在近代史上，很多杰出的科学工作者为我们的世界带来了一项又一项的发明和创造。正是他们的发明和创造改变了整个世界，才让人们感受到越来越多的便利，可以说有了这些发明创造才有了我们现代的生活，才有了现代文明。约翰·W·克鲁斯特著的《创新的偶像--缔造摩登时代的科学大咖们(从古腾堡到比尔盖茨第1册)》采用故事陈述的方式，重现在近代史上最为杰出而有代表性的20多位科学家、发明家、及著名人物的奋斗史，揭开这些对我们今天生活起到至关重要作用的发明的诞生经过。

约翰·W·克鲁斯特著的《创新的偶像--缔造摩登时代的科学大咖们(从古腾堡到比尔盖茨第1册)》细致剖析了现代社会形成与发展时期的一些标志性发明以及完成这些标志性发明的发明者。这一时期大约从15世纪初到21世纪初，时间跨越近600年。因此，本书精心选取了其中24项标志性发明，简要描述了这些发明的发明者，着重关注发明相对应的时间段以及每项创造性发明从构想到创造再到最终实现的过程中，发明人所处的环境。同时对每位发明人的相关背景环境进行了研究。书中还描述了大量相关技术。

前言

古腾堡与印刷术

詹姆斯·瓦特与蒸汽机

公共运输：菲奇、富尔顿、史蒂文斯和特里维西克

尼古拉·阿佩尔与食物保存

塞勒斯·麦考密克与收割机

电报：摩尔斯和马可尼

缝纫机：亨特、哈维和辛格

亚历山大·格拉汉姆·贝尔与电话

内燃机：奥托和狄塞尔

电力：爱迪生、威斯汀豪斯、特斯拉和斯坦利

路易斯·巴斯德与疫苗接种

詹姆斯·瓦特(1736～1819)创造性地改进了纽可门蒸汽机，一种用来驱动机械设备的高效动力机器由此诞生。瓦特的改进型蒸汽机主要用于驱动矿用泵和工厂里的机械设备，对工业革命的到来起到了极大的推动作用。

机械动力技术的发展

从罗马时代到15世纪前后，技术发展停滞不前。就在文艺复兴运动(14世纪～17世纪，在欧洲发生的从中古时代到现代的过渡运动，以古典文化的复兴为标志)即将结束，工业革命(约18世纪初～19世纪中期，主要发生在英国的社会经济变革时期)刚刚兴起的时候，瓦特发明了改进型蒸汽机，从此，现代工业登上了历史的舞台。

根据记载，罗马人曾经广泛使用下射水轮来提供动力。水流从水轮下方流过，带动水轮转动，从而产生动力。下射水轮起源于东欧和小亚细亚，对下射水轮的记载可以追溯到公元前1世纪。中世纪(约公元500年～公元1450年)和文艺复兴时期，欧洲人在锻造金属、锯木材、磨面粉、漂洗布匹(即清洗、拍击或压制)时，都是利用水流产生动力的。常用的水轮有3种：下射水轮、上射水轮(可追溯到约公元5世纪)、水平轮(第一台出现在公元8世纪前后)。工业革命时期，约翰·斯密顿(1724～1792)通过实验发现，下射水轮的工作效率还不及上射水轮效率的一半。上射水轮工作时，水流从水轮顶部的外圆周流下，带动水轮转动。斯密顿设想了一种名为“中射水轮”的组合型水轮，水流从上一级水轮流向下一级水轮，带动水轮转动。中射水轮的工作效率介于下射水轮和上射水轮之间。

当周围没有河流、溪流等流动水源或不方便取水时，人们会使用风车产生动力，这种古老的方法起源于何时已经不得而知。不过，目前我们知道的是，塔磨机可以追溯到14世纪末，磨机塔顶的叶片会随风转动；柱磨机则在稍晚些的时候出现，这种磨机装在一根垂直的柱子上，柱子在槽中转动，槽安装在一根结实的地梁上。人们——特别是荷兰人——使用风车排水，为磨粉厂、锯木厂、榨油厂、军工厂、捣矿厂、玉米磨坊和泵送作业使用的机械设备提供动力。

17、18世纪随着科技的进步，风车和水轮变得难以满足生产需要。17世纪后半叶，英国的森林资源日益匮乏，当然，这是过量砍伐树木的必然结果。人们或把树木用作燃料，或把木头制成木炭用于炼铁，或供海军建造舰船。幸运的是，英国的煤炭资源比较丰富，可以用煤炭充当燃料或加工焦炭(用于炼铁)，这样，才为海军留出了优质木料来建造舰船。然而，在开采煤矿时，必须要清除渗入矿内的积水，手动或畜力抽水费工费时，成本昂贵。

在探寻抽水动力的过程中，人们自然而然地想到了蒸汽，蒸汽的潜在利用价值久为人知，此前却从未被人成功地利用过。公元80年前后，希腊工程师希罗曾经做过这样一个实验：向一个球体中加入水，球体上安装了两个方向相反的弯管，弯管与球体正切，向外延伸，加热球体，蒸汽从弯管口逸出，带动球体绕轴旋转。大约在1600年，意大利物理学家波尔塔成功地利用蒸汽将一个位置较低的容器中的水通过给水槽吸到了一个受热容器中。1690年前后，法国物理学家丹尼斯·帕潘制造了一个汽缸和活塞的工作模型装置。在这个装置中，进入活塞下方的蒸汽推动活塞上行运动；拿开蒸汽源后，大气压推动活塞向下，蒸汽冷凝后活塞下方就会产生一个真空空间。根据记载，为蒸汽机概念做出过贡献的有：雅各布·布莱森(法国奥尔良的数学教授、科学家)、阿戈斯蒂诺·拉梅利(意大利作家)、弗洛伦斯·里沃、所罗门·德·考克斯、乔凡尼·白兰卡、爱德华·福特和托马斯·格兰特。

英国的托马斯·萨弗里(1650～1715)是一位善于创新的军事工程师，1698年，他为利用真空抽取矿井水这一想法申请了专利。萨弗里制造了这样一种设备：设备汽缸连接一根带阀门的导管，导管向下伸入矿井水中。首先向设备汽缸内通人蒸汽，然后从外部用水冷却容器，这样容器中就产生了真空，从而可以进行抽水作业，这台设备的最大抽水高度可达26英尺。排出汽缸中的水后，再向容器内通入蒸汽，设备即再次开始执行抽水作业。为了提高性能，设备采用了双汽缸结构，配了相应的阀门，两个汽缸分别与两台锅炉相连，阀门定时开启或关闭，向每个汽缸轮流通入蒸汽。到1700年时，利用这套设计巧妙的设备，人们不但能将水抽出矿井，还可以将水抽送到建筑物的高层位置。这套设备的优点是：除阀门之外，没有活动部件。但这套设备有两个明显的缺陷：首先，当时的冶金技术无法满足设备的抗压要求，汽缸和导管经常出现破裂；其次，大气压限制了设备的进水和出水能力，设备能实现的最大抽水高度仅为25～26英尺。

18世纪初，发明家们试图找到一种更加实用的蒸汽抽水方法。1712年，英国人托马斯·纽可门(1663～1729)在商业伙伴约翰·凯利的帮助下，成功地制造了能抽取矿井水的蒸汽机。纽可门的父亲是个信奉浸礼教的商人，纽可门当过铁器学徒，后来他另起炉灶，成了一名铁器商人。纽可门从矿井经营者口中了解到，矿井渗水是长久以来困扰他们的难题，当时人们利用马匹提供动力抽水，但抽水能力远远不能满足需要。于是，纽可门开始断断续续地做实验，寻求解决这个难题的办法。大约10年后，他终于用自己发明的蒸汽机制作出了一种性能相对较好的抽水系统。他以萨弗里的装置为原型，采用帕潘的做法，将接近大气压的蒸汽从锅炉通入活塞下方的汽缸室，在一个直立的无盖汽缸中安装可以滑动的活塞，活塞顶部中心与一个竖轴的底端相连，竖杆的上端通过枢轴关节与一个上下移动的大梁(活动梁)的一端相连。活动梁的另一端通过另一个铰接头与一根很长的泵杆相连，泵杆向下延伸进入矿井，与矿井巷道中的一台泵相连。当汽缸室内充满蒸汽时，活塞上升，带动活动梁转动，泵杆下降；然后向汽缸室通入冷水，室内蒸汽的凝结产生真空，使活塞下降；活动梁像跷跷板一样向下倾，泵杆升起，这样就能抽出并排走矿井中的水(通常排人储水池)。上述抽水作业过程可以循环进行下去，不断为矿井排水。P46-48

前人创造出许多标志性发明，为我们的生活锦上添花，使我们的生活变得丰富多彩。毫无疑问，倘若没有这些发明，当今人类文明社会可能会有很大的不同。那么，带给我们这些发明创造的发明家们都是些什么样的人呢？

现代文明社会的发明不计其数，但是只有少数发明为大众所知，得到广泛应用，被载人史册。这些发明对人类文明社会的进步做出了重大贡献。

这些标志性发明看似简单，甚至常常被人们认为是理所当然的。但是，每项发明其实都是由有创造力的人发明出来，再进行制造、销售和使用。那么，这些有创造力的人是谁？他们究竟是怎样设法创造出具有重要意义的发明的？他们为什么如此执着？

了解这些发明家的发明过程也许能够帮助我们找出这些问题的答案，希望这些答案能够鼓舞更多的人，推动创新领域的发展，催生更具标志性的全新发明。

本书细致剖析了现代社会形成与发展时期的一些标志性发明以及完成这些标志性发明的发明者。这一时期大约从15世纪初到21世纪初，时间跨越近600年。因此，本书精心选取了其中24项标志性发明，简要描述了这些发明的发明者，着重关注发明相对应的时间段以及每项创造性发明从构想到创造再到最终实现的过程中，发明人所处的环境。同时对每位发明人的相关背景环境进行了研究。书中还描述了大量相关技术。

什么是发明？

对于现代人来说，发明是一种新奇的科技创造，是通过反复实验、智慧加工和深入钻研，最终形成或者实现一种新事物的过程。新事物或许形式多样，或许体现一种或多种结构、步骤或方法。它可以是一种机构、一种装置的一个组件，一种个体，一种电气、电子或电磁装置，一种软件或者可用于计算机操作的程序的一部分等等。发明的特点在于将想法通过有形的物体变化成实际可以使用的实物。

发明一词经过上述方式进行归纳以后，通常是指一种材料、一种结构或者一种工艺(方法)。经过构思，在实践中完成的发明直观性强，是有形实物，不是脱离现实的思想或者抽象的景象、声音、气味或无形的事物。因此，发明不仅可以通过书面或电子形式呈现，而且按照现在严格的意义来说，发明不是纯粹的、空虚的抽象概念，不是数学理论、艺术思想、非物质性表现或创作等天马行空的想法。虽然发明的对象是一种新型实物，但当时的法律对于专利与版权内容的界定却模糊不清。

过去、现在、将来，发明无处不在。新发明存在一定程度的新颖性，但与先前(即过去)的技术有多少不同之处却无一定论。发明一般采用先前的科学技术，撇开纯科学或自然规律，发明便不能称其为发明。实际上，大多数发明都与一定的物品或服务有关。随着科学技术的不断发展与进步，发明的数量、种类及复杂性也相应有所增加。

标毒性发明

有些发明意义重大，有些发明甚至被视为标志性发明。到目前为止，人类社会的发明不计其数，但是只有很少一部分称得上是标志性发明。标志性发明如同所有发明一样，独一无二，新颖特别，融人了先进的技术，或者改变了先前的相关技术。

有些发明在问世以后，从来没有被实际应用，没有经历发展进程，没有实现商业化，也没有制造、传播和销售的实体。然而，一项标志性发明通常会经历以上所有过程。标志性发明在文明社会中得到广泛使用，对于人们的生产、生活具有重要意义。

简而言之，一项发明之所以被称为标志性发明，并非取决于博学多闻的科学、技术、经济或法律专家的判断或意见，而是因为该项发明出现后，在市场上获得销路，并为大众所使用。凭借这些标志性发明，人类文明不断发展，受益良多。

许多标志性发明都为人们所熟知。包含发明在内的产品本身无需从里到外都是新的。历史研究表明，一项标志性发明不必是全新的创新或开发，在法律意义上不必是所谓的开创性发明，相较于先前的发明而言，在实际意义上不必是所谓的突破性发明。长久以来，很多标志性发明似乎不仅包括技术创新(相对于先前的技术或科学观点，适度创新)，还要被大众广泛接受、选择和使用。历史表明，许多发明在诞生之时都是新奇的，经过引进之后，被大众广泛应用。从历史角度出发，判断一项发明是否是重要的标志性发明，主要看它是否得到了广泛的使用。纵观历史，要想成为标志性发明，不仅需要创新和新奇，而且要能得到广泛使用。需要注意的一点是，被广泛采用的发明有时是对一些先前的发明或潜在的发明进行了发展壮大、改进、变化或应用，而且必须注意辨别、区分真正的标志性发明。

实际上，即使不知道发明当中涉及了先前的发明，那么，判断一项发明是否是标志性发明，就不是看它是否新颖，更多地是要看它被使用人群得知或认可以后，在销售量上体现的使用程度或使用量，或者产生多少利益。因此，标志性发明是一种众所周知且广为使用的发明，在科学家们的声望角逐中占有一席之地。某种程度上可以说标志性发明满足了文明社会当中先前不为人所知的实质性需求，人们不断购买和使用标志性发明将成为必然趋势。当人们发现一项发明不但不能满足需要，还总是惹来麻烦、难以负担、问题重重、不能带来好处，或者可以被更好的发明所取代时，该发明将得不到采用，或者在使用一段时间后便停止使用，只是一时流行罢了。这种发明不能算真正的标志性发明，当更好的发明出现时，可能会撤销它已经获得的标志性发明称号。

得到广泛应用的标志性发明会对人类文明的发展起到一定作用，并被……

l831年 赛勒斯·麦考密克 收割机

1831～1834年 约瑟夫·亨利 基础电器装置

l837年 萨慕尔·F·B·摩斯 电报

1839年 查尔斯·古德伊尔 硫化橡胶

1846年 理查德·霍 高速印刷机

1845、1849年 艾利·司哈维、艾萨克·M·辛格 实用缝纫机

1846年 威廉·TG·莫顿 乙醚麻醉

1856年 威廉·凯利 炼钢法

1858年 乔治·M·普尔曼 铁路轨枕

1867年 克里斯托弗·L·肖尔斯 打字机

1868年 乔治·威斯汀豪斯 铁路刹车

1869年 约翰·W·海特 赛璐珞

1871～1911年卢瑟·伯班克 植物新品种

1875年 亚历山大·G·贝尔 电话

1789年 托马斯·A·爱迪生 实用性电灯和直流电

1886年 尼古拉·特斯拉

威廉·斯坦利和乔治·威斯汀豪斯 实用性交流电

1886年 查尔斯·M·霍尔 电解铝

1886年 奥特玛尔·麦根泰勤 整行铸排机

1888年 乔治·伊士曼 相机与胶卷

1891年 爱德华·艾奇逊 碳化硅

1902年 亨利·福特 经济型汽车

1903年 威尔伯·莱特和奥威尔·莱特 动力控制飞机

在20世纪和21世纪初，许多其他发明也层出不穷。在本书中，我们仅回顾少数标志性发明。

总结

本书仅介绍24个标志性发明及其发明者，并非全面涵盖。毫无疑问，未来人们将创造、制作并广泛使用更多绝妙的标志性发明。

美国专利商标局(USPTO)目前颁发的专利已经远远超过700万份，而且，如美国专利商标局官方公报(可上网查阅)所示，该局每周颁发的专利数量还在不断增加。

我们希望本书能够激发读者对标志性发明的兴趣，鼓励人们创造出更多的标志性发明。

更多资料

1．厄内斯特·班布里奇·利普斯科姆三世：《利普斯科姆专利漫谈》(第三版第一卷)，纽约州罗切斯特：律师联合出版公司，1984年，(也可参见戴勒1937年所著的《专利漫谈》第一卷中的类似内容。)

2．L·斯普拉格·德·坎普：《美国发明的英雄年代》，纽约州花园城：双日出版公司，1961年。