從衣食住行的發展看創新

我們知道，現在國家提出來，要把我國建設成一個創新型的國家。大家很容易就想到在科學技術上要創新。為什么科學技術創新這么重要呢?鄧小平同志講過，科學技術是第一生產力。這第一生產力，就體現在很多科學上的發現會導致新技術的出現，而新技術又能導致新產業的產生和成長。下面我會舉一些例子進一步說明。

突破，引導與創新

早些時候，技術和科學的發展不是那么緊密相關的。但到了20世紀就不一樣了，很多新技術的出現都跟科學的發展有關系。

拿航空來講，人看到鳥能飛，古時候就有人想要飛，但是始終飛不起來。一直到19世紀后期，由于力學的發展，特別是流體力學的發展，人們知道了鳥之所以能夠在天空飛翔的原理。當時還只是一個大概的原理，后來，流體力學有了進一步的發展，才有20世紀航空事業的發展。而且，航空發展中的每一個新的突破，都需要流體力學先有新的突破。

比如說，在上個世紀20～30年代，流體力學家就在研究，飛機最快能不能快過音速。音速大概每小時1000公里。那時候雖然已經有了飛機，但飛得很慢，也就是每小時三四百公里。原來大家認為飛機速度是不可能超過音速的，但后來從科學上認證了是可以超過音速的。于是，在第二次世界大戰之后就出現了超音速飛機。所以，航空工業每走一步都有科學在前面引導。

再比如說，現在幾乎每個人都用到電子產品，而電子產品中幾乎全都有集成電路。集成電路的基礎是半導體。我上學的時候還不知道有半導體，只知道物體要么是絕緣體，要么是導體。上個世紀50年代，人們發現有半導體，它的導電率是可以控制的。在這個基礎上，首先有了半導體器件，然后有了集成電路，大規模集成電路、超大規模電路，才有了現在的信息技術和各種電子產品。由此可見，科學的發現有可能使得技術上有新的突破。因此，現在大家都非常重視科學技術。

但是，發展生產力，不完全是科學技術的問題。首先，我們上面講的主要是自然科學，而實際上社會科學，管理科學也很重要。

我們現在滿街跑著汽車，可汽車剛問世的時候是很貴的，只有少數人能夠買得起。上世紀20年代，美國的福特想出來一個改進汽車生產的辦法，就是傳輸帶生產的方式。這是生產管理上的一個突破，于是汽車就可以很便宜地生產出來，讓很多人都買得起了。所以，我們不光要注意自然科學的創新，社會科學，管理科學等也同樣需要創新。

創新的動力

大家也許以為只有科學家才能創新，這是一個誤解。首先我要問：創新的動力是什么?要讓我來排的話，我把需求放在第一位，然后呢，就是人的好奇心和興趣。

為什么把需求放在第一位呢?我們知道，全世界的考古學家常能在不同的地方挖出石器。這些石器是被人類加過工的。古代還沒有科學家，石器也不知道是誰發明的。但全世界考古的人，在不同的地方都能挖出這類石器，它們都是古人類為了生存創造出來的。

我如果問大家，從古到今什么發明創造最重要，也許大多數人都會回答：牛頓、愛因斯坦的發現最重要。但是從某種意義上講，石器的發明也許是最重要的。因為發明石器，說明人能夠創造工具，而人跟動物的最大區別就是人能有意識地制造工具。可以說，人從動物變到現代人跨出的最有決定意義的一步，就是開始制造工具。

換句話說，為了生存的需要，在古代幾乎每個人都在不自覺地創新。反而是到后來生產比較發達了，有了分工了，就有一部分人不搞創新了，而只是管理生產。但即使這樣，創新也不完全限于知識分子。

比如，大家都知道，蒸汽機的發明與改進對現代工業的產生是有決定意義的。而改進蒸汽機的瓦特不是一個知識分子，而是個機衛。美國有史以來發明東西最多的愛迪生，也沒有讀過大學。他小時候就輟學，送過報。所以就發明創造來講，雖然有了分工以后，大部分是知識分子的事情，但不是知識分子同樣也有創新的可能，關鍵是你要有創新的精神并努力地學習，能滿足社會需求。所以，我說需求是創新的首要動力。

需求推動社會進步

為了說明需求推動社會進步，這里我想舉一些人的衣食住行發展的實例。

衣、食，住、行是人的4個最基本的生活需求。人活著就要吃飯，要穿衣服，要有地方住，要出去旅行。在食的方面，除了那些奇奇怪怪的東西，比如說有人要吃魚翅、燕窩等等外，現在我們吃的大多數東西，一兩千年以前就有了，如米，面、豬肉，雞肉或其他家禽、家畜肉等。

也就是說，從吃的方面來講，除了量上不足以外，從質上已經沒有什么太大的需求了。所以，現在沒有哪個國家還投巨資來尋找全新的食物。當然，還要對現有食物做一些改良并解決量的問題，但那是另外一個問題了。

衣服也是這樣，第二次世界大戰后，衣服有了很大的變化。當時由于發現了很多化纖，有一段時間化纖發展得非常快。可是，經過半個世紀后，大家回過頭來，又都喜歡穿天然的纖維了。所以，現在尋求新的天然織物原料的需求并不是太大。

住呢?現在的房子蓋出來要注意節能，要注意環保，這些方面有發展。但總體來講，一個人的居住面積不可能無限制擴展。一般平均每人有幾十平方米就夠了。現在住的需求，主要是一個量的問題。質上有發展，但發展得不是太快。

那么，什么東西發展快呢?跟“行”有關的方面發展很快，在“行”的方面新的社會需求還很大。

火車在第二次世界大戰時，大概每小時跑50公里。那時候是蒸汽機車，不夠快。后來就發展出來更快的了。日本人首先研制出高速列車，時速200多公里。

現在，中國有時速300多公里的火車了。上海已經建成了世界上第一條商業運行的磁懸浮列車，最高速度可以達到時速500公里左右。所以，對于“行”，大家還是希望越來越快，而且要舒服。這表明，有關的科學技術還在不斷地快速發展。

從“行”的技術發展看需求

下面說說有關“行”的技術的發展。

“行”，陸地上主要靠火車、汽車，水上主要靠船，天上當然要靠飛機。

成型的蒸汽機出現在1769年，隨后很快就有了蒸汽船，有了火車，有了鐵路。

蒸汽機車在中國大概10年以前開始停用，在非洲一些國家還在用。蒸汽機車污染很厲害，而且時速一般不會超過100公里不夠快。于是，后來有了內燃機車。內燃機車最快可以達到時速200公里。上世紀60年代有了高速電氣列車，開始的時候時速200多公里，現在可以達到350公里了。北京奧運會前通車的京津城際快速列車，速度在300公里左右。磁懸浮列車時速可達到每小時500公里。

“行”大家自然希望越快越好，縮短在路上的時間，而且還要坐得越來越舒服。現在的技術水平很高了，坐在高速列車上，感覺非常平穩。磁懸浮列車雖然快，但太貴，也還要經過運行的考驗。所以，社會還有新的需求。

再看看汽車，第一輛使用內燃機的汽車，1886年由德國人奔馳發明，坐在上面的是奔馳的夫人。到了1905年，美國的福特做出了第一輛四輪車，它有4個輪子。但它用的是駕駛桿，而不是現在的駕駛盤。

四輪車比三輪車復雜得多，因為要讓兩個前輪同時轉起來，而且兩個輪子不能轉同一個角度。比如往左拐，左邊輪子要拐大一點，右邊輪子要拐小一點，這樣，靠里面的輪子轉的半徑較小，外面的輪子轉的半徑大一點，就協調起來了。否則拐起來輪子在地上會磨得很厲害。這就要求復雜一點的機構，算是一個進步了。

到了1914年，福特車開始大規模生產，已經有現在汽車的樣子了。到了1926年，就是所謂的轎車了。從1949年到現在，汽車外形沒有本質的變化。但是，半個世紀以來，發動機的效率大概提高了三分之一多點。考慮到全世界汽車的數量，由此節省下來的燃料是十分可觀的。現在，汽車發展的一個重點就是進一步提高燃油效率，因為油價越來越高。據說有可能再提高三分之一，如果做到了，對全世界將是一個很大的貢獻。人們同時也在進行其他燃料發動機的研究。這些方面的研究顯然是由需求推動的。

目前，快的賽車可以達到每小時300公里，但是汽車開得快危險性也很大，所以，種種防止汽車相撞時對人造成損傷的各種裝置開發也很熱。大家不要以為汽車越結實，人坐在上面就越安全，不是這樣的。

設想有一輛汽車，撞在一個非常堅硬的墻上。如果汽車特別結實，那就等于說汽車在瞬間就停下來，那坐在里面的人無論如何是承受不了的。因此，為了減輕人所受的損害，反而要讓它的前頭有一定的損壞的可能。

而且，還要專門設計，讓它按照一定的規律損壞，使得汽車撞到墻上的時候，它的減速不是突然的，而是有一段時間把它減下來。在這段時間里，汽車里面的氣囊等就可以起作用了。現在，對一般的汽車來講，速度的要求大概已經到頂了，因為太快了就太危險了。在這方面也就沒有新的需求了，除非是比賽用的車。

更快，更高，更好

火車，汽車和船的速度都還不夠高，再高就要靠飛機了。飛機在1903年才做出第一架。早期的飛機翅膀蒙皮不是現在的鋁合金板，而是帆布。像這種飛機，一小時也就飛150-200公里，很慢。

到1938年第二次世界大戰以前，已經有了商用的飛機，一小時飛大約300公里。到1 947年，在第二次大戰期間，德國人發明了噴氣式飛機，當時是軍用的。第二次大戰以后，就做噴氣式的民用飛機，它比螺旋槳飛機快多了。1 949年，英國人造出了第一架噴氣式民航客機彗星號，大概可以飛到每小時七八百公里。

但是，彗星號飛機的科學問題沒有完全解決，飛了若干次后，有的就在空中爆炸了。什么原因呢?就是因為慧星號飛機可以飛到7000米的高度，那里的空氣稀薄程度大概相當于地面的三分之一。但人是習慣于生活在地面的，如果要到高原去了會有高原反應。所以，民航機的機艙里面，要維持大約0.7個大氣壓，人坐在里頭才不會感到不舒服。

當飛機在地面上時，里面是O.7個大氣壓，外面是一個大氣壓。里面壓力小，所以外面就往里面擠，飛機要做得能抗壓。而當飛機飛到7000米高空時，反過來里面有0.7個大氣壓，外面只有O.3個大氣壓。飛機里的氣壓高，機身就要往外脹，于是飛機還要抗拉。

飛機經常要起落，循環到了幾百次以后，就容易出問題了。現在知道，金屬受的力如果一會兒是拉，一會兒是壓，也跟人一樣會“疲勞”，疲勞的結果就是金屬要開裂，損壞。彗星號飛機之所以在空中爆炸，就是因為當時不知道會有這個問題。這就促使做固體力學研究的人去專門研究疲勞問題。現在，疲勞問題是所有設計飛機的人必須考慮的一個問題。

近幾十年來，飛機發展得越來越快。大概到上個世紀70年代，波音737造出來了，現在還在繼續生產，是全世界同 型號生產數量最多的種飛機。原來，世界上最大的客機是波音747，它的起飛重量是400多噸，叫以坐四五百人。2007年，又出現了空客380，它的起飛重量是500多噸，正常情況之下坐5OO多人，如果完全改成經濟艙的話，叫以坐800人。

空客380新在什么地方呢7它有約30％的材料不是金屬，是所謂的復合材料。復合材料是一種新型材料，它里頭主要是碳纖維，而碳纖維的抗拉能力非常強。同樣粗細的纖維，鋼的比碳纖維差好幾倍。碳纖維再用 種樹脂把它膠合起來，可以做成各種各樣的形狀，比如說可以做成尾翼，甚至機身里一些主要的結構都可以用碳纖維結構來做。

曾經有過超音速的民航機，叫協和號，可以飛到兩倍音速，但前幾年在巴黎出了一次事故后就停飛了。協和號雖然飛得很快，但經濟性很差，票價貴得很，且耗油量大，噪聲大。超音速飛機在空中飛過的時候，在地面會感到像是發生了爆炸，窗戶嘣的一下震得很厲害。所以，這種飛機小許在陸地上空飛，只能是跨洋飛行，兩邊機場都必須離海岸很近。

據說，日本和法國現在正考慮聯合起來，再研制新的超音速客機。畢竟，速度快總是“行”的一種需求。還有報道說，美國人正在研究能夠達到6～10倍音速的飛機，這樣的話，從中國飛到美國兩小時就夠了。但這種飛機即使研制出來，恐怕也只能是軍用，而不可能民用。因為民用飛機必須考慮經濟性。

除了普通的飛機外，現在還有一種飛機，它飛得小高，貼在水面，離水面不到10公尺。這種飛機叫做地效應飛機，貼著水面飛有什么好處呢?就是同樣的速度能產生的升力要大兩倍，而同樣大的飛機載重量就要大得多。蘇聯解體之前，西方國家在里海(蘇聯的個海)上空探測到，貼著里海有很人的東西在飛。當時不知道是什么東西，就給它起了個名字叫里海怪物。

后來，隨著蘇聯的解體，這些都解密了，就知道那是地效應飛機。有人曾經從原理上論證過，估計地效應飛機有可能做到載重3000噸。看來，飛機現在還有很大的發展前景。

然而，飛機現在有一個很大的問題，就是溫室氣體的排放。現在大家都很關心全球變暖的問題，而飛機排出來的溫室氣體，占了全部排放的個不小的比重。所以，怎么減少溫室氣體的排放，對飛機的發展也是一個迫切需要解決的問題。