另一方面，认识世界的知识，或者科学，也必须通过大量的技术创新，才能形成人类可以利用的物质力量。伏打发明电池后，英国化学家戴维(Humphry Davy，1778-1829)意识到这是一个有力的氧化-还原工具，他经过多次艰苦试验和努力创新，发明了用电解法析离活泼的金属或者非金属元素的技术，而且捕获了钾、钠、镁ⅱ钙、锶、钡、硼、硅等8种元素，成为发现和分离元素最多的人。电解法到现在仍然是实验室和工业中最常用的方法之一。
9.4 需求与科学
恩格斯有一段名言:“社会方面一旦发生了技术上的需要，则这种需要就比十数所大学更能把科学推向前进。整个液体力学(如托里采利等)是由于十六和十七世纪调节意大利山洪的需要所引起的。关于电气，只有从电气在技术上可用的性能已被发现时起，我们才知道一些合理的东西”(《马克思恩格斯文选》两卷集，第2卷，人民出版社1958年版第446-447页)。
把科学发展归结为社会需要，也许是典型的历史唯物主义命题，它统治我们的精神已经很久，可以说我们的血液里就被灌进了这种“立场、观点和方法”，而认真思考则可以发现它错得很远。有些理论，我们相信它的唯一理由就在于相信它。
社会需求提出有待于科学技术解决的问题，它是科学发展的催化剂和推动力，对这种催化作用推动作用的意义不能低估。但科学绝不是吧台上煮好的咖啡，只要你一张口，就有人送到你面前。从逻辑上看，需求本身不能解决任何科学和技术问题。正如催化剂可能加速反应，但是不能创造反应一样，无论社会何等重要何等强烈的需求，绝不可能代替科学内在的发展逻辑，科学技术的发展必须通过一个一个的创新来实现。我更喜欢把科学看作是精神探险的收获，是科学冒险家创造的奇迹。假若没有科学家的探险和创新，任何社会需求都只能在原地停留，人类文明一丝也不能进步。中国古代有大禹治水、李冰父子修都江堰，他们没有创立液体力学，这不是因为缺乏对于理论科学的需求，而是整个知识积累不够，还不可能创立如此高度抽象的理论科学。
反过来说，要真是需求什么就能够实现什么，想睡觉就有枕头来，那就不必保留科学院，大学也可以解散，只要有需求这个“宝葫芦”就行了。
IBM公司1953年推出第一台商用计算机，5年之内卖出了1800台──这个数字两倍于当时对整个20世纪计算机需求量最乐观的估计;1975年以前甚至连科幻作家也不敢断言家庭有使用电子计算机的需求，现在家用计算机的需求不但出现了，而且已经开始得到满足。我们有理由提出一个与恩格斯完全相反的断言:除开最基本的自然需求以外，人的很多需求反而是科学与创新的产物。不但需求的满足依赖于科学和创新，甚至连新需求的产生和发展都依赖于科学创新。
需求不可能自动导致发明和创新。除非拥有必要的自然和文化资源，需求也不能得到满足。我们需要治疗癌症的药物，需要能使人的平均寿命延长一倍两倍的药物，这种需求由来已久，而且十分强烈，然而它没有得到满足，没有自动生出这类灵丹妙药。我们还只能寄希望于科学的发明和发现。人类学家的研究也证明，原始人在食物短缺时，并不是都能创造出新技术增进食物供应。他们更多地采用堕胎、停止哺乳和杀死新生儿的办法降低人口数，以度过食物不足的月份。很明显，需求没有给他们带来科学和技术，使之得到满足，他们只好降低自己的需求。
从科学史看，在达尔文之前已经有许多生物学和考古学方面的资料，接近了提出生物进化论需要的全部材料，但是这些资料的意义没有得到充分认识，也没有产生新的科学理论。达尔文完成了这项工作，提出了生物进化论，这是达尔文的创造与贡献，不是什么需求的结果。
第谷.布拉赫积累了极为丰富的天文学观测资料，纠正了古代天文学观测记录中的许多错误，然而他没有从中得到正确的结论，反而坚持已经被哥白尼放弃的宇宙理论。相反，开普勒却利用第谷积累的数据，修正了行星作等速圆周运动的观点，得出了行星在椭圆形轨道上作不等速运动的结论，发展了哥白尼的观点。这种情况还不少见，科学家可能利用一些旧有的资料得出全新的理论，创造出在科学上有意义的答案。
哥白尼掌握的资料，与当时其它天文观测者大体是一致的，人们都坚持把这些资料归纳到地心说体系，哥白尼却提出了日心说; 牛顿使用公开的天文学和力学资料，却创立了一个新科学体系;20世纪初，光速已经被麦克斯韦在理论上确定，并且被实验测定，迈克尔逊-莫菲实验的结果和洛伦兹变换都已经公诸于世，爱因斯坦却利用这些事实创立了狭义相对论; 爱因斯坦提出的光电子理论所用的也是同行尽知的资料; 普朗克、玻尔、德布罗意等人也是采用的公开资料。这种事情比比皆是，非常普遍，它绝不能归结为资料自己讲话，自动产生新理论，正确的解释是科学家重新组织和解释了已有的资料，描绘了新的世界图像。正如巴伯所讲过的那样，科学不只是大量事实的集合，它是依据某种概念框架，以事实为材料的重建。
针对“需要是发明之母”的命题，霍布斯坦.维布伦提出完全相反的命题:“发明是需要之母。”罗马俱乐部的研究报告也曾经指出:没有什么重大发明是由那些必须把全部精力用于克服生存的直接压力的人们做出来的。原子能是在基础科学的实验室里，由不知道矿物燃料耗竭的任何威胁的人们发展出来的，当时的目的是为了揭开原子核结构的秘密;第一个遗传学方面的实验是孟德尔在摩拉维亚宁静的修道院里进行的，那是几乎与世隔绝的十几年的实验，其目的是为了弄清生物进化方面的一些问题，而这些研究在一百年后提高了农作物的产量。
为研究基本粒子而花费巨资建立的粒子加速器，人们说它甚至与实用无关，纯属物理学家的爱好。然而利用这种装置却可以把集成电路工艺水平提高到0.1微米以上(1995年韩国三星公司推出已0.18微米工艺的256兆位RAM)，人们由此获得了下一个世纪初半导体产业的一项关键技术。
1977年，Cody在IBM的研究刊物上提出了“关系数据库”模型，这个模型比当时的层次和网状模型更为优越。此后几年时间里，关系数据库就覆盖了从巨型机到微型计算机的一切应用领域。如果没有科学研究的进展，需求又能够做什么呢?
是科学和发明把梦幻变成了现实。科学技术的发展和应用是现代人许多需求的前提。麦克斯韦方程中的位移电流是为了满足数学表达形式上的对称美而引入的，后来获得证明并且通过技术创新而产生实际应用，创造并满足了以前不可思议的需求;有了DNA的研究进展，才有基因工程的技术，它还将满足更多需求，创造更多新的需求！基础科学的重大进步，往往开辟出广泛的技术创新前景，技术创新又提供了满足需求的实际手段，并且会推动更广泛的需求产生。没有热力学理论，热机就不可能达到现在的水平，需求也将受到抑制;没有牛顿体系的成功，就不能设想大规模的机器、工厂，不会出现火箭和卫星，对火箭、卫星的需求也就没有意义;没有基因研究方面的巨大进步，医学就难以进入严密的理论科学时代，治疗疾病恐怕永远要停留在“试错法”的水平上，还要继续“误打误撞”。
恩格斯关于电气的论断也完全弄颠倒了，电的应用彻头彻尾是人类发现与发明的结果。伽伐尼发现电现象，伏打发明电池，奥斯特发现电磁感应，法拉第、麦克斯韦、爱迪生、富兰克林等科学家和发明家作了大量的研究，才判定电在各方面的应用前途，并且发明了应用电的方法。正确的叙述应该倒过来，人们知道了许多关于电的知识以后，才了解并且发明了电在技术上的用途。不仅仅电是如此，对于人类在产业上应用的任何技术来说，永远是先有知识与发明，尔后才有应用。广义地讲，对于人类的任何意志行为(不是指无意识行为或者体内的生命活动)，永远先有知识，而后有行动。就文明人来说，没有先于知识和理论的意志活动，差别仅仅在于，人的行动是依据好的理论或者坏的理论。
很多时候，需求并不是十分明显的事情，认识需求，也需要科学的进展才能实现。农作物生长需要各种不同的肥料，农家在几千年前就该有对肥料的需求吧？事实上，认识到对肥料的需求，并且有针对性地满足这种需求仅仅是很晚的事情。人们通过科学研究才发现了这种需求。没有科学的发展进步，需求只是隐藏的，甚至是盲目的。
在经济学和一般社会科学方面，需求决定论不是把科学作为经济发展的自变量，而是把它看作被需求决定的因变量，不是把科学技术作为决定社会生产与社会历史阶段的基础，而是把需求和生产作为决定科学的基础。在社会主义国家的实践中，这种理论曾经导致了重生产而轻科学、轻技术、轻文化、轻教育的政策取向，对科学和教育事业造成了严重的危害，对经济和社会进步也带来了长久的危害。
拿破仑说过，不打破许多鸡蛋，就做不出蛋卷。于是我们只好敲破一些鸡蛋了。
9.5 创新的内在逻辑
需求决定论难以回答这样的问题:发展中国家对科学技术的需求并不亚于发达国家，仅管如此，一般发展中国家的科学技术水平并没有赶上或超过发达国家。
科学技术进步有自己内在的逻辑，它由人类的创新、创新的传播和创新的积累而发展起来，绝不是需求或者其他任何外部因素所能够替代的。不但科学理论的发展具有自己的内在逻辑，技术创新与技术发展同样也有自己的内在逻辑，不可能简单地归结为需求。
比如说蒸汽机的发展历史。工业上最早使用蒸汽，不是用来输出一般的机械动力，而是利用高温蒸汽在密闭的容器中降温(向容器外部泼冷水)，造成负压，利用负压(准确地说是利用大气压力)来抽水，然后利用蒸汽的压力把水压出去。这是萨里夫的发明，当时叫火力机，也是专用的抽水机。1698年夏天萨里夫在汉普顿宫把自己的发明呈献给威廉三世。
萨里夫的蒸汽机热效率很低，不到0.5%。1912年，纽可门对萨里夫的蒸汽机进行了改进，他不再让冷却蒸汽产生的负压直接作用于要提升的液体，而是加了一个活塞，让蒸汽室密闭起来，蒸汽冷却产生的负压作用于活塞，活塞产生往复机械运动，在另一个密闭容器中形成负压，用这个负压来抽水。纽可门的机器被称为气压机，在1720年左右达到实用水平，人们用它来抽出矿井中的积水，也用它来为城市力供应饮用水。纽可门蒸汽机保持使用了50多年之久。
纽可门蒸汽机也没有被直接用于提供工业所需要的动力。这并不是缺乏社会需求，当时的蓬勃发展的纺织业非常需要动力，人们在运河边使用纽可门蒸汽机把水提升到蓄水池和水闸里，再把水闸上面的水放出来推动机器轮子转动，变成工厂需要的动力。这样做的原因在于当时没有解决好往复运动向圆周运动的转换，纽可门蒸汽机也还没有达到提供工业动力的水平。技术有自己创新和积累的进程， 有自己的发展逻辑，这是需求所不能代替的。
詹姆斯.瓦特研究了纽可门的气压机，认为它明显的弱点。一方面， 在活塞每动一下之后，要用冷水冷却汽缸，而下一次高温蒸汽进入，又要耗费了大量的热量加热汽缸;而另一方面，对汽缸进行的冷凝由于冷却不足也导致做功的效率太低。瓦特经过认真地理论和实验研究，确立了两条基本原则，第一是不能让空气冷却汽缸(当然更不能用冷水冷却了)，解决的办法是用蒸汽作为动力，而不用大气压力作为动力;第二是冷凝必须发生在一个单独的容器里，蒸汽在这里降低温度，而汽缸的温度却不受影响。1764年瓦特获得了这些正确的结论，得以把气压机改成了蒸汽机，并在1769年获得专利。
瓦特在专利说明中附带提到，使用蒸汽不是作为辅助的力，也不是使筒身变成真空的方法，蒸汽是产生运动的积极力量。历史证明发明家附带提到的这个积极力量大得不可估量，它成为推动人类社会进步的巨大力量。1781年，瓦特发明了把往复运动变成圆周运动的装置，获得第二个专利，使蒸汽机真正成为工业时代的原动力。
技术创新与科学创新一样，常常受到已经存在的知识、技术和思维定势的影响。譬如蒸汽机技术就对内燃机技术带来了很长久的影响。蒸汽机从诞生起，几乎就不受怀疑地使用了圆柱形缸体，外部输入蒸汽做功，利用气体膨胀做功，推动活塞产生往复式运动，通过曲轴转换为圆周运动。最初的内燃机也跟进蒸汽机这种运动方式。法国人鲁诺瓦尔首先发明一种使用气体燃料的发动机，几乎完全利用瓦特蒸汽机的基本结构，主要包括圆柱型的缸体，往复运动的活塞，连杆-曲轴机构，当活塞到达行程中间时，用电池和感应线圈产生的高压电火花点火，可燃气体在汽缸中燃烧产生动力;1867年，奥托发明了真正的内燃机，经过本茨、戴姆勒、狄塞尔改进获得广泛应用。这些内燃机仍然沿用圆柱形汽缸与往复式活塞系统，气体爆燃迫使活塞在汽缸内上下移动，通过曲轴把往复运动转变为圆周运动。直到20世纪50年代后期，德国工程师容克才破除了这种技术传统和思维定势，发明了转子式发动机。转子式发动机的活塞是三角形的转盘， 转盘的三个顶点内接于圆形汽缸，转子在圆型汽缸中转动。在转动过程中，三边至少有两边为移动和膨胀的气体留下空间，转动的活塞自动打开和关闭进气口与排气阀。这种发动机转子每转一圈有三个动力冲程，全部活动部件只有转子和输出轴，无需曲轴连杆系统以及复杂的阀门控制，结构大大简化，体积减小，做功效率却提高了很多。
对科学技术前沿问题不断增进的认识，再加上对基本原理基本结构的改进和变革，这是科学创新的内在逻辑。
第十章: 财富与创新
10.1 自然财富、文化财富与商业财富
财富总是讨人喜爱的，可是，什么是财富呢?
对财富的认识一直在变化。17世纪英国经济学家达德利.诺思爵士(Sir Dudley North，1641-1691)的看法是，“不愁贫困，安享最好的环境就是真正的富裕”；戴维南特(Charles Davenant，1656-1714)认为，“维持君王及其他的全体国民富足、舒适和安全，就是财富”;威廉.配第(Sir William Petty，1623-1687)理解的财富包括土地、房屋、货物、船舶、货币、贵金属和宝石，他估计英国的货币只占全部财富的百分之一;重商主义时代，财富被看作是货币、贵金属和宝石，重商学派主张，为了增加国家的财富，就要努力获得并且增加贸易顺差。
把生产出来的物质产品作为唯一财富，起源于洛克和斯密。斯密强调国家的财富的真正源泉在于劳动。斯密还进一步推论说，一国繁荣的最明确的标识，就在于居民人数的增加，在于劳动力的增加。因此斯密提倡增加人口。马克思继承了他们关于财富的基本观点，但是更加强调财富来源于直接创造物质产品的工人的劳动。
现在辞典上定义财富是物质财富，指社会拥有的物质资料的总和。
对财富的理解，变得越来越偏狭，这种偏狭导致了极大的理论混乱。萨伊曾经提出批评说:“由于把财富一语狭隘地限定在有形物质所具有或所体现的价值，斯密博士缩小了这门科学的范围。他应该把那些虽不是有形的，但却是实际的价值，例如先天才能和后天才能，也包括在财富内。”
那么财富到底又是什么呢?
从人类生存和发展的角度来看，财富包括人类赖以生存的自然条件和人类创造的生存手段，后者包括人类文化以及整个人造世界。也可以说，最基本财富的有两大类:自然财富和文化财富。经济学家所指的财富是建立在两类财富基础上的一个特殊类型──商业财富。
自然财富。大自然无疑是人类的首要财富，它包括一切自然物质和自然作用。自然能量、自然生物体系、生态环境都是宝贵的自然财富，广义地说，一切不损害人类生存的自然存在都应该视为人类的财富。这些自然存在有些已经为人类所认识并且直接利用了，有的还没有被认识和直接利用，然而仍然是宝贵的财富。它们可能正在参与着自然演化进程，在地球上维持一个相对稳定的生存环境，使人类可以存活(自然人需要在特定的自然条件下生活)。也可能在将来的什么时候，它们会被人们认识，并且被有目的的利用。
自然人的生存能力也是人自身具备的自然财富。
地球上的自然财富，有些已经遭到或者正在遭到人类的破坏。
文化财富。人类在环境中的适应与发展，不仅依赖于自然财富，也还依赖于自己生存技术的提高。因此可以肯定，生存策略以及适应环境的手段也是人类的财富。生存策略的一部分已经固化在人体内部，属于人类拥有的自然财富。除此之外，还有一部分是人类创造的体外文化，它包括人类的语言、文字、知识、技术、组织、制度、道德准则、价值观念等等;还包括凝聚在工具和其它物质产品中的人类文化，如机器设备、建筑、公路、铁路，其中都含有人类的文化财富。
鲁滨逊游到绝望岛上以后，没有忘记从船上搬下木匠的箱子，找到土木工具，其次是弄到弹药和枪械、刀剑，其它还有一些小东西，诸如笔、墨水、纸、罗盘、日规、望远镜、地图、航海书籍等等。已经拥有的知识是鲁滨逊的财富，工具包含着物化的知识，它可以增进鲁滨逊的生存能力，因此也是重要的文化财富。
商业财富。商业财富本身并不是独立于自然财富与文化财富之外的财富形态，它是在一种特殊运动之中的自然与文化财富，这种特殊的运动就是人类经济生活中的交换活动。
交换的前提是自然资源、文化资源分布的禀赋差异和局部分割(所有权分割)，如果没有资源禀赋差异，没有所有权分割，就不能进行交换，至少是没有真正的交换，也没有任何市场行为可言。
资源禀赋差异在有序发展过程中不可避免。大自然演化过程中产生了物质分布差异。无论是水资源、矿产资源、土地资源分布都不均匀，地球表面上获得的阳光分布也不均匀，所谓“物之不齐，物之情也。”耗散结构理论中使用的术语是“远离平衡态”。实际上，如果物质分布完全均匀，就不会有生命世界出现了。
文化资源同样有分布差异。由于文化资源源自个人创新，通过传播而逐步扩散，其分布差异也不可避免。不同民族，不同文化单元，不同个体之间拥有的文化资源均不相同，文化积累和文化创新能力都有分布差异，这些因素总和起来就形成了实际的文化禀赋差异。
所有权分割的原因何在呢?有一种说法是由于有了剩余产品，出现了私有财产等等，开始了所有权的分割。实际上更合理的解释是，在一个相对狭小的生存环境中人口太多了，群体之间和个体之间相互争夺生存资源，才对资源进行所有权分割。从历史上看，产权分割有利于提高资源利用效率，于是这种制度得以巩固和发展。
为了获得自己缺乏的资源、产品或者效用，不同资源的拥有者会相互交流，其中包括进行商品交换。可以投入交换的资源(包括自然资源和文化资源)是商业资源，实际上投入交换的资源和产品就构成了商业财富。
自然资源和文化资源是“无量纲”资源，没有绝对的度量标准。这就决定了商业资源和商业财富，同样没有绝对的度量标准，其价值大小往往是依其重要性和稀缺性而言的。沙漠中的人缺了水，水就比金山银山更重要更宝贵，价值也要高得多。如果谁有本事在沙漠中取得水，他这个技术的价值也就很高了。
商品在实际交换过程中会表现出一种相对的度量值，即为价格，也被经济学家们称为价值。在后面的篇章中还要专门讨论价值(即交换价值)的问题。
我们给一个小结。在自然财富、文化财富和商业财富三者中间，自然财富是人类生存的基础，也是文化财富的基础，文化财富在本源上是为了更有效地利用自然财富而出现的;商业财富以自然财富和文化财富为基础，是因为自然财富和文化财富的禀赋差异、所有权分割以及在此基础上进行的相互交换而出现的一种特殊形态的财富，商业财富本质就是投入交换的稀缺的财富(自然或者文化财富)，在交换中获得的相对量度就是价格或者叫交换价值。
这三类财富中，自然财富的发掘和研究是自然科学的目标，本书中将着重讨论后两类财富。
10.2 文化财富
文化财富的主体，是人类的创造的语言、文字、知识、技术。在本源上讲，它们是软件，产生于人大脑的创造性思维。当这些软件凝结在自然物质中，转化为硬件，就有了物质化的工具和产品，就给人们带来了实际的物质福利。下面我们通过一些创新实例，考察从精神到物质，由意识到存在的财富创造过程。
例1。1959年，美国福特基金会和洛克菲勒基金会与菲律宾政府合作，在菲律宾创建了国际水稻研究所(IRRI)。该所1966年末培育出热带地区第一个高产稻种IR8，引发了“绿色革命”。由于IR8对有几种病原菌和害虫敏感，IRRI培育出更好的品种IR28。到70年代，IRRI培育出IR36，它抗病虫害能力强、品质好、茎杆挺直结实、叶片直立、光效能高、高产早熟，集许多优良性状于一身，成为种植得最广泛的农作物品种。绿色革命使大米增长速度超过了亚洲人口增长的速度，使国际市场上的大米价格下降了一半。1982年，国际农业磋商小组组织的检查团提出报告说，“从经济角度讲，每年向国际水稻研究所提供的大约二千万美元的投资，通过增加水稻而获得的增殖价值每年约为15亿美元。”IRRI首席植物培育员和IR36的发明者格得乌.科什当时表示，他相信现有技术可以在今后十年内使水稻的产量增加25-30%。1994年10月，IRRI宣布，它已经培育出一种新的“超级稻”，可以提高产量25%，如果普遍推广，可以养活4.5亿以上的人口。
与水稻有关的另外一个例子是泰国的。泰国政府把防止稻种退化、培育优良品种放在农业的首要地位，泰国的水稻科学家每隔三、四年就推出一个新品种，创造了一笔特殊的财富。1979年泰国大米出口首次超过美国，1983年出口370万吨，再次超过美国，从此一路领先，93年出口达到500万吨，在世界市场占据绝对优势。目前最优质的泰国大米是粒长、半透明、熟后满屋飘香的“茉莉香米”。
1943年洛克菲勒基金会应墨西哥政府请求，派出一个专家小组，与墨西哥农学家一起用杂交方法培育小麦良种，使每公顷产量由0.9吨提高到2.6吨，不仅解决了墨西哥本国的需要，还能部分出口。
在中国，通过以“杂交水稻之父”袁隆平为代表的农业科学家的开创性工作，从1976年到1993年，累计推广杂交水稻24亿亩，共增产稻谷2400亿公斤。现在全国每年推广杂交水稻面积2.3亿亩，约占水稻种植面积的50%，而产量却占总产量的60%以上。据联合国粮农组织统计，1990年杂交水稻种植面积占世界水稻总种植面积的10%，而总产量却占20%。
现在人们承认，植物遗传学者的工作，甚至胜过大量添加剂，如农药与肥料，创造了农业生产史中的许多新记录。
改良和培育新品种的创新活动，极大地增进了人类的物质财富。
例2。医学在相当长的历史中是一个依赖经验和想象的行道，其中充满了错误的观念和误打误撞的做法，从端公巫婆到炼金术士都在其中大显神通。17世纪的欧洲普遍采用见病放血的治疗方法，1650年，笛卡尔患肺炎，在生命的最后期间，得到的就是“放血治疗”。外科手术通常由普通理发师施行，帕斯卡在1658年也“享受”过这种手术。人们胡乱使用能想得出来的东西作为药品。亚.沃尔夫(Abraham Wolf)谈到17世纪的医学时说，或许令人感到荒谬可笑的是，治疗病人方面最大的改进之一在于给病人施行比惯常较少的治疗，实际上对大多数病人，治疗并没有给他带来好处。
这种情形延续到什么时候呢?英国学者约翰.齐曼引用的资料表明，直到19世纪，欧洲还有医生提倡用大量放血的方法来治疗肺炎。1850年有人作过简单的住院统计，结果表明由医生治疗致死的这种病人为自然死于所患疾病的两倍。美国科学院院士托马斯(Lewis Thomas)回顾20世纪初期的的医学时，还指出：“一篇篇学术论文再三强调一些办法的好处，如放血，拔火罐，拼命导泄，用发疱的药膏引起水疱，把人泡在冰水里或烫人的水里，把无数种植物的成分煮起来，混起来，……根据的完全是一些怪念头。这一切都被填塞到医学学生的脑袋之中。”
科学研究和创新使医学获得缓慢的进步。科学史家认为，现代医学始于维萨留斯，他把人体解剖学完全建立在精确观察的基础上，而不再跟从古代的权威;稍后的哈维(William Harvey，1578-1657)发现血液循环，他的成功彻底清除了盖伦理论的影响;爱德华.詹纳(Edward Jenner，1749-1823)1798年发明了接种方法，使人类免遭天花病毒的大规模危害;路易.巴斯德(Louis Pasteur，1822-1895)于1857年发现细菌致病，并且发明了消毒杀菌的方法;19世纪60年代，格拉斯哥大学的外科教授李斯特(Joseph Lister，1827-1912)发现空气中漂浮着的细菌引起手术伤口感染化脓，发明了消毒杀菌的外科手术技术;20世纪人们能够诊断癌症，通过早期诊断和及时治疗已经挽救了很多人的生命;20纪下半叶揭开了基因的秘密，医学进入了真正的理论科学时代，由此建立起来的科学体系可以和物理学中的牛顿体系或者量子力学体系相媲美;通过基因定位研究，人们已经发现基因与一些疾病的关系，比如人体第17号染色体上的P53基因具有抑制肿瘤的作用，当它发生突变或者整个基因被删除，人体组织就可能出现癌变;科学家正在研究实施“更换基因”的手术，改造人体细胞，用来治疗癌症和爱滋病;1957年发现人体对病毒的攻击会产生一种特殊的蛋白质(干扰素)，使其它细胞对这种病毒有免疫力，现在已经可以采用基因工程技术大量生产干扰素，不久后将被用来治疗各种病毒引起的疾病。按史家的说法，医学上99%的发现是在20世纪完成的。
还有个有趣的故事。据说1870年普法战争中，法国战败，普鲁士向法国索取50亿战争赔款，意图让法国长期背上沉重的债务包袱。结果法国却凭借巴斯德的发明带来的利益，一年之内就付清了这笔巨大的赔款。
即使最极端的物质财富主义者，恐怕也不能一边享受现代医学科学带来的好处，同时却否认医学对于人类是一笔价值巨大的基本财富。
例3。爱因斯坦狭义相对论最重要的成果之一是得到了质能转换公式E=mc2，它不但解释了恒星能量的来源，而且预示了人类的一个核能量时代。物理学家首先发现放射性重原子核分裂成两个轻原子核时(核裂变)，出现质量亏损，同时释放出巨大的能量，后来又在轻核聚变为重核(核聚变)的过程中，获得了更大的能量。
1934年，意大利罗马大学理论物理学首席教授费米利用中子对所有已知的元素进行轰击，研究人工放射性现象。1934年10月22日中午，他在靶子和中子源之间放上石腊板，结果发现作为靶子的银板，人工放射性增加了一百倍，最后确认是慢中子引发核反应。费米夫人是犹太人，受到墨索里尼排犹政策的打击。费米接受玻尔的建议，利用1938年12月10日在斯德哥尔摩领奖的机会，携带夫人和两个孩子逃出意大利，后来到了美国。
1942年12月2日下午3点45分，在芝加哥大学的一个网球场上，费米指挥完成了人类历史上第一次在控制条件下释放原子能的链式反应。两个助手提着能浇熄链式反应的化学溶液站在反应堆旁边，韦尔手持控制反应速度的镉棒，慢慢从石墨块和铀燃料组成的反应堆中抽出镉棒，链式反应开始，盖革计数器发出咯哒咯哒的响声。28分钟后，费米宣布实验成功，现场报告说，“这位意大利的领航员已经进入新大陆。”
两百年前哥伦布发现了美洲大陆，现在他的同胞费米在哥伦布发现的这块美洲大陆上，率先踏上了另一块新大陆。到1994年初，全世界的发电量中有17%是来自核能。
例4。1902年，奥地利植物学家哈贝尔兰德(Gottlieb Haberlandt，1854-1945)提出植物细胞的“全能性”学说，预言可以用一个植物细胞长成完整的植株。1937年美国科学家怀德用一块胡萝卜组织，在试管中培养出新的细胞和组织。1958年，美国植物学家斯蒂伍德用一个胡萝卜细胞，培养出完整的植株。今天，组织培养技术已经在种植业中获得广泛应用，为社会增加了巨大的物质财富。
基础理论的研究指引我们超越“神农尝百草”式的摸索道路，揭示出在实践中也许永远不能发现的应用前景。热力学理论帮助把蒸汽机提高到产业应用的水平，并为内燃机的发展指明了方向;牛顿力学为整个质量-能量工业体系奠定了科学基础;电磁波理论、相对论和量子力学使我们得以进入信息时代和核能时代; 孟德尔的遗传学说、哈贝尔兰德的学说、沃森与克里克建立的DNA模型，这类基本理论进展不但把生物学建立在新科学基础上，而且可能会帮助人类重建农业体系──如果以后还叫做农业的话。
费根鲍姆谈到量子力学时曾经说，“它告诉人们怎样可以取脏土来，用它造计算机。这就是我们学来和宇宙打交道的方式。这也是制作化学药品、塑料和其他一切东西的办法。”
科学理论为人类创造了难以估量的财富，或者说它本身就是人类最重要的财富。
1932年秋，爱因斯坦到美国讲学。1933年1月30日，希特勒正式上台，冲锋队查封了爱因斯坦的家，公开焚毁爱因斯坦著作。美国张开双臂欢迎这位科学巨子，请他到普林斯顿大学。法国物理学家保罗·兰捷文戏谑说，这如同把梵蒂冈搬到了新大陆，“当代物理学之父到了美国，现在美国就成了物理学的中心了。”不仅物理科学是这样，遗传科学也有相似之处。20世纪初，全世界遗传科学带头人几乎都在德国和奥地利，德国雄居世界遗传科学之首。后来德国纳粹政府认为遗传科学破坏了他们“种族优势”的理论，不利于他们推行种族主义政策，因此不予支持，德国的遗传科学研究陷入困境。30年代，德国著名的动物遗传学家戈德斯密特和植物遗传学家柯仑斯都被迫远渡重洋，到美国洛克菲勒基金会寻求帮助。德国逐渐失去了它的领先地位。二战期间和二战结束的时候，美国从欧洲“挖”去了很多科学家。1939年以前，德国有35位科学家获诺贝尔奖，美国只有14位获奖者，二战后，一半以上的诺贝尔奖被美国科学家获得。这些科学家使美国成为世界的科学中心，简直就是美国取之不尽的财富源泉。
例5。1774年11月，瓦特的蒸汽机在伯明翰运转正常，测试证明耗费同样的燃料，比纽可门蒸汽机出力要多一倍以上。
蒸汽机不象水力机那样取决于地理位置和水力资源，凡是能够使用煤的地方，都可以使用蒸汽机。1782年，瓦特还十分冷淡地看待希望他提供蒸汽机的纺织业主，他认为河边已经太拥挤，不相信这种厂子还能够大量增加。两年后，他就完全改变了看法，在离开水力动力的地方，利用蒸汽力量同样能够驱动纺织机器。瓦特的发明把工厂从狭窄的河谷推进到广阔的平原。1785年，出现了第一个用蒸汽机作动力的纺纱厂，1794年蒸汽机进入毛纺厂。紧接着，在交通方便，靠近市场和原料产地的一切地方，都出现了用蒸汽机作动力的工厂。
瓦特销售蒸汽机的价格十分公道，买主只付出每架机器的制造和安装费，另外加上比使用同等马力气压机所节约燃料价格的三分之一。
1775年2月23日，瓦特向下议院请求延长专利保护期限，因为时间已经过去了五年，而他们的蒸汽机工业应用才刚刚开始。瓦特向下议院算账，他们为蒸汽机投入的费用至少将达到1万镑，这是一笔巨大的费用;另一方面，这笔投入会给英国和全世界带来巨大的财富。国会认为瓦特的理由成立，批准将这个专利的保护期延长为25年。
到20世纪，美国历史学家斯塔夫里阿诺斯评价说，蒸汽机的历史意义，无论怎样夸大也不为过。它提供了治理和利用热能、为机械供给推动力的手段。因而，它结束了人类对畜力、风力和水力的依赖。实际上可以说，19世纪欧洲对世界的支配与其说是以其他任何一种手段或力量为基础，不如说是以蒸汽机为基础。
例6。1761年，英国皇家艺术学会悬赏鼓励人们发明新型纺纱机，要求新纺纱机一次能纺6根毛线、亚麻线、大麻线或棉线，只要一个人操纵。哈尔格里夫斯(James Hargreaves，1745-1778)接受了这个挑战。1765年他发明了多锭纺纱机(珍妮纺纱机)，1769年获得专利。珍妮纺纱机有8个锭子，但可以随着动力的增长而轻易增加。在哈尔格里夫斯活着的时候，已经发展到带有80个锭子以上了。1778年他去世时留下四千多英镑财产。保尔.芒图说，这个数目与他的发明带来的财富增加相比，那就微不足道了。他死后十年，人们计算英国拥有这种机器不少于两万架，最小的机器也能做6-8个人的工作。
例7。16、17世纪的炼铁业用木炭作为燃料 ，每炼一吨铁要两吨木炭，而烧一吨木碳要用两吨木材。这不但毁坏了大量的森林，而且铁的产量低，质量差。1612年，西蒙.斯特蒂文特获得用煤火冶炼铁矿的专利权。他认为自己的发明能够把高炉上每年花在木炭上的500英镑减少到十分之一，由此可以为炼铁业带来巨大利润，同时还能保护森林。
1709年，亚伯拉罕.达比(Abraham Darby)一世试验在高炉中用原煤代替木炭作为燃料，但是失败了。然后他叫人把煤烘焦成为焦炭，用焦炭作为炼铁的燃料，终于获得了成功。他儿子继承父志进一步改善了炼铁方法，用上了鼓风机和生石灰，能够从高炉中直接炼出棒状铁。
1760年，约翰·斯密顿用蒸气鼓风机代替水力风机，使高炉的日产量由12吨提高到40吨。
彼德.奥尼恩斯和亨利.科特，发明了搅拌炼铁法，把一个工厂的棒状铁产量由每周10吨提高到200吨。1784年以后，几乎所有炼铁厂都用上了搅拌炼铁法。1788年，英国铁产量为69300吨，1791年达到125079吨，增长的速度十分惊人。科特所订的特许权使用费是每吨10先令，1800年，科特的发明成为公共财产后，搅拌炼铁发以更快的速度普及开来。
英国人贝塞麦(Henry Bessemer，1813-1898)用冷空气吹过融熔的铁水，去掉铁中的碳。这种简单的方法使贝塞麦转炉在8-10分钟内可以把10-15吨生铁炼成低碳钢，节省了大量的燃料，生产成本降低到原来的十分之一。1855年，贝塞麦获得转炉炼钢的专利。
贝塞麦转炉只能用含硫、磷比较低的生铁作为原料。为了克服这个弱点，托马斯1878年发明了碱性转炉炼钢技术。1864-1868年间，马丁和西门子发明了平炉炼钢技术。这一系列的发明带来了巨大的物质财富。从1870年到1900年间，全世界的钢产量由51万吨激增到2783万吨。钢铁社会露出了曙光。
例8。1883年，德国人戴姆勒发明汽车用燃油发动机，1889年他制成第一辆采用汽油发动机的汽车，同年在巴黎博览会展出。他的发明开始了一个汽车和石油的时代。从20世纪初开始，石油取代煤炭，成为主要的产业能源，支配和影响了整个世纪的世界经济和政治形势。
例9。1946年，哈德为福特公司设计了一个生产汽车发动机的自动化系统，每14分钟可以生产一台发动机，而以前需要21个小时。
显然，这个发明增进了人类的财富。
例10。1944年，ENIAC计算机售价48万7千美元，包含18000个电子管，其性能不及今天的手持计算器。1960年，一个晶体管成本大约10美元，现在嵌入集成电路中的10个晶体管不到1美分。人们已经把成百万晶体管(INTEL Pentium的水平是310万)集成在几个平方厘米的空间里，可以用小电池作为能源。在电子管时代，这要占据一幢大楼，消耗一个中等城市所用的电力。现代的笔记本式计算机，售价一千多美元，充电一次可用6-8小时，其性能甚至超过了十年前的大型计算机。
例11。人们设想从动物身上移植心脏等器官代替人体内损坏了的器官，但是多次实验证明这种移植很难通过排斥反应的关口。英、美的基因工程专家首先在实验室里成功地把人体基因移植入某些动物的体内，试验显示当这些带有人体基因的动物的器官移植入人体以后，人体的免疫系统将不再出现排斥反应。首选的“器官动物”是猪，因为猪的器官大小、重量、形状与人类器官较为相近，生理功能也大同小异，猪的生命力极强，容易饲养。据报道已经培养了具有10%的人类基因的猪。
弗吉尼亚的科学家培养出转基因母猪Genie，Genie的乳汁中含有大量宝贵的人体C蛋白。用传统的方法获取这种血蛋白需要极其昂贵的设备，而且要用很多人捐献的血作为原料。
转基因生物技术的应用在伦理方面很有争议，但是从增进人类健康，挽救人的生命来说，它同样增进了人类财富。
例12。1793年，惠特尼(Eli Whitney，1765-1825)路过佐治亚州一个衰落的棉花种植园时，被漂亮而风趣的凯瑟琳.格林太太所吸引，他借故留下不走，结果在呆在这里的时间里发明了轧花机。轧花机主要由四个部件组成:1，供棉的棉斗;2.装有大量短钩的滚筒，滚筒旋转时把籽棉上的棉纤维剥离下来;3.固定的胸架，其功能是滤掉棉籽而放过挂在短钩上的棉纤维;4.胸架后面装有鬃毛滚筒，其旋转方向与第一个滚筒相反，能够将第一个滚筒上面的棉花刷下来，并用离心力将棉纤维抛出。这个简单的机器，使一个工人一天能够剥50磅棉花，劳动效率提高了50倍。1794年3月14日，惠特尼被授予发明专利。有了轧花机之后，农民纷纷改种棉花，迅速改变了美国南方的面貌。
例13。1830年，法国圣艾蒂安的坦莫尼尔，设计出一种真正实用的缝纫机。然而他的工场遭到洗劫，险些命丧黄泉。他逃出来后继续研究和改进缝纫机，于1848年在英国和美国获得专利。1857年他在贫困中死去。
例14。早年织布机上，得用手把梭子从一边投到另一边，织物的宽度受到人的双臂长度的限制，织布的速度也受到人手操作速度的限制。约翰.凯(John Kay， 1704-1764?)1733年发明飞梭，其操作者用一只手把织梭抛出去又拉回来，织布的效率大大提高，而且能够织出更宽的幅面。飞梭的发明一度造成了英国的“纱荒”，棉纱供不应求。
例15。1733年，约翰.怀亚特(John Wyatt，1700-1760)和刘易斯.保尔(Lewis Paul，?-1759)发明的纺纱机，在萨顿.科尔德菲尔德的一个小屋子里，纺出了第一根不依赖手纺的棉纱，1738年6月24日获得了专利。此时怀亚特估计，它的机器可能减少三分之一的劳动力。
例16。1774年，21岁的塞缪尔.克朗普顿(Samuel Crompton，1753-1827)着手研制更好的纺纱机，他把阿克赖特的水力纺纱机和哈尔格里斯夫的多轴纺纱机组合起来，到1779年，发明了精纺机(Mule Spinning Frame)。这已经是现代细纱机的原型了。由于不容易获得专利，他只好在自己家里使用。但是由于他纺出的纱特别细，马上引来了邻近的嫉妒和贪婪的制造商们，他们把梯子靠在他的窗子下面，还在他的墙壁上掘些洞眼偷看。克朗普顿无法长期保持秘密，又不忍心毁掉自己花费巨大的智力、资财和四年半时间获得发明，于是决定在大庭广众之中签名公开这个发明，纺纱厂厂主决定自愿认捐来补偿他。他们一共认捐了可怜的67镑6先令6辨士，而且一些人还赖掉了自己答应支付的费用。同胞们的高贵品性使克朗普顿心灰意懒，几年后他发明了一架梳棉机，刚一造成，他就把它砸烂，一边砸还一边大喊大叫:“至少这架机器是他们得不到的。”
克朗普顿一直在贫穷和痛苦中生活，1802年人们为他募捐，募得500镑左右。1812年，议会奖励他5000镑，表彰他的巨大贡献。而此时，精纺机已经用于几百个工厂，锭子总数达到了四、五百万个。精纺机能够纺出良好的高支纱，英国织造业用这种纱织出无比轻薄的细棉布，其质量超过印度棉布，由此确立了英国棉纺织业的绝对优势地位。
克朗普顿的发明还节约了大量劳动力，使产品中的原料价值增长了百分之一千到百分之五千，导致棉纱价格大幅度下降。100支棉纱的价格在1786年是每磅38先令，1788年35先令，1793年15先令，1800年9先令5辨士，1804年只值7先令10辨士了。
例17。德国数学家莱布尼兹 (Gottfried Wilhelm Leibniz，1646-1716)1679年创立了二进制数，使每一个数字都可以用0和1来表示。“所有的结合都出自0和1，就象上帝无中生有地制造了万物一样，宇宙的最初的本原只有两个，就是上帝和虚无”，他兴奋地说:“一个人完全能无中生有。”
两百多年后，二进制成为电子计算机的数制基础，我们今天应用电子技术创造的财富中，就有莱布尼茨的一份贡献。
例18·鲁道夫.狄塞尔(Rudolf Diesel，1858-1913)曾经半工半读，在慕尼黑理工学院学习。热力学教授告诉学生说，蒸汽机的热效率只有6-12%，而热力学之父法国物理学家卡诺曾经讲过，理想的热机几乎能将所有的潜能转变成功，教授指出，只有内燃机才可能接近理想的系统。二十岁的狄塞尔写道:“在这方面应该有所发现!。”根据卡诺循环理论，狄塞尔确定自己的研究方向是让汽缸保持恒温恒压，以便使热量更多地转变成动力。他回忆说:“一个理想发动机的概念纠缠着我，支配我的生命长达14年之久，直到最后形成明确的概念。”到1893年，他构想出一个可行的发动机装置，申请并获得了专利，在一些大公司的帮助下，制造出了样机。1894年2月17日，狄塞尔的内燃机在实验中运行了“划时代的一分钟”，1898年投入商业生产。内燃机不用精炼的汽油而采用廉价的重油，使用压缩空气获得高温而不需要特殊的点火系统，在整个动力冲程中，温度与压力保持恒定，热效率达到35%(理论效率可以达到75.6%)，而最有效的汽油发动机热效率只能达到28%。狄塞尔发动机广泛应用于交通和其它需要动力的地方。
1913年9月29日，因为经济陷入绝境，他在英吉利海峡的一艘轮船上跳海自杀。
例19。组织创新同样能够增进人类的财富，它甚至可以使人们在不增加自然资源投入的情况下获得巨大的利益。比较重要的组织创新有分工、货币制度、交换制度、标准化、科学管理，等等，期货交易、信用制度、超级市场也是十分典型的组织创新。
英国德比郡的理查德.阿克赖特(Sir Richard Arkwright，1732-1792)，一般认为是一个技术发明家，发明了水力纺纱机。按保尔.芒图的考证，阿克赖特不是真正的发明家，他至多不过是整理、组合和利用了他人的发明。如果真是如此，他也是一个组织创新(或者制度创新)者，他懂得利用技术发明并且把它们组合成一个系统。阿克赖特1771年就创建了最早的工厂，把技术转变成为实际的物质财富。阿克赖特本人热忱工作，抱负远大，他曾经夸口说:“如果我活得相当久，那我就能富有到可以把国债还清。”
例20。标准化是一个重要的组织创新，同样能够增进社会财富。1798年因美国有对法国开战的危机，政府急需4万支步枪。那位发明了轧花机的惠特尼跟美国政府签定一项合同，在15个月内要向政府交10000支滑膛枪。按当时的传统做法，必须请熟练的技工，每个人负责从头到尾制造自己的枪支，但是用这种办法根本不可能完成定单。惠特尼采用了一个新方案。他发明了专用工具，让每个工人连续制造一个标准的工件，这些可以互换的工件装配起来就是所需要的枪支。惠特尼曾当着杰斐逊总统的面，用一大堆散装零件装配步枪。惠特尼的创新已经包含了分工、标准化和互换性概念，当属于工业领域中的重大组织创新，后人认为他开辟了美国工业化大生产的新时代。
20世纪初，亨利.福特发明了装配线，成百倍地提高了生产效率。“T”型车潮水般地流出工厂，以其优质低价进入普通家庭。福特的发明改变了美国人的工作和生活方式。
“科学管理之父”泰勒(F.W.Taylor，1856-1915)首先正式提出从工具到工作条件全部实现标准化的工业要求，美国军方最早制定了质量标准，英国、加拿大、美国等国家也先后制定了国家标准。而国际标准化组织则在这些基础上建立了ISO系列标准，指导全世界的标准化工作。ISO细致地分别了硬件、软件(规范，图纸，程序)、流程性材料、服务四大类标准;社会的服务又分成运输、邮政、金融、饮食等十二类，形成各类的产业标准。ISO的目标是使顾客、职工、业主、供方、社会五方受益。
电脑和信息产业中，从信息符号、芯片引脚、芯片指令、机器总线、软件接口介面、数据通讯协议到各国的文字编码、工程图纸都有统一标准。IBM公司曾经是电脑业界的“霸主”，从推出IBM360、IBM370计算机起就左右了整个计算机产业，扮演了电脑界产业标准制订者的角色，当时即使财力雄厚的日本也不敢另立山头。1970年日本政府曾经作出决议:走与IBM兼容的道路，即要求日本计算机产业的产品与IBM生产的机器具有互换性。
产业标准一旦为社会接受，就积淀为社会文化和公共财富，即使标准的创立者也不能再随心所欲。IBM公司后来曾因为轻视这个问题，吃足了苦头。1981年，IBM个人电脑(IBM/PC)进入市场，它采用开放体系的概念，所有的技术标准都公诸于世。追随者蜂起，大量厂家为它编写软件并制造兼容机。IBM/PC形成个人电脑事实上的产业标准，迅速普及开来。巨大的成功使IBM陶醉于自己的经济和技术能力，萌发了甩掉追随者独占市场的念头。它不顾社会已经广泛接受的产业标准，推出了PS/2系列机。IBM在PS/2上面搞了几百个专利，希望以此封锁竞争者。从技术角度来看，新系列有很多优点，可是从社会财富角度看，IBM却筑成大错。产业标准一经采用，就成为一种社会文化和共同语言，生产者和消费者对它大量投资，使它成为大众的共同财富，这时它已经不属于任何企业的私有财产，改变这个标准已经不是IBM的财力所能够胜任的了。正如一个民族语言，就是一个历史形成的广泛的文化标准，是社会公产，不管它有多少缺点，要取而代之却不是一朝一夕所能够办到的事情。
IBM决策失误的后果是大亏一场。以COMPAQ为代表的许多兼容机厂商乘机崛起，攻城掠地，他们继续保持开放体系，许诺保护用户投资，取代IBM，从中大获其利。几年时间里，采用8086/8088微处理器的个人电脑已近淘汰，Intel系列CPU上升为功能强大的80386，80486和Pentium中央处理器，但是每一个设计者仍然小心翼翼地保证其兼容性，服从业已形成的产业标准，保护并利用这笔巨大的社会财富。到1994年11月7日，IBM、苹果、莫托罗拉三大公司就个人计算机共同标准达成协议，形成PowerPC个人计算机标准，新计算机将100%兼容IBM和苹果公司的软件，保证在更高的水平上利用已经存在的智力财富。
例21。技术创新往往还需要组织创新配合施行。瓦特的蒸汽机能够迅速获得应用的原因之一就是有幸得到马修.博尔顿(Matthew Boulton，1728-1809)的合作。博尔顿的素养很高，他曾经为了蒸汽机问题请教过本杰明.富兰克林和伊拉兹马斯.达尔文(著名生物学家查理.达尔文的父亲)。从1768年初次见到瓦特以后，他一直关心瓦特的研究，希望这个研究能够为自己的工厂解决缺乏动力的困难。1775年，在瓦特陷入经济困境的时候，他介入了这位发明家的事业，使启发明能够迅速投入工业应用。他目光远大，主张设置制造蒸汽机所必需的全套设备，制造可供世人使用的各种大小的机器，“仅仅为三个郡制造，那就不值得费事了:值得费事的，就是为全世界制造。”博尔顿以自己的雄心壮志和大胆精神推动制造蒸汽机的宏伟计划。在工厂中，他使用最好的材料和最熟练的工人，制造最好的产品，得到“英国第一流的工厂主”之称，并成为皇家学会会员。由于与博尔顿的良好合作，瓦特得以在生前见到自己发明产生的伟大成果，在这一点上胜过了许多发明家。
尽管我已经用了不少篇幅来复述人类的创新以及创新带来的物质财富，但是仍然太不够了，想一想，庞大的人类文明体系完全是人类创新的产物，象这样一部小书，哪怕叙述其中的万分之一也做不到。我们只好就此打住。
10.3 奠定信息社会基础的创新
如果说工业社会最初的创新主要是手工工场中技术改进性的发明，早期很少受到理论科学的直接指导，那么20世纪开始的信息社会就根本不同了。信息社会的核心技术──电子-电磁波技术，完全是在系统的科学理论基础发展起来的，是在科学理论的指导下进行探索和创新的产物。电子-电磁波技术改变了社会的生产形式，最后改变了整个社会面貌。
从人类文明开始以来，文化、科学和技术进步都是社会发展的终极原因，在20世纪，它们不仅是终极原因，而且已经成为产业与社会历史发展的直接动力和直接原因。
我们回顾一下对信息社会至关最重要的一些创新。
电报。1831年，法拉第发现电磁感应规律，引发了全世界研究电磁感应的热潮。卷入这个科学热潮的人中有一个叫作塞缪尔.莫尔斯(Samuel F.B.Morse， 1791-1872)，他本来的职业是艺术家兼银版照相师，任纽约国立图画院首任院长，颇有才华，人称美国的列奥那多.达.芬奇。1832年，莫尔斯乘船从欧洲回美国，看见同舱的一个物理学家做电磁学方面的实验，就向后者讨教，并由此萌发了通过电线传递消息进行远距离通讯的构想。经过刻苦学习和实验研究，1835年他用旧材料制成了第一台电报机。仅有电报机还不够，还必须发明一种与电报机配套的语言，即通信信码。莫尔斯完成了这个任务，发明了后来以他的名字命名的电码。这套信码用长短不同的信号(点与划)表示26个英文字母。1838年1月，他与助手贝尔进行3英里收发报实验成功。同年4月，获得专利。莫尔斯向国会提出申请，想要点钱，建立一条实验电报线路。经过五年的失败和搓磨，1843年美国国会进行了一次类似玩笑的讨论后，通过了一个修正案，同意拨款3万美元架设从华盛顿到巴尔的摩之间的电报线路。该修正案认为，这笔款项的一半将用于令人迷惑的实验。不过，事实证明莫尔斯用这笔钱解除了国会山的迷惑。在1844年5月24日举行的第一条电报线路通报典礼上，他发出了人类历史上第一份长途电报。电文是:“上帝创造了何等的奇迹。”
莫尔斯电报和莫尔斯电码到底有多大的意义呢?只要这样说就清楚了:这是人类第三代文化体系的开端。第一代文化体系以语音语言为特征，第二代文化体系以文字-纸张为标志，第三代文化以电子-电磁波介质与工具为标志。关于第一代与第二代文化体系，我们只能大体估计它们产生的年代或者首先出现在什么地区，不可能确定其创始者，第三代文化的起点非常明确，那就是从莫尔斯开始的。第三代文化体系使用了新创造的通信工具、新约定的通信信码、新的传播介质、新的传播速度，其技术特征与技术优势非常突出。
5月底，莫尔斯电报拍发了正在巴尔的摩举行的民主党全国大会的消息，电报在华盛顿引起轰动。每天都有大批人包围着办公室，要求看一眼电报机。他们保证“不管懂还是不懂，他们将一言不发，也不碰任何东西，他们仅仅希望能够说自己看见过它。”
8年后，美国宣称已拥有23000英里电报线路。1854年，美国最高法院确定了莫尔斯的专利权。1858年夏季，连接大西洋两岸的海底电缆竣工，美国全国都沉浸在欢庆中，全国到处都是营火晚会、烟花、军队致敬和即兴游行。当年9月1日，纽约举行了据说是这个城市历史上规模最为浩大的庆祝活动，美国科学家约瑟夫.亨利在庆祝演说中称电报为美国创造力的最大体现。
电话。1863年德国人J.P.赖斯提出电话原理，并且发明了振动膜送话器，完成电话发明的却是大名鼎鼎的贝尔(G.Bell，1819-1905)。1876年3月初的一天，贝尔和助手一起传送由振动金属簧片产生的曲调时，听出曲调的和声也能通过电路传播，经过一些调整后，他隔着几间屋子说:“沃森先生，过来──我等你”，这是电话传送的第一句话，3月7日，贝尔为他的发明申请了专利。同年在美国费城纪念独立宣言发表一百周年举办的博览会上，贝尔演示了电话装置，使两个相距很远的人通过电来互相交谈。这以之后不到25年时间里，美国每五十个人中就有一个人装上了电话。贝尔的电话是利用声波使送话器上的金属振动膜，引起附近线圈周围的磁场变化，带来相应的电流变化而传递声音的。爱迪生 (T.A.Edison，1847-1931)对电话作了改进，他采用碳精粒传声器，当声波使振动膜振动时，碳精粒受到压力变化，电阻随之改变，由此传递信息。
无线电。1887年，赫兹通过实验证明麦克斯韦预言的电磁波的确存在，它可以在空中传播，速度与光相同。意大利青年马可尼(Guglielmo Marconi，1874-1937)读了赫芝的论文后，萌发了用电磁波进行通讯的念头。他跑到德国，向赫芝求教，赫芝认为，如果要用电磁波作长距离通讯，必须要有一个覆盖在地球上空能够反射电磁波的反射镜，并表示不相信电磁波可以用于通讯。马可尼再向波罗尼亚大学里吉等人求教，知道在地球上空几十公里高度，存在一个电离层，能够反射电磁波。在理论上讲，用电磁波与地球上的每一个角落通讯的可能性是存在的。他立即着手进行实验。1894年，20岁的马可尼制成第一台无线电通讯器，可以隔两英里通讯;1895年9月他在发射机和接收机之间隔着一座山进行传播实验，他弟弟收到信息后鸣枪回答，实验取得了成功;1896年6月他获得了世界上第一项无线电专利，被公认为无线电报的创始人。由于意大利政府对此不感兴趣，1897 年马可尼在英国建立了无线电报和信号公司(1900年更名为马可尼无线电报公司);1899年跨越多弗尔海峡，实现了英法两国的无线电通讯;1901年实现横跨大西洋的无线电通讯，同年在英国和纽芬兰之间实现相距2700公里的通讯;1909年，马可尼获得诺贝尔物理学奖;1906年，美籍加拿大人费森登(R.A.Fessenden，1866-1932)发明了无线电话;1912年4月，英国白星航运公司(White Star Line)的泰坦尼克(Titanic)号豪华游轮在作从南汉普顿到纽约的处女航时，触上冰山，该船通过无线电呼救，拯救了大批旅客，此后政府规定轮船上必须配备无线电设备。
1950年美国在纽约和芝加哥市之间建造了一条容量为480路电话的微波接力通信电路，开始进行微波通讯;1962年美国发射电信星1号(Telstar 1)，把电视信号从美国传到欧洲，同时还可以传送600路无线电话;1965年4月6日，美国发射了“国际通讯卫星1号”，外号“晨鸟”，工作了11年;1980年10月，美国发射第一颗全数字网络通信卫星“商业通信卫星”(SBS)。
现在人们已经可以使用卫星完成个人通讯、定位、远距离教育等等工作。
电视。1862年，卡塞利发明用电报电路传输图像的方法，得到拿破仑三世的支持。英国人比德韦尔1908年提出了获得更好图像的方法:在发射机里联结90000个光电池，每一个电池都通过一个单独的线路跟接收机的相应点相连。这个构想引起了斯温顿的注意，后者开始设想用一根线路传递所有的信息，由一个电子开关依次接通90000个光亮点。1911年他在伦琴射线研究会发表论文，提到制作电视的技术方案，随后获得电视系统基础的专利。俄国彼得格勒的波里斯.罗生教授也在1907年独立地制造出了自己的电视装置，但是罗生没有放大器，图像效果不好。罗生的学生弗拉基米尔.兹沃里金(V.Zwerykin)十月革命后移居美国，他利用业余时间研究电视，于1923年获得电视摄像管的专利，1924年进行了演示，RCA公司出资5000万美元支持他的研究，经过几年的改进，1928年造出了光电摄像管。1933年，RCA公司制造出电摄象管的全套装置，一次实验成功，把电视传到了6.4公里以外的地方。
电子管。年龄稍微大一点的人，对电子管记忆尤新，从应用技术角度来说，电子技术时代就可以追溯到烧得发烫的电子管。19世纪末，约翰.弗莱明给爱迪生的灯泡加上一个金属底座，发现了一种捕捉高频信号的办法，发明了真空二极管。1906年美国发明家李.德.弗罗斯特(Lee de Forest，1837-1961)在弗莱明的基础上发明真空三极管，1907年获得专利权。不过最早的三极管与二极管一样，都是作为检波管使用。1911年弗罗斯特因为开办公司破产，来到旧金山，联邦电报公司的艾尔维尔热情地邀请他入伙，于是这位发明家到了帕洛阿尔托。稍后一段时间里，弗罗斯特因为涉嫌原公司的股票舞弊案随时可能被判入狱，然而在这段日子中，他做出了一个伟大的发现。他和助手在鼓捣改进三极管的过程中，发现了三极管的放大功能，他们把三极管与电话连在一起，外面传过来的手表嘀答声变得震耳欲聋。这个嘀答声是电子技术时代的报幕声，一个新时代的帷幕就此拉开来了。
电-磁技术。1877年12月6日，爱迪生发明了留声机，用唱针刻制纹路保存声音信息，这是一个声-电-机械技术相结合的发明，直到20世纪60、70年代，人们还普遍使用爱迪生发明的留声机。波尔森1900年发明钢带录音机，创造了电-磁结合记录信息的技术。1950年6月，中央音乐学院就是用进口的钢丝录音机，录制了民间艺人阿炳演奏的《二泉映月》、《听松》、《寒春风曲》、《大浪淘沙》、《昭君出塞》、《龙船》。不久后阿炳就谢世了。钢丝录音机为保存传统文化艺术立了一功。
用电-磁技术保存信息，是20世纪的一件大事。磁信号易于转变为电信号，而电信号如同万能通行证，很容易转变为其它信号。通过电-磁信号技术，人们可以用机器进行符号的识别处理──它导致了智能机器的诞生。更广泛的产业含义还在于，用物质的不同状态代替不同的实物，使人们悟出了一个道理:他们需求的并不全是所谓物质财富，真正需要的是某些功能。早在19世纪上半叶，萨伊就已经指出，所谓生产，不是创造物质，而是创造效用。但是直到100多年以后，人们才普遍理解了这句话的深刻含义。从此之后，以产品功能为目标的新产业体系开始崛起，而以实物数量为主要目标的传统产业体系相对衰落。无形财富取代物质财富成为最突出的产业增长方向。
不仅电-磁转换意义重大，光电转换、电-化学能转换、电-机械能转换、电-生物信息转换、电-文化符号转换以及电-脑信息转换都是了不起的大事，每一种新的能量和信号转换技术都能开辟出新的产业天地。
晶体管。座落在美国新泽西州的默里山的贝尔实验室，是世界上规模最大的电子学研究基地。1947年12月23日，贝尔实验室半导体材料研究小组的威廉·肖克利(William Shockley,1910-1991)、约翰·巴丁(J.bardeen,1908-1991)、华尔特·布拉顿(W.Brattain,1902-1987)小组在锗晶体表面放上两根金属针，接通电压时，发现了电波放大作用。他们继续跟踪研究，制成了点接触型晶体三极管。1949年，肖克利用NPN结和PNP结作基本结构，研制出结型晶体三极管，而结型晶体管本身又成为后来的集成电路的技术基础。发明半导体三极管，跨出了由新科学向新产业技术渗透的关键一步，这个发明奠定了量子力学体系下电子-电磁波产业体系的技术基础。1950年10月3日，贝尔实验室被授予晶体管的发明专利。1956年三位发明者共获诺贝尔物理学奖。
与电子管比起来，晶体管体积小，耗电低，可靠性高，被人们称为“三只脚的魔术师”。发明晶体管是量子力学体系中一个改变了世界面貌的技术创新。据说晶体管专利带来的收益，足够贝尔实验室10000人50年不工作而享受全工资。
集成电路。1958年7月中旬，德克萨斯仪器公司的杰克.基尔比在休假期间产生了一些新设想，他决定将许多晶体管集合在一个硅片上。新创意的关键特征是，所有电路元件用同一种材料制成;这些电路元件互相绝缘，互不干扰;所有电路元件焊接在半导体圆片的主要表面或附近，借助先进的半导体技术把它们连接起来。1959年初，基尔比用单块锗晶体制成了包括电阻、电容和晶体管的固体电路，第一块固体电路里面包含着5个元器件。
费尔柴尔德(仙童)公司的科学家们走的是另外一条技术道路。他们利用照相平板印刷技术让大量晶体管在硅芯片表面重复排列，用扩散、沉积方法制成电阻器，用反向p-n结隔离芯片上的器件，并在晶片表面蒸发金属，通过二氧化硅层中的窗口连接电路元件，制成固体电路。这就是平面处理技术。
1959年，基尔比为他的“微型电路”申请了专利，费尔柴尔德的罗伯特.诺伊斯在1959年7月也申请了专利。两家相互控告，上了法庭，法庭裁决将集成电路的发明专利授予基尔比，而将关键的平面技术工艺方面的专利授予了诺伊斯。
这位罗伯特.诺伊斯就是后来举世瞩目的INTEL公司的创始人。
1971年，Intel 4004问世，其中集成了2300个晶体管，而体积不过小指甲一般大，因此被称为微处理器。Intel公司的创建人之一Gordon Moore 1965年宣称，微芯片的性能每18个月左右就提高1倍。他的预言已经成为人们公认的法则，到现在，微处理器的性能比Intel 4004 提高了数万倍。
电脑。从1943年开始，宾夕法尼亚大学的科学家，在莫齐利(J.W.Mauchly)和埃克特(J.P.Eckert)领导下开始研制电子计算机。他们耗费了200000个工时，于1946年造出了第一部数字电子计算机，命名为ENIAC(Electronic Numberical Integrator and Computer)。ENIAC用了18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，6000个电开关，重30吨，耗电150千瓦，体积有两个车库大，占地170平方米，造价48.7万美元。它每秒钟平均能做500次加法或者乘法，除法能做50次，这个速度比当时的继电器式计算机快1000倍。ENIAC平均每7分钟就会出一次小故障。它藏在深宫高墙之中，要相当够身份的电脑专家才能使用。
1946年，埃克特和莫齐利辞掉宾州大学的工作，在费城成立了电子控制公司(Electronic Control)。1951年6月，他们推出美国第一台作为商业产品的电子计算机UNIVAC，意为环宇自动计算机。
1952年12月，IBM公司第一台计算机IBM701设计完工，在纽约向用户开放，1953年4月正式推出。
