欒恩杰：在工程與科學(xué)技術(shù)的融合中擔(dān)當(dāng)重任

欒恩杰

工程、技術(shù)、科學(xué)三者呈互相依賴、互相依存、互相推動的融合體狀態(tài)，共同發(fā)展，協(xié)同推進(jìn)。未來，工程師將發(fā)揮更加重要的作用，作出更加卓著的貢獻(xiàn)。

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)造于勞動，在科學(xué)和技術(shù)從人類活動中抽象出獨(dú)立概念后，人們將人類有目標(biāo)性的勞動、工具制造定義為廣義的工程。從人的角度論，是先有勞動者、工程師，后有技術(shù)專家和科學(xué)家。工程師是先導(dǎo)者，工程師在工程與科學(xué)技術(shù)的融合中擔(dān)當(dāng)著異乎尋常的重要職責(zé)。

工程、技術(shù)、科學(xué)之間的“無首尾邏輯”

宇宙萬物的發(fā)展皆有初始有終結(jié)，有因有果，故而有先有后。我們稱這種因果衍生為邏輯，即客觀的規(guī)律性。但客觀世界在其生生息息、不斷演化的過程中，會將原始之初的突變掩蓋住，留給我們的是難以簡單回答其首尾的過程。比如，我們經(jīng)常提及的“到底是雞生蛋還是蛋生雞”問題。這種現(xiàn)象，就是“無首尾邏輯”現(xiàn)象。在當(dāng)下，考察工程、技術(shù)、科學(xué)發(fā)展歷程，我們發(fā)現(xiàn)，三者之間也存在這種“雞和蛋”的關(guān)系。

人之進(jìn)化始自工具之制造，所以才有石器時代、青銅時代、鐵器時代之分別，有了工具才有了人類生存狀態(tài)之轉(zhuǎn)變，才有了對自然界認(rèn)識的深化和提高，從這一邏輯上看，是勞動和工具的創(chuàng)造成熟了人類，是勞動和工具提高了人類認(rèn)識自然的能力。

但現(xiàn)代工程離不開經(jīng)牛頓等人創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)以及隨后的電、磁、化學(xué)的科學(xué)進(jìn)展，或20 世紀(jì)上半葉物理革命帶來的成果。科學(xué)發(fā)展推動了技術(shù)更新，帶動重大工程的實(shí)現(xiàn)，從而改變?nèi)祟惿鏍顟B(tài)，這是不爭的事實(shí)。然而這只是“工程—技術(shù)—科學(xué)—技術(shù)—工程”這個循環(huán)的后半段。

美國社會學(xué)者司托克斯在《基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新：巴斯德象限》中寫道，“在人類歷史的大多數(shù)時期，實(shí)踐技術(shù)都是由那些不懂基礎(chǔ)科學(xué)又不受惠于基礎(chǔ)科學(xué)的人來完善的。直到十九世紀(jì)末第二次工業(yè)革命發(fā)生時，情況才有了改變。因?yàn)槲锢韺W(xué)帶來了電力，化學(xué)帶來了染料，生物學(xué)促進(jìn)了公共衛(wèi)生健康事業(yè)。但時至今日，許多技術(shù)創(chuàng)新并不需要科學(xué)進(jìn)步的刺激，而認(rèn)為‘技術(shù)以科學(xué)為基礎(chǔ)’的觀點(diǎn)是錯誤的”。

典型的例子如愛迪生的眾多發(fā)明改變了人們的生活狀態(tài)，而很難說這些發(fā)明建立在那個時代的科學(xué)進(jìn)步之上。在建筑領(lǐng)域，清代樣式雷在龐大的故宮建筑工程中大量采用的榫卯和斗拱結(jié)構(gòu)具有很好的抗震能力，這是從工程經(jīng)驗(yàn)中得來的。日本20 世紀(jì)相當(dāng)長時期在汽車和家電領(lǐng)域居霸主地位，并非因?yàn)榭茖W(xué)進(jìn)步成果的進(jìn)一步應(yīng)用，而是通過了解消費(fèi)反饋，結(jié)合價格因素，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝的迅速調(diào)整，設(shè)計(jì)制造出更好符合市場需求的產(chǎn)品。

二戰(zhàn)之前，固體物理學(xué)的先驅(qū)已為戰(zhàn)后晶體管的誕生奠定了理論基礎(chǔ)，但后來按摩爾定律呈現(xiàn)的一代代體積更小、速度更快的半導(dǎo)體發(fā)展，已變成了技術(shù)的、而非科學(xué)的驕傲。隨著微納化進(jìn)程，不斷有新的發(fā)現(xiàn)，牽引更多新的基礎(chǔ)知識需求，可能對基礎(chǔ)物理學(xué)和未來的技術(shù)都非常之重要。

第二次工業(yè)革命以來，一方面，至少在某些領(lǐng)域，科學(xué)能提供大量的技術(shù)，而且在20 世紀(jì)，隨著技術(shù)越來越多地建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，這一趨勢不斷地增強(qiáng)。另一方面，一個易被忽略的現(xiàn)象是，技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成為科學(xué)研究更為重要的源泉，基礎(chǔ)科學(xué)探索中的許多結(jié)構(gòu)和過程只能利用技術(shù)成就來揭示問題。在某些情況下，科學(xué) “只能存在于”技術(shù)當(dāng)中，因此，越來越多的科學(xué)學(xué)科已成為派生的“技術(shù)”。

科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，基礎(chǔ)科學(xué)理論的發(fā)展趕不上工程技術(shù)進(jìn)步的現(xiàn)象并不鮮見。很多新興領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論都產(chǎn)生于針對工程技術(shù)進(jìn)行的試驗(yàn)當(dāng)中，故而構(gòu)成了“工程—技術(shù)—科學(xué)”的邏輯關(guān)系。重大工程牽引技術(shù)和科學(xué)的發(fā)展同樣也是不爭的事實(shí)，這是“工程—技術(shù)—科學(xué)—技術(shù)—工程”這個循環(huán)的前半段。

對工程、技術(shù)、科學(xué)這三者關(guān)系的現(xiàn)實(shí)表征應(yīng)當(dāng)是：三者呈互相依賴、互相依存、互相推動的融合體狀態(tài)，共同發(fā)展，協(xié)同推進(jìn)。

在講到工程、技術(shù)、科學(xué)的融合共進(jìn)這個題目時，我們可以回顧一下2017年諾貝爾物理學(xué)獎的故事。三位獲獎?wù)吆献鞫嗄辏渲许f斯（Rainer Weiss）發(fā)明了利用干涉儀探測引力波的裝置，分析了探測器的噪聲源，并排除其各種干擾以獲取引力波信息;索恩（Kip S.Thorne）在理論上為引力波探測的數(shù)據(jù)分析奠定了基礎(chǔ)，提出控制噪聲的方法;巴里什（Barry C. Barish）是LIGO工程的管理者——按1979 年諾獎得主格拉索（SheldonGlashow）的說法：如果沒有巴里什，根本就沒有引力波的發(fā)現(xiàn)。這三位獲獎?wù)撸晃皇抢碚撠暙I(xiàn)者，一位是技術(shù)貢獻(xiàn)者，一位是工程組織者。

我們不得不對這個人類認(rèn)識宇宙的偉大發(fā)現(xiàn)被證實(shí)而叫好！因?yàn)樗_啟了人類探測宇宙的一扇新窗。我們也不得不對這份諾獎創(chuàng)新地頒給完成這項(xiàng)探索工程的團(tuán)隊(duì)組織者而叫好！在當(dāng)今時代，工程、技術(shù)、科學(xué)已經(jīng)緊緊地結(jié)合在一起，當(dāng)今的時代是工程、技術(shù)、科學(xué)融合共進(jìn)的時代。

在我們分析“工程—技術(shù)—科學(xué)—技術(shù)—工程”的不斷循環(huán)中，我們感受到工程在其中所起的“扳機(jī)”作用和基礎(chǔ)性載體的地位。是工程既直面人類的生存需求，又直接聯(lián)系著技術(shù)的應(yīng)用和科學(xué)的基礎(chǔ)。

工程在“無首尾邏輯”中的“扳機(jī)”作用

司托克斯1999年出版的《基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新：巴斯德象限》，讓“巴斯德象限”一詞成為一個表述基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新之間關(guān)系的術(shù)語。他把追求基本認(rèn)識用縱軸表示，將是否考慮應(yīng)用作為橫軸，由此形成有四個象限的二維坐標(biāo)系，以此表達(dá)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的關(guān)系。左上象限是只受認(rèn)知需求引導(dǎo)、不受實(shí)際應(yīng)用引導(dǎo)的基礎(chǔ)研究，稱玻爾象限（玻爾對原子結(jié)構(gòu)模型的探求明顯是純粹的科學(xué)發(fā)現(xiàn)）;右下象限是由應(yīng)用目的引起的研究，不尋求對某一科學(xué)領(lǐng)域的全面認(rèn)識，稱愛迪生象限（愛迪生從事具有商業(yè)利潤的發(fā)明，不追求深層次的科學(xué)意義）;右上象限反映了受到應(yīng)用目的影響的基礎(chǔ)研究， 稱巴斯德象限（巴斯德同時從事認(rèn)識和應(yīng)用研究并將兩個目標(biāo)結(jié)合起來）;左下象限的物理意義既不十分強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，也不十分強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)研究，所以是空白。

如果以“知識”的角度重新演繹這個二維坐標(biāo)系，將基礎(chǔ)知識性和應(yīng)用知識性作為二維坐標(biāo)系的縱軸和橫軸，左上象限為基礎(chǔ)知識，右下象限是技術(shù)知識，左下象限為學(xué)科知識，右上象限是工程知識。這個坐標(biāo)系從這一角度反映了工程、技術(shù)、科學(xué)的關(guān)系。重要的是，現(xiàn)代工程的實(shí)施，在需要相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)成果支撐、集基礎(chǔ)知識和技術(shù)知識之大成的同時，對科學(xué)技術(shù)發(fā)展發(fā)揮著牽引、支持和推動作用。工程在這樣“無首尾邏輯”循環(huán)中，起到了“扳機(jī)”的作用。

當(dāng)代基礎(chǔ)科研離不開技術(shù)進(jìn)步的支持。單靠實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)，個人獨(dú)自成功的案例愈來愈少。工程設(shè)施的保障已經(jīng)成為基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)步的重要條件。如果沒有太空觀測手段的進(jìn)步，就難以推進(jìn)天文學(xué)、宇宙學(xué)的發(fā)展。由于COBE衛(wèi)星的發(fā)射獲取了空間背景的信息，美國科學(xué)家約翰·馬瑟等人發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性，而獲得2006 年的諾貝爾物理學(xué)獎。沒有LIGO（激光干涉引力波天文臺）等探測手段的進(jìn)步，難以驗(yàn)證愛因斯坦基于廣義相對論對引力波的預(yù)言。依靠大型工程設(shè)施的保障，這種工程化的科研已成為基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)步的重要形式和重要條件，這方面的成功例子比比皆是。

跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的發(fā)展是當(dāng)今科技發(fā)展的一個基本的模式。重大工程需要動員各方力量為實(shí)現(xiàn)工程的目標(biāo)努力。這個過程中會不斷對基礎(chǔ)科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)提出新的期望，牽引基礎(chǔ)科學(xué)活動。

以我國探月工程和火星探測任務(wù)為例。通過嫦娥一號、嫦娥二號繞月人造衛(wèi)星和嫦娥三號、嫦娥四號、嫦娥五號月球探測器，和奔往火星的天問一號的工程實(shí)踐，我們獲取了深空軌道設(shè)計(jì)、月球引力場模型修正、月球微波輻射特性描述、地—月駐點(diǎn)（L2點(diǎn)）及其暈軌道（Halo）實(shí)現(xiàn)、深空環(huán)境科學(xué)、比較行星學(xué)等基礎(chǔ)科研成果，以及軟著陸地外星體的GNC技術(shù)、空間通信與遙感遙測遙控技術(shù)、地外天體挖掘、采樣、交會對接技術(shù)、軌道器變推力控制技術(shù)等大量的技術(shù)成就。

航天工程實(shí)施和所有其他行業(yè)的工程一樣，需要了解對象的特性，其有效手段就是運(yùn)用相似性原理，對各類對象進(jìn)行建模仿真。這是工程設(shè)計(jì)中必須進(jìn)行和運(yùn)用的手段，不論是幾何結(jié)構(gòu)仿真、物理仿真，還是數(shù)字仿真，在現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中都具舉足輕重的地位。

在各類風(fēng)洞試驗(yàn)中，可以說有什么樣的風(fēng)洞條件，就掌握到什么程度的空氣動力特性。對大型電子對撞機(jī)、核電站仿真控制模擬、鐵路運(yùn)營調(diào)度仿真系統(tǒng)等，我們很難將其劃分為是設(shè)計(jì)階段的工具，還是驗(yàn)證階段的手段，或是運(yùn)營階段的裝置。這些工程設(shè)施所提供的成果，既是設(shè)計(jì)成果，又是驗(yàn)證結(jié)果，也是運(yùn)營的伴行裝置;既是對象的物理表現(xiàn)，也是其模型化認(rèn)識的基礎(chǔ)科學(xué)。

重大工程的實(shí)施涉及的學(xué)科領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，它必然對基礎(chǔ)科學(xué)提出新的期望，產(chǎn)生新的課題，同時也完善并推動著基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。

當(dāng)代工程師隊(duì)伍的建設(shè)

黨的十九大提出“加快建設(shè)創(chuàng)新型國家”。習(xí)總書記在十九大報告中指出：“加強(qiáng)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，拓展實(shí)施國家科技重大項(xiàng)目，突出關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，為建設(shè)科技強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國、航天強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、交通強(qiáng)國、數(shù)字強(qiáng)國、智慧社會提供有力支撐。”現(xiàn)在，國家對戰(zhàn)略科技支撐的需求比以往任何時候都更加強(qiáng)烈，必須進(jìn)一步強(qiáng)化重大工程的戰(zhàn)略引領(lǐng)作用。

要緊貼國家戰(zhàn)略需求和經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求抓重大工程。工程師的職責(zé)就是為了讓人類社會更繁榮，使人們生活得更美好，要腳踏實(shí)地，讓所從事的每一項(xiàng)工程都能讓世界變得更美麗、人民生活得更美好。

工程師所描繪的每一座橋梁、大廈，每一條鐵路、公路，以及空中和海上的航線，把人們生存的家園裝扮得多姿多彩。工程師的畫筆揮在陸地，那就是美麗的城市鄉(xiāng)村;揮在藍(lán)天，那就是一架架翱翔的銀鷹;揮在大海，那就是一艘艘遠(yuǎn)航的巨輪;揮在宇宙，就構(gòu)造起一座座“星辰”。科學(xué)使人類逐漸地認(rèn)識我們的宇宙和自身，技術(shù)使我們自身的實(shí)踐和生存能力不斷地增強(qiáng)，而一項(xiàng)項(xiàng)工程在不斷地實(shí)現(xiàn)著我們?nèi)祟惖膲粝搿?/p>

工程師要迎著當(dāng)代的民生難點(diǎn)課題進(jìn)軍。科技進(jìn)步將我們?nèi)祟惿鐣频搅诵畔⒒瘯r代、高科技時代，同時伴隨科技進(jìn)步和工程建設(shè)也產(chǎn)生了各種代價。我們應(yīng)該重新審視我們所進(jìn)行的各種活動，在更清醒的層面去面對我們不愿意看到的現(xiàn)實(shí)。

要發(fā)揮工程師在強(qiáng)國建設(shè)中的重要作用。十九屆五中全會指出，堅(jiān)持創(chuàng)新在我國現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，深入實(shí)施科教興國戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，完善國家創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)，加快建設(shè)科技強(qiáng)國。在建設(shè)科技強(qiáng)國的過程中，我們從事工程、科學(xué)、技術(shù)的每一位同志都肩負(fù)重任。國防科技工業(yè)在制造強(qiáng)國、航天強(qiáng)國、海洋強(qiáng)國、交通強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國的建設(shè)中，要發(fā)揮關(guān)鍵作用。

近幾年，在國防科技工業(yè)領(lǐng)域，通過重大工程，包括國家重大科技專項(xiàng)的實(shí)施，我們實(shí)現(xiàn)了C919大型客機(jī)飛上藍(lán)天，兩艘國產(chǎn)航母先后下水，“海翼”號深海滑翔機(jī)完成深海觀測，大型水陸兩棲飛機(jī)水上首飛，“奮斗者”號實(shí)現(xiàn)萬米載人深潛，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)提前2 年提供全球定位服務(wù)，嫦娥五號采樣返回成功、16年來“繞、落、回”三步走的中國探月工程之旅圓滿收官……我們還在三代核電站（華龍一號）建設(shè)、殲20和運(yùn)20軍機(jī)、預(yù)警機(jī)、無人機(jī)、大型驅(qū)逐艦等領(lǐng)域取得了重大成就。未來，我們尤其要在人工智能、先進(jìn)制造等領(lǐng)域不斷探索和突破，為建設(shè)制造強(qiáng)國作出更重要的貢獻(xiàn)。這是每一位工程師的職責(zé)和使命。

要著眼未來培養(yǎng)更多優(yōu)秀的工程師。工程師是在工程與科學(xué)技術(shù)融合中扣動“扳機(jī)”的人，在未來的科技競爭和強(qiáng)國戰(zhàn)略中擔(dān)當(dāng)著無可替代的重要角色。著眼當(dāng)前發(fā)展和未來需要，必須提早著手，培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的工程師。

對于有志于成為工程師的學(xué)生，在大學(xué)階段就要讓他們掌握牢固的科技基本知識，為未來打下“創(chuàng)造”的基礎(chǔ)。要博、精結(jié)合，既要讓他們從興趣出發(fā)，有一定的廣域知識獲得，又要讓他們在專業(yè)領(lǐng)域把知識學(xué)深、學(xué)透，要從學(xué)科發(fā)展史的層面去掌握知識，不僅要知道結(jié)果，還要知道結(jié)果產(chǎn)生的原因。讓他們學(xué)到真本事，練出到家的真功夫。

工程師要成為具有創(chuàng)業(yè)能力的勞動者，能在創(chuàng)造性勞動中積累成果，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的轉(zhuǎn)變和推廣。工程師除具有創(chuàng)造型人才必須具備的能力外，還要善于創(chuàng)新，善于進(jìn)行專利性的提煉和新應(yīng)用的聯(lián)想。技術(shù)上的超群是工程師的基本特點(diǎn)。同時，工程師還要有駕馭團(tuán)隊(duì)、共同奮斗的本事。

要提煉和弘揚(yáng)工程師精神。習(xí)近平總書記指出：“精神是個民族賴以長久生存的靈魂，唯有精神上達(dá)到定的高度，這個民族才能在歷史的洪流中屹立不倒、奮勇向前。”新時代實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國離不開工程師精神，進(jìn)一步深化改革推動發(fā)展離不開工程師精神，塑造完整的科技工作者精神體系更離不開工程師精神，工程師群體在新時代的發(fā)展也無時無刻不在呼喚新時代的工程師精神。工程師精神需要提煉，更需要弘揚(yáng)。

科學(xué)是“認(rèn)識”，技術(shù)是“能力”，而工程則是“實(shí)現(xiàn)”。就這個意義而言，今天人們所享用的一切，無不是人類工程實(shí)踐的結(jié)果，無不是工程師們心血的杰作。在未來工程與科學(xué)技術(shù)的融合中，工程師將發(fā)揮更加重要的作用，作出更加卓著的貢獻(xiàn)。