科学随想 | 工程学的前沿永无止境
  • 来源:科普时报
  • 作者:尹传红
  • 2024-02-23 11:05

编者按 工程师是做什么的?成为一名卓越的工程师,应具备哪些素质?历史上的天才工程师为我们留下了哪些精神遗产?前不久,“国家卓越工程师”和“国家卓越工程师团队”表彰名单发布。本报选取几本与工程相关的图书,带领读者进一步了解工程师这一职业。


“它负有微妙而艰难的使命,要把科学抽象转化为世俗生活中的实践语言;这也许是世界上要求最为全面的任务。因为它需要理解两个不同的领域——不仅有科学赖以安身立命的纯理论,还有人类社会中所有复杂事物的目标、动力和渴望。”

这是一位名叫弗雷德里克·克拉克的土木工程师,对广义的工程学所做的形象描述。在克拉克看来,承担这“使命”的工程师,“必须同时是一位哲学家、人文主义者和精明务实、身手不凡的匠人。”言语间,亦概略显出了工程学和纯科学的一大分异。

确实,如我们所见,在人类文明和社会进步的长河中,科学的发展和技术的进步往往是相伴而行的。不过,基于基础研究的突破所产生的技术发明,对人类社会的发展和进步的影响和变革有时更为直接且更为广泛。譬如蒸汽机的发明和应用,就是一个范例。它带动着纺织机、鼓风机、抽水机、磨粉机,促成了纺织、印染、冶金、采矿业的迅猛发展,导致了机器制造业、钢铁工业、运输工业的蓬勃兴起;同时,它也在科学上促进了热力学理论的建立。

说来这又关涉到工程师与科学家两者的关系。美国电气工程师、发明家万尼瓦尔·布什以在1945年向美国总统递交报告《科学——无尽的前沿》(“布什报告”)、提出建立美国国家科学基金会的愿景而著名,他也是原子弹研制计划“曼哈顿工程”的重要推动者。他在另外一篇文章中写道:“在工程师与科学家的所有关系中,工程技术与其说是科学的产儿不如说是科学的伴侣……虽然每个人都知道工程学是用于将科学转化为技术的,但不是每个人都知道工程学也在做着正好相反的事情,即将技术转化为新的科学和数学。”

兴许是向“布什报告”致敬,60年过后,美籍华裔物理学家欧阳莹之推出了一部广有影响的专著《工程学——无尽的前沿》。书中对工程师与科学家的职业特点和两者关系做了精彩阐释。她说,自然科学家发现前所未知的东西,工程师创造前所未有的东西。当今,工程师在研究领域中是自然科学家的同事,在开发领域中则是先导者。他们都是大胆地走在前人从未走过的道路上,但是又具有各自的原创性途径。工程师们发展出来的工程科学,也已拥有能够与科学相媲美的连贯自洽的知识体系。

在欧阳莹之看来,工程科学的优势之一就是它的综合能力,凭借这个优势,它们能够从各种不同的学科中综合出基本原理来,并把这些基本原理应用到广泛的实际问题中去。在运用科学的原理与方法研发出新的工艺、流程、产品、装备和系统的过程中不仅需要已有知识的积累,更需要有巧妙的构思和大胆的突破,这些构成了科技创新中不可或缺的重要部分。

美国研究现代工程历史的学者小戴维·P.比林顿,对工程和科学这两种活动之间的关系也进行了区分。他说,两者往往被公众视为一个整体——科学。公众通常认为科学是新见解的源泉,而工程作为其应用,这种描述具有误导性。从广义上讲,科学家和工程师各有一项核心竞争力;对于科学家来说,是发现关于自然以及自然存在的事物的新事实;对于工程师来说,是对自然不存在的事物的设计。

科学家和工程师都具有创造性:科学家挑战我们对自然的理解;而工程师挑战我们对设计能力的理解。使用“科学”一词来指代这两种活动,实际上模糊了设计新事物所需的独立思考能力。

只要可持续发展仍然是一个有价值的目标,工程学的前沿就永无止境。

《工程学:无尽的前沿》,[美]欧阳莹之著,李啸虎 吴新忠 闫宏秀译,上海世纪出版集团出版。

编辑:张英贤
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