2.1 创新历史进程

从世界层面探讨技术创新，主要关注的是发生在一个或多个国家的重大技术革命。这种创新的技术应用到社会生产上，能够积极提升整个社会的劳动生产率，甚至引领整个社会的商业发生变化。在世界商业史上，这也被称为工业革命。一般认为，到目前为止，世界性的工业革命已经发生了三次，每一次工业革命都是由技术的重大突破所引起的。了解历史有助于我们理解创新活动的一般规律，有助于我们对未来的科技发展进行探索性的预测。

2.1.1 第一次工业革命

第一次工业革命以英国为起点和中心并非偶然。英国在17世纪中后期打败荷兰获得对海洋的控制权后，大规模地扩展海外贸易和开辟海外殖民地。新航路开辟后，英国成为大西洋航路的中心。英国相应地在政策和制度方面不断进行调整，使商业贸易成为社会的核心，有力地促进了经济的快速发展。传统的工场手工业的生产已经不能满足英国国内外市场不断扩大的需求，整个社会对工业生产领域的新技术有着迫切的需求。

在当时的英国工业中，棉纺织工业是最有利可图的行业。通过长时间的发展，英国已经拥有一批运行良好的手工作坊，也有一整批技术工人。因此，在这样的行业中，技术的出现和迭代更为容易。1733年，飞梭被发明出来，直接改变了当时纺织业落后的手工编织方式，使工作效率提高了两倍。1764年，手摇多锭纺纱机（又称珍妮机）出现，它一次可以纺出许多根棉线，极大地提高了劳动生产率。不过这种手摇的机械依赖人工，仍有很多不足。1769年的水驱动纺纱机就是为了应对这一问题而问世的。1779年，一款综合珍妮机和水驱动纺纱机的优点而成的新型纺纱机（骡机）成为当时最新的技术产品，该机可同时旋转三四百个纱锭。

尽管纺织工业不断推进，但动力不足的约束始终存在。在蒸汽机出现之后，这一问题终于迎刃而解。1782年，瓦特吸收前人的研究成果，成功研制了可以从两侧推动活塞的蒸汽机。这一具有划时代意义的技术创新，使蒸汽机成为一种强大且方便的动力机，一举解决了工业发展中动力不足的问题。

1806年，英国基本完成了棉纺织业的机械化和动力化改造。英国棉布的产量和质量都得到大幅提高。棉纺服装不仅穿着舒适，而且价格低廉，成为当时欧洲乃至全球的热销商品。1800年，英国棉纺织品出口额占出口总额的25%，1828年，这一比例达到了50%。棉布成为人类历史上第一个全球性的商品。与此同时，瓦特改良的蒸汽机（如图2-1所示）逐渐应用于化工、冶金、矿山、交通运输等部门。到19世纪中叶，英国的主要工业基本实现了以蒸汽机代替传统的人工或水力驱动的生产方式，机器大工业取代了以手工技术为基础的家庭手工业和车间工业。

英国工业革命使得英国的社会生产力迅速发展。在短短几十年的时间里，工业革命使英国从一个落后的农业国一跃成为当时世界上最先进的资本主义工业强国，英国被称为世界工厂。在工业革命期间，依托强大的技术革新力量，英国建立了强大的纺织业、冶金业、煤炭业、机械业和运输业。到了19世纪中叶，英国几乎完全垄断了世界市场。

英国的工业革命也对其他资本主义国家的工业革命产生了重大影响。凭借资本在不同地域间的迅速流动，其他很多国家开始学习英国的成就和经验。1825年，英国受国内、国际上多种因素的影响，取消了机器出口禁令，这使得技术在国家间的扩散更为迅速。1825—1840年，英国的机器出口额从20 000英镑增加到600 000英镑，是原来的30倍。与此同时，英国的新技术和技术人才不断外流。德国、法国、美国等国家也相继迅速实现了工业革命。

2.1.2 第二次工业革命

随着第一次工业革命的发展，英国成为当时世界上最强大的国家。英国的繁荣一直持续到第一次世界大战。在这个阶段，尽管英国的工业处于世界领先水平，但已经有明显的征兆显示危机即将到来。实际上，在第一次工业革命中占据绝对优势的机器设备此时已经显得陈旧，但从资本家的角度看，技术和设备的更新并不是首选，因为这需要大量的资金投入。作为最大的殖民帝国，英国拥有巨大的销售市场、原材料生产市场和廉价劳动力市场，即使在技术和质量水平较低的情况下，资本家仍然可以从殖民地获得巨大的利润。但从国家的发展来看，当这个国家不能跟上技术的更新换代时，超越和淘汰就将发生。

第二次工业革命的标志是以电机为代表的电力技术。发电机、电动机、电灯等电气设备是这一时期的重要发明。到了19世纪90年代，远距离电流传输技术实现重大突破。与此同时，发明于18世纪初的内燃机在19世纪末基本得到了完善。这些发明为工业提供了比蒸汽机更方便的非生物动力，并迎来了电气时代和内燃机时代。

第二次工业革命的代表国家是美国和德国。

美国在南北战争（1861—1865年）结束之后清除了封建和殖民地的影响，这为资本主义经济全面发展扫清了障碍。大量欧洲移民，特别是英国人，开始涌入美国。富饶辽阔的西部土地的开发，为新技术的使用提供了广阔的土地。铁路的发展使得幅员辽阔的美国能够实现便捷的交通。以蒸汽为动力的农业机械迅速发展，为大规模工业化积累了技术。与此同时，美国一方面积极引进英国和德国的电力技术，另一方面大力激励自己电力技术的发明和发展。1879—1914年，美国电气工业的产值增长了135.6倍，达到3.6亿美元。电气技术的兴起，一方面可以用于机器动力，另一方面则从根本上改变了通信技术。随着电报、电话等技术的发明，美国的通信技术飞速发展，到1924年，美国已有500家电台。第二次工业革命的另一个重大技术变革是内燃机的发明和应用，它促进了汽车和航空工业的崛起。美国在19世纪90年代才引进汽车制造技术，凭借丰富的石油和钢铁资源，其汽车工业的发展速度超过了其他国家。1908年，福特的T型轿车成功地从生产线中推出。1929年，美国注册汽车总数达到2 675万辆，平均每四个人中就有一个人拥有汽车，美国成为名副其实的汽车王国。

在第二次工业革命中，德国的崛起与美国几乎是同步的。从19世纪中期开始，随着英国实施自由贸易政策，德国取消了对外的机器禁运。德国借机从英国引进了大量先进的机械设备，并通过引进、消化、吸收和创新，实现了国内钢铁工业的发展。1840—1870年，德国生铁和钢产量分别增长了六倍和八倍以上。在工业化进程中，德国政府的推动发挥了巨大作用。18世纪，德国的一些大的联邦已经建立了相对开明的专制主义制度，它们主张政府在经济发展中扮演积极的角色。在这一背景下，各联邦政府制定了一系列促进经济、教育和科技发展的政策，鼓励技术创新。在19世纪上半叶，德国各联邦已经开始不同程度地进行农业改革和社会改革。德国统一后，随着中央集权政府的建立，德国经济真正进入快速发展时期。

整体来看，第二次工业革命极大地促进了生产力的发展，对人类社会的经济、政治、文化、军事、科技和生产力都产生了深远的影响。不过，就整个世界范围来看，几个主要的资本主义国家的经济发展是不平衡的。美国和德国取代老牌的资本主义强国英国和法国，成为世界经济中的领先国家。新兴大国与旧帝国主义在殖民地、财富、资源和劳动力方面的激烈竞争带来了全世界范围的战争，世界格局发生了巨大的变化。

2.1.3 第三次工业革命

第二次世界大战之后，世界的技术革命中心从欧洲转移到了美国。美国从19世纪末开始，通过第二次工业革命积攒了雄厚的经济实力，积累了丰富的技术。两次世界大战期间，美国本土没有受到大战的破坏，社会环境较为稳定，不少国家的科技人才纷纷前往美国。第二次世界大战之后，美国尤其重视基础科学的理论研究，并且积极鼓励科技成果的推广和转化。这些因素使得美国迅速成为第三次工业革命的发起地。

以电子计算机为代表的信息技术是第三次工业革命的标志性技术。1946年2月14日，由美国军方定制的世界上第一台电子数字积分计算机（electronic numerical integrator and calculator，ENIAC）在美国宾夕法尼亚大学问世。这台电子计算机是美国军方为了满足火炮弹道轨迹计算的需要而定制的。因此第三次工业革命与前两次的一大显著不同就是，它并不是由商业需求所引发的。ENIAC使用了17 840支电子管，占地170m ² ，重达28t，功耗为170kW，运算速度可以达到每秒5 000次的加法运算。ENIAC的问世具有划时代的意义。

在电子计算机出现以后，美国贝尔实验室的威廉·肖克利、约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿发明了基于锗半导体的、具有放大功能的点接触式晶体管。虽然这个发明在当时没有特别高的商业价值，但是其发明意义重大，它的出现为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生奠定了基础。1978年，电子计算机的运算速度达到了运算1.5亿次/s。20世纪90年代以来，随着芯片技术的不断发展，电子计算机朝着更快、更小的趋势发展。与此同时，集成电路和电子计算机行业的飞速发展，造就了如今美国加利福尼亚州电子工业密布的硅谷。

电子计算机的出现和普及，使得信息成为全世界范围内人们生活、生产中必不可少的联结工具，信息对整个社会的影响逐步提高到绝对重要的地位。20世纪90年代以来，依托电子计算机存在的互联网行业迅速发展，各个社会维度的信息量、信息传播和处理速度都以几何级数的方式快速增长，很多人也把这一时期称为信息时代。

第三次工业革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革，也影响了人类的生活方式和思维方式。随着科技的不断进步，人类的衣、食、住、行、用等日常生活的各个方面也在发生重大的变革。