突破型技術創新的形成及擴散

技術創新通常要經歷三個階段：實驗室研究、開發研究和產業化、商品化階段。最終將技術創新應用于生產、創新成果轉化為生產力的是企業，而實現這一轉化過程的企業行為就是企業技術創新。但是，突破型技術創新的形成并非企業行為，因為，突破型技術創新的突破點在技術創新的第一階段。第一階段即實驗室研究階段，是在調研的基礎上，根據市場需求和科技發展趨勢選擇課題、構思技術原理、設計具有新產品特性的原始模型，在實驗室進行試制樣品、樣機。而在第二階段，技術創新是在實驗室研究成功的基礎上，挑選產業化前景明朗的項目，集中力量去解決生產中可能遇到的問題。到第三階段，才可以形成新的生產線或由企業進行規?；a。所謂突破型技術創新，往往是在技術理論、原始模型等方面具有突破性。這些方面屬于基礎研究的一部分，往往能作為公共知識被行業內外使用。一般而言，基礎研究沒有近期應用的目標，但從長遠來看，其應用前景比較清楚，能為開發研究和應用研究指明方向、奠定基礎。一旦有突破型的基礎研究成果由企業通過開發研究、應用研究轉化為生產力，將會在生產領域取得突破性進展。

根據以上定義，蒸汽機、內燃機、電力技術、化學工業技術、電子技術、互聯網技術都具有突破型技術創新的特性。它們的產生和應用促進了技術革命和產業革命，極大地推動了經濟的增長，具有劃時代的意義。以下就以蒸汽機、內燃機和電力技術為例加以說明。

1．蒸汽機的產生

英國新型的棉紡織業和采煤業急需新的動力機械，催生了蒸汽機。18世紀60年代，棉紡織業在英國還是一個幼弱的工業部門，而傳統的毛紡織業卻處于壟斷地位，因此，棉紡織業迫切需要革新技術，以提高產品競爭力。棉紡織業在積極革新紡織技術的同時，也在積極尋找更強大、更穩定的新的動力支持。在19世紀初期，水力織布機技術已經達到完善并開始普遍推廣，但是紡織廠必須建在遠離城市且道路能夠到達的河邊，不符合市場經濟和交通運輸的要求；同時，水力受自然條件的限制，具有不穩定性。因此，棉紡織業的發展迫切需要新的動力機械。英國采煤業也面臨同樣的情況。傳統的采煤業需要動力來推動水泵抽排礦井深處的水，而隨著采煤量的不斷增加，傳統的以牲畜為動力的排水設施已完全不能勝任這項工作。這種強大的需求，成為蒸汽機發明的重要推動因素。

自然科學成就和生產技術水平的提高是蒸汽機發明的必要條件。從巴本到瓦特的各式蒸汽機的發明依據的科學原理是以當時出現的大氣壓、真空和熱學理論為基礎的。瓦特改進紐可門的蒸汽機得益于化學家布萊克提出的潛能、比熱和熱容量理論；而冶金技術和機械制造技術的進步，則是把蒸汽機技術原理物理化為蒸汽機實物的技術保證。

蒸汽機技術是上述公共知識傳播與個人創造相結合的產物，而且也絕非在一時由一人創造的，而是由不同的人經過長時間的研究才形成的。而這個過程既體現了發明者的努力與智慧，更得益于公共知識的形成和傳播。正是有了公共知識，技術創新才得到不斷推進：早在公元1世紀，古羅馬時代的赫倫就發明了一種玩具——蒸汽反沖球，它是近代蒸汽機的雛形；文藝復興時期，達·芬奇曾留下了用蒸汽開動大炮的圖樣；1615年，德·高斯用實驗驗證過用蒸汽抽水的可行性；1690年，法國物理學家巴本發明了第一部活塞式蒸汽機；17世紀末，英國軍事工程師塞維利積極進行蒸汽泵的研究，并造出了人類歷史上第一部能實際應用的蒸汽機；1712年，英國鐵匠紐可門綜合巴本蒸汽機和塞維利蒸汽機的優點，研制出了更實用的抽水機器；之后，英國工程師斯密頓對紐可門蒸汽機做了各種函數關系的實驗，并寫出了130多個實驗報告。而瓦特正是在斯密頓實驗研究的基礎上，創造性地發明了近代蒸汽機。在瓦特之后，人們開始把蒸汽機引向大功率、高參數、經濟、安全、可靠的現代化發展方向。美國發明家伊文思在紐可門和瓦特發明蒸汽機的基礎上，發明了高壓蒸汽機。

2．內燃機技術的形成

同蒸汽機一樣，內燃機的發明和完善也經歷了一個不斷推進的過程。在這個過程中，眾多的發明家、工程師都發揮了極其重要的作用。他們既是公共知識的貢獻者，也是公共知識的享用者。正是這種相互促進使得內燃機得以產生和應用，并不斷得到完善。

19世紀內燃機的發展，從采用的燃料看，經歷了從火藥機、煤氣機到汽油機、煤油機、柴油機的演變；從燃料的化學能轉化為機械功的方式看，經歷了從真空機到爆發機再到壓縮機的演變。1869年，法國發明家里諾制成了第一臺實用的二沖程內燃機；1862年，法國工程師德羅薩提出了四沖程原理；1876年，德國工程師奧托制成了第一臺四沖程往返活塞式內燃機。19世紀末，石油逐漸取代煤炭、煤氣作為燃料，為適應需求，德國工程師和發明家戴姆勒制成了第一臺現代四沖程往復式汽油機；1886年，滕特和卡雷斯特曼延制成煤油機；1892年，德國工程師迪塞爾發明了柴油機。自此，往復活塞式內燃機的發明基本完成。

3．電力技術的形成

19世紀電磁學的創立為電力技術的產生和應用奠定了理論基礎。1821年，法拉第制成了一臺用化學電源驅動的近代電動機的雛形；1834年，俄國科學家雅科比制成了一臺回轉運動的直流電動機；1834年，美國鐵匠戴文泡特用電磁鐵和電池制成了一臺電動機；1860年，意大利物理學家巴奇諾基發明了環形電樞，并制成了包含環形電樞、整流子和合理的勵磁方式的直流電機，基本具備了現代電動機的結構和形式。

1831年法拉第發現電磁感應定律后，1832年法國人皮克西兄弟制造了世界上第一臺手搖永磁式交流電和直流電發電機。1834年，該儀器制造商制成了第一臺商用直流發電機。1870年，德國的西門子基于自激原理制成了自激式直流發電機；1878年，俄國科學家雅布洛琪科夫制成了一部多相交流發電機；1885年，意大利物理學家法拉里研制出二相異步電動機模型；1889年后，俄國工程師多里沃先后發明了三相異步電動機、三相變壓器和三相制。

總的來看，近現代的技術革命是與科學革命緊密相連的?？梢哉f，沒有科學革命就不會有技術的革命。15世紀下半葉，以近代天文學革命、近代醫學革命和經典力學的創立為標志的第一次科學革命，為第一次技術革命奠定了堅實的理論基礎；20世紀初，以物理學為先驅的第二次科學革命，為第二次技術革命創造了條件；20世紀中期以后的科學革命，則促成了現代信息技術、新材料、新能源、航天業的巨大發展。而這些突破型技術創新都不是由個人、企業等微觀主體單獨完成的。相反，其具有明顯的公共性，是建立在科學進步基礎上的。與此相應，突破型技術創新也具有明顯的公共性，屬于公共知識，對所有的微觀主體都具有普遍的影響力。