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。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”。

美发店的工程学

随时观察你周围的环境，想想你周围有多少物品是工程产物，你就能很容易地感受到，工程学无处不在。例如，我去的理发店。理发店可能是人们能想到的与工程领域最不相关的地方了（除非某些理发师喜欢自称为“发型工程师”），但如今的理发店完全依赖于工程产品。从最基本的方面来说，当代理发店需要供电，这不能没有电气工程；需要供水，这不能没有土木工程；需要锅炉来加热水，这是由电气或燃气工程师设计的。吹风机是电气工程的产物，它配备了电动风扇和加热元件。当代理发师使用陶瓷涂层的造型工具，这种质地光滑的涂层是材料工程的产物，它能快速传导热量。目前人们支付许多服务费用时需要利用芯片和密码技术，支付理发费用也一样，读卡器读取信用卡里的芯片，判断输入的密码是否正确，然后将交易信息无线传输给银行，这是由现代通信工程和加密技术创造的奇迹。当然，理发店早在现代工程学诞生之前就已经存在了，但是如今的理发店完全离不开工程学的成就。

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。