工程技术科学研究

工程技术科学研究

一、工程技术的重大需求是人们实践的动力源泉。

工程与技术是人类利用自然、改造自然的实践活动,研究者在主、客观因素允许的范围内,充分发挥主观能动性,遵循人类认识事物的基本规律,即实践、认识、再实践、再认识这一认识过程。科学研究始于对工程与技术本身的实践、始于对工程与技术问题的发现、始于对工程与技术现象奥妙的探索。工程与技术本身往往呈现出各式各样、五花八门的表象,研究者首先对工程与技术本身的各种现象分门别类,对某一类外部联系的现象产生感性认识,经过思考、分析与综合、加工升华后,使感性认识上升到对事物本质的理性认识,并能透过现象抓住事物的本质和规律。真理是人们对事物本质及其发展规律的正确认识,由于工程与技术现象的复杂性和认识水平的局限性,往往经过实践、认识、再实践、再认识几个循环才能够逼近真理,也就是认识具有反复性、无限性和上升性,经过螺旋式上升或波浪式前进。同时,从工程与技术实践活动的认识特征来看,工程与技术的实践活动不仅是正确认识的来源和发展动力,同时是认识正确与否的检验标准,对认识起着决定作用;反过来正确的认识对工程与技术的实践活动具有反作用,正确的认识可以指导、预测工程与技术发展,使得工程与技术获得水平提高、层次提升、规模增大,即在工程与技术实践-认识反复促进过程中,不断无限地逼近事物的本质,揭示事物发展的基本规律,利用和改造客观世界,回归到工程与技术本身。

二、工程技术自身拥有系统与演化特性。

一个具体的工程活动或技术项目自身就是一个系统,具有系统自身的结构形式与功能特性。对工程系统或技术系统的认识过程就是解决矛盾的过程。矛盾是事物发展的动力,矛盾着的对立面又统一、又斗争推动了事物的运动和变化。在具体的工程系统或技术系统中,系统的结构就是事物的内因,是事物内部矛盾和事物发展的内动力。内因即内部矛盾是事物存在的基础,是一事物区别于他事物的内在本质,是事物变化的根据,它规定着事物发展的方向,所以是事物发展变化的根本原因。系统的环境是事物的外因,是系统之间或事物之间的相互联系、相互影响,是事物变化的条件。外因能够加速或延缓甚至暂时改变事物发展的进程,但它必须通过内因起作用,是事物发展的外部动力。工程系统在演化过程中,系统结构(内动力)、系统环境(外动力)单独、联合或耦合作用,这些矛盾的各方相互影响、相互作用和演化过程就会产生相应的功能、特性、现象。

三、工程与技术中涌现的因果关系。

工程系统或技术系统中涌现出的各种现象、功能、特性之间往往存在着一定的自然顺序,如时间顺序、空间顺序和因果顺序等。如果工程系统或技术系统中结构(内因)与环境(外因)均已知,最终结构(内因)与环境(外因)相互作用产生的功能、特性、现象、结果等等按照演化过程的自然顺序或分布形态,由因推果,可利用已经获得或积累的科学知识认识该类问题事物发展变化规律,属于正问题;但工程系统或技术系统中往往表现出众多复杂现象,而科研工作者研究的任务是要根据工程系统或技术系统中可观测的复杂现象,反过来由现象来探求事物的内部规律或所受的外部影响,即去寻求产生这些复杂现象所涉及的内因、外因和相互作用原理,由表及里,索隐探秘,倒果求因,属于反(逆)问题。工程系统或技术系统中的反(逆)问题面临着复杂性、存在性、多解性和稳定性等不可避免的适定性问题,即工程或技术系统往往存在一因多果或同因异果,一果多因或同果异因。因此,科技工作者不仅要认识、寻求某些因素(因)和一个或一些现象(果)之间的因果对应关系;更重要的是依据已知的工程技术现象(果),寻找导致这些现象的本质原因(因)与相互对应关系,由果寻因。同时如果工程系统或技术系统中出现一因多果、或多因多果,往往不同学科从不同角度注重与自身学科相关现象-本质关系的研究,形成不同学科研究领域。由于工程系统或技术系统中特别是反(逆)问题的现象-本质对应关系的不适定性,实际研究中往往要在工程系统或技术系统中的结构分析中提出结构假说、环境分析中提出环境作用假说、在系统的演化过程中提出相互作用假说等等,验证和检验假说的过程就是科学研究建立科学理论的过程。因此可以看出,正、反两类问题或多角度研究都是工程系统或技术系统中科学研究常见而重要的研究内容。

四、注重工程与技术中涌现问题的普遍性与特殊性。

工程系统或技术系统中的矛盾,是普遍性与特殊性的辩证统一,即工程系统或技术系统在相互作用和演化过程中,结构内部、环境内部、结构与环境之间等一切事物中,事事有矛盾;而不同的事物中又有不同矛盾的特点,事事矛盾不同。工程系统或技术系统演化中,经历了孕育、潜伏、发生、爆发、持续、衰减直至终止等不同演化阶段,矛盾贯穿于每一事物发展变化过程的始终,时时有矛盾;而同一事物的矛盾在不同的演化阶段各有不同特点,时时矛盾不同。无论结构内部、环境内部、结构与环境之间的矛盾皆有双方,而矛盾双方也各有特点。

五、寻求工程技术问题的演化规律。

从工程与技术中的基本现象寻求发展规律,必须具备以下两个条件:一方面是在发挥主观能动性,深入实际调查研究的基础上,占有大量的、可靠的工程与技术中的感性材料;另一方面是对工程与技术中的感性材料进行加工、制作、升华。通过系统科学、哲学、逻辑等等思维方法和数学、力学、物理学、化学、生物学、社会学等学科的研究方法,从感性认识飞跃到理性认识,这个过程就是创造、创新的过程,透过现象抓住事物的本质和规律,完成工程与技术认识的根本任务。为此对于工程与技术领域,研究者要在确定工程与技术中问题学术背景的基础上,凝练该问题所对应的科学、社会或思维问题的实质及学术问题,同时了解该学术问题研究现状和前人没有解决的问题,作为研究者拟解决的学术问题,特别是拟解决的关键科学问题或关键技术问题,最终解决具体学术问题的实质。

六、结语

对工程与技术中问题的探讨,要在遵循认识论的基本规律的基础上,进一步深入理解具体工程与技术的现象与本质、感性认识与理性认识、矛盾的内动力与外动力、原因与结果,矛盾的普遍性与特殊性等之间的区别和联系。依据工程与技术的需求,发挥研究者的主观能动性,区分不同类别的问题的特殊性对应的实质问题,透过现象看本质,由表及里,做到认识工程与技术发展的基本规律,并利用所认识和掌握的知识来指导、修正、预测工程、技术的实践活动。

作者:王来贵 朱旺喜 单位:辽宁工程技术大学力学与工程学院 国家自然科学基金委员会工程与材料科学部