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【了解科学】对比清单应用: 工程与技术发展是科学么?

【了解科学】对比清单应用: 工程与技术发展是科学么?

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  • 我们无法准确定义科学是什么。但科学有一系列的关键特征,总结在对比清里。


工程和技术都和解决问题有关。

工程包括应用科学和数学知识去设计和操作物体、系统、过程,帮助我们解决问题或达成目标。这些过程经常包含了开发新技术。

虽然我们通常会把“技术”这个词和芯片、卫星等联系到起来,但事实上“技术”这个概念指的是大范围内的创新。从最简单的工具(例如黑猩猩用来钓白蚁的小棍)到实际问题解决(水中加氟来防止蛀牙),我们为满足目的、改变自然界而制作或操作的,都算技术。


工程和新技术发展,与科学紧密相连。在科学研究中,我们用到很多技术,而科学知识也能帮助工程师完成任务和建造新技术。

但工程和科学是一回事么?开发下一代手持音乐播放器,或者从玉米植株中提取新能源,是在做科学么?


应用对比清单,看工程和科学有什么相同之处和不同之处:


提出关于自然界的问题?
(科学定义中的)自然界包括了我们周遭物理世界的“所有”组成,其中就有人造的事物。工程“的确”聚焦于自然世界,让我们能够将原材料塑造成制造通信部件,或设计更高效的流程,分离植物中的有效成分和有毒成分。


以解释自然界为目的?
我们可以想到,工程关注的是应用,而非解释。举例来说,虽然在开发长距离声音传播时会对声波有了新解释,然而这些解释不是工程的核心目标。


有可验证的观点?
工程依赖科学知识,而科学知识是可验证的。此外,一项新技术本身可以作为对科学观点的验证。举例来说,为了验证电和磁如何工作,人们开发了史上第一根天线。如果天线的运行和人们预期的很不一样,那么我们会重新检查相关的基础知识。

图:赫兹辐射器(左)和谐振器是第一套用来产生和探测无线电波的仪器,时间大约在1890年左右。


依赖证据?

通常来说,决定新工具是否有效,需要验证技术创新、收集证据。进一步来说,为了优化新技术的表现,工程师经常需要进行多轮验证、证据收集、设计修改。例如,开发安全且有效的小儿麻痹症疫苗,用了二十多年的证据收集。然而需要指出,虽然科学的主要关注点在于为观点设计和实施多重验证,工程关注的验证只是为了能推进一项技术的发展。


和科学共同体有关么?

很多案例中,新技术的种子是在科学共同体中种下的;还有些时候,新技术产生于商业目的的研究开发中。


商业团体和科学中都会形成合作,但强调的点不一样,商业把产品和服务带向市场,而非建立知识,因此有一套不同于科学共同体的标准。比如,商业团体不倾向于像科学共同体那样公开分享观点(例如商业机密等专属信息)。


然而,我们要了解,很多商业团体中也有科学家,科学研究中有很多工程师;因此科学家和工程师在这个问题上,并没有一条非常清晰的划分线。



引出进一步研究?

新科技的发展常常会引出进一步的研究,虽然不全是这样。


引发信新研究有两种方式。第一,一种新科技会引发进一步研究,去精细化产品、改进产品。想一想最近电子产品的进步——从50年代笨重简单的晶体管到现代计算机里强大的芯片,这些创新需要密集的研究。第二,新技术能带来新数据和分析工具,能推进纯科学研究。例如哈勃太空望远镜就是一项开创性的技术成就。有了它,天文学家能更深入更聚焦地观察宇宙,这引出了进一步的研究主题,例如恒星形成和黑洞。


图:1947年产生的第一个晶体管。它是由金箔、一片塑料、一块锗晶体、一个回形针做成的。这项技术发展带来了芯片技术,右图中的芯片是1977年的。




参与者遵守科学规范?

不同的团体都会有新技术的发展,这些团体对成员有不同的期望。科学共同体维护的行为准则,不一定适用于其他团体。例如,科学家应该开放地与他人交流自己的验证结果,但这可能不适合在为市场开发某种特定技术的工程师。事实上,在商业世界,行为标准可能是不要让他人知道这些信息,这样他人才不会开发竞争性技术。然而,重要的是知道,工程和科学之间没有清晰的划分线;工程师和科学家可能在多个团体工作,在不同情境下遵守多个团体的规范。

你做出判断了么?你觉得,技术发展和科学有多相似,又有多不同?



我们的答案:


学研究和工程紧密相关。事实上,它们构成了一个正反馈环。科学家建立自然世界如何运作的知识,科学家利用这些知识开发有用的技术,这些技术反过来又会提供关键的观察和工具,帮助科学家建立有关自然世界更多的知识。


尽管关系紧密,这两个领域有显著差异:工程的主要目的是应用科学观点解决实际问题——而非了解自然世界如何运作。因此,人们要遵循不同领域各自的规范,以支持完成各自的目标。




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Understanding Science. 2017. University of California Museum of Paleontology. 3 January 2017 <http://www.understandingscience.org>.  
 

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