在演化经济学家看来，自英国工业革命以来，战略性新兴产业在已发生的五次技术革命浪潮中都发挥了核心投入和主导产业的关键性作用，它决定着国家之间竞争的命运。我国在“十二五规划”中把战略性新兴产业作为产业发展的重中之重是符合历史规律的。那么，历史上的战略性新兴产业的发展经验可以给我国提供有益的借鉴吗？按照笔者提出的“历史创新体制”的案例研究方法，[1]本文选取在第三次技术革命浪潮中发挥了战略性新兴产业作用的美国钢铁业作为研究对象，对这一问题作出初步的探讨。史实说明，美国钢铁业在19世纪是从技术和生产率水平较大幅度地落后于英国的情况下起步的，但是，到了1900年，美国钢铁业已经处于世界的领导地位，美国正是通过钢铁业的战略性作用，赶上了1875年开始的第三次技术革命浪潮，从而决定性地实现了美国经济的崛起。因此，本文第一部分首先讨论美国钢铁业在第三次技术革命浪潮和美国经济崛起中的战略性地位。然后，在第二部分到第五部分分别从美国扶植民族钢铁业和独占国内市场的措施、巨大内需市场对钢铁业发展的重大推动作用、美国国家创新体制和高工资—高生产率的良性循环发展模式等诸多方面对美国钢铁业跨越式发展的原因及对美国经济崛起的影响进行探讨。最后，本文讨论了美国钢铁业的成功经验对中国发展战略性新兴产业的启示。
一、美国钢铁业：第三次技术革命浪潮的战略性新兴产业
新知识是人类生活水平得以提高的主要因素，熊彼特曾经指出，经济增长的真实推动力是发明和创新。然而，创新有着不同的形式，也有大小之分。佩雷丝和弗里曼等学者在前人研究的基础上，将18世纪开始的资本主义经济增长划分为5个不同的阶段，每个阶段都曾出现过一次巨大的技术创新浪潮，这些浪潮由紧密交织在一起的一组技术创新集群所组成，它们改变了通用技术从而带来生产效率爆炸性的增长，提供相互关联的系统性技术和组织原则，催生出新的技术—经济范式并通过扩散效应促成所有经济活动潜在生产率的量子跃迁。
尽管每次技术创新的发展高潮在长期内都属于世界性的现象，但纵观历史可以发现，重大技术变迁常常是从某个核心国家逐渐向外围扩散，而该国在当时正是世界范围的经济领袖；同时，创新浪潮的发生及其扩散往往也是世界经济权力发生改变的时刻，后发国家可以有意识地促进相关核心产业的发展，率先建立能够发生“生产率爆炸”的报酬递增产业活动，从而实现跨越式发展。就美国而言，“直到1850年，绝大多数的美国一般制造业仍然是在工厂和家庭里，通过家庭劳动或是通过雇佣学徒的私营店主而进行的。”[2]但到了第一次世界大战前夕，美国却成功地跃升为全球最大的工业化国家。究其原因，美国正是通过大力发展第三次技术浪潮的战略新兴产业，成功打破了英国在世界范围内的工业霸权，同英国、德国一起率先完成了这次革命性技术进步，并在此基础上启动和领导了第四次和第五次创新浪潮，将世界头号工业强国的地位保持至今。
第三次技术浪潮是以钢铁冶炼、重型机械制造和电气化的迅速发展为标志，其中廉价钢材的大量生产和应用成为影响工业、农业和服务业等各个部门技术进步的核心。①在历史上，钢材出现的时间虽然较早，但其冶炼成本极高，质量也不容易控制，与之相比，铁(生铁和熟铁)的运用更为广泛，故而也成为前两次技术浪潮的核心投入。由于19世纪50-70年代一系列冶炼技术的重要进步，钢铁工业发生了巨大变化(见表1)。在此期间，原钢冶炼成本降低了80%～90%，钢轨的价格从1865年的每吨165美元下降到1898年的18美元。[3]虽然许多产品和工艺利用钢材的最初动机在于其低成本优势，但钢材的特殊性能(坚硬、有弹性而且可塑)使之迅速取代铁成为主要的黑色金属材料。于是，在很短时间内，新型钢材、钢梁和其他钢制品及合金制品在各种交通运输及生产设备、大型建筑甚至基本消费品的制造中都发挥了举足轻重的作用，这些无疑证明了钢材及其冶炼和加工工业在本次创新浪潮中发挥了核心投入和主导产业的作用。
美国虽然不是钢铁产业重大技术创新的发源地，但却最为有效地吸收和应用了这些技术进步。第三次技术浪潮的标志性事件，正是卡内基(Carnegie)于1875年在宾夕法尼亚州建立的第一家制造钢轨的转炉钢铁厂。19世纪70-90年代，美国在世界上最早实现了钢铁工业生产力的爆炸性增长。数据表明，1870年时美国的钢材产量不足7万吨，1880年时达到124.7万吨，1890年达到427.7万吨，1900年达到1 018.8万吨，到了1910年时则增长到2609.5万吨，40年时间增长372倍，年均增长率达到15.9%。[4]1890年美国钢铁产量(包括钢和铁)超越英国，此时美国和英国分别占世界总产量的34.4%和29.4%，这标志着美国已开始成为世界钢铁生产的领导者，而到了1918年，美国的产量更是一度达到世界总产量的60%(见图1)。[5]
在钢铁的国际贸易方面，从19世纪中叶至70年代末期，英国一直是世界上主要的钢铁出口国，年产量820万吨中的47%用于出口，而美国则是主要的进口国之一，年均进口约100万吨，甚至美国西部使用的钢锯、斧头等基本工具都依赖从英国的谢菲尔德等地进口。但到了第一次世界大战之前的1913年，美国钢铁产品的价格迅速下降并一度处于世界最低水平，该年出口量约300万吨，而这只占到其总产量的9%；然而，同期英国的钢铁产业仍旧维持在19世纪80年代的水平，虽然它依然向其殖民地等国家出口一定数量的铁制品，但每年进口超过200万吨钢材，这使其不可避免地沦为当时世界上主要的钢材进口国。上述贸易格局的巨变可以充分反映英美两国钢铁工业生产效率与成本方面的巨大差异，在1860年前后，英国钢铁产品的成本只相当于美国的53%，但到了1907-1909年，美国的生产率已高于英国15个百分点。[6]
美国钢铁工业的迅猛发展也催生出一系列技术—经济范式的转变，其中包括重工业企业规模的巨型化、工厂生产的垂直一体化、世界范围的生产和销售网络、实现最优控制的成本会计制度、科学与技术联系日益紧密从而成为生产力发展的重要推动力量等。通过钢铁冶炼等支柱产业的迅猛发展，美国成功实现了工业化，成为世界上最大的经济实体和工业国家。史料表明，1859-1914年，美国制造业价值增加了18倍，到1919年则增加了33倍；从制成品价值来衡量，美国在
1860年处于全世界第4位，而1894年则跃居世界第一，此时美国的价值水平是英国的两倍，是欧洲各国产量之和的一半。[3]
图1 1870-1920年美国与英国的钢铁年产量
说明：由于本图所计算的钢铁产量包括生铁等其他铁制品，因此与上文中的计算数值有一定的差别。
资料来源：Kanda Naknoi. Tariffs and the Expansion of the American Pig Iron Industry, 1870-1940[Z/OL]. http://www.krannert.purdue.edu/programs/phd/Working-paper-series/Year-2008/1214.pdf,2011-11-01。
二、美国政府对钢铁业的保护和美国钢铁业独占巨大的国内市场
在19世纪的大部分时间里，美国一直在对其关键性制造业部门实施贸易保护政策，内战前主要是纺织业，19世纪后期则主要是钢铁业。[7]其实，早在19世纪20年代，出于促进本国冶炼产业发展和增加政府财政收入的目的，美国就开始实行对生铁、熟铁等金属材料的贸易保护政策。此后，随着优质铁矿陆续被发现以及冶金技术迅猛发展时代的到来，美国钢铁业受到的关税保护程度更是在全世界处于最高水平。
一些学者曾对19世纪70年代至20世纪初期美国钢铁保护的真实程度与实际影响进行了测算。森德拉拉简(Sundararajan)指出，由于进口商品可能是生产过程中的原材料，也可能是制成品，因此对不同性质的进口品征收关税对一国特定生产活动往往具有不同的影响。就钢铁业来看，对生铁和钢材提高关税意味着保护程度的增加，而铁矿石等原材料关税税率的下降则意味着保护的削弱。由此，森德拉拉简提出了考虑上述性质的“有效关税率”，并对美国钢铁业的关税保护水平进行了重新计算，他将1872-1913年这段时间划分为两个时期：1872-1889年，美国的有效关税水平极高，税率平均值为89.9%，1883年和1889年甚至达到了126%和147%的程度；1890-1913年，由于对铁矿石进口征收较低关税等因素的影响，有效关税率在30%～0%的低水平波动，平均值为16.8%。森德拉拉简还对美国钢铁产量增长与保护之间的关系进行了回归验证，他指出，在1890年之前，高关税政策对该产业的壮大起到了极为关键的推动作用，但在此之后，保护政策的作用不再显著——此时美国钢铁业已经崛起，生产效率的提高促进了冶炼成本的迅速下降，外国钢铁的国际竞争已不再具有冲击性和破坏性。[8]
此外，由于货币汇率和运输成本等因素的变动往往也会影响到保护政策的实际效果，纳卡诺(Naknoi)采用关税税率的从价对应值(ad valorem equivalent)这一指标进一步完善了对关税实际影响的衡量。根据这一测算方法，美国对钢铁业的保护程度在19世纪70年代和80年代明显上升并维持在较高水平(1883年达到70%的峰值)，90年代之后逐渐下降，20世纪初期在25%左右的低水平波动，第一次世界大战前夕钢铁关税被取消并维持这一状态至1922年(见图2)。与上述情况相对应，关税政策对美国钢铁业的保护也可以从英美两国钢材价格的差别表现出来：19世纪70年代和80年代前期，美国从英国进口的钢铁价格要明显低于美国的本土产品；但在19世纪80年代后期，英美两国钢铁产品在美国市场上的价格差距逐渐缩小；到了19世纪90年代以后，美国钢铁业获得了决定性的价格优势，并在此后一直保持了这一格局(见图3)。
图2 1870-1920年美国钢铁关税税率及其从价对应值
资料来源：同图1。
图3 1870-1920年英美钢材价格比较
说明：英国在美国销售的钢材价格由以下方法得出，首先将英国本土的钢铁价格利用汇率折算成美元，之后再加上跨洋运输成本以及美国征收的关税数额。
资料来源：同图1。
从汉密尔顿开创的幼稚产业保护理论到美国学派的后发国家工业发展理论，它们一直在强调，合理的贸易保护主义政策并非单纯是对一国初生的工业进行保护，更重要的内容在于为这些关键性新兴产业提供某种暂时的壁垒，使之能够在排除外来竞争干扰的情况下实现动态学习过程，在最短时间内掌握核心技术并完成生产效率的迅速提高，实现核心产业集群的成熟与赶超。高关税等保护政策对美国钢铁工业发展所起到的作用，在长期内正是按照上述原则得以发挥和积累的。
从直接效果来看，保护政策为美国钢铁业提供了充足的国内市场需求，19世纪后半叶出现的快速工业化建设，尤其是后文提到的“美国制造业体系”大规模使用金属的加工制造活动，对钢铁的需求空前旺盛，各主要冶炼企业得以在较短时间内获得充足的利润，通过自身积累和向社会集资不断改进冶炼技术，提高生产规模。一些学者经过统计分析，将美国冶金业初期发展的30%～50%产量增长都归功于此。[9]此外，贸易保护政策还具有间接效果，即在长期中将响应市场需求进行大规模生产所形成的“干中学”技术成果在产业内和上下游产业间不断传播，从而促使技术发展的外溢效应出现。纳卡诺依靠统计检验，证明了美国钢铁工业的保护政策对引致这些效应作用的存在。在高关税保护期间，钢铁生产的内在学习率(即由产出积累所导致的边际成本下降)为16%，而产业层面溢出效应所导致的学习率则达到38%。另一方面，假设该时期并未实行保护政策，英德等国的钢铁产品可以自由进口，考虑到美国曾出现过的需求冲击(即1879-1889年的“钢铁饥馑”)和供给冲击(即美国煤炭生产在1880年曾急剧涨价，以及1872-1881年间的跨洋运输成本急剧下降)，那么美国的钢铁生产在1880年就会完全丧失竞争力而趋于萎缩。[5]
在美国的保护主义政策体系中，除了高关税的贸易政策以外，为防止外国资本对本国重要产业和技术进行控制，美国还一直严格限制外国直接投资的进入。[10]
三、“美国制造业体系”、技术人才与国家创新体制
美国利用第三次创新浪潮的机会窗口实现了经济质量的决定性提高，这一过程主要发生在19世纪后半叶至20世纪初。然而，如果美国没有19世纪前半叶装备制造业②的初步发展和“美国制造业体系”等国家创新体制的基本确立，钢铁业的迅速崛起必需的技术发展网络、人才素质基础和产品需求市场等基础条件将无从谈起。
美国制造业发端于18世纪最后10年，但直到1835年前后，小型工厂、家庭经营和水力驱动依然是其主要特征。制造业主要集中于东北部濒临大西洋的地区，最先获得发展的纺织业开始使用蒸汽动力，现代工厂的大规模生产模式在局部地区初见端倪。此后，当制造业生
产逐渐扩张到中部平原，获得新动力和降低运输成本的需求，为美国积极应用欧洲前两次创新浪潮的技术成果提供了强烈的经济刺激。随着生铁冶炼工艺的重要突破及纺织业对蒸汽机技术的不断传播，美国各种制造业部门纷纷开始用蒸汽动力取代水力和人力，铁路产业蓬勃发展和机械工具广泛改进的时代也最终到来。美国铁路网络的发展有效促进了制造业在地域和规模上的扩张，并为农产品、工业原料和工业制成品的陆路运输和人口的远距离流动提供了便捷途径，国内统一的工农业市场自此建立并不断完善。资源配置结构的优化带来了工业生产组织制度的根本变化，到南北战争之前，制造业平均规模逐渐提高并接近市场规模，家庭作坊和小型手工工场的市场份额逐渐降低，大型制造工厂快速崛起并成为满足市场需求的主要力量。
随着产量的扩大，美国纺织工业出现了纵向分工，纺织机器的生产在世界上首次与纺织品的生产分离开来，而这催生出一个对技术发展和扩散意义重大的部门——装备制造产业。机械制造最初是作为生产最终产品企业的一个附属部门出现的，但它的成功发展使得新英格兰的纺织企业在销售纺织品的同时，也开始出售纺织机械，以及包括蒸汽引擎、涡轮机和机床在内的各种设备，生产特定产品所积累的机械技术随之传播到其他制造业中。在迅速工业化的过程中，美国制造业虽然产品各不相同，但其技术过程往往具有一个共同特征，即将钢铁等金属材料制成零件，将之与其他配件组装成为能够利用某种动力从事特定生产的机械设备，纺织、采矿、冶金、消费品制造甚至后来的电力产业都是如此。在这种机械化的实现、使用、改进和维护过程中，各部门面临的问题以及解决困难的工艺往往具有相似性，该情况可被称为工业化过程的“技术趋同”(technological convergence)现象。在这样背景下，机械制造部门的诞生和发展对技术进步有着极为重要的意义，它有效整合了机械金属的塑形与装配，动力、传动和控制装置的生产以及机床的设计制造等工作，减少了各产业单独设计设备和工艺时不必要的智力资源及资金成本的耗费，成为积累、传播和发展制造业各种技能的储藏机构与共享平台。由于这种资本品工业的主要作用是为种类日益增加的制造部门设计和改进机器与工艺、排除和解决故障与困难，因此它在新技术的创造和传播中处于核心地位。当某一特定产业所遇到的技术问题被解决，与此相关的知识与经验将被整个装备制造业有效地吸收和整理：某一特定产业的知识往往稍加改造或设计，便可以大量应用在与之具有类似技术的产业中。19世纪美国装备制造业快速发展的时期是在40年代至80年代，其间资本设备市场大幅度扩展，技术发展速度明显提高，一批可以充分满足使用者各种特定需要的设备生产企业建立并巩固。在19世纪后半叶钢铁工业的发展中，各种设备和技术的进步从这一技术网络中受益颇多。“一个经济的工业化步伐，在很大程度上决定于技术知识从其源起产业向其他可有效利用该知识的产业的传播速度。”[11]由于良好装备制造业的存在与发展，美国在使用机械设备的工业活动中不仅获得了较高的技术进步速度，同时还有效降低了创新成本，为推动工业化发挥了重要作用。
美国装备制造业的发展，使各种资本品的制造依靠一个相对独立的生产主体来完成，在为机械设备提供技术进步途径的同时，还促进了各制造业技术与知识的统一化和规范化，并由此催生出美国制造业发展的重要特征——“美国制造业体系”(The American System of Manufacturing)。这一名称最早由英国学者提出，在伦敦1851年举行的水晶宫世界博览会上，美国的柯尔特(Colt)左轮手枪、胜家(Singer)缝纫机和麦克科米克(Mc-Cormick)收割机等产品大出风头，它们所表现出的机械零件的标准化、可互换性以及高效率大批量生产特征给英国这个世界工业霸主留下了深刻的印象。与英国手工制造和装配零件的方式相比，美国机械化生产模式的优势十分明显——装备制造业为制造特定零件设计并生产专业化机器设备，这些设备不仅产品规模大、生产效率高，其产品还可以充分保证各种技术参数的精确性和规范性，从而大幅提高生产效率。
一些学者将“美国制造业体系”的核心内容归纳如下：(1)资本密集型生产，尤其是广泛使用执行特定任务的机械设备；(2)对原材料和燃料等自然资源的密集使用；(3)不使用具有特定技能的手工业者，在节约劳动耗费的同时依靠资本设备提高生产效率；(4)产品生产系统以通用部件和装配线为特征，设计并大规模制造标准化商品。[12]自19世纪中叶以后，在装备制造业不断完善的带动下，这一生产体系继续快速发展，并扩张到几乎所有使用钢铁的制造业中。可以说，美国的钢铁业之所以能够在第三次创新浪潮中获得巨大的发展空间，实现依靠技术进步不断带动的报酬递增，“美国制造业体系”带来的大量对钢材的需求发挥了极为关键的作用。在铁路产业，钢轨对铁轨的代替过程与线路长度的迅速增加同时发生。19世纪70年代，美国铁路网络每年新增超过5 000英里(约8 000公里)，尽管后来这一速度有所下降，但增长的趋势一直持续到第一次世界大战；在1880年前后，铁路建设和更新的耗钢量一度占到当时美国钢产量的四分之三。[3]此外，无论是发电机、发动机、管道系统和农用机械等重要生产设备，桥梁、厂房、仓库和火车站等大型建筑，钢制军舰、重型火炮和枪械弹药等武器装备，还是自行车、缝纫机和食品罐头等基本消费品，这些商品的大规模生产都为廉价钢材提供了广阔的市场需求，美国钢铁业由此也成为该国经济崛起的内需主导战略的突出例证。
众多学者在研究美国制造业发展的历程时，都指出大量实用型技术人才的存在是该国成功实现工业崛起的重要因素。在19世纪的大部分时间，美国制造业一直处于技术追随者的地位，然而，大量接受良好教育的技术人才往往能够敏锐而及时地引进欧洲的先进工业技术，并对其进行适合本土具体条件的技术改造，包括钢铁冶炼在内的一系列产业的核心技术，其潜力的充分发挥大多在美国率先完成。在专业技术人才的培养方面，各级政府的扶持政策发挥了重要作用，美国的正规教育入学率在工业发展过程中一直领先于欧洲主要的工业国家(见表2)。
然而，值得指出的是，高水平技术人才的培养
是以美国民族制造业的迅速发展为基础的。正是由于美国从19世纪早期就有意识地走上了促进本国制造业发展的道路，并在此后逐渐形成了以装备制造业为基础的技术进步网络和以“美国制造体系”为特征的技术应用平台，技术工人才会在国内获得充分发挥专业知识与技术成果的用武之地。虽然在欧洲，机械、冶金和采矿等领域的专业技术在前两次技术革命浪潮中已经成熟，但对于工业化进程中的美国，这些部门在赶超过程中依然发挥着基础性的作用。各种新工艺经过本土化改造后，在实际应用中开发出巨大的潜在市场与潜在利润，各级政府对实用型人才培养的促进，也正是在感受到其背后巨大经济利益之后才将相关政策不断维持和深化的。例如，美国在19世纪40年代实现蒸汽机车自主制造的速度曾令全世界感到惊讶——自开始尝试制造并从英国进口少量机车以供使用和研发，至其自主制造率达到74%的水平，仅仅用了不到10年的时间，优秀技术人才固然在其中发挥了巨大的作用，但是如果没有铁路产业迅速发展带来的巨大利益刺激，以及在蒸汽机等核心设备制造方面积累的技术成果，这一切都将无从谈起。[4]此外，各州政府对人才培养的促进政策往往也遵循着相同的规律，它们经常要求研究型大学根据工业发展的需要对课程进行灵活调整，并按照联邦和地方经济的发展方向来选择其研究重点。1864年，在纽约州仅有哥伦比亚大学一所学校从事采矿业工程师的培训，但受到此后钢铁产业原材料需求激增的利润诱惑，至19世纪结束，该州已经有20多所学校在政府的扶持下集中从事该领域技术研究，并获得授予采矿业学位的资格，从而将大量人才投入本国生产部门。[12]与之对应的另一番景象是，在19世纪末期，随着英国工业发展的速度明显放慢，大量高技术人才纷纷向美国移民以重新获得施展才能的空间和赚取利润的渠道。上述情况充分说明，一国对高技术人才的培养固然重要，但更重要的是能为这些人才提供用武之地的高端产业的迅速发展，否则技术人才不断流失到别国，本国工业始终无法占领技术制高点，这将是不可避免的结局。
四、专利制度、集体发明活动与国家创新体制
在20世纪以前，英美等主要国家的技术进步往往要依靠个别企业和一些独立发明家的创新工作，而不断完善知识产权的保护制度为上述活动提供了重要的推动力量。此外，在一些知识产权制度无法涉及的渐进式、小规模的技术改进领域，所谓的“集体发明”活动也逐渐成为了主要的动力来源。正是在这两股力量的推动下，美国的钢铁冶炼等重要的制造产业实现了快速的技术进步。
对包括专利和著作权在内的知识产权进行保护，早在1789年的美国宪法第一条中就已提出，制定者希望以此建立一套新型体系，促进知识、技能和工商业发展，同时为已有的各种知识信息提供一个分享和存储的平台。1790年颁布的《联邦专利法》与英国的同类制度相比，申请费用更低(不到英国的5%)，接受专利申请的渠道更宽，同时交易成本更小。在对专利进行严格保护的同时，该制度还要求专利一旦被承认，其发明内容必须立刻向社会公开。此后，美国国会还曾根据实际需要对其体系进行过适当的修改，如1836年的专利法案引入了沿用至今的审查制度，将审查专利申请合法性和原创性的任务授予一组曾接受过培训的专业技术人员，而且这一工作被规定必须在三个月内完成。这一政策的引入大大减少了之前通过民事诉讼方式实施审查的低效问题，一些学者将其视为现代知识产权制度出现的标志。[13]
上述制度的建立和完善不仅显著提高了发明活动的潜在收益，更为重要的作用还在于它通过强化专利控制者所拥有的财产权利，为有组织的技术交易活动提供了存在的空间和不断发展的动力。专利技术市场随之在美国出现，这大幅度降低了新技术商业化所需的交易成本。随着专利体系的不断完善，包括专利代理机构和法律顾问在内的技术市场中介主体的作用也日益重要，它们的专业化水平不断提高，工作范围也从仅仅指导发明人在新体系内通过申请，逐渐拓展到向技术创新者提供有关各类发明活动前景的建议、向专利出售者和购买者提供中介服务，以及帮助新技术发展的投资者与研究者建立联系等方面。
但是，值得注意的是，美国在经济崛起时期的专利制度并非对国内外发明者一视同仁，而是偏袒民族产业。例如在长达一个世纪的时间中，美国一直未对外国作品在本国的出版提供著作权保护，国内出版业由此展开了激烈竞争，纷纷抢先在国内发行外国最新著作的盗印版本，这种情况直到1891年才迫于国际压力得到了改变。无论这些制度安排是否有意为之，但它确实为美国依靠吸引大批移民进入、组织海外参观等方式引进甚至“偷窃”外国的技术和知识提供了方便。再者，由于美国技术推动者在19世纪大部分时间的成就，多为将已出现的欧洲技术和工艺进行适合本国要素禀赋的渐进式改造和生产效率提高，能够成本较低、速度较快地获得外国技术，对于技术的本土化及其潜力的进一步发挥就具有更为重要的意义。有学者曾对美国建国两个世纪期间的专利数据进行了统计并指出，在20世纪之前美国所有的技术专利几乎完全由本国居民所注册。
在美国的专利制度显著地推动各种经济主体参与技术发展和引进工作的同时，另外一种创新活动，即集体发明也在制造业部门尤其是钢铁行业广泛展开。经济史专家阿伦(Allen)曾将美国钢铁冶炼生产效率的巨大提高归功于两项重要的工艺，即压力送风技术(fast-driving process)和减少熔炉中石灰石投入量的工艺③，而它们正是通过集体发明活动得以不断发展并走向成熟的。[15]
在19世纪后期，关于钢铁冶炼的成熟科学理论尚未建立，技术人员无法根据既定的科学原则实现冶炼设备的最优设计和各种材料投入的合理配比，技术创新的灵感一般来源于专业化分工后的熟练生产，然而，仅凭经验作出的技术创新尝试往往具有很大的风险和成本。在这种情况下，专业从事发明的个人和企业难以发挥重要作用，而仅涉及参数细微变化的技
术改进既无法获得专利制度的认可和保护，又极易通过各种方式被竞争对手所了解和掌握。集体发明活动正是在这种背景下逐渐出现的，存在相互竞争关系的各钢铁企业以此分摊创新风险，逐渐实现小规模、渐进式的技术进步并共享从中产生的正外部性。
集体发明活动的大致过程往往是，一个厂商创造并采用了某种新型技术或设计并被证明具有成本优势；这一信息将通过正式(在行业或技术协会发表论文)或非正式(主动提供信息或允许参观)的途径提供给其他厂商或潜在进入者；后者将借鉴这些有用经验继续推进该创新活动的发展，并在获得有用成果或数据后进一步将其向同行披露。产业内部相互竞争的厂商形成某种技术联盟或网络，免费交易关于技术的重要信息，这正是此类创新活动的本质。在钢铁工业中，一系列的专业技术机构通过规范技术参数体系、组织技工交流信息并发表各种专业性报告，为传递冶炼技术改进以及生产组织创新方面的信息提供了重要渠道。此类组织中的著名代表是美国钢铁联合会(American Iron and Steel Association)和木炭冶铁业工人联合会(United States Association of Charcoal Iron Workers)，它们各自发行的会刊和公报在钢铁冶炼行业具有很大的影响力。“机构的存在促进了知识的广泛传播，并产生了进一步节约成本的技术和整个产业范围内的规模报酬递增，形成了一种内生增长的发展模式。”[5]
集体创新是作为一个产业正常投资和生产活动的副产品而存在的，在同行业企业之间形成了一个小范围的技术网络，从而在知识产权保护缺失的状态下实现了技术进步外部效应的内部化，这保证了相互竞争的企业实现互利，从而获得了较高的创新频率和生产力提高速度。然而，正因为集体发明具有副产品特征，所以维持较高投资率对于保证该活动的持续进行有着极为重要的意义。只有当某一产业的利润较高且资本积累规模较大时，技术创新的成本和风险才能随之降低，产业内部各企业才会拥有经常进行设备和工艺改造的机会，技术渐进创新的成果才有可能不断积累并实现分享。这种资本积累规模与集体发明频率的正相关性，是解释美国钢铁业在19世纪末期实现对英国赶超的重要因素之一。19世纪中叶，英国钢铁产业也曾出现大量的集体发明，但1875年之后由于产品需求减少等因素的限制，资本积累速度逐渐下降甚至停滞，这导致企业最终丧失了从事集体发明的机会，拥有充裕资本进行技术改进的企业越来越少，技术进步网络的破裂造成任何缺乏专利保护的创新活动的私人收益率都要远远小于社会收益率。美国的情况则与之完全不同，迅猛的工业化进程和国内保护政策保证了对钢铁产品源源不断的需求，从19世纪70年代开始，由于资本水平不断提高，探索技术改进的钢铁企业数量众多，集体发明的技术网络才得以不断拓展和深化。
集体发明在美国钢铁冶炼等工业频繁出现的时期是在19世纪70-80年代。在此之后，企业的数量逐渐减少而规模进一步增大，大企业之间的兼并与共谋活动逐渐增多，它们将越来越多的资本直接投入到与生产直接相关的技术研究领域，R&D活动最终成为技术进步的核心方式。作为小型竞争性企业生产活动副产品的集体发明，则在1900年以后逐渐萎缩和消失。
五、资本和自然资源的密集使用促进高工资—高生产率的良性循环
在19世纪60年代，与英国相比，美国生铁冶炼工人的劳动生产率较低但工资率却很高，单位重量生铁售价为80.7美元，其中工人工资占12.7美元，同一时间英国的售价为53.3美元，而工资只占5.5美元。相同的现象在铁轨生产方面也十分明显，在英国劳动生产率高出美国60%的情况下，该行业美国工人的平均月工资为125先令，而英国则为110先令。到了19世纪80年代初，美国钢铁产业劳动力价格的成本劣势依然存在，但与英国的生产率差距则逐渐减小。此时，在设备比较先进的炼钢工厂中，美国工人的人均产量是英国的91%，但生产单位钢材的工资水平依然达到英国工人的145%。此后，美国钢铁冶炼的生产效率一直处于快速提高状态。由于名义工资水平与劳动生产率共同决定劳动成本，到了20世纪初期，虽然美国钢铁工人的平均工资水平与英国相比继续提高，从后者的132%进一步增加到170%，但生产效率的优势使其最终获得成本优势，单位钢材的成本降至英国水平的90%。[6]上述数据充分了说明美国钢铁业在逐步获得国际竞争优势过程中走过的道路。劳动力稀缺以及由此造成的劳动成本高昂，是美国在19世纪启动工业化发展战略后一直要面对的问题。然而，在19世纪后半叶，依靠资本密集度的不断提高和对本国矿产资源的有效利用，美国逐渐克服了自身要素禀赋对包括钢铁冶炼在内的工业部门发展的阻碍，并以之作为优势实现了生产效率的大幅度提高，最终奠定了以高工资—高劳动生产率良性循环为特征的工业优势。
其实，早在19世纪中叶，美国学派提出的经济发展理论就已经为美国制造业的发展勾画好了蓝图。在亨利·凯里和帕申·史密斯等学者看来，首先，经济发展的源泉在于人类对自然能量控制能力的日益增强，而由燃料提供动力的、能量密集型的高质量资本设备则是人类可以更好地支配自然能量的生产体系。因此，只有实现生产性资本的不断积累——无论在数量上表现为设备增加，还是在质量上表现为技术提高，人们才能控制更多或更好的生产工具来开发自然，从而实现社会财富的不断增加。其次，在资本的帮助下，高工资并不是制造业发展的巨大障碍，反而是廉价生产的标志。与欧洲的乞丐劳动力相比，获得高工资的美国工人拥有更为充足的体力和精力，掌握操作更加精密设备所需的专业技能，从而推动了劳动生产率的提高。同时，生产率的提高将促使更多的资本设备投入生产，从而保证生产率的提高速度始终高于工资的上涨速度。再次，对自然资源的开发与劳动力的使用原则基本相同，任何耗竭式的利用方法都不可持续并会造成生产效率的迅速下降，只有依靠不断积累的资本和技术，才能最为有效地挖掘自然资源的潜在能量，并及时对资源的损耗实施补偿，无论是农业所需的土地资源还是工业所需的原材料及矿产资源都是如此。[16]
美国工业正是沿着上述理论所描绘的路径走向成功的，这可以通过1860-1938年美国与欧洲各国生产部门的资本—劳动比得到证实(见表3)。在钢铁业，从19世纪后半叶至20世纪初，依靠资
本投入量的显著增加，美国加快用焦炭代替木炭和无烟煤作为冶炼燃料，在引进转炉和平炉炼钢技术后迅速进行本土化改造并大规模投入应用，同时不断推进压力送风等技术的渐进式改进。以大量高效机器设备投入应用为代表的人均资本量的急剧上升促进了劳动生产率的明显提高。在1860年，英国炼铁工厂的年人均产量为23.9吨，而美国仅有16.2吨；但到了第一次世界大战前夕，英国人均钢材产量为44吨，而美国已增长到69吨。1907年和1909年的数据表明，英国工人的平均功率为5.3马力，德国为4.8马力，而美国则达到10.8马力。[6]这正是美国学派所阐述的理想生产方式所体现的能量控制优势，也是美国钢铁产业对欧洲各国的巨大竞争优势的来源所在。
由于资本设备的建造和运行一般建立在对不可再生资源广泛利用的基础上，在工业快速发展的过程中，美国大规模自然资源的开发和使用也成为其工业崛起的决定性因素。在勘探矿产资源和培养采掘技术人才方面，政府也发挥了重要的作用。1879年3月，国会批准了美国地理调查局(U. S. Geological Survey)的成立。在之后的时间里，该机构逐渐成为美国科学研究的领导部门和19世纪后期最具有生产促进作用的政府研究机构。在政府的资助下，该机构多次对美国的地形和地质进行大规模调查研究，苏必利尔湖地区的低磷铁矿矿脉和多个优质煤田先后被发现，这显著增加了冶金业原材料的供给并促进了先进技术的应用与扩散，冶炼工业的核心地区随之从宾夕法尼亚逐渐转移到大湖地区的密歇根和伊利诺伊等州，美国钢铁产业的崛起也正是在这些地区实现的。到1913年，美国开采的天然气、石油、铜、煤炭、铝土和铁矿石分别占到当时世界总量的95%，65%，56%，39%，37%和36%。面对逐渐在全球扩散的技术创新浪潮，对这些矿产资源的使用在各国的工业技术发展中都处于核心地位。由于当时国际范围内的矿产贸易和运输尚未广泛开展，能够短时间在国内获得大量此类资源并控制资源租金，其战略意义更是不言而喻。由此，美国逐渐形成了“依靠大规模使用矿石燃料和原材料来武装劳动力与生产设备的高度生产能力。”[17]
戴维(David)和罗森伯格(Rosenberg)等学者曾经指出，资本和自然资源在美国的工业化历史中具有很强的互补性，对自然资源的大量开发和应用不断推进了制造业利用高技术资本设备的趋势。这些学者的论断为我们更好理解美国制造业的资本和自然资源密集使用特征提供了重要的启示——对自然资源的大规模使用并不必然意味着无限度的开采与耗竭，只有将包含更高技术水平的资本设备与之紧密结合，才能不断提高矿产资源的使用效率，促进工业化的良性拓展。
在19世纪后期的钢铁产业，随着各种优质原材料的大量供应，技术工人不断摸索冶炼所需石灰石、铁矿石和燃料的合理配比，逐渐改造或重建冶炼设备的规格与结构，最终实现了该行业的燃料使用效率的显著增长，完全弥补并反超了之前与英德等国在此方面的巨大差距。根据阿伦的统计分析，去除劳动力、资本、铁矿石和矿物燃料等生产要素的投入增加对产量的贡献，美国钢铁行业的全要素生产率在1870-1909年期间累计提高了49%；这一成果可主要归功于劳动生产率和燃料使用效率的提高，前者促使全要素生产率提高21.5%，后者促使其提高20.4%；而减少熔炉中石灰石投入量工艺的推广和使用，在上述效率提高中发挥了关键作用。[19]19世纪60年代，美国生产相同重量生铁所消耗的燃料比英国高出55.6%，生产铁轨的燃料成本更是英国的2.5倍。但到了90年代，美国的原材料成本已明显低于英国，这一方面由于英国没有及时更新技术和设备，严重依赖于从西班牙进口无磷铁矿石，另一方面则源于美国应用并不断改进资本密集型的新式采掘和冶炼设备，并充分利用了高效的内河航运系统。第一次世界大战前夕，美国生产钢材所需的铁矿石成本仅为英国的87%，而燃料成本更是下降到英国的65%。[6]
至20世纪初，美国的钢铁冶炼行业不仅通过供应大量廉价钢铁促进了各种制造业部门的效率提高与成本下降，而且“美国制造业体系”也得以在这一过程中逐渐完善和成熟。随着资本密集度的提高和生产规模的扩大，该体系逐渐推进了经济集中化和企业大型化的趋势，一系列技术—经济范式的转变逐渐产生，例如到1900年，卡内基联合钢铁公司的年产量已超过了整个英国的总产量。通过有效利用第三次创新浪潮的机会窗口，美国成功实现了工业技术和生产组织的快速发展，最终实现了工业化崛起。
六、美国钢铁业的成功经验对中国发展战略性新兴产业的启示
经过100多年的不懈努力，美国从一个经济上具有殖民地性质的落后农业国变成了具有先进制造业技术、雄厚资本存量和较高生产效率的世界工业霸主。美国的发展历程，对于今天正在努力实现新型工业化、转变经济发展方式与建立创新型国家的中国，有着极为重要的借鉴意义。
美国钢铁业给我国提供的第一个启示是，对一个国家真实经济实力的客观衡量，应该着眼于该国工业所控制和应用的知识与技术水平，而不应该仅仅依靠GDP等量化的经济指标，这是发展战略性新兴产业成功的基本条件。如果将现代国家的经济活动视为一个整体，那么高端工业部门(装备制造业、先进制造业等)的存在和发展对其具有十分关键的意义，所有生产所需的要素投入、技术知识、组织制度、人才素质都要依靠工业部门来提供、培养或改进。同时，在各种制造业部门中，冶金、化学、机械和电子等支柱产业又组成了整个工业体系的根基，这些产业提供的核心技术和基础设备满足了绝大部分最终产品生产部门的基本需求。上述支柱产业具有一个重要的共同特征，即它们曾先后作为历次技术浪潮的战略性新兴产业，经历了技术能力和生产效率的爆炸性增长。正是在这些产业报酬递增效应的带动下，其他依附性生产部门才获得了大幅度提高效率或降低成本的发展机会。美国工业化的历史充分证实了这一点。该国从纺织业中逐渐独立出来的装备制造产业，逐渐发展成为积累、传播和发展制造业各种技能的储藏机
构与共享平台；而在钢铁等重工业中出现的集体发明网络，也带动了冶金、采掘和机械制造部门的技术进步，为最有效利用资本和自然资源找到了合理途径，并最终为整个经济提供了实现机械化和电气化的必要设备与技能。
第二个重要启示是，战略性新兴产业作为支柱产业，不仅是提高国民经济所有部门生产力水平的基础，而且它还在良性循环的经济发展中居于核心地位。由于战略性新兴产业可以提供巨额技术创新租金，这就为企业家、投资者、工人以及政府合理分享技术创新租金提供了前提条件。随着生产效率的迅速提高，更高的实际工资带来更高的需求和更大的市场规模，从而有利于发展规模经济与范围经济，有利于实现更高的投资和更高的利润，同时人力资本的上升有利于推进劳动节约型的技术创新。整个社会收入的增加促进了税基的扩大和税收的提高，这使政府有能力改善基础设施、教育水平和社会保障，而这又进一步促进了企业投资、科技发展和人才培养。这种模式正是美国19世纪的高工资—高生产率战略的核心所在，也是当今各发达国家实现和完善工业化所走过的路径。然而，它的实现并非仅仅依靠经济的自然增长便可以到来，国家在促进经济质量提高过程中各种政策和法规的实施是一个极为重要的条件。
第三个重要启示是，发展中大国的战略性新兴产业发展必须以国内巨大市场需求的存在作为前提条件。美国正是依靠对国内市场进行长期的保护和完善才催生了对制成品的大规模需求，才有机会培植其初生的重要工业部门，才有可能实现先进技术知识在产业内部的学习效应以及产业之间的溢出效应，适应本国生产要素特征的独特制造业体系和实现居民收入普遍提高的利益分享格局才有机会最终确立。美国前总统威廉·麦金利曾在1894年为这一切做了总结：我们成了第一大农业国；我们成了世界第一大矿业国；我们也成了世界第一大工业国。这一切都源于我们坚持了几十年的关税保护政策。包括钢铁冶炼在内的美国核心制造产业在整个发展过程中也一直将其着眼点放在国内市场，各种产品的出口则是在国内市场已经充分享受了技术进步和效率提高成果之后才考虑的选择，在1895-1940年，美国钢铁的出口比例只占其国内产量的3%。[5]
反观我国，经过建国后60余年的不懈努力，具备一定技术水平和资本规模的制造业体系已经建立并逐渐完善。然而，我国至今并未明显出现经济发展摆脱依靠投资和出口拉动、依靠劳动力与物质资源消耗维持的积极趋势，内生增长、创新驱动的经济发展方向似乎仍是一个遥不可及的理想。究其根源，随着自由贸易思潮在全球范围内的不断扩展，我国越来越深入地参与进现有的国际分工体系，以出口导向型经济作为发展方向是一个极为重要的原因。基于国际贸易的比较优势学说和要素禀赋学说，我国被人为限定于集中发挥劳动密集型的生产优势，主要从事处于全球产业价值链低端的加工装配制造业生产。但是，这种制造业活动与报酬递减的农业生产具有很大的相似之处，它无法获得产生大规模技术创新的机会窗口，与生产投入的规模报酬递增和整个社会的良性协同效应无缘，技术进步往往导致消费国的产品价格下降而非劳动者收入的提高，贸易条件也将随着时间的推移不可避免地恶化。[20]由于我国长期专业化分工于这种低质量、低技术附加值的产业，能够真正提高生产能力的技术和资本密集型产业，或者发展严重受阻，或者为外资所控制，本就并不丰富的自然资源被过度开发，自然环境被严重破坏，通过不断降低劳动力的工资成本而非控制核心技术的“垄断租金”来获得国际竞争优势。
为了促进包括节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源和新材料在内的当代战略新兴产业，我国政府近几年来先后颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》、《关于实施科技规划纲要增强自主创新能力的决定》、《关于加快振兴装备制造业的若干意见》以及《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》等政策文件，并提出了一系列具体政策。如果相关政策能够得以切实执行，确实能够为我国的支柱工业，尤其是战略性新兴产业提供强大的发展动力。然而，美国工业化历史中最为重要的一条经验，却似乎并未被上述政策特意强调，即只有以国内市场为核心的内向型发展战略才适合发展中的大国。在现阶段的我国，各种工业部门能够开发和利用的潜在市场还十分巨大，真正发挥调节收入分配和促进城乡、地区平衡发展的各种政策所能启动的国内需求更是不可估量，况且这些政策的实施与提高战略新兴产业的生产能力和技术水平具有明显的相互促进关系。在这种背景下，盲目将我国的经济发展模式定位于以自由贸易、加入全球产业价值链和引进外国直接投资为核心并在美元霸权支配下的出口导向型经济，不仅不具有合理性，还会严重干扰我国产业升级和技术进步的正常发展。
解决我国经济运行中各种困境的关键，在于摆脱以比较优势学说为基础的自由贸易理论为我国设置的重重迷雾，提高保护本国切身经济利益的意识，放弃现行的出口导向型和粗放型生产发展模式，以内需为战略基点，切实转变经济发展方式。国家只有从长远经济发展的角度出发，出台有针对性的工业促进政策和民族产业保护政策，逐步实现从“国际经济大循环”向“国内经济大循环”的根本战略转型，国内市场及本国资源环境才能被有效地保护和利用，劳动者的生产效率和收入水平才能出现良性互动，国内高技术产业、低端制造业和农业相互提供市场的良性格局才能建立，在房地产和奢侈品消费等行业游荡的大量剩余资金才能重新回到物质生产领域成为生产性资本，并发挥其促进技术进步和提高生产效率的应有作用。只有这些条件能够逐渐具备并完善，资本和技术密集型的战略性新兴产业才能重新回到健康发展的轨道，在大幅提高整个经济的生产力的同时，逐渐形成符合本国生产要素禀赋和社会文化特征的技术发展方向。
感谢匿名评审人提出的修改建议，笔者已做了相应修改，本文文责自负。
注释：
①电气化工业部门也是第三次创新浪潮的主导部门，在当时为欧美国家的工业化发展起到了重要作用。但一方面，电气化产业发展较晚，19世纪70-80年代若干关键技术创新才带来电力经济效益的高度发展，电力成为主要工业动力是在20世纪之后；另一方面，电动机器与钢的应用之间互补
性极强，电气装置从一开始就使用钢及其合金，因此本文对此次创新浪潮的战略性新兴产业的研究将主要着眼于钢铁工业的发展。
②装备制造业在这里是指为国民经济提供生产技术装备的制造业，即制造装备的装备——工业母机产业，是制造业的核心组成部分。“装备制造业”这一概念为我国首创，但在这里使用它来代表美国19世纪中叶发展出来的机械设备制造产业(machine-tool industry)，并强调其对工业发展的重要作用。
③压力送风技术，最早于1870年出现在美国，是指增加空气进入熔炉时的速度和压强(鼓风压强提高4倍，单位时间送风量提高5倍～8倍)，显著提高了燃料燃烧强度和冶炼温度，从而增加各种投入要素的生产效率。减少熔炉中石灰石投入量的工艺，是19世纪70年代苏必利尔湖地区的优质铁矿石逐渐成为美国钢铁生产的主要原材料后才得以发展的。之前使用的宾夕法尼亚铁矿石含有较多的硅、铝等杂质，因此在熔炼过程中需要投入大量的石灰石以提纯钢铁产品。矿石主要供应来源的改变可以有效减少熔炼所需的石灰石投入量(冶炼每吨钢铁的投入量从1.29吨最终下降到0.42吨)，由于石灰石在加热和化学反应过程中也消耗了燃料释放热能的很大一部分，因此这一工艺大大减少了钢铁冶炼的燃料消耗，并显著提高了工人的劳动生产率。
