本文优先出版于中国工程院院刊《中国工程科学》2006年第3期作者:沈珠江来源:论技术科学...|技术科学 vs 工程科学丨中国工程科学( 二 )


按以上定义,工程是一种过程,可以理解为“人工过程”的简写 。 因此,工程应当与科学研究和技术开发相提并论,但科学、技术和工程之间不应是并立关系 。
工程活动的内涵可以概括为“一个对象,两种手段和三个阶段” 。 一个对象指改造对象和成品;两种手段指技术手段和管理手段;三个阶段即策划阶段、实施阶段和使用阶段 。
三、技术科学的定义和内涵
将基础学科中有应用价值的知识体系分离出来,就构成技术科学 。 所以技术科学就是应用基础科学,为简单计可把“基础”两字拿掉,直接称应用科学,因此译成英文最好写为“AppliedSciences” 。 技术科学的命名方法一般是在原基础学科名称前加上“应用”或“工程”等限制词,例如工程力学、应用化学、应用数学、计算数学、工程地质学等 。 也有人把应用的领域加在前面,如建筑力学、船舶力学 。 其实,前者只是把工程力学用于建筑结构分析,后者只是把它用于船舶结构分析,两者并无本质上的差别 。 与此类似,有的在应用领域后面加上“科学”两字,如材料科学、信息科学、环境科学等 。 实际上,这是把某一领域中用到的基础科学知识装到一个框子内,贴上标签而已,并不构成一门独立的新学科 。 例如环境科学就是环境领域中用到的应用化学、应用物理学、应用生物学的总称 。
技术有通用技术和专用技术 , 所以并不是所有技术科学都与工程密切相关 , 只有工程中用到的技术才涉及工程与技术的关系问题 。 这类技术科学的对象一般是用还原论方法从各类工程内分离出有共性的内容进行研究 。 以工程力学为例可以写成下列公式:
工程力学=建筑工程力学(材料力学和结构力
学)+水利工程力学(水力学和土力学)+航空工
程力学(结构力学和空气动力学)+船舶工程力学
(结构力学和水动力学)+……
由此可见 , 作为技术科学的工程力学 , 其研究对象是各种工程中遇到的力学问题 , 发展解决这些问题所需的力学分析的基础理论 。 这就意味着技术科学的内容属于应用基础研究 。
四、工程科学的定义和内涵
按照前面的定义,工程是改造世界的活动,所以工程科学的定义应为“工程中运用的综合性的知识体系 。 ”工程的核心问题是改造世界的目的是什么 , 而目的体现在被改造的对象和改造得出的成果上 , 所以工程科学一般以对象或成品命名 , 如环境工程学以改造的对象——环境命名 , 建筑工程学以得到的成果——建筑物命名 。
一个大型工程往往可分为几个部分,例如电力工程有电厂和电网,建筑工程有上部结构和基础 。 因此,一个一级工程学科又可分出几个二级学科,例如电力工程学分为发电工程学与输变电工程学,建筑工程学分为结构工程学与基础(岩土)工程学 。 另一方面,工程都是综合性的,设计和施工中要用到众多技术(包括通用技术和专用技术)和管理知识 。 例如,建筑工程学包括以下内容:
建筑工程学建筑(工程)力学+建筑材料学
+建筑声学+建筑(工程)管理学+……
其中符号?表示包含,这就是说,工程科学并不是各门技术科学的简单相加,而是把相关内容有机地综合在一起 。
工程科学从事的研究属于应用研究,即如何把技术科学和管理科学提供的知识具体应用于工程的设计和实施中 。 以结构工程为例,建筑结构一般由梁、柱、板和壳等构件组成 。 结构力学中研究构件之间力的传递,往往把构件之间的联结理想化为铰结和刚结,结构工程就要研究具体的联结方法 。 此外,结构工程学中还要涉及钢筋锈蚀等化学问题 。
最后就地震工程学这一门学科谈一点看法 。 按照前面的工程科学命名原则,地震工程应当是对地震进行改造和控制的工程,但目前人类还没有能力控制地震,所以真正的地震工程学尚不存在 。 实际上现有的地震工程学讲述的内容都是如何在工程设计中应对地震,使建筑物在地震作用下尽量降低破坏的风险,因此只是地震学的知识在工程中的运用,即实际上是一门技术科学,按技术科学命名原则应称为“工程地震学” 。 实际上,工程地震学与工程地质学一样是早就存在的名词,工程师们另外造一个新词地震工程学并无必要 。