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给同事“洗脑”

已有 3250 次阅读 2013-5-18 14:24 |系统分类:观点评述

企业技术人员非常不重视基础理论的学习,常常否定书本的价值,否定教育的意义,其中有些同事还是名牌大学的研究生,作为企业技术部门领导,看到这种情况,有义务和权力给同事“洗脑”,下面一文是半个多月前给同事“洗脑”的文章,略作修改放在科学网上,与广大博友交流讨论。

一、中国——科学的荒漠

具有五千年文明历史的中国,人们的科学素养低得出奇,中国对世界科技的贡献近似于零。在自然科学领域,自初中学牛顿惯性定律开始,到大学毕业,教科书上几乎没有中国人贡献的定理定律。人们的思想、行为充满玄乎的主观色彩,经不起思辨的推理,从诗经到唐诗宋词,再到近代文学无不如此。如,在企业里常听到:“老外都这样设计,为什么我们不这样设计,难道你比老外还厉害?”,对进口产品顶礼膜拜,连质疑的勇气都没有;另一方面,我们的工程师对书本理论知识却采取轻视甚至蔑视的态度,可书本上的理论知识(指科学技术领域)也是来自西方啊!同样是进口的东西,为什么对其中一样顶礼膜拜,另一样却蔑视呢?

工作这几年来,跟那些80年代,90年代毕业的大学生,现在仍从事技术工作的人交往发现,改革开放后“科学的春天”和“科学技术是第一生产力”的口号并没有提高技术人员的科学素质,这个短暂的历史阶段仅仅是培养了一批熟练的技术工人。举我毕业后遇到的四例:

例一、从南车辞职后,到佛山禅城一企业面试,面试我的是公司总工,面对一个四十来岁,经验丰富的总工,作为一个刚出校门的我来说,开始还有点紧张,出乎意料的是,面试几乎没问我什么问题,看我是刚毕业的学生,对我一顿“教诲”,说:“你在学校学的理论再多,到了企业里没有用,你得从零开始,企业里用不着高数知识,书本上的理论知识是很肤浅的,理论和实际有差距……”,滔滔不绝地说了一堆,从开始对他的敬畏,到对他的蔑视,最后感到厌烦,当然就没了后文。

例二、后到另一家公司面试,面试我的是两个四五十岁的男人,估计是技术部门领导,一正一副。看我在南车工作过,问我火车的转向原理,我从火车转向架(我在南车分配在转向架开发部)结构说起,结合轮轨关系,画图给他讲解,他听得不耐烦,带情绪的语气对我说:“我告诉你,离心力,只不过是铁轨的弯比公路的弯大,你这个都不懂,简历还敢吹力学知识扎实”。火车转向靠离心力,我只能无语,他大概是看到公路上转弯处路面一边高一边低,想当然地认为车辆转弯靠离心力,这正是有丰富实战经验的工程师常犯的一类错误,概念不清,凭经验和感觉做事。这就是一家大公司技术部门的领导,最好劝他回高中进修物理。后来,另一个面试官又问我有限元软件学得怎么样?我说我只会一点点,很不熟练,他对我很不满意,说我这样的水平怎么能算是研究生,跟一个本科生无区别。那我只能说他逻辑没学好,这好比一个汽车专业毕业生不会开车,说明他专业没学好所用的逻辑一样荒谬。

例三、去年,有一个在机械行业工作了十余年的人来我们公司面试,这次我成了面试官,开始聊了很多关于他以往工作经验的事,我觉得他经验还是比较丰富,见识挺广的。后来问他一个问题:“你毕业十余年来,除了经验的积累外,有没有补充理论知识?”。他竟然说:“书上的东西几乎都是错误的,理论和实际有很大的差距”。就因为这一句话,我没有录用他。

例四、曾和一在材料与热处理行业有丰富实践经验(估计不少于20年)的人交流,聊到软氮化的问题,他说他曾经用软氮化工艺处理过螺杆,使用发现不耐磨,凭这个实践经验得出结论:“软氮化工艺不耐磨”。推出这个结论所用的逻辑完全是“伪逻辑”,本文不分析他的逻辑“伪”在哪里,。

无论是中国人对自然科学贡献几乎为零的事实,还是我亲身经历的四例,都指出一个共同的结论:中国——科学的荒漠。

二、理论非无用,唯需广、深、精

很多人批评中国的应试教育,认为中国人创新能力低是应试教育造成的恶果,学生只会读书考试,对此,我不敢苟同。因没有出过国门,没亲身体会过国外教育,但我家里有二十余本国外(美国和苏联为主)著名高校经典教材,无论知识的广度还是深度,或者习题的数量和难度都超出(有的还远远超出)中国大学教材。美国和俄罗斯对博士课程学习要求非常严格,不但课程多,而且很深入,程代展老师说他在美国读博士是那16门课使他终身受益,相反,国内对研究生课程学习完全是放羊。我反倒认为,正是国内大学教育学得太浅,知识面太窄限制了中国人的创造性。爱因斯坦有一句名言:“理论决定你观察到什么”,我举双手赞同。

“理论与实际有差距”,这句口头禅为什么会常挂在技术人员嘴上,为什么很多技术人员认为书上的东西都是浮云,进而蔑视理论,正是因为技术人员对理论掌握得太窄,太浅。我们是做液压的,举流体力学一例,详细说明理论有什么用,怎么用,应用理论知识需要注意什么,理论知识为什么要广、深、精,以及数学在工程科学中的部分意义。

流体力学有一条连续性方程,其表达式为:

公式来源基于两个假设:一、流体服从质量守恒定律,二、把流体看成连续介质。前一定律毋庸置疑,假如有人说他不盲目崇拜权威,要质疑质量守恒定律,我只能说他无知,无知者容易无畏。质量守恒定律和实际无差距,可认为是完全正确的。但第二条假设——把流体看成连续介质,是不完全正确的,其一,流体由分子组成,分子之间有间隙,流体并没有完全填满所研究的空间;其二,针对不连续的介质使用微积分,并不满足微积分成立的前提,学过数学专业《数学分析》的人都知道,微积分建立在极限的基础上,极限在完备集上才能畅通无阻,任何一本数学专业的《数学分析》教材,一开篇都要用大量篇幅论证实数的完备性,若实数完备性没有证明,从严格意义上,微积分成立谬论。众所周知,组成物体的分子之间的距离跟宏观物体尺寸相比,实在小得可以忽略不计,因此,理论和实际的这点差距完全可以忽略不计。

下面基于以上两个假设推导连续性方程,既然流体服从质量守恒定律,那么,单位时间内流出某区域的流体总质量就应该等于流体质量的减少量,好比公司里辞职了2人,公司总人数就减少了2人。用数学语言表达是:

 

上式左边是体积分,右边是曲面积分,似乎不能相等,但体积分与面积分之间可以互相转化,曲面积分变换为体积分,(1)式变为:

 

由(1)(2)两式推出下式:

 

显然被积函数要等于0,即:

到此,基于两个假设前提的连续性方程推导出来了,对于液压来说,用的矿物油压缩性非常小,在十几二十个兆帕,速度几米到十几米每秒的工况下,油的密度可认为不变,上式更简单,成了下式:

这是偏微分方程,大多数工程师不具备解偏微分方程的能力,估计很多工程师连什么叫偏微分方程都还不知道。对于一维情况,公式更简单,那就是我们用来算马达油口油流速度的公式。

因此,学习和应用理论知识的时候,一定要搞明白理论的来龙去脉,理论是在什么前提下推导出来的,做了什么假设,和实际的差距有多大。不要不假思索地把“理论和实际有差距”挂在嘴上,当你使用经典理论解决实际问题发现不对的时候,你首先不要怀疑经典理论有问题,要认真思考是不是用错了理论,尤其要注意实际情况是不是与理论的前提有较大的出入,这叫做理论结合实际。工程技术所需的理论知识,一般来说不是什么前沿知识,与生物医学不同,解决工程技术问题所需的大多数是经典的物理知识,经典的数学和物理知识在1619世纪经西方一批科学家的努力,以及20世纪工业实践检验,基础相当牢固。相反,生物和医学基础理论知识要薄弱得多,受环境,个体的影响要复杂得多,正所谓“什么机器都没有人这部机器那么复杂”。

同样,固体力学,如材料力学,弹性力学都是基于连续介质这个前提的,应用连续介质力学的时候,要注意你计算的那个对象离连续介质这一理想状态有多远,例如,用材料力学校核铸铁的强度,因为铸铁这样材质疏松,常有宏观缺陷的构件,离连续介质这一理想状态较远,计算误差比较大,这时候你就不能完全相信理论,理论计算强度是够的,很可能实际使用强度不够。除连续介质假设外,固体力学还做了很多简化,应用的时候一定要小心。

专业书上有很多经验和半经验性的公式,材料和热处理方面的书籍就有很多这一类的公式和理论,如相图,硬度与抗拉强度公式都属于这类,与经典数学和力学相比,经验公式使用范围受很大限制,应用这些公式的时候,不要期望得出一个精确的计算结果,但作为定性或半定性的分析是可以的,至少使你不犯方向性的错误。

国内的工程师,工作之余钻研书本知识的人不多,尤其是钻研数学和物理这两门最本质学问的人更少。有些较上进的人,虽然书买了一堆,但不成系统,不是最本质的知识,花钱花时间花精力不说,要命的是事倍功半。知识要学最本质的,最系统的,对于工程技术人员来说,最本质最系统的知识是数学和物理,钱学森曾说过:具备了广泛和深入的数学和物理知识,转到任何一个技术行业,只需一个星期的学习。对于大多数智商平平的人来说,一个星期是不够的,不过,坚持钻研数学和物理的人,要学习任何一门他不熟悉的技术,会感到轻车熟路,这一点我有切身的体会。

因此,不要不假思索地认为“理论和实际有差距”,理论要学到广、深、精的境界,才能应用自如,才不会出错,不要随便套用书上的理论,东北人有句口头禅,叫“乱套”。

三、逻辑——解决问题的尖锐武器

看看我们的经典教科书,看看《理论力学》,看看上面那条流体力学连续性方程,你会发现,它们有一个共同的特点,那就是,基于最少的几条基本性质或公理,其余一切结论均作为形式逻辑的结果而推出,中国人恰恰相反,尽是诗情画意般的联想,我感觉是……,我认为是……,凭我经验应该……,总是说不出什么道理来,犹如中医。不重视形式逻辑是中国在自然科学方面远远落后于西方的一个重要原因。

上面提到有的人虽然专业书买了一堆,但效果事倍功半,原因在于没学会西方人那种从简单公理出发,经逻辑推理得出结论的思维习惯,知识杂乱无章,堆满头脑,这和积累零星的,不系统的工作经验有异曲同工之妙。最本质,最原始的知识,一定要学到了如指掌,墨记于心,应用自如,因为这是你做出逻辑推理的前提,前提搞错,你的思维再严密,结论都是错误,和扣纽扣一样,第一个扣错了,后面怎么扣都错。演绎推理得出的结论受制于原始条件的制约,原始前提正确,推理严密,结论也就正确,与工作经验多少无关。所以,我一再强调,要学习数学和物理这两门最原本的科学,要会用数学分析的逻辑和语言证明你的结论,对技术问题理解的深度取决于你对物理规律认识的广度和深度。假如你从现在开始,坚持学习数学,两年后你会发现,你的思维绝对改变,你一定会用数学的逻辑思考你的问题,证明你的结论,这是我亲身的体会。即使你没有勇气和志趣学习数学,也要尽量养成说话有理有据、思路前后连贯的习惯。

四、实战——理论的来源和归宿

如上所述,西方科学通过几个简单的公理或概念经形式逻辑得出丰富的理论成果,但作为演绎推理的前提的概念又从哪里来呢?因为要定义一个概念就要用更明显的概念,定义更明显的概念又要用更更明显的概念,如此,用概念来定义概念将无穷无尽,因此,总得有一个最原始的概念,这个最原始的概念只能从丰富的实战中归纳总结而来,它不需要,也不可能用数学方法证明,热力学第一定律就是其中一例。故,理论不是凭空捏造,实战是理论的来源。

体现在我们工程技术人员身上,丰富的实战经验非常有利于灵感和直觉的发挥,分析一个问题,通常遵循从定性到定量的过程,定性的分析往往依赖经验,直觉和灵感,依赖经验,直觉和灵感得出的定性结论在没有投入实践检验之前,要通过理性的逻辑推理来证明,看其前提条件是否正确可靠,逻辑推理是否严密,是否出现前后矛盾的情况,是否出现明显不符合公理的情况,这是理论指导实战,理论反作用于实践。我们的工程师(指10年以上工作经验的工程师)不缺乏经验,缺的是后者。对于工程师来说,工作经验是非常重要的,它能开阔视野,激发直觉和灵感,没有丰富的实战经验,很难找到理论和实战的结合点,这是为什么刚毕业的学生走上工作岗位后容易丢三落四,考虑不周,也是很多科研人员很难把知识转化为生产力的原因,尤其是像机械这类实战性很强的技术。

 

 



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