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非理想状态的理论表征是工程研究的瓶颈

已有 663 次阅读 2020-6-13 10:33 |系统分类:科研笔记

 

       就具体学科(专业学科)的理论进步全局来看,我们能观察到的当前专业理论的特点是:1)由一个或多个基础科学理论导出的若干理想状态的理论定律(基础方程);2)对于本学科,由实际面对的非理想状态归纳出若干个近似的理想状态,从而应用理论定律导出本学科的具体规律,作为本学科的基础理论;3)展开具体的专业技术性内容。     这个特点也反映为教学体系的设计。

       对于大多数成熟的学科而言,起点是若干理想状态的理论定律,这是非常稳定的,几乎是一成不变的。由于这个特点,具体专业学科的研究者难于感觉到基础科学进步对于自身专业学科的潜在推动价值。

       具体学科更为关心的是:实际面对的非理想状态应当作为何种理想状态的近似,或者是对于本学科已经归纳总结的理论近似进行何种改进补充完善。

       对于具体专业学科而言,把实际面对的非理想状态近似为各种可能的理想状态而实现逼近性的理论处理就是学科理论进步的要素。

       如果这种理论逼近处理的确能解决面对的实际非理想状态,就被认为是本学科的理论进步。从而,在此基础上展开具体的专业技术研发。

       抽象的看:把非理想状态的实际物质运动用理想状态的物质运动基本规律来逼近,从而建立本学科的理论规律表征就是工程研究的瓶颈。

       此类研究,就本学科看是理论研究;就基础科学理论看是理论的应用研究。这种理论层次的嵌套式结构是普遍性的。

       因此,科技创新的瓶颈实质上就是:非理想状态的理想化(近似状态)逼近的实现。

       由于理想化总是要偏离实际面对的非理想化,因此学科进步总是可能的。这就是科技研究的魅力所在。在能够实现产业化时,或是能取得实际应用效果时,对于科技研究的投入也就有热情了。

       然而,对于很多学科,在很多的研究工作完成后,学科的进步依旧是缓慢的。为何呢?原因很简单:所选择的理想化逼近没有能反映出非理想状态的本质特征。

       一般的,一个具体的非理想状态可以用不同基础理论的理想化状态来逼近。比如高温流体,可以用黏性流体力学理论逼近,可以用热力学理论来逼近,可以用凝聚态物理理论来逼近,等等,用那个理论来逼近取决于具体关注的是那类物质运动素性。

       一般的看,对于一个非理想状态的物质运动,出于不同的工程目标,会使用不同的理想状态理论来逼近,从而,这种逼近本身就是多学科性的。

       这种特点就是当前工程研究面对的基本特征。也就是:对于基础科学理论的需求出现多样化。

       在这种客观背景下,工程研究被迫的寻求基础科学理论人才的支持和介入。但是,基础科学理论有自身的发展目标,在介入非理想状态的逼近理论方面远远的不如成熟学科的科班人员。因此,两个群体的合作双方都缺乏主动性。

       我们目前的专业设计不适应这个特点,改为以大学科类来培养设计是试图适应这个特点。

      



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2 王安良 黄河宁

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