2007年《工程哲學》專著出版，標誌著中國工程哲學研究的起步。十幾年來，《工程哲學（第二版）》《工程演化論》《工程方法論》相繼出版，《工程知識論》今年內也將問世。橋梁工程建設哲學思維與實踐的三個案例也被納入工程哲學、方法論與知識論三本專著的「案例篇中」。
中國工程哲學研究立論於科學、技術、工程的「三元論」、「工程是現實生產力」和「工程是技術要素與非技術要素集成的綜合社會實踐活動」等基本觀點。在全球最大規模基礎設施建設的支撐之上，在工程哲學理論指導之下，中國的哲學學者和工程師攜手，理論與實踐相結合，促進了中國工程哲學的發展。
本期刊登鄧文中先生和李喬教授談科學、技術與工程的文章，以期推動交通工程哲學研究與實踐的不斷深化。
——鳳懋潤
科學與工程的定義
世界上所有的事情可以歸納為兩類：「天的事情」和「人的事情」。
「天」包括整個宇宙，地球是宇宙的一部分，所以地球的事情也是天的事情。另外一個說法：天就是大自然，所以，研究「天」就是研究大自然。研究天的學術是「科學」。所謂研究天，或者研究大自然的目的，是要發現大自然的真相。大自然的真相是和這個宇宙與生俱來、永恆不變的，例如牛頓發現的「萬有引力」，是實實在在的事實。既然自然定律是永恆不變的，科學家就不可能更改他們發現的東西。所以，科學家對他們所發現的東西是好是壞沒有責任。科學沒有「好與不好」，只有「對與不對！」
科學的基礎是已經被公認的事實。科學家用已經確認了的事實，來證實他新發現的真相。因為真相是不變的，科學家發現的真相必須是可以重複驗證的，在同樣的環境下每一個驗證的結果都應該是一致的。就是說，能夠被重複驗證的科學發現是對的，否則就是不對的。
不屬於天的事情就都是人的事情。研究和執行屬於人的事情的學術是「藝術」。藝術可以分為兩類：純藝術和應用藝術。純藝術包括音樂、繪畫、雕刻，等等；應用藝術包括工程、經濟、政治，等等。純藝術的目的是美的追求，應用藝術的目的是改善人類的生活環境。藝術的基礎不是事實，而是經驗。藝術沒有對不對，只有好不好。例如畢卡索的畫，王羲之的字；古往今來，多少畫家畫了玫瑰，可是每張都不相同，沒有誰對誰不對的分別；但喜歡它的人說它好，不喜歡它的人可以說它不好。
應用藝術是有被使用目的的藝術。例如「政治」是治國的藝術，工程是建造的藝術，金融是經濟的藝術。所有的應用藝術都有一個目標，能達到設定目標的藝術工作就是好，沒有達到目標的藝術工作就是不好。
工程是一種藝術。「工程」有廣義和狹義兩種定義：每一個有目標的行動都可以說成是工程，例如 「希望工程」是援建希望小學和資助貧困學生的工作，這是廣義工程；又例如「扶貧工程」是幫助貧困人群脫貧的工作，也是廣義的工程。以此類推，所有的藝術工作都可以稱為廣義的工程。
美國的科學院、工程院和醫學院是分立的，但是，三個院都屬於National Academy（可以譯成「國家學院」）。中國把醫學歸納在工程院，所以只有兩個院，我覺得這是更好的安排。醫學不是科學，和工程一樣，醫學的基礎不是真相，而是經驗。如果一個人病了，沒有任何一個醫生能百分之一百的保證一定可以把人治好。而且，每一個病例都是唯一的、不可複製的。所有藥物在被允許使用之前，都必須經過嚴格的試驗。試驗得出的結論，只是經驗，不是真相。所以，醫學不是科學，而是藝術。其實，醫生為病人診治的時候，他是在進行一項工程，這項工程的目的是要把病人治好。他有不同的藥物和器械，如何使用這些藥物和器械治病，是一種藝術！原則上，他的工作方式和要建造一座橋梁的工程師沒有太大區別。
不同於醫學，生物學是科學。生物學的目的是要發現世界上各種生物的特性，例如基因的排列，世代之間的遺傳，植物葉綠素的光合作用等等，這些都是事實，所以生物學是科學。當然，宇宙裡還有很多很多事實沒有被發現，所以，天的事情中還有很多的謎團，等著我們去解答。
廣義的工程太廣泛，這裡我們只討論狹義的工程；而且我們把要討論的狹義工程限制為「建造工程」，例如交通工程、橋梁工程、汙水工程，等等。這些工程都是大家日常接觸到的工程，它們的內容就不需解釋了。
科學與工程的分別
科學和工程是兩件不同的事情，科學和工程的工作方法也完全不同。因為工程的產品是服務於人的，所以，每一項工程都有很明確的目標，對工程的產品有獨特的要求，工程必須達到這些目標，否則就是失敗。例如建造一座橋梁工程，完工後這一座橋必須符合設計的要求，而且，每一項工程都應該在預先約定的時間內完成。
科學家的研究大都沒有準確的目標，也沒有時間的限制。雖然科學家有時候也會定一個目標，但我們不可能要求科學家在一定的時間內發現我們希望發現的東西，而且，很可能我們想發現的東西根本就不存在。例如，現在很多科學家在尋找宇宙中的「暗物質」，因為根據計算，把現在已發現的星球加起來，天體裡應該有大約95%的質量還沒有找到，大家假設這些還沒找到的質量是一種「暗物質」和「暗能量」，但暗物質究竟是什麼東西？存在哪裡？大家都還不知道。
在科學研究過程中，也很可能找到的是完全意外的真相，反而沒有發現原來想發現的東西。
今天，很多科學的發現對工程做出了貢獻。例如材料科學推動了建造工程的進步，生物科學的發現加速了醫藥的研發，等等。但是,科學是自成一體的，科學家並不考慮他們的發現是否有用。科學的目的只是把真相找出來，科學成果的用途是由工程師轉化出來的。例如著名的質能方程：E=mc2,是科學家愛因斯坦發現的真相。既是工程師根據它發展出核能發電，也是工程師根據它來製造原子彈。
工程與技術的定義
在西方學界，工程(Engineering)和技術(Technology)的定義是相當混淆的。譬如在德國有兩類大學,工科大學和文科大學。工科大學都叫做Technische Universitt,直譯應該是「技術大學」，但畢業生都叫做「文憑工程師」(Diplom Ingenieur)。美國著名的麻省理工學院原名是Massachusetts Institute of Technology, 簡稱MIT。Technology 直譯應該是技術，不是工程，所以MIT應該被翻譯為「麻省技術學院」而不是「麻省理工學院」。還有同樣著名的加州理工(California Institute of Technology, 簡稱CalTech) 也一樣。在法國巴黎，著名的綜合理工大學原名是cole Polytechnique，直譯也應該是「綜合技術大學」。
就是說，至少在這些大學成立的時候，工程和技術曾被認為是相通的。所以，那時候西方哲學只有科學和技術之分；工程被認為是技術的一部分。
當西方哲學家對科學和技術發生興趣時，就興起了科學哲學和技術哲學的研究，而且提出了「二元論」；二元是「科學」與「技術」。但是，奇怪的是，歐美和中國一樣，在國家層面都只有科學院和工程院，沒有技術院。如果有，技術院也不是和工程院同一個檔次的。
這大概表示，在西方哲學家的心中，根據從前的認知，技術包括了工程；根據今天的認知，工程包括了 技術。
二元論與三元論
「二元論」源於西方哲學，已經有一段時間了。近年中國哲學家，特別是陳昌曙教授和李伯聰教授等提倡「三元論」。三元論認為「技術」不是工程，所以應該把技術和工程分開，成為「科學，工程和技術」三元。當然，工程和技術的關係是十分密切的；沒有技術，工程不可能完成；沒有工程，技術沒有用處！例如，建造一座預應力混凝土大橋是一項工程；建造大橋有不同的技術：有支架現澆的施工技術，有現澆懸臂施工的技術，有預製懸臂拼裝的技術，有整跨拼裝的技術，等等。工程師的責任之一是如何選擇其中一種對該項工程最適當的技術，這個選擇本身是藝術！這裡，工程是主動的，是支配方；技術是被動的，是被支配方。
發明或者研發一項新技術的過程也是一項工程。例如，現澆懸臂施工法是建造大跨度預應力混凝土橋梁的技術，是Ulrich Finsterwalder發明的，是他的專利。這項技術首先被應用在他設計的德國的Balduinstein大橋上。因為應用在這座橋的成功，這個施工方法的可行性得以被確認，成為一項被認可的技術。在這個例子中，建造這座大橋是一項工程，應用的技術是現澆懸臂施工法，Finsterwalder在這一項工程上是建造這座大橋的工程師，也是發明這個施工方法的人，他發展這個施工方法（技術）的過程是一項工程，之後這項技術被反覆應用在許多其他大跨度預應力混凝土大橋工程上，就成為一項造橋的技術。
現澆懸臂施工法：左圖是早期掛籃設計圖，右圖是掛籃施工實況
目前，大家對這三個元的分工定為「科學發現，工程建造，技術創新」。其中「科學發現，工程建造」應該很清楚；但技術的目的是否創新，似乎有需要商榷之處；至少在建造工程上，基本上所有的技術都是工程師為了解決一定的工程問題而研發出來的。在發明一項新技術的過程中，技術師的角色只是在輔助，而不是在主導。之後，技術師可以對已經發明的技術加以改良，但是發明技術的人是工程師，不是技術師！只有工程師能知道一項工程需要什麼，技術師只能協助。技術是實現工程的工具，但不是工程本身！上面Finsterwalder的懸臂施工法就是一個很好的例子。Finsterwalder是工程師，不是技術師。
四元論
我們把技術和工程分立，原因是技術不是工程，而是完成工程的「工具」，那麼我們應該如何看待科學與數學的關係呢？數學和一般科學不同，數學研究的不是宇宙中的真相，數學是人類發明的，數學家沒有發現宇宙中的任何真相，數學是幫助科學家解釋和表達所發現的真相的工具。正如伽利略 (Galileo Galilei, 1564-1642) 所謂：「自然之書是用數學語言書寫的！」例如力與質量和加速度的關係，F=ma，這個關係是宇宙的一個真相，但表達這個關係的工具是數學！
這樣看來，科學與數學的關係跟工程與技術的關係十分相似。如果我們從二元論中把技術和工程分開，得到三元論，我們就應該把數學從科學中分出來而形成四元論。這樣，四元就是「科學、數學、工程和技術」。
近年美國提倡深化STEM科目的教育。STEM是Science , Technology, Engineering, Mathematics的第一個字母，就是科學、技術、工程、數學的代表。
科學、數學、工程、技術之間的關係
總結上述的推論：「科學的目的是發現真相，數學是科學家推理和表達真相的工具，工程的目的是建造人類需要的事物，技術是工程師實現建造的工具。」
在人類文明發展初期，科學與工程之間並沒有必然的關係。天文學家發現一些星星的運行，並沒有工程師的幫助。萬裡長城和金字塔建造時力學理論還沒開始。但是，今天的情況顯然不同了。今天天文學家要發現遠方的星星，必須依靠高強度精密的望遠鏡，或者天眼之類工具；建造這些工具是一項工程；這樣一項工程必須得到高精度技術的支持，而觀測的結果必須用數學推算和表達；這裡，科學、數學、工程、技術，缺一不可！
又例如建造一座大橋：大橋的設計必須根據工程材料的特性和力學原理，在數學的協助下加以精密的計算，然後由技術師依照設計得以實現。這裡，工程材料的特性和力學原理是科學，設計和管理是工程，計算是數學，施工方法是技術。所以，科學、數學、工程、技術都必須具備！
四元論是研究 「科學、數學、工程和技術」的哲學：科學的目的是發現，數學的目的是表達，工程的目的是建造，技術的目的是實現！
本文刊載 /《橋梁》雜誌 2019年 第3期 總第89期
作者 / 鄧文中
作者系美國工程院院士、中國工程院外籍院士、林同棪國際工程諮詢（中國）有限公司董事局主席