人類正在走進(jìn)一個人工自然時代。車輛、道路、橋梁等，無論工作，還是生活，都被日益增長的人工物全方位包圍起來；可穿戴設(shè)備、神經(jīng)芯片與基因編輯等，從內(nèi)外兩方面向人本身逼近。作為工程主體的人類在一項更為宏大的自組織工程中開始淪為客體。這是現(xiàn)代科學(xué)的產(chǎn)物，也只能在現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展中獲得圓滿解決。隨著工程實踐在陸地、海洋、天空、太空、網(wǎng)絡(luò)空間和人的機體等各個領(lǐng)域的全面推進(jìn)，現(xiàn)代工程對現(xiàn)代科學(xué)的依賴性與日俱增。新概念、新原理、新創(chuàng)意、新設(shè)計、新材料、新能源、新設(shè)備、新方法與新工藝等，離開現(xiàn)代科學(xué)的優(yōu)先發(fā)展和全方位支撐，現(xiàn)代工程已經(jīng)寸步難行。形形色色的工程科學(xué)正是伴隨這樣一種形勢逐漸明朗、自覺、完善，并成為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的主流。
然而，同具體行業(yè)的工程科學(xué)研究相比，人們關(guān)于工程科學(xué)本身的認(rèn)識相對滯后，甚至工程科學(xué)、工程技術(shù)、科學(xué)技術(shù)、技術(shù)科學(xué)、科學(xué)工程等一系列基本概念也始終沒能得到應(yīng)有的反思，不可避免制約和影響工程實踐的健康發(fā)展。工程科學(xué)是關(guān)于可能世界中各種各樣的人工物的科學(xué)，是各行各業(yè)關(guān)于形形色色人工物科學(xué)研究的統(tǒng)稱。全面、深入、系統(tǒng)地理解和把握人工物的多種不同屬性及其特征，不僅是工程實踐的前提和基礎(chǔ)，而且是確保工程健康不可或缺的首要環(huán)節(jié)，需要大批職業(yè)工程科學(xué)家積極主動、自覺有意識地進(jìn)行開拓性研究。無論科研、教學(xué)還是學(xué)科建設(shè)等，本質(zhì)上都是人的問題。一流的人才必然造就一流的學(xué)科。從這種意義上講，必須把培養(yǎng)工程科學(xué)家放在未來工程實踐的首位。
具體說來，應(yīng)當(dāng)明確這樣幾個重要理論問題：第一，工程科學(xué)不是傳統(tǒng)意義上的自然科學(xué)，也不能用自然科學(xué)代替工程科學(xué)。工程科學(xué)是關(guān)于人工物的科學(xué)，自然科學(xué)是關(guān)于自然物的科學(xué)。雖然從邏輯上講，關(guān)于自然物的認(rèn)識成果可以用來制造人工物，然而，從歷史上看，兩者并非前后相繼、自然發(fā)生的。同時，自然科學(xué)家的興趣也不在于改造世界。尤其在現(xiàn)代社會，工程實踐對科學(xué)認(rèn)識提出越來越多的要求，現(xiàn)有科學(xué)知識遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足，從而必然要求一種專門圍繞工程展開的科學(xué)研究優(yōu)先發(fā)展，這就是工程科學(xué)。同傳統(tǒng)自然科學(xué)相比，它具有明確目的性，不是可以改造世界，而是直接服務(wù)于人類改造世界的實踐。工程科學(xué)的獨立既適應(yīng)人類實踐發(fā)展，又?jǐn)U充了人類認(rèn)識的邊界，更重要的是排除了工程實踐持續(xù)不斷的需求對自然科學(xué)家無休止的干擾，讓他們可以隨心所欲開拓新的疆域。
第二，工程科學(xué)也不是工程技術(shù)，更不能用工程技術(shù)代替工程科學(xué)。無論工程科學(xué)同傳統(tǒng)自然科學(xué)存在多大的區(qū)別，它仍然是科學(xué)，屬于人類認(rèn)識自然的范疇，只不過這里的自然換成了人工自然而已。工程技術(shù)則截然不同，它屬于人類改造世界的范疇，是工程科學(xué)的產(chǎn)物。一方面，工程科學(xué)是工程的思想前提和理論基礎(chǔ)，在絕大多數(shù)情況下并不直接介入工程項目，而是游離于工程實踐之外，在工程實驗室中獨立發(fā)展。另一方面，工程科學(xué)是現(xiàn)代技術(shù)的思想源泉和概念基礎(chǔ)，現(xiàn)代工程實踐中所謂核心技術(shù)，大都源于工程科學(xué)中，例如，芯片設(shè)計、制造離不開晶體管、半導(dǎo)體、材料和計算機等基礎(chǔ)科學(xué)，光刻機就更是集分子激光、精密光學(xué)等眾多基礎(chǔ)科學(xué)于一身。正是這些以人工物為特征的工程科學(xué)發(fā)展滯后，使得中國難以出現(xiàn)像英特爾、高通這樣的由實驗室成果直接驅(qū)動的高科技企業(yè)。
第三，不能用培養(yǎng)傳統(tǒng)工程師或自然科學(xué)家的模式培養(yǎng)工程科學(xué)家。一般說來，工程知識是關(guān)于“做什么”和“怎么做”的說明，通常以設(shè)備與工藝作為核心，是工學(xué)教育的主要內(nèi)容?？茖W(xué)知識是關(guān)于“是什么”和“為什么”的闡釋，通常以概念和理論作為核心，是理學(xué)教育的主要內(nèi)容。工程科學(xué)知識是把“做什么”“怎么做”同“是什么”“為什么”有機結(jié)合起來。解決這種問題的出路，應(yīng)當(dāng)是建立獨立的工程科學(xué)大學(xué)，起碼應(yīng)當(dāng)分別在理工農(nóng)醫(yī)等大學(xué)中設(shè)置相應(yīng)的工程科學(xué)學(xué)院。現(xiàn)代化的一個重要特點就是專業(yè)化與協(xié)作。
同工程和科學(xué)相比，工程科學(xué)的發(fā)展十分尷尬。盡管已經(jīng)在人類社會生活的很多領(lǐng)域取得重要成就，但不是以工程技術(shù)的名義依附于工程實踐，就是以科學(xué)技術(shù)的名義依附于自然科學(xué)，始終沒有自己的獨立地位。所以以火車、飛機、輪船、橋梁等可能世界中形形色色可以想象的人工物為核心，設(shè)置一套不同于理工農(nóng)醫(yī)類大學(xué)的課程體系，是培養(yǎng)工程科學(xué)家的首要任務(wù)。按照錢學(xué)森先生早年設(shè)想，工程科學(xué)家應(yīng)當(dāng)懂得他所想象的人工物的設(shè)計與制造原理，理解人工物的科學(xué)基礎(chǔ)，并熟悉人工物分析的數(shù)學(xué)方法。對于任何一種工程構(gòu)想，他應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確評估其可行性與實施途徑，項目失敗以后能夠及時分析原因并采取相應(yīng)補救措施等。工程科學(xué)家必須超越各種專業(yè)性思維的局限，取長補短，全面發(fā)展。
第四，把自組織的世界觀與方法論放在工程科學(xué)家培養(yǎng)和教育的首要地位。傳統(tǒng)工程大都是系統(tǒng)內(nèi)部的組織行為，很少考慮系統(tǒng)外部的環(huán)境因素。現(xiàn)代工程必須從人工自然的高度出發(fā)，科學(xué)分析、系統(tǒng)規(guī)劃、可持續(xù)推進(jìn)。當(dāng)代陸、海、空、天、電等一系列的現(xiàn)代工程構(gòu)筑起來的人工自然，是比我們這個時代的任何一項巨型超級工程都更加浩大的人類工程。它是不同民族、不同國家等按照各自的意志共同構(gòu)筑起來的一項自組織工程，世界各國的工程科學(xué)家都必須對這項人工自然工程負(fù)責(zé)。所以工程科學(xué)家不僅應(yīng)當(dāng)理解和把握組織行為，而且必須盡可能地理解和把握自組織行為，明確工程實踐的社會后果，應(yīng)當(dāng)比工程師和科學(xué)家具有更為強烈的社會責(zé)任感。充分認(rèn)識和把握人工自然與天然自然的辯證關(guān)系，把所有工程項目都納入人工自然的大生態(tài)系統(tǒng)中，這也是生態(tài)文明發(fā)展的要求。
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