2.2 电+和石油+时代——现代产品大爆发

当人们还在享受第一次工业革命的果实时，第二次工业革命其实已经在酝酿当中。如果把第一次工业革命叫作机器+时代，那么，第二次工业革命就是电+和石油+的双动力时代。

如果现代人能够穿越到1851年的英国，去参加一场当时世界上最大的盛会——第一届世界博览会，他就会看到各种各样的工业展品，如大功率蒸汽机、火车头、高速汽轮船、汽压机、纺织机械、起重机，以及先进的炼钢法、隧道、桥梁等各种大型模型。如果恰好这个人对我们现在的生活一无所知，他会不会觉得世间的事物已经被发明完了，人类等着好好使用就可以了。但事实上，真正的现代产品大爆炸才刚刚拉开序幕。

时间回到这次博览会召开前20年的1831年，法拉第，伟大的科学巨匠、一个自学成才的天才——有了两个重大的发现，从此改变了人类沿着蒸汽机发明继续前进的方向。法拉第的两个重要发现就是：磁可以转化为电；电可以转化为磁，这也被称为电磁感应现象。基于这种转化，法拉第还发明了发电机和电动机的原型，从而为电+万物时代奠定了基础。如果说法拉第主要是从实验科学家的角度发现了电磁现象，42年之后的1873年，麦克斯韦出版的《电磁论》一书，则进一步从理论上论证了电磁感应关系，而且通过简洁的一组麦克斯韦方程把电磁关系进行了量化描绘，从此人们可以对电磁的力量进行精确计算。更有远见的是，麦克斯韦还预言了电磁波的存在，最后由赫兹证明了电磁波的存在，这为后来人们发明各种无线应用提供了理论依据。法拉第和麦克斯韦虽然不是实用产品的创造者，但是他们的实验和理论发现为后续产品发明提供了充分的依据，从而让人类在19世纪后期开始进入电气化时代，至今仍未过时。图15是麦克斯韦方程组，大家可以看到它的高深、简洁和奇妙，不过看不懂的读者也不必细究。

基于法拉第和麦克斯韦的伟大发现，在大约150多年前，人们就能够把电源源不断地生产出来。但由于高效能的储电设备至今为止并没有完全成熟，对于移动的事物，如汽车、飞机，一直以来替代蒸汽机作为动力的并不是电，而是以石油为能源的内燃机。因此，第二次工业革命实质上是双路线并行发展的时期，既有电+也有石油+，到目前为止，这两条路线依然存在。在第二次工业革命期间，人们能想到的用电+或石油+为动力基础的事物大多数都被创造了出来，从电+和石油+开始的现代产品创造与我们的现代生活紧密相关。

2.2.1 发电机和电动机：创造也会有偶然性

真正的电+时代是从实用发电机和电动机的发明开始的。虽然法拉第对发电机和电动机原理进行了充分的研究和论证，但法拉第时代及以后的若干年，发电机和电动机主要是作为一种实验装置。真正能够使用的发电机和电动机并不是法拉第创造出来的，这个功劳应该归功于一个叫齐纳布·格拉姆的比利时人。他1826年出生在比利时的一个公务员家庭，后来一直在法国生活。

小时候的格拉姆是一个典型的学渣，据说成绩一直很差。但并不是说他很笨，实际上他非常心灵手巧，在电气设备方面非常具有天赋。1856年，30岁的格拉姆可能是在比利时实在是一事无成，来到法国巴黎开始寻找全新的生活，他在一家电气设备公司找到一份工作。1867年，41岁的格拉姆发明了改进型的交流发电机，两年后，他又发明了直流发电机。但由于工人出身的格拉姆实在没有名气，他的发明并没有人关注，但很快机遇就来了。1873年，奥地利政府宣布1873年将在维也纳举办世界博览会。对于格拉姆来说，这是一次难得的机遇，他一定要参加。如果能够成功，他将成为一个有钱人。

也许是因为第一次参加这样的盛会，或者是看到了世界上各种高大上的展品，格拉姆有点紧张和激动。总之，他有点忙中出错。但就是因为这个小失误，造就了世界上另外一项伟大发明。在他准备安装布展的时候，不小心把其中一台发电机的输入端与另外一台发电机的输出端连接了起来。就在那一瞬间，奇迹发生了，被输入电的那台发电机开始不停地旋转。就是这么简单，电动机发明出来了，据说当时在场的人都欣喜异常，见证了人类历史上又一次伟大的突破。由于这个伟大的创造，格拉姆被人们称为电动机之父。至于最后他是否变成了一个有钱人，这都不重要了，因为他已经被载入史册。

发明电动机的价值在于它能够轻易地把电能转化为机械能，成为继蒸汽机之后的又一动力源。所有需要动力的机器，都可以用电动机来驱动。以此为起点，人类再一次大踏步从蒸汽机时代进入到电气时代，一个比蒸汽机时代更加光辉灿烂的新时代。

1873年，在蒸汽机发明约100年后，人类正式进入了第二次工业革命时期，开始了又一轮的全新事物大爆发。在很短的时间内，创造者们还发明了火力发电和远距离送电的技术，电作为一种能源开始快速地普及开来。从此，电成为了至今为止，人类生活必不可少的基本要素。

自1873年到计算机发明之前，也就是通常所说的第二次工业革命期间，就是电+创造浪潮汹涌的年代，大多数我们现在常用的事物都是在这个时期被创造出来的。

电+创造首先从与每个人相关的领域开始爆发：1876年，贝尔发明了电话。受贝尔电话的启发，爱迪生在1877年发明了留声机，第一次把人类的声音记录在一个物质上面。1879年，爱迪生还发明了伟大的电灯泡，从此人类在夜间不用行走在黑暗的街道，也不用在昏暗的煤油灯或者蜡烛下进行生活和工作。1895年，俄罗斯的波波夫和意大利的马可尼几乎同时发明了无线电。1901年，布斯发明了吸尘器……现代的大多数家用电器是在1876年到1925年之间，大约40年的时间当中创造出来的。

需要特别说明的是，在很长的一段时间里，电动机其实并没有完全替换蒸汽动力，尤其是在移动事物方面，如火车和轮船。但是工厂、煤矿等一些需要固定动力装置的领域，很快就被电动机占领了。有一个区域调查说明了这一点，1895年该区域电动机的实用比例还是零，但到了1915年，该地区90%以上的发动机都是电动机。

电+时代就如同我们现在的互联网+，在第二次工业革命当中席卷了所有可能的一切，任何领域的人们都想试一试能否借助电力来工作。

2.2.2 家用电器爆发与现代生活的开端

没有需要就没有创造，家用电器的发明再一次说明消费升级需要对新事物创造的引领意义。电+时代的到来，并没有告诉人们需要创造什么样的事物才能给人类带来更美好的生活。电激发了人们的社会创造，给任何个人和公司都提供了同等的机遇，家用电器的创造同样是社会创造的结果。创造任何事物的具体过程都有其偶然性，但必然性更加重要。电+时代的必然性在于一个显而易见的趋势，电+消费者的需求就会创造出全新的事物，只是具体的创造时间和具体的创造者充满了偶然性。

很多“70后”及以前出生的人会有这样的童年体验：衣服是搓衣板洗出来的，美味的事物是家人用煤或柴火加上铁锅烧出来的，热水是暖瓶倒出来的，书信还是我们主要的交流方式，夏天避暑使用的是一把大蒲扇或吹起来呲啦啦响的电风扇。家里的电器可能大部分是收音机和手电筒。当然，电灯泡也是必不可少的。至于电话、电冰箱、电饭煲、热水器、空调、微波炉、洗衣机、电视机等都是后来才陆续进入每个家庭的。没有洗衣机和电饭煲，我们就需要花费很多时间来洗衣、做饭。食物没有冰箱可能会有损坏，浪费掉一些。没有电视，生活可能会有点无趣。从这一点来说，没有家用电器，生活质量会差别很大。我们得感谢这些发明家用电器的发明家（见表2），是他们让我们享受到现代生活的乐趣。

表2主要家用电器的发明时间和创造者

现在家用电器的种类已经非常多，一般分为三大类：用来减少人类劳动的、改善人类生活环境的、提高生活水平的，这些功能性的家电被称为白电，如冰箱、空调、吸尘器等；供人类休闲娱乐的被称为黑电，如电视机、音响等；电脑等信息类家电被称为米电。当然，电脑是电+后时代的产物，而且随着智能时代的到来，这些分类边界正在模糊。当然，家用电器的种类非常多，本书主要选择几个代表性的产品创造过程进行讨论，来看一看电+是如何改变人类生活的。

1832年，实用的发电机和电动机还没有被发明，但法拉第在1831年已经发现了电磁感应定律。美国画家莫尔斯在一次旅行中，知道了科学家有关电磁铁的最新发现，他被深深地吸引住了。从此，莫尔斯放弃了艺术道路，专门研究最新的电磁学。最初只是一个假想，就是用电流把电磁信号传送到数千公里之外。其实可能很多人都会有很多富有创意的想法，但却什么都没有做。莫尔斯不同，他决定把他的想法付诸实践。在此后11年的时间里莫尔斯一直在坚持不懈地研究，终于在1943年发明了电报，还有著名的莫尔斯电码。电报机不是一种家电，但却是第一种人们用电来进行高速信息交流的工具，它给贝尔创造出电话提供了启发。

贝尔的全名是亚历山大·格雷厄姆·贝尔，电报发明三年后的1847年，生于英国苏格兰地区。他的爷爷和父亲都是聋哑人教师，因此贝尔对声学和语言学很有兴趣。最初，贝尔主要的精力都在研究电报方面，一次偶然的发现启发了他的灵感。他发现一个铁片在磁铁旁边震动会发出声音，而且这种声音还会通过电路传到远方。他立刻想到，如果人对着铁片说话，这种声音也会传到远方。要知道，电报并不是实时的双向信息交互，需要译电再回复，而且不能听到人的声音。如果能够让人们实时听到声音，这一定是伟大的创造。按照这个想法，贝尔不断地做实验，在1876年的一次实验当中，隔壁房间的助手从电话中听到了贝尔的声音，电话终于发明成功，从此人类开始了一个全新的实时传送信息的时代。

而爱迪生创造出留声机，又是受到了电话的启发。爱迪生在改进电话的过程中，观察到话筒的膜板会随着说话声音震动，反之这种震动也会还原出说话的声音。基于这个现象，爱迪生最终在1887年发明出了留声机。当第一次从一个机器中自动发出人类的声音时，这证明人类已经找到了一种可以储存声音信息的方法。

爱迪生对电灯泡的发明更是一个奇迹。在爱迪生出生之前的1809年，著名的化学家戴维就已经发明了孤光灯，就是利用两个电极之间放电来发光的照明灯。但这种灯需要靠不断放电来维持，能效比低，而且亮度很高，比较适合在公共场所使用，而不适合家用。很显然，如果有一种方法让电流通过灯丝时发光会比放电发光更科学。电流通过电阻会做功，产生热量，足够大的热量就会发出白炽光。难点在于找到一种材料做灯丝，在燃烧到2000℃的白炽状态下依然耐用。爱迪生在发明留声机的过程中，一直在不间断地测试可以作为灯丝的材料。据说他共计实验了6000多种纤维材料，最后终于找到了竹丝这种材料，可以使用1000多小时，由此人们开始从黑暗时代进入到明亮时代。

在电报、电话、留声机、电灯泡被发明创造的同一时期，另外一个路线的创造也在如火如荼地进行，那就是基于无线电波的创造。1864年，麦克斯韦电磁论发布，统一了电、磁、光学说，而且还预言电磁场能够在空间中传播——电磁波。无线电波就是电磁波中波长比较长的一种，光是另外一种电磁波。1888年，德国科学家赫兹证实了无线电波的存在。很显然，无线电波能够传送信息，人们在一地把调制信号通过无线电波发射出去，在另外的地方，无线电波引起的电磁场变化会让接收端的导体中产生电流，从这种电流中再把信号解调出来，就能够还原远处发出的声音。第二次工业革命中的创造家就利用这个原理发明了收音机和电视机，以及改进的无线电报和无线电话。

1895年，几乎在同一时刻，俄罗斯的波波夫和意大利的马可尼发明了无线电和接收装置。基于这项创造，电报首先从有线电报演进到无线电报。11年后的1906年，加拿大的费森登发明了无线电广播装置，而收听还需要无线电台。4年后，美国科学家邓伍迪和皮卡尔德发明了矿石收音机，从而使每个个人都能够接收到无线广播。矿石收音机是后续电子管收音机、晶体管收音机的原型。

无线电波既然可以传送电报和语音，那么图像当然也可以传送，虽然难度大一些。一个英国人，约翰·罗杰·贝尔德完成了这个创举。1924年，他发明了简单的机械扫描的电视机，这台电视机虽然只能够模糊地传送几英尺以外的图像，但它无疑就是今天电视机的原型。当然，有了波波夫和马可尼对无线电的创造，电视机的发明就没有什么意外，只不过是一个时间问题。

电+人类需要+技术条件+可用材料就是早期所有家电创造的公式（见图16）。基于这个公式，布斯1901年发明了吸尘器、1902年开利发明了现代空调系统、1910年费希尔发明了洗衣机、1911年弗兰卡发明了抽油烟机、1923年布莱顿和孟德斯发明了电冰箱、1945年斯宾塞发明了微波炉。到晶体管发明的1947年，人类已经把电、电动机、电磁波的各种应用在家电领域进行了尽可能多的挖掘。

家电=电+人类需要+技术条件+可用材料图16电+时代的家电创造公式

图16 电+时代的家电创造公式

2.2.3 流水线：生产方式的二次革命

电+工业有点类似于现在的互联网+工业或者智能+工业，并不是简单地把动力换成电力就完事了，而是会对工厂结构和生产模式产生革命性的影响。可能很多人认为，不就是工厂接上就完了吗？事实上，电与大多数工业的融合在实用发电机和电动机发明之后的大约30年才发生。电与工业融合的实用新方式一被发现，就很快得到普及，用“革命”来描绘一点儿都不过分。有人曾经对美国的一个区域电动机的使用情况做过研究，1895年电动机的份额接近零，但到了1915年就占到90%。从时间的长河来看，虽然从1873年发动机被发明以来，20多年都没有很大的变化，但之后的20年一瞬间就完成新模式对旧模式的替代，当然这也得感谢后边谈到的福特创造的流水线生产的引领作用。

在工业生产之外，电与交通的融合是发展最快的，有了稳定的发电和电动机之后，电动火车、有轨电车、地铁很快就出现了。1881年，德国就修建了第一条电气化铁路；1883年，英国也出现了类似的铁路；1890年，英国还建成了世界上第一条电力驱动的地铁。有轨电车也在快速发展，在一篇文章中写道：1891年德国只有两个城市有有轨电车，1900年就发展到99个城市，还有28个城市正在建设中。

在工业当中，首先发展起来的是电冶金和电化学行业。比如，电解铝、电解氯，以及乙炔的生产。但这些行业之所以最早应用电，是因为非电不可。对这些行业来说，电不是一种动力能源，而是生产工艺。

那么电+工业究竟难在何处？在前面谈到的机器+时代，蒸汽机作为工厂的动力机器。用于工厂的蒸汽机一般来说非常庞大，不能移动，也不能与单一的机器组合使用。往往是一个工厂用一个大型的蒸汽机来拖动，所有需要动力的机器围绕蒸汽机的能力进行布局。而生产方式就是一群人围绕一个产品工作。但电力完全不同：电可以通过电线送到任何地方；电动机非常小巧灵活，可以与不同的机器单独组合起来使用；电动机可以根据需要单独设计运行速度；电动机的独立使用让工人独立控制单台机器成为可能。这些电动力的独特性为重组工厂的结构及生产方式提供了可能。因此可以说，有了电，并不是就一切就绪，而是需要对工业生产进行全面的思考和重构，只有这种重构才是电+工业的本质，只有这种重构才能把电力这种全新的生产要素潜能发挥到极致。事实上，电+工业就是熊彼得所说的破坏式创新的典型实例。

在人类挖掘电+工业的潜能过程中，流水线无疑是一个伟大的创造。通过流水线生产这种全新的工业生产方式，实现了对机器+时代的生产方式进行了破坏式创新。工厂从围绕蒸汽机布局到围绕流水线布局，工人从围绕机器工作到围绕流水线进行分工协作。从过去工人只能适应停不下来的机器，到开始有了人和机器协同的观念，机器也要配合每个工人的工作。流水线出现后，产品标准化就是最为高效的方式，因为只有标准化生产才能产生人和机器的最佳协同，也由此产生标准化大规模生产模式。1903年开始的电+流水线生产方式，现在我们称其为工业2.0,100多年后的今天仍然在工业界广泛存在。这种存在，已经足以说明它行之有效，难以替代。对于一种生产方式，我们不能只是找出它的问题，而是要先发现和肯定它的优势，这样才有可能发现更有优势的生产方式。流水线是谁发明的？就是福特汽车公司的创始人亨利·福特。

亨利·福特除了最重要的流水线发明之外，还创造了当时世界上最结实、最轻便，而且还最便宜的汽车，并由此造就了一代世界汽车霸主：福特汽车公司。流水线无疑在福特实现制造最结实、最轻便、最便宜的汽车的目标中发挥了关键作用。

结实和轻便可能在某种程度上与产品及部件设计关系更大，但便宜却直接与流水线相关。用一个很简单的例子来说明，如果在单位时间内能够生产更多的汽车产品，而固定成本不变，那么每辆汽车的成本就会降低，当然价格也会更便宜。模拟一个计算就明白了：假定一个汽车公司每年各种成本总额是1000万元，而每年只能生产100辆车，那每辆车的成本就是10万元，即便一分钱毛利都不赚，汽车价格也必须高于10万元。但是如果通过流水线生产，每年生产1000辆车，很显然，报价5万元都会大赚，就是这么简单。福特最初也是围绕这个问题展开的研究，提高生产效率就是流水线的使命。

流水线还有一个显著的好处，就是能够降低对工人工作难度和体力的要求。如果一件产品的质量完全依赖人来掌握，那就需要很多高素质的人才，但问题是，高素质人才是稀缺的。另外，如果依赖人来搬运零部件并安装到合适的部位，那就需要工人很有体力，但实质上每个人的身体素质不可能是一样的。而且，因为产品生产的复杂性和具体操作关联，往往高素质的人才也在操作体力性的工作，比如搬运部件和安装部件。因为这些相关的问题，工作效率自然也会受到影响，管理的难度会显著增加。现在的人们可能会觉得这些问题根本不存在，但在流水线发明之前，包括瓦特时代，这些都是现实中会面临的问题。

问题的核心在哪里？可能很多人此前都面临过这些问题，但是认为生产只能是这样，现状是合理的，所以从来就没有想着去改变。但福特不同，他看到了同样的问题，而且努力解决这个问题。福特是一个非常有逻辑和远见的人，他明白提高生产效率是目标，但并不急着全面铺开，而是从局部开始试验想法是否可行，边试验、边分析、边调整，直到找到最佳的生产方式。

在当时，传统汽车生产方式是把产品放在一个地方，工人们像盖房子一样，把零部件从别的地方拿过来安装在合适的位置上，一个工人往往需要完成一个零部件的全部工序。当时一个汽车有500多个部件，为了避免工人之间不协调，比如工作冲突，就需要制订一个生产计划来解决协同问题。如此这般，就会有很多浪费效率的地方，比如工人会来回走动花去大量时间，这个时间甚至比工作的时间还要长。福特认识到，首先需要把这个问题解决掉。他设想了一种全新的生产方式：尽可能让人不动，生产的产品按照一个流程顺序前进，按照操作程度来设定工作岗位，每个工作岗位尽可能只有一个简单操作。然后按照工作岗位来选择合适的人，而不是人来选工作。在这个过程中，除了减少人的无效时间外，尽可能让产品和零部件走最短的距离。通过一个传送装置把产品和零部件按照工序传送，一个工序完成后，传送到下一个工序，工人操作完成后，可以按照最方便的方式把产品和零部件放在原处。需要安装的零部件通过另外一个滑块装配线放到最方便取到的地方。通过这样的设计，把可能浪费时间和体能的工作几乎都消灭掉了。1913年，福特把这个设计付诸实践，安装了一条飞轮磁石电机的装配线。验证结果是，原来需要20分钟才能完成的工作，通过新式的流水线只需要13分钟。1914年，同一条流水线进一步优化调整后，最终实现了只需要5分钟即可完成工作，生产效率提高了4倍。随后福特又验证了一条底盘生产线，实验结果同样惊人，使用传统方式12个多小时才能完成一台底盘的生产，而采用流水线后，最终优化的结果是大约1小时33分钟就能够完成一台底盘的生产。

上述过程听起来很简单，但实质上非常复杂和具有设计性。福特在自传中描写了一些细节的反复研究过程和最终的解决方法。例如：流水线高度设计中“与人同高”效果最好；流水线的速度不能太快，也不能太慢，只有验证出一个最佳速度才能实现最优生产效率；工序的设计需要照顾前后的关系；不同的工位不一定必须是一个动作，根据需要进行设计；需要装配的零部件按照需要送到合适的工作位置上。这些小细节本质上都是在解决人和机器的协同，以及工位的合理分工问题。至此，流水线被福特创造出来了，同时还创造了流水线生产方式。

福特在1913年和1914年间所做的工作并不是终点，而是一个开端。福特自己也在福特汽车公司的实践中不断总结和完善，后来学习这种生产方式的人和公司又增添了更多的元素，流水线生产方式最终成为迄今为止最伟大的发明之一，相信很多人想过要改变这种生产方式，但很多人遇到了福特当年遇到的同样问题，那就是不想改变，而不是不能改变。

现在，新工业革命来了，福特发明的流水线生产真的到了终点了吗？这一问题先放下来，后面的章节我们会对这一问题进行讨论。

也许会有人问，流水线与电+有什么关系？其实非常简单，那就是没有电的灵活性，流水线生产就不可能实现，流水线生产就是电和工业生产方式融合的结果。有了流水线生产，工业才真正进入了电+时代。

电虽然几乎万能，但有一个迄今为止都致命的缺陷，那就是人类一直没有发明出可以高效利用的储电设备，这就使得电在一些领域一直难以进入，比如汽车和飞机。所以，在第二次工业革命当中，电+路线没有统治一切，而是还有石油+。

2.2.4 摆脱笨重的蒸汽机

电+在飞速发展、流行世界的时候，石油也被人类再发现，于是产生了一个与电+时代并行的石油+时代。

石油并不是在工业革命中才第一次被人类发现的，而是从苏美尔、埃及等古代文明时期就被发现了，中国古代历史也有相关记载。在宋代科学家沈括撰写的《梦溪笔谈》这本书中更是第一次提出了“石油”这个词。但在第二次工业革命到来前的漫长人类文明当中，人们并没有充分挖掘出这种黑色液体的价值。只是知道这种油质可以燃烧，可以提炼润滑油、沥青等物质，从来没有想到它会成为动力能源。要不然瓦特发明的就不是蒸汽发动机，而是内燃机。

今天约90%的运输能量依赖石油，主要用来作为汽车、飞机等交通运输工具的燃料。据相关材料记载，人类对石油能源的再发现始于1846年，有一个加拿大人发现了从煤中提取煤油的方法。1852年，波兰人依格纳茨·卢卡西维茨发明了更简单的从石油中提取煤油的方法。第二年，他在波兰南部建设了第一座现代石油矿井。有价值的东西总是传播很快，全世界在很短的时间内就知道了石油的价值。1861年，俄罗斯在一个叫巴库的地方建立了世界上第一座炼油厂，此后的一段时间，巴库生产了世界上90%的石油。现在我们知道，从石油中可以提取很多物质，比如煤油、汽油、柴油、苯、石蜡、沥青等。但是，在1900年之前，石油的主要价值还局限在满足煤油灯的使用，石油中的汽油等其他成分往往被浪费掉。而且用早期的蒸馏石油方法，最多只能从石油中提炼出20%的汽油，效率很低。现在，石油之所以能够引发战争，与内燃机的出现关系巨大。

内燃机顾名思义就是在内部燃烧的机器。我们知道瓦特的蒸汽机是在发动机外部燃烧煤，然后再通过蒸汽驱动发动机。在瓦特时代，已经有人想到用燃料燃烧直接驱动活塞发动机的办法，但没有合适的燃料这一想法就是一个空想。用内部燃烧的方法，价值是可以充分预见的，那就是可以把发动机变小，使启动速度加快。如果能够做到这一点，动力革命显然就会发生。想法归想法，真正做出来内燃机是在瓦特去世41年之后的1860年。在当时的交通领域，蒸汽机是火车的主要动力。虽然也有人利用蒸汽机做出类似汽车的交通工具，但可以想象，蒸汽机要用在类似汽车的领域就太过笨重。此时，创造更加轻便的内燃机的条件逐渐成熟了，有消费需求也有技术基础，剩下的就是把它创造出来。这一年，在比利时出生的法国人塞纳·勒努瓦把前人对内燃机的设想变成了现实，他发明了利用煤气作为能源的内燃机，而且还把他发明的内燃机装在一辆车子上，这也是最早的汽车雏形。很可惜，这项发明并没有为勒努瓦带来财富，据说他去世时仍穷困不堪。最大的问题可能在于，他的内燃机热效率实在是太低了，只有4%。

但是人类的内燃机创造并未止步。1862年，法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析之后，提出提高内燃机效率的要求，这就是最早的四冲程工作循环。1876年，内燃机发展史上最重要的创造者，德国发明家奥托结合了勒努瓦的工作和罗沙的理论研究，创造出了第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦的四冲程内燃机，热效率达到14%。奥托内燃机得到了广泛推广，性能也在不断改进提升，1897年热效率达到26%。世界上最早的汽车创造者们无一不是从研究奥托内燃机作为启蒙的，包括前面谈到的福特，以及后边将要讲到的戴姆勒—奔驰汽车公司创始人卡尔·弗里德里希·本茨、戴姆勒。以奥托的发明为基础，后续内燃机一切创造都毫不意外。随着石油的再发现，煤油、汽油开始成为内燃机燃料。

1883年，德国的戴姆勒成功发明了第一台汽油内燃机。两年后，他把汽油内燃机装在两轮车上，从而创造了摩托车。三年后，他把汽油内燃机装在马车上，从而创造了汽车。

1886年，卡尔·弗里德里希·本茨研制成功了单缸汽油发动机，并把它安装在三轮车上，获得了汽车制造专利权。1886年1月29日这一天被认为是汽车的生日。

1892年，德国工程师狄塞尔设想将吸入气缸的空气高度压缩，使其温度超过燃料的自燃温度，再用高压空气将燃料吹入气缸，使之燃烧，由此创造了压缩点火式内燃机。这种内燃机以后主要用柴油作为燃料，也称为柴油机。柴油机在1897年研制成功，为内燃机的发展开拓了一个全新的分支。它的好处是热效率高、扭矩大、经济性好、燃烧后无害，主要用于大型设备上，我们常见的拖拉机等农业机械使用的就是柴油机，在潜艇、航母等舰艇，以及内燃机车、发电机组等领域也有使用。

1890年，福特认识到单缸发动机作为运输动力是不够的，开始研究双缸汽油发动机，于1893年成功利用双缸发动机制造了一辆汽车。

至此，除了火车、轮船等大型交通运输工具领域还在使用蒸汽机作为动力，内燃机很快就占领了轻型的交通工具领域。同一时期发展的有轨电车由于没有汽车灵活，最终也被汽车替代。

有了内燃机，一切就绪，石油+交通运输工具的革命就轰轰烈烈地开始了。

2.2.5100年前的交通革命

最早发明内燃机的创造家们注定就是为了最终创造出汽车而存在。虽然在此之前有类似的东西，例如蒸汽机动力的汽车，但显然改进余地很大。但究竟将会出现什么样的新生事物，其实谁也想不到。真正的创造某种意义上还真不是用户需求推动的，用户不是科学家，也不是发明家，没有那么强大的预见性。正如福特在自传中写道：“人们也并没有产生对汽车的需求——在新产品产生之前，从未有过对新产品的需求。汽车被人们接受就有点像最近我们接受飞机一样。”

从汽车和飞机的创造，我们就能够得到一个结论，不要急于去改造工厂或者去扩大工厂，因为你生产的可能是完全过时的东西，生产方式可能也是非常落后的，而最新的生产方式只能在新产品的实践中得到，而不是提前预设的。最重要的还是产品，只有它才是连接需求和生产方式、工厂形态的关键环节。福特就认为，在产品没有设计完成前就着急去生产，根本就是在浪费时间。这与我们现在的情况也类似，我们不能急着推动工厂去开始智能制造的改造，而是要先想明白，用思维设计去想清楚，智能时代需要什么样的产品，然后再去改进我们的生产方式，改造我们的工厂，要不然就是金钱和时间的浪费。每个大变革时代无不如此。当汽车被发明出来后，改造蒸汽动力车辆的工厂就没有多大意义，而是需要彻底淘汰。

还是回到汽车的创造这个话题上。当汽油内燃机被发明出来后，汽车创造就已经没有疑问。而且内燃机发明家已经看到了这一点，这种轻便的发动装置，装在两轮的、三轮的、四轮的车辆上作为动力，就能够创造出全新的交通工具。戴姆勒、卡尔·弗里德里希·本茨、福特就是这样做的，并由此创立了戴姆勒、奔驰、福特等辉煌至今的汽车公司。虽然，现在互联网公司开始跨界生产无人驾驶的电动汽车，对他们发起了致命的挑战，但在过去100多年当中，他们无疑是王者和巨人。

1885年，卡尔·弗里德里希·本茨制成了第一辆本茨专利机动车，该车为三轮汽车，采用一台二冲程单缸0.9马力的汽油机。具备了现代汽车的一些基本特点，如火花点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬架、后轮驱动前轮转向和制动手把等。1886年，卡尔·本茨的三轮机动车获得了德国专利权，这就是公认的世界上第一辆现代汽车。由于上述原因，人们一般都把1886年作为汽车元年，由此开始了人类的汽车纪元。本茨于1883年创立了奔驰汽车公司。

而卡尔·弗里德里希·本茨曾经的同事戴姆勒几乎在同时独立制成了汽油发动机，并也制成了汽车。此后的1890年，戴姆勒创立了戴姆勒汽车公司。1926年，戴姆勒创立的这家公司与奔驰汽车公司合并成立戴姆勒—奔驰汽车公司，成就了一段佳话。

在汽车发展的早期，虽然本茨和戴姆勒很骄傲自己的发明，但美国人福特看到本茨和戴姆勒造的汽车，却认为完全没有什么可取之处。它们并不适合道路条件很差的美国，也并不能满足美国大量农民的需要。1895年，奔驰汽车去美国展览，福特看过之后觉得根本就不值得看，主要的问题是太过笨重。福特的努力方向是结实耐用、轻便、便宜的汽车。所以他后来创造了著名的T型车还有流水线生产方式，从而把汽车引领到一个全新的大规模标准化生产的大工业时代。而且由于汽车价格大幅度下降，把汽车带到了普通人的生活当中，真正开始了人类的汽车时代。

汽车的创造已经让当时的人们无法想象，但想象力总是永无止境的。如果在现在创造出飞机，人们根本就不会觉得很神奇。但是在100多年前，人们还在熟悉汽车这件新生事物的时候，更富有想象力的交通工具——飞机就被发明创造了出来，这也得益于轻便的汽油内燃机的发明。

可能有一些人喜欢翻遍史书，找出究竟谁是第一个把人带上蓝天的人。但这些都没有意义，有意义的是谁是最早用动力把人带上蓝天的。

莱特兄弟也是一个社会创新的奇迹，他们不是有钱人，不是科学家，也不是名门贵族，只是两个再普通不过的自行车修理工人，甚至大学也没有读完。历史往往就是由莱特兄弟这样的普通人推动的，只要敢于想象，并且能够付诸实践。

为了弄清楚空气动力对飞机的影响，莱特兄弟查遍了前人的研究资料，在1900年到1903年间首先造出来3架没有动力的滑翔机，进行了1000多次飞行实验，还造出大量的机翼进行风洞实验。在这个过程中，通过不断地记录数据，进行设计和修改，最终掌握了飞机结构设计方法。按照他们的研究结果，莱特兄弟造出了没有发动机的飞机。

现在就差一个动力装置，让飞机飞起来。一位机械师非常愿意帮助他们，给他们制造出了一台供飞机使用的汽油发动机，这也是最早的航空发动机。莱特兄弟把这些飞机和发动机组装在一起，1903年，他们创造了世界上第一架飞机“飞行者一号”。这一年的12月17日，只有五个人观看的飞行时刻终于到来了。莱特兄弟的飞机像小鸟一样飞上了天空。虽然最终只飞行了不到1分钟，但创造了比空气重的东西飞上天空的历史。此后，他们不断改进设计，到1905年“飞行者三号”试飞时，飞机在空中飞行了38分钟，大概38.6公里。

1906年，虽然莱特兄弟成功申请了飞机的发明专利，但是公众还是不相信这是一个事实，媒体也没有广泛报道。因为在传统的观念里，人们相信比空气重的东西不可能飞起来。直到1908年，他们制造的第六架飞机成功飞行后，才最终得到了美国军方的认可。随着莱特兄弟制造的飞机在法国和美国的飞行表演的成功，全世界才第一次沸腾了。历史已经被改写，人类已经能够飞上蓝天。

虽然莱特兄弟创造了历史，但他们的生意并不成功。很多后来者参考了他们的技术，飞机性能甚至超过了他们。1912年，莱特兄弟中的哥哥维尔伯·莱特年仅44岁就因病去世，弟弟奥维尔·莱特在哥哥去世后把莱特飞机公司卖给了别人。1948年，奥维尔·莱特在77岁时去世，很多国家为他悬挂半旗致哀。

汽车的大规模生产和新型交通工具飞机的发明，对石油产生了庞大的需求。这种需求促使人们发现新的油田，发明新的炼油技术，从而实现了大规模的廉价石油供应。到1939年，石油成为一种普遍可得的能源材料，1910—1939年，石油工业成为了增长速度最快的工业领域。庞大的石油工业，也为进一步挖掘石油+的潜能创造了可能。石油化工成为了全新的焦点。

石油+能够创造出什么？汽车和飞机的创造过程告诉我们，在发现石油时，人类不知道答案。在创造出内燃机时，人类还没有完全知道答案。直到飞机被创造出来，人们才进一步发现了石油+交通的潜力。这种潜力的本身就是革命，我们无法预知这种革命的最终结果，但努力的想象和行动才是开始。

2.2.6 石油+化学工业的力量

石油化工是对石油潜能的进一步挖掘，但这种潜能是后来才被发现的。前面谈到，1861年已经建立了世界上第一座炼油厂，但直到1911年之前，新的炼油技术还没有发明，汽油的大规模生产还没有进入议程，石油化工还无从谈起。

不能不说战争的残酷性总是让人类能够更加清楚地认识到什么是重要的，什么是不重要的。1914年到1918年爆发的第一次世界大战，各个参战国家的新式武器不断被应用到战争中。这其中就包括刚刚发明不久的飞机、各种类型的汽车、坦克等，这些东西无一不是喝石油的怪物。据说，当时的英国外交大臣科曾爵士曾经说道：“靠石油才能打仗，靠石油才能赢得战争。没有石油，怎么能保证舰队的机动能力、军队的运输和各种炸药的生产呢？”第一次世界大战让人类的精英认识到没有石油就意味着提前失败，石油成为决定未来的关键资源，开发石油成为了国家的需要，这无形中加速了石油潜能的开发。

随着炼油技术的发展，人们很快就认识到石油不仅仅是燃料来源，而且是重要的化工原料。开始，石油化工是炼油业的副业，但很快就成为一个独立的产业。从20世纪20年代前后开始，石油化工产业开始迅猛发展。

石油化工有多重要？在我们常用的事物中，很多都是石油化工的产物，例如各种塑料制品、人工合成橡胶、合成纤维（尼龙、涤纶、腈纶、人造革等）。其中，塑料制品是最常见的，各种塑料材质的家具、塑料管线、塑料板材、工业材料等。汽车轮胎则是合成橡胶的天下。而我们日常穿的衣服除了纯棉和羊毛制品，合成纤维占据了很大的空间。如果没有石油化工产品，我们的现代生活不可想象。在此简要列举几种重要石油化工产品的发明时间。

最早发现塑料存在的是19世纪末的德国化学家拜耳，他曾将苯酚和甲醛化合，得到一种树脂般的物质。可惜，他不知道它能派什么用场。1907年，美国工业化学家贝克兰再次研究苯酚与甲醛的反应，并加入适量的填充剂，结果发现产品有韧性而且绝缘性能良好。于是，在1910年建成了历史上第一家年产1000吨的合成材料塑料制品厂。1919年，联合碳化物公司研究了乙烷、丙烷裂解制乙烯的方法，随后林德空气产品公司实现了从裂解气中分离乙烯，并将乙烯加工成化学产品。1923年，联合碳化物公司在西弗吉尼亚州的查尔斯顿建立了第一个以裂解乙烯为原料的石油化工厂，乙烯开始大规模生产。乙烯是现代塑料制品的重要基础原料。从此，开启了塑料制品时代。到今天，塑料产量是钢材产量的两倍，是有色金属材料产量的17倍，已经说明了它的广泛用途。

合成纤维领域，1935年，美国化学家卡罗泽斯用石油化工产品合成尼龙66，推出世界上第一个人工合成的纤维。1937年，德国有机研究所又合成尼龙6。1939年，日本化学家楼田一郎合成了能耐水耐热的尼龙纤维。1940年，英国化学家狄克逊合成涤纶纤维。这些只是开始，后来人们又发明了更多的合成纤维。现在，全世界合成纤维已经超过天然纤维的产量。

合成橡胶领域，1941年陶氏化学公司从烃类裂解产物中分离出丁二烯作为合成橡胶的单体；1943年，又建立了丁烯催化脱氢制丁二烯的大型生产装置。合成橡胶的产量也超过了天然橡胶。

在石油化工产品当中，塑料、合成橡胶、合成纤维是最主要的产出，但却不是全部，人类还在不断探索石油的潜能，生产出更多的人工合成材料，给人类生活带来更多的改变。

现在我们知道，石油+工业的最终结果，除了作为能源，还有更多的用途，例如作为化工原料，生产出人类所必需的合成材料。由此我们可以看出，一种全新的能量要素与工业革命的关系，并不是简单的组合关系，还有更复杂的化学关系，这种化学重组的潜能挖掘的意义比组合关系还要重要得多。也正是由于化学重组的复杂性，这些重大的创造就不是一个普通人能够胜任的，而是主要由科学家和大型的更有力量的公司组织团队来实现的。从石油+开始，随着世界复杂性的增加，我们看到一个现象，就是个人创造者的力量正在被团体创造的力量所替代。从此开始，人类更加善于协作，而不是单打独斗，并以此开启了人类全新的生活水准。

电+和石油+时代创造了我们现在生活中的大部分事物，如果以百分比计算，我们现在的生活场景中的99%已经在那个时代创造出来了。剩下的就是不断改进，让它们能够更好地满足人类的需要，做一做渐进式创新就可以了。就如同《圣经创世纪》中所描绘的，上帝在第5天已经创造出来一切。如果他很满足，他可以用两天的时间休息，然后做一做调整，而不是继续造一个亚当出来。如果在20世纪80年代中期，一个家庭拥有了电+和石油+时代创造出的一切，一定会感觉很幸福。

万物已经就绪，但创造并未止步，就如上帝一样，人类开始创造出具有人的特性的东西，这就是我们下面要讨论的计算机+时代。