工程學的悠久歷史

演繹工程學歷史的一種方法是，通過現在人們認為與工程十分類似的活動來追溯工程學。這些活動與工程存在相似之處是出于種種原因。比如說，雖然現代的建筑與埃及金字塔大不相同，如今也沒有工程師從事類似建造金字塔的工程項目，但是建造金字塔這樣宏偉的建筑不僅需要運用數學來創建物理結構，還需要復雜且大規模的人力和資源，而這兩點正是現代工程的特征。不過，埃及金字塔與現代工程項目還是有所不同的，現代工程項目重在實現一些有益的目的，以便為人類服務，提高人類的生活質量；金字塔雖然令人印象深刻，但追求的是一種超世俗的目的，這在現代工程中非常罕見。

古希臘的許多活動似乎是“工程科學”的前身，工程科學研究人造建筑和機器背后的數學和物理原理。例如，阿基米德對杠桿的工作原理進行了分析，他對自己的分析充滿了信心，并堅信可以利用這一原理來撬動地球。然而，古希臘人并不擅長親身實踐，他們更愿意坐下來思考支點和滑輪的本質，因此，把古希臘人的活動稱為應用數學比稱為工程學更恰當。羅馬人比希臘人做得更好。他們關注更為實際的問題，例如建造高架橋和污水處理系統。雖然羅馬人的活動沒有像現代工程活動那樣運用大量的數學原理，但也確實應該被稱為某種工程，即使只是相當初級的工程。

中世紀的活動與現代工程有著密切的聯系。中世紀歐洲的人們建造了各種各樣的建筑，巨大的拱頂大教堂使用飛拱等裝置，巧妙地將支撐結構融入裝飾中，這些建筑可以與雄心勃勃的結構工程項目相提并論。雖然人們將建造這些建筑的工匠描述為建筑大師，認為他們可能類似于現代建筑師，但他們的工作的確包含了工程任務。畢竟，如果沒有技術嫻熟的結構工程師參與的話，如今人們不會放心地把如此宏偉的建筑項目托付給建筑師和建筑工人。

與此同時，伊斯蘭黃金時代帶來了機械發明的巨大飛躍。這一時期的核心人物是阿爾－賈扎里（Al-Jazari），他是一位發明家，也是一位工匠，他在《精巧機械裝置的知識》（Book of Ingenious Mechanical Devices）中展示了自己畢生的作品。其中的一些機械設備雖歷經數個世紀，但對機械工程仍至關重要，如抽水泵，以及如自動洗手機等復雜的稀奇裝置。

在這些時期里，一定有一些活動是現代工程師作業的前兆，但是由于許多活動在很多方面都與工程相似，所以很難通過人們所做的工作來描述工程學的歷史。物理學家和化學家的工作在某些方面與工程類似，但我們不會稱他們為工程師，因此，通過“engineer”（工程師）這一詞的詞源追溯工程學，看看這個學科最初是何時得名的，是一件很有趣的事。

“engineer”這個詞通常被認為起源于拉丁語的“ingenium”或“ingeniatorum”。意義分別為“獨創性”和“擁有或運用獨創性的人”。當然，這也是英語單詞“ingenious”的詞根，意為“有創造力的、新穎的”，這意味著工程學的核心概念是獨創性和創造性。在中世紀，在軍隊中與石弩或其他戰爭裝置打交道的工匠被稱為“ingeniator”。這個稱謂一直沿用至文藝復興時期，達·芬奇在其職業生涯中，曾一度自豪地擁有“ingeniarius ducalis”（公爵的工程師）的稱號。那么這個稱號是否表明他是現代意義上的工程師呢？達·芬奇的工作的確包含了工程活動，工程師們也常熱衷于稱他為他們中的一員，但是達·芬奇被稱為“ingeniarius”的原因與人們今天稱某人為工程師的標準略有不同。

“ingenium”這個詞也是英語單詞“engine”（發動機）的詞根。由此我們認為，工程師之所以被稱為工程師，可能是因為他們與發動機打交道。但中世紀的“ingeniator”當然不會與蒸汽機或內燃機等現代工程機械打交道。在中世紀和近代早期，“ingeniator”之所以得此稱呼，是因為他們在軍隊工作，與戰爭“發動機”打交道，這些戰爭“發動機”是包括石弩、大炮在內的所有早期戰爭技術裝置，“ingeniator”負責設計、制造和維護這些裝置。事實上，達·芬奇的工程工作主要是設計槍炮和其他轟炸物的設計上，在文藝復興時期，這些是在圍攻戰中取勝所必不可少的武器。因此，“ingeniator”的工作主要涉及軍事，而不是一般的工程。

英語單詞“engineer”是通過法語詞“ingénieur”直接引入英語中的。在法語中，這個詞最初同樣用于戰爭。法國軍隊中的“ingénieur”仍然是那些處理和維護戰爭武器的軍人。但是在法國軍隊中，他們的地位比前輩們要高得多。1676年，這些“ingénieur”組成了“精靈軍團”（corps du génie），這是一群在軍事建設方面受過特殊訓練的士兵，他們制造戰爭武器的技藝，建造軍事所需的基礎設施，包括道路、防御工事等。同樣，“ingénieur”這個詞表示軍隊中具有特定技藝和能力的成員。

如今，“engineer”這個詞所指的范圍更廣，不僅僅局限于那些在軍隊中工作的人了。因此，根據“engineer”這個名稱來追溯工程學的歷史有一定的局限性，因為它沒有告訴我們，我們現在稱之為“工程學”的這個范圍廣泛的學科是何時興起的。然而，不可否認的是，軍事活動在塑造現代工程師方面發揮了重要作用，這一點從工程教育和培訓的歷史中可以看到。

 

列奧納多·達·芬奇

列奧納多·達·芬奇是一位非凡的畫家。他的名字和作品可能是西方世界中最著名的。然而，這位文藝復興時期的能人涉獵廣泛，甚至可以說是精通各種學科，其中就包括工程學。達·芬奇自稱為工程師。有證據表明，他在一封介紹信中詳細闡述了自己的工程技能，其中軍事工程技能尤為突出，如設計石弩和大炮，研發鍛造金屬的方法，從而用新方法制造攻擊力更強的大炮。當然，達·芬奇還從事橋梁設計、城鎮規劃，研究河道治理的水力學，以及建造用于大型活動的自動娛樂裝置等。眾所周知，達·芬奇設計了飛行器和直升機。有證據表明，他甚至試飛過飛行器和直升機，但沒有成功。

達·芬奇在筆記中記錄了他對工程學的想法和看法，但這些筆記殘缺不全，他的很多想法似乎也同樣不完整。因此，他沒有像伽利略那樣對工程學歷史產生影響。有些人甚至認為他只是一個相當普通的工程師，因為他的工作在同行或前輩們中沒有創舉。之所以會這樣，也許是因為，與達·芬奇在繪畫領域的天賦相比，他在工程領域的表現太平常了，他的繪畫生涯使他在工程方面的努力黯然失色。又或許是因為，現代技術的發展，特別是飛機、直升機和潛艇，完全超越了達·芬奇在工程學領域所做的所有工作，但是藝術上的任何發展（如果有的話）永遠也無法將《蒙娜麗莎》貶為一幅粗糙、低劣的畫作。

不管出于什么原因，《蒙娜麗莎》才是達·芬奇流傳于世的遺產，想想他是否會對此感到驚訝甚至失望，也是很有趣的。當然，值得注意的是，當今人們對工程師及其地位的看法與文藝復興時期是不同的。如今，人們認為成為一名成功的藝術家是崇高和引人注目的，而成為一名工程師則被認為相對遜色。然而在達·芬奇的時代，制造和想象技術性的裝置與創造精美的藝術一樣崇高。

 

工程學誕生于17世紀后期的法國軍隊，成為一種特殊的專業，有專門的培訓和教育模式。“精靈軍團”中的士兵們在訓練營接受專門的軍事技術培訓。“精靈軍團”成立于1676年，30年后，路橋軍團（corps des ponts et chaussées）隨之成立，路橋軍團著重建造軍隊和平民都需要的基礎設施。1747年，一所專門培養土木工程專業學生的學校成立，即法國國立路橋學校（école Royale des Ponts et Chaussées），這所學校現在仍在招收學生（現在名為école des Ponts ParisTech，簡稱ENPC）。然而，巴黎綜合理工大學（école Polytechnique）才是第一所教授與如今的工程學最為相似的課程的學校，巴黎綜合理工大學成立于1794年，當時名為“中央公共工程學院”（école Centrale des Travaux Publics）。

法國的工程教育遠遠領先于世界其他國家。法國是當時唯一一個避開日常的工程工作，條理化地教授工程學的國家。美國很快就趕上了法國，西點軍校成立后，工程學校就從軍事訓練學校中發展出來。西點軍校成立幾年后，開始采用法國軍事工程學校的課程。到19世紀30年代，許多成功的工程學校在美國發展起來，它們教授同樣的課程。

英國的進展比較緩慢。在整個18世紀，英國都沒有對軍事或民用領域的工程師進行專門培訓。大部分工程師是通過學徒期間觀察并協助技藝嫻熟的工程師而得到鍛煉的，只有少數工程師是在大學畢業后接受在職培訓的。像托馬斯·特爾福德（Thomas Telford）和瓦特等著名工程師最初都是從學徒做起，后來成為工匠。他們學習的是實用技能而非理論知識。盡管他們受過手工訓練，但他們的角色卻是工程師。他們參與設計，為客戶進行規劃，并與他人簽訂合同，由他人實際操作，而不是自己親自動手。約翰·斯密頓（John Smeaton，1724—1792）是英國最早以這種方式工作的工程師之一，也是他在1768年撰寫的一份報告中首次稱自己為“土木工程師”。

一旦我們接觸到斯密頓，我們就到了歷史上的一個轉折點，在這個點上，我們可以毫無爭議地將某個人視為不在軍隊工作的現代工程師。然而，上述的歷史表明，到達這一轉折點有許多不同的路徑，而且在這些路徑的許多節點上，人們認為工程學可能已經出現了。這些歷史描述也表明，復述工程學歷史是一件困難的事情，工程學并不是在歷史的某個特定時間點上體系完善地出現的，而是在很長的一個時期里發展起來的。在這一時期的不同時間點上，在世界上的不同地方可以發現接近現代工程的活動，也可以發現接近現代工程師的人，但這一獨特學科的出現卻經歷了一段時間。