و اینک علم مهندسی – قسمت اول
به گزارش تاسیسات نیوز، مطالعات علم و تکنولوژی، حوزه‌ای است که اخیراً در اثر ظهور نظریات جدید در زمینه‌ی جامعه‌شناسی علم و از بین رفتن تمایز میان علم و تکنولوژی به وجود آمده است.
اما پرداختن به علوم مهندسی و بررسی آن به‌مثابه‌ی یک شاخه از علوم مانند علوم انسانی یا علوم پزشکی، حوزه‌ای متفاوت است که سابقه‌ی چندانی ندارد. برای درک تمایز این علوم از فیزیک و سایر علوم پایه، پرداختی تاریخی به نحوه‌ی شکل‌گیری و قوام این علوم و پرسش از شرایط استقلال آن‌ها راهگشا خواهد بود. همچنین برای تمیز بین علوم مهندسی و تکنولوژی نگاهی به نظریه‌های مطرح در مورد رابطه‌ی علم و تکنولوژی مفید است.
از این رو، گزیده‌ای از دو مقاله در زیر انتخاب شده است تا منظور از علوم مهندسی را شفاف سازد.
الف) تحلیل تاریخی ظهور علوم مهندسی
علوم مهندسی، که مبنایی دانش‌بنیان را برای درک و طراحی مصنوعات ساخته‌ی دست انسان فراهم آورد، در قرن هجدهم و نوزدهم ظهور کرد. در طول تاریخ، سه مدل اصلی در درک ارتباط میان تکنولوژی و علم ایفای نقش کردند:
(1) بر اساس مدل مستقل، علم و تکنولوژی قلمروهایی از دانش هستند که تعامل اندکی میان آن‌ها وجود دارد.
(2) مدل غیرِمستقل، تکنولوژی را وابسته به کاربردهای علم و یا علم را وابسته به کاربردهای تکنولوژی می‌داند.
(3) مدل همبسته مدعی است که این دو حوزه یک ارتباط همزیستی با یکدیگر برقرار می‌کنند، به‌نحوی که ویژگیهای متمایزکننده‌ی این دو حوزه، محو می‌گردد.
هرچند معمولاً برای هر سه مدل ارتباط میان علم و تکنولوژی در هر برهه‌ی تاریخی می‌توان شاهد مثالی یافت اما می‌توان گفت مدل مستقل در دوران باستان و قرون وسطی حکمفرما بود، مدل غیرِمستقل در اوایل دوره‌ی مدرن و در تمام طول قرن نوزدهم بیشتر مورد توجه بود و مدل همبسته نیز در قرن بیستم استیلا یافت. تاریخ علوم مهندسی در واقع، از توسعه‌ی مفاهیمی کم‌وبیش مدرن از علم و تکنولوژی و تعاملات میان آن دو شکل گرفته است که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم.
1. سال‌های نخستین دورهی‌مدرن
در یونان و روم باستان، میان فلسفه‌ی طبیعی و هنر مکانیکی، به‌جز تعاملی بسیار محدود، ارتباط دیگری نمی‌توان یافت. در آن دوره، بسیار مهم‌تر آن بود که با استفاده از فلسفه‌ی طبیعی و ریاضیات به درکی از دنیای ایده‌آل دست یابند، نه اینکه از آن دانش برای برخورد با دنیای مادی، استفاده کنند. در قرون وسطی، هنر تکنیکال قدم در راه شکوفایی گذاشت. هر چند فلسفه‌ی طبیعی و هنر مکانیکی همچنان به میزان قابل توجهی دو فعالیت مجزا و مستقل تلقی می‌شدند، تغییراتی که در این دوره رخ داد، برخی مرزبندی‌های فکری و اجتماعی را در هم شکست که این دو حوزه را از هم مجزا[تر] کرد.
در سال‌های نخستین دوره مدرن، اختراعاتی همچون چاپ، باروت و تکنیک‌های جدید مسیریابی، موجب گسترش بسیار تجارت جهانی و فعالیت‌های بازرگانی شد که برخی آن را انقلاب تجاری خوانده‌اند. این فعالیت تجاری به‌همراه جنگ تقریباً دائمی، بسیاری از نجیب‌زادگان اروپایی را به‌سمت پذیرش قیمومیت مهندسین هدایت کرد. ظهور هنرمندمهندس‌های رنسانسی، از جمله لئوناردو داوینچی، آلبرتی، برونِلِچی و مارتینی به پر شدن فاصله‌ی میان اجتماع و تفکر کمک کرد؛ دو حوزه‌ای که معمولاً هنر مکانیکی و فلسفه‌ی طبیعی را از یکدیگر جدا می‌کرد.
فلسفه‌ی طبیعی نیز متحمل تغییراتی جدی شد که آن را به هنر مکانیکی نزدیک‌تر ساخت. در قرون پانزدهم و شانزدهم آثار افلاطون، اقلیدس، ارشمیدس و اتمیست‌های یونانی به‌تدریج از عربی ترجمه شدند و منجر به چیزی شدند که برخی آن را انقلاب علمی نامیده‌اند. در طول این دوره، ایده‌های هرمسی به شدت بر شماری از فلاسفه‌ی طبیعی برجسته تأثیر گذاشت و به‌سمت رویکردی راهنما شد که در آن ترکیبی از دانش نظری و تجربی می‌توانست به منظور برآورده‌ساختن برخی اهداف عملی، مورد استفاده قرار گیرند. جان دی مدعی شد که هم فلسفه‌ی طبیعی و هم هنر‌های مکانیکی همچون هیدرولیک، مکانیک و مسیریابی، همگی توسط هندسه -که در نگاه او به منزله‌ی شکلی از جادوی ریاضی بود- هدایت می‌شوند.
بدین ترتیب مطالعه‌ی نظام‌مند هنر مکانیکی ممکن شد و توسعه‌ی رویکرد جدید عملی نسبت به فلسفه‌ی طبیعی منجر به برخی تغییر و تحولات گردید که در آینده به شکل‌گیری علم مهندسی کمک کرد. یکی از مهم‌ترین این موارد، کار گالیله بود. هرچند او به‌خاطر حمایت‌هایش از سیستم کوپرنیکی که به جهت‌گیری او در آینده منتج شد، شهره شده بود اما گالیله تجربه‌ی عملی خود را از پی فعالیت در زرادخانه‌ی ونیس به دست آورد و منجر به تحلیل انقلابی ماشین‌ها شد که متعاقباً در اثر او با عنوان درباره‌ی مکانیک (1600)، منعکس گردید.
2. ریشه‌های علوم مهندسی در قرون هجدهم و نوزدهم
در طول این دوران تغییر و تحولات مهمی در تکنولوژی -به‌ویژه در انگلستان- روی داد که بسیاری آن را انقلاب صنعتی نامیده‌اند. با توسعه‌ی موتورهای بخار، خطوط آهن، تردد کشتی‌های آهنی در اقیانوس‌ها و استفاده از پل‌های بزرگ آهنی، استفاده از تکنیک‌های حسابِ سرانگشتی یا آزمون و خطای سنتی برای مهندسین به امری غیرِعملی و غیرِاقتصادی تبدیل شد.
در همین زمان، دانشمندان در حال یادگیری چیزی بودند که مهندسین پیش از این آموخته بودند؛ که بسیاری از قوانین علمی تازه کشف شده، به‌صورت مستقیم در تکنولوژی قابل استفاده نیستند. مکانیک نیوتونی که به دنبال توضیح نیروهایی بود که میان دو اتم فعال وجود دارد، نمی‌توانست در تعیین اینکه یک میله‌ی آهنی، تحت یک فشار پیچیده چگونه واکنش نشان می‌دهد، کمک کند.
قانون بویل رابطه‌ی میان فشار و حجم را در یک گاز ایده‌آل توضیح داد، اما در توصیف اینکه چگونه بخار در یک موتور بخار فعال عمل می‌کند، کمک چندانی نکرد. در پاسخ به نیازمند‌ی‌های انقلاب صنعتی، تعدادی مؤسسه ایجاد شدند که هدف اصلی آن‌ها، توسعه‌ی علومی بود که تکنولوژیک‌تر باشند. کراراً این مؤسسات، ارزش‌های فکری و اجتماعی فرهنگ‌هایی را منعکس می‌کردند که در بستر آن‌ها سربرآورده بودند و این به‌ظهور رویکرد‌های متفاوت نسبت به علوم مهندسی منجر شد.
در انگلستان طبقات جدید تجاری و صنعتی از استقرار شماری مؤسسه حمایت کردند که تحت تأثیر ایدئولوژی بیکنی در مورد کاربرد عملی علم، شکل گرفتند. ایده‌های علمی، به‌ویژه فلسفه‌ی طبیعی نیوتونی، از طریق انجمن‌های فراماسونی، سخنرانی در قهوه‌خانه‌ها، آکادمی‌های جریان مخالف، مؤسسات مکانیک و انجمن‌های استانی محلی، از جمله انجمن لانر در بیرمنگهام و انجمن ادبی منچستر و انجمن فلسفه، میان طبقات نوظهور تجاری و صنعتی بسط و نشر و عمومیت یافتند. رویکرد انگلیسی دموکراتیک‌تر نسبت به توسعه‌ی یک علم عملی، منجر به تأکید بر تجربه‌گرایی و آزمایشگری شد که در مقایسه با ریاضیات، کم‌تر نخبه‌گرا بود.
اسکاتلند یکی از مهم‌ترین نقش‌ها را در ظهور علوم مهندسی ایفا کرد. اسکاتلند هم با انگلیس و هم با فرانسه ارزش‌های فرهنگی مشترکی داشت و قادر بود سنن تجربی/آزمایشی انگلیس را با سنن نظری/ریاضی فرانسه ترکیب کند. چهره‌ی برجسته‌ی توسعه‌ی چیزی که می‌توانست مهندسی خوانده شود، رانکین در دانشگاه گلاسگو بود.
وی به عنوان یکی از اولین اساتید مهندسی در یک دانشگاه انگلیسی، با این چالش روبه‌رو بود که نه می‌توانست از چیزی که در دانشکده‌های علمی آموخته می‌شد، به‌صورت مستقیم در کارش استفاده کند و نه می‌توانست در آموزش عملی که از طریق سیستم کارآموزی ارائه می‌شد، دخالتی کند. راه حل رانکین ایجاد یک شاخه‌ی مستقل از علم بود که او آن را علم مهندسی نامید. ایجاد یک «هماهنگی جدید بین نظریه و عمل» را می‌توان نتیجه‌ی ترکیب مشاهدات و آزمایش‌های عملی روی ویژگیهای مواد و قوانین نظری که بر کارکرد ماشین‌ها و ساختارها حاکم بودند، دانست که داشتن تلقی علم از این فرایند نیز بدان کمک کرد.
بدین ترتیب هماهنگی نظریه و عمل، علوم موجود را تکثیر نکرد بلکه علوم مهندسی جدیدی را بنا گذاشت. رانکین ایده‌ی علم مهندسی خود را از طریق انتشار مجموعه‌ای از کتب راهنما منتشر کرد که مهندسین را در سراسر اروپا و آمریکا و حتی ژاپن آموزش می‌داد. در اروپا، فردیناند ردتنباچر در دانشکده‌ی تکنیکال در شهر کارلسروهه نقشی شبیه به نقش رانکین ایفا کرد و از عمل برای آگاهی‌بخشی به نظریه استفاده کرد تا علوم مهندسی مستقلی را ایجاد کند.
در طول قرن نوزدهم تنازع میان «فرهنگ فروشگاهی» و «فرهنگ مدرسه‌ای» در آمریکا، در پی آن بود که ارتباط میان مهندسی و علم را پُررنگ کند. با نزدیک شدن به سال‌های پایانی قرن، «فرهنگ مدرسه‌ای» غلبه پیدا کرد و در آثار حامی برجسته‌ی آمریکایی علم مهندسی، یعنی تورستون منعکس شد. تورستون هر چند تحت تأثیر رانکین قرار داشت، اما فلسفه‌ی خاص خود در مورد علم مهندسی را در زمانی که در دانشگاه کورنل بود، توسعه داد. به‌جای آنکه قوانین علمی را بر تکنولوژی تطبیق دهد، تورستون مدعی بود که روش‌شناسی علمی -که از نگاه او ضرورتاً بیکنی بود- باید بر تکنولوژی تطبیق می‌یافت. با جمع‌آوری وقایع از طریق مشاهده و سپس تولید قوانین بر اساس قیاس، تورستون معتقد بود که قوانین جدید تکنولوژی می‌تواند به نحوی بسط و گسترش یابد که کاملاً مستقل از قوانین علمی باشد. مهم‌ترین کار او ایجاد اولین آزمایشگاه مهندسی مکانیکی در آمریکا در مؤسسه تکنولوژی استیونز بود.
یکی از مهم‌ترین تغییر و تحولات در هنگام ظهور علوم مهندسی، ایجاد [شاخه‌ی] ترمودینامیک بود. با افزایش تقاضا برای منابع قدرت جدید و با توجه به اختراع موتورهای فشار قوی، تمایل فزاینده‌ای برای توسعه‌ی کارآمدی این ماشین‌ها شکل گرفت. مثلاً برای جیمز وات، محاسبه‌ی کارکرد موتور بدون دانستن اینکه فشار درون سیلندر در هنگام کوبش چگونه تغییر می‌کند، دشوار بود. در سال 1796 یکی از دستیاران وی، دستگاه ساده‌ای را تولید کرد که کار یک «نمایشگر فشارسنج» را انجام می‌داد و با نشانه‌گذاری روی یک برگه‌ی کاغذ در هنگام کوبش، افت فشار را ثبت می‌کرد. در طول قرن نوزدهم نمایشگر فشارحجم به یکی از عناصر اصلی ترمودینامیک تبدیل شد. هرچند نظریه‌ی ترمودینامیک برخاسته از مطالعه‌ای روی موتور بخار بود، به زودی معلوم شد که مفاهیم انرژی و آنتروپی محدود به پدیده‌های گرمایشی نیستند، بلکه مفاهیمی جهانی‌اند که می‌توانند در مورد پدیده‌های علمی و تکنولوژیکی بسیاری به کار گرفته شوند و ترمودینامیک را به یک علم مهندسی حقیقی تبدیل کنند.
3. علوم مهندسی در عصر پژوهش صنعتی (1925-1850)
در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم علوم مهندسی بیشتر و بیشتر با آزمایشگاه‌های پژوهش‌های صنعتی همراه شدند. این امر به تجدید وضعیت علوم مهندسی در قالب چیزی که برخی آن را علوم صنعت‌محور می‌خوانند، کمک کرد.
در اواخر قرن هجدهم پیشرفت‌های جدید و مهمی در علم اتفاق افتاد و در نتیجه، صنایع علم‌محور به‌طور گسترده شکل گرفتند. درک جدید از شیمی که در پایان قرن هجدهم رخ داد، منجر به کشفیات جدید شد، از جمله رنگ‌های قطرانی، فرایند لبلانک، فرایند سولوی، سلولوئید و پلاستیک. کشف پدیده‌هایی همچون الکترومغناطیس و القای الکترومغناطیسی در اوایل قرن نوزدهم به سرعت منجر به اختراعاتی همچون تلگراف، تلفن، موتورهای الکتریکی، چراغ‌های الکتریکی و دینام شد.
با توجه به ظهور این صنایع علم‌محور، مشخص شد که صنعتگران بیش از این نمی‌توانند روی این ایده‌آل خیالی و واهی تکیه کنند که اختراعات در نتیجه‌ی الهامی ناگهانی از جانب یک مخترع منفرد، حاصل شده‌اند بلکه این امر به صورت یک واقعیت پذیرفته شد که کشف و اختراع می‌تواند نتیجه‌ی یک فرایند عقلانی و برنامه‌ریزی شده باشد که توسط یک گروه از پژوهشگران، انجام می‌شود. در نتیجه‌ی بنیان‌گذاری آزمایشگاه پژوهش صنعتی -که یک تیم چند رشته‌ای از میان دانشمندان و مهندسین عهده‌دار امور آن بودند- تغییر شکل علوم مهندسی به علوم صنعت‌محور ممکن شد. همزمان، دانشگاه‌ها نیز به ایجاد آزمایشگاه‌های مهندسی، تجربی و پژوهشی مبادرت ورزیدند که اغلب ارتباط نزدیکی با صنایع برقرار می‌کردند.
در کنار صنایع شیمیایی، حوزه‌ی مهمی که بیش از همه در تغییر شکل علوم مهندسی به علوم صنعت‌محور تأثیرگذار بود، توسعه‌ی صنایع الکتریکی و ظهور حوزه‌ی مهندسی الکتریک بود. توماس ادیسون آزمایشگاه پژوهشی خصوصی خود را در مِنلو پارک در نیوجرسی به سال 1876 بنا کرد. یکی از ویژگیهای کلیدی آزمایشگاه ادیسون، استفاده از پژوهش گروهی بود. این به خاطر آن بود که مخترع منفردی که از تکنیک آزمون و خطا بهره می‌برد، نمی‌توانست مشکلاتی را که در صنعت علم‌محور جدید رخ می‌نمود، حل کند.
صنایع الکترونیک بر مبنای اختراعات واحد و منفرد شکل نگرفته بود بلکه این موارد، سیستم‌های به هم متصل اختراعات را تشکیل می‌دادند. سیستم روشنایی الکتریکی ادیسون، مواردی مانند ژنراتور، سیم‌کشی، مدار الکتریکی، حباب، کلید و کنتور سنجش را در خود جای می‌داد که همگی باید با یکدیگر ترکیب شده و همکاری می‌کردند. تولید چنین سیستمی، چیزی نبود که بتواند توسط یک مخترع واحد میسر گردد، بلکه نیازمند تلاش گروهی از مهندسین و دانشمندان و کارآفرینان بود.
4. علوم مهندسی در عصر تکنوساینس (2000-1945)
آژانس‌های دولتی دوران جنگ سرد ارتباط میان علم و تکنولوژی را به نحوی تغییر دادند که به دشواری می‌شد تمایزی میان این دو قائل شد. در واقع شماری از حوزه‌های پژوهشی جدید، از جمله الکترونیک حالت جامد، علم کامپیوتر و بیوتکنولوژی، هم از علم و هم از تکنولوژی مؤلفه‌ای را در بر می‌گرفتند. این از میان رفتن هرگونه تمایز میان علم و تکنولوژی، منجر به ظهور مفهوم یک حوزه‌ی بسیط و واحد دانش شد که با عنوان تکنوساینس از آن یاد می‌شود. در چنین حوزه‌ای، تکنولوژی و علم مستقل از یکدیگر نیستند بلکه وابسته به یکدیگرند. در نتیجه تکنولوژی نمی‌تواند بدون علم دوام آورد و علم نمی‌تواند بدون تکنولوژی وجود داشته باشد.
ادامه دارد…
انتهای خبر