工程与工程思维_科学论文

工程与工程思维_科学论文

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      现代社会中,科学和技术是已经被普遍使用的两个词语和概念。与以“发现为核心”的科学活动,和以“发明为核心”的技术活动不同,工程是以“建造为核心”的人类活动。

      工程活动是人类社会存在和发展的基础,是人类社会最古老、最常见、最基础的活动。形形色色、类型多样、规模大小不一的工程到处可见,人们对之并不陌生,甚至可以说习以为常。

      什么是工程

      从本质上说,工程是人类为满足生存和发展需求而进行的改变自然状态的活动,是现实的、直接的生产力。

      工程活动与自然过程的关系“若即若离”:一方面,工程活动离不开自然界的环境和条件,一定的自然环境和条件是工程活动的前提和基础;另一方面,工程活动又与自然过程有许多根本不同,特别是在目的性上,自然过程是无目的性的过程,而工程活动是有目的性的过程,是创造价值,包括经济价值、使用价值、社会价值、生态价值等多维度价值的人类活动。

      从历史上看,在原始社会就有了原始工程。中国古代神话中的燧人氏和有巢氏可以说是“原始工程师”。英国的史前巨石阵、古埃及的金字塔、中国的长城和大运河、古罗马的斗兽场、中世纪欧洲的教堂、美洲玛雅人的神庙,等等,都是古代工程的奇迹。在现代社会,电灯、电视机、计算机、手机、纺织用品、公路、铁路、飞机、通信卫星等,无一不是工程的产物。

      工程规模有大有小:发射卫星、修建铁路、跨洋管道铺设等是大型工程,居室装修之类的则是小型工程。工程还有不同的类型:现代社会中有采矿工程、水利工程、冶金工程、纺织工程、机械工程、信息工程、铁路工程、化工工程、建筑工程、交通工程、物流工程、通信工程乃至旅游工程、金融工程,等等,这些种类不一的工程,既有个性,又有共性。

      工程活动是极其常见的社会活动和社会现象。可是,由于多种原因,许多人往往习焉不察地把科学、技术和工程混为一谈。例如,习惯性地将一些“工程成就”看作“科学成就”,常把发射卫星、载人航天、登月工程等说成是“科学成就”,而实际上这些成就在自身性质上都是“工程成就”。于是,正如《周易·系辞上传》所说的那样,“仁者见之谓之仁,知者见之谓之知,百姓日用而不知”,工程成了“熟悉的陌生人”。

      在汉语中,工程是一个合成词,由“工”与“程”两个词素构成。在甲骨文和金文中,“工”的字形均有工具的形象。《说文解字》云:“工,巧饰也。象人有规榘也……”意即:工,巧饰之技。字形像人手持规矩之形。“程”字原指称量谷物,有度量、规程、程式等义。《北史·列传第六十九》“儒林上”言及“材瓦工程”。《新唐书·魏知古传》云:“会造金仙、玉真观,虽盛夏,工程严促。”到了近代,特别是洋务运动之后,工程一词的使用日益广泛。就日常的语义而言,所谓工程指的就是包括了设计和制造活动在内的大型生产活动。

      与工程对应的英文词是engineering。从词源上看,英文中的名词engineer来自古拉丁文,后来又从动词to engineer衍生出动名词engineering。起初,engineer多用于称呼从事军事工程活动的人员,斯米顿(J.Smeaton,1724-1792)是第一个称自己为civil engineer(可直译为民用工程师,但此词通常译为土木工程师)的人。后来,engineer(工程师)的工作和职业范围愈来愈广泛。

      工程一语既可有广义解释和广义用法,也可有狭义解释和狭义用法。由于工程活动的广泛性和工程一词的常用性,有些人把以自然为对象的工程推广到以社会为对象的工程,于是就有了“社会工程”概念。例如,希望工程、再就业工程等都是社会工程。社会工程这个概念首先是美国著名法学家庞德(R.Pound)提出来的。社会工程与自然工程有共同、相通、相互渗透之处,但二者又有许多根本性的区别,需要分别进行研究,本文所涉及的主要是指自然工程。

      科学、技术与工程的关系

      一方面,必须承认科学、技术和工程三者有密切联系,另一方面,必须认识到它们之间存在着本质区别。

      首先,从活动内容和本质来说,三者的根本不同在于:科学活动以“发现”为核心,技术活动以“发明”为核心,而工程活动以“建造”为核心。科学发现(例如万有引力定律发现、电学中库仑定律发现)的对象是已经存在的客观世界的规律;技术发明的对象(例如轮船、火车、飞机等)在发明出来之前世界上本不存在,发明之后才存在。而工程活动(例如建筑工程、隧桥工程等)的本质是按照社会需要进行设计、建造、运行、使用,追求价值,追求一定边界条件下的优化,其性质与“发现”和“发明”都迥然不同。一般地说,工程就是包含了设计、制造、运行活动在内的生产实践活动。

      其次,这三种社会活动的成果在性质、类型和表现形式上大相径庭。科学活动的成果是科学概念、科学理论、科学论著等,它们是全人类的共同精神财富,是全人类共有的知识,不是科学家的“私有财产”。技术活动成果的主要形式是技术诀窍、发明专利等。在现代社会中,技术发明最典型的形式是技术专利,从法学和社会学角度看技术专利在一定时间内是“私有的知识财富”。工程活动的成果则直接表现为物质产品和设施,一般说来,工程活动的成果就是直接的物质财富本身。

      第三,这三种社会活动在评价标准、制度和管理方式上有根本区别。在评价标准上,科学发现、技术发明都以“争第一”为基本原则,社会只承认第一发现人和第一个发明人的贡献,而不承认后续的重复者。在评价工程活动时,则不以“争第一”为基本原则,因为工程活动以“唯一性”为其基本性质和基本特征。第一千条铁路,第一万座桥梁,都有它自身的意义,具有不可替代的经济价值和社会意义。

      现代社会中,发现、发明、建造活动常常成为“制度化”的社会活动。例如,“科学研究院所”(以基础科学领域的“研究所”为代表)是进行科学活动的主要制度形式;现代企业中的“开发部”是从事技术发明的重要制度形式;而以“工程建造”为自身宗旨的主要制度形式是“企业”和“项目部”。这三种制度形式在宗旨、任务、性质、管理原则、成员要求、评价标准上都是迥然不同的。

      科学、技术、工程三者各有独具的社会功能和重要性,各有自身的发展规律、制度安排和管理原则。指出科学、技术、工程三者之间存在本质区别绝不意味着否认它们之间存在着密切联系。三者之间的密切联系是任何人都否认不了的。要注意的是,只有承认三者的区别,才能把科学向技术的转化、技术向工程的转化中的“转化关系”和“转化环节”突现出来。所谓“转化关系”和“转化环节”,包含了复杂的内容和过程。必须注意,科学理论的“发现”本身不是技术,必须通过“发明”环节才能把科学“转化”为技术;有了“技术发明”之后,还要通过“设计”等环节的转化,才能应用在工程实践中。我国经济现实中的一个严重问题就是忽视了“转化环节”的重要性和复杂性。从理论上看,只有承认三者存在区别,这才会更加突出显现和要求强调“转化环节”和“转化过程”的重要性。

      工程活动的过程

      工程活动的基本单位是项目。汉语的工程一词可对应于两个英文词:engineering和project。机械工程、纺织工程中的“工程”要翻译为engineering,但三峡工程中的“工程”要翻译为project(项目)。其原因在于工程活动是一个项目、一个项目地进行。汉语里有了工程项目的说法,英文中也有“engineering project(工程项目)”这个术语。

      经济学中有所谓微观、中观、宏观之分。对于工程活动来说,也有微观、中观、宏观的划分问题。微观层次的工程主要是指项目;相同类型的工程组成了某个行业,例如机械工程、纺织工程、化工工程等,这是中观层次的工程问题,工程集群也是中观层次的问题;而宏观层次是指国家乃至全球范围的工程问题。在研究工程问题时,不但必须注意微观、中观层次的问题,而且要注意宏观层次的问题,要注意三个层次的相互渗透、相互影响和相互作用问题。

      在认识工程时,还需要认识、分析和研究工程的要素、工程活动的过程和阶段、工程共同体、工程思维等问题。苏轼有一首著名的诗《题西林壁》说:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中。”这是一首含义深远的诗。引申过来可以说,之所以“不识工程真面目”,也是因为只习惯于从某一个要素或方面观看工程,而未能从“远近高低”的全视角来认识工程。

      工程活动除技术要素外,还包括经济要素、资源要素、政治要素、社会要素、管理要素、心理要素、伦理要素、环境要素,等等。在工程活动中,一方面,技术要素非常重要,如果不具备一定的技术条件,或者技术要素方面的要求和条件得不到满足,工程就不能进行,在这个意义上可以说“没有无技术的工程,没有技术就没有工程”。另一方面,如果仅仅具备了技术要素,而缺乏其他非技术要素方面的条件,例如缺乏投资,也不可能进行工程活动。

      在许多情况下,一些工程活动的最关键要素往往不是技术要素而是其他方面的要素,例如经济要素或政治要素。没有纯技术的工程,工程活动中的非技术要素会比技术要素更关键,这就意味不能仅从“纯技术”的要素认识工程,不能把技术和工程混为一谈。

      工程活动的过程可以粗略地划分为三个阶段:计划设计阶段、实施阶段和使用阶段。

      工程活动是有目的、有计划的人类行为,在现代工程活动中,必须先进行工程设计,设计工作是工程活动中的“先导性”环节。马克思在《资本论》中,曾经对蜜蜂和建筑师的活动进行了发人深省的对比:“蜘蛛的活动与织工的活动相似,蜜蜂建筑蜂房的本领使人间的许多建筑师感到惭愧。但是,最蹩脚的建筑师从一开始就比最灵巧的蜜蜂高明的地方,是他在用蜂蜡建筑蜂房以前,已经在自己的头脑中把它建成了。劳动过程结束时得到的结果,在这个过程开始时就已经在劳动者的表象中存在着,即已经观念地存在着。他不仅使自然物发生形式变化,同时他还在自然物中实现自己的目的,这个目的是他所知道的,是作为规律决定着他的活动的方式和方法的,他必须使他意志服从这个目的。”[1]虽然马克思在这段话中没有直接使用设计这个词,但已经清楚而深刻地阐明了设计的特征和本质。设计就是对未来的工程“制造物”及其建造过程的构思、设想,常常要用图纸、模型、方案等来表达设计。

      工程活动的第二阶段是实施阶段。如果仅有设计,而不进入实施阶段,图纸就仅仅是“图纸”,工程活动只能是空中楼阁。通过实施过程,“设计室里的大楼图纸”“变成”了“工地上矗立起来的大厦”“地图上的铁路线”“变成”了“绵延铺设在大地上的钢铁路轨”,如此等等。

      工程实施阶段完成后还要进入工程活动的第三阶段。对于“基础设施建设工程”(例如铁路工程)和“工业建设工程”(例如化工厂建设工程)来说,这个阶段是“工程运行阶段”;而对于许多消费品生产工程(例如生产电视机、手机的工程活动)来说,这个阶段是“消费品使用阶段”。一般地说,工程活动是造物活动,而造物的目的是用物。完整的工程活动中,不但包括设计和实施阶段,而且包括了工程活动的第三阶段——“工程运行”或“消费品使用”阶段。

      工程活动是集体性的社会活动,从事工程活动的共同体称为工程共同体。工程共同体不同于科学共同体。科学共同体是由科学家组成的“同质成员”的共同体,而工程共同体的成员中却包括了工程师、投资者、工人、管理者和其他利益相关者,这就意味着工程共同体是由“异质成员组成的共同体”。科学共同体是真理导向的共同体,而工程共同体却是利益共同体。在工程共同体的成员中,不同类型的成员各有其不可替代的作用,如果把工程共同体比喻为一辆坦克车或自动铲车,那么,工程师就是发动机,投资者相当于油箱,管理者相当于方向盘,工人则相当于火炮或铲斗,每个类型的成员都是不可缺少的。

      工程活动是造物活动,但工程活动不同于自然过程,工程活动中有思维活动渗透和贯穿其中,工程活动中的思维活动称为工程思维。

      工程活动的灵魂是工程思维。工程思维不同于科学思维和艺术思维。航空工程师和教育家冯·卡门(T.von Carman)曾说:“科学家发现(discover)已经存在的世界;工程师创造(create)一个过去从来没有存在过的世界。”[2]这里可以再补充一句话:艺术家“想象(imagine)”一个过去和将来都并不“真实存在”的世界。

      可以看出,发现、创造和想象典型地表现了三种不同类型的人与现实的关系。由于工程师在进行物质创造活动之前必须首先进行设计,所以又可以把上述关系转化为发现、设计和想象这三种不同类型的思维与现实的关系。“科学家发现科学定律”“工程师设计一座电站”和“作家创作小说”就是上述三种思维活动的典型代表。从哲学和心理学的观点来看,在这三种不同的思维活动中,分别集中而典型地体现了思维与现实的“反映性”关系、“设计性”关系和“想象性”关系。这三种思维方式在思维与现实的关系上存在着复杂的异同关系。

      科学家发现科学定律是典型的“理论思维”活动,工程师设计一座电站是典型的“设计思维”活动;前者反映外部现实世界,后者指导和引导人们主动地创造现实,塑造现实,改变世界。这是两种不同的思维方式和两种不同的思维与现实的关系。

      工程思维与科学思维的区别突出地表现在以下几个方面。

      首先,工程思维是价值定向的思维,而科学思维是真理定向的思维。

      第二,工程思维的核心是解决工程问题,科学思维的核心是解决科学问题。科学问题在性质上是“不具有科学家主体特殊性”和“科学实验室自身特殊性”的问题,工程问题却是“具有工程主体特殊性”和“工程项目当时当地性”的问题。科学问题往往只有一个唯一正确的答案;而工程问题并不存在“唯一正确的答案”,对于同一工程问题,可能给出多个不同的“答案”,对于同一工程任务,必然存在多个不同的完成该任务的“设计方案”。

      第三,工程思维是与具体的“个别对象”联系在一起的“殊相”思维,而科学思维是超越具体对象的“共相”思维。由于任何工程项目都是“唯一对象”或“一次性”的,世界上不可能存在两个完全相同的工程,例如武汉长江二桥不同于一桥,而武汉长江三桥又绝不可能是一桥或二桥的机械复制或简单重复,于是,工程思维方式的灵魂就在于“个别性”。

      第四,从时间和空间维度看,工程思维必然是与具体时间和空间联系在一起的思维,是具有“当时当地性”特征的思维;而科学思维不受具体时间和具体空间的约束,要求“放之四海而皆准”。由于工程活动,如宝成铁路工程、青藏铁路工程、宝钢工程、三峡工程等,都是特定主体在特定时间和空间进行的具体的实践活动,这就决定了设计思维必然在很多方面都表现为具有当时当地性特征的思维,即“特定性”。工程选址问题和工期问题就是工程的“当时当地性”的具体表现。

      工程思维、科学思维、艺术思维的关系是相互渗透、相互影响、错综复杂的。例如,我们必须承认工程思维、科学思维在科学性、逻辑性方面具有深刻的一致性;另一方面,工程思维与艺术思维也有共同之处,工程思维中有堪称“艺术性”的方面,这不但表现在产品设计的“狭义的美学特征”上,也表现在设计师卓越的、独特的“思维个性”上。

      总而言之,工程活动是资源、技术、经济、社会、政治、生态、伦理等多种要素的优化和集成,是工程共同体(由企业家、投资者、工程师、管理者、工人、其他利益相关者组成)所从事的集体活动,是现实的、直接的生产力。工程活动可能成功,也可能失败。好的工程能够造福人民,造福社会,而失败的工程会给社会带来危害,甚至殃及后世。工程规划直接关系到国家的经济发展格局,工程建设直接关系到国家的整体实力,工程安全直接关系到人民的切身利益,工程与环境的和谐友好直接关系到可持续发展,工程与社会的和谐直接关系到人民的福祉。工程活动绝不仅仅是工程界自身的事情,更是影响全社会的事情,因此工程界且广大公众都需要更深刻、更全面地认识和理解工程。

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