## 《柏拉图和技术呆子》1:工程师的大道

今天开始咱们说一本新书，叫《柏拉图和技术呆子：人类与科技的创造性伙伴关系》（Plato and the Nerd: The Creative Partnership of Humans and Technology），作者是加州大学伯克利分校的电子工程与计算机科学教授爱德华·阿什福德·李（Edward Ashford Lee）。这本书说的是最高级的工程师智慧。

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工程师都有啥智慧呢？有个笑话是这么讲的。面对一个装了半瓶水的瓶子，乐观主义者说，瓶子已经半满了！悲观主义者说，唉，瓶子还有一半是空的……

然后一个工程师说，嗯？这个瓶子其实没必要做这么大，只要一半大就够了。

这个笑话是说工程师有个思维惯性叫“优化”。“优化”就是怎么才能多快好省地实现一个功能。产品经理想要一个什么功能，工程师就看看可不可行、怎么能用最节省的方法把功能实现。

要是这么说的话，工程师似乎不是一个特别高光的职业。当我们谈论苹果手机首先会提到乔布斯和设计师艾维，而不是那些工程师。工程师……好像是生产线和食物链下游的一个职业。

作者 Lee 教授本人有个小感慨。按理说伯克利的教授可是非常厉害的职位，但是他调侃说，他做的这些事儿可能在他父亲眼里都是失败的。Lee 的父亲本来想让他去读个MBA、回来管理家族的事业，而不是去当什么工程师 —— 工程师是给他家干活的人。结果他不但选择了工程学、还去贝尔实验室当了工程师、还成了工程学的教授，这简直是堕落。

可是工程师真的这么低端吗？咱们今天就说说工程师的大道。

咱们先从这本书的书名说起。

“柏拉图和技术呆子”这句话出自塔勒布的《黑天鹅》。塔勒布推崇在真实世界里摸爬滚打的人 —— 哪怕这个人看上去有点“呆” —— 而柏拉图代表的是理想主义。

你可能听说过一个概念叫做“洞穴寓言”，是柏拉图在《理想国》里说的。说从前有个洞穴，洞穴里面有篝火，篝火前面有些人在做各种表演，他们的影子被篝火投射到洞穴的墙壁上。几个犯人被限制在演员和墙壁之间，他们不能回头看后面的情况，只能看见墙壁上的影子。

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这些犯人以为墙上的影子就是真实世界，殊不知自己看到的只是世界的影子。

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柏拉图说，我们人生的意义就是要摆脱影子的束缚，去发现真实的世界 —— 也就是“真理”。

我们专栏以前在讲数学宇宙的时候说过这种世界观。我们设想存在一个独立于任何宇宙的、由数学组成的柏拉图世界。那上面有各种数学方程，而我们看到的这个宇宙，只不过是柏拉图世界里某些数学方程的投影！

一般人只看到影子，连想都想不到还有别的，你跟他说他也不能理解。而如果有人能发现影子背后的东西，那就是英雄。柏拉图说这就是人生在世唯一值得做的事情 —— 探索和发现真理。

按照这个世界观，科学家显然是最厉害的人物，他们发现新知识。发明家不如科学家，因为发明家只不过是使用已有的科学知识去解决我们这个影子世界里的一些问题，跟发现理想世界不能相提并论。那工程师就更是下等了，工程师好像只是实现别人的想法。

这条鄙视链，其实是错的。

2015年发生了一个大事件，两个黑洞合并产生的强烈的引力波，被人类探测到了。我们专栏专门讲过人类探测引力波的意义。咱们中国人都很佩服科学家，但是这件事当时在美国有一些议论。

建造引力波探测装置，LIGO，总共花了11亿美元。那如果这个探测装置的意义就是证明了爱因斯坦100年前的一个推测、甚至说这就是物理学近年以来最大的成就……那只能说明现在物理学已经不行了。花11亿美元证实一个100年以前的学说，难道现在没有别的科学问题值得做了吗？

这么说当然有失偏颇。引力波探测的意义并不是证明爱因斯坦有多伟大。绝大多数物理学家早就相信广义相对论是对的，这次在理论上没什么惊喜。其实引力波探测的主角不是爱因斯坦，而是工程师。

引力波导致LIGO探测器的两个手臂之间的空间距离发生了相当于原子直径的千分之一那么小的变化 —— 而这个变化居然被人类探测到了！这是工程上的伟大奇迹。爱因斯坦曾经认为这么小的空间波动根本就不可能被探测到。爱因斯坦得感谢现代工程师。

所以你看，科学的进步高度依赖于工程。这还不算，有时候科学发现还是工程的副产品。

三个贝尔实验室的研究者因为发现了晶体管效应而获得了1956年的诺贝尔物理奖。那的确是半导体物理学的重大突破，但是，那三个研究者可不是为了发现新物理而去研究晶体管 —— 他们是为了发明新的晶体管而不得不解决物理学问题。

其实工程师从来都不认为他们只是在应用现有的科学理论。历史上经常发生的事儿是工程师已经把东西做出来了，科学家还没搞清楚原理。比如塔勒布特别爱举的一个例子是喷气式发动机。你要在百度搜索，很多网页会信誓旦旦地告诉你喷气式发动机的“原理”是什么 —— 其实这个原理到现在也没完全搞明白。工程师只是不断地试错、鼓捣，喷气式发动机不是在哪个科学理论的指引下发明的。

那这么说的话，工程师和科学家之间的地位是不是有点变化了呢？我们应该如何认识工程学呢？

咱们还是请出历史上最有名的这位工程师，爱迪生。爱迪生发明电灯的故事人人皆知，但是Lee给我们说了一个不同的角度。

电灯需要灯丝。最早的时候，爱迪生用的是金属铂的丝。在铂丝两端加一个电压，其中有电流通过，铂丝会发热。在空气中，这么做会把铂丝给点着、烧断。爱迪生想了个办法 —— 用灯泡。灯泡内部抽成真空，真空中的铂丝就不会燃烧，而是会持续发光。

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你可以说爱迪生在发明电灯的过程中做出了一个科学发现：金属铂在真空中的发热性质 —— 工程师客串了科学家。但爱迪生想要的不是这个，他想要的是物美价廉的电灯泡。

铂丝的问题是电流太大。我们在高中都学过“欧姆定律”，电流 = 电压/电阻。铂的电阻很小，所以铂丝的电流就会很强。电流很强，灯泡外边的铜导线就必须做得很粗，这样用电灯照明就会很贵，人们就用不起。

那要想降低电流，爱迪生一看欧姆定律，就知道必须选择电阻大的东西来代替铂丝。根据这个思路，他做了无数次实验，找到了竹丝。后来又使用了钨丝。

那你说这是不是欧姆定律的伟大胜利呢？爱迪生的成功是不是一个工程师正确使用了柏拉图世界里的科学知识呢？

不是。欧姆定律根本就不是柏拉图世界里的真理 —— 它是一个错误的定律。

真实世界里没有哪个材料的电压和电流是成正比的。电阻根本就不是个常数，它跟温度有关，而温度又跟电流有关 —— 所以电阻跟电流有关！严格地说，欧姆并不是“发现”了欧姆定律 —— 你大概可以说他是“发明”了欧姆定律。

欧姆定律不是真理，它只是科学家提出的一个代替真实世界的“模型”。现代的哲学家都会告诉你，所谓科学理论其实都是模型。牛顿力学不是真理、爱因斯坦场方程也不是真理 —— 它们都是柏拉图世界投射到我们这里的影子。

模型都是错的，但是有些模型很有用。

对爱迪生来说，欧姆定律是个有用的模型。根据这个模型，爱迪生去找到了竹丝。爱迪生并不关心欧姆定律是不是柏拉图世界里的真理，他关心的是能不能基于这个模型制造灯泡。

这才是工程师和科学家的不同定位。人类的探索发现和发明创造，都不是像柏拉图说的那样一步到位找到客观真理。科学家和工程师都是研究模型的人。科学家关心的是这个模型能不能更好地反应真实世界。工程师关心的是能不能用这个模型创造出东西来。

工程师思维的大道，就是先创造一个好模型，然后想办法实现这个模型。模型是为了后来的产品实现而创造的，这就非常具有主观特色了。创造或者选择什么样的模型、怎么实现这个模型，这些都充满了工程师的个性。

这是一种创造。就好像艺术创作一样。而且这个创造过程是一代一代的工程师们集体去做的，它会被积累成文化。

爱迪生发明电灯的过程中，有很多的动作属于“试错” —— 不断尝试、直到好使为止。而现代工程学面对的东西实在太复杂，一点一点试验是不行的。所以现代工程学越来越依赖于模型 —— 如果你最初的模型好，就可以在模型之上再建造模型，这么一层层下去。

可以说，模型，是工程师们“想象的共同体”。

可能要等到下一讲你才能彻底明白这句话的意思。我们要说一个最厉害的工程学模型：开关网络。它是现代计算机技术的基石。

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