17世纪起，西方建立的专利制度，使古代发明影响世界的形式发生了重大改变：一项“发明”只有被授予专利权才能确认为发明，而一项拥有专利权的发明只有成为商品并形成一定的市场规模，才有可能真正地产生较大的影响。

《影响世界的发明专利》选取建立专利制度以来对世界产生重要影响的280佘项发明专利，分析发明者、专利申请与产品三者的密切联系，配合原始专利图，通过解读分析，使读者体察发明者的巧思，认识技术实施的关键，了解发明与专利的结合，原始创新的特点，感受专利权带来的财富魅力，从科技历程、专利演变、产业革命的汇聚中获得启示和思考。

胡佐超秘书长创意、戴吾三教授、组织撰写。

从理解“发明”到理解“发明专利”，不仅是知识的扩展，更在于观念的提升。回溯科技史、发明史、专利史可见，一个杰出的“发明”，实际上是由一个“核心”专利加上若干的专利构成，集中了许多人的智慧。以发明专利为基础的创新是一个连续过程，是一个综合过程。

本书选取对世界产生重要影响的280余项发明，分析发明者、专利申请与产品三者的密切联系，结合原始专利图解读，使读者体察发明者的巧思，认识技术实施的关键，了解原始创新的特点，感受专利权的财富魅力。

专利制度对发明创造的激励和规制，催生了市场自由竞争的活力。

学习杰出发明专利，激励创新思维，化作创新动力，建设创新l生国家。

前言一

前言二

第一章 发明专利概说

 一、发明与专利

 二、发明专利与创新

第二章 17、18世纪的发明专利

 时代特征

 一、动力

萨弗里蒸汽机

纽可门蒸汽机

瓦特蒸汽机

 二、纺织

飞梭

珍妮纺纱机

水力纺纱机

走锭精纺机

针织机

轧棉机

 三、冶金

熟铁搅炼法

坩埚冶炼法

 四、机械

镗床

车床

锁

印刷机

 五、仪器

温度计

显微镜

望远镜

摆钟

加法机

计算尺

 六、化工

铅室法制硫酸

漂白粉

制取磷

 七、文化

铅笔

 八、生活

抽水马桶

第三章 19世纪的发明专利

 时代特征

 一、动力

高压蒸汽机

煤气发动机

汽油发动机

柴油发动机

 二、冶金

贝塞麦转炉炼钢

西门子平炉炼钢

碱性炼钢

无缝钢管制造

制取氧化铝

电解铝

电解炼铜

 三、机械

蒸汽锤

机床

盾构

收割机

联合收割机

螺丝

带刺铁丝

手枪

轮转印刷机

 四、材料

水泥

钢筋混凝土

硝酸纤维素

赛璐珞

人造纤维

黑白胶片

 五、化工

接触法制硫酸

碱的工业化生产

煤气

硫化橡胶

苯胺紫

茜素染料

炸药

乙炔

 六、光电

伏打电堆

蓄电池

发电机

电动机

变压器

电弧焊

电梯

滚梯

白炽灯

 七、交通

火车

气闸

自行车

汽车

摩托车

出租车(计价器)

充气轮胎

轮船

船用螺旋桨

潜水艇

 八、通信

指针式电报

点划式电报

无线电通信

电话

电话交换机

 九、医学

体温计

听诊器

血压计

注射器

巴斯德灭菌法

阿司匹林

避孕套

X光机

 十、文化

钢笔

打字机

订书机

莱诺铸排机

钢琴

萨克斯管

达盖尔摄影术

柯达相机

留声机

电影

过山车

 十一、生活

人造黄油

罐装食品

糖精

火柴

打火机

制针机

缝纫机

牛仔裤

手电筒

制冰机

冰箱

第四章 20世纪上半叶的发明专利

 时代特征

 一、冶金

连轧机

不锈钢

铝合金

 二、机械

轴承

钻机与钻头

制氧机

制瓶机

水下呼吸器

静电喷涂

 三、材料

酚醛塑料

玻璃纸

合成橡胶

人造革／合成革

玻璃纤维

尼龙

涤纶

腈纶

聚乙烯

光学玻璃

有机玻璃

 四、化工

合成氨

四乙铅

氟利昂

侯氏碱法

石油裂化

彩色胶片

 五、建筑

预应力混凝土

预制装配建筑

混凝土泵

 六、交通

汽车启动器

汽车轮胎

停车计时器

加油机

 七、航空

飞机

机翼改进

飞艇

直升机

喷气发动机

飞机弹射座椅

火箭

 八、光电

霓虹灯

荧光灯

电子管

晶体管

调频

机械式电视系统

电子式电视系统

彩色电视系统

电子显微镜

雷达

声纳

电子数字积分计算机

 九、医学

胰岛素

维生素

青霉素

DDT

助听器

心电图机

 十、文化

圆珠笔

唱机

慢速唱片

宝丽来相机

中文打字机

电子琴

篮球

 十一、生活

保温瓶

压力锅

拉链

胸罩

安全剃刀

手表

味精

食品防腐剂

吸尘器

洗衣机

空调

超级市场

第五章 20世纪下半叶的发明专利

 时代特征

 一、能源

核电站

太阳能

燃料电池

 二、机械

数控机床

机器人

塑料瓶制造

网格球顶

 三、材料

人造金刚石

聚丙烯

浮法玻璃

稀土永磁材料

液晶

导电塑料

 四、交通

安全带

安全气囊

气垫船

集装箱船

油轮

 五、通信

地球同步卫星

光纤

手机

全球定位系统(GPS)

互联网

电子邮件

搜索引擎

 六、计算机

微处理器

鼠标

笔记本电脑

硬盘

计算机语言

软件

U盘

 七、光电

激光器

条形码

传真机

复印机

打印机

集成电路

汉字激光照排

光盘

CCD

发光二极管

扫描隧道显微镜

 八、农学

节水灌溉

除草剂

转基因作物

杂交水稻

 九、医学

避孕药

青蒿素

血液透析机

心脏起搏器

B超

CT

心血管支架

伽玛刀

核磁共振成像

生物芯片

PCR技术

 十、文化

电子游戏机

磁带录音机

随身听

录像机

DVD

“傻瓜”相机

数码相机

MP3技术

 十一、生活

尼龙扣

方便面

易拉罐

洗涤剂

隐形眼镜

微波炉

自动柜员机

信用卡

 十二、体育

气垫运动鞋

“鲨鱼皮”泳衣

参考文献

致谢

跋

萨弗里蒸汽机

在早期研制抽水设备的人当中，以托马斯·萨弗里(Thomas Savery)的工作为突出，他率先制成实用的蒸汽机，并获得了专利权。

萨弗里是英国皇家工程部队的军事工程师，对力学、数学和自然哲学都有浓厚的兴趣，他在实验和奇妙机械的发明方面作了很多努力。

1698年7月23日，萨弗里获得了一项设计专利权(英格兰专利号356)，这是第一个可付诸实际应用的蒸汽机。萨弗里所依据的原理是，在一密闭的容器中，由于蒸汽的冷凝，能使水位升高到大气压力所允许的最大高度；保留住水的同时，对它再施加允许的蒸汽压力，驱使水位升得更高。1699年，萨弗里用一个活动模型在皇家学会作了演示，给与会者留下深刻的印象。他还把自己绘制的机器图呈给皇家学会，后来刊登在学会的《哲学学报》上。

萨弗里的专利证书的扉页上写有这样的题词：

授予托马斯·萨弗里先生，他独一地作出了一项新发明，利用火的推动力来提升水或者驱动各类机械。它可用于矿井排水和城镇供水，以及在没有水力和风力资源的地方用于驱动各种磨机。专利有效期为十四年，条款如常。

萨弗里后来又设计了一种更有效的蒸汽机，采用了两只容器，一只在充水时，另一只在排水，用于解决科尼什矿井的积水问题。萨弗里还写了一本小册子，书名为《矿工之友——火力提水引擎，说明它在矿井中的安装方法，以及它适合的其他用途》，这本小册子曾在矿业股东中流传。

萨弗里的蒸汽机主要用来为城镇或私人住宅供水，也为一些矿井采用，但为数不多，因为在很深的矿井中，要把相当多的水提升到一定的高度，所需的蒸汽压力是很大的，这样就有锅炉爆炸的危险。在矿井中，这种机器必须置于30英尺深的地方，如果井下水泛滥，就会把机器“淹没”。此外，燃料的浪费也很严重，锅炉的受热面太小，其冷凝方法造成的浪费更严重。萨弗里蒸汽机的缺点后来都被克服，最终被纽可门、瓦特的蒸汽机取代。

纽可门蒸汽机

继萨弗里之后，在蒸汽机发明史上的重要人物是托马斯·纽可门(Thomas Newcomen)。由纽可门发明的蒸汽机成功地解决了深矿井的排水问题，在18世纪20至60年代，纽可门蒸汽机在英国等国家得到大量的应用。直到18世纪末，纽可门蒸汽机仍占据着半壁江山，同问世不久的瓦特蒸汽机相抗衡。

纽可门出生于英国的达特茅斯，年轻时当过学徒，后来自己做五金生意，他带了个助手叫约翰·柯雷(John calley)，两人常去一些矿区跑生意，因而熟悉矿井的排水问题。出于业务需要，纽可门和柯雷常做一些铜、铁、铅的金属活，这恰好成为制作蒸汽机的必要技术条件。

纽可门起初并不知道萨弗里的蒸汽机，而是独立进行研究，花了10年才取得成功。费时之长的原因之一是遇到“比例效应”的麻烦。与萨弗里的无活塞式机不同，纽可门的蒸汽机有活塞、汽缸、平衡横梁等重要部件。纽可门为慎重起见，先试图制作小模型(在小作坊里，无法直接制作和安装大的机器)。他没有任何理论指导，开始也不懂机器尺寸缩小，摩擦和热损失就会增大，以致影响机器的运行效率。当效率低到一定值时，“比例效应”就会使模型无法工作。

在克服了多种困难后，1710年纽可门制造成功可运行的蒸汽机。不过这时他发现，自己的发明之路已被萨弗里的主专利权限制住了，因为萨弗里的专利涵盖了任何一种应用“火的推动力”的蒸汽机。后来纽可门与萨弗里协商，得到妥善解决。部分原因是，萨弗里知道自己的蒸汽机没有前途，而纽可门的蒸汽机明显优越。  纽可门的蒸汽机结构及工作原理如图所示：锅炉及其附属装置如同一个大的酿造啤酒用的铜制容器，产生的蒸汽近为大气压力。当蒸汽进入锅炉上方的汽缸底部时，主要由悬挂在杠杆另一端的泵杆的重量作用，拉动活塞升到顶部。蒸汽通过排泄管和水密封阀，将已经进入汽缸中的所有空气和水推出，然后关闭与锅炉的连接，喷射冷水，使蒸汽冷凝。所产生的真空致使大气压推动活塞回到汽缸底部，由此提升了泵杆。在进人更多蒸汽以后，运转周期再次开始。

到1725年，纽可门蒸汽机已全面用于矿山抽水。与萨弗里蒸汽机相比，纽可门蒸汽机效率提高了5倍，安全实用，其排水能力可与50匹马的力量相当，而费用只有使用马匹的六分之一。纽可门蒸汽机先是在英国推广，不久传人欧洲其他国家。1733年纽可门的专利权期满，使蒸汽机的应用传播加快，因为它能满足一定的需要而且没有竞争者。在英格兰北部的深层煤田，那里的许多矿井到17世纪末已被水淹没，蒸汽机可使这些矿井起死回生。随着纽可门蒸汽机数量的增加，其机器尺寸也在增大，不过基本结构却没多大改变。

纽可门蒸汽机也存在明显局限，它的体积庞大，只能在矿山工作；汽缸的气密性差，效能差，耗费燃料。最终，纽可门蒸汽机被瓦特蒸汽机取代。P26-29

通读《影响世界的发明专利》可以获得这样一个事实：在资本主义市场经济的技术革命、产业革命和社会发展的近400年进程中，始终伴随着知识产权制度的激励和规制。在这期间，技术革命、产业革命、知识产权制度以及社会发展相伴而依，互济而生，相辅相成。而这个漫长的历史过程是错综复杂、交力博弈和摇摆多变的，既有技术革命的成功与失败，也有产业革命的发展与衰落，更有知识产权制度的兴起与反复。但当它们之间相互适应之后，各方面都会迎来生机，并共同创造出我们今天看到的辉煌。

由此看来，它们之间有一种调节机制，可以整合其相互关系与作用。这就是市场经济的特性：价值规律、自由竞争和产权约束。实际上，技术革命相当于生产价值，产业革命相当于运营竞争，而知识产权制度相当于产权约束。换句话说，就是要确认产权，不允许垄断、不正当竞争和滥用权利。这既是规范，也是激励，更是调节市场秩序，催生一种良性的市场自由竞争活力。

自幼竞争是市场经济的生命力，但只有有秩序的自由竞争才会有这种生命力。没有竞争就没有生命力，过度竞争导致混乱，完全竞争与同质化相伴随，只有合理、适度的差别优势竞争，才会有生命力。这就是说，竞争不应该是零和关系，而应该是正合关系，就是要合作共赢。这是否是和谐的一种诠释呢？达尔文的生物进化论、亚当·斯密关于社会发展的《国富论》及《道德情操论》中的种种论证说明，人类社会应该讲求伦理道德。

所以，知识产权制度作为市场经济自由竞争秩序的调节制度之一，就要依照法理和事实做到合理、适度。只有这样才能达到立法的预定目的。

要想其合理适度，正如哲人所讲：法律的生命不在于逻辑而在于经验。这就是说不能只看法理，案例，而要与一国之科技、经济及市场发展状况相适应，这个适应，在立法时是可以通过调整法律的内容来实现的。这无疑是对立法者智慧的一个考验。

知识产权制度对于中国来讲是舶来品。正如本书介绍的，西方工业国家是在中国之前几百年就已经运筹帷幄了，中国只是在近30年才开始“摸着石头过河”。在这方面，无论过去还是现在，西方都有比我们好的地方。如何学习是很值得总结和思考的。

共产党人学习马列主义指导中国革命初期，毛泽东提出要与中国革命实践相结合；当中国改革开放，引进西方技术，学习西方国家的市场经济时，邓小平提出了建设有中国特色的社会主义。这无疑成为党的“十七大”举起的一面旗帜。当年，李鸿章首先搞洋务运动，实际上是向西方学习产业革命张之洞则提出了“中学为体，西学为用”的口号，但后来严复比照体用同源的理论(类似中医里的食药同源)，认为这是“牛体马用”，予以否定。现在市场经济全球化了，各国的市场经济体系又有所不同，有政府主导的、寡头垄断的、大企业控制的、民主法律共治的，等等，不一而足。尤其是美国金融风暴的爆发，引发了世界经济危机，更加突显资本主义市场经济体制的缺陷和失灵。但只要市场经济体系不变，即使各国经济体系有别，其知识产权制度的运用，可否借用一下张之洞的说法，总结一个范式：“市场为体，知识为用”呢？因为知识产权制度的知识是体用同源的，是没有国界的，所讲的法理及逻辑应是相通的。只有当其市场的体系有别，其知识的运用才应该有所不同。从本书介绍的情况也可以看到，各国社会发展的不同时期，乃至科学技术、产业发展的不同阶段、不同领域，其知识产权法律也是因势利导，有所区别的。

而这一切，都是围绕市场经济的自由竞争而论的。因此，知识产权制度的直接作用就是调节市场的有效自由竞争秩序，从而获取社会经济发展的活力。  很多人都不会忘记马克思在查阅专利文献时曾说过的一句话：“专利是一堆废纸”；但显然，一旦专利被使用了，它就不再是一堆废纸了！有些专利的使用甚至可以影响世界！《影响世界的发明专利》正是专利使用并产生巨大影响的最好例证！

所以，要想继续人类发明创造的辉煌，做出我们中华民族的贡献，除了有一个好的制度、法律外，关键在于我们自己有效的运用了。

有效的运用，正如前面所叙述，就是如何掌握好自由竞争中的优势，既不垄断，又无不正当竞争，更不滥用权利，站在预期目标之上，综合平衡，协调好科技、产业、社会等各种生产要素和条件，灵活机动地从法律、价值和战略上整合把握；不以名誉、数量和高超为取胜，而以合理、适度为赢，这就是知识产权的战略和营理。

本书列举的都是成果，是已经过去的事情。以史为鉴，如果能从立法和管理运用的角度深入思考，也许会给我们自己带来更大的收益。尤其是当前我国正处于知识产权事业发展的中间阶段，又恰逢资本主义市场经济如此失灵，参考这些，应该能为我们增强信心和智慧，这是我所期盼的，更是本书出版的现实意义！若真能如此，请允许我代表读者感谢作者们的心血和劳动吧。

胡佐超

科技史、发明史、产业史和专利史都有著述了。但有关这四史之间是否有关系，以及是怎样的关系问题，过去甚少有人特别关注。本书的出版，或许是解答这些问题的首次尝试吧。

科技史、发明史、产业史和专利史分别出版时往往突出以下特点：一是只从技术、发明、产业或专利自身去看史；二是这些史往往与市场商业化运营系统的机制没有直接挂钩；三是注重突出技术发明创造；四是阐述这些史的形成，往往与社会经济发展的相关要素和条件关联不多。总之一句话，比较注重各自在技术上的进步和市场竞争上的作用。

如果说它们过去各自在学术和实践上还能各自自成体系的话，当今，市场经济日益全球化，尤其是美国的金融风暴引发世界性经济危机之后，就像人们研究金融、经济和社会发展时，更注重从微观到宏观，从单一具体到整体，从个别到综合的战略管理思维一样，对四史的相互关系，也会试图从那些技术的角度去看整个事物的本质及其整体的相关性。

如此，这四史之间存在的关系，实质上就是涉及科技的研究与探索、发明的开发与应用，产业的突破与升级换代，以及专利产权的约束与激励；这些关系构成了一个促进市场经济发展的价值链，更是一般社会和经济发展的动力。这种动力和价值链的表现形式就是创新。

进入21世纪以来，我们的国家越来越紧迫地提出要把我国建成一个创新型国家，这是有着深刻的历史原因和现实原因的。创新是美籍奥地利经济学家熊皮特在20世纪20年代提出的市场经济发展理论，它的重要性已被几十年来的实践所证明。但在我国，一般人认为创新是一个科技、管理或法律的概念。而实际上它是一个名副其实的经济学的概念。熊皮特的创新理论认为，创新把生产要素和生产条件的新组合引入了生产体系，它包括引进新产品，引用新技术即新的生产方法，开辟新市场，控制原材料的新供应来源，实现企业的新组织五种情况(引自熊皮特著《经济发展理论》一书，第10页)。概括地说，创新就是要同时实现“五新”，就是：新技术、新产品、新资源配置、新组织和新市场，否则就不能称为创新。而这五新，恰恰反映了以上所说四史的相关性以及与之相辅相成的价值链。也就是说，创新活动综合了以上所说四史的全部内容和相互关系，并进行了生产要素和条件的重新组合，从而产生新的市场效应，而绝不是单一的技术进步和市场的竞争作用。与之相区别的是：单纯的技术市场竞争给企业带来的竞争优势，往往使产业走向同质化，从而引发恶性的价格竞争；而创新是重新组合各生产要素和条件，形成了产业发展与市场竞争的新的差别，导致了新的市场效益。

所以，本书的新意就在于此。概括地说，本书的内容以专利发明为线索，大体包括18、19、20世纪杰出的授权专利发明。在其结构和编排上，既考虑了技术的演进，也考虑了由此带来的产业形成和社会影响，更融会了专利的获取及相关的故事；力图描绘出那个时代有关创新的状况。本书初看起来是在讲项目、讲故事、讲不同年代产品的演变，其中不乏有关专利争议与纠纷的错综复杂。而当你掩书冥想时，你常常会得出如同本书前言中所述结论：创新有一个过程，随着技术与经济的发展的周期性和阶段性的表现，它往往是综合的，而且是技术在纵、横两个方向发展结果的集成。其中包括对前人相关技术成果的反向过程，以及集成与改进的过程。而真正创新的确立，却是技术上的突破和商业市场的成功。这就是说要同时实现前面所讲的五新。生产要素和条件综合或整合后的市场突破，创造新市场即新需求才是创新的本质。

至此，上述创新与技术、发明和产业的相互关系与专利又有什么关系呢？

专利是一个法律概念，但同时也是一个经济概念。因为它是产权，是一种财产权，是可以上市交易的。专利制度反映了市场经济的价值，竞争和产权的全部特征。其核心在于市场优势的法律保护。这与创造与实现一个创新的新市场是完全一致的。更为核心的是，正如前面所讲，创新的本质是在从生产要素和条件中，包括技术的新组合、综合或整合结果的市场形成突破，而专利产权形成的实质性关键条件之一也正是新技术表现出的创造性的突出进步和显著的贡献。所以，从这个意义上讲，专利制度是评价创新是否成立的一个手段或标准，当然，也可以认为是一个规范。因此，这两件看起来不太相关的事，却在技术产权和市场本质上相互紧密联系起来，而且是相辅相成的。这就是为什么本书可以以专利发明为线索，以产业发展和社会影响为背景，描绘出时代创新的状况。如把三个世纪中的发明和专利情况有机而逻辑地组合起来，自然而然地凸现出四史的相关性和相互关系，这或许可以称为一个创新史吧！当然，这只是那个时代的创新史。但由此联系起来，给读者展示的相关的内容在其他书中是不可能同时看到的。

本书的完成，用了近四年的时问，结合了作者们各自多年的业务研究、工作实践，并反复研读、讨论、梳理和思考。类似书名的出版物也曾在市场上见到过一些，但它们在撰写思路和内容创作上与本书有很大的不同。本书真正浓缩了人类近300年的创新活动，正是这些创新活动构建了人类现代的时尚和幸福的生活，这是前人创新的卓越贡献。因此，在我们实施建立创新型国家战略之际，总结过去，揭示创新发展轨迹，以事说理，以史为鉴，继往开来，是十分必要和有益的。所以，本书如能在说明创新的道理上给人以点滴启发，抛砖引玉，也不负作者们多年辛苦之努力。仅以此书献给关注于此的读者们。

本书得到中国专利保护协会和北京知识产权局的工作立项及工作上的大力支持，在此表示感谢！

胡佐超

2010年2月2日