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什么是工程师？当你想象工程师时，脑海中会出现什么？工程学又是怎样一门学科呢？实际上，工程学涵盖了一系列涉及范围极其广泛的活动。工程师负责汽车、电脑、电话和真空吸尘器等日常用品的设计、生产和维护，也负责航天飞机和肾透析机等非日常用品的设计和生产。他们还负责直观上根本不是物品的事物：公路和铁路系统、输送水电的管道和电线网络、支持移动电话的蜂窝网络，以及每天处理数百万笔金融交易的 IT 系统。从设计某种设备的*小部件到管理整个设计项目，再到监督施工现场和生产线，工程师的工作涉及诸多层面。工程学和工程师遍布我们生活的每个角落。

《人人都该懂的工程学》属于湛庐文化重磅推出的“新核心素养”系列图书之一。本系列图书致力于推广通识阅读，扩展读者的阅读面，培养批判性思考的能力。其中涵盖了哲学、心理学、法律、艺术、物理学、生物科技等诸多人文科学和自然科学的知识，其中《人人都该懂的工程学》从工程学以外的视角出发，捕捉工程实践对世界产生的巨大、广泛且包罗万象的影响，了解工程师和工程学在提高人们生活品质方面所起的至关重要的作用。

前言什么是工程学

01 工程学的历史与发展

工程学的悠久历史

工程行业的出现

工程学与工程师

工程学与科学

工程学与其他技术

02工程的世界与世界的工程

土木工程:创建城市，改变乡村

结构工程:更高、更轻、更强

机械工程:从火车到 1000 制动马力

电气工程与电子学:电力的普及化

信息与通信技术:策划一场新的革命

化学工程、材料科学与纳米技术

生物医学工程:成像、修复与监控

03工程师的思维与方法: 工程学的核心要素

发明、创新与制造:从概念到现实

科学、数学与计算:建模、预测、测试

工程设计:从需求到解决方案

系统和复杂性:涌现、不可预测性与人为因素

风险、不确定性与失败:把控未来

04 工程学与社会

工程学如何塑造社会

娱乐业中的工程学

社会如何塑造工程学

工程学中的伦理责任

遵守规范:工程师的道德准则

05 我“修”故我在:工程学与知识

工程学所必需的非技术知识

追求知识:支持科学发展的工程学

哲学工程:了解我们的思想

工程知识的独特之处

06 传承与发展:工程学的过去与未来

基础设施老化

工程能力

能源挑战

调节气候

结论:工程学的局限性?

注释

推荐阅读书目

参考书目

致谢

[英]娜塔莎·麦卡锡(Natasha McCarthy)

英国皇家工程学院政策顾问，英国皇家学会高级政策领导小组成员，伦敦大学学院 科学、技术、工程与公共政策跨学科荣誉讲师。

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什么是工程学

什么是工程师?当你想象工程师时，脑海里会出现什么?是那个让困在车站的火车开动的人吗?还是那个修理不能排出污水的洗衣机的人呢?

或许这样的想象更恰当:工程师是设计和监造在车站蓄势待发的复杂机器零件的人，也有可能是设计和管理交通基础设施的人，而车站或铁路段只是其中的一部分。工程师可能是复杂水泵的设计者，可能是洗衣逻辑控制程序的设计者，也可能是设计和制造大型家电的企业管理者。

你甚至可以把工程师想象为电信或软件专家，他们举行的电话会议或虚拟讨论区让火车旅行变得多此一举;或者是化学工程师，通过某种方式彻底消除了洗衣服这种琐事。实际上，工程师仍在努力实现后者，但目前还只是一种希望。

工程学涵盖了一系列涉及范围极其广泛的活动。工程师负责汽车、电脑、电话和真空吸尘器等日常用品的设计、生产和维护，也负责航天飞机和肾透析机等非日常用品的设计和生产。他们还负责直观上根本不是物品的事物:公路和铁路系统、输送水电的管道和电线网络、支持移动电话的蜂窝网络，以及每天处理数百万笔金融交易的 IT 系统。从设计某种设备的小部件到管理整个设计项目，再到监督施工现场和生产线，工程师的工作涉及诸多层面。虽然并不是所有被称为工程师的人都被这个行业认可为工程师，但“工程师”作为一个标签，其广泛性和多元性可能超越了“科学家”。

由于其广泛性，写一本工程学方面的书籍似乎是不太可能的。尤其是对于在工程学某一领域内工作(如废水处理领域)，且对这一领域所有的细节和复杂性已了如指掌的工程师而言，用一本简短的书介绍工程学的“全部”可能是不可思议的。或许正因为我并不是专注于某一特定领域或某一项目的工程师，所以我不会摒弃这种整体思想!

本书从工程学以外的视角出发，从广义上看工程学，这或许只是泛泛而论，但其目的是捕捉工程实践对世界产生的巨大、广泛且包罗万象的影响。我希望以这种方式，来传达一个虽尚未涉足工程学的实质，但却与这一领域的从业者进行过合作的人对工程学的敬畏之心。

我的意图是，让非工程学领域的从业者从这本初学者指南中了解工程学在塑造生活方式、文化、社会、知识中所发挥的作用，让大家知道，工程学或许与科学和艺术一样，发挥着巨大的作用。我希望工程师阅读本书之后会对工程学的全貌有全新的、启发性的理解，并带着这种理解处理日常生活中的细节和局部问题。工程师十分关心自己的职业，我希望这本书能够传达出工程师对自己所从事的工作抱有的信念。

本书还有一个目的，那就是体现工程师和工程学在提高人们生活品质方面所起的至关重要的作用。例如，气候变化影响全球的每一个人，因而迫切需要采取措施以减缓其进程、减轻其影响，开发更清洁的能源生产方式，以更节能的方式进行供热、制冷、旅行、计算等基本活动。尽管世界各地的政治家们达成了减少碳排放的目标，并订立了应对气候变化的协议，但是将这些承诺和良好意愿变为现实方面发挥重要作用的是工程师。

下面的章节将带领大家领略工程产品的许多成就，了解工程学给我们居住的世界留下的印记，以及工程师对现在和未来产生的影响，无论是好是坏。本书不是对工程学的介绍，而是对基础工程实践的描述。相反，本书试图概述工程学的特点——如果有的话。本书着眼于工程师面临的各种问题、工程学应对各种挑战的方法，以及工程学在通过不懈努力改善人们生活方式的过程中对人类知识做出的贡献。本书将歌颂常被忽视的工程成就，批判工程实践可能造成的损害，也将指出工程师未来面临的挑战。工程师将在解决世界面临的一些巨大挑战上扮演主要角色。

本书从社会学和哲学的角度出发，就工程师的角色和责任提出了许多问题，同时也回答了许多问题。我希望本书能为非工程师(还有非数学家和非物理学家)所用，向读者展示从工程学中可以学到的东西是多么丰富。

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人们普遍认为，科学的目的是描述世界，那个世界是独立于科学家的描述而存在的。科学揭示大自然的奥秘，只是为了讲述一个好故事，基于讲述者的哲学观点，这个故事可能是真实的，也可能是对观察到的事实的一个不错的解释。但是工程师想要了解这些奥秘，以便利用这些奥秘在与大自然的博弈中发挥作用，并重塑世界。工程师想了解世界，是为了改变世界。

编辑推荐

一本书读懂遍布生活每个角落的工程学，通识读本“新核心素养”系列重磅推出！

工程学看似离我们很遥远，实则遍布我们生活的每个角落。《人人都该懂的工程学》从工程学的历史与发展，到工程师的思维与方法

从工程学的世界看世界的工程，了解工程如何塑造社会、文化与生活。

《人人都该懂的工程学》将带领你领略工程产品的许多成就，了解工程学给我们这个世界留下的印记，以及工程师对现在和未来产生的影响，认识工程学在通过不懈努力改善人们生活方式的过程中所作出的贡献。

●湛庐文化出品。

书摘插图

什么是工程学

什么是工程师?当你想象工程师时，脑海里会出现什么?是那个让困在车站的火车开动的人吗?还是那个修理不能排出污水的洗衣机的人呢?

或许这样的想象更恰当:工程师是设计和监造在车站蓄势待发的复杂机器零件的人，也有可能是设计和管理交通基础设施的人，而车站或铁路段只是其中的一部分。工程师可能是复杂水泵的设计者，可能是洗衣逻辑控制程序的设计者，也可能是设计和制造大型家电的企业管理者。

你甚至可以把工程师想象为电信或软件专家，他们举行的电话会议或虚拟讨论区让火车旅行变得多此一举;或者是化学工程师，通过某种方式彻底消除了洗衣服这种琐事。实际上，工程师仍在努力实现后者，但目前还只是一种希望。

工程学涵盖了一系列涉及范围极其广泛的活动。工程师负责汽车、电脑、电话和真空吸尘器等日常用品的设计、生产和维护，也负责航天飞机和肾透析机等非日常用品的设计和生产。他们还负责直观上根本不是物品的事物:公路和铁路系统、输送水电的管道和电线网络、支持移动电话的蜂窝网络，以及每天处理数百万笔金融交易的 IT 系统。从设计某种设备的小部件到管理整个设计项目，再到监督施工现场和生产线，工程师的工作涉及诸多层面。虽然并不是所有被称为工程师的人都被这个行业认可为工程师，但“工程师”作为一个标签，其广泛性和多元性可能超越了“科学家”。

由于其广泛性，写一本工程学方面的书籍似乎是不太可能的。尤其是对于在工程学某一领域内工作(如废水处理领域)，且对这一领域所有的细节和复杂性已了如指掌的工程师而言，用一本简短的书介绍工程学的“全部”可能是不可思议的。或许正因为我并不是专注于某一特定领域或某一项目的工程师，所以我不会摒弃这种整体思想!

本书从工程学以外的视角出发，从广义上看工程学，这或许只是泛泛而论，但其目的是捕捉工程实践对世界产生的巨大、广泛且包罗万象的影响。我希望以这种方式，来传达一个虽尚未涉足工程学的实质，但却与这一领域的从业者进行过合作的人对工程学的敬畏之心。

我的意图是，让非工程学领域的从业者从这本初学者指南中了解工程学在塑造生活方式、文化、社会、知识中所发挥的作用，让大家知道，工程学或许与科学和艺术一样，发挥着巨大的作用。我希望工程师阅读本书之后会对工程学的全貌有全新的、启发性的理解，并带着这种理解处理日常生活中的细节和局部问题。工程师十分关心自己的职业，我希望这本书能够传达出工程师对自己所从事的工作抱有的信念。

本书还有一个目的，那就是体现工程师和工程学在提高人们生活品质方面所起的至关重要的作用。例如，气候变化影响全球的每一个人，因而迫切需要采取措施以减缓其进程、减轻其影响，开发更清洁的能源生产方式，以更节能的方式进行供热、制冷、旅行、计算等基本活动。尽管世界各地的政治家们达成了减少碳排放的目标，并订立了应对气候变化的协议，但是将这些承诺和良好意愿变为现实方面发挥重要作用的是工程师。

下面的章节将带领大家领略工程产品的许多成就，了解工程学给我们居住的世界留下的印记，以及工程师对现在和未来产生的影响，无论是好是坏。本书不是对工程学的介绍，而是对基础工程实践的描述。相反，本书试图概述工程学的特点——如果有的话。本书着眼于工程师面临的各种问题、工程学应对各种挑战的方法，以及工程学在通过不懈努力改善人们生活方式的过程中对人类知识做出的贡献。本书将歌颂常被忽视的工程成就，批判工程实践可能造成的损害，也将指出工程师未来面临的挑战。工程师将在解决世界面临的一些巨大挑战上扮演主要角色。

本书从社会学和哲学的角度出发，就工程师的角色和责任提出了许多问题，同时也回答了许多问题。我希望本书能为非工程师(还有非数学家和非物理学家)所用，向读者展示从工程学中可以学到的东西是多么丰富。

媒体评论

这是同类书中*好的一本，对工程学进行了大胆而全面的介绍。

——史蒂文福勒

英国华威大学社会学教授

一本非常好看的书。书中充满了有趣的故事，对创新与创造感兴趣的人来说，读这本书是一种享受。

——达梅温迪.霍尔

英国南安普顿大学计算机科学教授、英国计算机协会会长

这本书对工程师的想法和行为讲解得非常全面。

——伊戈尔. 亚历山大

伦敦帝国理工学院名誉教授

不仅仅是对工程师，娜塔莎.麦卡锡向我们所有人提出了挑战，要我们对越来越丰富的设计世界的方式负责。

——卡尔.米查姆

技术哲学家、美国科罗拉多矿业学院教授

前言

什么是工程学

什么是工程师?当你想象工程师时，脑海里会出现什么?是那个让困在车站的火车开动的人吗?还是那个修理不能排出污水的洗衣机的人呢?

或许这样的想象更恰当:工程师是设计和监造在车站蓄势待发的复杂机器零件的人，也有可能是设计和管理交通基础设施的人，而车站或铁路段只是其中的一部分。工程师可能是复杂水泵的设计者，可能是洗衣逻辑控制程序的设计者，也可能是设计和制造大型家电的企业管理者。

你甚至可以把工程师想象为电信或软件专家，他们举行的电话会议或虚拟讨论区让火车旅行变得多此一举;或者是化学工程师，通过某种方式彻底消除了洗衣服这种琐事。实际上，工程师仍在努力实现后者，但目前还只是一种希望。

工程学涵盖了一系列涉及范围极其广泛的活动。工程师负责汽车、电脑、电话和真空吸尘器等日常用品的设计、生产和维护，也负责航天飞机和肾透析机等非日常用品的设计和生产。他们还负责直观上根本不是物品的事物:公路和铁路系统、输送水电的管道和电线网络、支持移动电话的蜂窝网络，以及每天处理数百万笔金融交易的 IT 系统。从设计某种设备的小部件到管理整个设计项目，再到监督施工现场和生产线，工程师的工作涉及诸多层面。虽然并不是所有被称为工程师的人都被这个行业认可为工程师，但“工程师”作为一个标签，其广泛性和多元性可能超越了“科学家”。

由于其广泛性，写一本工程学方面的书籍似乎是不太可能的。尤其是对于在工程学某一领域内工作(如废水处理领域)，且对这一领域所有的细节和复杂性已了如指掌的工程师而言，用一本简短的书介绍工程学的“全部”可能是不可思议的。或许正因为我并不是专注于某一特定领域或某一项目的工程师，所以我不会摒弃这种整体思想!

本书从工程学以外的视角出发，从广义上看工程学，这或许只是泛泛而论，但其目的是捕捉工程实践对世界产生的巨大、广泛且包罗万象的影响。我希望以这种方式，来传达一个虽尚未涉足工程学的实质，但却与这一领域的从业者进行过合作的人对工程学的敬畏之心。

我的意图是，让非工程学领域的从业者从这本初学者指南中了解工程学在塑造生活方式、文化、社会、知识中所发挥的作用，让大家知道，工程学或许与科学和艺术一样，发挥着巨大的作用。我希望工程师阅读本书之后会对工程学的全貌有全新的、启发性的理解，并带着这种理解处理日常生活中的细节和局部问题。工程师十分关心自己的职业，我希望这本书能够传达出工程师对自己所从事的工作抱有的信念。

本书还有一个目的，那就是体现工程师和工程学在提高人们生活品质方面所起的至关重要的作用。例如，气候变化影响全球的每一个人，因而迫切需要采取措施以减缓其进程、减轻其影响，开发更清洁的能源生产方式，以更节能的方式进行供热、制冷、旅行、计算等基本活动。尽管世界各地的政治家们达成了减少碳排放的目标，并订立了应对气候变化的协议，但是将这些承诺和良好意愿变为现实方面发挥重要作用的是工程师。

下面的章节将带领大家领略工程产品的许多成就，了解工程学给我们居住的世界留下的印记，以及工程师对现在和未来产生的影响，无论是好是坏。本书不是对工程学的介绍，而是对基础工程实践的描述。相反，本书试图概述工程学的特点——如果有的话。本书着眼于工程师面临的各种问题、工程学应对各种挑战的方法，以及工程学在通过不懈努力改善人们生活方式的过程中对人类知识做出的贡献。本书将歌颂常被忽视的工程成就，批判工程实践可能造成的损害，也将指出工程师未来面临的挑战。工程师将在解决世界面临的一些巨大挑战上扮演主要角色。

本书从社会学和哲学的角度出发，就工程师的角色和责任提出了许多问题，同时也回答了许多问题。我希望本书能为非工程师(还有非数学家和非物理学家)所用，向读者展示从工程学中可以学到的东西是多么丰富。

书籍介绍

什么是工程师？

当你想象工程师时，脑海中会出现什么？

工程学又是怎样一门学科呢？

……

实际上，工程学涵盖了一系列涉及范围极其广泛的活动。工程师负责汽车、电脑、电话和真空吸尘器等日常用品的设计、生产和维护，也负责航天飞机和肾透析机等非日常用品的设计和生产。他们还负责直观上根本不是物品的事物：公路和铁路系统、输送水电的管道和电线网络、支持移动电话的蜂窝网络，以及每天处理数百万笔金融交易的 IT 系统。从设计某种设备的最小部件到管理整个设计项目，再到监督施工现场和生产线，工程师的工作涉及诸多层面。工程学和工程师遍布我们生活的每个角落。

《人人都该懂的工程学》属于湛庐文化重磅推出的“新核心素养”系列图书之一。本系列图书致力于推广通识阅读，扩展读者的阅读面，培养批判性思考的能力。其中涵盖了哲学、心理学、法律、艺术、物理学、生物科技等诸多人文科学和自然科学的知识，其中《人人都该懂的工程学》从工程学以外的视角出发，捕捉工程实践对世界产生的巨大、广泛且包罗万象的影响，了解工程师和工程学在提高人们生活品质方面所起的至关重要的作用。