【美洲华联社7月3日综合报道】那些将美国推向世界超级大国地位的创新，几乎触及了现代生活的方方面面。从电灯泡到飞机，再到医学突破和互联网时代，过去250年的历史由美国人敢为人先的智慧所定义。
但除了这些发明本身，还有一项创新为其他所有发明铺平了道路：那就是美国的专利制度。
史密森尼学会国家美国历史博物馆（Smithsonian Institution’s National Museum of American History）莱梅尔森发明与创新研究中心（Lemelson Center for the Study of Invention and Innovation）的历史学家埃里克·S·欣茨（Eric S. Hintz）如是说。欣茨说，“它建立了一个既有利于个人、也有利于国家的体系。”
美国专利制度
1788年，美国宪法确立了知识产权条款；1790年，乔治·华盛顿签署了首部专利法，从而建立了一个体现民主理想的体系。
“关于这部最初的专利法，有一点非常有趣，那就是它规定专利应授予‘第一位且真正的发明人’，”欣茨说，“因此，早在女性获得投票权之前，早在我们废除‘吉姆·克劳法’（种族隔离法）之前，女性和自由黑人就已经能够获得专利了。”
根据美国专利商标局（USPTO）网站的数据，截至2026年，该局已颁发了超过1265万项专利。该局在发明注册后的一段时间内为发明人提供政府保护；一旦保护期满，发明便进入公共领域，允许他人在此基础上进行进一步的开发与创新。
“它相当于一套关于如何制造该物品的说明书，”欣茨说。
随着专利制度的建立，美国的创新者在多个领域蓬勃发展。
农业
美国的体制环境促成了农业创新的繁荣，并诞生了美国最早的一批专利。欧洲定居者在美洲原住民培育的作物基础上，又引进了棉花等新品种。一旦农民看到了有利可图，创新便随之而来。
伊莱·惠特尼（Eli Whitney）发明的轧棉机简化了棉花与棉籽的分离过程，使得19世纪期间原棉产量每十年翻一番。
随后，织布机也应运而生。弗朗西斯·卡博特·洛厄尔（Francis Cabot Lowell）借鉴英国的技术巧思，开发出一种实用的动力织布机。这使得马萨诸塞州的洛厄尔市成为了一座开创性的纺织重镇，拥有约8000名工人，其中绝大多数是女性和女孩。
在弗吉尼亚州，赛勒斯·霍尔·麦考密克（Cyrus Hall McCormick）制造了世界上第一台面向大众市场的机械收割机；这种机器由马匹牵引，能够同时完成谷物的收割、脱粒和捆扎工作。
“回溯到1776年，当时你可能只有一头骡子、一把犁和一把斧头，正忙着开垦田地，”欣茨说。
后来，农业还受益于弗雷德里克·麦金利·琼斯（Frederick McKinley Jones）为卡车发明的专利制冷系统，该系统使得牛奶等易腐食品能够被运送到更远的地方。
交通运输
到1776年时，美国人的出行方式主要靠步行、乘坐马车或乘船航行。
“如果利用水道出行，顺流而下很容易，但逆流而上却很困难，”欣茨说。约翰·菲奇（John Fitch）和詹姆斯·拉姆齐（James Rumsey）这两位曾获得蒸汽船专利的发明家，通过设计利用火力产生蒸汽来驱动船只逆流而行的机械装置，解决了这一难题。
罗伯特·富尔顿（Robert Fulton）虽然常被误认为是蒸汽船的发明者，但他实际上实现了该船型的商业化运营；到了19世纪，这种船只为美国邮政局的邮件运输提供了新的途径。
“试想一下，如果从新奥尔良出发，沿着密西西比河和俄亥俄河航行，就能一路抵达匹兹堡，”欣茨说。
到了19世纪50年代，美国的铁路建设蓬勃发展，线路总长近3万英里；而到了19世纪70年代，铁路网已覆盖全美，连接起东西两岸。
1903年，随着威尔伯·莱特（Wilbur Wright）和奥维尔·莱特（Orville Wright）成功试飞他们的“1903年莱特飞行者号”（1903 Wright Flyer），美国插上了飞翔的翅膀。
“他们意识到，要想保持在空中飞行，就必须增加动力，”欣茨（Hintz）说道，“他们甚至致信史密森尼学会（Smithsonian）……询问美国哪些地方风力最强。”
“正是通过这种方式，他们找到了从俄亥俄州代顿市（Dayton）——也就是他们经营自行车店的地方——前往北卡罗来纳州基蒂霍克（Kitty Hawk）的途径。基蒂霍克位于外滩群岛（Outer Banks），是一座海滨小镇，那里终年海风劲吹，”欣茨说，“他们是非常严谨的实验者。”
在莱特兄弟彻底改变航空旅行的征程中，还有一位“副驾驶”——尽管她在美国的教科书中鲜少得到应有的认可。
他们的妹妹凯瑟琳·莱特（Katherine Wright）在这一过程中也发挥了至关重要的作用。
“正如一位历史学家所言，如果没有‘凯瑟琳·莱特’（Katherine Wright），就不会有‘基蒂霍克’（Kitty Hawk）的成就，”CBS新闻资深记者诺拉·奥唐奈（Norah O’Donnell）说。她今年早些时候出版了《我们，女性》（We The Women）一书，专门讲述美国历史上那些被忽视的女性贡献。
奥唐奈指出，莱特兄弟在1908年遭遇了一次悲剧性的事故，正是凯瑟琳帮助他们重回正轨。她还担任了他们的首席运营官和首席营销官。
后来，当威廉·霍华德·塔夫脱（William Howard Taft）总统向莱特兄弟颁发国会金质奖章时，他曾称凯瑟琳是家中最重要的成员，但她的名字却未被列入表彰名单。
这种疏漏在美国历史上屡见不鲜，它凸显了许多女性尽管对美国的发展做出了不可否认的关键贡献，却往往被排除在历史记录之外。
“在我和朱莉（Julie Morse Goff）研究这本书的过程中，我们发现了许多在学校里从未听说过的女性，”奥唐奈说。
“我们的书讲述的是那些爱国的女性，她们是变革的推动者，是革命者；在国家不断前行的过程中，她们每一步都在努力践行那句重要的理念——‘人人生而平等，并被赋予了某些不可剥夺的权利，其中包括生命权、自由权和追求幸福的权利’。”
凯瑟琳·莱特不仅是一位社会活动家，也是争取女性投票权的倡导者，她正是这些理想的化身。
电力
在18世纪，美国人的生活节奏主要取决于日出日落，直到电力的出现照亮了通往更多可能性的道路。
“我们不再受限于太阳的节奏，”欣茨说道。
当查尔斯·F·布拉什（Charles F. Brush）在克利夫兰的公共广场安装弧光灯照明时，他实现了世界上第一个电动路灯系统的成功应用。
“一旦有了照明，街道就会变得安全，人们在夜间出行也会感到安心。人们可以享受娱乐活动，去剧院看戏，工厂也能实行三班倒，全天24小时运转，”欣茨（Hintz）说道。
欣茨认为，电力很可能是美国最重要的发明，许多美国人也持相同看法。CBS新闻最近的一项民意调查提出了这样一个问题：“美国最伟大的发明是什么？”
“灯泡/照明”是第二热门的答案，14%的受访者选择了它，仅次于“民主/自由”。
这或许使托马斯·爱迪生（Thomas Edison）成为美国最重要、成果最丰富的发明家。
“他拥有各种各样的创新成果，”欣茨说，“其中许多都与电力及其应用方式有关。”
到1879年，爱迪生已经推出了白炽灯泡，但欣茨指出，他还主导了整个发电流程。
“这还包括输电线、各种计量仪表，以及构成照明系统的整套创新技术，”他说。
即时通讯
爱迪生还为即时通讯技术做出了贡献，他在亚历山大·格拉汉姆·贝尔（Alexander Graham Bell）发明的电话基础上进行了改进——贝尔的电话最初是在费城百年博览会上展出的。
20世纪初的壁挂式电话，配有爱迪生发明的白垩接收器。
爱迪生在电报技术方面的经验帮助他改进了贝尔的电话送话器，提高了通话清晰度和音量，这也促成了1877年留声机的诞生。到了20世纪，贝尔和他的助手托马斯·A·沃森（Thomas A. Watson）已经成功测试了长途通话。
“这些例子展示了如何利用一项发明，结合其他发明家的工作不断对其进行改进，并围绕它构建一系列创新，从而最终形成一套行之有效的解决方案，”欣茨说道。
制造业
美国的制造业在蒸汽动力及其他创新技术的推动下蓬勃发展，这些技术使得工厂不再局限于必须设有水车的地方，并从小规模的手工技艺转型为大规模的生产作业，从而成长为一个庞大的经济体系。
“过去，如果你需要一支枪，就得去找枪匠，由他们为你量身打造一支枪，从枪机、枪托到枪管，每一个部件都由他们亲手制作，”欣茨说。
这种老式工艺往往耗时漫长，动辄需要一个月才能完工；随着制造业在劳动力更充足的城市地区兴起，生产模式也从传统的手工技艺转变为“美国制造体系”。
正是在这一时期，小伊莱·惠特尼（Eli Whitney Jr.）获得了政府的武器制造合同，并与塞缪尔·柯尔特（Samuel Colt）合作生产了首批柯尔特左轮手枪。
“与其逐一打造每一支枪，不如像打造‘完美原型’那样行事：先定好扳机的样式，然后制造出10个完全相同的部件，”欣茨（Hintz）说道，“通过确保所有单个组件外观完全一致且可互换，便实现了劳动分工。”
欣茨指出，这种劳动分工理念催生了流水线生产模式，最初应用于纺锤和打字机按键的制造，随后扩展到自行车，最终应用于汽车——例如亨利·福特（Henry Ford）的T型车，这是最早实现大规模生产的汽车之一。
“成千上万辆汽车就这样源源不断地驶下生产线，每隔几秒钟就有一辆，”欣茨说。
燃料
福特汽车使用汽油作为燃料，这让人联想到美国创新史上的另一个重要元素。
据美国石油与天然气历史学会（American Oil & Gas Historical Society）记载，1859年，埃德温·德雷克（Edwin Drake）在宾夕法尼亚州泰特斯维尔（Titusville）钻探了第一口美国油井，深度达69.5英尺，从而开启了美国的“石油时代”。
“我们在德克萨斯州、俄克拉荷马州和加利福尼亚州等地都发现了石油，”欣茨说，并补充称，美国对石油的依赖至今仍是政治和全球事务中的核心议题，“我们依然关注着霍尔木兹海峡以及石油进出口的问题。”
欣茨表示，50年前围绕石油的问题推动了核能领域的创新，而如今，人们正致力于风能、太阳能和地热能等能源形式的更多尝试。
“然而，石油和天然气的主导地位很难被撼动。我们仍在大量开采天然气，同时也仍在大量燃烧煤炭，”欣茨说，“回溯到1776年，人们主要还是靠砍伐树木来获取燃料；但到了19世纪20年代，煤炭的使用开始迅速普及。”
医学
全球医学创新延长了美国人的寿命，降低了死亡率，提高了预期寿命，并加深了人们对人体的了解。
继德国人罗伯特·科赫（Robert Koch）于19世纪50年代通过炭疽实验确立“细菌致病说”之后，法国人路易·巴斯德（Louis Pasteur）也开始发展其免疫学理论。
“人们开始看到针对狂犬病、霍乱和伤寒等疾病的疫苗，”欣茨说。随着第二次世界大战战火蔓延，美英两国合作生产用于杀灭细菌的青霉素，并最终在伊利诺伊州皮奥里亚（Peoria）实现了大规模生产。
此后不久，更多挽救生命的医疗手段相继问世，包括脊髓灰质炎疫苗、外科手术与药物创新、口服避孕药及节育技术，以及超声波、核磁共振（MRI）和正电子发射断层扫描（PET）等影像技术。
医学创新延续至今，其中包括挽救了无数生命的COVID-19疫苗的快速研发。
“我们在研发药物和外科手术技术、修复各类创伤以及切除癌症方面的能力带来了变革性的影响，如今人们的寿命更长，生活也更健康，”欣茨说。
计算技术
美国的普查系统每十年统计一次不断增长的美国人口；随着美国人寿命延长和家庭规模扩大，该系统也在寻求跟上时代步伐的方法。
“到了19世纪70年代和80年代，进行人口普查变得非常困难，”欣茨说道。正是在那时，赫尔曼·霍勒里斯（Herman Hollerith）利用穿孔卡片设计出了一台用于统计普查数据的机器。
在第二次世界大战期间，数据计算对于确定射程也变得至关重要。冲突结束后不久，宾夕法尼亚大学建造了“电子数值积分计算机”（ENIAC）；这台机器占据了巨大的房间，重达30吨，并包含了“算术、存储和控制元件”。
“后来，人们利用它来预测广岛和长崎事件之后出现的原子武器的某些威力数据，”欣茨说道。早在20世纪30年代，国际商业机器公司（IBM）就利用其技术协助实现了美国社会保障署薪资发放系统的自动化。如今，IBM 仍在量子计算和人工智能领域不断取得突破。
当德州仪器（Texas Instruments）的杰克·S·基尔比（Jack S. Kilby）推出集成电路这项使技术设备变得更加小巧的技术之后，计算机的体积与性能发生了翻天覆地的变化。
“它体积更小，发热量更低，能耗也更少，”欣茨说，“正是这些特性推动了20世纪80年代个人计算革命的到来。”
此后，苹果公司的计算机、微软的应用程序以及各类电子游戏机风靡全球；而随着互联网的普及，iPhone 的问世更让计算技术迈入了移动时代。
“如今，一个小小的设备就集成了各种各样的工具，”欣茨说，并补充说社交媒体和视频平台让人们能够留存记忆。“这是一项极具威力的创新。”
视频
在摄影和电影技术问世之前，对美国景象的记录仅限于静态画作和肖像画。
“随着时间推移，它也成为了警方和检察官手中的视觉证据，”欣茨说，“摄影变成了一种证据形式。”
据国会图书馆记载，后来，摄影先驱埃德沃德·迈布里奇（Eadweard Muybridge）展示了一系列连续动作阶段的图像，这促成了他与托马斯·爱迪生（Thomas Edison）的会面；爱迪生随后指派助手威廉·肯尼迪·劳里·迪克森（William Kennedy Laurie Dickson）去发明电影摄影机。
据人口普查数据显示，在菲洛·法恩斯沃思（Philo Farnsworth）于20世纪30年代发明电视后，电视的普及率呈爆炸式增长，从1950年的500万台增加到1970年的6060万台。欣茨指出，到了20世纪60年代，美国电话电报公司（AT&T）发射了“电星号”（Telstar）卫星，为向全球转播电视节目铺平了道路，从而打破了空间与时间的限制。
为了让人理解美国创新带来的巨大影响，欣茨描绘了这样一个场景：外星人在美国发展起来之前俯瞰地球。
“那时会是一片漆黑，”欣茨说，“所以不妨回想一下1776年的情景：当时人们的生活节奏完全顺应着大自然的规律。”
“电的意义极其重大……它带来了光亮、热能、动力以及交通运输能力。”
