第一章工程的起源与发展
第一章工程的起源与发展
讲到工程，最先遇到的一个问题就是“工程的起源”问题，这是进入工程领地的第一道门槛。“起源”这个词，有两种含义：一种指“（事物）最初产生或形成”的意思。从这个意义上讲，工程起源就是工程产生于何时何地？最初是由什么演变而来？第二种指“（事物）产生的根源”工程是如何产生的？为什么会产生工程？解答第一个问题与历史学相关，解答第二个问题，就与人类学相关。所以说，工程的起源是一个与历史学和人类学有关的问题。
从工程起的源分析中，我们将会得到一些关于“工程”的大概的概念或者是概念要素。我们需要在理清工程的起源发展和历史形态的演变的基础上，进一步概括提升出“工程”的本质和特征，也就是其学理上定义，或者是工程的一个完整的理论概念。
一、“工程/engineering”概念的起源
“工程”一词古已有之，据考证，在古代中国，最早的“工程”一词出现在南北朝时期。据《北史》记载：“营构三台材瓦工程，皆崇祖所算也。”材瓦，一些建筑材料，在古代主要是一些土木建筑材料。在宋代，欧阳修的《新唐书·魏知左传》(1060年)中就有：“会造金仙，玉真观，虽盛夏，工程严促。此处“工程”是指金仙、玉真这两个土木构筑项目的施工。《红楼梦》第十七回：“园内工程，俱已告竣。”到了清代，书籍言及工程者则不可胜数。北京图书馆现存有清代旧抄本《工部工程做法》，工部，中国封建时代中央官署名，
清代工部是管理全国工程事务的机关，凡全国之土木、水利工程，机器制造工程（包括军器、军火、军用器物等），矿冶、纺织等官办工业无不综理。在其《工程做法则例》中记载了27种建筑物的算工及算料方法。直至民国期间，“工程”主要还是指土木的构筑、实施及其结果。古代工程不乏杰出之作。
[案例] 灵渠：位于桂林东北60公里兴安县境内，是现存世界上最完整的古代水利工程，有着“世界古代水利建筑明珠”的美誉。与四川都江堰，“世界水利文化的鼻祖”，通常认为，都江堰水利工程是由秦国蜀郡太守李冰及其子率众于前256年左右修建的，是全世界迄今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程；陕西郑国渠，战国末年秦国穿凿，公元前246年(秦始皇元年)由韩国水工郑国主持兴建，并称为“秦时三大水利工程。”郭沫若先生称其为“与长城南北相呼应，同为世界之奇观。”
中国古代没有工程师的概念，工程师或技术专家的角主要由两种人来承担，一是普通百姓就是通常说的工匠，他们在长期的生产实践中积累了丰富的经验和技巧。如纺织技术革新家黄道婆，现在你可以称她为纺织机械工程师，她凭着多年的纺织经验对棉纺工具做出改革，形成巨大影响。另外一类就是科技官员。宋代李诫，营建了不少的有名的城门、宫殿、府邸、寺庙等大型土木建筑工程。并将各种经验技术汇编成《营造法式》，在中国古代建筑史上起着承前启后的作用，对后世的建筑技术的发展产生了深远影响。
此外，与古代工程密切相关的一个政府部门就是“工部”，工部主要的职责就是进行科技管理与指导各种工程技术活动，培养了大批的工程师、科学家和技术专家。元代著名的天文学家和水利专家郭守
敬。郭守敬任过工部郎中等官职，先后研制出近20种天文仪器，简仪（它在中国传统浑仪基础上，将众多环圈简化，只保留两组最基本的环圈系统，这是当时最先进的天文观测仪器。）郭守敬和王恂等人根据大量观测资料，编制出新历法——授时历。授时历使用时间长达363年，是我国历史上使用时间最长、也是最精密的一部历法。郭守敬还主持修建了很多的水利工程，特别是对北京的水系布局和经济起到了非常重要的作用，甚至对北京以后建设的发展产生深远影响。通惠河(1293年)完工，不仅是北京的一条经济命脉，而且也是京城著名的风景游览区。1981年，为纪念郭守敬诞辰750周年，国际天文学会以他的名字为月球上的一座环形山命名。共有六座以中国人的名字命名的。前4位是中国历史上著名的天文学家，万户则是明朝的一位官员，是世界上第一个以身尝试用火箭飞行的人。万户飞天是一个典故，他为了实现自己的梦想，坐在绑了很多火箭的椅子上，手里拿着风筝，想飞向天去，结果摔的粉身碎骨。主要说明古代人民想飞天的希望。体现了一种创新的精神。
工程在西方也有较长的演变历史。英语“engineering”首次出现在18世纪的欧洲，来源于拉丁文ingenium。ingenium（意指古罗马军团使用的撞城锤），所以最初，工程的概念主要指与战争设施相关的建造活动。早在中世纪，就将操纵武器的人成为ingeniators，engineer就是由此演变而来。与古代中国不同，西方很早就演变出了工程师的概念。中世纪的封建割据带来频繁的战争，由此催生了大量的军事器械的需求，也产生了一大批制造军械武器的人，所以工程师最初也是和军事紧密的联系在一起，即军事工程师。随着历史的发展，工程师的范围也逐渐扩大，除了军事活动之外，也广泛用于指称民用设
施、道路、桥梁、江河渠道、码头、城市排水系统等的建造活动。所以，在西方早期，“工程”主要指与军事相关的造活动和工程师的工作。
无论是古代的中国还是西方，工程的含义都表现出一个显著的特点，即与技术紧密相关。工程的概念在西方出现以后，直到20世纪90年代之前，一直都是与技术相提并论的。在这段时期，在国外的文献中，很少有“工程”与“技术”的比较，更多的是把两者视为同类的范畴，仅在使用上有所不同，工程用作动词，技术则用作名词。工程一般被用来指应用科学知识使自然资源最佳的为人类服务的一种专门技术。比如约翰斯顿(S．P．Johnston)等人在《工程与社会》一书中“工程是技术的一部分”。工程师也是被看做懂得并应用某些专门技术的人员。
我们现在可能还不能说工程和技术之间到底有哪些区别，但有一点，可以认为最初的工程和最初的技术是合一的。而技术最初是以工具的现实形态表现出来的，工程活动可以被理解为使用工具和制造工具、制造器物的造物活动。我们知道技术和使用工具是人类诞生的标志。于是对工程活动起源的追溯与对工具起源问题的追溯就密切联系在一起了，从而“工程起源”问题和人类起源问题密切地联系在一起了。
二、工程的历史演变
恩格斯揭示了人类的起源，劳动创造了人，而早期的工程活动就是使用工具和制造工具的造物活动，因此，在某种意义上可以说工程活动“创造了人”，劳动和以工具的使用制造为特征的工程活动是人猿揖别
的标志。目前，考古发现的最早的工具化石被检测距今已有200-250万年。依据这个发现，似乎可以说工程和人类是在250万年前同时诞生的。
接下来我们就从历史发展来探索工程的演变历史。
1、原始工程时期
从人类可以制造石器工具时算起，到1万年前农业出现，通常被称为人类历史上的原始时代或史前时代，它对应于技术史分期中的旧石器时代。
而最早的石器工具的出现就标志人类真正的造物活动的开始，“工程的最早形式包括制造石器工具和其他人工制品以帮助人类的生存。”于是，石器工具的出现被普遍地视为技术的起源，同样，这一最初的人类的造物活动就可以意味着工程的起源。
旧石器时代，利用石头制作工具是普遍的工程活动。这种制造过程往往是有层次有工序的，或者说又分为若干个技术步骤才能完成，比如要经过敲打、撞击、截砍等，才能形成有刃的斧头。那时有一些工程活动的“工序”是相当复杂的，例如在中国广西百发现的80万年前打制石器——手扶——甚至需要五十多道制作工序才能完成。在对石器工具的制作过程中，不断积累着各种技术经验，同时也推动了人类最初的需求选择的能力。最明显的例子就是人类具有了“选材”的能力，而进一步摆脱了自然的束缚。选材
也导致了各种工程活动。比如石材的选取导致了原始的采矿工程活动，如通过燧4石矿的发现，原始人可以得到最合适的燧石。
到了旧石器时代后期，随着技术的不断积累，开始出现粗糙简陋的人造居所，后来，房屋逐渐普遍化起来，房屋类型也随之发展，建筑的结构出现了多样化。到了新石器时代，出现了村庄，甚至还可能出现了城市的雏形。”在整个石器时代，把石头加工成器具和工具以及(后来的)家用器皿的技术相当缓慢而逐步地演变着，并兢兢业业地努力达到它们被设计的目的。“人类开始收集和砸制石头，用于特殊的目的，这也成为后来工程的一个持续的特征。”
2、古代工程时期
大约从1万年前开始，人类进入了新石器时代，新石器时代以及随后的青铜时代和铁器时代，从新时期时代一直到14世纪，类的历史进入到古代文明时期，在工程上也出现了许多新领域、新特征。
在新石器时代，人类伴随着定居和种植农业的发生，有了谷物贮藏、炊煮以及盛水盛汤的需求，促进了陶器的出现，揭开了人类利用自然的新篇章。陶器的制作过程相比石器更为复杂，陶器制作的工程过程就比石器工程过程包含有更多的技术要素。陶器制作包括使用粘土、纤维、太阳、热等工程原料，通过混合、成型、用火加热等工程活动，制成陶器、砖等人工物。布鲁诺·雅科米说：“陶器的来临，代表了以矿物为基础的技术系统的漫长发展道路上的一个重要阶段，石器是这个系统的起源，随着埃及人在建
造他们那宏伟的纪念性建筑物的本领，这个技术系统达到了顶峰。”
制陶实践，又进一步导致了高温加工技术的出现，导致人类进入熔化铜和铁的金属时代。金属时代使得工程的形式和内容更加复杂和丰富，它以石头、金属、木、粘土、火为自然原料，进行更为复杂的探矿、采矿、冶炼、铸造和锻造等工程活动，并且还融入了直觉、技艺、独创等工程思维活动，最后制成结构物、工具、武器、可贸易的货物等人造物。这样，旧的技术不断地被整合到新的技术中，新的技术又不断相互融合产生更新技术体系，并在此过程中发展出了特定的工程思维。
这个时期经历了青铜时期和铁器时期，尤其是“铁的普遍使用将人类的工程提高到了一个新的水平，因为铁的分布广泛且容易获得，铁制工具比青铜工具更为便宜有效，这使得大规模地砍伐森林、沼泽的
排水以及耕作水平的提高都成为可能。”就水利工程而言，青铜工具还不能为大型水利工程提供最基本的工具条件，铁制工具的出现则不同，正如恩格斯在《家庭、私有制和国家的起源》中所说的那样：“铁使更大面积的农田耕作，开垦广阔的森林地区，成为可能；它给手工业工人提供了一种其坚固和锐利非石头或当时所知道的其他金属所能抵挡的工具。”铁器工具的使用使得大型水利工程开始出现并对农业工程的发展产生了促进作用，使农业生产力得到了空前的提高。
在新石器时代晚期和青铜器时代早期，建筑工程也从一般的居所发展到礼仪建筑，加入了更多的艺术、美学和精神因素，使工程建造物的社会内涵更加丰富。从古代亚述及巴比伦之金字形神塔到埃及的金字
塔；从英格兰的索尔斯堡大平原上的巨石阵到埃及的方尖碑，这些出于宗教性、纪念性、妆饰性等复杂目的而兴建的大型结构工程，反映了人类工程活动中已具有越来越高的生产力水平、组织管理水平和土木建造技术以及其他相关的工程技术。甚至至今也都还没有真正搞清楚埃及的金字塔工程是如何在当时的那种技术和生产力水平上完成的。
在欧洲的中世纪，到1250年，西欧有约250座宏大华美的教堂建成，这些“神圣的建筑”中包含了华美的设计和复杂的结构，成为欧洲最杰出的工程建筑项目，也折射出了人类工程水平\工程文化思维和工程文化的演变。
在古代中国，大型建筑结构和水利工程的成就更是举世闻名，例如始建于公元前214年的万里长城，迄今仍是世界历史上最伟大的工程之一；公元前3世纪中叶建成的都江堰作为中国最古老的水利工程，至今仍在发挥灌溉效益、造福社会；此外还有大运河、宏伟的历代皇城建筑等等，这些都体现了中国古代工程技术的非凡成就，显示了中华民族工程发展的悠久历史和光辉成就。
在古代工程的发展期间，政治、经济和宗教的需要，使得多种工程开始融合，而建筑设计的不断进化，导致了设计、项目和组织等工程活动形式的出现。在欧洲的中世纪，甚至已经出现某些“专门”进行设计和监管工作的人员，颇类似于今天的咨询工程师和项目管理者。这些发展标志着史前工程进化到古代工程后，其主要的工程内容和活动方式已演变为在农业、金属和城市建设等领域的工程活动。
3、近代工程时期
一般把文艺复兴至19世纪视为近代工程时期。在这个时期，“工程实践变得日益系统化”。例如佛罗伦萨圆顶大教堂(Florence dome)的建造就显示出一些现代工程的管理和控制方法，像项目的设计和计划、财力和劳动力、管理、活动与物质的供应、预期、特殊案例的开发、工具和技术，还有顾问咨询和监督委员会的组建。
工程领域的扩大和发展需要更强大的动力，因此，“文艺复兴时期，工程师成为新的更加通用的动力源的建造者和使用者”。在寻求这种动力的过程中，终于导致了第一次产业革命。蒸汽机的发明和广泛使用成为工程发展中划时代的标志。
蒸汽机成为工程和社会乃至整个世界变化的催化剂，就工程的视角来说，它陆续导致以下工程的出现和发展。
(1) 机械工程方面，在这期间，动力机械、生产机械和机械工程理论都获得了飞跃的发展，也意味着复杂的系统工程开始出现。(2) 采矿工程方面，采矿规模扩大，相应的岩石机械、隧道支撑、通风设
施、煤炭运输等工程也得到了推动。(3) 纺织工程方面。(4) 结构工程（用力学的方法来分析建筑物和构筑物在各种荷载作用下的内力和变形，通过控制结构的内力和变形，达到结构在施工和使用过程中保证
一定安全可靠度的目的。）方面，例如60米跨度的桥梁于1779年在英国的Severn (7音类似)河上建成，成为后来钢铁结构的先驱，并且至今仍在使用。
较之中世纪，近代工程的新特点表现为：(1)在设计和开发器具中的系统合作；(2)科学和科学方法成为工程网络中备受关注的部分；(3)工程师作为雇员的出现；(4)工程活动负面的环境影响开始被认识。
4 现代工程时期
在19世纪，工业工程在西方迅速扩张。动态的交通网开始连接全球，城市化迅速推进。材料加工工程得到发展(其实铁路的发展就更多地得益于钢铁冶炼技术)。化学工程有了突飞猛进的发展，表现为印染、硫化橡胶，(诺贝尔1866年)的发明，油气的提炼(也导致汽车、公路和高速公路网的建设)，以及以后出现的通过化学聚合而制成的合成材料。这个时期甚至被称之为“指数增长的工程时代”。在工程中出现了许多新的专业和职业人员，工程的类型大大增多，工程的方法更加多样；特别是在工程活动中出现的福特制和泰勒制，使得人们对工程有了新的理解。零部件生产标准化和流水作业线相结合，使生产效率得到空前提高，工业工程史进入了一个新的历史阶段。
工程的迅速扩展促进了科学的发展；而科学的发展又导致新的工程时代的出现。基于电学理论而所引发的电力革命使人类在19世纪末20世纪初迎来了“电气化时代”。电力革命成为第二次产业革命的基本标志。有人认为“电气化时代”的开端也就是现代工程时期的开端。
在19世纪至20世纪初，工程的领域以冶金工程为代表的“重工业”得到了进一步的发展，导致了更多的工业产物，如铁路、军事、工具制造和机器等；它还导致结构工程中出现了大屋顶、大跨度桥梁、地铁和隧道工程、大坝、集装箱海轮、输油管等，一些标志性结构工程，如苏伊士运河和巴拿马运河、埃菲尔铁塔、帝国大厦，以及飞机制造和空中运输业等也在这个时代涌现出来。
20世纪中叶，随着电子计算机的发明和使用，人类在技术上逐渐进入了“信息时代”。在这个新的时期中，“工程的理论和实践都发生了重要变化，工程日益卷入到科学关注的焦点，特别是去适应社会的需要和期待”。
工程的内容或领域在这个时期的突出表现是：(1) 核能释放和利用；(2) 人造地球卫星的成功发射；
(3) 重组脱氧核糖核酸实验的成功；(4) 微处理机的大量生产和广泛使用；(5) 软件开发和大规模产业化；(6) 纳米科技的研发等等。由此形成了当代社会以高科技为支撑的核工程、航天工程、生物工程、微电子工程、软件工程、新材料工程等等。
现代工程不同于古代和近代工程还明显地表现在另外一个特征上。典型的事件比如1986年4月26日切尔诺贝利事件、比如墨西哥湾的漏油事件、日本核泄漏、比如由基因工程引发的伦理争论等等。这就是当代工程的又一个特点，工程风险具有了以往任何时期都不具有的新的表现形式。
国庆一词最早出现在何时当代工程特征更为鲜明：工程与科学、高科技的整合；工程系统日益复杂，从而工程对自然和人类社会的影响日益重大和深远，“传统的工程建立在物质的、几何的和经济的考虑之基础上，而当代的工程则还要牵涉心理学的、社会学的、意识形态的以及哲学的和人类学的考虑”；同时，工程风险的全球

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