科学研究（基础研究）、技术发展（应用研究）、规模生产、市场应用，这是被普遍接受的一个完整的线性创新体系。

这种划分基本上是来自美国的，二战后美国布什（不是当总统的那位哟）向美国政府提交了一份美国科技发展战略规划，即《科学：无止境的前沿》报告。这篇规划确立了二战后美国仍至全球的科技发展模式，其理念就是研究-生产的线性发展模式。认为创新的过程是线性的，它始于基础研究，随后成果转化于应用研究、产品验证和产品部署，接着是商业组织生产交付产品、货物或服务并将其投放到市场中去。

科学研究也就是没有任何应用需求或应用前景而满足社会或团体或个人对自然界或理性世界的探索与思考，而应用研究通常又可称作（工程）技术研究，有明确的应用前景或实用需求。

回顾近一百年的科学与技术的发展，近一百年来有科学创新吗？如果你从诺贝尔奖上看那一直有，但这一百年来真正的科学问题都是上世纪20年代所明确与建立的。这也是正常的一个学科发展规律，低处的梨子都采光了，而高处的梨子还没熟呢。

如果从宇宙的理念来看待这个世界的话，大致可以有八个节点，其中从有人到人类世，中间只有一个节点，那就是农耕时代，在这个节点处，没有科学，但有技术。如果再增加一个节点的话，那就是工业革命，也可以叫蒸汽革命，也可以叫电力革命，这些都相邻比较近，而且相互交织在一起的。在这个节点，科学是有了，但技术多半是推动科学进步的，最显著的例子就是蒸汽机与热力定律。至于最近的信息革命（先不讲其历史上的重要程度是否能赶上工业革命），科学成就建立一个世纪后才普惠大众的，为什么，因为经过一百年，技术才得到突破。从这个例子就可以看出，技术不但先于科学而且还可以推动科学，甚至没有技术的加持，科学是无法走进你的生活的。

人类历史上的科学进步只有两次，一次是牛顿力学一次是量子力学，牛顿力学是对宏观尺度认知的科学贡献，量子力学是对微观尺度认知的科学贡献，还有半次科学进步，那就是宇观尺度上的科学认知，那便是广义相对论，广义相对论由于我们认知的手段还不够，还没有建立起完整的体系，所以只能算半次。你想一想其他所有的科学贡献，是不是没有走出这个范围，比如化学、生物学、医学，甚至总想往科学上靠的经济学、心理学，其基本理念、处理方法、结果解读都是这两者的套路或者是两者产出的直接应用。

但人们上千年的历史中，进步是持续亦明显的，每百年人类的生活环境、生活理念、生活方式都会有极大的改变，这种改变不可能是科学进步所直接带来的，因为历史上就那个两三次嘛，因而只能是技术进步所带来的。最为突出的便是信息革命，虽然他基于上世纪初的（半导体）物理学原理，但由于半导体器件的发展、通信技术的发展、互联网技术的发展、大数据技术的发展而改善了我们的生活，这种改善是实实在在的。

近五十年，社会诸方面所有的进步对我们认知这个世界有本质的改变吗？在我这里答案是否定的。这个世界所改变的只是通信手段与信息获得、整理、利用、产出的方式方法。

最典型的案例便是半导体行业，那么这个进步是一步步如何走来的呢？

上世纪初的量子力学理论衍生出了固体能带理论，这为半导体科技奠定了坚实的理论基础，而材料生长技术的进步为半导体科技奠定了物质基础。碳化硅检波器的发明算是半导体实际应用的开始。

而晶体管（二极管、三极管）则是四十年代的产物，来自贝尔实验室。由肖克利、巴丁、布拉顿三人发明。肖克利是领导，巴丁是理论家，布拉顿是实验家。肖克利是一个物理学家，也是贝尔实验室年轻的学科带头人，带领一个小组研究新型的检波器放大器之类的电子学器件，当时传统的器件是电子管，也就是阴阳极加栅格。不清楚现在教材中是否还有这部分内容，如果有，那就说明教材太陈旧了，如果没有，那就是没有向前辈致敬，一帮骄傲自大的年轻人。

主要研究方向是围绕肖克利建立的，肖克利虽然准备淘汰掉真空管，可他制造的硅放大器却并不成功，经过两年徒劳无功的努力，他把这个项目丢给了两位下属巴丁和布拉顿。二人很快发现，硅太脆了而且难以提纯所以不适合用来做放大器。锗的外层电子能级比硅的更高，所以电子与原子核之间的联系没有那么紧密，导电性能更好。当巴丁和布拉顿用锗制造出了世界上第一个晶体管时，这个消息本该让肖克利激动一番消息却让他犯了难，因为他当时待在巴黎，很难宣称自己对这一发明有所贡献（更别提他最开始用的根本不是这种元素），所以肖克利从巴黎仓促赶回，想方设法地开始窃取巴丁和布拉顿的成果，并成为了这个伟大成就的第一完成人。插一句的是他还先埋头建立了一套自己的理论以便推翻巴丁的理论（但这个理论更加优秀），虽然说是他自己曾经承认过“我为没有亲自参与这个工作而感到遗憾”。

但牛人就是牛人，他不但憋出了一个新的结型半导体，而且后来的硅谷就是由其开创的，虽然他是一个失败的先驱者。

1947年12月晶体管（transistor）的这个名字被贝尔实验室投票选出来的。这也是比尔盖茨为什么要穿越回1947年12月的贝尔实验室的原因。

很多技术问题归根到底都是材料问题。晶体管发明的重要因素是那个时代正是材料领域在发生着一场静悄悄的革命。在此之前，都是使用自然界存在的材料，既没有人工材料也没有精准提纯的材料，更没有掺杂材料了。如果没有新型材料，不管是那些借助新的化学技术制造的材料，还是由足智多谋的确冶金学家冶炼到超级纯度的那些稀有金属，那么这一阶段的物理发明根本不可能实现，不论是巴丁还是肖克利，其职业生涯只能是囿于优雅理论的囚笼中，发几篇供后人检索的论文。怎么样，是不是很像印象派的发展历程？！

而精纯锗的提纯也满是一个传奇的故事。其故事来自于一位名叫凡恩的化学家或者叫冶金学家，这是一个夜大成长起来的科学家，先在贝尔实验室打杂，后来在夜校里拿的文凭。话说，在一个百花盛开的春天，正在反复思考如何提高锗元素的纯度以进一步将其应用于晶体管生产的凡恩。“将脚放在桌子上，将椅子倾斜背对着窗台小睡了一会儿，那是我养成已久的一个习惯。”他回忆说。“半睡半醒间， 我记得‘啪’的一声，我把椅子弄倒了。” 突然想到了解决问题的方法。凡恩是利用一处熔化的区域来剔除杂质，加热环移动时会不断地将杂质从锗中“扫射”出来。凡恩的创意是最重要的发明之一。这种创意被称为“区域提纯”，是一种技术的巧妙应用。当然正史里并没告诉大家这个创意竟然源自一个在工作过程中摸鱼的人。这项技术使得贝尔实验室的冶金学家能够制造出世界历史上纯度最高的材料。

锗管的性能受温度影响极大，一般在60度以上性质就发生变化了。但同样的，因为其热性能特点是熔点低，所以更容易提纯，而且正向电压要求小，效果更容易实现，因而率先被用于制造晶体管。但不要忘了，硅是沙子的主要成分，它的价格当真是贱比泥土，与之相比，锗可是太贵了。人们保持着对锗的忠诚，可大多时间里都魂不守舍，从来就没有忘记向硅暗送秋波。

最后是蒂尔戏剧性地在一次半导体大会上带来的硅基晶体管，但如何做的没有查到资料，估计是因为有更精纯的硅材料和独特的工艺。当时大会一片哀鸿，认为硅基是不可能的了，蒂尔站出来说，不可能吗？我这兜里就揣了两个，而后将锗基电路做的收音机丢到了滚油中，其自然就失效了（锗的熔点低），而后换上了硅基做相同的实验，得到了可继续使用的结果。

贝尔实验室的塔尼巴恩研制的硅晶体管被定义为全球半导体产业界第一个硅晶体管，而德州仪器的蒂儿研制的硅晶体管被定义为全球半导体产业界第一个商用化的硅晶体管。不要忘了，这也是从贝尔实验室走出来的人，但估计是真的没有什么八卦，所以历史上没有其出走的故事。

有了晶体管之后，大量（女）工人被招到了工厂里做电焊工。这样做真的是太麻烦了，人们便想抛弃组装独立元件的方式，转而将所有的电阻、电容和晶体管刻在一整块半导体上。所有元件都在同一片电路上，再也不需要人工焊接了。可不要小瞧集成电路这个技术，现在光计算机的瓶颈或者说障碍就在集成“光”路这个问题上，我们现在期盼能有中国的某位大侠研制出光器件集成所需要的光芯片来。

让人悲催的是，在竞争激烈的市场上锗一败涂地，硅实在太便宜了。活都是锗干的，荣耀却全都是硅的。锗被放逐了，重新成为周期表里默默无闻的元素。

这段历史告诉我们，技术创新与材料进步才是这人们获益的主要功臣。所有的功绩为什么给了硅，为什么我们未来会是一个“硅基社会”，还不是“锗基社会”，因为原理不是唯一重要的原因，有了原理性的发明，更重要的是你能够造得出来，而最最最重要的是大家还能够用的起。

一幅老漫画描绘了一只海狸和一只兔子在看水坝。海狸说：“对，这不是我造的，但它是基于我的想法而成的。”大多数时候，基础研究者总忘记或忽略了这样一个事实：要把某个想法或发现转化为一种可行的、负担得起的、能切实为人们带来利益的创新，需要付出相当多的努力，也就是技术进步。

水狸知道如何建水坝，但对人类有用的却是三峡大坝。