栾恩杰：在工程与科学技术的融合中担当重任

栾恩杰

工程、技术、科学三者呈互相依赖、互相依存、互相推动的融合体状态，共同发展，协同推进。未来，工程师将发挥更加重要的作用，作出更加卓著的贡献。

科学技术创造于劳动，在科学和技术从人类活动中抽象出独立概念后，人们将人类有目标性的劳动、工具制造定义为广义的工程。从人的角度论，是先有劳动者、工程师，后有技术专家和科学家。工程师是先导者，工程师在工程与科学技术的融合中担当着异乎寻常的重要职责。

工程、技术、科学之间的“无首尾逻辑”

宇宙万物的发展皆有初始有终结，有因有果，故而有先有后。我们称这种因果衍生为逻辑，即客观的规律性。但客观世界在其生生息息、不断演化的过程中，会将原始之初的突变掩盖住，留给我们的是难以简单回答其首尾的过程。比如，我们经常提及的“到底是鸡生蛋还是蛋生鸡”问题。这种现象，就是“无首尾逻辑”现象。在当下，考察工程、技术、科学发展历程，我们发现，三者之间也存在这种“鸡和蛋”的关系。

人之进化始自工具之制造，所以才有石器时代、青铜时代、铁器时代之分别，有了工具才有了人类生存状态之转变，才有了对自然界认识的深化和提高，从这一逻辑上看，是劳动和工具的创造成熟了人类，是劳动和工具提高了人类认识自然的能力。

但现代工程离不开经牛顿等人创立的经典力学以及随后的电、磁、化学的科学进展，或20 世纪上半叶物理革命带来的成果。科学发展推动了技术更新，带动重大工程的实现，从而改变人类生存状态，这是不争的事实。然而这只是“工程—技术—科学—技术—工程”这个循环的后半段。

美国社会学者司托克斯在《基础科学与技术创新：巴斯德象限》中写道，“在人类历史的大多数时期，实践技术都是由那些不懂基础科学又不受惠于基础科学的人来完善的。直到十九世纪末第二次工业革命发生时，情况才有了改变。因为物理学带来了电力，化学带来了染料，生物学促进了公共卫生健康事业。但时至今日，许多技术创新并不需要科学进步的刺激，而认为‘技术以科学为基础’的观点是错误的”。

典型的例子如爱迪生的众多发明改变了人们的生活状态，而很难说这些发明建立在那个时代的科学进步之上。在建筑领域，清代样式雷在庞大的故宫建筑工程中大量采用的榫卯和斗拱结构具有很好的抗震能力，这是从工程经验中得来的。日本20 世纪相当长时期在汽车和家电领域居霸主地位，并非因为科学进步成果的进一步应用，而是通过了解消费反馈，结合价格因素，对产品设计、制造工艺的迅速调整，设计制造出更好符合市场需求的产品。

二战之前，固体物理学的先驱已为战后晶体管的诞生奠定了理论基础，但后来按摩尔定律呈现的一代代体积更小、速度更快的半导体发展，已变成了技术的、而非科学的骄傲。随着微纳化进程，不断有新的发现，牵引更多新的基础知识需求，可能对基础物理学和未来的技术都非常之重要。

第二次工业革命以来，一方面，至少在某些领域，科学能提供大量的技术，而且在20 世纪，随着技术越来越多地建立在科学的基础上，这一趋势不断地增强。另一方面，一个易被忽略的现象是，技术发展已经成为科学研究更为重要的源泉，基础科学探索中的许多结构和过程只能利用技术成就来揭示问题。在某些情况下，科学 “只能存在于”技术当中，因此，越来越多的科学学科已成为派生的“技术”。

科学技术发展到今天，基础科学理论的发展赶不上工程技术进步的现象并不鲜见。很多新兴领域的基础理论都产生于针对工程技术进行的试验当中，故而构成了“工程—技术—科学”的逻辑关系。重大工程牵引技术和科学的发展同样也是不争的事实，这是“工程—技术—科学—技术—工程”这个循环的前半段。

对工程、技术、科学这三者关系的现实表征应当是：三者呈互相依赖、互相依存、互相推动的融合体状态，共同发展，协同推进。

在讲到工程、技术、科学的融合共进这个题目时，我们可以回顾一下2017年诺贝尔物理学奖的故事。三位获奖者合作二十余年，其中韦斯（Rainer Weiss）发明了利用干涉仪探测引力波的装置，分析了探测器的噪声源，并排除其各种干扰以获取引力波信息;索恩（Kip S.Thorne）在理论上为引力波探测的数据分析奠定了基础，提出控制噪声的方法;巴里什（Barry C. Barish）是LIGO工程的管理者——按1979 年诺奖得主格拉索（SheldonGlashow）的说法：如果沒有巴里什，根本就没有引力波的发现。这三位获奖者，一位是理论贡献者，一位是技术贡献者，一位是工程组织者。

我们不得不对这个人类认识宇宙的伟大发现被证实而叫好！因为它开启了人类探测宇宙的一扇新窗。我们也不得不对这份诺奖创新地颁给完成这项探索工程的团队组织者而叫好！在当今时代，工程、技术、科学已经紧紧地结合在一起，当今的时代是工程、技术、科学融合共进的时代。

在我们分析“工程—技术—科学—技术—工程”的不断循环中，我们感受到工程在其中所起的“扳机”作用和基础性载体的地位。是工程既直面人类的生存需求，又直接联系着技术的应用和科学的基础。

工程在“无首尾逻辑”中的“扳机”作用

司托克斯1999年出版的《基础科学与技术创新：巴斯德象限》，让“巴斯德象限”一词成为一个表述基础科学与技术创新之间关系的术语。他把追求基本认识用纵轴表示，将是否考虑应用作为横轴，由此形成有四个象限的二维坐标系，以此表达基础研究和应用研究的关系。左上象限是只受认知需求引导、不受实际应用引导的基础研究，称玻尔象限（玻尔对原子结构模型的探求明显是纯粹的科学发现）;右下象限是由应用目的引起的研究，不寻求对某一科学领域的全面认识，称爱迪生象限（爱迪生从事具有商业利润的发明，不追求深层次的科学意义）;右上象限反映了受到应用目的影响的基础研究， 称巴斯德象限（巴斯德同时从事认识和应用研究并将两个目标结合起来）;左下象限的物理意义既不十分强调应用，也不十分强调基础研究，所以是空白。

如果以“知识”的角度重新演绎这个二维坐标系，将基础知识性和应用知识性作为二维坐标系的纵轴和横轴，左上象限为基础知识，右下象限是技术知识，左下象限为学科知识，右上象限是工程知识。这个坐标系从这一角度反映了工程、技术、科学的关系。重要的是，现代工程的实施，在需要相应的科学技术成果支撑、集基础知识和技术知识之大成的同时，对科学技术发展发挥着牵引、支持和推动作用。工程在这样“无首尾逻辑”循环中，起到了“扳机”的作用。

当代基础科研离不开技术进步的支持。单靠实验室的实验，个人独自成功的案例愈来愈少。工程设施的保障已经成为基础科学进步的重要条件。如果没有太空观测手段的進步，就难以推进天文学、宇宙学的发展。由于COBE卫星的发射获取了空间背景的信息，美国科学家约翰·马瑟等人发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性，而获得2006 年的诺贝尔物理学奖。没有LIGO（激光干涉引力波天文台）等探测手段的进步，难以验证爱因斯坦基于广义相对论对引力波的预言。依靠大型工程设施的保障，这种工程化的科研已成为基础科学进步的重要形式和重要条件，这方面的成功例子比比皆是。

跨学科、跨领域的发展是当今科技发展的一个基本的模式。重大工程需要动员各方力量为实现工程的目标努力。这个过程中会不断对基础科学和现代技术提出新的期望，牵引基础科学活动。

以我国探月工程和火星探测任务为例。通过嫦娥一号、嫦娥二号绕月人造卫星和嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号月球探测器，和奔往火星的天问一号的工程实践，我们获取了深空轨道设计、月球引力场模型修正、月球微波辐射特性描述、地—月驻点（L2点）及其晕轨道（Halo）实现、深空环境科学、比较行星学等基础科研成果，以及软着陆地外星体的GNC技术、空间通信与遥感遥测遥控技术、地外天体挖掘、采样、交会对接技术、轨道器变推力控制技术等大量的技术成就。

航天工程实施和所有其他行业的工程一样，需要了解对象的特性，其有效手段就是运用相似性原理，对各类对象进行建模仿真。这是工程设计中必须进行和运用的手段，不论是几何结构仿真、物理仿真，还是数字仿真，在现代工程设计中都具举足轻重的地位。

在各类风洞试验中，可以说有什么样的风洞条件，就掌握到什么程度的空气动力特性。对大型电子对撞机、核电站仿真控制模拟、铁路运营调度仿真系统等，我们很难将其划分为是设计阶段的工具，还是验证阶段的手段，或是运营阶段的装置。这些工程设施所提供的成果，既是设计成果，又是验证结果，也是运营的伴行装置;既是对象的物理表现，也是其模型化认识的基础科学。

重大工程的实施涉及的学科领域在不断扩大，它必然对基础科学提出新的期望，产生新的课题，同时也完善并推动着基础学科的发展。

当代工程师队伍的建设

党的十九大提出“加快建设创新型国家”。习总书记在十九大报告中指出：“加强应用基础研究，拓展实施国家科技重大项目，突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新，为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字强国、智慧社会提供有力支撑。”现在，国家对战略科技支撑的需求比以往任何时候都更加强烈，必须进一步强化重大工程的战略引领作用。

要紧贴国家战略需求和经济建设需求抓重大工程。工程师的职责就是为了让人类社会更繁荣，使人们生活得更美好，要脚踏实地，让所从事的每一项工程都能让世界变得更美丽、人民生活得更美好。

工程师所描绘的每一座桥梁、大厦，每一条铁路、公路，以及空中和海上的航线，把人们生存的家园装扮得多姿多彩。工程师的画笔挥在陆地，那就是美丽的城市乡村;挥在蓝天，那就是一架架翱翔的银鹰;挥在大海，那就是一艘艘远航的巨轮;挥在宇宙，就构造起一座座“星辰”。科学使人类逐渐地认识我们的宇宙和自身，技术使我们自身的实践和生存能力不断地增强，而一项项工程在不断地实现着我们人类的梦想。

工程师要迎着当代的民生难点课题进军。科技进步将我们人类社会推到了信息化时代、高科技时代，同时伴随科技进步和工程建设也产生了各种代价。我们应该重新审视我们所进行的各种活动，在更清醒的层面去面对我们不愿意看到的现实。

要发挥工程师在强国建设中的重要作用。十九届五中全会指出，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，完善国家创新生态建设，加快建设科技强国。在建设科技强国的过程中，我们从事工程、科学、技术的每一位同志都肩负重任。国防科技工业在制造强国、航天强国、海洋强国、交通强国、网络强国的建设中，要发挥关键作用。

近几年，在国防科技工业领域，通过重大工程，包括国家重大科技专项的实施，我们实现了C919大型客机飞上蓝天，两艘国产航母先后下水，“海翼”号深海滑翔机完成深海观测，大型水陆两栖飞机水上首飞，“奋斗者”号实现万米载人深潜，北斗导航系统提前2 年提供全球定位服务，嫦娥五号采样返回成功、16年来“绕、落、回”三步走的中国探月工程之旅圆满收官……我们还在三代核电站（华龙一号）建设、歼20和运20军机、预警机、无人机、大型驱逐舰等领域取得了重大成就。未来，我们尤其要在人工智能、先进制造等领域不断探索和突破，为建设制造强国作出更重要的贡献。这是每一位工程师的职责和使命。

要着眼未来培养更多优秀的工程师。工程师是在工程与科学技术融合中扣动“扳机”的人，在未来的科技竞争和强国战略中担当着无可替代的重要角色。着眼当前发展和未来需要，必须提早着手，培养出更多优秀的工程师。

对于有志于成为工程师的学生，在大学阶段就要让他们掌握牢固的科技基本知识，为未来打下“创造”的基础。要博、精结合，既要让他们从兴趣出发，有一定的广域知识获得，又要让他们在专业领域把知识学深、学透，要从学科发展史的层面去掌握知识，不仅要知道结果，还要知道结果产生的原因。让他们学到真本事，练出到家的真功夫。

工程师要成为具有创业能力的劳动者，能在创造性劳动中积累成果，实现商业化的转变和推广。工程师除具有创造型人才必须具备的能力外，还要善于创新，善于进行专利性的提炼和新应用的联想。技术上的超群是工程师的基本特点。同时，工程师还要有驾驭团队、共同奋斗的本事。

要提炼和弘扬工程师精神。习近平总书记指出：“精神是个民族赖以长久生存的灵魂，唯有精神上达到定的高度，这个民族才能在历史的洪流中屹立不倒、奋勇向前。”新时代实现科技强国离不开工程师精神，进一步深化改革推动发展离不开工程师精神，塑造完整的科技工作者精神体系更离不开工程师精神，工程师群体在新时代的发展也无时无刻不在呼唤新时代的工程师精神。工程师精神需要提炼，更需要弘扬。

科学是“认识”，技术是“能力”，而工程则是“实现”。就这个意义而言，今天人们所享用的一切，无不是人类工程实践的结果，无不是工程师们心血的杰作。在未来工程与科学技术的融合中，工程师将发挥更加重要的作用，作出更加卓著的贡献。