作者：赵炎
出版社：清华大学出版社
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创新简史：打开人类进步的黑匣子试读：
前言
写《创新简史：打开人类进步的黑匣子》这么一本书，有来自三方面的灵感，或者说渊源。
从2004年开始，我就进行技术创新、创新网络、创新联盟和集群的研究。十多年的教学、研究和社会服务生涯，令我越来越感觉到，我们这个国家需要创新。但是，在创新的理念，尤其是基本概念的内涵和外延方面，有很多需要梳理的地方。2012年，出版了《创新管理》教材之后，不少学校、课程班采用了这本教材，但是也有很多人问我：“创新只在技术、科学上才有吗？在商业或者其他领域中，难道就没有创新了？创新过程中到底有什么问题是值得我们注意的？”为创新正本清源，让这个社会对创新的概念更加清晰，我感觉这个责任越来越重。但是，要解决这个问题，接下来另一个问题就冒出来了——怎么做？如果还是用我们学术研究的套路，出教材、出学术专著，进行观点的阐述，能有好的效果吗？我很怀疑。不讳言地说，科学精神在我们的民众中还是匮乏的，普通老百姓对于科学、技术、文化、体制、产业这些基本领域的了解还很不够。虽然我们的大学毕业生数量已经突破了每年800万人，但是高学历并不意味着就懂得和发扬科学精神了——就拿我带的硕士生、博士生来说，很多对科学研究的基本方法、框架、思想都是一无所知的，需要重新进行逻辑思维、整合思维、批判性思维、问题导向思维的培训，而这种情况在中国高校并不鲜见；往大了说，在产业界、政界，甚至学术界，我们的一些“精英”所做的事情都是不科学甚至反科学、伪科学的。所以我觉得，在目前这个时期，用学术灌输、说教的方法，不太容易取得好的效果。怎么办？
2015年，读了尤瓦尔·赫拉利的《人类简史》，我怦然心动。这本书是非常“异类”的一本历史书，它对于人类历史作出了令人匪夷所思的阐述，然而掩卷沉思，又令人不得不对其中大胆的想象力和自洽的逻辑而赞赏。尤其是对于“科学—资本主义—帝国”三者的相互增强的关系的探讨，让我这个从小就对世界史感兴趣的人有了一种醍醐灌顶般的对诸多史实的全新角度思考。用这种科普的文笔来进行历史知识的传授，或者说进行个人观点的营销，是很巧妙的，而且也是需要很深功力的（顺便说一句，《人类简史》中有关“科学”“技术”“科技”的概念没有梳理清楚。当然，我们也没有必要对作者求全责备）。并且，由于参与了中国科协的一些工作，我了解到科协近年来越来越强调科普、科幻的工作。因此，我渐渐意识到，用一种类似于科普的笔法来撰写这么一本书，应该是有可能得到大众承认的。
第三个方面的渊源，应该说是自己的一点私心——一颗未曾泯灭的当作家的心。虽然当一名大学教师是很忙碌的（绝不像大多数人想象的那样悠闲自在），而且在中国的高校做老师实在是压力山大，各种考核指标、会议、表格、评估满天飞——然而这也让我有了足够的动力，保持对新鲜知识的饥饿感。尤其是我们做创新管理的研究，更需要“不务正业”，要博采百家之长。近几年，三位作家的书籍让我大呼过瘾。
本书初稿完成之际，《流浪地球》电影还未上映，但是科幻作家刘慈欣的《三体》早已声名鹊起。建立在费米悖论“Where is everybody（大家都去哪儿了）”的基础上，并通过逻辑推理（虽然经过中科大校友的分析，逻辑并不完全严密）建立了“黑暗森林”法则，我认为这个套路是我看过的所有科幻小说中最为逻辑自洽的，因此也是最“接近真实”的科幻小说；并且书中还推出了诸如“飞刃”“智子”“水滴”“曲率驱动飞船”“二向箔”等令人目眩的“黑科技”，还对“黑暗森林”的末世场景进行了正面强攻，这种写作内容和技法上的创新也是技术上难度极高的。可以说令人脑洞大开，大呼过瘾。弗·福赛斯的间谍惊悚小说则仿佛教科书一般，不厌其烦地把间谍工作中的每个环节、每个动作都从头到尾进行详细刻画，细节描绘的丰富简直到了外科手术般令人发指的程度，让人看着他的小说几乎就可以依样画葫芦地去做一个间谍。马伯庸的《风起陇西》和《三国机密》，用一种全新的视角解读了三国历史，看上去似乎荒诞不经，但是仔细推敲却不无道理，而且历史的这种可能性是不能绝对排除的，并且这种解读是建立在作者对正史深刻透彻的参悟基础上的，如果没有对正史的每一个细节的深刻理解和反复推敲，是不可能写出这种作品的。在我看来，这三位畅销书作家不仅在各自的领域做了出色的创新工作，而且还在无形之中培养了公众的科学意识、创新意识、想象力、逻辑思维和批判性思维。他们做到的，正是我们这些创新研究学者日日夜夜梦寐以求的。
所以，有这三个因素，我便决定用这种科普而不是学术的笔法来进行创新概念的推广。虽然这本书不属于严格意义上的科普书籍，但是行文是异曲同工的。
我们的公众对于创新往往只知大概，不求甚解。例如技术领域的晶体管的诞生、科学领域的电磁学理论的发展等。创新到底需要什么特质？需要注意什么问题？需要规避什么风险？每个细节都是值得推敲的。因此，我尝试用丰富的细节来为公众展示创新过程，并分析其中的各种问题，引发大家的思考。在第一章中，关于发现DNA双螺旋结构的故事就是一个非常引人深思的案例。希望通过这样的案例，能让热衷于“创新”的全社会都冷静下来，多思考一些创新的相关问题。若能如此，则心意足矣。
创新是一个非常宽泛的话题，涉及方方面面。因此，书中也有对一些经典问题的思考和分析，例如“钱学森之问”“李约瑟难题”，还有对中国产业创新的“七宗罪”的拷问。
创新的概念是外国人提出的，学术研究的理论也大多是翻炒国外的理论。本书在最后尝试着提出“集约式创新”和“粗放式创新”的概念，并且用“精致式创新”去对应学术界已有的“朴素式创新”，试图总结和提炼出适合中国情境的创新模式。本书还用“情趣式创新”来概括在中国比较普及的、群众喜闻乐见的创新。
感谢清华大学出版社高晓蔚编辑的大力支持。本书终于即将付梓，这与高编辑的努力是分不开的。经过千日的酝酿和数易其稿，希望这次创新性的尝试也能体现出笔者期待的价值。如果没有，那当然不是读者的错，也不是笔者的错，因为创新的本意就是trial and error（试错），不断地犯错、不断地纠错。反反复复，寻寻觅觅，有错则改，无错加勉，砥砺前行，才能像生物进化树那样，一次又一次地证明某一条道路走不通，到最后只剩下那一条走得通的道路，那就是我们最终要走的路。赵炎于上海大学管理学院2019年3月12日第一章历史上的创新第一节创新：推动人类演化的力量一、人类的演化
人类为什么能够演化成今天这样？人类社会为什么能够进步到今天这个程度？对于今天忙忙碌碌的人们来说，这两个问题实在是毫无意义。但是，仔细思考起来，又有谁能够一句话说得清楚？
6亿～7亿年前，动物在地球上出现。从那以后，动物界的演化基本上是依靠无意识（或者说自发的）行为而进行的。不论蚯蚓在土壤里挖掘，还是海豚在大洋中嬉戏，不论雄鹰在万米高空中翱翔，还是猎豹在广袤草原上捕食，它们的行为大都不是自觉的。生命的演化速度也处于一个相对较为缓慢的水平。
距今10万～15万年以前，在东非生活的现代人类的祖先——智人，刚刚开始学会生火，开始宣称这个世界上存在神灵。他们看起来是那么顽冥不化，似乎再过100万年、1000万年，他们的生存状态也不会有什么大不了的改善。
然而，就是从那时候开始，智人逐步从东非向这个星球的各个区域挺进，开始征服地球。从那以来，智人以及随后的人类开始有意识地运用自己的四肢和头脑，并且是越来越多地依靠头脑，来开展日常的生产和生活。在此过程中，人类的智力水平大大地提升了，行为的主动性大大地增强了。
2000年前，人类所能从事的复杂的、称得上有技术含量的活动，不过是制作弓箭、战车，或者耕种小麦、玉米，或者像阿基米德提出杠杆原理和浮力原理，或者像李冰主持修筑都江堰水利工程。
500年前，人类所能做的最复杂的事情，可能达到了制造大型帆船、原始火箭的水平，或者推导出地球围绕太阳旋转的模型，或者进行超过上万公里的横跨欧亚大陆的远程贸易，或者像王安石那样推行新法、像英格兰那样推出《权利法案》，或者像达·芬奇、米开朗琪罗那样在文化领域大有建树。
200年前，人类有了缝纫机、动力织布机，提出了概率和微积分，发明了煤气灯，创作出了《马赛曲》，证明了牛痘的预防效果，用载人氢气球进行空中侦察。卡文迪许测量了万有引力常数，伏打发明了干电池，瓦特的蒸汽机开始被大规模运用于经济领域，英国政府实施了单一金本位制。
50年前，美国已经能够发射金星探测器和地球同步轨道通信卫星，IBM的民用计算机开始使用集成电路，苏联航天员实现了太空行走，日本的高速铁路新干线的时速超过200千米。
今天，一个毫不起眼的普通人所做的任何一件平淡无奇的事情，例如在办公室敲击电脑键盘和发送Email，乘坐民用飞机做长途旅行，或者在家里用遥控器打开电视机和空调，用电饭煲做饭，在我们的远古亲戚的眼中都越来越显得不可思议。他们一定会认为，眼前的这个怪物究竟在做一些什么事情？看上去这么奇怪，甚至不可理解！
在人类社会进步的过程中，人类的认知能力、技术能力、组织能力、沟通能力越来越强大。与其说是越来越多地改造地球，不如说是越来越深刻地改造人类自身。随着仿生学、人工智能、计算机网络的迅猛发展，人类也在自我进化，而且这个进程就像奔驰在高速铁路上(1)的列车，越来越快，停不下来。当然，这个过程也伴随着问题：人究竟会变成什么？我们究竟希望自己变成什么？“人”的定义最后会(2)变成什么？人在各方面能力的强化，终将把我们引向何处？人类社会将走向何方？二、创新的各个领域
从智人开始，我们就在不断强化自己的各方面能力。技术的进步(3)从未中断。技术方面的创新一直是创新的主战场。最早的石器工具（石刀、石斧）赋予了原始人十倍甚至百倍于自己双手的力量，使得更有效率的采摘、更加精巧的制作生活用品，甚至更加大胆的猎杀狮虎豹等活动成为可能。火的应用使人类掌握了强大的自然力量。车轮的发明使长距离快速移动成为可能。时至今日，技术的进步使我们在更多的领域做得更好、更快、更精细、更有效，使生活更加丰富和便捷。如果技术演化的加速原理的确存在的话（正如到目前为止所显示(4)出来的那样），我们地球人类的科学认知将迅速增强，而且很可能呈一种指数增长的趋势。有可能在不远的将来，我们就会进入技术大爆炸的时代，今天新出现的技术到了明天早上就会变得一文不值。然而，就像克隆、转基因、原子能、大型水坝等技术引起广泛的争论、质疑甚至声讨一样，技术进步给人类带来的问题往往并不比福利少。对此我们应当保持清醒和谨慎，甚至提前保持一点杞人忧天的态度也未尝不可，至少比狂妄自大的人类中心主义和人类沙文主义强。
人类是有好奇心的。最早的人就有仰望星空的本能（尽管随着互联网和智能手机的泛滥，这种本能似乎正在迅速退化）。科学发现作为好奇心的产物，一直在人类社会的演进中扮演重要的、基础性角色。从哥白尼到伽利略，从牛顿到爱因斯坦，从达尔文到史蒂芬·霍金，人类运用自己的聪明才智，一步步加深对现实世界的认识。每一个科学上的发现，都意味着人类对现实世界的认知又加深了一层。这种科学认知的加深，为人类在其他领域的前进提供了关键知识。尽管我们这种认识和宇宙中更高级的智慧和文明相比，可能还无法相提并论，但是这毕竟是我们人类可以自我选择的进程。
为了彻底地摆脱原始部落那种靠山吃山靠水吃水、男人外出捕猎和采集野果、女人饲养牲畜和操持家务的生活方式，人类不断地扩大生产规模，升级生产方式。先是畜牧业从农业中分离出来，形成了第一次社会大分工；接下来，手工业脱离了农业；再后来，商品生产、货币也开始出现；此后，机器化大生产、大规模生产的实现，极大地提高了人类的生产能力，也极大地改善了我们的生活；互联网的出现、信息化的进展、个性化定制，为人类再一次实现生产能力的跳跃式发展注入了原动力。产业方面的创新，一直以来都是人类文明社会中的主战场。归根结底，创新不能停留在论文纸面或者专利证书的层面，实现商业价值和社会价值是必由之路，而这就必须归结到生产活动——也就是产业。
仓廪实而知礼节。人类在填饱肚皮、仰望天空之余，也创造了愉悦自我的活动。有的人拿起了小提琴和风笛，用各式各样的旋律去追求情人；有的人拿起了颜料和毛笔，用时而狂放不羁、时而细致入微的笔墨来刻画现实世界或者理想中的天国；有的人则用榔头和剪刀来抒发自己的情感；甚至当人们围坐在酒桌或者茶壶前，觥筹交错或者坐而论道之际，也诞生了形形色色的酒文化和茶文化。历史上，文化方面的创新层出不穷，把人塑造成了今天这样拥有复杂情感、强调丰富体验的样子。如果没有这些文化活动，人不过是会拿起工具做出一个桌子、让自己能够吃饭睡觉活下去、没有任何情感、不会享受生活的行尸走肉罢了。时至今日，文化上的新生事物越来越复杂，门类也越来越多。今天，很多人在选择变换国籍的时候，文化方面的考虑事实上扮演着关键的角色——你究竟喜欢交响乐还是广场舞，更愿意品尝香槟葡萄酒还是茅台五粮液？
一个有争议的创新领域，可能是人为了生产生活而进行的组织管理方式。一个原始部落内部的主要活动概括起来可能只有5～6种工作，只要依靠一个白发苍苍、经验丰富的族长的权威进行管理，就能确保所有人（或者大多数人）相安无事地和平共处下去。农业社会中的见多识广的村长、城邦中的聪明睿智的元老、游牧民族中的能征善战的首领，都是特定条件下诞生的组织管理的领袖。然而，生产的社会化大分工越来越精细，社会的组成部分越来越多样化，数量越来越庞大。今天的一家数百人规模的软件公司，其中的分工种类数量可能就超过了《清明上河图》所刻画的宋代都城的分工种类数量。社会这台机器越来越复杂和难以驾驭，人类社会也相应地创造了不可谓不丰富多样的制度，对这种大规模群体的组织模式和管理方法提供解决方案。两党制和多党制，议会制和君主立宪制，大陆法系和英美法系，资本主义和社会主义……人类社会在体制创新方面所展现出的创造力从来都不逊色于科学和技术领域。
在人类历史上，涌现了无穷无尽的创新。事实上，在人类演化的历史长河中，创新就是一个一个的脚印，每一次创新活动和创新成果，都引导人类向更聪明、更智慧、更灵活、更强大的方向前进，也引导人类社会向着更复杂、更精确、更有弹性的方向进步。毫不夸张地说，人之所以是今天的人，就是因为历史上成千上万的创新活动，一点一点地把我们塑造成了今天这个样子。人类为什么能够演化成今天这样？人类社会为什么能够进步到今天这个程度？关于这些问题，答案就隐藏在创新这个黑匣子中。第二节世界历史上的创新案例一、科学创新：DNA双螺旋结构
1953年4月25日，美国遗传学家沃森（James Watson）和英国物理学家克里克（Francis Crick）在英国《自然》（Nature）杂志发表了一篇合著的论文，提出DNA双螺旋结构模型。这个发现宣告了分子生物学的诞生，在生命科学史上翻开了划时代的一页，给人类社会带来了巨大的影响。1 过程
20世纪50年代前后，有一批物理学家和化学家采用X线衍射技术研究DNA分子结构，包括著名的伦敦皇家学院的威尔金斯实验室，还有加州理工学院的鲍林实验室。而真正的发现者，则是个非正式的研究小组，事实上他们可以说是不务正业。
1951年，23岁的沃森既是一位遗传学者又是一位野鸟观察家，他15岁时进入芝加哥大学，那时还是个早熟而无礼的青年。他于1951年从美国到剑桥大学卡文迪许实验室做博士后时，虽然其真实意图是要研究DNA分子结构，挂着的课题项目却是研究烟草花叶病毒。比他年长12岁的克里克是一位晶体学家，他认为自己在30岁左右时就已经相当出色了。当时他正在做博士学位论文，论文题目是“多肽和蛋白质：X射线研究”。沃森说服与他分享同一个办公室的克里克一起研究DNA分子模型。他们从1951年10月开始拼凑模型。
1951年，他们俩都是名不见经传的小人物，35岁的克里克连博士学位还没有拿到。受到前人的影响，他们原来按照三股螺旋的思路进行了很长时间的工作，可是既构建不出合理模型，也遭到结晶学专家的强烈反对，工作陷入僵局。1953年2月，他们看到了威尔金斯(5)（Maurice Wilkins）等人拍摄的DNA晶体的X射线衍射照片。根据照片，整日焦虑于DNA结构的沃森和克里克立即领悟到了——两条以磷酸为骨架的链相互缠绕形成了双螺旋结构，氢键把它们连接在一起。分别代表腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和鸟嘌呤的A、C、T、G按照一定的次序排列于双链上，A与T相对应，C与G相对应。知道一条DNA链上的字母顺序，另一条链也自然得到了确认。DNA的双螺旋链不断盘绕，加上蛋白质，就形成了存在于每个细胞核内的染色体。
利用从剑桥的五金行里取得的零件，沃森逐渐收集了大量用作DNA成分的部件，并在克里克的帮助下将它们组合在了一起。这些部件的组合一旦完成，沃森与克里克便如同蓄势待发的飞行员，跑道上的指示牌、旗帜以及指示灯已经一一到位，只等他们完美地起飞。几经尝试，他们终于在1953年3月获得了正确的模型。最终制成的模型清晰明了、精美而令人印象深刻，最重要的是，通过碱基互补配对原理，它让人们了解了遗传机制的关键。任何一个见到该模型的人，无疑都会重复沃森与克里克激动的话语“如此漂亮的结构必须存在”！2 启示
■挑战权威才能创新
在科学界经常遇到的是年轻人对权威无原则地屈服，甚至沃森在得知鲍林提出的是三螺旋模型的一刹那，也曾后悔几个月前放弃了自己按三螺旋思路进行的工作。不过两位年轻科学家并没有盲目迷信，而是最终选择了向权威挑战，这需要勇气，更需要严肃认真的实验工作和深厚的科学功底。他们为了赢得时间，加快了工作。因为他们相信这是鲍林的智者千虑之一失，很快本人就会发现错误并迅速得出正确结论。事实证明，他们的大胆取得了回报。
■跨界往往通向创新
推断出DNA是双螺旋结构的，不是生物学家，而是一群物理学家和化学家。威尔金斯虽然在1950年最早研究DNA的晶体结构，当时却对DNA究竟在细胞中干什么一无所知，在1951年才觉得DNA可能参与了核蛋白所控制的遗传。富兰克林也不了解DNA在生物细胞中的重要性。作为一个化学家，鲍林研究DNA分子则纯属偶然——他在1951年11月的《美国化学学会杂志》上看到一篇核酸结构的论文，觉得荒唐可笑，为了反驳这篇论文，才着手建立DNA分子模型。克里克从事的是蛋白和多肽的X射线晶体衍射研究。外加唯一一个遗传学家，当时年仅23岁的沃森。正是由于学科交叉，这些科学家才有可能破解DNA双螺旋结构的密码。
■学术交流推动创新
在探索DNA分子结构的开始，卡文迪许实验室的沃森和克里克远远地落后于他们的竞争者——伦敦皇家学院的富兰克林和威尔金斯。然而，伦敦皇家学院研究小组由于成员之间的沟通不畅，无法有效地工作。富兰克林开始负责实验室的DNA项目时，有好几个月没有人干活。威尔金斯不喜欢她进入自己的研究领域，但他在研究上却又离不开她。威尔金斯把富兰克林看做搞技术的副手，后者却认为自己与前者地位同等，两人的私交恶劣到几乎不讲话。在那时，对女科学家的歧视处处存在，女性甚至不被准许在高级休息室里用午餐。她们无形中被排除在科学家间的联系网络之外，而这种联系对了解新的研究动态、交换新理念、触发灵感极为重要。
与此相对的，早在20世纪初，卡文迪许实验室就形成了一个“茶歇”（tea break）的习惯，每天上午和下午，都有一个聚在一起喝茶的时间，有时是海阔天空的议论，有时是为某个具体实验设计的争论，不分长幼，不论地位，彼此可以毫无顾忌地展开辩论和批评。这种不拘一格、学科交叉的氛围确实有利于学术进步，所以这种习惯已经被国外许多大学和研究机构仿效，在国际学术会议的日程安排中，茶歇这个环节也已经成为通行的惯例。3 深远的影响
■医学和医药
DNA双螺旋结构模型的提出，引发了今天以基因工程为核心的生物技术。1977年，美国科学家第一次用大肠杆菌生产出人脑激素——生长激素释放抑制素。这是基因工程研究的首次重大突破。自此以后，仅美国批准的上市治疗疑难病（包括遗传病、心血管系统疾病、免疫系统疾病、肿瘤及传染病等）的基因工程药品就超过120种，有近400多种处于各期临床研究阶段，约3000多种处于临床前研究开发阶段，2000年产值和销售额已超过200亿美元。
DNA双螺旋结构模型的提出，使基因疗法成为可能，为目前尚无理想治疗手段的遗传病、恶性肿瘤、心血管病、传染病等的治疗展示了广阔的前景。
在DNA双螺旋结构模型的基础上，“人类基因组计划”于1990年开始实施。2000年6月26日，参加“人类基因组计划”工作的6个国家共同发表声明，完成了人类基因组计划的DNA框架图。凭着这张人体细胞DNA中所有碱基排列顺序的地图，医学有可能实现“先知先卜”。当一个人还没有症状时，通过DNA检测就能知道他未来会不会患心脏病、老年痴呆症、癌症等，从而可以提前预防，杜绝疾病的发生。在进行“人类基因测序”工程的同时，科学家们也正在进行人类功能基因组研究，也就是对人类基因的功能进行深入研究，这将对人类的健康保障和医药产业产生更深远的影响。
■农业
基于对DNA、基因、遗传学方面的认识不断加深，转基因技术在植物品种改良的研究方面取得了巨大的进展，包括以下几个方面：抗除草剂、抗病毒、抗虫、抗细菌、抗真菌的转基因植物已进入大田试验，有的已推广；对抗盐、碱、抗寒、抗旱、抗涝的转基因植物研究已初见成效，有的已进入大田试验；在研究农作物蛋白质、脂肪、淀粉含量和品质改良方面的转基因植物有的已告成功，有的已进入大田试验；延缓成熟、耐储藏、能保鲜的转基因番茄已商品化；改变纤维(6)颜色的转基因棉花的研究有的已获成功；等等。
但是，转基因研究和转基因产业在全球范围内引起的广泛争议表明，相当多的人对这一领域的潜在问题和巨大风险仍然保持清醒。在进一步的研究揭示更多情况之前，保持谨慎或许是对人类自身更加负责的一种态度。
■工业
利用基因工程的方法构建工程菌，可以对工厂排出的废水、废料和残渣进行净化处理，一方面可以治理环境，另一方面也可以获取食用和饲料用的单细胞蛋白。
微生物发酵法可以生产许多化工原料，如乙醇、丁醇、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸等。用转基因的方法构建工程菌，可以大大改进产品质量并提高产量等。
利用转基因的方法构建工程菌可以生产制造塑料的原料——聚羟基丁酸，这种产品可以被微生物分解，从而消除白色污染，没有毒害。
利用基因工程的方法，还能为缓解能源危机带来新的机遇。地球上的化石燃料终将枯竭，代之而起的是生物能。微生物发酵法用甘蔗、木薯粉、玉米渣等生产酒精。科学家还在研究通过转基因的方法创造多功能的超级工程菌，使之分解纤维素和木质素，以便利用稻草、木屑、植物秸秆、食物的下脚料等生产酒精。
■总结
可见，DNA双螺旋结构的发现，对医学和医药、农业、工业的发展产生了巨大的影响，大量的病人得以治愈，更多更优良的农作物（粮食、蔬菜、水果、经济作物等）得以生产，更多更好的工业产品得以制造。巨大的经济效益和社会效益，使这一发现毫无争议地成为人类科学史上一大重要的创新。二、技术创新：飞机的发明
1903年12月17日，威尔伯·莱特（Wilbur Wright）和奥维尔·莱特（Orville Wright）兄弟二人先后驾驶他们自己设计的“飞行者一号”飞机，成功地升空飞行。这一天，他们的最好成绩是留空59秒，飞行距离260米。他们成功地实现了人类第一次载人动力飞行。飞机是20世纪最伟大的发明之一。经过100多年的努力，民用航空、通用航空和军用航空等领域都得到了高度的发展，对社会、经济、科技、文化和军事等领域，都产生了巨大而深远的影响。1 过程
两千多年前中国人就已发明了风筝。19世纪末，滑翔机和蒸汽机都已经成熟，许多先驱者开始研究动力飞行。
威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟俩自幼喜欢机械，喜欢航空。1896年8月9日，两兄弟听到德国航空先驱李林塔尔（Otto Lilienthal）在一次滑翔飞行中不幸遇难的消息，受到极大的刺激和感动。与此同时，熟悉机械装置的莱特兄弟认定，人类进行动力飞行的基础实际上已经足够成熟，李林塔尔的问题在于他还没有来得及发现操纵飞机的诀窍。于是，莱特兄弟满怀激情地投入了对动力飞行的钻研。
这时候，莱特兄弟开着一家自行车商店。他们一边干活挣钱，一边研究飞行资料。3年后，他们掌握了大量有关航空方面的知识，决定仿制一架滑翔机。他们首先观察老鹰在空中飞行的动作，为此，他们常常仰面朝天躺在地上，一连几个小时仔细观察鹰在空中的飞行，研究和思索它们起飞、升降和盘旋的机理。然后一张又一张地画下来，之后才着手设计滑翔机。
1900年10月，莱特兄弟终于制成了他们的第一架滑翔机，并把它带到吉蒂霍克海边，这里十分偏僻，周围既没有树木也没有民房，而且这里风力很大，非常适宜放飞滑翔机。兄弟俩用了一个星期的时间，把滑翔机装好，先把它系上绳索，像风筝那样放飞，结果成功了。然后威尔伯坐上去进行试验，虽然飞了起来，但只有1米多高。第二年，兄弟俩在上次制作的基础上，经过多次改进，又制成了一架滑翔机。这年秋天，他们又来到吉蒂霍克海边，一试验，飞行高度一下达到180米。
他们非常高兴，但并不满足。他们在想：能否制造一种不用风力也能飞行的机器？兄弟俩反复思考，把有关飞行的资料集中起来，反复研究，始终想不到用什么动力，把庞大的滑翔机和人运到空中。有一天，车行门前停了一辆汽车，司机向他们借一把工具，来修理一下汽车的发动机。弟兄俩灵机一动，开始思考能不能用汽车的发动机来推动飞行。从这以后，弟兄俩围绕发动机动开了脑筋。他们首先测出滑翔机的最大运载能力是90千克，于是，他们向工厂定制一个重量不超过90千克的发动机。但当时最轻的发动机是190千克，工厂无法制造出这么轻的发动机。在机械师泰勒（Charles Taylor）的帮助下，莱特兄弟动手制造了一台功率约12马力、重77.2千克的活塞式4缸直列式水冷发动机。他们还制作了螺旋桨，并将带螺旋桨和发动机的飞机模型，放到自制风洞中进行了模拟测试。他们很快便着手研究怎样利用发动机来推动滑翔机飞行。经过无数次的试验，他们终于在滑翔机上安装了螺旋桨，由发动机来推动螺旋桨旋转，带动滑翔机飞行。
又经过多次试验，反复思考，严格检查，借鉴他人的经验教训，莱特兄弟已经到了成功的边缘。1903年12月17日，莱特兄弟带着他们装有发动机的飞机再次来到吉蒂霍克海边试飞。10时35分，一切准备就绪。为了能够率先登机试飞，兄弟俩决定以掷硬币的方式确定谁先登机，结果弟弟奥维尔赢了。奥维尔爬上“飞行者1号”的下机翼，俯卧于操纵杆后面的位置上，手中紧紧握着木制操纵杆，威尔伯则开动发动机并推动它滑行。在飞机达到一定速度后，威尔伯松开手，飞机像小鸟一样离地飞上了天空。虽然“飞行者1号”飞得很不平稳，但是它毕竟在空中飞行了12秒共36.5米，才落在沙滩上。接着，他们又轮换着进行了3次飞行。在当天的最后一次飞行中，威尔伯在30千米／秒的风速下，用59秒的时间，飞行了260米。人们梦寐以求的载人空中持续动力飞行终于成功。人类动力航空史就此拉开了帷幕。2 启示(7)
■继承他人的研究成果
李林塔尔在1896年试飞中不幸遇难逝世的消息，促使莱特兄弟开始关注航空和飞行的问题。在头两三年，他们主要是进行一些航空入门，阅读有关书籍以加深对于航空的了解。此时，他们的航空研究仍属于业余状态，并没有立志进行飞机研究。
在他们开始认真对待飞行问题后，就感到不那么简单，问题成堆。但他们不是闭门造车，自己闷头研究，而是首先求助科研机构。1899年5月，威尔伯·莱特给著名的科学机构史密斯研究院写信求助，向他们索取与航空有关的资料。研究院给他们提供了一份清单，其中有查纽特的《飞行机器的发展》、兰利的《空气动力学试验》、李林塔尔的《作为航空基础的鸟类飞行》以及1895年、1896年和1897年的《航空年鉴》。在仔细地阅读了这些文献之后，他们“惊奇地发现，在人的飞行问题上，已经花费了大量时间和金钱，而且有那么多杰出的科学家和发明家都在这方面进行过研究，包括达·芬奇、乔治·凯利博士、兰利教授、贝尔博士（电话发明人）、马克辛（机枪发明者）、查纽特、帕察斯（蒸汽涡轮发明者）、托马斯·爱迪生、李林塔尔、阿尔代、菲利普斯先生和许多其他人。”这些文献对他们帮助最大的是《航空年鉴》和《飞行机器的发展》。
看过这些资料之后，他们深深感到自己原来对航空知识的了解竟然是那样的少。通过研究这些资料，他们获得了重大教益。一是学到了许多基本的、系统的航空知识，特别是设计飞机所必须的基本部件和空气动力学知识，这使他们从一开始就有了较高的起点，避免了走很多的弯路；二是他们认识到飞机研制面临的重重困难，认识到前人存在的不足从而想到飞机研制应该采取正确的方法。
当时，一位名叫兰莱的发明家，受美国政府的委托，制造了一架带有汽油发动机的飞机，在试飞中坠入大海。莱特兄弟得知这个消息，便前去调查，并从兰莱的失败中吸取了教训，获得了很多经验，他们对飞机的每一部件进行了严格的检查，制定了严格的操作规定。
这是莱特兄弟与其他飞机研究者的不同之处。在他们之前，制造动力飞机的人很多，但很少有人认真研究并充分吸取前人或同时代人失败的教训。
■强调观察和实验的重要性
莱特兄弟对鸟类的飞行进行了大量观察。他们常常仰面朝天躺在地上，一连几个小时仔细观察鹰在空中的飞行，研究和思索它们起飞、升降和盘旋的机理。当年他们提出的许多新颖想法，都在以后的航空工业中得到了应用。例如，他们发现鸽子的翼尖沿着一个横向轴摆动，这样就可以控制它的横向平衡。莱特兄弟把这种方法成功地用于飞机设计上，就是所谓“翼尖曲翘”的控制方法。为了研究飞机的稳定控制性，1899年莱特兄弟首先制作了一个1.5米宽的滑翔机，实际上有点像一只大风筝。目的是试验证明他们发现的保持平衡的翼尖曲翘方法的有效性。试验结果是肯定的，这给予他们极大的信心。
于是在1900—1902年间，莱特兄弟又先后制作了3架试验用的全尺寸滑翔机。用它们进行了无数次试验飞行，分别对展弦比、翼面积、翼面弯曲度进行了调整，对水平安定面和垂直安定面进行了改装，使滑翔机的稳定性和操控性得到很大改善，升力也得到较大提高。在经历了多次失败和挫折后，到1902年9月末，用第3号滑翔机试飞，威尔伯·莱特的最好成绩达到26秒内滑翔190米，奥威尔·莱特的最好成绩达到21秒内滑翔188米。这个巨大的成功使得莱特兄弟极度兴奋，他们感到给飞机加装发动机的时机到了，决定向动力飞行进行最后的冲刺。
在此期间，为了获得设计飞机所需要的可靠的数据，莱特兄弟还进行了多次空气动力学的实验。特别值得一提的是，他们自制了一个小型的风洞，风扇功率1.5kW，长约1.5m，口径56cm×56cm，风速27km/h。他们用它进行了几千次实验，研究了200多种不同翼型，获得了大量数据，为他们以后的成功打下了坚实的基础。
在他们的动力飞机“飞行者1号”试飞取得具有巨大历史意义的成功后，莱特兄弟并没有满足，他们又设计制造了“飞行者2号”和“飞行者3号”，反复试验，不断改进飞机的性能，克服了快速转弯时的失速、失控的问题，使之能够做转弯和圆周飞行、倾斜飞行、8字飞行、重复起降。到1904年10月5日，飞行者3号的最好纪录是在38分2秒内飞行了38.6km。飞行者3号被看作世界上第一架实用动力飞机。
可以说，没有这些试验和实验，就没有莱特兄弟设计制造飞机的伟大成功。3 影响
■20世纪初
莱特兄弟在实现飞机发展的突破后，于1908年创建了世界第一家飞机制造企业——莱特飞机公司，并获得美国陆军订货，这标志着航空工业的诞生。紧随莱特飞机公司之后，美国和欧洲迅速出现了其他一些飞机制造企业。在这一时期，这些企业的规模一般都比较小，近似于作坊。很多企业和个人在世界飞机制造业发展进程中发挥了重要作用。有些企业发展延续到现在，如洛克希德公司和罗罗公司等；有些企业是经过整合后发展，如布雷盖公司和英国的几家飞机公司；也有很多企业消失。
第一次世界大战使航空工业实现第一次大发展。全世界的企业数量达到约200家，航空发动机厂80家，战争期间生产的飞机和发动机数量分别为20多万架和23万多台。在飞机发展方面，欧洲企业领先于美国，“一战”中的优秀作战飞机多是欧洲企业的产品。“一战”时期美国军用飞机发展相对滞后的原因主要是美国不是主要参战国，不像参战的欧洲国家那样全力发展军用飞机。还有一个原因是莱特兄弟提起飞机专利诉讼，阻碍了美国寇蒂斯等其他航空先驱的飞机产业发展。尽管欧洲个别企业也受此影响，但影响相对较小。
由于对航空意义和价值认识的不断提升，应用领域不断拓展，人们将更多的创造力和资源投入飞机制造和航空产业发展。材料与工艺、飞机发动机、导航仪表与操纵系统、仿真训练设备等技术发明与创新不断取得进展。第二次世界大战中，交战双方为制空权进行了激烈竞争，更刺激了航空技术与飞机制造产业的快速发展。至第二次世界大战结束，飞机发动机功率已从不到10 kW增加到2500 kW，最大平飞(8)时速已近800 km/h，俯冲速度已近音速。
■飞机制造业的战略地位
自从飞机发明后，日益成为当代不可或缺的运载工具，改变和促进了人类文明进程。飞机制造业是国家战略性产业，对国家军事安全有重大影响，对经济和科技发展有重大推动作用，配装航空武器系统的空中力量对战争胜负具有关键性甚至决定性的作用。在民用领域，航空运输是目前最快捷、最高效的交通运输系统，随着经济全球化的进一步深入以及社会进步和技术发展，航空运输将有更大的扩展空间。军民用飞机的市场需求巨大，其价值和附加值极高，对经济发展有着重大贡献。而且航空科技高度复杂，其发展能够有力推动相关科(9)技的发展和突破。
因此，尽管飞机制造业已有百年的发展历史，其地位和作用不但没有减弱，反而不断提升，未来前景更加广阔。
■飞机制造业的规模
目前，美国飞机制造业直接从业人员40万～45万人，年产值2500亿～3000亿美元。欧盟27国飞机制造业直接从业人员35万～40万人，年产值2000亿～2500亿美元。加拿大飞机制造业直接从业人员约8万人，年产值约300亿美元。日本飞机制造业直接从业人员约3万人，年产值约120亿美元。巴西飞机制造业直接从业人员约3万人，年产值约100亿美元。中国飞机制造业直接从业人员约40万人，年产值约400亿美元。三、产业创新：福特公司的T型车
福特公司的T型车是世界上第一条流水线上装配而成的汽车。福特通过改变生产方式，提高T型车产量，从而使价格不断降低成为了现实。全新的T型车被称为“便宜小汽车”，走入寻常百姓家，获得了前所未有的销售量。从此以后，人类的生活方式和思维方式发生了天翻地覆的变化，汽车时代到来了。称T型车为20世纪最重要的汽车产业创新毫不为过。1 过程
19世纪末20世纪初，内燃机已经被发明与使用，并成功运用在汽车上。圆转炉提高了铸铁的效率，之后，更加先进的平炉炼钢工艺迅速成为美国钢铁生产的主要方法。把铁矿石炼成钢铁的鼓风炉越造越大，1860年每周只能生产100吨，到第一次世界大战时的日产量已达到1000吨。1900年随着美国南部石油油田不断发现，石油产量取得很大的提升，从而其价格大幅度降低，大部分工业和家庭开始选择石油作为其动力和取暖原料，使用石油成为众多交通工具的动力选择。20世纪初，美国一跃成为全球最大的经济体。1900年，美国的人均收入比英国多100美元，是法国的近2倍，是日本的近10倍。国民收入远高于其他国家，实现了国家富裕，大众富裕。购买汽车成为美国民众潜在的主要消费方式。
1895年，杜里埃兄弟建立了美国第一家制造汽油引擎的汽车工厂。然而，直到20世纪初，汽车仍然停留在奢侈品的层面，只有富人买得起。
亨利·福特（Henry Ford）发誓要“制造一辆为大众服务的汽车”。在威尔斯（Childe Harold Wills）的协助下，1908年3月，福特终于成功地推出了设计简洁、价格低廉、耗油量小的T型车。T型车是一种简化了的厢式小轿车，全部黑色。T型车的推出，迅速打开了市场，在其持续的20年里，外观没有太大变化。1913年，T型车的销量达到168 220辆，供不应求。新的生产方式势在必行。
从1913年年初开始，福特汽车公司摒弃了旧式的静态组装法，首创一种动态的生产组织方式：在工厂上部完成各个零件的加工制造之后，通过传送机、管道等方式，运送到下部的各个楼层的生产车间。这些零部件及所有的必需品，全部提前堆放在沿线选定的位置上。将汽车车身和底盘一排60个依次摆开，分别安放在“木马”上，“木马”被放在传送轨道或传送带上，由卷扬机钢索缓缓牵动。受过训练的组装工，每个人只需完成一项简单的任务，随工件移动，时而行走，时而“乘坐”，按程序进行整车的装配。而汽车零部件则按领班和管理人员控制的速度送给工人。这就是如今尽人皆知的“流水线”。在当时，这可是独树一帜。
福特聘请了当时最著名的建筑设计师艾伯特·卡恩，专门设计并建造了高地公园（High-land Park）工厂。经过不断地试错，1913年8月，“流水线”大批量生产方式正式投入运行。装配一辆T型车整车所耗费的时间就从原来的约12.5小时缩短为5小时，1925年10月又降至惊人的10秒钟。流水线生产方式使福特公司的汽车产量从1908年的6 158辆猛增到1917年的815 931辆，10年间增长130倍。
每辆T型车的成本和售价也相应地大幅下降，售价从1910年的780美元，降至次年的690美元，到1914年已降至360美元。1923年，一辆T型车售价降到了265美元。这个价格已经够低的了，已经在很多人的购买力之内。
然而，福特还不满足。1914年，他把自己工人的薪酬提高了一倍，在福特公司实行5美元／日的工资制。这在很广的范围内带动了一次加薪风潮。与此同时，另外一个效果显现出来——想想看，只要花费3～4个月的工资，就可以买一辆全新的T型车！事实上，相当大的一部分增发的薪酬，又以购买T型车的方式，回到了福特的腰包。狡猾的福特用这一招“欲擒故纵”，为汽车的大众消费运动起了推波助澜的作用。T型车真正做到了走入寻常百姓家。
1921年，T型车产量已占到世界汽车产量的一半以上。从1908年第一辆T型车面世到1927年停产，T型车的销售数量多达1500万辆。福特流水线成为标准化产品的机械化生产的代名词。2 启示
■个性决定创新
在创新的研究中，创新者的个性往往被忽视了。然而，创新在很大程度上是一种创新者的心理活动，是个性的结果。在T型车的创新过程中，福特的个性扮演了重要角色。甚至可以说T型车的创新在一定意义上就是福特个性的体现。福特的个性表现在节俭、朴素、实用、大众化等方面。他生于农家，长期做工，具有百分之百的当时普通人的价值观念。恰恰是这种价值观孕育出了福特颇合时宜的汽车创新理
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