从衣食住行的发展看创新

我们知道，现在国家提出来，要把我国建设成一个创新型的国家。大家很容易就想到在科学技术上要创新。为什么科学技术创新这么重要呢?邓小平同志讲过，科学技术是第一生产力。这第一生产力，就体现在很多科学上的发现会导致新技术的出现，而新技术又能导致新产业的产生和成长。下面我会举一些例子进一步说明。

突破，引导与创新

早些时候，技术和科学的发展不是那么紧密相关的。但到了20世纪就不一样了，很多新技术的出现都跟科学的发展有关系。

拿航空来讲，人看到鸟能飞，古时候就有人想要飞，但是始终飞不起来。一直到19世纪后期，由于力学的发展，特别是流体力学的发展，人们知道了鸟之所以能够在天空飞翔的原理。当时还只是一个大概的原理，后来，流体力学有了进一步的发展，才有20世纪航空事业的发展。而且，航空发展中的每一个新的突破，都需要流体力学先有新的突破。

比如说，在上个世纪20～30年代，流体力学家就在研究，飞机最快能不能快过音速。音速大概每小时1000公里。那时候虽然已经有了飞机，但飞得很慢，也就是每小时三四百公里。原来大家认为飞机速度是不可能超过音速的，但后来从科学上认证了是可以超过音速的。于是，在第二次世界大战之后就出现了超音速飞机。所以，航空工业每走一步都有科学在前面引导。

再比如说，现在几乎每个人都用到电子产品，而电子产品中几乎全都有集成电路。集成电路的基础是半导体。我上学的时候还不知道有半导体，只知道物体要么是绝缘体，要么是导体。上个世纪50年代，人们发现有半导体，它的导电率是可以控制的。在这个基础上，首先有了半导体器件，然后有了集成电路，大规模集成电路、超大规模电路，才有了现在的信息技术和各种电子产品。由此可见，科学的发现有可能使得技术上有新的突破。因此，现在大家都非常重视科学技术。

但是，发展生产力，不完全是科学技术的问题。首先，我们上面讲的主要是自然科学，而实际上社会科学，管理科学也很重要。

我们现在满街跑着汽车，可汽车刚问世的时候是很贵的，只有少数人能够买得起。上世纪20年代，美国的福特想出来一个改进汽车生产的办法，就是传输带生产的方式。这是生产管理上的一个突破，于是汽车就可以很便宜地生产出来，让很多人都买得起了。所以，我们不光要注意自然科学的创新，社会科学，管理科学等也同样需要创新。

创新的动力

大家也许以为只有科学家才能创新，这是一个误解。首先我要问：创新的动力是什么?要让我来排的话，我把需求放在第一位，然后呢，就是人的好奇心和兴趣。

为什么把需求放在第一位呢?我们知道，全世界的考古学家常能在不同的地方挖出石器。这些石器是被人类加过工的。古代还没有科学家，石器也不知道是谁发明的。但全世界考古的人，在不同的地方都能挖出这类石器，它们都是古人类为了生存创造出来的。

我如果问大家，从古到今什么发明创造最重要，也许大多数人都会回答：牛顿、爱因斯坦的发现最重要。但是从某种意义上讲，石器的发明也许是最重要的。因为发明石器，说明人能够创造工具，而人跟动物的最大区别就是人能有意识地制造工具。可以说，人从动物变到现代人跨出的最有决定意义的一步，就是开始制造工具。

换句话说，为了生存的需要，在古代几乎每个人都在不自觉地创新。反而是到后来生产比较发达了，有了分工了，就有一部分人不搞创新了，而只是管理生产。但即使这样，创新也不完全限于知识分子。

比如，大家都知道，蒸汽机的发明与改进对现代工业的产生是有决定意义的。而改进蒸汽机的瓦特不是一个知识分子，而是个机卫。美国有史以来发明东西最多的爱迪生，也没有读过大学。他小时候就辍学，送过报。所以就发明创造来讲，虽然有了分工以后，大部分是知识分子的事情，但不是知识分子同样也有创新的可能，关键是你要有创新的精神并努力地学习，能满足社会需求。所以，我说需求是创新的首要动力。

需求推动社会进步

为了说明需求推动社会进步，这里我想举一些人的衣食住行发展的实例。

衣、食，住、行是人的4个最基本的生活需求。人活着就要吃饭，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东西，比如说有人要吃鱼翅、燕窝等等外，现在我们吃的大多数东西，一两千年以前就有了，如米，面、猪肉，鸡肉或其他家禽、家畜肉等。

也就是说，从吃的方面来讲，除了量上不足以外，从质上已经没有什么太大的需求了。所以，现在没有哪个国家还投巨资来寻找全新的食物。当然，还要对现有食物做一些改良并解决量的问题，但那是另外一个问题了。

衣服也是这样，第二次世界大战后，衣服有了很大的变化。当时由于发现了很多化纤，有一段时间化纤发展得非常快。可是，经过半个世纪后，大家回过头来，又都喜欢穿天然的纤维了。所以，现在寻求新的天然织物原料的需求并不是太大。

住呢?现在的房子盖出来要注意节能，要注意环保，这些方面有发展。但总体来讲，一个人的居住面积不可能无限制扩展。一般平均每人有几十平方米就够了。现在住的需求，主要是一个量的问题。质上有发展，但发展得不是太快。

那么，什么东西发展快呢?跟“行”有关的方面发展很快，在“行”的方面新的社会需求还很大。

火车在第二次世界大战时，大概每小时跑50公里。那时候是蒸汽机车，不够快。后来就发展出来更快的了。日本人首先研制出高速列车，时速200多公里。

现在，中国有时速300多公里的火车了。上海已经建成了世界上第一条商业运行的磁悬浮列车，最高速度可以达到时速500公里左右。所以，对于“行”，大家还是希望越来越快，而且要舒服。这表明，有关的科学技术还在不断地快速发展。

从“行”的技术发展看需求

下面说说有关“行”的技术的发展。

“行”，陆地上主要靠火车、汽车，水上主要靠船，天上当然要靠飞机。

成型的蒸汽机出现在1769年，随后很快就有了蒸汽船，有了火车，有了铁路。

蒸汽机车在中国大概10年以前开始停用，在非洲一些国家还在用。蒸汽机车污染很厉害，而且时速一般不会超过100公里不够快。于是，后来有了内燃机车。内燃机车最快可以达到时速200公里。上世纪60年代有了高速电气列车，开始的时候时速200多公里，现在可以达到350公里了。北京奥运会前通车的京津城际快速列车，速度在300公里左右。磁悬浮列车时速可达到每小时500公里。

“行”大家自然希望越快越好，缩短在路上的时间，而且还要坐得越来越舒服。现在的技术水平很高了，坐在高速列车上，感

觉非常平稳。磁悬浮列车虽然快，但太贵，也还要经过运行的考验。所以，社会还有新的需求。

再看看汽车，第一辆使用内燃机的汽车，1886年由德国人奔驰发明，坐在上面的是奔驰的夫人。到了1905年，美国的福特做出了第一辆四轮车，它有4个轮子。但它用的是驾驶杆，而不是现在的驾驶盘。

四轮车比三轮车复杂得多，因为要让两个前轮同时转起来，而且两个轮子不能转同一个角度。比如往左拐，左边轮子要拐大一点，右边轮子要拐小一点，这样，靠里面的轮子转的半径较小，外面的轮子转的半径大一点，就协调起来了。否则拐起来轮子在地上会磨得很厉害。这就要求复杂一点的机构，算是一个进步了。

到了1914年，福特车开始大规模生产，已经有现在汽车的样子了。到了1926年，就是所谓的轿车了。从1949年到现在，汽车外形没有本质的变化。但是，半个世纪以来，发动机的效率大概提高了三分之一多点。考虑到全世界汽车的数量，由此节省下来的燃料是十分可观的。现在，汽车发展的一个重点就是进一步提高燃油效率，因为油价越来越高。据说有可能再提高三分之一，如果做到了，对全世界将是一个很大的贡献。人们同时也在进行其他燃料发动机的研究。这些方面的研究显然是由需求推动的。

目前，快的赛车可以达到每小时300公里，但是汽车开得快危险性也很大，所以，种种防止汽车相撞时对人造成损伤的各种装置开发也很热。大家不要以为汽车越结实，人坐在上面就越安全，不是这样的。

设想有一辆汽车，撞在一个非常坚硬的墙上。如果汽车特别结实，那就等于说汽车在瞬间就停下来，那坐在里面的人无论如何是承受不了的。因此，为了减轻人所受的损害，反而要让它的前头有一定的损坏的可能。

而且，还要专门设计，让它按照一定的规律损坏，使得汽车撞到墙上的时候，它的减速不是突然的，而是有一段时间把它减下来。在这段时间里，汽车里面的气囊等就可以起作用了。现在，对一般的汽车来讲，速度的要求大概已经到顶了，因为太快了就太危险了。在这方面也就没有新的需求了，除非是比赛用的车。

更快，更高，更好

火车，汽车和船的速度都还不够高，再高就要靠飞机了。飞机在1903年才做出第一架。早期的飞机翅膀蒙皮不是现在的铝合金板，而是帆布。像这种飞机，一小时也就飞150-200公里，很慢。

到1938年第二次世界大战以前，已经有了商用的飞机，一小时飞大约300公里。到1 947年，在第二次大战期间，德国人发明了喷气式飞机，当时是军用的。第二次大战以后，就做喷气式的民用飞机，它比螺旋桨飞机快多了。1 949年，英国人造出了第一架喷气式民航客机彗星号，大概可以飞到每小时七八百公里。

但是，彗星号飞机的科学问题没有完全解决，飞了若干次后，有的就在空中爆炸了。什么原因呢?就是因为慧星号飞机可以飞到7000米的高度，那里的空气稀薄程度大概相当于地面的三分之一。但人是习惯于生活在地面的，如果要到高原去了会有高原反应。所以，民航机的机舱里面，要维持大约0.7个大气压，人坐在里头才不会感到不舒服。

当飞机在地面上时，里面是O.7个大气压，外面是一个大气压。里面压力小，所以外面就往里面挤，飞机要做得能抗压。而当飞机飞到7000米高空时，反过来里面有0.7个大气压，外面只有O.3个大气压。飞机里的气压高，机身就要往外胀，于是飞机还要抗拉。

飞机经常要起落，循环到了几百次以后，就容易出问题了。现在知道，金属受的力如果一会儿是拉，一会儿是压，也跟人一样会“疲劳”，疲劳的结果就是金属要开裂，损坏。彗星号飞机之所以在空中爆炸，就是因为当时不知道会有这个问题。这就促使做固体力学研究的人去专门研究疲劳问题。现在，疲劳问题是所有设计飞机的人必须考虑的一个问题。

近几十年来，飞机发展得越来越快。大概到上个世纪70年代，波音737造出来了，现在还在继续生产，是全世界同 型号生产数量最多的种飞机。原来，世界上最大的客机是波音747，它的起飞重量是400多吨，叫以坐四五百人。2007年，又出现了空客380，它的起飞重量是500多吨，正常情况之下坐5OO多人，如果完全改成经济舱的话，叫以坐800人。

空客380新在什么地方呢7它有约30％的材料不是金属，是所谓的复合材料。复合材料是一种新型材料，它里头主要是碳纤维，而碳纤维的抗拉能力非常强。同样粗细的纤维，钢的比碳纤维差好几倍。碳纤维再用 种树脂把它胶合起来，可以做成各种各样的形状，比如说可以做成尾翼，甚至机身里一些主要的结构都可以用碳纤维结构来做。

曾经有过超音速的民航机，叫协和号，可以飞到两倍音速，但前几年在巴黎出了一次事故后就停飞了。协和号虽然飞得很快，但经济性很差，票价贵得很，且耗油量大，噪声大。超音速飞机在空中飞过的时候，在地面会感到像是发生了爆炸，窗户嘣的一下震得很厉害。所以，这种飞机小许在陆地上空飞，只能是跨洋飞行，两边机场都必须离海岸很近。

据说，日本和法国现在正考虑联合起来，再研制新的超音速客机。毕竟，速度快总是“行”的一种需求。还有报道说，美国人正在研究能够达到6～10倍音速的飞机，这样的话，从中国飞到美国两小时就够了。但这种飞机即使研制出来，恐怕也只能是军用，而不可能民用。因为民用飞机必须考虑经济性。

除了普通的飞机外，现在还有一种飞机，它飞得小高，贴在水面，离水面不到10公尺。这种飞机叫做地效应飞机，贴着水面飞有什么好处呢?就是同样的速度能产生的升力要大两倍，而同样大的飞机载重量就要大得多。苏联解体之前，西方国家在里海(苏联的个海)上空探测到，贴着里海有很人的东西在飞。当时不知道是什么东西，就给它起了个名字叫里海怪物。

后来，随着苏联的解体，这些都解密了，就知道那是地效应飞机。有人曾经从原理上论证过，估计地效应飞机有可能做到载重3000吨。看来，飞机现在还有很大的发展前景。

然而，飞机现在有一个很大的问题，就是温室气体的排放。现在大家都很关心全球变暖的问题，而飞机排出来的温室气体，占了全部排放的个不小的比重。所以，怎么减少温室气体的排放，对飞机的发展也是一个迫切需要解决的问题。