技术科学的特点及其任务 [复制链接]

第5版()
专栏：

技术科学的特点及其任务
张光斗
技术科学是科学技术中重要的组成部分，是生产专业中的基础理论，关系着国民经济事业的发展。中国共产党和政府一向十分重视技术科学。因为它在理论上推进了生产科学技术的发展，同时要进一步促使我国生产科学技术的发展，也必须提高技术科学的水平。以下谈谈我对技术科学的一些粗浅认识。
科学技术一般可分为三个部分，即：基础科学、技术科学和生产科学。生产科学最接近实践，基础科学是一般基础理论，而技术科学是二者之间的桥梁。从生产实践得到生产科学，进一步提高，成为基础理论；反过来，基础理论的发展，推进了生产科学，进一步指导生产实践。这样反复提高，进促了生产实践，也提高了科学技术水平。
生产科学有些是从实践总结出来的经验和规律，有些是根据基础理论推演出来的规律，经过实践或实验的证明。应用这些规律，解决生产实践中的问题。因此，生产科学是比较专门的，是门类很多的。技术科学是各生产专业中的基础理论，从生产科学中提炼出来，同时又应用基础科学中一般基础理论的指导，加以发展。因此，技术科学是结合生产专业的具体化的基础理论。由于生产实践的复杂性，在认识过程中，有些认识已找出事物的内在联系，掌握了事物的变革或运动过程，允许推理，成为理论；有些认识则还是经验性的；有些认识则介乎二者之间，部分地允许推理，成为半经验性的理论。基础科学是技术科学的基础理论，从技术科学中提炼出来，进行推理并作实验。它主要是深入到事物的内在联系和运动过程，发展成为理论，经验性的认识较少；同时它适用于许多生产专业，有较广泛的一般意义。
从另一方面说，生产科学是解决当前生产实践中迫切需要解决的问题的，与生产实践有直接关系。而技术科学则是解决较远期的生产实际问题的，有些是把问题解决得更好，有些是科学技术的发展，有些是新技术的专业基础理论，与生产实践的关系是间接的。至于基础科学，它是科学技术的储备力量，解决更远期的问题，与生产实践的关系更为间接。
由于生产实践的复杂性，生产实践往往涉及几个基础科学的学科，是综合性的。因此，技术科学也往往是综合性的，要找出各个生产专业中几个学科之间的关系，得到综合性的规律，这也是技术科学与基础科学不同之处。此外，有些生产实践中的问题，在几个基础科学学科的边缘。随着生产建设的发展，基础理论也需要发展，形成技术科学中的边缘学科。当然，随着科学技术的发展，在基础科学中也会生长出新的综合性学科和边缘性学科，形成新的科学体系。但是，就综合程度和边缘的多样性而言，基础科学往往不可能像技术科学这样广泛。
当然，上述生产科学、技术科学和基础科学的区分也不是机械的，而是相互交叉的。此外，如果把生产科学更引伸到理论上去，同时把基础科学更结合专业，二者也可以衔接起来。但这不等于没有技术科学，而只是把技术科学划分到生产科学和基础科学两方面去而已。不过，在实际工作中，这样划分往往是有困难的。因为生产科学的工作者，迫切要解决生产中的问题，任务很紧，往往没有时间进行较远期的科学研究；而基础科学，如数学、物理、化学等，有自身的科学体系、研究规律，不可能过于结合各个生产专业。
由此可见，技术科学的主要特点为：（1）结合生产专业，是生产科学的基础理论。
（2）综合性的学科，解决生产实践中的综合性问题。（3）边缘性的学科，发展新的生产技术和生产部门。
例如，要保证建筑和机械有足够的强度，一开始是按经验办事。后来有了材料力学和结构力学，逐渐按照理论设计。继之，又有了基础科学中的弹性力学。弹性力学的发展，指导了材料力学和结构力学，结合了生产实践的需要，使建筑和机械的强度理论得到了很大的进展，建筑和机械的强度设计可用较精确的理论。同时，也发现了建筑和机械材料不是完全弹性的，还有塑性和蠕变的性能。因此，材料力学和结构力学中也考虑了这些性能，得到进一步的发展。而在基础科学中，也增加了塑性力学和蠕变力学，与弹性力学一起，合为固体力学。但是，由于建筑与机械的材料不同，形式、荷载、工作条件都不同；建筑和机械的品种不同，特性也不同，随着新品种的发生，其工作条件也不同。对于不同的生产专业，需要不同的生产科学，作为其理论基础的技术科学，也反映了不同生产专业的不同要求。基础科学的固体力学虽然也随着生产在发展，但是基本上还是适用于许多生产专业的。目前，技术科学中除了材料力学和结构力学以外，还吸收了固体力学的理论。由于生产实践的复杂性，在技术科学的许多理论中，作了许多简化的假定。此外，对于材料强度也作了较深入的研究，提出了各种破坏理论。但是，在建筑材料的强度方面主要只做了宏观的研究，而在微观上却做得较少，与对于其他材料的研究比起来，是比较落后的。在生产科学中，除了应用技术科学中的理论以外，还用了许多经验性的认识。新的生产专业的发展，如高速飞行需要高温和高压结构的生产科学，为此要研究有关的理论基础，发展技术科学；而在基础科学固体力学的领域内，也会有所发展。
由此可见，建筑材料和结构的强度理论是一门重要的技术科学。它受到基础科学固体力学的指导，同时又针对专业的特殊条件和需要，总结生产实践中的经验，得出有关的基础理论，如材料力学、结构力学、应用固体力学等。这些技术科学要考虑建筑材料的特性，研究材料的化学组成和内部结构，得出材料的破坏理论。这些技术科学要考虑各种建筑物的型式、形状和尺寸，使其在强度上最合理，在运用上最合适，工料又最经济。这就需要精确的结构强度理论。这些科学要考虑各种建筑物的荷载，需要精确计算荷载的理论。研究这一门技术科学需要数学、力学、化学、电学、光学、热学等；对于原子能工业中受强辐照的建筑物，还要研究原子能辐射线对于建筑物的影响。
又例如，高速流体动力学是基础科学中流体力学的一部分，研究紊流、层流和边界层等。在技术科学中，结合生产专业的特点，对于船舶、潜艇航行于海洋中，对于水工建筑物中的高速水流，对于机械中润滑油的高速流动，对于冶金中熔液流动等各生产专业，高速流体动力学是有特殊性的。首先是流动的液体不同。即使同样是水，对于船舶和建筑物，高速水动力学也是不同的。例如流速就不同，船舶中的流速没有水工建筑物中的高，后者往往掺气，成为二相水力学。此外，船舶是移动的，同时有振动，而水工建筑物是固定的，刚性也比较大。因此，水工建筑物中的高速水动力学，除了利用流体力学中的理论以外，还要利用气体力学中的理论，并且结合生产专业的特点，总结实践中的规律，成为一门技术科学。它综合了数学、流体力学、气体力学、电学等，在研究高速水流对地基和建筑物的振动和冲刷时，还要利用结构力学、材料力学和工程地质等学科。水和气二相动力学也是一门边缘学科。
又例如，地下渗流是基础科学中地下流体力学的一部分，研究地下水层流和紊流理论。在技术科学中，结合生产专业的特点，对于水利和对于石油，地下渗流是有所不同的。首先是液体不同。在地下水中主要是水，而在石油中主要是石油，可能还有煤气，成为二相渗流。在地下水中，一般是浅层的，无压的；而在石油中，则是深层的，有压的。在水利工程中，要利用地下水作为灌溉和给水之用，有时要防止农田的盐碱化和沼泽化，因此需要研究大面积的地下水运动规律。此外，地下水受到大气降水和地面入渗的影响很大，也受到气候影响。地下水与河道、渠道中的地面水，有互相补给的作用。所以大面积地下水运动理论是一门技术科学，对农业十分重要。它利用了基础科学中地下流体力学的理论，并结合生产专业特点，加以发展，还总结了实践中规律。在研究工作中，要综合流体力学、化学、电学、地质学、地理学、地貌学、水文学等学科。
同样地，建筑物和机械的抗震理论是不同的。它们都利用了基础科学中固体力学的振动理论。但是，结合生产专业，各有特点。建筑物和机械的材料不同，结构不同，震源也不同。建筑物中的震源是地震、爆炸等，而机械的震源往往是原动机的振动。建筑物中传播震波的介体有地基、水和建筑物本身，而机械的传播震波的介体主要是机械本身。因此，建筑物的抗地震抗爆炸理论是一门技术科学，它综合了建筑物的强度理论、固体力学、流体力学等。这门技术科学必须研究震源特性（如地震的成因、传播、强度、震波特性等），以及地质构造和水文地质对于地震的影响。在爆炸震动中要研究爆炸理论、强度、震波特性等，也要研究工程地质和水文地质对于传震的影响。显而易见，这是一门综合性学科，需要数学、力学、化学、工程地质学、地球物理学等。
建筑方面的岩石力学和土力学也是一门重要的技术科学。它以基础科学中的固体力学、散体力学等作为理论基础，同时结合生产专业的需要，总结实践的经验，把理论加以发展。由于自然条件的复杂，研究岩土力学必须考虑到地质构造和岩土的特性，有时要从微观的岩石和土壤的内部结构来研究，有时要从宏观的地质构造来研究；有时要用力学理论来推导，有时也需要利用一些经验性认识。只有这样才能真正解决生产实践中的问题，作为生产科学的理论基础。在微观研究中，要考虑土体和岩体中的固体、液体、气体的三相性，并要考虑到土壤中化学和电离子的作用。显而易见，技术科学中的岩石力学和土力学是一门综合性的学科，它涉及的学科是相当广的。
我国有许多多沙的河道，它们的治理在国民经济上有很大意义。但是，多沙河道善变而难治，其规律不易掌握。我国河道挟沙量特别多，国外没有治理这种河道的经验。泥沙运动规律和河床动力学，是国民经济中迫切需要的一门技术科学。在学术上，它是固体和液体的二相运动学，是边缘性的学科。在细泥沙中，胶体化学和电离子学，对泥沙运动起一定影响。河床的形状和地质对泥沙运动的影响很大，为此必须研究地质学和地貌学，还要研究大地运动对河道水流运动的影响。显而易见，在泥沙运动和河床演变中，水源和泥沙来源是十分重要的，这就需要研究水文学以及上游泥沙流失的理论。由此可见，这门技术科学的综合性是很大的。
水文学在国民经济中是十分重要的，尤其是对于农业更有意义。因此，水文基础理论也是一门重要的技术科学。它利用基础科学中流体力学、地下水动力学、气象学、地质学、地理学等学科中的理论，结合生产专业的特点，总结实践中的经验规律，发展了理论。显然，它是一门综合性学科。
上面举的一些例子，说明技术科学的特点，以及技术科学与基础科学和生产科学的关系。这些例子都属于土木、建筑、水利方面，在其他方面，情况是类似的。
我国国民经济中生产建设的生产科学，近年来得到较大发展。我们在生产实践中取得了许多自己的经验，因此也在一定的程度上发展了生产科学。但是，作为生产科学理论基础的技术科学，虽有很大进步，总的来说，却还跟不上生产科学发展的需要。要进一步开展生产建设，提高科学技术水平，如不在技术科学方面作极大的努力，是不行的。作为技术科学基础的基础科学，如数学、物理、化学等，当然也十分重要，需要大力发展，这是我们科学技术发展的储备力量。但是，发展基础科学不能代替技术科学。基础科学有自己的科学体系和发展方向，不可能密切结合生产专业的需要，而技术科学有自己的特点，二者是有区别的。
此外，关于技术科学的研究工作的分工问题，也需要作仔细的研究。