工程师究竟有何不同？
前几天，和一个行业外的朋友吃饭，席间，他问了一个蛮有深度的问题。他说，你们这些工程师，思考解决问题，和其他人有何不同？我想了想，如果将工程师思考解决问题的模式提炼总结，大概可以概括为 “工程思维”。01.工程思维的起点是科学定律
任何一个现实生活中的工程，都必须以科学定律做支撑。工程师的基本教育是逻辑与科学。无论哪个工程，如果在科学定律的范畴内无法成立，那后续无论怎么努力，都是徒劳。所以说，科学定律是工程思维的起点。工程师脑子中的工程思路，都必须以科学定律为原型，一步步推演架构起来，这是和很多人不一样的地方。工程师评判一件事的首要原则，应该是看它是否满足科学定律。我记得很早以前，网上说某人研究出一个神奇的东西，只要往水里面加一点点，水就可以变成汽油，这听起来是一个非常伟大的创新。但可能吗？我们从化学成分上，就可以看出来这是不可能的，因为它违反了最基本的物质守恒定律，水里面没有碳元素。那水和二氧化碳可以合成汽油吗？理论上可以，但根据热力学定律，按这种方式合成汽油所需的能量一定大于汽油完全燃烧所产生的能量，所以，这件事变得没有任何意义。有人可能疑惑了，事事都以“科学定律”为原则，岂不是很呆板？难以创新？这可能是对“科学定律”最大的误解。遵从“科学定律”和创新完全不矛盾，如果有人把挑战科学当作创新，那相当于拥抱失败，我们就安安静静地等着看他好戏吧。话说回来，真正的创新是什么呢？是创造性地利用科学定律。具体来说，可能是把科学定律当成一块块积木，以一种富有创造力的手段，把它们组合起来。举个例子，前段时间召开的粤港澳大湾区创新论坛，华工院的副总工程师舒宣武介绍了一种幕墙安全预警系统，就是机械自动控制技术、微电子技术与幕墙技术创造性地组合应用。在会上，我强烈感受到，舒总思考问题的每一步，均是从科学定律出发，而非主观臆断。回到结构工程本身，我们应该遵守什么基本定律呢？我也举一个简单例子，力的平衡。对一个静力结构来说，从结构中任意拿出一个节点，或者切开一个截面，力都应该是平衡的。如果发现力没有平衡，你应该很紧张，一定要找到消失的力。但这并不总是那么容易，尤其是楼板参与力的协同之后，节点平衡就不那么直接了。对结构工程师来说，“力的平衡”应该是非常朴素的定律，但还能不能创新呢？02. 工程思维的核心是系统思维
结构本身就是一个系统，抵抗水平力的叫抗侧力系统，抵抗重力的叫重力系统，抗侧系统又可以分为抗风系统和抗震系统，抗震系统又可以进一步划分....总之，一个特定结构，就是由很多个小系统组成的。记得有一次开会，建筑师要求把一片剪力墙减薄，我说可以，但指着二十米开外的另一片剪力墙，说这片墙要加厚。建筑师非常诧异，说为什么会这样？你看，这就是系统决定的。这种思考问题的方式非常微妙，看到了系统，我们就不会拘泥于一砖一瓦，一城一池，我们会发现更多的可能性。大白的公 众 号“构思结构”，写了一系列的关于“调模型”的文章，很多都是基于系统思维，写得蛮好。一个拥有系统思维的工程师，应该是晓得“刚柔并济”的道理。大量的结构工程，常人只看到它的刚硬，但只有真正的工程师，才能领略它的温柔。我们用了很多的柔性连接，用长圆孔，用摇摆柱，用销轴，用橡胶支座，甚至不停呼唤着“点铰”；在厚重的剪力墙上面，人为制造点结构洞，或者在连梁中间划一条缝...能扛住的我们扛，扛不住的就放；能刚性的就做刚性，刚性吸收的力太多，我们就把它改柔性；柔性可能导致振动频率降低，舒适度不满足，我们还有TMD...；在结构工程师眼里，刚和柔都不是绝对的，我们需要的，其实是一个合理的系统而已。一个拥有系统思维的工程师，应该是懂得“取舍之道”。无论哪个建筑项目，从方案到落地，中间一定经历过很多次地取舍。永远没有完美的方案，永远需要做选择，这就是工程师的日常。你看，地震来临的时候，我们取的是居住者的生命财产安全，舍的是结构完好无损；取的是结构不倒，舍的是局部损坏；甚至允许结构大量破坏，但希望是延性破坏...但，系统也有大有小，从截面到构件，再到整体，到整栋建筑，到某个地产项目，到地产行业，到广大的使用者，再到不同地域，不同时代，这其实就是一个层层往上的系统。系统思维的思考对象，应该也包括系统本身。我们知道，各方观点的不同，理解角度的差异，取舍的不同，很大原因是我们看到的系统不一样。但这其实已经无关宏旨，只要我们意识到这一点，问题已经朝着可解决的方向发展。03. 工程思维的重点是处理不确定性
关于结构工程中的不确定性，最经典的描述莫过于爱德华·L·威尔逊的一段名言。结构工程是这样一种艺术
使用材料
这些材料属性只能估算
建立真实的结构
这些真实的结构只能近似分析
来承受外力
这些力不能准确得知
以满足我们对公众安全职责的要求
想想看，我们在材料属性不完全确定，外部荷载不完全确定，施工质量不完全确定，甚至施工工况的外部环境不完全确定，结构计算也不完全确定的情况下，将一栋栋高楼建立起来，这是一件看起来多么没谱的事情。但工程思维，处理的就是这些不确定性。我们是怎么做到的呢？只要我们能用一个个圈，把这些不确定性圈起来，其实就可以做推论，就可以工作了。具体到怎么画圈，圈画多大，圈和圈之间有什么关系，这就是工程思维要处理的问题。思维能力的高低，就在于你能用更小的圈搞定更大的问题。坦白说，在不确定性中工作，是我在工作几年之后才习得的，直到我开始给别人传达一些不确定性指令。以前，如果我接受到的指令是不确定的，我可能会非常困惑和不爽，我优先怀疑对方的思维力和表达力有问题；但现在我有了新的看法，有些问题天然就是不确定的，比如方案构思、新方法研究...，甚至给领导汇报，你不知道领导想听什么，领导也不清楚他需要听什么。有时候，领导给你一个非常不清楚的问题，可能不是因为他表达能力差，而是他确实没弄清楚问题是什么。他需要你把问题搞清楚，如果他可以提出一个明确的问题，也就没你啥事了。学会处理不确定性，是工程思维的一个重点。对结构工程来说，处理手段（也就是上文说的圈圈）就是概率论和经验法则。其实，这个手段可以被广泛应用于生活工作中的方方面面。谨记概率论，面对不确定性，我们就不会走极端（杠精），不会因为一个小概率事件而全盘否定或全盘接受；而熟练应用经验法则，可以辅助我们快速决定，因为现实情况不总是可以等到让我们搞清楚所有状况。04. 工程思维的本质是实现
如果说，科学的本质是发现，那么工程的本质就是实现。你看，前面说的三点，遵从科学定律、系统思维、处理不确定性，其最终都是为了一个目的——实现。我们经常调侃，“建筑师负责做梦，结构师负责圆梦。” 结构工程师的主要工作，就是想办法实现建筑师对造型空间的各种需求，实现业主对主体结构预算控制的需求，实现建设单位对简便施工的需求，实现普通大众对结构安全的需求。作为结构工程师，或者说工程师，我们的使命就是，基于现实的环境，真实的约束条件，去实现一些东西。记住，实现是我们的目标，为了达成这个目标，我们可以用很多手段（我在这篇文章《给结构工程师新手的建议》中提到过这个观点）。所以我想，一个厉害的工程师，应该是一名超现实主义者。对一名超现实主义者来说，最重要的事就是想办法去理解现实，并采取措施去应对它。他们热衷的事情大概只有一件：把正在做的事情做好，把接二连三跳到眼皮底下的问题解决掉。
你看，每天都在玩现实版的打怪升级游戏，是不是很嗨？我记得，第一次读《原则》的时候，达利欧说他是一个超现实主义者时，我深感震撼。随后，我在《穷查理宝典》中读到芒格的超现实主义，在一些企业家的成长故事中，读到了他们的超现实主义，在连岳的公 众号上，也读到了超现实主义。我感慨，一个伟大的工程师，一个真真正正热爱并感受着生活的人，都应该是超现实主义者。你看，工程思维可能不是工程师的专属，很多超现实主义者，也都具备工程思维，他们理解现实，系统思考，积极面对不确定性，并最终实现一些东西。回想2016年12月份，我写过一篇文章《不确定性中的确定性》，当时我把确定性理解为“stay或hold或promise”的状态，但直到三年后的今天，我对确定性有了新一层的理解，我认为确定性不是固定的状态，而是类似工程思维的一套思考模式。
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