关心。维特鲁威在技术方面著述颇丰，但在他的《建筑十书》（De Architectura）中只有一部书涉及机械装置，而这部书中大约一半的篇幅都是关于军事机械的。军事机械在书中有着相对较高的重要性，这表明在古典时代文明中，技术的主要作用在于充当保持和扩大政治权力的工具，而非服务于经济利益：罗马的道路和桥梁也都主要是出于军事目的而修建的。 19 之后有人很好地总结了《建筑十书》提到的当时的重要成就。虽然它对文艺复兴时期的主要作家和建筑师（包括菲利波·布鲁内莱斯基、莱昂·巴蒂斯塔·阿尔伯蒂和尼科利等）产生了深远影响，但对后世机械发展的影响却微不足道。从名字就可得知，文艺复兴伟大先驱之一达·芬奇的名作《维特鲁威人》就是基于维特鲁威提出的比例概念而作的。但达·芬奇在别处找到了他关于机械的灵感。
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古典文明最主要的机械成就是对机械的原理和特征的理解。阿基米德（公元前287—前212年）通过应用数学发现了杠杆原理和流体静力学原理，为后来伽利略的一些工作奠定了基础，这些工作对后续更复杂机器的发展至关重要。 20 此外，《论力学》（Mechanika，被普遍认为是亚里士多德所著，但据推测实际应当为其他人所著）详细讨论了杠杆、车轮、楔子以及滑轮，但它们的应用情况表明，人们对其实际使用兴趣有限。在古代文献中能找到的其他机械元件——齿轮、凸轮和螺钉等——也主要被应用于战争武器。
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换句话说，古典文明见证了大量技术进步，但它们几乎没有任何重大的经济影响。原因在于，为了提高物质生活水平而诞生的发明需要服务于经济目的，并且必须应用于生产。因此，关于这一时期没有技术创造的论断是错误的。事实上，古典时代是一个技术高度发达的时代。亚历山大的希罗（Hero of Alexandria），这位优秀发明家发明了第一台售货机、第一台蒸汽轮机，以及操作风琴的风轮。 21 这些发明虽然只是玩具，却迸发着古典时代技术创造力的火花。特别值得一提的是安提基特拉机械（Antikythera Mechanism），它是一种用于预测天体位置和日食的天文计算机器，于1900年在克里特岛附近的一艘沉船上被发现。它展现了古希腊文明惊人的技术创造力。这一机械制造于公元前1世纪，后来德瑞克·普莱斯（Derek Price）将其修复，他促使历史学家们“彻底重新思考我们对待古希腊技术的态度。能够做出这种机械的人几乎能造出他们想制造的任何机械装置”。 22
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因此关键问题在于，为什么这种技术创造力几乎没能转化为经济进步。部分原因可能在于下述事实，即奴隶制阻碍了取代技术的引进。虽然历史学家伯特兰·吉尔（Bertrand Gille）批判了古代世界的科学和技术十分繁荣这一观点，但奴隶的大量存在仍可以解释为什么技术很少应用于生产。 23 此外，奴隶制的存续意味着古代文明中很大一部分人没有从事生产活动的自由。科学家及历史学家约翰·贝尔纳（John Bernal）提出了一个相关的解释，他认为古典时代没能造出工业革命时期那样的机器，原因在于缺少经济动机。他认为富人能买得起手工制品，而奴隶们买不起除必需品外的任何东西。 24
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此外，技术进步有时也会受到阻碍。比如，老普林尼就曾讲过罗马皇帝提比略（Tiberius）统治时期的一个故事。有个人发明了摔不坏的玻璃，由于害怕愤怒的工人会因此而造反，皇帝非但没有因这一创造奖励他，反而把他处决了。苏埃托尼乌斯（Suetonius）则提供了政府想要控制技术发展的更直接的证据，是关于罗马皇帝维斯帕先在位期间（公元69—79年）对引进取代技术的反应的。有人走到维斯帕先跟前，告诉他自己发明了一个装置，可以将圆柱运送到卡比托利欧山，维斯帕先拒绝使用这一技术并说：“用它怎么能养活我的子民呢？” 25 圆柱又大又重，把它们从矿山运送到罗马需要数千名工人。虽然这对政府来说是一笔巨大的开销，但剥夺罗马人的工作可能造成政治不稳定。考虑到这个问题，让技术维持现状以保留工作这一选择在政治上更具吸引力。运送圆柱给工人们提供了生计，让他们忙碌起来，从而将社会动荡的概率降到了最小。 26
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毋庸置疑的是，当时几乎没有能推动工业发展的文化和政治利益。经济史学家阿博特·厄舍（Abbott Usher）认为古典文明“受传统压迫”，因而对新技术缺乏兴致。 27 古代文明显然具有技术创造力，却几乎没有动机为一般的目的而去发明任何具有工业用途的东西，尤其是劳动力取代技术。但缺少这种创新并不意味着经济落后。政体、贸易、秩序以及法律，这些希腊人和罗马人因之而闻名的东西都推动了经济增长。社会的这些组成部分确实能促进经济的长期发展，在现实中也是如此。正如经济学家彼得·特明（Peter Temin）所记述的那样，罗马帝国实行的是市场经济。罗马治下的和平促进了地中海地区的贸易，工业革命前，这里的生活条件比大部分地区要好。 28 但这里的经济增长主要基于贸易。当这种增长的政治基础遭到破坏时，就像罗马帝国崩溃后的情况一样，人们的生活水平迅速下降。 29
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黑暗时代之光
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出人意料的是，中世纪时期，当政府对技术的管控开始减少、技术带来的福利从公共领域转向私人领域时，技术发展逐渐转向，开始服务于经济目的。许多历史学家认为，罗马帝国的衰落标志着古代世界的终结和中世纪（中世纪早期仍不时被认为是黑暗时代）的开始。在中世纪早期（公元500—1100年），欧洲的经济条件和文化环境比古典文明时期更加原始：人们的文化水平下降，法制的约束力减弱，暴力频仍，商业恶化，罗马修建的道路和引水渠年久失修。封建领主制随罗马帝国的灭亡而兴起。在这种秩序中，君主在顶端，贵族随后，农民在底层。封建秩序就意味着政治权力掌握在高度分散的领主们手中，他们都拥有自己的军队。所以与罗马帝国相比，封建秩序下王权较弱。领主们将自己的土地分给农民，后者通常被称作农奴。农奴不得不进行大量没有报酬的劳动，但和奴隶不同的地方在于他们能够保留一些劳动所得。农奴和奴隶的相同之处在于他们都受到了很多限制。比如没有领主的允许，他们不能离开庄园，也不能进入由贵族主持的法庭提起诉讼。在这一体制下，努力工作和进行创新的动机可能非常低。但也正是在这一时期，“人们成功突破了阻碍罗马人的许多技术瓶颈”。 30 毫无疑问，中世纪的欧洲没有罗马帝国那样的奢华建筑，但也不需要造价高昂的道路和桥梁，因为没有庞大的军队来维护和使用。 31 相反，中世纪的技术成就越来越致力于解决经济问题，尽管以现代社会的标准来看，这些问题大多并不严重。与“亚历山大的工程师们有趣的玩具或者阿基米德的战争机器”不同，中世纪的技术减轻了日常劳作的辛苦。 32
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值得注意的是，人们逐渐开始愿意模仿和采纳外来技术，这是技术更加进步的社会的早期迹象。中世纪早期的欧洲绝对不在技术前沿，但它正在迎头赶上。 33 在中世纪，农业技术的发展尤为重要。虽然农奴制的盛行阻碍了技术进步，但由于绝大部分人仍从事农业活动，因此农业方面的发明对整体生产率影响最大。农业转型是一个渐进的过程，可能持续了数个世纪，但它最终影响了整个欧洲的工作方式。
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这一转型的驱动因素是重型犁的推广和三圃制的建立。 34 重型犁是一项使能技术：有了它，罗马时代无法开垦的大片土地现在可用于农耕。但除了扩大农业用地，重型犁还提高了生产率。研究中世纪历史的历史学家林恩·怀特（Lynn White）写道，重型犁构成了“农业的发动机，它通过畜力节省了人类的精力和时间”。 35 但和大部分发明一样，重型犁也面临着新的挑战——它需要几头牛才能拉动。 36 农业越来越依赖于畜力，这意味着农民需要寻找更好、更便宜的方式来喂养他们的牲畜。人们从在欧洲逐渐普及的三圃制中找到了部分解决办法，三圃制允许动物们在地里吃草，同时给土地施肥。这种制度极大地提高了生产率。与二圃轮作制相比，三圃制能使生产率提高约50%，虽然这主要是通过节约资金达成的。 37 此外，三圃制还极大地增加了特定庄稼的产出（比如尤其适合用于喂马的燕麦），从而提高了发展用马技术所需的储备粮食的数量和质量。中世纪结束时，在农业领域，三圃制和马的使用似乎形成了非常密切的联系。 38
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在一系列辅助发明问世之后，用马技术在整个中世纪有了极大的发展。举例来说，固定马蹄铁的发明使得马可以更普遍地用于商业运输。在湿润的土壤中马蹄铁可以保护马蹄，从而在农业生产中提高对马的力量的使用。马镫的发明是另一个重要的技术进步。马镫虽然主要用作军事目的，使骑士可以在马背上战斗，但它也提高了平民骑手们骑马时的稳定性和舒适性。但在经济影响方面，现代马项圈的诞生所做的贡献可能最为重要——虽然直到20世纪初，当退休的法国骑兵军官里夏尔·列斐伏尔·德诺埃特（Richard Lefebvre des Noëttes）对项圈进行记录，它的真正意义才为人所承认。德诺埃特对比了古代和中世纪时期马匹的使用情况，发现希腊人和罗马人使用的喉—腹挽具用两根带子绕住了马的腹部和颈部，使马丧失了80%的行动力。 39
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这些技术进步的重要性再怎么强调也不为过，因为在11世纪，英国70%的能量仍来自动物，剩余的来自水车。但即使马匹越来越多地被应用于农业，用马技术对生产率的影响仍不完全清楚，因为人们也使用牛。但有一点是确定的，用马技术的转变与生产率的大幅提高密切相关。 40 现代实验表明，虽然马和牛在牵拉方面表现相似，但马移动更快，每秒钟做功的英尺磅数（foot-pound）要多出50%，而且马每天能多工作两个小时。用马技术对运输领域生产率的影响可能同样巨大，它通过促进陆路运输和贸易的发展来促进斯密型增长（Smithian growth）。据估计，有了新的挽具和马蹄铁，13世纪时每增加100英里的陆上谷物运输，成本只提升了30%，这比罗马时代高出三倍多。 41
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在使用风力和水力代替畜力方面，也有了很大的进展。在中世纪，尤其是在7—10世纪期间，更大、更好的水磨坊逐渐遍布整个欧洲，越来越多地被应用于工业。1086年，“征服者”威廉下令完成的《土地调查清册》（The Domesday Book）表明，英国3000多个社区中有5624个水磨坊，也就是每100个家庭就有大约两个水磨坊。 42 它们为洗涤厂、啤酒厂、锯木厂、风箱、麻布加工磨坊和餐具磨床等提供动力。虽然我们无法使用《土地调查清册》提供的数据来评估这些磨坊的平均马力，但被人们长期广泛使用正说明了水磨坊的经济重要性：即使在整个工业革命期间，水磨坊仍是英国最主要的能量来源。 43 它们的出现表明与早前的文明相比，技术在持续进步。中世纪晚期也的确被描述为“水和风驱动的中世纪工业革命”。 44
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虽然风力在以前便被用于航海，但古典时代的人对风车一无所知。直到诺曼征服（公元1066年），风车才发明出来：第一批有可信文字记载的风车可追溯至1185年。相关争议的出现表明了它的经济意义。一位名叫布尔查德（Burchard）的富有的神职人员向教宗塞莱斯廷三世（Pope Celestine Ⅲ）直接抱怨道，有一个骑士拒绝缴纳其风车收入的什一税（每个人需缴纳其年收入的十分之一，作为维持教堂和神职人员的税款）。即使风车的主人们辩称他们面临的是现行条例并未涵盖的新情况，但到了1195年，教宗依然开始向这些人征收什一税。 45
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总的来说，中世纪欧洲的生产率（无论是制造业还是农业生产率）相比于之前的文明来说，显然有能力达到更高的水平。然而，像机械钟和印刷术这样最具变革意义的技术却几乎没能影响当时的经济活动。由砝码带动的时钟出现于13世纪末期，但直到1500年以后才具有了经济意义。在中世纪，家用时钟很罕见，它们要么是有钱人的精致玩具，要么是科学家的实用工具。厄舍写道：“截至1500年，几乎所有城镇都有塔钟。家用时钟虽在富人们当中很普遍，但直到下一个时代才在欧洲真正普及开来。后来的作家们指出，15世纪纽伦堡的时钟制造业非常发达，因此家用时钟在德国中部和东南部比在欧洲其他地方更为普遍。这些15世纪的德国时钟是第一批标明分和秒的时钟之一，天文学家也使用了这些时钟。” 46
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然而公用时钟的情况大不相同。中世纪晚期，城镇建造塔钟主要是为了彰显地位和名誉，而不是出于经济目的。塔钟的建造通常由富有的贵族出资，本意是为了显示城镇的发达，却带来了意想不到的经济后果。经济史学家拉斯·博尔纳（Lars Boerner）和巴蒂斯塔·塞韦尔尼尼（Battista Severgnini）认为，早先使用时钟的城市——在1450年以前就拥有塔钟的城市——在1500—1700年间比没有时钟的城市发展得更快。 47 从长远来看，时钟对经济的贡献是巨大的，影响却滞后了：
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在城镇修一座塔钟是出于声誉而非经济目的。城镇并不能预料到塔钟会给他们带来长远的经济利益，或者说从现状看也没有什么经济效益。因此，时钟的经济效用经历了一个缓慢的过程。尽管在14和15世纪，时钟就已经被用来协调一些活动，例如确定市场开放时间和城镇行政会议的时间，但人们使用时钟来监督和协调劳动的过程发展十分缓慢，在16世纪尤为缓慢。从16世纪中期开始，我们就可以在新教运动（约翰·加尔文提出了“时间稀缺”）等日常文化活动和哲学思想中发现时间观念了。17世纪出现了罗伯特·波义耳（Robert Boyle）和托马斯·霍布斯（Thomas Hobbes）这样的科学家和哲学家，他们把时钟作为世界运转的象征，并用其诠释国家机构该如何运行。这个过程进行得比较缓慢，这并不奇怪，因为互相补充的有组织的、程序的和文化的创新行为转化为经济增长需要一些时间。 48
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许多历史学家指出了精准测时对经济进步的重要意义。法国历史学家雅克·勒高夫（Jacques Le Goff）将公共时钟的诞生称作西方社会的一个转折点。 49 历史学家刘易斯·芒福德（Lewis Mumford）甚至坚持认为不是蒸汽机而是机械时钟带来了工业时代。 50 虽然这可能有点夸张了，但毫无疑问，时钟全面改变了西方人的生活，尤其是工作节奏。中世纪晚期，“守时”这一文化观念已经开始出现。当然，早在时钟出现之前，将一天分为可测量的时间单位的做法便已存在，但“小时”这一时间长度并不是固定的。它取决于一天的长度，这意味着夏天和冬天“小时”的时长变化很大。因此人们仍倾向于通过太阳的位置来判断时间。中世纪的人们虽然可以根据太阳和滴漏判断时间，但它们在商业活动中没有扮演任何有意义的角色。市场在日升时开放，在正午阳光最强烈的时候关闭。直到公共时钟普及之后，市场时间才由钟声来确定。因此，公共时钟为人们提供了一种新的、所有人都十分易懂的时间概念，从而为公共生活和工作做出了极大贡献。这反过来又促进了商业和贸易。消费者、零售商和批发商之间的交易与往来变得不那么散乱了。重要的城镇会议开始有了固定的时间，这使得人们能够更好地规划时间，用更有效的方式分配资源。 51
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在工业领域，时钟的重要性体现得稍晚。直到18世纪，随着工厂制的诞生，它的重要性才凸显出来（见第四章）。早期工业革命是由纺织机驱动的，而钟表匠在设计纺织机方面的作用可能被夸大了。但对工厂制来说，机械钟无疑是至关重要的使能技术，因为它的工作时间是固定的。工厂工作依赖于规则、次序和精确的时间测量之间的互相协调。在文艺复兴时期，精密车床和测量工具得到了发展，蒸汽机和其他机器的许多后续发展则需要用这些工具来生产科学仪器和导航仪器。钟表制造和仪器制造的紧密联系为1800年左右的许多发展提供了帮助。卡尔·马克思和马克斯·韦伯（Max Weber）正确地认识到，钟表极大地影响了资本主义的发展。 52
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1453年，约翰内斯·古腾堡发明了第一台金属活字印刷机。这是中世纪晚期又一个标志性成就，它对生产率的主要贡献很久之后才体现出来。古腾堡没有为需要印刷的每一页内容都制作非常复杂的字模，而是给每一个字母和符号制作金属字模，按所需的顺序进行设置。古腾堡活字印刷的优点体现在书籍价格的明显变化上，书价很快下降了三分之二——更多人有机会接触到书籍了。 53 然而科技史学家唐纳德·卡德韦尔（Donald Cardwell）所说的“信息技术的第一次革命”不能仅仅归功于古腾堡。 54 纸张（从中国引进）、廉价的印刷油墨、印刷机（很可能是由古代的葡萄榨汁机演变而来）和罗马字母表（在整个欧洲通用，26个字母非常适合印刷）等使能技术的发展使印刷术在经济上更加可行。尽管如此，古腾堡的发明无疑仍是人类历史上最重要的发明之一。到了15世纪末，欧洲有超过380家出版社，出版了海量的书籍。古腾堡印刷术发明之后的50年里出版的书籍比之前1000年里出版的都多。 55
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格里高利·克拉克（Gregory Clark）等经济史学家认为印刷术对宏观经济增长的影响“微乎其微”。 56 然而虽然印刷产业没有出现在总量统计数据中，但我们从经济学家杰里迈亚·迪特马（Jeremiah Dittmar）最近的作品可以知道，印刷术是16世纪城镇发展的引擎。 57 在印刷术得到推广的那些城市，商业教科书的推广使人们能更好地传播商业知识，例如如何进行货币兑换、确定利息支付方式以及计算利润份额——这些又反过来促进了宝贵的商业技巧的传播。按照1519年出版了第一本葡萄牙语算术教科书的加斯帕·尼古拉斯（Gaspar Nicolas）的话来说，“我之所以印刷这本算术书，是因为当葡萄牙人和印度、波斯、埃塞俄比亚以及其他地方的商人进行交易时，算术非常有必要”。 58
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众所周知，印刷术还促进了科学的传播。但我们也应该看到，科学直到19世纪才成为技术进步的支柱。正如迪特马笔下所描述的，16世纪时“印刷媒介在工业创新的传播上起到的作用可能更有限”。 59 印刷术的主要影响在于推动了贸易的发展。在贸易越繁荣的地方，印刷术越能大显身手。拥有水上交通的城市最容易从中获利，这一事实更印证了金属活字印刷是斯密型增长的一股动力来源。实际上迪特马的著作说明，印刷术给港口城市带来了特定的福利，这些城市或多或少都从商业实践的创新中获得了不成比例的收益。更广泛地说，印刷术的早期使用者发现面对面的交流变得更加重要，因为印刷术首次使机械师、学者、商人和工匠聚集到同一个商业情境下。书店成为知识分子们的聚集地。采用新印刷技术的城市也吸引了造纸厂、装饰书稿的人以及翻译人员。同计算机革命一样（我们会在第十章中提到），信息技术的第一次变革并不意味着距离的消亡。同计算机技术一样，印刷术让地理空间的束缚变得更为明显，使人们聚集到一起，促进了城镇化。因此与计算机革命一样，印刷术革命使世界更不扁平了（如果有影响的话）。
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虽然印刷业自身规模太小，对社会整体发展的影响微乎其微，但毫无疑问，印刷经历了一次熊彼特式的转变。因为在印刷术发明之前，抄写员手抄稿件，但后来他们发现自己的技能过时了。西方人在面对可能取代工作的新技术时通常会反抗，但为什么这次热情地接纳了印刷术呢？举例来说，1397年当裁缝们提出抗议，科隆市就禁止使用自动压制针头的机器。1412年科隆市丝绸纺织工人行会抵制一种捻丝机器。作为对此的回应，科隆市宣称：“我们的城市里许多在行会谋生的人将陷入贫困，因此市议会决议，无论是这种捻丝厂还是任何与之类似的工厂——无论是现在还是未来——都不被允许建设。” 60
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那为什么抄写员没有以同样的方式反对印刷术呢？一个可能的原因是活字印刷是一个基本不受监管的新生行业。正如历史学家斯蒂芬·福塞尔（Stephan Füssel）指出的那样，在这个行业发展的初期，大多数城市的人们都可以自由地发明创造，不会受到行会或者政府规章制度的限制。 61 我们会看到，在行会势力逐渐壮大的地方和行业，取代技术的发展常会受到行会的强力限制。印刷行业也不例外：16世纪巴黎的抄写员行会发起了一次对取代劳动力的印刷技术的抗议。
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