程海東,陳 凡

(東北大學科學技術哲學研究中心,遼寧沈陽 110819)

在一般情況下,我們認為技術認識或者起始于已有的科學理論,是科學理論的實際應用;或者起始于技術活動中的經驗,是對經驗的總結。當然,在一般的考察技術認識與科學認識和經驗認識的關系時,可以認為技術認識源于科學理論或經驗總結,但在具體地考察技術認識的過程時,這種理解就會出現(xiàn)問題,如技術認識的起點在哪,工程師的工作和責任范圍從何處開始,到何處結束……。這種大而化之的敘事并不能真正地說明這些問題。在科學理論、經驗與技術認識之間間隔著技術問題這一環(huán)節(jié),也就是說具體的技術認識從技術問題開始,而且是圍繞著技術問題展開的。顯然,本文所要討論的“技術問題”并非單指技術的負效應。技術的負效應是大多數(shù)學者對技術問題的通常理解,如車玉玲[1]、楊大春[2]、陳紅兵[3]、盛國榮[4]、張成崗[5]等。把技術問題理解為技術的負效應,依然是將技術看做一個整體,從外部來研究技術,而并未將其打開,研究具體技術的實際過程,因此,這種理解并不適用于本文所要討論的技術問題。本文所討論的技術問題并非通常所認為的技術的負效應,而是指在技術發(fā)展過程中出現(xiàn)的矛盾，具體來說，就是工程師在技術活動過程中所要解決的問題。

一、何為技術問題

技術問題具有一種聚焦性,它本身是一個綜合體,而不僅僅是單純的技術因素,它是在一定環(huán)境中產生的;同時,技術問題中必須有某種未知的情況與已有的技術情境形成沖突或不協(xié)調?！凹夹g問題的形成、分析和解決,是貫穿技術開發(fā)過程的中心線索。技術問題構成復雜,不僅包含已行與未行的實踐矛盾,而且還關涉已知與未知的認識矛盾?！盵6]也就是說,技術問題是由多方面因素構成的一個矛盾,因此,它也就能成為技術認識的起點。技術認識的過程就是技術問題的形成、展開和解決,從更根本的意義上講,也是矛盾的形成、展開和解決的過程。

一般我們將此問題稱為技術問題:如何將磁轉變成電?

從表述上看,技術問題至少包含兩個對象:磁與電,這表明技術問題至少是由兩方面的因素構成的矛盾。如果進一步分析這個矛盾就會發(fā)現(xiàn),其中至少包含如下已知內容:①磁與電之間存在著相互作用力;②電可以轉化為磁;③磁場中運動的導體可以產生電流。包含的未知內容則是:④怎樣運行的設備可以實現(xiàn)將磁轉變成電?？疾旒夹g史可以發(fā)現(xiàn),已知中的①由安培發(fā)現(xiàn),②由阿拉戈發(fā)現(xiàn),③由法拉第發(fā)現(xiàn),④則直接導致發(fā)電機的產生[7]122。所以在技術問題的表述中,雖然沒有明確地顯示出已知的內容,但它們卻是技術問題的必要成分,只有在已知的基礎上才能出現(xiàn)技術問題。

這種已知與未知的矛盾,更是已行與未行的矛盾。技術認識中的已有成果在一定條件下能夠實現(xiàn)一定的目的,對已有技術問題的解決是有效的;但是技術活動時時刻刻都會發(fā)現(xiàn)新的事實,形成新的問題,已有成果在一定程度上解決著這些新的問題,由此形成的經驗也處在不斷的積累中,直至突破已有的成果而形成新的技術認識。如最初電動機的發(fā)明借用了很多蒸汽機的機械裝置,除了鍋爐和燃燒爐以外,雖然電磁感應理論并沒有要求電動機一定要同蒸汽機一樣工作[8]44-45,但初期的電動機借鑒了蒸汽機的很多物理結構，只不過電動機很快擺脫了蒸汽機的影響,形成了自身的發(fā)展方式,由小功率的電動機轉變?yōu)榇蠊β实碾娬?由直流電轉變?yōu)榻涣麟奫7]122-138。技術認識處于不斷的發(fā)展中這一事實表明了人類認識的最深層次的矛盾,即一定階段人類認識的有限性與人類整體認識的無限性之間的矛盾。在創(chuàng)造人工自然的過程中,新的技術問題不斷出現(xiàn),這就需要從不同角度和層面對已有的技術條件進行改造。

在具體的技術活動中所出現(xiàn)的技術問題大多是常規(guī)的,也就是技術活動的各環(huán)節(jié)相互作用產生的技術問題。具體的技術活動大致可以分為產品的設計、制作和使用三個階段,雖然這三個階段有時間上的先后順序,但在實際的活動中,并不是從設計,經過制造,到產品的線性過程,而是一個協(xié)同反饋的非線性過程,在這個過程中,會出現(xiàn)大量的技術問題。所以,明確技術問題就需要明確它所處的階段,究竟是設計問題,還是制作問題,抑或是使用問題,不同階段的問題對技術認識乃至技術活動的影響是不同的。相對來說,設計問題影響最大,制造問題次之,使用問題則易于調整和解決。同樣,任何一個技術問題都不是單純孤立的,與之相關的技術問題是眾多的,由此形成了一個問題集。問題集之中的技術問題有著某種共性,問題間或者表現(xiàn)為對等關系,或者表現(xiàn)為因果關系,或者表現(xiàn)為交叉關系等等。明確某一具體技術問題在問題集中的位置、重要性,受哪些問題影響以及它能影響哪些問題是明確技術問題的重要方面。

除按照技術活動不同階段來區(qū)分技術問題以外,還可以在一般意義上對技術問題作出區(qū)分。不同類型的技術問題對技術活動的影響是不同的,其中最重要的一種類型是常規(guī)技術問題與非常規(guī)技術問題。在技術演變的過程中,在原有基本技術原理的范圍內所產生的技術問題即常規(guī)技術問題;突破原有基本技術原理所產生的技術問題即非常規(guī)技術問題。如在煉鋼法中,傳統(tǒng)的坩堝法主要依據(jù)的技術原理是在坩堝中加入木炭和生鐵,然后用反射爐加熱使生鐵脫碳變鋼,在這一基本的技術原理下,如何增加坩堝的容量和改變坩堝的材質就屬于常規(guī)的技術問題;而如果要采用蓄熱式加熱法,直接在反射爐中熔化生鐵使之脫碳變鋼,如何設計這樣的煉鋼爐,即是非常規(guī)的技術問題,西門子-馬丁爐的發(fā)明則是煉鋼法的根本進步。明確技術問題是屬于常規(guī)問題還是非常規(guī)問題,隨后的解題活動就有了大致的方向,活動的方式和最終的技術成果也大致確立了,它在技術認識中的地位和作用也就基本確定了。

二、技術問題隱含著技術認識的信息

既然技術問題是技術活動中已知與未知、已行與未行的矛盾,技術活動所涉及到的多重要素只有聚焦于技術問題,才能進入技術認識中,才能對技術認識起作用。所涉及的要素聚合為一體,構成技術問題的現(xiàn)實情境,影響技術活動的全過程,而技術活動的目的就是為了解決技術問題。解決技術問題首先是一個思維過程。愛因斯坦把思維中出現(xiàn)的問題稱作“驚奇”?！斑@種‘驚奇’只是當經驗同我們的充分固定的概念世界有沖突時才發(fā)生。每當我們尖銳而強烈地經歷到這種沖突時,它就會以一種決定性的方式反過來作用于我們的思維世界。這個思維實際的發(fā)展,在某種意義上說就是對‘驚奇’的不斷擺脫?！盵9]

在技術認識過程中,技術問題也為工程師的解題活動準備了某些必要條件。如上分析,技術問題除了表面的陳述以外,其中還隱藏著解題的某些方法、程序、規(guī)則和物質條件。所以,解題活動的第一步,除了明確真正的技術問題以外,還需要發(fā)掘問題中所隱藏的信息。技術的發(fā)展是延續(xù)性與非延續(xù)性的結合,新的發(fā)明總能在前人的發(fā)明中找到某種影子。“假如進化中的變革*定要出現(xiàn),那么新產品將一定會以某種方式在具有延續(xù)性的同類物品中找到自身存在的理由。”[8]68-69如電動機與蒸汽機的運行原理有著本質的不同,但電動機的結構在很多方面與蒸汽機相似,而電磁感應原理“并沒有規(guī)定第一臺電動機非要像蒸汽機一樣工作不可”[8]45。

技術問題存在于哪個領域,工程師首先就根據(jù)這個領域的理論、方法和程序來解決它。如動力技術的主要課題是把自然存在的能轉化為機械能或者電能,因此它的主要技術問題是如何提高原動機的工作效率。最先出現(xiàn)的紐可門蒸汽機的工作過程是這樣的:“當蒸汽進入鍋爐上方的汽缸底部時,主要由于懸掛在杠桿另一端的泵桿的重量作用,活塞回升到頂部。蒸汽通過排泄管和水密封閥,將已經進入汽缸中的所有空氣和水推出,然后在關閉了與鍋爐的連接之后,噴射的冷水會使蒸汽冷凝下來。所產生的真空導致大氣壓推動活塞回到汽缸底部,由此提升了泵桿。在進入更多蒸汽后運轉周期就再次開始?！盵10]120這一運轉過程需要兩個條件,其一是大氣壓,活塞從汽缸的頂部回到底部需要大氣壓的作用;其二是人造真空,汽缸由熱轉冷,蒸汽由氣態(tài)轉為液態(tài),在汽缸底部形成真空,大氣壓對活塞的作用成為可能。正是這兩個條件使得紐可門蒸汽機的工作效率不高,熱效只有0.5%。根據(jù)紐可門蒸汽機的工作原理,可以通過兩種途徑提高熱效,一是人為增加壓力,形成高壓;二是避免汽缸在冷熱之間轉換,提高熱效。瓦特正是依據(jù)這一背景,又認識到機械部件達不到一定的精度而不能生產出高壓蒸汽機,因此他主要采用了第二種方式,增加了一個分離冷凝器,蒸汽在冷凝器中由熱轉冷,而汽缸一直保持較高的溫度。瓦特還對汽缸進行絕熱處理,并放棄了使用大氣壓力,而是“通過讓蒸汽先向一端施壓再向另一相反方向施壓,使活塞先向一個方向運動然后轉而向另一個相反的方向運動”[8]41。經過如此改造后,瓦特蒸汽機的熱效達到2.7%。19世紀初,伍爾夫通過在瓦特蒸汽機上增加一只高壓汽缸的方式,設計出了復合式蒸汽機[10]130,熱效達到7.5%。通過蒸汽機早期的發(fā)展可以看出,解決技術問題就需要考察問題產生的原因并對其所隱藏的信息進行分析,據(jù)此尋找解決的方式和途徑。

技術問題的解決并不能單靠某一領域的技術,而需要相關領域的技術提供支撐,這是技術問題得以解決的必要條件。蒸汽機的設計和制造本屬于動力技術領域,但蒸汽機的成功制造還需要機械技術、材料技術和控制技術等相關技術的支撐。在蒸汽機發(fā)展的早期,原動機還是由木材和少量的金屬部件組成,而蒸汽機需要更堅固更耐用的材料;同時,由于既沒有工具又沒有工人能夠制造如此復雜而又十分精確的機器,瓦特放棄了“在他的蒸汽機中應用高壓蒸汽,盡管這是提高熱效率和能量輸出的唯一途徑”[11]。正如陳昌曙先生所言,“支撐技術是不可缺少的,有時會成為一個行業(yè)或者企業(yè)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)”[12]。

對技術問題情境進行分析的目的是深入到問題的內部,從而找到問題的癥結,從而找到產生問題的原因和解題的方向。比如在人造真空的過程中,惠更斯采用的是火藥爆炸產生真空的方式,但這種真空并不理想。帕潘認識到爆炸產生的真空不理想的原因是爆炸后在汽缸中會有氣體殘留,轉而尋找不會產生殘留氣體的物質,最終尋找到蒸汽。制造理想真空的技術問題轉換為尋找無殘留氣體的物質,整個問題轉化了,解決起來也就方便了。分析問題,要深入到它的深層的情境中,便會形成一條不斷深入的邏輯鏈條。紐可門蒸汽機熱效低的原因是汽缸要在冷熱之間轉換,汽缸冷熱轉換的目的是為了形成真空,形成真空是為了利用自然大氣壓使活塞產生運動。問題的癥結找到了,使活塞產生運動的壓力并不一定要來自于自然大氣壓,汽缸中的蒸汽同樣可以對活塞產生壓力,瓦特對紐可門蒸汽機的改進中的一個重要方面就是放棄了利用大氣壓而采用蒸汽壓力,轉變了蒸汽機設計的主導方案。追尋技術問題的根源,可以直接得到技術革新的線索和啟示。

三、技術問題引導技術認識的展開

工程師在解題的活動中,常常需要對設計方案所涉及的范圍、方案的性質和類型等方面有事先的勾畫,并依據(jù)這種勾畫來設計方案。對技術問題類型的分析可以在一定程度上得到設計方案的類型等方面的信息,為隨后的技術活動提供引導。

技術問題對技術認識的引導并不總是正方向的,也會出現(xiàn)反方向的引導,正方向為指引,反方向為限制。指引是指技術問題的構成要素對解題活動的方式、方法和可能性的提示。當然,提示中的可能性是有很多種的,而非單一的,并且只是方向性的指引,并不能給出具體明確的方案。至于采用哪種可能性,則需要根據(jù)具體的技術條件和相關的支撐技術來作出判斷。如在紐可門蒸汽機出現(xiàn)之后,活塞與汽缸之間的配合并不好,如何解決這一難題,一是對汽缸進行精加工,但是當時的機械技術并不能很好地做到這一點,所以當時的工程師采用的是一個易于解決的方式,“這一難題是通過在每個活塞頂部裝上柔韌的皮質圓盤,用水使它密封以保持真空來解決的”[10]121。對這種技術問題的解決只是對已有技術方案的一個修補,并不是對已有技術方案的改變。而在這種不改變已有技術方案,通過不斷解決常規(guī)技術問題來提高已有技術方案的有效性也不能滿足社會需要時,就需要采用最復雜和最不易解決的可能性。要把這種可能性變成現(xiàn)實性,需要創(chuàng)造性的思維,所采用的方式與問題的關系并不是那么密切,這種技術方案的出現(xiàn)會帶來更多的新意。不過它還是屬于技術問題的引導范圍之內,雖然對原有的技術方案有革新,但在根本上還是一致的。如瓦特對紐可門蒸汽機的改進在一定程度上改變了原有的技術設計方案,放棄了大氣壓而采用了蒸汽壓,為把汽缸的冷熱轉換分開而增加了一個冷凝器,這種改進后的有單獨壓縮器的雙向做功的蒸汽機設計方案成為后續(xù)50年蒸汽機的主導設計方案,但它依靠活塞做功這一基本設計方案與紐可門蒸汽機還是一致的,乃至后續(xù)的內燃機也沒能脫離這一基本設計方案。“雖然氣體媒質由蒸汽改為熱空氣又改為燃油和空氣的混合燃爆物,汽缸和活塞的基本架構卻一直保持不變。”[8]44

限制則是對某些解決方案、方式和類型的否定,這種否定同樣是根據(jù)已有的技術理論和條件作出的。工程師通過對技術問題構成的分析,認識到技術問題所包含的信息,已有的技術條件,問題的演變經歷以及它在問題集中的位置,就會意識到在解決技術問題的過程中所受到的限制,對能做什么,不能做什么,能采用什么樣的設計方法等都會有一個基本的認識。如瓦特在沒有違反已有的基本理論和技術條件的情況下,放棄增加壓力轉而尋求減少熱量浪費的方法來提高蒸汽機的工作效率;巴比奇在現(xiàn)代計算機出現(xiàn)前的100多年就完成了自動計算的技術設計方案,但由于超出了當時的技術范圍而并沒能生產出現(xiàn)實的產品。

指引和限制在要求和角度上雖相反,但實際上卻是一體的,源于技術問題的實際情境,源于對同一技術問題的解決,只是引導是以最小的代價獲得最快的成功,而限制則是為了避免失敗而減少浪費。在實際的技術活動中,當指引的方式方法并不能很好地解決問題時,工程師就會轉向突破技術情境的限制,尋求新的方式方法來解題。

四、 技術問題調節(jié)技術認識的進程

技術問題不僅能啟發(fā)工程師尋找解題活動的方式和方法,而且在工程師的解題活動中,技術問題通過新產生的問題來調節(jié)解題活動的方向和程序。具體技術活動中的原初問題是技術活動的目標,它只能提供一個方向性的、原則性的計劃,要實現(xiàn)這個目標,還需要詳細具體的技術活動,所以原則性的計劃也不可能完全貫徹到底,會隨著新問題的出現(xiàn)而作出調整。

具體技術活動中所采取的步驟都是依據(jù)上一步驟所產生的問題來進行。新問題雖然都是與原初問題相關的,但也都是意料之外的。工程師必須面對這些新問題,并對它們進行分析和解決。但如果遇到的問題重要而又沒有解決的可能性時,工程師就必須返回到上一步,或者采用新的步驟,或者調整原有的計劃方案。這種新問題也可能是有啟發(fā)性的,工程師在解決新問題的過程中,會形成新的設計方向,甚至可能改變原有的全部計劃。我們有理由相信瓦特在采用增加一個冷凝器以提高蒸汽機的工作效率以前,試驗過通過增加活塞壓力來提高工作效率這種方式,只是由于當時的技術條件達不到穩(wěn)定性和可行性的要求而不得不放棄。

新技術問題的出現(xiàn)是與原初問題相關的,因為是在解決原初問題的技術過程中產生的,是必然的,所以,即使新產生的問題使技術活動偏離了原定的計劃,其根源依舊是原初問題。之所以是新的問題,是由于對原初問題的分析不足,由于事先的主客觀條件不允許工程師能預先察覺所有的后續(xù)問題,因此,分析不足是必然的,新問題的出現(xiàn)也是必然的。新問題的出現(xiàn)對技術認識的順利展開是有幫助的,它可以顯現(xiàn)出未知的聯(lián)系,彌補原先分析的不足。

盡管新問題的出現(xiàn)是意料之外的,但它對技術認識的調節(jié)卻不是盲目的。工程師并不是等到所有的設計方案全部完成之后再回過頭來看出現(xiàn)了哪些新的問題,而是隨時都會反饋到上一步,進行進一步的分析比較,從而確定下一步是否對解決原初的技術問題有幫助。在這種反饋和比較中,必然會出現(xiàn)新的技術問題。這種新的技術問題,尤其是與原初的分析不一致的問題,會促使工程師重新審視原初的計劃,并根據(jù)比較和反饋的結果作出調整。具體的技術認識過程就是在這種不斷的反饋和調整中完成的。

因此,技術問題對技術認識的調節(jié)是有意識有目的的,而非盲目的試錯。因為工程師所進行的回視和比較是有意識的,對原初計劃的調整也是理性的決策。當然,在具體的技術認知過程中,根據(jù)新問題的提示和對新問題的分析,工程師對技術問題的認知也在不斷的深入,對原初問題的認知也越來越清晰,解決的途徑也越來越詳細和有效,調整的幅度會越來越小,離問題的解決越來越近,這也表明原初的技術問題通過不斷產生新問題的方式調節(jié)著技術認識的進程,它對技術認識活動的影響是深刻的,是貫穿始終的。

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