本文所说的“发明”，取其广义。留声机是一项发明，相对论也是一项发明。也就是说， 不仅限于技术上的发明，也包括了理论上的创造。 　　

　　在中国人的传统语言中，“发明”本是“使之开朗明畅”、“将某个道理阐述清楚”之 意，例如宋玉《风赋》：“发明耳目，宁体便人”，意思是“使人耳目清明”，这与今天通 常所说的发明是不太相干的。到了本世纪，它才主要被用来对译西方的“发明”（invention）。 这一词义的演变恐非偶然──它似乎暗示，发明和中国人的缘分原本并不好。 　　

　　当然，我已经听到有读者责问的声音了：中国古代有四大发明，怎会和发明缘分不好？ 发明权之争 　　

　　中国古代确实有四大发明，而且还远远不止“四大”。在英国人Robert K.G.Temple的 书《中国：发明与发现的国度──中国科学技术史精华》中，有中国的一百大发明，其中竟 包括了“蒸汽机原理”、“白兰地与威士忌”、“血液循环”、“多级火箭”、“催泪弹” 和“迫击炮”！这本书被李约瑟在生前评价为“以其独特的风格，对我编著的、由剑桥大学 出版社出版的《中国科学技术史》进行了精彩的提炼”，又被国内学者热情推荐给我国青少 年阅读。[1] 　　

　　但是我们不要忘记人类认识世界的局限性和多样性。另外两个英国人，Peter James和 Nick Thorpe，在他们的书《世界古代发明》（Ancient Inventions）中，就为读者描绘了完全 不同的图景。例如，蒸汽机被考证出早在两千年前的古希腊就已经有了。[2] 而在耶鲁大学科 学史教授、曾担任国际科学史与科学哲学联合会主席的D. Price的著作中，精密的天文钟早 在古希腊就已经被发明出来，而不是如李约瑟经常说的来自中国的发明。[3] 　　

　　事实上，几乎每一项发明都被若干个──有时是一大堆──发明权候选人所包围。这类 发明权之争，至少已经有了几个世纪的历史。当年关于牛顿和莱布尼兹谁先发明微积分的争 论，就使英国和欧洲大陆的学者分成了两派，结果吃亏的是英国人，因为莱布尼兹所用的分 析方法确实更有效，而英国人坚持牛顿所用的几何方法就使自己落在了潮流后面。可见谁是 第一实际上并不重要，重要的是选用最有效的东西。如今这类笔墨官司只能引起正在日益减 少的民族沙文主义者的兴奋，更多的则是被某些别有襟抱的人士用来谋求学术之外的东西。

　　历史上曾经有过无数发明，今天更是如此──每天都有很多发明被完成，很多专利被注 册。但是大多数都如同过眼烟云，转瞬而逝，并未在物质文明的发展史上留下影响。它们通 常不能算是成功的发明，它们所留下的记载、档案乃至实物，只是给后人提供了考证、研究 的题材，使学者们可以写出一篇篇论文，表明某某装置早在多少多少年前就已经由某国的某 某人设计出来了，或者某国某人在某年所设计出来的某装置“实际上已经是”今天的某物了。

　　世纪之交，回首历史长河，审视此一千年间的发明活动，自然饶有趣味，但是要评价哪 些发明更重要，就大费周章了。这里牵涉到某些终极的价值判断，而这不是理性所能统治的 领域。因此只能见仁见智，各抒己见。至于那些非技术性的重要发明，未在表中列出，当然决不意味着 它们的重要性比不上表中的各项。其中有些特别重要的，我在下文还会谈到。

　　这些入选的发明基本上有一个共同点，即每一项都极大地改变了人类的生活。 　　

　　纸币实在是中国人的一大发明，其重要性未必逊于“四大发明”。在这件事情上中国人 遥遥领先，应该能够表明中国人其实有着非常发达的商业头脑。迄今为止，没有纸币的世界 仍是难以想象的──只有那些享受着超级权势的人物才能够宣称自己“从来不碰钱”。当然， 将来货币都电子化了，纸币的使命也就终结。 　　

　　指南针用于航海，以及铁路和飞机的发明，大大扩展了人类在地球表面移动的能力。从 飞机又很自然地过渡到航天──飞向地球大气层之外和别的星球。而电报和电话以及无线电 的发明，又从另一个层面“缩小”了地球，相隔千万里之遥的人们，可以轻而易举地相互谈 话，沟通信息。照相和电影则在很大程度上改变了人类的精神生活，使我们能够为他人和后 世记录、传播各种事件的场景，并且搬演动人的故事，为大众提供娱乐。 　　

　　望远镜之用于天文观测，最终使人类的眼光越出了太阳系。没有这一超越，人类就不会 有现代意义上的航天意识。而X射线的使用，使人类学会了从可见光之外的波段去获取大自 然的信息。这两项发明的深远意义，可能还要等待很多年之后，才会充分显现出来。 　　

　　人体解剖极大地增进了人类对自身结构的了解，帮助人类对抗疾病，保持健康，确实是 造福人类。而以青霉素为代表的抗生素，使人类抵御疾病的能力有了空前的提高──有人甚 至说，以往两个世纪中人类的平均寿命延长了20年，其中有10年要归功于抗生素。人类控 制、改造大自然的能力，因石油、炸药和塑料这三项发明而有了空前的提高，它们使得人类 的生活条件有了巨大改善。当然这些发明的广泛应用也对地球的生态环境有所破坏，但终究 还是利大于弊。 　　

　　如果要我在以往一千年中挑选一项最伟大的发明，那我将毫不犹豫地选择电脑。我觉得 这项发明可以和人类发现火的重要性相提并论──如果不是更重要的话。电脑正在以惊人的 速度走进我们的生活，它在未来的世纪中，还将彻底改变我们的生活方式。这样的变化，是 当初制造出第一台庞大电脑（长15米，高2.4米）的工程师们绝对没有想象到的，而如今已 经露出明显的端倪了。 并非每种发明都造福人类 　　

　　烟草本来就是轻度的毒品。此物的流行实非人类之福，如今挥之不去，禁之不绝，天天 都在损害着千百万人的健康。这正是“发明并不都造福人类”的鲜明例证。 　　

　　这里我们不得不谈谈两项杀人的发明：管状火器和原子弹。 　　

　　人们常说管状火器使战争告别了冷兵器时代，人类自相残杀的效率空前提高了；而原子 弹，以及随后氢弹的问世，就使自相残杀的效率提高到了可以在一瞬间让所有人一起完蛋的 地步。人类在过去一千年间既学会了大大改善自己生活条件的方法，却也急煎煎地将一举毁 灭自身的手段发明了出来，想想岂不是很荒唐？西方那些以“狂人发动核大战导致人类末日” 为主题的文艺作品，正反映了人们在这方面的忧虑。 　　

　　其实对这两项杀人技术的威力不宜过分夸大。在广岛爆炸的原子弹直接造成的死亡人数 是8万；而史书记载，当年秦将白起在长平之战中坑杀赵国降卒40万人。这个数字当然很可 能有夸大，我们假定它被夸大了10倍，那也有4万人──这可是在冷兵器时代！ 　　

　　所以人类自相残杀的真正威力，不是来自发明，而是来自人类自己心里。 对发明的评价因时代、文化而异 　　

　　“一切历史都是当代史”，这句话对于我们评价历史上的种种发明，同样有很大的启发 意义。我们今天评价某种发明的重要性，总是受到我们此时置身于其中的当代文化的制约。 让我们来看一些例子。 　　

　　1596年，英国贵族约翰·哈灵顿发明抽水马桶。这项发明，被一些西方学者列为以往一 千年中最重要的几十项发明之一。然而，如果让中国学者来开列同一时期的重要发明，即使 列到100项，也绝不会将抽水马桶算一项──读者不妨试问自己：要是让你来开列，你会不 会将水马桶算列上去。为什么会有这样明显的区别？这就要从各人置身其中的文化来找原因 了。 　　

　　对于西方发达国家而言，抽水马桶已经是任何房屋中必不可少的基本设备，没有抽水马 桶的住宅是难以想象的。长期生活在如此环境中的人，使用抽水马桶已成天经地义，回过头 去看看十六世纪之前没有抽水马桶的住宅，会感到简直一天也无法忍受。这样，就自然会将 抽水马桶看作最重要的发明之一。而在中国，一半以上的人口仍然生活在没有抽水马桶的住 宅中，没有抽水马桶倒是天经地义，抽水马桶是一种奢侈品。在城市中生活的中国人虽然有 许多已经和西方发达国家一样习惯于使用抽水马桶，但毕竟仍有相当数量的市民只是刚刚用 上──甚至至今仍未用上抽水马桶。没有此物的住宅并非不可想象，人们自然也就不会将此 物视为多么重要的发明。 　　

　　再比如原子弹，我们今天看来，它是一种大规模杀人武器，很难说它可以造福人类。但 是，1945年8月6日它在广岛爆炸时，它却是造福人类的──因为它给了日本法西斯最后的 重击，促使它立刻宣告无条件投降。谁也不能否认，日本法西斯肆虐一天，受到侵略的各国 人民（也包括日本人民）的灾难就要延续一天。 爱因斯坦的故事：“国际一流”是无法预知的 　　

　　怎样才能作出伟大的发明？这个问题不仅盘踞在许多有志青年的头脑中，更盘踞在许多 科技政策制定者的头脑中。 　　

　　头脑中有这个问题当然不是坏事，尽管这个问题实际上是没有答案的──科学发展的历 史已经反复证明了这一点，因为每一个发明都是在不同的状况下作出的。然而严重的问题是， 许多科技政策的制定者却想当然地认为这个答案是存在的，更要命的是他们往往还坚信自己 已经获得了这个答案！这些年我们经常见到一个说法：“我们只资助国际一流的研究”，就 是这种信念的例证之一。 　　

　　初看起来，上面这个说法似乎很正确：你看，我们的国家还是发展中国家，经济并不宽 裕，我们不可能资助很多研究，当然要“好钢用在刀刃上”，只资助那些国际一流的研究， 好让有限的科研经费，发挥最大的作用，为国家作出伟大的发明创造。这说法难道有什么不 对吗？！ 　　

　　不幸的是，上面的说法就是不对。 　　

　　因为这个说法暗含着一个荒谬的前提──“国际一流的研究”可以预先确定。也就是说， 可以预先确定哪些科学家能作出国际一流的成果；或者说，可以预先确定哪些课题是国际一 流的。然而，科学发展的历史表明，所有伟大的发明创造从来都没有被预见到过！我们只能 资助相当数量的一批学者，让他们安心进行学术研究，他们中间可能会有某些人能作出国际 一流的发明创造，但到底是他们中间的哪几个，则根本无法预见。 　　

　　事实上，一项发明创造是否“国际一流”，只有到那项发明创造被作出以后，而且还要 再经过一段时间，经过在此期间科学的进展，才有可能判定。在此之前，只有“资助相当数 量的一批学者，让他们安心进行学术研究”，才是最现实、也最正确的政策。没有一定的数 量，就不会有高的质量。如果想只要最高的质量，却不要一定的数量，那和民间笑话中那个 吃了第三个饼才饱却后悔吃第一第二个饼的蠢人，又有什么两样？ 　　

　　更加发人深省的历史事实是，人类历史上最伟大的两三项发明之一，是在根本没有获得 任何资助的情况下，由一个业余爱好者作出的！这就是爱因斯坦发明的相对论。了解这一事 实，对于我们有极大的教益。 　　

　　1905年，德国的《物理年鉴》杂志上发表了三篇引起当时国际科学界震动的论文。三篇 论文的作者是同一个人，一个在科学界名不见经传的26岁的小人物：阿尔伯特·爱因斯坦 （Albert Einstein，1879～1955）。他当时只是瑞士专利局的一个小职员，但却注定要改变 人类对整个世界的认识。 　　

　　爱因斯坦是犹太人，出生于德国慕尼黑附近的小镇乌尔姆。在慕尼黑上中学时，因为只 对数学感兴趣，而希腊文、拉丁文等成绩很差，以至于老师劝他退学，并对他说“你永远不 会有多大前途”。后来他以只有数学一门及格的成绩在瑞士上了大学。在校期间经常缺课， 只是独自埋头研读理论物理的书籍。毕业后到专利局当小职员，并入了瑞士籍。他在没有进 入学术界的情况下，独自开始理论物理研究。但他在1905年发表的三篇论文竟都是当时国 际物理学界最前沿的课题。 　　

　　在讨论光电效应的论文中，他把五年前刚被提出的量子论应用到这一问题上，指出：由 特定能量的量子所组成的特定波长的光，会被金属中的原子所吸收，并释放出含有特定能量 的电子。这一理论对于量子力学的建立是决定性的。说来有趣，爱因斯坦虽然以相对论著称 于世，但他在1921年获得的诺贝尔物理学奖，却是因为他在光电理论上的贡献而被授予的。

　　两个月后发表的第二篇论文中，爱因斯坦给出了布朗运动（即在液体或气体中分子的随 机运动）的数学分析。他推导出了表述布朗运动的数学方程，由此可以求出分子的大小，以 及构成分子的原子的大小。三年后，关于布朗运动的实验证实了爱因斯坦的理论，并且得出 了第一个关于原子大小的可靠数值。 　　

　　尽管上面两项工作中的任何一项都足以在物理学上青史留名，但对于爱因斯坦这样的旷 世奇才来说，这只是牛刀小试而已。他1905年发表的第三篇创立了狭义相对论的论文，才 使他获得了在人类科学史上唯一可以与牛顿相提并论的地位。 　　

　　爱因斯坦认为“一切运动都是相对的”，相对论即由此得名。狭义相对论研究系统匀速 运动时的情形。光速被假定为一个常数，而在此之前很流行的“以太”概念则被抛弃。这样 可以很容易地解释前些年著名的“麦克尔逊—莫雷实验”的令人困扰的结果（简单地说就是 观测不到光速的变化）。由此可以推论，时间流逝的速度将随运动速度的变化而变化，因此 不再有绝对的时间和空间，只有时空统一体。在狭义相对论中，爱因斯坦还推导出了那个极 其著名的公式： 　　E=mc2 即能量等于质量乘以光速的平方，这个公式揭示了质量和能量的转换，为未来的原子能应用 开辟了道路。 　　

　　爱因斯坦作出上述三项伟大成果时，根本没有受到任何资助，也没有任何人曾预先判定 这位专利局的小职员将会作出“国际一流”的研究。事实上，他在作出这三项惊人成就之后， 又过了4年才仅仅在苏黎世大学获得一个低薪的教授职位。再过了4年方在柏林的威廉大帝 物理研究所获得待遇优厚的职位。 　　

　　爱因斯坦的故事明确告诉我们，“国际一流”的成果是无法预知的，或者说，是可遇而 不可求的。 要允许“无用”的奇情异想 　　

有些发明，当时看起来只是“毫无用处”的奇情异想，但是后来却发展成了极其重要的 事业。人类的宇航事业就是一个这样的故事。 　　

　　这故事的第一个重要角色，是俄国科学家齐奥尔科夫斯基（K.E.Tsiolkovsky），九岁失 聪，从此与书为友，十几岁就开始探索宇宙航行问题──在当时这类似于科学幻想。他在1903 年发表了题为《以喷气装置探测宇宙空间》的论文，论述航天飞行中使用火箭发动机的理论 问题，包括热传导、导航设备、空气摩擦升温、燃料供应等等。但是他的探索太超前了，在 当时很难被充分理解。当时俄国科学院不承认他的空气动力学实验结果的价值，他的金属飞 艇模型也在1914年圣彼得堡的空气动力学学术会议上遭到冷遇。即使是1921年苏联“人民 委员会”授予他终身年金时，他的理论的巨大价值仍然远远未被人们理解。 　　

　　人类航天故事的第二个重要角色，或当数美国的戈达德（R.H.Goddard）。他比齐奥尔 科夫斯基晚出生20年。戈达德从小就梦想从事伟大的发明，1898年在《波士顿邮报》上连 载的太空幻想小说《世界大战》极大地刺激了他的想象力，不久他就开始梦想制造太空飞行 器。1926年3月16日，他终于成功进行了世界上第一次液体火箭发动机的飞行试验──其 实火箭只是短暂地飞离了地面，很快就掉下来了。但是不管戈达德的这枚火箭是多么简陋， 飞行时间是多么短暂，几十年后如火如荼的航天事业所依赖的火箭技术，却都认他作为鼻祖。

如今，宇宙飞船已经可以探测火星，而航天飞机已经可以实现地球与外层空间的往返， 其成就和规模，都远非齐奥尔科夫斯基和戈达德所能想象。但是航天事业的理论奠基于齐奥 尔科夫斯基，技术奠基于戈达德，当年他们的奇情异想，如今已经成为世界各大国纷纷投入 巨大人力物力的重要事业。而且，虽着人类历史的发展，宇宙航行的重要性还将大大超出我 们今天的想象。 　　

　　在当时看起来毫无用处的发明，后来可能被证明是极其伟大的成就。宇宙航行只是一个 例子。当年爱因斯坦的E=mc2也是同样的例子：当时谁也不知道，根据这个公式所确立的理 论，40年后可以造出原子弹，后来为和平目的可以建造核电站。所以政府必须让一部分学者 有良好的条件安心研究，不要以“毫无用处”的理由去指责他们，不要以急功近利的任务去 催促他们──即使他们讨论的问题是“一个针尖上可以站几个天使？”、“天堂的玫瑰有没 有刺？”也应该容忍。当年希腊化时代的亚历山大城、欧洲中世纪和文艺复兴时期的修道院 和大学、巴格达的阿拔斯王朝、开罗的法蒂玛王朝、中亚的伊儿汗王朝和帖木儿王朝……， 都曾供养过许多博学之士，让他们思考问题，研究学问，这是一种深厚的传统。 活字印刷与机械钟：怎样评价发明？ 　　

　　活字印刷和机械钟，都曾被认定为古代中国人的发明。确实，中国的毕昇在公元11世纪 就发明了活字印刷；而机械钟的发明甚至可以追溯到上一个千年。但是这两项发明到底是不 是成功的发明，其实很难一言而决。 　　

　　国内研究中国印刷史的学者，拿这两项发明为我们的祖先争名次、争荣誉时，往往忘记 了两项明显的历史事实，[4] 他们也不认为这样的事实需要解释。这两项事实是：　　 　　

一、在毕昇发明活字印刷后的八百年中，中国绝大部分的书籍仍然是用雕版印刷的。 　　

二、在近代西方的机械钟表由传教士在明末带进中国之前，中国老百姓并不使用机械钟 表来计时。 　　

　　任何理性的读者，只要被提醒注意到上述两项事实，都会同意，它们必须得到某种解释。

　　按照宋代沈括《梦溪笔谈》记载，毕昇的泥活字印刷术是极为方便而高效的：　　 　

　　……若印数十百千本，则极为神速。常作二铁板，一板印刷，一板已自布字，此印 者才毕，则第二板已具，更互用之，瞬息可就。 如此多快好省的技术，此后数百年为何一直不能推广？这里又不存在毕昇技术因偶然因素而 失传的可能性──此后元、明、清各朝都存在着活字印刷的活动，并有所印书籍传世，只不 过采用活字印刷的书籍仅占一小部分而已。

　　为什么这项发明几百年都不被广泛采用呢？这也许只能从商业的角度来分析。中国古代 的书商们，其经济头脑、市场意识绝不会比今天的中国商人（其中不少人至今还没有剪断计 划经济的脐带）差多少──早在唐代，他们就知道抢在第一时间盗印历书与政府争夺市场了； [5] 至迟在明清之际，就已经能够在政府的严厉查禁之下熟练地策划、制作并销售色情小说和 春宫画册了。[6] 如果毕昇的活字印刷术真如沈括所说的那样多快好省，我们怎么能够想象， 这样的书商们会对此无动于衷？因此不难推测，中国古代的书商们一定认为，活字印刷从成 本、效果等方面综合考虑，与雕版印刷相比是没有优越性的，所以他们仍然普遍使用雕版印 刷。 　　

　　在机械钟表问题上，则是另一种情况，但更容易理解。 　　

　　有些人认为东汉时代张衡所造的水运浑象“实际上也就是一台原始的机械钟”，甚至认 为西汉落下闳的“浑天”也可能是“世界上第一台机械钟”，[7] 此后各王朝还建造过更多的 这类皇家仪器。但是，这些皇家天学仪器都是作为“国之重器”来建造的，目的是向四夷万 方证明本朝帝王“通天”的能力，并且夸耀中国国力之强盛。因此在建造这些仪器时，从来 都只算“政治账”而不算经济账──这些仪器在当时完全不具有商业价值。事实上它们只是 帝王宫殿中的贵重摆设，不可能成为社会经济生活中的应用之物，更不可能进入寻常百姓家。 　　

　　毕昇的活字印刷也好，汉代宫廷中的机械钟──到底是不是机械钟，也不是毫无争议─ ─也好，这些发明，受相关环境和条件的制约，在当时和此后很长一段时间内无法普及，只 能成为智者的奇情异想，或是宫廷的奇技淫巧。只有当环境和条件的制约解除以后，类似的 发明生逢其时，才会迅速普及。所以成功的荣誉和果实，就只能归于1455年古登堡的圣经 印刷，和1656年惠更斯的机械摆钟了。 爱迪生：发明与商业活动之结合 　　

　　评价一项发明的标准，显然有不止一种。如果仅从商业的角度来考虑，那种能在问世之 后迅速推广、带来明显商业利润的发明，才被称为成功发明的话（事实上当然不是只有这样 的发明才算成功），那么所谓成功的发明，与其说是一种科学活动，不如说是一种商业活动。 在这个问题上为，爱迪生可谓成功的楷模。 　　

　　爱迪生出生于下层社会，他父亲是灯塔管理员兼木匠。爱迪生只断断续续上过五年学， 当时的课堂教学主要是背诵，他的听力不好，却偏偏喜欢提问，因此而令人厌烦，被视为不 合格。但这反而促使他博览群书，为他未来的成就作好准备。象他这样缺乏正规教育的人， 在当时的美国并非少见。然而这个按照我们现在的标准连小学也没毕业的人，一生中却获得 数百项专利，其中关于电力和电灯389项，关于留声机195项，关于电报150项，关于蓄电 池141项，关于电话34项。爱迪生的这些专利表明，他的发明工作始终是根据社会生活的 实际需要而进行的。他本人起初是机械车间的操作工，后来成为小工厂主，这些经历对他后 来成为成功的发明家大有帮助。当然他也曾聘请著名的物理学家担任顾问。当时其他科学家 和发明家都没有自己的生产设备和手段，而且往往缺乏经费的支持，而爱迪生与他们完全不 同，他直接经营着企业，随时将他的发明转化为实际产品，再推向市场，获取利润。我们今 天念念不忘的“科技成果转化问题”、“基础理论与应用研究关系问题”等等，在爱迪生那 里早就顺利解决了。 　　

　　相传爱迪生35岁时已经被视为“世界上最有名的美国人”，而当他于1931年去世时， 人们将他视为现代电气技术革命和社会革命的奠基人，这不是没有一点道理的。