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自美国未来预测大师杰里米·里夫金在2011年出版《第三次工业革命》一书和英国《经济学家》杂志编辑保罗·麦基里在2012年4月发表《制造和创新：第三次工业革命》一文以来，“第三次工业革命”这一概念引起了世人广泛的关注。类似题材的著作，如詹姆斯·穆迪和比安卡·诺格拉迪的《第六次浪潮》，胡迪·利普森、梅尔芭·库曼的《3D打印：从想象到现实》，维克托·迈尔—舍恩伯格和肯尼思·库克耶的《大数据时代》，约翰·D.克雷斯勒的《硅星球：微电子学与纳米技术革命》等，都成为年度畅销书。尽管未来学者们提供了大量的前瞻性想象，但并未就“新能源革命”、“制造业智能化革命”所涉及的行业之间的关联性进行分析。这些新技术和新的产业部门究竟提供了一种怎样的新组合？作为一次技术革命浪潮，第三次工业革命不同于前两次工业革命的关键特征体现在哪些地方？哪些产业将为此次革命提供关键要素和动力？第三次工业革命所对应的技术经济范式特征是什么？其转换的制约因素有哪些？本文拟在对里夫金等人观点进行评价的基础上，结合佩雷丝和弗里曼等演化经济学家的理论，对上述问题进行尝试性解答。
一、能源＋通信——里夫金对第三次工业革命关键特征的界定
在长波理论和演化经济学的分析中，“第三次工业革命”的术语早已有之。在弗里曼、苏特和佩雷丝等人的著述中，基本上都是按照技术革命和康德拉基耶夫长波的特征，对三次工业革命的时期进行了如下区分：第一次工业革命(1760—1850年)，以蒸汽机革命为特征；第二次工业革命(1850—1950年)，以电力和石油技术革命为特征；第三次工业革命(1950年以来)，以计算机革命为特征。其中，第一次工业革命又包含了第一次康德拉基耶夫长波(棉纺、铁和水力时代)和第二次康德拉基耶夫长波(铁路、蒸汽机和机械化时代)；第二次工业革命则包含了第三次康德拉基耶夫长波(钢铁、重工业和电气化时代)和第四次康德拉基耶夫长波(石油、汽车和大规模生产时代)。在这种划分方法中，里夫金笔下的第三次工业革命，实际上是包含了以信息通信技术时代为标志的第五次康德拉基耶夫长波和里夫金所强调的数字化制造、再生能源为代表的第六次康德拉基耶夫长波或者说是第六次技术革命浪潮。①
但里夫金以及其他一些学者等人坚持使用第三次工业革命而不用第六次技术革命提法的原因，并不仅仅是像“历史学家使用蒸汽时代、电气时代那样，为了描述的更方便”[1]143，里夫金之所以将能源作为工业革命的判断标志，是因为里夫金认为“能源机制塑造了文明的本质，决定了文明的组织结构、商业和贸易成果的分配、政治力量的作用形式，指导社会关系的形成与发展”[2]109。事实上，能源的开采、使用、交易与分配不仅决定了经济生活的本质，也决定了经济组织和政治组织的形式、功能与目标，这种观点早在里夫金1981年与霍华德合著的《熵，一种新的世界观》一书中就得到了清晰的表达。在里夫金看来，第三次工业革命的关键特征，在于它提供了不同于第一次工业革命的煤(蒸汽机)和第二次工业革命的电力化的新能源体系，即可再生能源。而里夫金所界定的第三次工业革命的五大支柱也是围绕着能源展开的：(1)向可再生能源转型；(2)建筑转化为可就地收集与生产可再生能源的微型发电厂；(3)建筑储能；(4)能源共享网；(5)运输工具转向插电式以及燃料电池动力车。
里夫金对能源和能源机制的重视源自演化经济学家罗根和博尔丁等人的“低熵稀缺”命题。在《熵定律和经济问题》一文中，罗根用最简单的沙漏模型表示了人类社会的终极约束——低熵物质。在罗根的沙漏中，有两个低熵资源，即太阳和地球，后者的低熵存量来自前者的低熵流量。太阳的低熵流量对人类而言几乎是无限的，但却没有多大意义，因为绝大部分流量无法捕捉与储存，如风能、闪电等，而太阳低熵流量在地球上形成低熵储量的时间又极其漫长，如石油等。我们无法选择对太阳低熵流量的使用速度，但可以按自己选择的速率开采和消耗地球低熵物存量。人类工业化生产不断地消耗低熵和生产高熵废弃物，在这样一个封闭的不可逆转的沙漏中，低熵始终是稀缺的。对于这种低熵物质终极稀缺的认识，正是里夫金为什么一再强调再生能源和生产函数“绿化”的原因。
里夫金在《第三次工业革命》一书中的诸多观念，如氢能源与氢储能问题，在1981年的《熵，一种新的世界观》一书中早已出现；而再生能源的生产及其共享、新能源机制对商业模式和治理模式的影响，如经济发展的洲际化、扁平化与分散化等在《第三次工业革命》一书中一再强调，在2006年出版的《欧洲梦》一书中也已强调过。②然而，里夫金在《第三次工业革命》一书中还是有一个明显的变化，那就是不再孤立强调能源，而是将能源与通信两者紧密地结合在一起，形成了能源＋通信的新观念，并依照能源和通信结合的不同方式，建立了对历次工业革命的判断标准。里夫金将经济系统类比为生命系统，认为通信技术类似中枢神经系统，对经济有机体进行监管、协调和处理，能源则起到血液的作用，将“自然的馈赠转化为商品和服务这一过程提供养料，从而维持经济的持续运行和繁荣”[2]30。
在里夫金看来，第一次工业革命的特征是蒸汽能源与纸质新闻媒体的结合：在蒸汽能源提供了不同于人力、畜力的“自然馈赠转化力”的同时，蒸汽印刷机也以其廉价、高效的文本复制功能导致了公众文化普及运动，造就了大批能够对以煤炭为动力的蒸汽铁路以及工厂经济进行系统的管理和操作的劳动力人才。第二次工业革命的特征是电信技术与燃油内燃机的结合：电气化导致了大批量工业制成品，汽油动力汽车的大量生产，从根本上改变了以往受时间和空间限制的经济社会生活，并引发了对石油燃料持续增长的需求，而电报、电话、收音机和电视机等通信技术则提供了与这种快速时代和广阔时代相匹配的信息传递方式。第三次工业革命则是新兴的通信媒介和新能源体制的聚合，也就是能源和信息共用一个网络的“能源互联网”，“这种聚合将会从根本上改变社会的时间和空间属性，从而要求以全新的方式组织和管理商业活动和生活方式。”在里夫金看来，无论是产生还是储存都以分散形式进行的可再生能源对集中型、高密度的石化电力能源的替代，加上扁平化、虚拟化的信息网络，不仅会提供更为绿色、更为节约和有效的生产和消费方式，也会使生产活动变得更加分散化和网络化。他称这种分散式的再生能源为扁平能源，依托这种能源体系的3D打印技术，将摧毁原有的规模式生产，人类将进入“制造民主化”时代[2]139，传统的层级制管理系统，无论是经济组织还是政治组织，都会面临着瓦解的可能性，甚至国家这一“传统能源机制”的产物职能也会被淡化，取而代之的是中心化、洲际化的社会形态。
二、第三次工业革命的关键投入和动力部门
和里夫金一样，弗里曼、卢桑和佩雷丝等演化经济学家在对康德拉基耶夫长波或技术革命浪潮的研究中，也将能源因素置于重要的位置。在他们关于技术革命的分析中，蒸汽动力的出现，是“随处可得的能源”模式替代了对时间、地点有特定选择的水力，从而使工厂选址不必依赖于特定地理位置；而电力则提供了一种“可分配”的能源体系，在集中式供电、分散性使用的能源机制下，企业的规模和地点得到进一步的扩张；而石油这种便携式“高密度能源”的产生则进一步扩展了人类生产、交易和消费的范围。每一种新能量机制的产生，都对应着特定的生产组织和经济形态。
不过，里夫金并未进一步触及新技术革命中各个产业部门之间的关系。③弗里曼、卢桑和佩雷丝等演化经济学家的理论中，里夫金和麦吉里所描述的这种第三次工业革命在本质上是一种技术经济范式的变迁，也是熊彼特所称的“创造性毁灭浪潮”。但与熊彼特相比，新熊彼特学派的学者们更关注的不是创新的出现，而是创新的扩散。而这种扩散，也不只是熊彼特意义上的“模仿”，而是在这种扩散中多个技术部门的相互影响及其综合作用。在这种扩散过程中，有几个关键的可识别要素。首先，每一次技术革命都需要关键要素或核心投入，如铁、煤、钢、石油、电子芯片等，这些关键要素的生产部门是每次长波的动力部门。关键要素之所以关键，是由于它们直接影响着其他行业的新要素组合可能性，决定着技术轨迹和“设计空间”。而判断一个行业是否属于生产关键要素的动力部门，主要看它对其他行业的影响范围和程度。例如，尽管纺织业在英国工业化中占有极为重要的作用，但它并不是关键要素或核心投入，因为棉纱并不适用于更为广泛的其他行业，相比之下，和棉纱一样快速发展的冶铁业则因其涉及产业众多而被看作是工业革命典型的核心投入。其次，是支柱部门或者主导部门，这是以核心投入和某些补充投入为基础所刺激出来的快速增长部门，如棉纺、蒸汽机、铁路、电力器材、汽车、计算机。再次，则是受动力部门和主导部门所引致的“引致部门”，如众多的生产性服务业。
按照演化经济学家的这种划分，当前代表第三次工业革命的相关部门，如机器人、新能源、3D打印机、纳米、新材料和生物电子等行业中，哪些可以承担起动力部门的功能，为其他产业发展提供基础性作用？哪些又是主导部门和引致部门？客观地说，随着产业部门的复杂化和技术关联性的增强，要详细厘清所有部门之间的联系已经非常困难，弗里曼等在刻画第四次康德拉基耶夫长波时就指出，“这里不可能罗列出第四次康德拉基耶夫长波的所有工业和服务业集群，也不可能详细阐明不同产业技术和经济上的相互依赖关系”[1]296。但对于关键投入来说，其特征一直是非常明确的，它不仅要广泛，而且要廉价，无论这种廉价来自运输成本的降低还是来自生产技术的提高。广泛而廉价的关键要素可以与其他部门之间形成了良性正反馈关系，达到互相促进的效果。如第二次技术革命中的铁，启动了煤—铁—蒸汽机的良性循环，在第五次技术革命中，芯片和存储器则扮演了“廉价而广泛”的角色，成为信息技术革命中的重要动力部门。对于这种廉价而广泛的关键投入，佩雷丝的总结是，“这种投入品往往是一种能源，有时候是一种重要的原材料”[3]13。
按照“廉价而广泛”这种标准，被誉为具有革命性意义的3D打印和智能制造只能是主导部门，而不可能成为第三次工业革命的动力部门。麦基里、胡迪·利普森、梅尔芭·库曼等人都认为，3D打印技术更加具有革命性的意义，甚至奥巴马宣布的“国家制造业创新网络”计划(NNMI)中，也将3D打印技术列为未来美国最关键的制造技术之一。但3D打印的发展能否成为普遍性的生活和生产方式取决于两个因素：首先是新材料，自1984年Charles Hull制作出第一台3D打印机至今，3D打印的每一次进展都与材料改进密切相关[4]。当前3D打印的主要弊端，如精度、强度缺陷、耗材价格偏高，决定了它只能在快速制造和模具原型领域中使用，其最终制约因素还是材料。胡迪·利普森和梅尔芭·库曼对此也有着清楚的认识，“未来取决于可以编程的物质以及本质可以编程并可以被3D打印的原材料”[5]。也就是说，3D打印的全景决定于纳米科技的进展。而2013年4月以来，美国麻省理工学院所进行的4D打印实验则意味着材料和能源对于这种添加式制造(additive manufacturing，与3D打印同义)技术的重要作用，4D打印其实就是使用可编程的智能材料实现物体的自我组装，其核心并不是打印，而是智能材料。
那么，里夫金一再强调的再生能源是否可以称之为关键投入呢？纵观技术革命的历史，在每一次技术革命中，无论能源的效率如何得到改进，每一次技术革命本身，都不是减少了能源和资源的消耗，而是加大了能源和资源消耗总量。④按照里夫金等未来学者的设想，第三次工业革命所带来的生产方式重构——创新共享、3D打印和云制造、云计算和云储存，都会产生对能源更大的需求。⑤因此，能源能否充裕而廉价无疑是第三次工业革命的重要支柱。但再生能源能否充裕和廉价，依然取决于新材料。首先，再生能源的生产成本和生产效率与材料密切相关，例如，尽管太阳能是再生能源，但以光伏组件的生产依然是高能耗产业，尤其是硅料提纯需要消耗巨大的电能[6]。据估计，一块屋顶太阳能多晶硅电池板，需要七年的工作时间才能“回收”制造它所使用的电。其次，储能技术的进展也依赖于材料。再生能源的颠覆性意义，不仅仅只在于其低碳环保，而在于其改变了传统电力能源的集中生产模式。但无论是成为替代性或者补充性能源，再生能源都需要克服其不稳定的天然缺陷，而这必须依赖于储能技术。不稳定的再生能源只有和储能技术配套才能构成里夫金笔下的能源革命。里夫金所倡导的是氢能和氢储能，的确，氢能源因其存储量大、利用形式多样、燃烧清洁、导热系数高而被寄予了很高的期望，但氢储能的成本和效率依赖于镁系合金、碳纳米管和氨基硼烷、氮化硼纳米管、碳化硅纳米管等材料的发展。因此，从这个意义上说，第三次工业革命的关键要素是新材料，动力部门也当属于新材料产业。在“廉价而广泛”的新材料投入下，新材料将扮演第三次工业革命的“催化剂”的角色，而可再生能源、3D打印将迅速发展为新的主导部门。
三、新的技术—经济范式是否即将到来？
按照新熊彼特学派的理论，如果只有新技术和新行业出现，还远远不是技术革命，而只有新技术突破它本身的产业或部门的界限，扩散到广泛的领域，从而引起整个生产体系的变化时，才能称之为技术革命。在这种扩散中，新的“新技术类型”和“新技术—经济范式”成为主导，它意味着形成了一套包含硬件、软件的和意识形态的“相互关联的、通用性的技术和组织原则”[3]14，也就是说，技术的变革将与组织的创新结合在一起，成为新旧产业均适用的普遍性的“常识”规则时，才意味着新技术经济范式对旧技术经济范式的替换。但新旧替换的过程不可能一蹴而就，因为技术经济范式的变迁意味着：“从经济角度对具备技术可行性的创新对象进行选择，经过相对较长一段时间(十年或者更多)进行新范式的确定，再经过一段更长的时间使其在整个系统中扩散。这种扩散包括多股技术、经济和政治力量的复杂互动。”[7]52
之所以新范式的确定需要相对较长一段时间，是因为各种新的技术及其发展要经历一个协同演化的过程，新技术的出现、各种技术的互相混合或再结合是这一过程的主要内容，其特点是不确定性和突变性。“现有技术的结合能产生新的技术，一项技术不仅能与另一项完整的技术结合，还能将另一项技术的一部分或者知识基础与其自己本身的一部分或其知识基础结合，也就是再结合”[8]。在技术革命的历史上，多种新技术的“并存而不爆发”往往会持续很长时间。只有各种新旧力量之间产生关联性，才会产生集中性的爆发并扩散到传统行业，引发技术经济范式的切换。“创新往往蜂聚出现，在时间和空间上均匀分布的情形极为罕见[1]147”。煤和铁在第一次工业革命之前已经有了悠久的历史，是蒸汽机启动了三者之间的良性循环转而成为铁路时代的动力；内燃机和汽车在第二次工业革命之前也存在了很久，是石油启动了三者的良性循环，构成了大规模生产的动力；晶体管、半导体、计算机等电子工业在20世纪早期就存在，直到1971年西格尼蒂克NE555微处理器的出现，才启动了信息技术时代。同样可以理解的是，无论是1981年产生的3D打印，还是更早产生的工业机器人，无论是再生能源还是氢储能，都将等待着技术的组合和再组合。因此，尽管当前第三次工业革命中所涉及的诸多行业在快速发展，但并不意味着新一轮的技术经济范式的切换已经开始。
除了各种技术本身的协同需要时间之外，技术经济范式的变迁还涉及技术与制度的协同演化。早在近一个世纪之前，以凡勃伦、艾尔斯为代表的美国制度主义者在见证第二次工业革命时就深刻地揭示了技术—制度之间的矛盾和协同关系，技术进步是“快”的变量，但制度作为一种根植社会的文化传统，总是在变迁速度上表现较为滞后，然而它却影响着技术体系的进一步发展。而新熊彼特学派也持有类似观点，认为，“尽管新技术—经济范式，用途广泛，优越性和盈利能力明显，但是它不会轻易被接受，因为存在着和昔日的支配范式、调节体制相联系的强大既得利益，以及与旧范式相关联的文化规范。[1]152”旧体系存在的时间越长，形成的技术锁定效应也越强，形成的既得利益集团也越强大，范式重构与替换的难度也越大。不仅技术，组织形式、生产惯例等制度的变迁都是漫长而艰难的，新的技术范式要渗透到社会经济生活的各个领域，一方面取决于其所带来的“生产率、收益率以及市场状况的未来发展状况等可知觉的约束条件”[7]52；另一方面又取决于社会制度的变革。
但是，技术经济范式切换的这种长时段特点，对于后发追赶国家却提供了一种机会。佩蕾丝和苏蒂认为，落后国家的追赶存在两种机会窗口，一种是在既定的、成熟的技术经济范式内凭借资源、劳动力成本优势进行追赶，这被称为“第一种机会窗口”；另一种追赶则是在处于酝酿阶段的新技术革命所提供的“第二种机会窗口”，技术追赶存在着不同的阈值和进入成本，但在新技术系统的早期阶段，先进国家和落后国家的机会基本等同，因为所需要的知识只是“大学的公共知识”，所需的只是“可用的大学合格人才”，由于缺少传统技术经济范式的优势，在新的技术经济范式出现初期，落后国家反而会具有某种优势。因为在既定技术系统中积累了巨大优势的企业和国家，为了扔掉“错误”反而面临更大的成本，而后发者反而会“更轻更快”[9]。佩雷丝的这种分析虽然忽视了发达国家和后发国家在社会技术或社会能力基础的差异，但机会的存在却是无疑的。笔者认为，在纳米技术上，中国几乎与国外同时起步，在某些方面甚至有微小优势，这一点不仅说明佩雷丝所说的同等起跑线客观存在，而且，鉴于纳米技术的“关键要素”作用，有必要也有可能成为中国在第三次工业革命中的“赶超切入点”。
注释：
①关于第三次工业革命的划分，参见本·斯泰尔等著：《技术创新与经济绩效》，上海人民出版社2006年版，45页；以及克里斯丁·布鲁兰德等：《创新的演变》，见詹·法格博格等主编：《牛津创新手册》，知识产权出版社2009年版，344页。
②在2006年的著作《欧洲梦》中，里夫金写道：政治家和商业领袖们都没有预见到，一场新型的技术革命即将发生，它的工作方式既是高度关联性的，也是分散式的。软件革命、数字化传媒、个人电脑、全球互联网和无线信息流，这些把交流的界面从垂直变成了平面，并从集权化的“命令和控制”变成非集中式的互动。相似的是正在发生着的全球能源体制的变革：要求集中管理、垂直分配的“精英”能源，例如石油、煤炭、天然气与原子能，正在被更加分散的可再生能源所取代，如太阳能、风力、生物能和氢(以氢气形式储藏，并且以分散的方式在当地终端产生)。这种变化正在改变着能源分配方式的特性。力——既指能量，也指权力——将在接下来的这个世纪里日益非集中化。见里夫金著：《欧洲梦，21世纪人类发展的新梦想》，重庆出版社2006年版，196页。
③作为一个社会批评家和未来学家，里夫金在其著作中更多地表现出的是前瞻性和洞察力，但对于产业革命和技术变迁这类的命题，新熊彼特学派的演化经济学家们提供了更为系统的理论，对此，里夫金并未触及。在其著作中，里夫金只字未提长波理论和技术—经济范式、技术轨迹这类新熊彼特学派的术语，甚至连技术革命一词都未触及。
④中国工程院副院长邬贺铨院士曾举例说：“Google为了减少能源运输消耗，将云计算数据中心建在俄勒冈州水电站附近，而它每天的耗电量与瑞士日内瓦相当！”
⑤胡迪·利普森、梅尔芭·库曼在《3D打印：从想象到现实》一书中刻画了3D打印所具有的十大优势：1：制造复杂物品不增加成本。2：产品多样化不增加成本。3：无须组装的缩短供应链。4：零时间交付，最大限度地减少长途运输的成本。5：设计空间无限。6：零技能制造。7：不占空间、便携制造。8：减少废弃副产品。9：材料无限组合。10：精确的实体复制。在上述特质中，3、4、7、8四个特点是环保的，但2、5、7、9四个特点却意味着会进一步地加大对能源和材料的需求，重现历次技术革命中“技术提高了能源的效率，却仍会进一步地提升对能源总量的需求”的历史法则。