人类灵魂的工程师是谁？当然是工程师了！
文 | 余亮
美国推出《无尽前沿法案》
大家好，不知道最近有没有注意到，美国参议院商务委员会刚刚推出了一部法案，叫做《无尽前沿法案》，正在等待国会的批准。这部法案是要求美国政府不能再坐以待毙，要保障美国在世界上的科技领先地位。因此它要求在美国的国家科学基金会内部再设置一个机构，由它来组织美国在各个尖端科技领域的发展。这个机构将获得每5年1000亿美元的预算。此外还有追加的一笔100亿的预算用于其他的用途。
简单的说，这就是美国要推出自己的产业政策。我们知道我们自己还有很多经济学家反对我们的产业政策，说政府不该干预市场经济，但是美国号称是世界上最了不起的市场经济国家，它已经开始坐不住了，它要亲自来政府干预，加强美国的科技发展，将在人工智能、量子计算等等尖端领域和某个国家展开竞争。是哪个国家？这部法案还有一个重要的条款，就是要求以后凡是接受了中国政府资助的科学家，他就不能同时参与美国的重大项目，甚至连同事的项目都不能参与。
我们注意今天这个法案的名字，它其实明显在致敬1945年一个美国人写的一份报告叫做《科学：无尽的前沿》。当时是罗斯福总统在1944年给他的科学顾问叫做万尼瓦布·布什写了一封信，就问他我们在战后应该重点关注什么事情？怎样保证美国的科技的领先地位？这个报告就提出美国必须大力培养基础科技的研发。今天时隔了大概七十多年，美国人又把这个名字拿出来，等于是号召美国人要回到那条伟大的美国之路上去。中国人应该怎么办？
我今天想到的这本书也是我一直提到的，它的书名叫做《工程学：无尽的前沿》，作者欧阳莹之，她写这本书名称也是在致敬布什的《科学：无尽的前沿》，但是她是站在全人类的角度，尤其她没有忘记自己曾经是一个中国人。
为什么一定要大力发展工业文化 ？
好，讲这本书之前我谈一个小问题，因为大家知道我的每一期节目最后都会喊一句：一定要大力发展工业文化！为什么要喊这句话？我们知道中国今天是一个制造业大国，但是我们已经遇到了比如人口问题、生产关系不能适应生产力的问题，以及我们看到的广泛的年轻人的焦虑问题，我的未来在哪里？房子、车子、婚姻成本、教育成本太高……这里面已经透露出一个严重的危机，就是我们这个国家会不会未富先衰？先开始颓废了。我就知道我认识不少企业家的二代，上一辈做企业，然后下一辈有钱了就要让他去搞艺术，都去考艺术院系了，工业反而后继无人。而我们的关键工业科技、芯片其实还被人卡着脖子。
另一方面我们看到虚拟经济的泡沫在急速地膨胀，不光是金融资本，狼在玩金融，羊在玩什么？玩抖音、玩快手，全在玩虚拟经济，我们快要变成一个抖音民族，一个快手民族了。很多新来的朋友不明白我为什么要喊这句话。很多朋友问我到底什么是工业文化？工业文化是不是就是把各种工业奇迹展示出来？航天、火箭、高铁，是不是搞一个工业博物馆？我一直强调文化不是我们拿来欣赏、把玩，来给自己抬升面子的一种工具。真正的文化是融入我们生活、工作的一种态度，一种方式，一种不自觉的情感模式。比如我就说有那种工程师思维的人，他无论做什么事情，陌生的事情他一定会在小范围内进行测试，他不会马上就全面投入，不会那种大囫囵地就上，导致没有试错和纠错的机会，这就是一种工业文化的潜移默化的影响。
什么是工业文化？
我今天要讲的这本书《工程学：无尽的前沿》，它好就好在，它不仅仅是在科普工程知识，而且它在谈工业文化。在序言里欧阳老师说，中国自古以来以农立国，世人不免轻工贱商，这个态度应该随着现代化而彻底改变。现代工程它融汇了数学、物理与科学并驾齐驱，而且在应用上常常顾及科学之所不及。工程师不但要精于运算及掌握理论，他更要清晰什么科学原则适用于什么实际环境，决定适用哪些自然现象以获效果最佳的设计。无论是飞机或桥梁，电脑或通信，工程产品必须在现实条件下运作。因此创造科技产品的工程师一面要宏观地应用大局，一面又要功夫入微，摒弃文人的空谈主义、玄谈玄理等浮夸风气。
作者说现代工程怎么创新？本书要介绍工程学三大相互重叠的范畴：科学、设计、管理。她要提供一个对科学、技术和工程的广泛认识，并诉说不少历史实例。注意，欧阳老师其实这里暗示科学、技术和工程是三个不同的事情，尤其我们平时因为喜欢说科技，把科学和技术是连在一起讲的，经常让你误认为这是一个东西。其实人类早期他缺少科学，但是技术是一直都有的，技术就是你在改造世界的实践过程中摸索了一套方法，把它固化成一套模式，可以传授给别人，这就成为了技术。比如木匠，木匠他可以没上过学，他没有科学知识，但是他通过摸索得到了一套技术，所以他是像艺术一样是一套技艺。
我们经常听到有人批评工业党，说工业党或者说工程师，只讲技术，忽视人性，这其实是一个文科的重大的误解，因为其实技术最讲人性的，为什么？欧阳老师说创新需要有技术和社会两方面的敏锐洞察力，比如你设计和建造一个地铁系统，你需要的不只是盾构技术，它会牵涉很多的社会群体，从上班族、承包商到那些诅咒绕道之苦的司机，还有环境问题、法律法规问题、安全问题，他要现实地处理人文社会问题，而不只是躲在诗歌里抒发人文情怀。
最近我们家门口就在修路，我很意外的发现，工程师把巨大的泡沫垫在路下面挖得很深的坑，垫上泡沫塑料，然后往上面铺土，后来我一问才知道，因为下面有地铁线路，它要防震，这都是我平时想不到的一些技术运用。所以工程师必须同时是一位哲学家、人文主义者和精明实务、身手不凡的匠人，他必须是一位足以知道应该信仰什么的哲学家，足以知道应该追求什么的人文主义者，以及足以知道应该制作什么的工匠。注意，欧阳老师这里说的是，工程师应该同时是工程师和哲学家，不是说你要放弃工程学，去追求做一个书斋里的哲学家，或者做一个B站哲学家，那样当然也有好处了，可是都这样可能也就麻烦了。
工程学从哪里来呢？
自古以来工程学和文学艺术一样，它都是一种技艺，它们在一起生长的，只是到后来被分开了，这里有一个很好的例子，就是达·芬奇。很多人可能知道，我们今天虽然一讲到达·芬奇，马上想到《蒙娜丽莎》，想到他的艺术作品。其实达·芬奇是一个重要的工程师，他设计了好多工程器械，甚至包括比较早期的那种比较初始的坦克。但是欧阳老师说了，后来随着社会的阶级分化，文化与理工人士的冲突，在社会地位上实用工艺和艺术分别获得了平民和贵族的形象。因为一个更多的隶属普通人民大众，另一个隶属上流社会，我们就明白了达·芬奇被后来的历史给他上流化了、贵族化了，一讲到他就是《蒙娜丽莎》，反而比较忽视他的工程技术的一面。
这本书说到，技艺蕴含了自身的逻辑，生产、生活、协调工作、更新工具、利用资源和改变自然，以使其适宜人类生存，这些构成了人类为谋生而必须的共同能力。这些能力发展为现代技术，犹如一颗种子长成了一棵大树。虽然技术也汲取了来自自然科学和工业的信息，并施加影响，但是它的成长根基主要在于自身。今天的技术实际上越来越依赖于科学，但是它有自己的逻辑，这本书特别强调工具、知识、人的关系。如果没有人力，技术能力就处于休眠状态，它必须在人的身上活起来，这就是工业党的重要的意义所在。
但是一旦人们意识到系统性的科学教育，在大众教育中的优势以后，就开始创建高等学府，以取代原先的做法，以培养懂科学的、实用的工艺家。也就是后来越来越多的人所称呼的“工程师”。工程师这个词怎么来的，我们知道这个engineer，它的拉丁文原意就是“天才”的意思，表示一种赞叹，这个人这么厉害。但是后来渐渐被蒸汽机这个词给它代替了，变成了engine引擎的意思。
这本书好就好在它具体地科普了好几大工程领域，包括土木工程，大家可以去@马前卒了。机器、化学、电力、电信，最早的工程师都是和土木工程有关系，人类很早就要开始造房子、修路、造桥，任何帝国任何文明都要做。当年伽利略比较早地超越了普通的工匠经验，他开始具有科学思维，他要从中总结规律。比如他发现了比例问题，同样一个房子，你造一个小房子，这么小的玩具房子和造大房子，它用到的力学是不一样的，就像一个蚂蚁的腿能支撑好几倍于蚂蚁重量的物体，但是你把蚂蚁放大，这个腿就支不住了，为什么？这就是建筑里的规模问题。
然后是机器问题，伽利略还区分了具体的机械和抽象的机械。他对机械进行抽象，认为这些人造器械的特征是它的结构和功能，而不是具体的材料。所以就可以用数学的方法摆脱材料问题，来单独处理结构问题。比如现在计算机的运行原理，你可以画线路图，而不考虑它到底是用硅晶体，或者是用其他的材料二极管等等来做的。
再一个话题是机器实验，这里面的典型就是瓦特，瓦特研究蒸汽机就很注意按比例的线性缩放，因为一个小的蒸汽机放大之后，它的冷凝的表面积不同，而蒸汽机的体积在指数扩大就有可能发生爆炸。所以你要考虑好它的表面积和它的体积的关系问题。
举个简单的例子，就是为什么北方人通常比我们南方人高大，你长得越大容纳的热量越多，但是你的表面积散热面积没有增加那么快，它慢于你的热量的增加速度。所以北方人可以长得高大，南方人要相对的瘦小一点,不然你长得很大,表面积增加的速度是二次方，赶不上体积（质量）增加的速度是三次方，你的散热就会出现问题。
说到电力又分为几个方面，我们通常在物理课本上学习的比较多的是发电，法拉第，但是电一旦要用到现实生活中，用到庞大的人类社会里，它就会遇到其他两个问题。一个是输电，一个是配电。
电发出来了，怎么传输是一个大问题，这又是工程师，而不是实验室里的科学家来解决的。工程师会发现，输电的费用比发电的费用还要高，你到底是用交流电还是用直流电，路上的线路会损耗电力，包括我们今天中国引以为豪的大工程特高压，电压足够高，电线基本上不损耗电力了，这都是伟大的工程发明。
再一个配电，你这个电如何配置到不同的小区，你发出来的电用不掉怎么办？电又不能马上存起来。不然电力很容易出现问题的。所以早期运用数字计算机最大的用户是谁？是电网。电网工程师他要不断地计算电网上的不同数据，哪里的电力需求大，哪里的电力需求小，我要进行配置，不然电力很容易出现问题的。
很多工程事业它都需要工程师一起合作，在各个表面不同的领域发现背后的一般原理，这就要求你掌握多种领域，挑战人类的智力。我们人如何去操控那些巨大的机器，如何放大人的力量？这里面举的例子就是船和飞机的例子，因为巨大的船，巨大的飞机，你的人的力量是无法撬动船舵或者飞机的尾翼，于是就要发明一套伺服系统，把你的力量放大。通过一套系统，把你的这种操作传输到机器上去，而且要对你的力量特别的敏感，以后要发明机甲战士就是要用到的这样一套伺服系统。
工程师要把知识物化，比如现在工业领域特别尖端的精尖车床，它就是要把人类的经验变成一套可以实践的知识，凝聚在车床上，让车床去完成一些流程。工程师是特别需要细腻的，我们说工程师都是直男，但恰恰是工程师最需要细腻的心思，因为设计工作一开始就要慎重。
说到无线电通信领域也是这样，像震荡、调谐、载波这些都是工程师把它搞出来的。这里发挥作用的不仅仅是科学家，比如像香农那样的信息科学家，应该说科学家和工程师都很重要，他们之间要紧密的配合。
说到我们现在司空见惯的手机，移动电话网为什么要使用蜂窝系统？因为无线电的频段是有限的，信道有限，而蜂窝系统就是说每一块区域有一个发射器，这个发射器只影响这个区域，它不会影响到别的区域，你进入别的区域就接受别的发射器的服务。否则的话，你全国都用一个强大的发射器，信道就那么一点。
细腻的实践经验是书本教不了的
这本书介绍了很多东西，比如芯片的发展，这是我们非常关心的，但这里就不多提了。我觉得这里有一句很重要的话，它说印刷术的发展有利于信息的传播，但是不利于那些不能以书面形式表述的实践。做工程或者做具体的事情你就知道，很多知识你来不及把它描述出来，它是一种经验，你很难说去把它具体地写到书上，再多的论文也表达不出来那种细腻的东西，往往它是要通过师父带徒弟一点一点训练出来的。
最后，让我们一点一滴，大力发展工业文化。