工程技术工作必须以科技知识为先导——用科技理论指导科技实践实现最低成本的科技成果

林金堵

本刊名誉主编

工程技术人员的主体（核心）任务是以当今世界形成的、成熟的科学知识（理论）为指导，或以成熟的成套工具和知识系统为依据而进行各种各样（如发明、创造、改革、创新和转型等）的科技开发和实践活动，为人类社会快速提供生产资料与新产品、新材料、新工艺和新方法等，其最终目标是提高和丰富人类生活质量。

工程技术人员为了在这些科技工程和产品中进行开发，创新活动并达到少走弯路、最短时间、高效率和低成本的目标，科技人员必须尽最大努力学习、掌握和灵活运用已形成或成熟的科技知识，才能在工程技术工作中“多快好省”做出成绩和展现出优秀的才能！

1 知识来于实践又高于实践

知识来于实践又高于实践至少有四个含义：（1）通过实践获得感性认识，感觉到事物的各种性能；（2）通过归纳、分析、总结上升到理性认识，即知识或理论；（3）知识（理论）经得起实践的检验，证明是正确的；（4）知识（理论）能够指导新的实践，并使知识（理论）深化和发展、甚至形成新的知识（理论）。这种“实践”、“理论”、“再实践”、“再理论”将会永远反复进行下去，这是人类不断认识事物和世界的路径。下面着重谈两点见解。

1.1 感性认识是来于实践的

从本质上来说，人们对于一切事物的认识是人们通过生产活动、生活实践和科学实验等的实践中获得感觉、经验而认识（知道）的，因此认识是来于实践的。毛泽东主席在《实践论》中明确的指出，“人的认识，主要依赖于物质的生产活动，逐渐了解自然的现象、自然的性质、自然的规律性、人和自然的关系。这是人的认识发展的基本来源。”毛主席又指出，“理性的东西所以靠得住，正是由于来源于感性，否则理性的东西就成了无源之水，无本之木，而只是主观自生的靠不住的东西了”。这就是说只有实践才能带来感觉经验的认识，因此“认识开始于经验——这就是认识论的唯物论”。

1.2 理论是高于感性（实践）认识的

知识（理论）是高于感性（实践）认识的，可从两个方面来理解：（1）知识（理论）是感性认识的升级；（2）知识（理论）是可用以指导新实践的。

从感觉经验的认识怎样升级到理论呢？或者说如何把感性认识提高到理性认识呢？毛泽东主席在《实践论》中说[1]，“认识有待于深化，认识的感性阶段有待于发展到理性阶段——这就是认识论的辩证法”。这种根据于实践而科学地改造的理性认识，才是更深刻、更正确、更完全地反应了事物的本质。这种“理性认识依赖于感性认识，感性认识有待于发展到理性认识，这就是辩证唯物论的认识论”。这就是实践、形成感性认识、再提升为理性（理论）认识的过程。

由于这些知识（理论）是来源于实践的整理、分析、提高、总结上升为理性认识，因此这些知识（理论）是经得起实践检验的。其实例比比皆是，如17世纪牛顿从苹果落地等的观察、大量实验、计算、分析、推理等提出万有引力定律，直到今天，所有天文学的成就都证明了这个万有引力定律的正确性。同时，运用万有引力定律的指导性而可预测新的天文学成就，如观察天狼星时，发现其运动轨迹是波浪形的，于是预测出天狼星存在着卫星，后来采用更高倍的天文望远镜真的看到了天狼星存在着伴星，正是这个伴星的振动才影响而导致天狼星形成波浪形运动轨迹。又如，爱因斯坦在大量科学实验和观察等分析计算而提出“广义相对论”并预测有“黑洞”的存在，霍金提出“黑洞是时空的扭曲者”等，近几十年来经科学家的努力和实验证明了存在着“黑洞”，并于近日公布了“黑洞照片”[2]，天文学又取得了伟大成就！

2 科技理论是用来指导实践的

科技理论是人类科技实践提升的精华（理性认识）所形成的理论，所以科技理论高于科技实践并可用于指导新的科技实践。同时，由于科技理论来于科技实践而具有指导性，因此，科技人员学习、了解、掌握和运用科技理论显得极为重要。

2.1 科技理论是能用于指导科技实践的

前面已经评述了科技理论（知识）是来源于科技实践的并高于科技实践的，因此科技理论能够指导科技实践并推动科技发展和深化科技理论（知识）。

2.2 要善于继承前人的科技理知识

我们要继承、应用和发展前人的科技知识，最重要是学习、掌握和灵活运用这些科技知识。一个人要靠自己的科技实践来获得知识是非常少的，绝大部分的知识是从书本、报刊、会议和交流活动中而得到的。我搞了40多年的科技工作，但是所掌握的知识（理论），估计95%以上是学习而得到的，或者说是别人的，而通过自己的实践而掌握的知识，不足5%。同时，还必须强调，一个人学习别人的知识也是有限的，不知道和没有掌握的知识（理论）是非常多的，所以一个科技工作者要终身坚持：努力学习、勇于实践、善于总结，才能继承和发展科技知识（理论），才能谈得上成为称职的科技人员。

3 最低成本的科技活动是科技理论指导下的科技实践

采用科技理论指导科技实践是主动而自觉的行为，可以做到：方向明确、路线清晰、资源利用高率、不走或少走弯路、缩短时间，降低成本，从而到达“多、快、好、省”地获得科技成果。

3.1 用科技理论指导科技实践是自觉的和快速而成功的

科技人员能用科技理论指导科技实践是自觉而主动的行为，而没有科技理论指导的科技实践是盲目和被动的实践。例：在20世纪70年代末，改革开放给我国PCB工业带来美好机遇而蓬勃发展起来。当时世界生产的PCB，其表面涂覆已进入的“红外热熔”的时代，为了赶上这个技术的发展，我国PCB业界组团到国外参观学习和开展技术研发，由于仅了解采用红外线加热来熔融电镀的锡-铅合金的肤浅知识，因此做了长时间的大量实验，付出了人力、物力和时间的代价，最后都以失败而告终。后来，通过学习、分析和总结才发现，主要是没有掌握不同物质吸收红外线波长是不一样的基础知识，这才是实验失败的主要原因。通过学习红外线的基础理论知识，理解其性能和特点，从而对PCB中的各种物质进行红外线吸收率的实验，发现：PCB中的有机物或高分子化学物等的最大吸收效率是在中红外线（波长为5 μm～25 μm、特别是9.6 μm和1.6 μm）范围，而锡-铅合金对红外线最大收效率是在近红外线（波长为0.7 μm～3 μm）范围。因此采用近红外线的发射灯管而制造出“红外热熔机”，这时电镀的锡-铅合金将强烈吸收红外线快速温升而熔化，而环氧树脂等材料吸收近红外线少而温升低，使PCB不易发生分层起泡而报废。“红外热熔机”设备很快获得成功应用和推广。

3.2 用科技理论指导科技实践可达“多快好省”的效果

用科技知识指导科技实践使方向、路线、方法和过程明确，做到不走或少走弯路、缩短时间，节省人力、物力，使创新产品达到“多、快、好、省”的效果。

例一：20世纪90年代某电子产品研究所，采用进口电子组装生产线和工艺、材料（焊膏等）进行PCB组装焊接时，发生大量虚焊，经过长时间反复试验都没有得到很好解决。后来经过仔细观察（板面存在不少锡珠等）、试验和分析，得出虚焊是由于焊膏中的溶剂在快速红外加热时温升太快而成“爆炸性挥发（液体变成气体，其体积增加了1000多倍）”而造成的。因此，在电子组装生产线前面加入低温烘干（温度和时间由焊膏中溶剂的类型、特性来决定）工序，便快速得到了解决。

例二：采用激光打孔的孔形是上大下小的倒锥形状，并形成表面粗糙的熔融态，给下工序加工难题和影响电信号（特别是高频信号传输时）性能。这种倒锥形状和孔表面粗糙的熔融态是由于激光打孔时“热损伤”而引起的，“热损伤”是由于“热传导”产生的，因此避免产生“热传导（在激光打孔时主要是传导热）”就可以消除目前激光打孔形成的“倒锥形”和“热损伤”问题。如何避免产生“热传导”呢？由于传导热是需要时间的，如果激光脉冲（光束）打击时间短于热传导时间，或者说在激光脉冲（光束）打击过程中刚要发生热传导时，激光脉冲（光束）打击便停止了，则不产生传导热了[3]。通过激光脉冲打孔试验，发现随着激光脉冲打孔时间的缩短，倒锥形和孔壁粗糙熔融态（热烧伤）可得到改善，当激光脉冲每次打孔时间小到皮秒（×10-12s）时，明显地消除了“倒锥形”和“热烧伤”问题，再小到飞秒（×10-15s）时，便可得到完美的孔形，并可直接进行孔金属化，极大地改善了孔形和信号传输性能，可把PCB产品提高到高质量等级上（如图1）。

从上述两个实例便可理解，学习、掌握和运用科技理论指导科技实践是自觉的、主动的，可避免盲目性，不走或少走弯路，节省时间、人力和物力，它是一种可实现最低成本的科技实践，也是实现“多快好省”发展的科研道路！

图1 不同激光脉冲时间打孔得到不同的效果（从左到右分别为连续脉冲激光、纳秒脉冲激光、皮秒脉冲激光和 飞秒脉冲激光的效果图）