張聚恩/文
應北航馮如書院之邀、為航空航天大類（航空航天方向，未分具體專業）的學子們講授《航空航天科技與工程》通識講座。我力圖通過史實回顧、案例分析、未來前瞻等，使學生能從科技與工程的視角，來認識航空航天事業，引導他們開展批判性思維，導出對重大理論與實踐問題的認識，使這一通識教育形成特色，補缺出新，融合交叉，博雅普適，也幫助學生們通過這樣的學習，更為理性地認識專業與職業等現實問題。
我把講座的風格定義為：思賢堂——故事會——風暴眼，即追思頌揚航空航天先驅，介紹有趣、有教益的史實，颳起思索和研討的頭腦風暴。在課件裡，我嘗試著提出並讓學生們思考若干問題，經過面對面的發言與交流，探討這些問題蘊含的那些科學、技術、工程、系統、產品、產業等概念與實踐、經驗與教訓，從中學習與領悟航空航天科學原理、工程科技知識與深刻泛在的哲理。
我將陸續把我的講述及思考，梳理並分篇寫出，以便與大家交流。本篇是第一問：為什麼不是我們？
人類在地球上出現伊始，就顯示出遠超其他生物的品性與智慧，充滿好奇心，不安分，能走還想跑，能在地面上自由馳騁，還想像鳥兒一樣凌空飛翔。古代中華民族亦然，而且在飛天的憧憬與奮鬥中，展現出非凡的創造力。
人們都知道傳統的四大發明——指南針、火藥、印刷術、造紙術。殊不知，在航空航天領域，也有四大發明——風箏、竹蜻蜓、孔明燈、爆竹（古代火箭）。而且這四大發明恰好映射著現代航空航天的四大類產品：固定翼飛行器、旋翼飛行器、浮空器和現代火箭。其中內在的學理對應關係，令人稱奇。
此外，在與現代航空航天事業關係密切的天文學領域，古代中國也有輝煌的成就，集中體現在天象觀察、儀器製作和編訂曆法這三個方面。例如，對哈雷彗星的觀測與記錄，土圭（圭表）、渾儀、渾象、簡儀、高表、仰儀等天文儀器的研製，郭守敬於1280年編訂《授時歷》，確定365.2425日作為一個迴歸年長度，與現今世界通用的格里高利公曆值相同，但卻早了300年。
遺憾的的是，這些燦爛的中國科技，未能持續發展與進步。以致於在給人類生活帶來巨大變革和福祉的現代航空航天事業的豐碑上，幾乎沒有中國人的名字。我們有著那麼輝煌的過去，為什麼創立航空航天科技體系和成為這個朝陽產業誕生髮展主要驅動者的，卻不是我們？
由此，聯想到著名的“李約瑟之問”。英國學者李約瑟（Joseph Needham，1900-1995）曾提出：公元前2世紀至公元15世紀，在自然科學及其運用方面，中國遠勝歐洲。但為什麼近代科學不是從處於世界領先地位的中國文明中發展出來，而是在文明程度相對落後的15世紀的歐洲產生的呢？
在航空航天領域，李約瑟之問同樣存在。究其原因，相通甚或相同。拋開戰亂頻仍、異族殺戮、封建專制、重農輕商、重文輕技等社會、文化原因與影響，在思維範式和方法論層面上，缺乏科學邏輯與技術思維是基本原因。我們有了精妙的發現，製作出令人歎為觀止的器具，卻不去深究它們的原理，不去建立模型和尋求數學表達，不會或不屑於進行邏輯推理，使得這些發現發明的科學意義得不到提取和提升，而只能停留在經驗和技藝的層次上。
譬如，由中國爆竹、到古代火箭，再到成為航天事業最重要基礎的現代火箭，從古至今，其物理形態幾乎沒有改變。我們雖佔盡先機，卻沒有推演出“火箭推進原理”，沒有建立“火箭推進公式”。作為古代火箭中推進劑的火藥，我們也只停留在經驗配方上，而未深入研究其組分的科學表徵，以及精細地定量化各組分作用及其不同比例的影響。
再比如，我們始創的風箏、竹蜻蜓和孔明燈等，在長達千年的進程裡，或作為玩具，停留於雕蟲小技，或滿足於十分有限的用途，卻鮮見深入研究與擴展應用。但在傳入西方後，卻引發了一系列潛心探究與變革。如：對升力面、翼型翼面的研究，從單體、平面發展出多體、載人風箏，從熱氣球到氣艇，直至創制出大型商用飛艇。
一個不爭的事實是，我們的文明發育與發展中，缺少演繹推理的嚴格框架與程序，科學邏輯與技術思維能力不足。那麼，什麼是科學邏輯？什麼是技術思維呢？
讓我們從科學說起。科學按其固有含義，包括自然科學（Natural Science）、社會科學（Social Science）和形式科學（Formal Science）三類。自然科學研究物質世界。社會科學研究人與社會。形式科學研究邏輯與數學等，通過提供用於描述世界的結構的信息以及可能對其進行推論的方式，來幫助自然科學和社會科學。形式科學，作為一種既作用於自然科學、又作用於社會科學的通用工具，因其不依賴於經驗觀察，而獨立存在。
形式邏輯（Formal logic）是形式科學的核心。形式邏輯的任務是研究前提和結論之間的關係，研究演繹推理及其規律。它通過對人的思維形式的抽象，把人的認識和判斷，抽象成邏輯命題，然後研究這些命題可以有哪些形式，這些形式之間有怎樣的關係，以及怎樣從現有命題推理出新的命題。
自然科學與形式科學、特別是形式邏輯的聯姻，就產生科學邏輯。在科學技術的漫長髮展進程中，以可測試的解釋和預測的形式構建與組織知識體系，通過推理和歸納而得到新知，強調實驗和不同程度的量化，以及以實證法為核心的方法論，這些科學研究的一般性原則被廣泛接受，使得自然科學研究的面貌為之大變。
關於科學邏輯與技術思維，以及培養和強化科學邏輯與技術思維能力，我的學習心得與基本認知如下：
第一，科學邏輯是指，找到並區別稱為科學知識及科學理論的方法體系，包括科學方法和科學精神。邏輯（logic）是在形象思維和直覺頓悟思維基礎上對客觀世界的進一步的抽象，抽象是捨棄非本質屬性、抽出本質屬性的過程，是形成概念的必要手段。
第二，技術思維是指，思維主體按照實際需要，綜合運用知識、信息和各種工具與方法，達成目標和解決問題的過程。其主要特徵是：目的性、程式性、實踐性。技術思維的理論工具有：系統論、信息論、控制論等；操作方法主要有：假設與驗證、建構與分解、分析與綜合、權衡與優化等。
第三，科學素養的核心，是擁有並自覺應用科學邏輯與技術思維能力。科學邏輯與技術思維，應深深融入民族文化中。對於每個個體而言，這種能力不會自發產生，需要經過學習和接受教育。提高全民族的科學素養，需由此入手。
第四，科學精神在本質上是懷疑與批判、自由與創造之精神。所謂批判性思維，就是凡事要問一個為什麼，學會把問題從複雜的事物中抽取出來，設立和解釋箇中的不同假設，從不同的分析視角，去評估可能方案及其真偽優劣，從而抓住問題的本質，解決問題。更為重要的是，這一切，要形成習慣。
第五，高等教育的目，是強化學生們的問題意識，鼓勵他們觀察與提問，並尋根求底，找到答案。長此以往，漸成自覺，則批判性思維能力必會建樹，並得以不斷提升。一般說來，若教育方法得當，受教育程度越高，在這方面的能力應該越強。
第六，鑑於在中國文明發展史上，未曾形成對近現代科學的自發培育，科學方法論尚未廣泛而深入地融入我們的文化中，高舉“五四”運動倡導的“賽”（科學精神）大旗，在學校教育、特別是高等教育中，切實加強科學邏輯與技術思維精神與方法的培養，使之成為終生自覺應用的工具，進而對全人類科學技術發展做出我們應有的民族貢獻，是我們的神聖歷史使命。
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