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第5章 从无到有(1)

一、技术发明的本质

什么是技术发明呢?

技术是一种在生产实践中体现出来的经验累积与应用技能;发明是新事物或方法与创新。

我们这里主要阐述的是通过发现支点,发现原创理论,再将原创理论,转化为技术原理形成技术原型,再转换为技术专利,建立自己的专利壁垒的一系列原创创新过程。这里并不排除将已有的理论去完成成果转换,转移到应用技术原理、技术原型或技术成果。即将知识形态的东西转化为实物形态的东西。

技术发明的本质和科学发现不同,技术发明是创造,是从无到有!

技术发明完全是按照人类社会需要、生产生活的实际需要与时代相适宜的创造。人类科技史上绝大部分技术发明都是通过科学理论、原理转化为技术原理或技术、技术原型或技术成果,达到创造性的从无到有。即现代的原创技术创新。

比如:遗传学从孟德尔发现了遗传学第一、二定律开始.到摩尔根基因理论,建立了分子生物学理论,随着DNA双螺旋结构的突破,才转化形成基因工程、基因技术、蛋白质工程技术、克隆技术、转基因生物技术……

从伯克瑞射线到居里放射性,到居里夫妇的核裂变,转化为原子核技术、原子弹、核电站……

奥斯特的电磁感应转换为莫尔斯的电报……

赫茨的电磁波转换为马可尼的无线电通信技术……

巴丁的表面能级转换为晶体管技术、计算机、网络……

所以技术发明最宝贵的是原创创新。从科学原理和科学发现中推理或提炼技术原理,技术原型,使技术发明成为科学成功的物化,则是技术发明的重要方法和主要途径。可见其中关键是自主创新和开发原创技术的创新。所以,这一途径与方法产生的技术发明的最大特点是原创性技术发明,这最突出地表达了从无到有的技术发明的本质。

从无到有是一个历史概念,有很强的历史属性。让我们简单讨论如下:

以电报为例,1820年奥斯特在偶然实验导线通电热效应的研究中发现,在热导线旁边的一个磁针在电流开与关的瞬间发生了偏转,从而发现了电磁感应——这是电学理论的创新!

1822年斯契林研制成单针电报机……

我们说技术发明是从无到有,就在于这种应用电磁感应理论转化为可应用的电报机(技术原型:一根导线中有电流通过,其旁边的磁针发生偏转,以偏转的角度大小,与电流强弱的关连来判断传递信息)。在此之前世界上并不存在这种装置,电报技术处于空白。由于电报是电学最早的应用技术,它经历了静电式、电化学式、电磁式的不同形式研究进展。但电报的突破有赖于奥斯特原理向技术原理的转化,技术优势转换为市场专利优势,它带有很强的历史属性。

1793年夏普利用信号兵旗语的启发,发明了一种视力信号机。1753年英国莫利逊工程师用静电原理:26根导线对应26个字母与小球相连,再和起电机相连,小球接收端.当小球受电磁感应被吸起时,能记录对应字母传递信息,这种26根导线对应26个字母的复杂系统产生的低效率。根本无法进入实际应用与市场专利。1836年英国发明家库克制成了电磁电报机,并申请了专利。但由于电磁软件的欠缺只建成从伯丁顿到西德雷顿2l公里长的电报线。

真正进入应用系列的电报是41岁的美国画家莫尔斯发明的电报机。一个偶然的机会,使他放弃了画家的艺术生涯——1832年10月10日,莫尔斯乘坐“萨丽”号邮船回纽约。在邮船甲板上,他听到杰克逊对奥斯特和富兰克林电效应的神奇讲演后,便步入了电报发明的神奇领域。

莫尔斯的划时代贡献是突破库克电报机常常受阻电磁铁不能正常工作,他运用画家的无限丰富的想像力,发明了电码软件并完成了电码软件与电磁硬件的匹配。这是人才优势转化为技术优势的要旨。让我们抄录一段莫尔斯的科学笔记。莫尔斯写道:

“电流是神速的,如果它能够不停顿地走10英里。我就让它走遍全世界。电火花是一种信号,没有电火花是另一种信号,时间间隔也是一种信号,用组织三种信号的不同组合代表不同的字母、数字,就能够把信息通过电线传到另外一个地方去。这样,能够把消息传到远方的崭新的工具就可以实现了。”

这是最重要的电磁软件支点。他把电火花、没有电火花和时间间隔的空挡三者和26个字母与数字对应,形成了技术突破和最早的剪比特艺术,解决了电码软件与电磁硬件的合理匹配,容易操作,突破了信息容量大的实用关键问题,才使莫尔斯的电报机产生了强大的生命力。这就是为什么莫尔斯电码在网络时代仍沿用至今的原因。

从上述史实的技术发明可以看出技术发明的历史属性和优势转换:电报机是在1750—1850年这100年时间内,相对集中的研究中心与焦点,是最具有近代历史意义的通信信息装置和研究科技前沿。1753年英国莫利逊工程师用静电原理——1793年夏普利用信号兵旗语的启发,发明了一种视力信号机——1820年奥斯特在偶然实验导线通电热效应的研究中发现电磁感应——1836年英国发明家库克制成了电磁电报机——1937年莫尔斯研究制成的方便简单实用的莫尔斯电码电报机,才形成专利,走进了市场。

这就是电报的历史概念和历史属性!

任何技术发明都存在这种历史概念和历史属性。这就是我们强调的历史对科学家的选择。也就是说,任何技术发明都是人类一定历史时期的产物;这是由人类认识大自然累积经验获得知识的一种规律。在这一段历史时期,只能产生与这一段历史相对应的技术发明。所以只能在l’750—1850年产生近代意义的通信信息装置(电报),它决不会产生现代历史意义的通信信息装置(计算机、网络)。在这种特定历史时期,即使莫尔斯不发明完成电码软件与电磁硬件的合理匹配的电报机。也会有李尔斯、王尔斯来完成,这是必须完成和出现的历史发明,也是必须完成和出现的历史属性的莫尔斯发明的能实用并占有市场的电报机!

我们纵观科学技术发展历史,就可以看到任何技术发明都存在这种历史概念、历史属性。前面提到的大烟囱时代的蒸汽机,它是1690年以法国人帕平最先创新为开始的。

1705年英国铁匠纽康门发明气压式蒸汽机——瓦特只是对纽康门发明的气压式蒸汽机进行了再创造与改进:直到1784年真正开始了瓦特的时代,瓦特旋转式蒸汽机的时代!这期间大约也经历了100年的时间。

技术发明的历史属性同样也表现出一种技术原型的退出历史,随着2004年中国以及世界大部分国家宣布终止电报的使用,电报已经进入了历史搏物馆。历史用自己的发展实现了电报机的从无到有,就像无绳电话取代电报机一样。电动机车取代了瓦特的蒸汽机车……这种技术发明随时间的更替.表现出了技术发明的又一大特点——时限性!

这种时限性在专利上表现得最为突出——这就是为什么专利一般的时限在50—100年的原因。所以,技术发明的时限性在专利上的突出表现就是专利占有市场有期限的存在。这也是专利表现不断革新的原因,这也说明技术发明的时间属性。

从本质上看技术发明从无到有是时间的产物、历史的产物!所以我们不能迷信和停滞在计算机、网络时代……

二、技术发明简单性原则

西方不仅在科学发现上,而且在技术发明上十分重视托勒密的简单性原则。

托勒密说:“在解释各种现象的时候寻用一种能够把各种事实统一起来的最简单的假说仍是一条正路。”

从古希腊至今,西方科学家始终把托勒密简单性原则看成科学发现、技术发明的最具有应用价值和可操作性的法宝。无独有偶,东方古国中华民族的圣贤,也在2500年前就告诫人们:“天下难事必作于易。”

老子在《道德经》第六十三章中说:“图难于其易,为大于其细。天下难事必作于易,天下大事必作于细。是以圣人终不为大,故能成其大。”

这就是中国的简单性原则的悠久历史传统。

我们从前面的案例能够深刻地认识与体会到在技术发明过程中。简单性原则的无比重要性。1753年英国莫利逊工程师用静电原理:26根导线对应26个字母与小球相连,再和起电机相连,小球接到收端,当小球受电磁感应被吸起时,能记录对应字母传递信息,如果把标点符号加入导线序列,其繁琐更令电流不堪重负,很难进人实际应用。莫尔斯从电火花的一瞬人手,用三种信号把26个字母与文字信息有机联系起来,把时间也融入到软件之中,其简单、灵敏、容易操作的创举,为电报机进入市场应用提供了可能性。即使今天莫尔斯的电报机已经退出历史舞台,进入了历史博物馆,但莫尔斯的电码软件仍在剪比特的英特网奇迹经济和市场经济中占有举足轻重的地位!这就是简单性原则的生命力!

历史上任何技术发明不仅仅是从无到有,更重要的是从繁到简!科学技术历史的经验告诉我们:技术发明家想象得越复杂,越繁琐,成功的几率越低,进入市场,广泛占有市场的几率就越小,成功的机遇就越渺茫。这是为什么呢?最初的图灵计算机占有整个一层楼,重50多吨,虽然其速度和功能还可以,但无论如何也不可能占领世界电脑市场,进入千家万户,也不可能产生美国奇迹经济。只有20世纪80年代的“苹果”,只有今天的掌上电脑的简单、实用、便携,才有占有市场的巨大生命力。

在技术发明的电学领域,人类利用小小的电火花这最简单的自然现象,发明了电火花放电器、莫尔斯电码、赫兹的辉光、爱迪生的白炽灯、弗拉明的二级管、布拉坦的晶体管、尼葛罗庞蒂的剪比特……这里,每种技术发明、创新,都起始于这小小的闪亮的点,电火花是无法再小、无法再简单的支点现象;可就在这一点上,人类从无到有,创造了无数惊天动地的奇迹……

三、技术发明与科学发现

技术发明的本质是从无到有的创造.是技术知识的累积与经验沉淀的应用,以此达到对新装置与应用物质从无到有的创造。从人类最早建立的茅草屋到木筏、木轮车、再到现代的钢筋水泥高楼大厦、轮船、汽车、火车、飞机;从简单的竹筒、口杯、磁化口杯到复杂的供水系统、净水器等都是从无到有.的奇迹创造。它们都是自然界不存在的。通过人类的发明创造而出现的;它们都是满足人类社会生产生活的需要和人类智慧创造的产物。

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