底层技术革命是如何爆发的？
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文/清和 智本社社长
来源：智本社（ID:zhibenshe0-1）
十几年前，“狂人”埃隆·马斯克炮轰华尔街投行极为短视，把大量资金投入到只能编辑140个字符（现已扩张至280）的Twitter以及信息网络上。
任何技术投资都属于经济人选择，信息技术的进步亦是革命性的。马斯克正是Twitter最大的受益者之一，没有Twitter就没有“网红”马斯克。
马斯克正发家于软件及互联网领域。从1995年开始，马斯克与合伙人先后创办了在线内容出版软件Zip2、电子支付X.com、国际支付工具PayPal。
马斯克的“大嘴”，常常语不惊人誓不休，口无遮拦、有失偏颇。但这种人往往是说破“皇帝新装”的人。
马斯克用惊人的言论及彪悍的行动告诉世人，什么才是真正的“技术革命”。
2002年，31岁的马斯克把PayPal出售给了eBay，从中净赚1.8亿美元。
这一年，NASA发现了一颗小行星所在的轨道离地球很近，甚至预测称它会在2029年撞击地球，引发一场大灾难。
马斯克从中寻找到下一个创业方向：殖民火星。
从此，马斯克告别了“轻量级”领域，化身为“钢铁侠”，专挑“浓眉大眼”的重量级项目创业，投资于人类的未来。
大学期间，马斯克开始关注互联网、清洁能源、太空这三个影响人类未来发展的领域。
后来，在互联网领域取得成功之后，马斯克决定豪赌清洁能源及航天技术。
2002年6月，马斯克投资1亿美元创办美国太空探索技术公司（SPACE X）；两年后，投资630万美元创办特斯拉汽车公司；2006年，投资1000万美元与合伙人联合创办光伏发电企业太阳城公司。
事实上，在创办SPACE X时，马斯克在美国创投圈顶多算是新贵，实力无法与资本大佬相提并论。当时的趋势是互联网，但马斯克却跳出互联网豪赌所谓的人类未来的科技。
十多年后，马斯克的特斯拉、太阳城和SPACE X火箭，在能源、交通和航天三大领域安营扎寨、领跑未来。
2018年2月7日，SPACE X“重型猎鹰”（Falcon Heavy）火箭在美国肯尼迪航天中心发射成功，举世震惊。
SPACE X此举为人类航天史上的里程碑事件。“重型猎鹰”火箭是目前全球现役运载能力最强、最廉价、助推器全部可回收的火箭。
“重型猎鹰”火箭的成功发射，意味着人类从此进入重型火箭的廉价发射纪元。SPACE X也告诉世人，那些原以为国家才能干的大事，私人公司也可以做到。
事实上，我一直担心，马斯克这个“疯子”是否会玩脱，这种豪赌是否会突然崩盘。
但是，不论马斯克成功与否，他用行动告诉世人，什么才是底层技术变革，什么才是决定人类未来及国家命运的科技。
纵观人类历史，推特、网络支付、互联网咖啡、打车软件Uber、虚拟现实等都是技术创新，但是真正的技术革命多发端于能源、动力、交通、材料、机械制造、生命科学、人工智能等底层技术领域。
如历史上的冶铁技术、蒸汽机、石油、电力、火车、汽车、核能核电、航空航天、化学材料、基因技术、半导体芯片、工业机床、光刻机、以太网、机器人等重量级技术，为人类之“重器”，大幅度降低成本，带来革命性的经济效率。
那么，底层技术革命是如何爆发的？
人类社会在黑夜中摸索了几千年，为什么直到近代才触摸到科技增长的密码？
什么样的土壤才能孕育出底层技术？
1
海洋文化 | 农耕文化
海洋文化与科技基因耦合
基础科学是科技大树之根。所谓寻根溯源，根的问题得从土壤中寻找。
通常认为，经济基础决定上层建筑。但是，经济基础如科技、生产力来自哪里？
科技、生产力也是在国家体制、法律制度、教育制度以及社会意识形态（思想、道德、艺术、哲学、宗教、美学）等上层建筑中孕育生长起来的。非洲的上层建筑至今都没能长出科技大树。
所以，经济基础与上层建筑互为决定、相互影响。
现代科技兴起，有一个非常突出的谜题：为什么近代科学没有在生产力更为发达的农耕国家如古印度、古巴比伦、古埃及中率先诞生？
这就是著名的“李约瑟之谜”。
这个问题将人们指引到另外两个思想方向：世界的非连续及科学的不确定性原理（海森堡测不准定律）。
要破解这个谜题，应该从“土壤”上挖掘。一般认为，现代科学诞生于海洋文化，海洋文化具备科学萌芽的基因，反过来科技革命创造了海洋文明。
古印度、古巴比伦、古埃及创造了伟大的农耕文明。在农耕时代，这些古国都是顶级猎食者，秒杀欧洲众多城邦。但是，很遗憾的是，现代科技最终没能在农耕文化中生长。
从古至今，在陆地上生存比海上安全。能在地上找食物，就不会到海上搏命。当然，不是临海的国家就有海洋文化。古印度、古埃及、古巴比伦都紧邻大洋，但属于农耕文化。相反，一些欧洲内陆国反而培养了海洋文化。
海洋文化能否形成，取决于农耕条件，但凡农耕文化发达之地都缺乏海洋文化。海洋文化与农耕文化，主要由地理条件、气候环境决定，具体而言是土地盐碱度和温度湿度。
一般认为，西方文明起源于古希腊、古罗马，古希腊以雅典城邦为代表，地处地中海东北部、希腊半岛、爱琴海群岛一带。
当地属于地中海气候，是全球唯一一种雨热不同期的气候类型，即夏季炎热干燥、冬季温和多雨。这种气候非常不适合植被生长，植被叶子上有一层厚厚的硬硬的蜡质层（地中海植被被称为亚热带常绿硬叶林）。
这种气候决定了当地的粮食作物产量极低，没有办法像古巴比伦形成富庶的农业。
没有足够的粮食，就没有充足的粮草，也没办法养活职业军人。打完仗后，占领了一个地方但无法建立国家统治，因为军人需要化兵为民谋生。没有职业军人，就很难形成大一统的集权统治以及强有力的国家机器。
在古希腊城邦、古罗马城邦时代，没有大一统的国家集权，城邦之间、领主之间、贵族之间相互博弈，形成了雅典朴素的民主制度以及开放的自由文化。
由于没有自给自足的农业经济，古希腊人不得不频繁出海，发展商贸、手工业，通过商品交易的方式来求存。不同地域、城邦、族群之间的大规模交流、交易及协作，促进信息的碰撞、观念的开放和思想的自由。
人们看得多、争论得多、协作得多，逐渐会形成一种思辨、开放及包容的文化，而减少盲信、闭塞、愚昧及玻璃心。苏格拉底、柏拉图、亚里士多德“古希腊三贤”以及古希腊哲学家都主张思辨哲学。柏拉图跟他的老师苏格拉底也经常争论。这画风与日韩则完全不同。
没有自由的风尚和思辨的哲学，不可能有开创性的数学以及科学。这就是海洋文化里的科学基因。
数学是人类认识世界的一种科学方法，研究数量、变化以及空间的逻辑关系。古希腊哲学家、数学家泰勒斯引入了命题逻辑证明，首次将人类对客观事物的认知，从经验上升到理论层面，使数学成为了一个严密的体系。
后来的古希腊哲学家、数学家毕达哥拉斯，利用演绎法发现了勾股定理，对数论和几何都做出了极大贡献，创立了毕达哥拉斯学派。毕达哥拉斯对数的推崇达到极致，他将数学与哲学融合，提出著名的“万物皆数”思想。这一思想对现代科学以及如今的大数据理论有着深刻的影响。
后来柏拉图学园里诞生了一位伟大的数学家，叫“几何之父”欧几里得。欧老师将当时的数学一统天下，流传于世的有《几何原本》。
这本书是欧洲数学的基础，它创立了现代科学理论的一种范式，成为用公理化方法建立起来的数学演绎体系的典范。这本书帮助欧洲知识分子建立逻辑演绎、严密推理的科学思维。
这是欧洲哲学思辨以及科学思维的起源。
在农耕时代，古印度、古巴比伦、古埃及的文化才叫星河灿烂，文化艺术远胜于古希腊、古罗马。例如毕达哥拉斯的勾股定理，农耕国家也有论证。文明古国也有与《几何原本》齐名的古代数学著作，也有探索世界的思辨哲学，也有百花齐放、百家争鸣的文化氛围。
但是，区别在于后续的演进以及演进的方向。
在公元前几百年，人类历史上爆发了一次重要的技术革命——铁器革命。在人类历史上，铁器时代比较漫长，范围很广。东亚、印度、东欧、英国及爱尔兰、北欧、中欧、非洲埃及都有铁器革命的考证。
铁器革命，在一些国家如古印度引发了农业革命及社会变革。
古印度包括今天的印度、尼泊尔、孟加拉以及巴基斯坦，位于欧亚大陆南端，是一块向大洋延伸出去的巨大半岛，被称为印度次大陆。
古印度，面朝大海，春暖花开，却没有形成海洋文化，主要原因是印度“风水”俱佳，内陆农耕条件优越。
古印度北面矗立着喜马拉雅、兴都库什、苏莱曼三大山脉，是一个天然屏障，南边是德干高原，中部是一块巨大的冲积平原（占国土总面积的40%），受印度河、恒河哺育。
冲积平原，热带黑土肥力充足，地形平整，灌溉及交通便利，再加上热带气候多雨湿润，古印度简直就是一个巨大的粮仓。在公元前几百年，铁器农具大规模使用，极大地提高了农业生产力。古印度达到鼎盛，旃陀罗笈多人建立了著名的孔雀王朝（约公元前324年至公元约前185年）。
孔雀王朝拥有充沛的粮食，组建一支强大的常备军，进行集权统治。当时，唯有国王有常备军，门阀、贵族没有军权。古印度阿育王南征北战，攻城略地，修建道路，构筑灌溉工程，奴隶制集权统治鼎盛。
不过，孔雀王朝没落后，希腊人、安息人、塞种人、大月氏人，先后越过兴都库什山脉和苏莱曼山脉的开伯尔山口，从西北入侵古印度，对恒河流域进行统治。印度人种也就变得极为复杂，进入亚欧混居模式。
由于铁器革命与农耕条件完美结合，古印度在孔雀王朝时期彻底进入集权统治，农耕文化——恒河文化兴盛。
古印度等农耕古国，拥有肥沃的恒河平原、美索不达米亚平原、尼罗河三角洲，灌溉便利，农业发达，粮食充足，形成了自给自足的自然经济循环体系，进而建立了一套强大的国家机器及宗教、伦理、制度强化集权统治。
与古希腊城邦的商贸经济不同，农业经济强调自然循环，拒绝交易，惧怕风险。在一个肥沃的土地上，权力结构稳定，农民不流动，人口稳定繁衍，世世代代种地，粮食及生活自给自足。这是一种成本最低、风险最小的理想状态。
所以，农业古国主张强人政治及强制的等级秩序（宗教与法礼），保障命令能够彻底贯彻，人口能够持续繁衍，人口不流动、多干活。
自给自足的农业环境，抑制技术创新的欲望及动力。森严的等级秩序及法礼，容易压制技术进步。技术的发明不能破坏农业的稳定以及统治的权力，反过来技术服务于统治。
久而久之，古印度等农业古国就形成了典型的农耕文化，主要表现为追求封闭、稳定、静态、秩序、自然循环、自给自足、思想封闭、畏惧权威、崇拜权力、排斥风险、注重实用、推倒重来。
农耕文化最大的优点是，保障农业生产稳定以及文化传承。在生产力水平极度低下的农耕时代，农耕文化可以最大限度地强化国家统治，确保社会稳定及人口繁衍。
在古代，农业及农耕文化最发达的国家，都是世界上最强盛的国家。
但是，农耕文化会极大地抑制科学技术的发展。科技最大的特点是不确定性，而追求封闭、稳定、静态，畏惧权威，拒绝挑战和变化，则很难产生新想法、新理念和新科技。不敢想，一切创新都戛然而止。
欧洲虽然也爆发了铁器革命，但是欧洲不少土地盐碱程度高，不利于粮食生长。整个欧洲大陆，只有法国土地肥沃。
除了法国，欧洲的农业经济极为不发达，没有充足的粮食，就无法建立一支强大的职业军队，也就无法统一欧洲，形成一个大一统的集权国家。后来，古罗马崛起，并继承了古希腊的文化，也沿用了城邦制。
那么，为什么欧洲落后的农业经济有利于现代科学技术以及工业萌芽？
从科技历史来看，现代科技是倒逼出来的。
没有恒河平原、两河流域这样肥沃的土地，欧洲人只能告别土地另谋出路。古希腊人、古罗马人、欧洲人到处游走经商、交换，其中一个非常重要的途径是海运。
俗话说“常在河边走，哪能不湿鞋”。航海的风险要比耕种大得多，他们逐渐就养成了与农耕文化相反的开放、外向、动态、不稳定的海洋文化，同时更能接受风险和不确定性，更崇尚自由，敢于冒险，敬畏自然，遵守契约（与陌生人做商贸靠契约）。
海洋文化，与科技的不确定性、开放性高度契合，有利于科技进步。
反过来，由于航海的不确定性，欧洲人更注重研究天文、气象、洋流等自然现象。虽然古印度也研究天文地理，但是由于农耕相对稳定，航海风险更大，自然对航海的挑战远远大于农耕，欧洲对自然研究就更加深入。
在稳定的农耕环境下，人的威胁不是来自天灾，而是人祸。简单来说，人越来越多，土地不够供养人口，则容易爆发抢夺、械斗以及战乱。这就是“马尔萨斯陷阱”。
一套稳定的统治体系，可以最大限度的控制土地和人口，增加粮食的稳定产出。所以，农业古国的智慧逐渐转向对人的统治上，而不是对自然的研究上。比如，印度教、国家机器、种姓制度、法礼习俗、说教伦理崛起，科学思维和思辨哲学则被压制。
推崇辩证法的德国哲学家黑格尔极力推崇老子的辩证哲学，但贬低说教伦理。在他看来，善于说教的哲学家顶多算是个睿智的学者。古印度等农耕国家，都擅长控制人心，洗礼人性，专于权谋，长于帝制。
海洋文化很大程度由频繁的商贸关系培育的。陌生人之间做生意，谁也吃不了谁，讲究诚信、平等和契约。
农耕文化则强调权力绝对压制，避免混乱和不确定性，带着不平等、“地头蛇”基因。安息人、塞种人、大月氏人对古印度轮流统治，后期采用了残酷的种姓制度及宗教控制。
海洋文化在处理人与人之间的关系是强调妥协、协作和共赢，而农耕环境是一个零和博弈，讲究丛林法则与统治规则，要不统治他人，要不被统治，要不推倒重来，不愿意协作，也不懂得妥协。
农耕文化，与自然科学的基因格格不入。
陆地上找不到吃的欧洲人，被迫与海洋搏命，被迫与他人交往、交换、协作，对自然的探索，对市场的规则，对自由的推崇，对不确定性的挑战，更加接近自然科学这个潘多拉魔盒。
2
自然国 | 法治国
制度成本决定创新成本
文化，只是土壤和气候，若管理不当，也结不出好果子。制度（也是文化的一部分），对科技的影响比文化更为直接。
公元410年，日耳曼的西哥特人大举进攻意大利，攻陷罗马城，建立了西哥特王国。66年后，西罗马灭亡。从此，欧洲进入拜占庭帝国（东罗马帝国）时代。
拜占庭帝国从此改变了古希腊、古罗马的传统。
这时，中央世俗政权衰落，地方豪强崛起，各个领主城邦之间相互争斗，战乱不断。另外，罗马教皇为了强化统治，与世俗政府争权夺利，建立了教皇国，号召信徒连续发动十字军东征。
自基督教合法化以来，基督徒从受迫害者变为迫害者。他们大肆打击各种思想，迫害一切科学研究以及科学家。创立“日心说”的哥白尼、支持“日心说”的科学家布鲁诺都被教徒迫害致死。
史上第一位女数学家希波提亚，被拖到教堂，狂徒们将其剥去衣服，用尖利的蚝将她的肉由骨上剥削下来，将她的手脚砍下，然后抛掷火焰之中。伽利略、帕利西、维萨留斯、西克尔等科学家都被列为异端，而残害致死。
在拜占庭帝国的统治之下，科技、哲学以及文化停滞，甚至全面倒退。拜占庭帝国也被称为黑暗的中世纪时期，是“无知和迷信的时代”。“宗教的言论置于个人经验和理性活动之上”，科学思想的光芒被遮蔽。
15世纪中期，奥斯曼帝国消灭了拜占庭帝国。这一事件带来两个历史性转变：
一是奥斯曼帝国扼守了欧洲东去的商道，西欧国家被迫开辟大西洋路线。这再一次将欧洲人推向海洋，海洋文化兴起。西班牙、葡萄牙支持了哥伦布、麦哲伦等人海航，人类第一次走向全球化。地理大发现是欧洲1000多年航海及天文科学研究的一次重要尝试。
二是一个庞大横贯欧洲的帝国统治消失后，欧洲天下大乱，意大利战争爆发后，各城邦国相互争夺地盘，连续爆发战争。
14世纪那场夺取了三分之一（2500万）欧洲人生命的“黑死病”（鼠疫）沉重地打击了罗马教皇的统治。再加上战争的冲击，世俗势力崛起，宗教领袖马丁·路德于1517年发起了宗教改革，试图突破天主教的控制。
宗教改革后，新教兴起，欧洲进入了文艺复兴和启蒙运动时代，进而触发了社会制度的变革。
这场宗教改革波及范围很广，尤其是德意志、尼德兰、苏格兰等地。尼德兰拥有优良的阿姆斯特丹、鹿特丹港口，吸引大量流氓、海盗、易商来此营生、交易，海洋文化盛行。此地，鞭长莫及，宗教势力渗透不足，政治上受西班牙控制。尼德兰，海洋文化盛行。
尼德兰宗教改革触发了国家独立、社会变革的阈值，引发了历史上最早的资产阶级革命。此后，尼德兰人创立了世界上第一家股份制公司和股票交易市场，成为17世纪的“海上马车夫”。
尼德兰，是海洋文化、资本主义制度、市场交易、早期金融制度的结合体。
继尼德兰之后，英国是第二个海洋霸主。
英国的兴起也源自宗教改革。
真正改变英国近代国运的历史事件是英法百年战争（1337年-1453年）。这场战争持续了116年，是人类历史上时间跨度最长的战争。
英国与法国的纠葛由来已久。诺曼底人曾在法国海岸诺曼底建立了诺曼底公国，隶属于法国。后来，诺曼底人又征服了英格兰，从而统治着英格兰和诺曼底两地。
1337年，法王腓力提出收回阿基坦领土，遭到英国爱德华的拒绝，二者爆发战争。
这场大战打了一百多年，结果法国赢了，统一了全境；英国失去了所有的法国领地，丧失了在欧洲大陆的控制权。
从此，英国与欧洲大陆渐行渐远，这成为如今“脱欧”问题的历史性渊源。英国只能退守英伦三岛，沦为一个西北欧岛国。
失去了大陆的生存之所，英国不得不发力发展商业、航运，积极向海洋发起探索，寻找更为广阔的市场、原料及生存合作机会。英国逐渐摆脱了欧洲的宗教控制及大陆政治势力，成为一个海洋国家，海洋文化兴起。
欧洲兴起宗教改革后，英国国王推行了宗教改革，替代了罗马教皇的权威，宣布成立英国国教，即圣公会。
苏格兰国王在1560年正式与教皇决裂，并以加尔文主义推行新教改革。苏格兰的宗教改革比欧洲更加彻底，苏格兰长老会成为了苏格兰国教。加尔文主义思想主导了十七世纪的英国教会，也成了清教徒思想的核心。
宗教改革刺激了文艺复兴及启蒙运动。文艺复兴，主要指“复兴”古希腊、古罗马的文化，文艺复兴和启蒙运动发展了海洋文化。
当时欧洲兴起了笛卡尔、斯宾诺莎、布莱尼茨的大陆理性主义，洛克、贝克莱、大卫·休谟的英国经验主义，牛顿的宇宙观和机械论，以及后来的黑格尔辩证法等。此后，欧洲社会风尚大开，理性思辨、演绎推理、数学论证盛行。
宗教改革、文艺复兴、启蒙运动以及社会变革，为海洋文化提供了制度性保障，同时也充实了海洋文化的内涵，促进了现代科学的萌发。
牛顿生活的年代，正是英国资产阶级革命时期。这场革命，最终被光荣革命终结。詹姆斯二世逃亡，荷兰奥兰治执政、威廉二世取而代之。詹姆斯二世在逃亡路上与威廉二世相遇，威廉二世叫前者去法国，他自己则去英格兰执政。其实威廉二世是詹姆斯二世的女婿。
牛顿于1687年发表了《自然哲学的数学原理》，发现了万有引力和三大运动定律，同时创立了微积分（莱布尼茨亦分享此殊荣），推动了现代科学革命。
在牛顿之前，人类在万古长夜中黑暗摸索，海洋文化孕育着科学思维以及哲学思辨，到牛顿这里集中爆发，终于打开了科学的天窗，获取了科学的密码。
牛顿去世后，英国爆发了第一次工业革命。
这是欧洲现代科学技术积累的一次总爆发，瓦特蒸汽机在棉纺织、铁路以及工业领域爆发了强大的生产动力。牛顿属于科学家，瓦特属于工程师，科学与技术相互促进，引爆工业创新。
通常，我们说工业革命是指科技革命及制度革命，包括工业技术、基础科学、国家体制、经济制度、法律体系、金融制度、教育体制、社会文化等。
英国是海洋文化、市场商贸、现代金融、国家法治、工业技术的结合。民主政治、自由市场与科学技术一脉相承。
新制度经济学家约拉姆·巴泽尔的国家理论，将国家分为自然国和法治国。国家是“经济人”建立的一组合约，目的是为了降低交易费用。但是，如果合约不限制这个“利维坦”工具，它就会以暴力的方式施展。只有利用合约，即制度约束公权力扩张，自然国才能发展为法治国。
古埃及、古印度、古巴比伦、古罗马、古希腊都属于自然国。虽然古罗马、古希腊具有海洋文化，但是由于他们不是法治国，无法出现现代科学。只有到了近代自然国成为了法治国后，现代科学才能萌芽和发展。
法治国家至少具备以下条件，科学技术才能兴起。
一、思想市场自由
休谟、斯密、李嘉图、穆勒等古典主义经济学家都诞生于英国，他们的思想继承了苏格兰自由主义传统，与苏格兰宗教改革息息相关。
古典主义者倡导自由思想，推崇自由放任和“小政府主义”。当时英国首相小威廉·皮特对亚当·斯密的自由经济学说深信不已，他反对重商主义，提倡自由市场。
这就为自由竞争和科技进步提供了良好的政治环境和经济秩序。只有解除精神枷锁、打破垄断壁垒，科技创新才能自由飞翔。
二、法治国家体制
欧洲农耕条件有限，海洋文化浓厚，无法形成集权国家传统，有助于自然国转向法治国。
英国的过度比较平稳，符合欧洲贵族精神以及英国的自由主义传统。
美国没有历史负担，开国者从英殖民地中独立出来，试图建立一个不同于英国的分权国家。他们遵循的权力逻辑与英国不同，即侧重分权及权力监督，英国则侧重权力来源。他们建立了联邦制国家以及相互监督、竞争的政体。
华盛顿、杰斐逊、汉密尔顿等开国者开始并不够自信。他们极为关注法国大革命，看看欧洲大陆的领导者建立的是怎么样的国家。
不过，令开国者大跌眼镜的是，法国革命党居然把路易十六的头颅砍下来，然后接着讲成千万人送上断头台。法国大革命打破了欧洲传统，沦为了一场暴政。此后，美国人不再关心欧洲事务，努力发展自己的美国梦。
在当时，法治国都有利于科技进步。但发展到后来，不同国家的政体表现出不同的优势，其中德国与美国更有利于科技及知识创新。
三、货币、财政及金融制度
在经济制度中，货币及金融制度很关键。好的货币制度，货币供应平稳，物价及预期稳定，抑制经济泡沫和金融投机。相反，货币制度导致货币供应失控以及流向失衡，容易引发经济波动，或助长金融投机、房地产投机。
金融投机盛行、房地产过度繁荣、鼓励加杠杆、吹泡沫，很多企业和个人会放弃技术研发、产品质量以及学习成长。同时，大量货币流入房地产、基建和金融，而科技公司、知识型企业因无法享受货币红利而陷入通缩。债务型、泡沫型增长容易打击知识与科技创新。
好的金融制度可以促进资本回归实体，促进金融创新。如德国的全能银行有助于德国制造创新，回归工匠精神；又如美国发达的风险投资市场，促进硅谷企业及信息技术创新。
四、知识产权及专利法
早在1787年的《美国宪法》就规定：“通过保障作者和发明者对他们的作品和发现在一定时间内的专有权利，来促进科学和有用艺术的进步。”
1624年，英国就制定了世界上第一部专利法《垄断法规》。德国法学家J.柯勒曾称之为“发明人权利的大宪章”。
此后，美国（1790）、法国（1791）、德国（1877）等西方国家都相继出台了专利法。专利法，被认为是与蒸汽机一样伟大的发明。如果没有专利法，现代科学技术创新不会如此繁荣。只有对原创报以足够的尊重和保护，才能激发真正的创新。
3
基础科学 | 人文主义
科学创新只为自然科学本身
有些国家的制度及文化，有助于技术模仿以及应用性技术发展，但无法催生基础科学及知识创新。但真正的技术革命是基础科学及知识变革。
将“科技”一词拆分成技术（technology）和科学（science）就容易理解了。物理学分为实验物理和理论物理。爱因斯坦、杨振宁属于理论物理学家，中国核物理学家邓稼先偏向于应用（实验）物理学家。
技术的上游是科学，应用性技术往上走是底层技术，再往上是基础科学。
以芯片为例，专用芯片技术不难，如各种管理芯片，但是通用芯片是顶尖技术，大多在西方国家手上。通用芯片依赖于基础科学研究，除了工程师，还要科学家，除了应用型科学家，还要理论型科学家。
当前人类技术正在进入第三次技术革命的边际衰退期，西方国家积累的几百年的技术红利大部分都外溢到了新兴国家。如今，全球化外溢性技术红利消失，新兴国家也必须向基础科学进军。
基础科学是整个科技大厦、经济大厦之根。基础科学做的是从0到1的工作，犹如开辟一块全新的疆土；而应用技术则在这片疆土上添砖加瓦，将理论科学家的美好蓝图变为现实。
麦克斯韦尔方程式启迪了电力科学家及工程师，人类进入了电力时代。爱因斯坦相对论、质能方程式，是原子弹技术的理论源头，帮助人类打开核能时代的窗户。计算机技术、人工智能以及加密技术则来自天才图灵的理论。爱因斯坦、波尔、波恩等开创的量子力学将人类推进微观世界。
20世纪前后一群才华横溢的理论物理学家，奠定了人类此后100年的科学基础。
不过，在1927年第五次索尔维会议物理学家合影——人类史上平均智商最高的合影中，只有两位科学家来自美国，大部分来自欧洲，尤其是德国。有人对美国的基础科研能力提出质疑。
早期美国人也是享受欧洲大陆的技术外溢红利。英国人塞缪尔·斯莱特窃取了阿克莱特的纺纱机技术，在美国建立了第一座棉纺织厂，被称为“美国制造工业之父”。建国后，汉密尔顿甚至指派间谍去英国阿克莱特的工厂窃取技术
托克维尔在《论美国的民主》中对美国制度能否激发创新感到困惑：“民主社会究竟能不能像贵族社会那样毫不费力地产生对于深刻知识既难能可贵又丰厚无比的热情？”
直到二战之前，美国在基础科学方面优势也不明显。在1901年至1939年间128名自然科学类诺贝尔奖得主中，只有15位是美国人。
所以，一种观点认为，美国的崛起不在其自身科技，而是在二战中收割了大部分欧洲科学家。
诚然，历史的进步存在偶然因素，但美国的优势胜在于国家制度吸引力——具备修复性的体制。反过来，培养了大量科学家的德国为何走上了法西斯道路？
包括爱因斯坦在内一大批欧洲科学家及知识分子在二战期间移民到美国。他们是美国战后崛起的宝贵财富。
例如，科学家冯·诺依曼生于匈牙利，在布达佩斯大学获得数学博士学位，于1930年首赴美国普林斯顿大学任教。二战爆发后，他留在美国，成为了制造原子弹的顾问。
诺依曼另外一个伟大贡献是促进计算机的研发。在二战期间，他形成了现今所用的将一组数学过程转变为计算机指令语言的基本方法。现代计算机中存储、速度、基本指令的选取以及线路之间相互作用的设计，都与诺依曼的贡献分不开。诺依曼也被誉为“计算机之父”。
诺依曼直接促进了计算机的革命爆发，美国在信息技术革命中取得领导权。
在信息技术革命中，美国独领风骚，掌控了信息技术的技术标准和规则。同是海洋文化及西方政体，日本、欧洲与美国的差距在哪？为什么基础科学创新艰难？
基础科学的特殊性决定了其创新需要更加精微的土壤。在基础科学创新方面，美国在制度、模式及文化环境都更具优势。
基础科学与应用性技术，存在巨大的差异。应用性技术，可以通过市场竞争来实现，政府也愿意出钱投入。距离市场越近的应用性技术，投资回报周期越短，对市场和政府的吸引力越大。
很多互联网公司投资的是市场规模庞大、技术含量较低的项目，如共享单车、打车、团购、网上租房、直播、游戏、咖啡等。几乎没有公司大规模投入操作系统、浏览器（有重复造轮子嫌疑）、人工智能算法、通用芯片以及下一代技术标准等。这正是马斯克当年所抨击的。
基础科学距离市场比较遥远，变现能力差，成果很难估价，研究周期长，投资风险大。教授十年寒窗写一篇原创性论文，发表后一分钱都可能得不到，甚至还得出钱发表。
企业、个人都会选择应用性技术，申请个专利，投入生产还可能带来短期回报。当年爱迪生依靠专利以及托拉斯组织成为巨富。基础科学成果很多以论文方式呈现，这种方式可以申请著作权，但他人只要规范引用即可免费使用。
基础科学，具有公共用品的特点，不适合市场化操作。如杨振宁的杨-米尔斯（Yang-Mills）理论，是全人类共享的成果，其贡献是全人类的。
所以，基础科学，拒绝焦虑、短视以及私人属性。基础科学创新，市场机制难起作用，举国体制搞运动式的方式也无效。
既然基础科学具有公共属性，是全人类的成果，能否直接享受他人的现实成果？
这种取巧方法其实行不通，主要原因：
一是基础科学与应用性技术之间不是截然分开的，而是复杂联系、相互促进的。基础研究成果出来后，可能需要一系列细分的基础研究，以及一系列应用性技术作为实验论证。
二是现代基础科学到产品投放的周期极大缩短。以前，从麦克斯韦的电磁理论到特拉斯发明交流电经历了比较长的过程，从爱因斯坦质能方程式到原子弹爆发也是一个漫长的过程。但是如今，不少基础科学的应用周期大幅度缩短。
贝尔实验室时代，科学家与工程师分离。如今谷歌的科学家也是工程师，既能做研究，也要做项目。斯坦福不少教授身兼数职，既是科学家，又是工程师，还是创业者、投资人。
基础科研起到高屋建瓴、指引方向的作用。如果企业总是寄希望于他人的基础科学，则在战略上就会失去先机，在质量上和在行动上都会落后于人。
所以，基础研究光靠市场不行，光靠举国体制也很难搞好。有人认为，“学好数理化”才能发展好基础科学。这种观念恰恰导致基础科学落后。“学好数理化”有利于应用性技术，而基础科学创新需要文理并重，消除功利心态。
基础科学，来自整体的基础学科；基础学科，来自整个社会的文化、法律、制度以及基础教育等“土壤”。如果没有国会中众多律师出身的议员制定科学的法律，硅谷高管有效的项目管理以及金融、心理学、哲学、社会学等人才，则难以出现基础科学创新。
如美国国会在1980年代通过的《拜杜法案》规定，允许大学和其他非盈利组织获得政府资助项目的发明专利。
这个法令促进了技术成果转化，科研人才也可以放心搞科研不担心牢狱之灾。谷歌公司最初的PageRank算法，就是来自国家科学基金会数字图书馆计划（DLI）资助的项目。还在斯坦福大学就读的拉里·佩奇用这一算法创立了谷歌公司。
类似于《拜杜法案》这样的法律创新、制度创新，来自律师、法官、法学专家的贡献，以及法学理论创新。
又如科研经费的使用效果问题。美国国会下设了一个审计总署，负责调查和评估政府政策以及计划项目，确保经费不被挪用以及高效使用。
早在1945年，美国国家科学研究与开发办公室主任的万尼瓦尔·布什向杜鲁门总统提交了著名报告《科学——没有止境的前沿》，阐述了基础科学的重要性。报告认为，最适宜开展基础研究的是大学体制，政府可以通过与工业界和大学签订研究合同和提供资助的制度来支持科技。报告建议成立美国国家科学基金会（NSF），负责资助基础科学研究。
根据这份报告，美国逐渐形成了一种混合模式：即联邦研究机构、大学、企业和非盈利科研机构四类主体有效分工协作——避免基础科学的公共特性问题。具体分工：
联邦研究机构负责部分基础研究以及重要的应用技术研究。如美国橡树岭国家实验室曾负责研制原子弹。
大学以基础研究为主，美国最出色的研究型大学几乎都是私利大学，大学鼓励研究人员创业，促进科技成果转化。
企业主要负责距离市场较近的技术试验以及新技术、新产品测试。美国社会机构极为发达，他们不少承担了基础研究、市场研究和政策研究的任务。
这里既有政府的作用，还有企业、大学、社会机构的力量，属于真正的政产企学研融合。硅谷是典型案例。
硅谷是在开放自由、鼓励创造、包容失败的文化基础上，建立了一套政府、大学、企业、研究机构以及投资公司深度融合、相互促进的生态系统。
创办于1891年的斯坦福大学是硅谷的人才动力以及文化中心。1938年，斯坦福大学毕业生休利特和帕卡德创立惠普公司，硅谷诞生。
1955年，“晶体管之父”肖克利在硅谷建立半导体实验室。此后，围绕着斯坦福大学以及半导体产业，仙童半导体、英特尔、AMD、思科、谷歌、苹果等公司在硅谷聚集并崛起。如今，硅谷是世界科技中心。2017年硅谷登记的专利数量占美国整体的12.9%；2018年风险投资金额占到美国的17.1%。
硅谷两个显著特点：
一是政府力量的合理使用。
美国政府提供人才移民政策，吸收大量国际技术人才支持硅谷发展。如今硅谷外来移民比例接近40%，不少华裔工作者在硅谷打拼。
美国政府资助斯坦福大学项目，建立西尔维亚电子国防实验室、电磁系统实验室等。同时，政府早期大量采购计算机、晶体管，帮助惠普、英特尔等初创科技公司发展。
二是以斯坦福大学为中心构建了一个完整的生态系统。
斯坦福大学具有开放的文化，注重培养学生的综合能力，兼顾科研与实践，技术转化能力极强。斯坦福大学有一个技术授权办公室，专门负责技术转化。
根据斯坦福大学的规定，技术授权转化的收益，研究人员、学院以及学科系各占三分之一。这一分配机制促进了学校与工业界联系，有利于学生努力研究技术的同时，扩大收益以及促进创业。
斯坦福校友圈的资金又会以投资、捐赠的方式支持斯坦福的科研以及学生创业。如今的斯坦福在学术上，即基础科研方面成就极大，同时在商业上也极度成功，真正做到“文武双全”。
目前，斯坦福共有81位校友、教授或研究人员获得诺贝尔奖，位列世界第七；27位曾获得图灵奖，位列世界第一；现任教职中有19名诺贝尔奖获得者。斯坦福大学校友共成立了近4万家企业，年均创造营收约2.7万亿美元，如果将这些企业规模加总将成为全球第10大经济体。
另外，斯坦福是一家私立大学。一个自由开放的学术之风，以及服从于真理与内心的激励机制，才有真正的科技创新。
马斯克曾经进入斯坦福大学攻读材料科学和应用物理硕士。但是，入学第二天，马斯克就决定离开学校开始创业。这种行为，在美国斯坦福、硅谷并不罕见。
这就是硅谷生态系统及开放文化的优势。德国的严谨传统、日本的守礼意识，有利于创造高质量、精细化的工业品，但不利于“破坏性创新”。其中的细微差距，我觉得是“人文主义”，美国更强调人的思想自由以及自我价值，具有更加宽容、平等、开放的人文环境。
从2001年至2016年，在获得自然科学类诺贝尔奖的共计101位科学家中，拥有美国国籍的科学家62席。
最近十多年，日本大幅度修改了国内法律和制度，实施了注重基础科学创新的基本计划，正在加速积累基础科学
国家与国家之间的差距，初看是几百个顶级科学家的差距，认真点看是基础科学研究的差距，深入一点看是国家教育体系以及经济制度的差距，再深入点看是整体创新土壤、文化气候的差距。
德意志帝国元帅毛奇曾经说过：“普鲁士今天的胜利在小学课堂的讲台上就已经决定了。”
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