北大陳耀松：重讀錢學森1957年《論技術科學》

錢學森（1911年12月11日—2009年10月31日），著名航天科學家，中國科學院、中國工程院資深院士，中國人民政治協商會議第六屆、七屆、八屆全國委員會副主席，中國航天事業奠基人。資料圖

導讀：

願此文重刊，能喚起學界對技術科學獨特地位與使命的再認識。

陳耀松 | 撰文

橋樑與熔爐：

重讀錢學森《論技術科學》的理論實踐之思

今日，我們重刊錢學森先生1957年發表的《論技術科學》一文。這篇誕生於新中國科技事業起步關鍵期的經典文獻，字裡行間湧動著一種深切的時代呼喚：科學必須從書齋走向田野，從理論走向實踐，真正成為推動國家發展的強大引擎。

錢學森先生所倡導的“技術科學”，絕非簡單的應用科學，更非純粹基礎理論的附庸。它是一種獨特的橋樑——既要求深刻把握自然規律，又須直面工程實踐中的複雜現實；它是一座思想的熔爐，將基礎科學的精粹與工程技術的需求熔鍊鍛造，最終凝結為能解決重大問題的核心技術。在百廢待興的1957年，這一理念如明燈般照亮了新中國科技發展的路徑選擇，指明瞭科技工作者服務國家建設的實踐方向。

回望歷史長河，錢學森的灼見與一位哲人、科學家的思想遙相呼應。十七世紀的萊布尼茨（1646-1716）曾留下箴言：“理論必須緊密聯絡實踐”（Theoria cum praxi）。他不僅創立微積分、構想計算機，更推動柏林科學院、彼得堡科學院等重要學術機構的創設和繁榮，將深邃的理性思考轉化為推動社會進步的實在力量。萊布尼茨堅信，知識的真正價值在於其改善人類生存境況的能力，這一信念在錢學森對“技術科學”的定位中得到了跨越時空的強勁迴響——兩者都洞見了抽象理論與具體實踐之間不可分割的共生關係，以及科學知識所深深肩負的實踐使命。

今日重讀此文，其啟示意義尤為深遠。當科技領域“卡脖子”難題頻現，當基礎研究與應用轉化間仍存溝壑，錢學森所倡導的“技術科學”理念，以及其中蘊含的萊布尼茨式“理論與實踐緊密結合”的哲學精髓，為我們提供了彌足珍貴的思想座標。它呼喚我們：

突破學科藩籬：以問題為導向，推動基礎研究與工程應用的無縫對接、融通發展；

強化問題意識：讓科學研究深深紮根於國家戰略需求與重大現實挑戰的實踐土壤；

構建橋樑機制：培育更多兼具理論深度與實踐智慧的通才，暢通從“知”到“行”的轉化通道。

錢學森先生的理論與實踐，正是這一思想最有力的註腳。他深厚的數理功底與“兩彈一星”的輝煌成就，完美詮釋了“技術科學”如何將精深理論轉化為支撐民族脊樑的基石力量。

願此文重刊，能喚起學界對技術科學獨特地位與使命的再認識。讓我們循著錢學森的指引，在萊布尼茨“理論結合實踐”的古老智慧映照下，將科學之思更深地紮根於中國式現代化的沃土之中，使科技創新真正成為驅動民族復興的磅礴力量。

當錢學森筆下“技術科學”的理性光芒與萊布尼茨“理論聯絡實踐”的哲學火種相遇，它們共同照亮了一條科技通向國富民強的永恆之路——這既是中國科技工作者的歷史自覺，更是人類智慧面對時代挑戰的必然選擇。

以下為錢學森在1957年《論技術科學》全文，原刊載於1957年《科學通報》第3期，《賽先生》獲授權轉載。

錢學森：論技術科學

錢學森 | 撰文

一、科學的歷史發展與技術科學概念的形成

在人們從事生產的過程中，他們必然地累積了許多對自然界事物的經驗。這些經驗可以直接應用到生產上去，也可以先透過分析、整理和總結，然後再應用到生產上去。直接應用這一個方式是工藝的改進，是所謂工程技術，把經驗來分析、整理和總結就是自然科學的起源。所以工程技術和科學研究只不過是人們處理生產經驗和對自然界觀察結果的兩方面，基本上是同一來源:而且兩方面工作的最終目的也是一樣的，都是為了改進現有的和創造更新的生產方法，來豐富人們的生活。

因此在科學發展的早期，我們不能把科學家和工程師分開來。一位物理學家也同時是一位工程師，牛頓就是一個著名的例子。牛頓不但發現了力學上的三大定律，因而奠定了理論力學的基礎，而且他也是一位結構工程師，他設計了一條在英國劍橋大學校址中的木結構橋，這橋據說至今還存在。再像尤拉，他是一個大數學家，同時他對工程機構的穩定問題也作出了偉大貢獻。但是在十九世紀中，當科學在資本主義社會中得到了迅速的發展，科學家的確和工程師分手了。科學家們忙於建立起一個自然科學的完整體系，而工程師們則忙於用在實際工作中所累積了的經驗來改進生產方法。在歐洲的一些學者和科學家，對工程師是看不起的，認為他們是一些有技術，但沒有學問的人。而工程師們又認為科學家是一些不結合實際的幻想者。一般講來，兩方面的人缺乏相互之間的瞭解和合作。

當然，科學家和工程師分手的這種現象，也是事實上的需要。每一方面的工作因發展而變得更復雜了，工作量也大了，要一一兼顧，自然是不可能的。分工就成為必需的。但是這也不能完全解釋為什麼分工之後不能保持緊密的聯絡，其中必定有更深入的原因。我覺得這原因是:當時科學的發展還沒有達到一個完整體系的階段，自然科學的各部門中雖然有些部分是建立起來了，但另一些部分又確是模糊的，不明確的。這也就是說:當時的自然科學因為它自身還有不少漏洞，還不是一個結實的結構，所以當時的自然科學還不能作為工程技術的可靠基礎把工程技術完全建築在它的上面。例如:雖然熱力學早已搞得很明白了，可是熱力學的基本，也就是用分子的運動來解釋熱能現象的統計物理，就存在著許多困難。這些統計物理中的困難要等到量子力學的出現才能得到解決。就因為這些在自然科學中的缺陷，有一些純由理論所推論出來的結果顯然與事實不相符合，這也動搖了工程師們對當時自然科學的信心。所以我們可以完全瞭解在十九世紀中和二十世紀初年工程師們與科學家中間的隔膜。

但是在本世紀中自然科學的發展是非常快的，個別自然科學的部門在較早的年代也已經達到完整的階段，電磁學和力學便是兩個例子。而正好在這個時候電機工程和航空工程兩個嶄新的工程技術先後出現了。因為它們是當時的新技術，沒有什麼舊例和舊經驗可作準則。工程師們為了迅速地建立起這兩門技術就求助於電磁學和力學，用電磁學和力學作為電機工程和航空工程的理論基礎。這樣才又一次證明了自然科學與工程技術問題的密切關係，才指明瞭以前工程師們不重視自然科學的錯誤。而也就是這個時代，物理學、化學等自然科學學科很快地發展成現代的科學，補足了它們以前的缺陷。所以在今天來看，我們對物質世界的認識，只要是在原子核以外，只要除開個別幾點，是基本上沒有問題了。在原子和分子世界中，有量子力學；在日常生活的世界裡，有牛頓力學；在大宇宙的世界裡，有一般相對論的力學。只有原子核內部的世界現在還沒有一定的看法。因此我們也可以說，對工程師說來，自然科學現在已經很完整了，它已經是一切物質世界（包括工程技術在內）的可靠基礎。

有這個事實出發，有許多科學家認為：一切工程技術可以看作是自然科學的應用，而一個工程師的培養只要在他的專門業務課程之外，再加上自然科學就行了，就可以保證他在以後工作中有解決新問題和克服困難的能力，在四十幾年前的美國，他們的確是這樣看法。有名的麻州理工學院就是建立在這個原則上的。把工程師的培養和技術員的培養分開來，把工程師作為一個科學的應用者，這在當時是一個帶有革命性的改革。這個改革在一定程度上是成功的，而這種培養工程師的方法也就被其他學校和其他國家中的工程技術學校所採用，逐漸成為一種典型的工程技術教育。由這種課程所培養出來的工程師比起老一輩的工程師來，的確有科學分析的能力，在許多困難的問題上不再完全靠經驗了，能用自然科學理論來幫助解決問題。但這不過在一定程度上如此，至於課程改革原來的目的：把工程技術完全建立在自然科學的基礎上的這個目的。這種課程是四年制，前兩年著重在自然科學，後兩年著重專門業務。但是這兩部分之間沒有能結合起來。有人說以這個辦法受教育的學生，前兩年他是一個學者，追求著自然界的真理，運用理論的分析而且做嚴密的實驗，確是在高度學術空氣中生活著的。但是過了一兩年，進入了後一階段的教育，他又忽然從學術空氣中被趕出去，進入了工程師們所熟悉的園地，放棄了分析方法，去研究經驗公式了。我們知道這樣培養出來的工程師一進入到實際工作中，不久就把他們學過的自然科學各個學科的大部分都忘了，數學也不大會用了，只不過還會運用自然科學的一般原則來幫助他們的思考罷了。要真正以科學的理論來推演出他們在工作所需要的準則，他們還是不能做到的。

其實這一種困難是可以理解的。因為美國麻州理工學院對工程技術的看法是有錯誤的地方的。錯誤在什麼地方呢？我們可以這樣看：自然科學的研究物件並不是大自然的整體，而是大自然中各個現象的抽象化了的、從它的環境中分離出來的東西。所以自然科學的實質是形式化了的、簡單化了的自然界。因此，雖然關於原子核以外的世界；現在已經發現了許許多多的自然規律，但究竟自然科學還是要不斷地發展的。在任何一個時代，今天也好，明天也好，一千年以後也好，科學理論決不能把自然界完全包括進去。總有一些東西漏下了，是不屬於當時的科學理論推演出來的。所以雖然自然科學是工程技術的基礎，但它又不能夠完全包括工程技術。如果我們要把自然科學的理論應用到工程技術上去，這不是一個簡單的推演工作，而是一個非常困難、需要高度創造性的工作。我們說科學理論應用到工程技術上去是不合適的，應該更確當地說科學理論和工程技術的綜合。因此有科學基礎的工程理論就是自然科學的本身，也不是工程技術本身；它是介乎自然科學與工程技術之間的，它也是兩個不同部門的人們生活經驗的總和，有組織的總和，是化合物，不是混合物。

顯然，我們不可能要求一個高等學校的學生僅僅用四年的功夫把這個非常困難的問題做好。他們最多隻不過能把科學和工程混在一起，決不能讓兩者之間起化合作用，所以美國麻州理工學院式的教育決不能完全達到它預期的目的，要做綜合自然科學和工程技術，要產生有科學依據的工程理論需要另一種專業的人。而這個工作內容本身也成為人們知識的一個新部門：技術科學。它是從自然科學和工程技術的互相結合所產生出來的，是為工程技術服務的一門學問。

由此看來，為了不斷地改進生產方法，我們需要自然科學、技術科學和工程技術三個部門同時並進，相互影響，相互提攜，絕不能有一面偏廢。我們須承認這三個領域的分野不是很明晰的，它們之間有交錯的地方。如果從工作的人來說，一個兼在兩個部門，甚至三個部門是可以的；所以一個技術科學家也可以同時是一個工程師；一個物理學家也可以同時是一個技術科學家。不但如此，這三個領域的界限不是固定不移的，現在我們認為是技術科學的東西，在一百年前是自然科學的研究問題，只不過工作的方法和著重是有所不同罷了。我們要明確的是：我們肯定地要有自然科學家，要有技術科學家，也要有工程師。

二、技術科學的研究方法

既然技術科學是自然科學和工程技術的綜合，它自然有不同於自然科學，也有不同於工程技術的地方。因此，研究技術科學的方法也有些地方不同於研究其他學科的方法。

因為技術科學是工程技術的理論，有它的嚴密組織，研究它就離不了作為人們論理工具的數學。這個工具在技術科學的研究中是非常重要的，每一個技術科學的工作者首先必須掌握數學分析和計算的方法。也正因為如此，某一些技術科學的發展，必定要等待有了所需的數學方法以後才能進行，例如近幾十年來統計數學的成就就使得好幾門技術科學（例如控制論和運用學）能夠建立起來，所以作為一個技術科學工作者，除了掌握現有的數學方法以外，還必須經常注意數學方面的發展，要能靈敏地認出對技術科學有用的新數學，快速地加以利用。他也要不時對數學家們提出在技術科學中發現的數學問題，求得他們的協助，來解決它。自然我們也可以說，關於這一點，技術科學與自然科學各部門的研究沒有什麼大的差別。但是實際上技術科學中的數學演算一般要比自然科學多，數學對技術科學的重要性也就更明顯些。也因為技術科學中數學計算多，有時多得成了工作兩種的主要部分，這使得許多技術科學的青年工作者誤認為數學是技術科學的關鍵。他們忘了數學只不過是一個工具，到底不過是一個“賓”，不是“主”。因此我們可以說：一件好的技術科學的理論研究，它所用的數學方法必定是最有效的；但我們決不能反過來說，所有用高深數學方法的技術科學研究都是好的工作。

也是因為技術科學研究工作中，用數學分析和計算的地方很多，所以許多具體分析與計算的方法，像攝動法、能量法等，都是技術科學研究中所創造出來的。這方面貢獻特別多的是技術科學中的一個部門——力學。唯其如此，最近電子計算機的發展，就對技術科學的研究有深切的影響。因為電子計算機能以從前不可想象的速度進行非常準確的計算，有許多在以前因為計算太複雜而用實驗方法來解決的問題，現在都可以用計算方法來解決了，而且在時間方面以及所需的人力物力方面都可以比用實驗方法更經濟。這一點說明了電子計算機在技術科學研究中的重要性。在將來，我們不能想象一個不懂得用電子計算機的技術科學工作者。但更要緊的是：由於電子計算機的創造，數字計算方法將更加多用，技術科學的研究方法將起大的變化。我們才在這改革的萌芽時期，而且電子計算機本身也在迅速地發展，將來到底能做到什麼地步，現在還不能肯定，能肯定的是：下一代的技術科學工作者的工作方法必定比我們這一代有所不同。

我們在前面已說過：數學方法只是技術科學研究中的工具，不是真正關鍵的部分。那麼關鍵的是什麼呢？技術科學中最主要一點是對所研究問題的認識，只有對一個問題認識了以後才能開始分析，才能開始計算。但是什麼是對問題的認識呢？這裡包含確定問題的要點在哪裡，什麼是問題中現象的主要因素，什麼是次要因素；哪些因素雖然也存在，可是它們對問題本身不起多大作用，因而這些因素就可以略而不計。要能做到這一點，我們必須首先做一些預備工作，收集有關研究工作的資料，特別是實驗資料和現場觀測的資料，把這些資料印入腦中，記住它，為下一階段工作做準備，下一階段就是真正創造的工作了。創造的過程是：運用自然科學的規律為摸索道路的指南針，在資料的森林裡，找出一條道路來。這條道路代表了我們對所研究問題的認識，對現象機理的瞭解。也正如在密林中找道路一樣，道路決難順利地一找就找到，中間很可能要被不對頭的蹤跡所誤，引入迷途，常常要走回頭路。因為這個工作是最緊張的，需要集中全部思考力，所以最好不要為了查資料而打斷了思考過程，最好把全部有關資料記在腦中。當然，也可能在艱苦工作之後，發現資料不夠完全，缺少某一方面的資料。那麼為了解決問題，我們就暫時把理論工作停下來，把力量轉移到實驗工作上去，或現場觀察上去，收集必需的資料資料。所以一個困難的研究課題，往往要理論和實驗交錯好幾次，才能找出解決的途徑。

把問題認識清楚以後，下一步就是建立模型。模型是什麼呢？模型就是透過我們對問題現象的瞭解，利用我們考究得來的機理，吸收一切主要因素，略去一切不主要因素所製造出來的“一幅圖畫”，一個思想上的結構物。這是一個模型，不是現象本身。因為這是根據我們的認識，把現象簡單化了的東西；它只是形象化了的自然現象。模型的選擇也因此與現象的內容有密切關係。同是一個物件，在一個問題中，我們著重了它本質的一方面，製造出一個模型。在另一個問題中，因為我們著重了它本質的另一方面，也可以製造出另一個完全不同的模型。兩個不同的模型，看來是矛盾的，但這個矛盾透過對現象的全面性質而統一起來。例如，在流體力學中，在一些低速流動現象中，空氣是被認為不可壓縮的，無粘性的。在另一些低速流動現象中，因為牽連到附面層現象，空氣又變成有粘性的了。在高速流動現象中，空氣又變成可壓縮的了。所以同是空氣，在不同的情況下，可以有不同的模型。這些互相矛盾的模型都被空氣的本質所統一起來。

我們已經說過，在摸索問題關鍵點的時候，我們依靠自然科學的規律。這也說明技術科學的工作必須要能徹底掌握這些客觀規律。必須知道什麼是原則上可行的，什麼是原則上不可行的。譬如永動機就是不可行的。我們也可以說唯有徹底掌握了自然科學的規律，我們的探索才能不盲目，有方向。正如上面所說的，自然科學的規律是技術科學研究的指南針。

有了模型了，再下一步就是分析和計算了。在這裡我們必須運用科學規律和數學方法。但這一步是“死”的，是推演。這一步的工作是出現在科學論文中的主要部分，但它不是技術科學工作中的主要創造部分。它的功用在於透過它才能使我們的理解和事實相比較；唯有由模型和演算得出具體資料結果，我們才能把理論結果和事實相對比，才可以把我們的理論加以考驗。

由前面所說的技術科學工作方法看來，也許有人要問：技術科學的研究方法又有什麼和自然科學研究不同的地方呢？我們可以說這裡沒有絕對的差別，但是有很重要的相對差別。我們可以說以自然科學和工程技術來對比，工程技術裡是有比較多的原始經驗成分，也就是沒有嚴密整理和分析過的經驗成分。這些東西在自然科學裡一般是很少的，就是因為某一問題分析還不夠成熟，不可避免地含有經驗成分，那也是自然科學家們要努力消除的。但在技術科學裡就不同了。它包含不少的經驗成分，而且因為研究物件的研究要求的不同，這些經驗成分總是不能免的。因此這也影響了技術科學的研究方法，它在一定程度上是和自然科學的研究方法有所不同的。我們也可以從另一個方面來說，技術科學是從實踐的經驗出發，透過科學的分析和精煉，創造出工程技術的理論。所以技術科學是從實際中來，也是向實際中去的。它的主要的作用是從工程技術的實踐，提取具有一般性的研究物件，它研究的成果就對那些工程技術問題有普通的應用。也正因為如此，技術科學工作者必須經常和工程師們們聯絡：知道生產過程中存在的實際問題。有時一個技術科學工作者也直接參加解決生產中發生的問題，以取得實踐的經驗。照這樣做，一個技術科學工作者的知識面必然是很廣闊的，從自然科學一直到生產實踐，都要懂得。不但知識廣，而且他還必須要能夠靈活地把理論和實際結合起來，創造出有科學根據的工程理論。

有了工程理論，我們就不必完全按照工作經驗，我們就可以預見，正如有了天體力學的理論，天文學家們就可以預見行星的運行，預告日蝕、月蝕等天文現象。由這一點看來，工程理論又是新技術的預言工具。因而技術科學也能領導工程技術前進，是推進工程技術的一股力量，是技術更新、創造新技術所不可缺的一門學問。

三、力學與航空技術

我們現在舉一個技術科學對工程技術所起作用的例項：航空技術。在這裡起重要作用的是力學這個技術科學，這我們在前面已經講到。力學對航空技術的貢獻是有決定性的，是技術科學與工程技術相互作用的典型。力學本身也就成為技術科學的一個範例，也是我們現在對技術科學這一個概念的來源。

在古典的力學中有兩個重要的分支：一個是流體力學，一個是固體力學。流體力學是處理液體和氣體的運動的，所以它也包括了氣體動力學和空氣動力學。固體力學是處理固體在外力或加速度作用情況下所產生的應力應變,所以包括了強性力學和塑性力學。顯然, 流體力學與飛行器的外形設計和推進問題有密切的關係，而固體力學則與飛行器的結構設計有密切的關係。自然我們認識到流體力學也必然與許多其他工程技術有關係，像水利工程、蒸汽或燃氣渦輪，船舶的設計等。固體力學也必然與所有工程技術中結構強度問題有關係。但是因為在力學迅速發展的時期中，也就是過去這五十年，只有航空技術上的問題最迫切，最嚴重，所以與力學相互作用最強的是航空技術，而不是上面所說的其他工程技術。

在飛機設計中一個基本問題是升力和阻力。升力是飛行所必需的，然而有升力就必然產生阻力。怎麼樣才能在一定升力下減少阻力呢?這也等於問:什麼是一定升力所產生的最小阻力呢?流體力學的偉大科學家L.普郎特耳在受了蘭開斯特耳意見的影響下，創造了著名的有限翼展機翼理論，給出了計算由升力所產生的阻力的方法，這就是所謂感生阻力公式。普郎特耳的研究也指出了減少阻力的方法，他的公式說在一定升力係數下，感生阻力系數是與翼展比成反比例的。因此要減少感生阻力，我們就應該加大翼展比，也就是把翼面作得狹而長。

感生阻力的問題解決了，接著下面的問題就是不由升力所產生的阻力了，也就是所謂寄生阻力。這一部分阻力是由於空氣的粘性而來的。空氣的粘性很小，但是它並不等於零。怎麼樣來考慮小粘性所產生的作用呢?這也是流體力學對航空技術的一個大貢獻。它指出小粘性的作用是侷限於附在表面一層氣流中，也就是附面層中。流體力學也給出分析附面層的方法，並且指出:附面層有時會因為沿著表面在流向壓力增加，感到運動的阻礙，因而從表面分離出去。這樣分離了的附面層就造成渦流，減少了升力，加大了阻力。這些流體力學上研究的結果不但給設計飛機翼形和飛機艙形以原則性指導，而且指出，要減少寄生阻力，我們就必須減小附面層的面積，也就是減少表面面積。由於這一結果，飛機的設計才由多翼面的、帶支柱的外形，走向單冀面、完全流線型化了的外形。

製造完全流線型化的單翼飛機，不能再用不夠堅固的、舊的、鋼架蒙布式的結構，而必須改用全金屬的薄殼結構。但是這是一種新型的結構，工程師們沒有足夠的經驗，要能設計出有高效能的結構，這還是要請教彈性力學家們。他們首先給出計算薄殼結構的折曲負荷或臨界負荷的方法，也就是解決彈性穩定問題。雖然早在十九世紀尤拉就研究過這個問題，給出細柱臨界負荷的公式，但是飛機上用的結構要比這複雜得多，而且薄殼是有表面曲度的，古典的、所謂小擾度理論是不正確的，它給出過高的臨界負荷。在另一方面，有些表面曲度小的結構，雖然折曲了，但是仍然能擔起更大的負載。所以彈性力學家們也還研究了結構在超越臨界負荷的情況，也就是解決了所謂“有效寬度”的問題。這一連串的研究都是在1933年前後作的，因此奠定了全金屬飛機結構的理論基礎。

在這裡我們必須說明的是:結構強度的問題終了是要牽連到材料破壞問題上去的，因為強度就是在破壞的時候的負載，而且對金屬材料來說，在未破壞以前，也必先進入塑性變形階段，因此也要牽連到塑性力學的問題。一直到現在，材料強度問題與塑性力學問題都在研究著，但都還沒有得出定論。所以自然科學的已知規律顯然還不能完全包括工程技術上的現象。但是力學工作者並不因此而放棄對結構強度問題的研究。他可以一面用彈性力學的理論，一面吸取工程實踐上的經驗和實驗的結果，把它們綜合起來，創造出有科學根據而又有實際意義的結構理論，這種在現實條件下爭取有用的理論的精神，是技術科學工作者所不可缺的。

由於上面所說的這些發展，在第二次世界戰爭中，飛機的時速已經達到了700公里，接近了聲音傳播的速度（約每小時1000公里）。當時因為初步實驗上發現物體阻力在聲速附近急驟加大，在工程師中間也有人以為要飛機超過聲速是不可能的，說存在著聲速的牆。就在這時候，氣體動力學家們作出了翼面和機身在超聲速氣流中的運動理論，設計了超風速的風洞，作了許多超聲速氣流的實驗。他們用理論和實驗雙方並進的方法證明超聲速飛機的阻力系數實際上不會太大，所以並沒有所謂聲速的牆。在另一方面，氣體動力學家也參加了噴氣推進機的創造和發展，大大地增高了飛機推進機的效能，因而減少它的重量。力學家的這些貢獻，促成了超聲速飛行的實現。這一關一打破，航空的發展更快了。現在流體力學家正在努力於高超聲速氣動力學和稀薄氣體動力學的研究，幫助超高空、超高速飛行的實現，因而也在促進星際航行的誕生。

因為技術科學的研究物件是具有一般性的，它的研究成果也有廣泛的應用。力學的工作，雖然是由於航空技術迫切的要求，但是，現在已經得到的流體力學和固體力學的研究結果，對其他工程技術部門來說也有很大的幫助。例如燃氣輪機的創制成功是離不開氣體動力學的，而掌握了高速氣流動力學以後，我們也就很自然地看到把高速化學反應用到化學工業中去的可能性。這些力學在航空技術以外的應用對將來的工程技術都是非常重要的。它也說明了，透過技術科學研究中的總結，一個技術部門的經驗與成就就能超越他們的侷限性，伸展到其他方面去，推進了另一些技術部門的發展。技術科學家也是利用這一可能性來預見新技術，指出工程技術下一階段的發展方向。

四、技術科學的一些新發展方向

我們在上一節中，約略地介紹了一些技術科學的情況。但是流體力學、彈性力學和塑性力學都是比較成型的，已經有了不少工作的學科。現在，我們要談一談今後技術科學發展的幾個方向，幾個需要開拓的學科。為了簡明起見，我們制了一張表。表的第一欄是學科的名稱;第二和第三欄是這個學科在自然科學抽用的部分和在技術經驗方面抽用的部分。這也就形成這個學科的資料，要從這兩部分綜合起來創造出這門技術科學;第四欄是現在可以看出來的內容，也就是研究題目;第五欄是這門學科研究成果的應用，也因此可以表現出這門科學的重要性。我們從這個表裡面可以看出第三欄的技術經驗組成部分和第五欄的應用方面常常是相同的，這又一次說明技術科學基本上是從工程技術上來，到工程技術中去的學科。

表1也許太簡單了，我們再來介紹一下各學科的大意。

表1 技術科學的幾個發展方向

化學流體力學這是一門研究流體中有化學變化、熱的發生和吸收的動力學。因為有化學變化，所以流體各部分的成分就不能一樣，成分不一樣就引起了各種擴散過程。自然，因為有熱能的發生和吸收，也有溫度的不均勻性，有熱傳導的問題。所以，它基本上是一門比流體力學還要複雜的科學。

物理力學這門技術科學的目的是由物質的微結構，原子、分子的性質，透過統計物理的方法來計算物質的宏觀性質，這裡也包含材料強度的物理理論。這也就是說我們希望用計算的方法來得到工程用的介質和材料的性質。這是一個節省時間、人力和物力的很上算的方法。雖然近代物理和化學的成就是很大的，但是要完全靠它們來推演出物質的宏觀性質還是不可能的，在許多地方，我們要採用半理論半經驗的方法來解決問題。這也說明了物理力學的內容和研究方法與統計物理、物理化學、化學物理是有所不同的。物理力學要在這些自然科學的基礎上，更進一步地結合實際，求對工程技術有用的結果。

電磁流體力學這是研究導電液體和氣體在電磁場中的動力學。導電的液體是液體金屬，它們在核子反應堆中常常被用為冷卻劑。要傳送液體金屬可以用一種電磁泵，泵裡面完全沒有轉動的機件，只靠轉動的電磁場來推動液體金屬。導電的氣體是離子化了的氣體，也就是高溫的氣體（在一萬度以上的高溫）。這種高溫在超高速飛行器的附面層裡可以出現。這裡的問題是怎樣才能有效地冷卻表面，不使它的溫度過分升高。

流變學流變學是研究特別液體的動力學。這類液體的應力應變關係要比普通液體（像水）複雜得多，它包括膠體、油漆等。這門技術科學已經有多年的歷史，只不過這方面的工作做得不夠。譬如一方面我們可以用儀器測定油漆的各種性質，一方面我們對油漆也有些具體的要求，像用刷子刷上油漆，過後要不顯刷子的印跡。但是現在的流變學就還不能把這兩件事連起來，明確要什麼樣的物理性質才能滿足具體要求。要做到這樣，就是流變學今後發展的主要方向。

土和岩石力學我國現在正在進行大規模的基本建設，在土石工程中累積了不少經驗，在大爆破作業中也學會了先進操作方法。但這些都還沒有作出科學的總結，創造出土壤和岩石移動工程的理論，這是不應該的。土和岩石力學的研究任務就是要補足這個缺陷。此外，我們也要研究電流對土壤的影響，土壤中的電滲問題。

核反應堆理論這門技術科學的內容是設計反應堆的理論，幾年來這方面的工作一直是物理學家兼任的，現在應該把這部分工作計劃為技術科學的一個部門，不再去麻煩物理學家。

工程控制論這是生產過程自動化和自動控制系統的基礎理論。它比一般所謂自動調節和遠距離操縱理論的範圍要廣，而它也正在引用最近系統數學的成就來更進一步擴大它的領域，為設計更完善的自動控制系統打下基礎。

計算技術這學科是為了設計更好的、多種多樣的電子計算機，和更有效地使用電子計算機。現在在這一個方面工作的有無線電電子工程師、電路網路專家，也有計算數學專家和數理邏輯家。如果只把這些不同專業的人放在一起，他們只形成一個“混合物”，是不會有效地共同工作的。只有當這幾方面的專家互相瞭解，互相貫通了他人的專業以後，也就是說結合起來成了“化合物”以後，這才能推進計算機的發展，做到這一步也就是把他們各個不同的專業變成一個共同的專業—計算技術這一門技術科學。

工程光譜學要把生產過程自動化，就要能迅速地、精確地知道生產過程每一部分的情況，作為控制的依據。在許多化學工業、冶金工業和燃燒過程中，最主要的測定就是物質成分的分析。最快最準的測定方法就是光譜分析法和質譜分析法，而且這些分析的一套儀器也能自動化，不經過人的操作，就能將分析的結果傳輸到過程的控制系統中去。怎麼樣來設計這種自動儀器?這需要理論。此外，現在我們只知道怎樣處理均勻氣體的光譜，如果我們更進一步處理不均勻氣態的光譜，像一個火焰的光譜，用這樣的光譜分析出其中每一點的不同成分，那就需要更進一步來發展光在物質中傳導的理論。這些問題就是工程光譜學的研究物件。

運用學這門技術科學工作的內容是用近代數學的成就，特別是統計數學的成就，來研究最有效地使用人力、生產工具、武器、物資等等的方法和安排，也就是把一切規劃工作放在科學的基礎上。自然，以前作規劃工作的人們也引用了些數學，但是因為用的數學方法是很初級的，工作的範圍受了很大限制，所以不能夠徹底解決問題。運用學就是要用最有效的數學方法來突破這個限制，創造出作規劃的一般方法，建立起規劃的理論。我們可以看到，運用學研究中所出現的因素與一般科學有所不同。它不研究物質的能量和動量，也沒有什麼動力學問題。運用學專考究一個組織、一個系統的運用效果，和組織間與系統間的消長關係。

我們在附表裡和前面各節中介紹了些技術科學的發展新方向，有的是新的學科，有的是老學科但是要朝新的方向走。這裡必須說明的是，由於個人知識的限制，我不可能把所有發展的方向都羅列出來，列出來的是不完全的，而其中有一半是和力學有關的。顯然還有許多別的學科沒有列出來，舉一個例子，現在物理學家研究半導體，但是他們研究的重點是半導體在電子器件和電力技術上的應用，所以這樣的一門學科實在是一門技術科學。此外也很顯然的，說這些是發展的新方向，並不等於說老一點的技術科學部門就沒有前途，不必發展了。人們的知識是要永遠前進的，不會走到終點的。而且任何在這些舊部門工作的人，任何流體力學家、彈性力學家、塑性力學家，都知道在他們自己專業裡面還存在著一連串的問題等待解決，這些問題也和工程技術有密切關係，不容忽視。

五、技術科學對其他科學的貢獻

我們在前面已經提到自然科學、技術科學和工程技術之間的相互影響和相互提攜，這也就是說，我們不能只看到自然科學作為工程技術的基礎這一面，而忽略了反過來的一面，一個反饋作用，也就是技術科學對自然科學的貢獻。為什麼有這一個可能性呢?我們在第一節裡就說明為什麼自然科學是不可能盡善盡美的，不可能把工程技術完全包括進來，而技術科學卻能把工程技術中的寶貴經驗和初步理論精煉成具有比較普遍意義的規律，這些技術科學的規律就可能含有一些自然科學現在還沒有的東西。所以技術科學研究的成果再加以分析，再加以提高就有可能成為自然科學的一部分。這裡的一個明顯例子就是工程控制論。工程控制論的內容就是完全從實際自動控制技術總結出來的，沒有設計和運用控制系統的經驗，絕不會有工程控制論。也可以說工程控制論在自然科學中是沒有它的祖先的。但是工程控制論一搞出來，我們很容易看到它的應用並不侷限於人為的控制系統。在自然界裡，生物的生長和生存都有它們自己的相應控制系統，而這些自然控制系統的執行規律也是依照工程控制論中的規律的。所以工程控制論中的一些規律，必然是更廣泛的控制論的一部分，而這個更廣泛的控制論就是一切控制系統（人為的和自然的）的理論，它也必然是生物科學中不可缺少的，是生物科學的一部分。現在有些人認為從前生物科學家因為沒有控制論這一工具，所以只看到了生命現象中的能量和物質運動問題，沒有注意到更關鍵的控制問題，因而歪曲了實際，得不到深人的瞭解。由此看來，一門技術科學，工程控制論，對一門自然科學、生物科學，是有非常重要的貢獻的。

其實技術科學對其他科學的貢獻還不限於自然科學。我們來看一看運用學。這門學科也是在自然科學領域裡沒有祖先的。它是由於改進規劃工作的實際需要而產生的。規劃工作中的工程經濟、運輸規劃還可以說是工程技術，而生產規劃就已經有點出了工程技術的範圍，部分地踏入社會科學的領域中去了。現在運用學的歷史還太短，內容還不豐富，但是我們肯定，再過些時候，當運用學有了進一步的發展以後，它的應用範圍必定會更擴大，會更向社會科學部門伸展。我們這樣說是有緣故的。考慮一下社會科學中的一個重要部門的政治經濟學對社會主義部分有些什麼研究的題目，這裡有關運用學的至少有下列幾個:

（一）國民經濟各部門間的關係，也就是生產生產資料的部門和生產消費資料的部門之間的關係，工農業生產部門和交通運輸部門之間的關係，生產部門和商業部門、物資供應部門、財政金融部門等等之間的關係。

（二）各地區間的關係，也就是在一個社會主義國家裡面，因為各個地區人口條件和自然條件的差別，造成在某種程度上的地區相對獨立性，不可能每一地區都完全平衡，每一地區都和其他地區有同樣的發展程度，這裡就產生了地區間的關係。

（三）社會主義國家和別的國家的經濟關係，也就是社會主義國家之間的關係和社會主義國家與資本主義國家之間的關係。

上面這一些經濟關係的分析和研究可以用一個運用學裡面的工具，線性規劃來進行。自然，線性規劃是一個初步的近似解法，但是運用學的發展自然會創造出更好的工具，像非線性規劃和動態規劃。所以我們相信一門技術科學，運用學，對政治經濟學會作出很大的貢獻。把政治經濟學精確化，也就是把社會科學從量的側面來精確化。

在這裡我想應該附加一個說明。許多人一聽見要把社會科學精確化一定會有意見，就要提出抗議說:社會科學是碰不得的，自然科學家也好，技術科學家也好，你們都請站開！我想這大可不必，但所以有些人會對社會科學的精確化有這樣反應，也不是沒有一定的理由。可能是因為怕如此一精確化，反而把社會科學搞壞了。在資本主義國家中也的確有一批所謂度量經濟學（Economotrics）家，他們的大本營在美國的芝加哥，目的是把數學的分析方法應用到經濟學上去。他們已經搞了幾十年了，但是沒有搞出什麼好結果，沒有能解決經濟上的什麼問題。這是證明了經濟學不能精確化嗎?我想不是的。這些度量經濟學家們的出發點是資本主義不正確的經濟學說。用資本主義的不正確觀點，怎樣會得出與實際相符合的結果呢?如果度量經濟學家成功了，那我們倒反而要擔心了。我們知道引用數學不會把原則上不正確的東西變成正確，也不會把原則上正確的東西變成不正確，數學只是一個工具，一個加快我們運算的工具，使得我們的分析能夠更深人，更精確。所以我們沒有理由怕社會科學會因引用數學方法而搞壞了。

另一個對社會科學精確化的顧慮是怕社會現象中有許多因素不能確實的估計，因而認為精確化是不可能的。不能確實估計的因素可以在兩種不同情況下出現，一種是統計資料不夠，一種是因素本身確是不易預見的，例如工人勞動積極性。前一種情況是不應該有的，真正的困難倒是因為不採用數學分析方法，所以難以確定哪一個統計數字是重要的，因而統計資料有不切實用的情形。至於第二種情況，因素的可能變動大，不易固定，我想也不是放棄精確化社會科學的理由。誰都承認社會科學不是毫無客觀規律的學問，只要有規律，這些規律就可以在一定程度上用數來描述出來。如果一個因素不能固定，我們也可以不固定它，把它當作一個有某種統計性質的“隨機變數”，也就是說標明這個因素不同數值的機率是什麼，整個問題的演算仍然可以精確的進行。而且近代統計數學有多方面的發展，我們完全有條件來處理這種非決定性的運算，只不過計算的結果不是一定的某種情祝，而是很精確地算出各種不同情況的出現機率是什麼。這對規劃工作來說是正確的答案。而其實一件在起初認為不能用數字來描述的東西，只要我們這樣地來做，我們就發現，透過這個工作能把我們的概念精確化，把我們的認識更推深一步。所以精確化不只限於量的精確，而更重要的一面是概念的精確化。而終了因為達到了概念的精確化也就能把量的精確化更提高一步。

再有一個反對把社會科學精確化的理由是說:社會現象中的因素如此之多，關係又如此之複雜，數學的運算怕是不能實行的。其實這一個理由現在也不成立了。現在我們已有了電子計算機，它的計算速度，遠遠超過人的計算速度，因此我們處理複雜問題的能力提高了千萬倍，我們決不會只因為計算的困難而阻礙了我們的研究。

由此看來，我們沒有理由反對把精密的數學方法引人到社會科學裡。但是到底這樣精確化又有什麼好處呢?舉個例子:精確化了的政治經濟學就能把國民經濟的規劃做得更好、更正確，能使一切規劃工作變成一個有系統的計算過程，那麼就可以用電子計算機來幫助經濟規劃工作，所以能把規劃所需的時間大大地縮短。也因為計算並不費事，我們就能經常的利用實際情報，重新作規劃的計算，這樣就能很快地校正規劃中的偏差和錯誤。我們甚至可以把整個系統放到一架電子計算機裡面去，直接把新的統計資料傳入計算機，把計算機作為經濟系統的動態模型，那就可以經常不斷的規劃，經常不斷的校正，這樣一定能把經濟規劃提到遠超過於現在的水平。所以我們可以想象得到，通過了運用學把數學方法引用到社會科學各部門中去，我們就能把社會科學中的某些問題更精密地、更具體地解決。當然，也許現在的社會科學家們會認為這樣就把社會科學弄得不像社會科學了，但是之所以“不像”，正是因為有了新的東西，有了更豐富的內容，正是因為社會科學裡產生了新的部門，這又有什麼不好呢?

六、謝語

作者在寫這篇論文的時期，把內容的一部分或全部和中國科學院及中國科學院力學研究所的許多位同事討論過。因為有了這些討論，起先說得不清楚的地方說得更明白些了，起先說得不妥當而容易引起誤解的地方也就修正了。作者在這裡對他們給的幫助謹表謝意。