工程哲學之力學應用(第1版)

中國航空航天之父錢學森晚年最關心的一件事，就是如何建立能夠培養科學創新能力的教育體系，經後人整理成為所謂的「錢學森之問」。自從西方人挾其船堅炮利入侵中國以來，一百多年了，歷經洋務運動、維新運動、五四運動，如何學習西方科學就一直是困擾中華文化的一個大難題，「錢學森之問」代表了其中最深沉的一面。
除了錢學森之問，另外還有一個更為有名的「李約瑟之問」。李約瑟是英國人，卻以研究中國科技史而聞名全球。李約瑟在他關於中國科技發展的系列著作中，提出了所謂的李約瑟之問：「現代科學為什麼沒有產生在中國」。中國在宋元時代科技領先全球，為何在近代，卻被西方所發展出來的現代科學全面超越，而出現了中國人竟然被迫使用長矛大刀，去對抗西方人使用的、由中國人自己所發明的長槍大炮，直接造成中國近代的百年恥辱。從此以後，學習西方科學就是中國救亡圖存最優先的目標。
西元1923年，北京大學教授張君勱，在清華作了一場名為「人生觀」的演講，強調人的自由意志非科學所能規範，引發了「科學與玄學」的論戰。當時中國頂尖知識份子幾乎全部參與，如科學派的胡適、丁文江；玄學派的張君勱、梁啟超。兩派儘管爭論激烈，卻共同承認：科學是客觀的、科學無國界、科學在追尋真理！甚至到了今天，很多兩岸讀書人依然毫不懷疑的接受這些觀點。
西方科學到底是不是客觀的？是不是無國界？是不是在追尋真理？讓我們來看看西方最偉大的科學家與哲學家是怎麼看科學。愛因斯坦說：「所有科學的目的是在協調、重整我們的經驗，並將其轉變成為一個邏輯系統」。顯然，科學並沒有在追尋真理，只是在建構一套邏輯系統。其次，愛因斯坦也說過：「我們習慣將不同人感覺相同的事視為真實，也就是客觀。自然科學，尤其是其中最基本的物理學，便是處理這種感官知覺的。」換句話說，科學面對的是感官知覺，與客觀毫無關係。另外，量子力學大師狄拉克也說過：「理論物理學唯一的目標，是要計算出能夠跟實驗比對的結果而已。此外，針對整個現象提出令人滿意的完整解釋，是完全沒有必要的。」狄拉克的話證明了百年來我們對於西方科學的認知完全錯誤！英國知名的數學家、哲學家懷特海說：「科學的目標是尋找複雜事實的最簡單解釋」。奧地利科學哲學家卡爾波普說：「科學理論不是確定的知識，而是大膽的假設。」薛丁格建構了量子力學理論中最重要的薛丁格方程式，他甚至說過一句話：「所有的科學均被文化所局限。」至此，我們終於明白，原來西方科學只是一種源自西方的「文物」。
我們對西方科學的無知如此之深，有一個根本原因來自於我們對西方哲學的深刻誤解。眾所周知，哲學是科學之母，對哲學的誤解就不可能產生對科學正確的認識。我們對西方哲學的深刻誤解，由「中國哲學合法性」問題的爭議就可以看出。「中國哲學合法性」問題是指中國到底有沒有哲學的爭議，這個爭議的主要源頭來自西方十九世紀最偉大的哲學家黑格爾。黑格爾說：「東方及東方的哲學不屬於哲學史」，並舉孔子為例：「在他那裡，思辨的哲學是一點也沒有的」。其它知名的哲學家如海德格、德希達等，均持類似的看法。
西元1917年，剛從美國哥倫比亞大學獲得哲學博士的胡適，來到北京大學任教，講授「中國哲學史」。兩年後，胡適將教材出版成為《中國古代哲學史大綱》一書。書中，胡適這樣定義哲學：「凡是研究人生切要的問題，從根本上著想，要尋一個根本的解決，這種學問叫做哲學。」1931年，同樣是新文化運動大師級人物的馮友蘭，出版了《中國哲學史》，書中，馮友蘭這樣定義哲學：「哲學是對人生的系統的反思。」基於兩位大師的定義，從此以後，哲學在中國就逐漸演變成為一門關於人生觀、世界觀、與方法學的學問。而且，馮友蘭在《中國哲學史》的第一章中，進一步表達了他對「中國哲學」的看法：「今欲講中國哲學史，其主要工作之一，即就中國歷史上各種學問中，將其可以西洋所謂哲學名之者，選出而敘述之。」從此，為了證明中國也有哲學，很多學者開始按照自己對西方哲學的理解，將中國思想進行肢解，然後硬塞進自己想像的西方哲學框架中，如概念、本體、存在等。將近一百年後，中國人對西方哲學的誤解，毫不意外的更甚於對西方科學的誤解。
要了解什麼是西方哲學，就要知道哲學（philosophy）這個字的由來。哲學這個字最早出自畢達哥拉斯，然而，這個字最早出現的卻是「哲學家」而不是「哲學」。在古希臘時代，畢達哥拉斯是一個長相俊美、身材健壯、口才一流、又充滿智慧的人，因而被人當成神膜拜。但他非常謙虛，總是說智慧是屬神的事，他沒有智慧，他只是一個喜愛追求（philo-）智慧（-sophy-）的人（-er）。換句話說，他不是神，只是一個哲學家，而哲學家從事的工作就稱為哲學。從此，philosophy在西方就被翻譯為「愛智」，其含意是「對智慧的愛」。這個「愛」是指「愛追求」，philosophy在西方遂指關於如何「追求」智慧的學問。然而，非常的不幸，在西學東漸的年代，philosophy竟然被一個日本人翻譯成「哲學」，更加不幸的是我國竟然毫不懷疑的引進。此後，philosophy在中國就被接受為「智慧之學」，因為「哲」就是「智慧」。philosophy的核心精神「愛追求」完全被排除掉，根本性的誤解乃完全無法避免。
哲學一詞雖然來自西方，但即便在西方，也不存在一個共同接受的定義。不過，二千多年來，西方的大哲學家所做的卻都是同一件事情。黑格爾曾經說過：「思想之思想出現時，哲學便從那裡開始。」人類的思想可以拿任何對象做為思考目標，不論是人生、宇宙、大自然，還是國家、社會與道德，但只有以思想自身為目標的思想，才能稱為哲學，因此，哲學才會是「思想的思想」。
在蘇格拉底之前，希臘已經出現過許多哲學家，其中也包括知名的畢達哥拉斯。但是，為什麼到了蘇格拉底才被稱為西方哲學之父？在古希臘的智者時代，那是一個詭辯橫行、思想混亂、邪說氾濫、是非不分的年代。為了力挽狂瀾、拯救雅典於沉淪，被認為也是智者一份子的蘇格拉底，從正名開始，思考如何才能建立超越個人感官、意見、認知的可靠知識，而把重點逐漸放在思維的釐清之上，因為只有經過了正確的思維，才會有可靠的知識，而不是各說各話。據此，蘇格拉底提出了他永垂不朽的貢獻：歸納法與概念論，從而被尊為西方哲學之父，因為他是第一個針對西方人如何思考進行思考的人。在蘇格拉底之前，所有的哲學家所思考的對象都是思外之物，而不是思維自身。根據蘇格拉底與黑格爾二位古今最偉大的西方哲學家的言論，我們可以完全確定，西方所謂的「哲學」指的正是：「正確的思維」，因為只有正確的思維，才是「追求」智慧的正道。
有了正確的思維，才能得到可靠的知識。在古希臘時代，可靠的知識稱為科學。換句話說，「科學」從頭開始指的就是「可靠的知識」，哲學也因此成為了科學之母。毫無疑問，要掌握西方科學，就必須明瞭西方科學背後的正確思維。如果無法掌握科學背後的思維過程，就無法理解科學如何產生，對科學造成深刻的誤解就必然無法避免。例如，相信科學在追尋真理，相信科學是客觀、無國界。
西方科學是目前全世界公認唯一的學術典範，這並不意外，因為西方科學背後所依據的思維過程，早在經過希臘哲學將近二百年的發展中被釐清。希臘哲學起源於希臘字母拼音文字，並形成「對象—歸納—本質—演繹」的線型式思維循環。文藝復興之後，西方人將此一思維工具應用到各特定領域，而建立了各種相關的分科之學，即現代西方科學，讓西方人得以統治世界數百年，並進一步讓世人引為探索世界、建構知識的唯一標準化工具。
我國知識體系的建立走的則是另外一條截然不同的演化之路。基於漢字，國人的思維方式為「對象—類比—特徵—關聯」的圖象式思維循環。西風東漸之後，由於救亡圖存的迫切需求，促使我們期待快速而且全面性的引進西方科技。不幸的是，由於我們完全不了解中西思維方式的根本不同，誤以為西方科學思維為人類的唯一，因而陷入既不知己、又不知彼的困境，造成了長期而且重大的思想障礙，以致於學習西方科學淪為只剩下知識的學習，渾然不知科學知識背後的思維過程，以致於科學創造力的開發長期不彰，至今猶然。
突破困境的核心關鍵，在於科學教育中，必須將科學知識背後的思維過程一起包含在內。要達到這個目的，必先說明中西思維方式的根本差異，讓學生徹底了悟，從而完成必須的思想轉換，實現知己知彼。再透過希臘哲學的發展歷史，呈現西方思維工具從出現、到成熟的逐步發展過程，及其在西方各門科學體系建構中所扮演的角色。
這正是本書撰寫的核心宗旨，透過希臘哲學發展史，來說明西方線型思維循環的出現、發展與成熟。使用西方基於字母拼音語言所塑造的線型思維循環：「對象—歸納—本質—演繹」，來說明物理學中三大力學：牛頓力學、量子力學、相對力學的基本思維過程，進而統整牛頓力學所衍生之固體力學、流體力學、熱力學，以及相關的工程科學，來證明西方各類科學工程知識均來自同一個思維循環，以達到透過掌握思維，來統御西方科技的目標，大幅降低學習西方科技的障礙，迅速提升學習西方科技的效率，進而全面啟發科學創造力。
為了避免失去焦點，本書謹以牛頓力學及其工程應用為標的，排除電磁學、量子力學、相對力學的所有相關工程應用。因此，本書名為《工程哲學之力學應用》，主要探討的對象為在古典物理學中，牛頓力學與熱力學所延伸出來的固體力學、流體力學、熱力學，及其相關應用的土木、機械、造船、航空的各類工程學。本書將使用西方線型思維工具，貫穿古典工程學各個領域，提供一個一致性的說明，透過具體應用的工程目標，呈現西方哲學思維的應用示範，展現思維工具的掌握才是科學創造力的來源，為錢學森之問提出一個可能的答案。
具體而言，工程知識既不偏向純粹的科學，也不偏向純粹的實際，而是兩者的有機結合，一般稱之為工程科學。工程科學要運用科學知識來解決實際工程問題。因此，工程科學不同於科學，因為每一個具體的工程應用都各不相同。例如，同樣都是力學，當應用於橋樑、機械、汽車、輪船、飛機、火箭等不同領域時，都需要因應特殊需求而建立不同形式的相關力學與工程學。
根據哲學的定義，工程哲學就是針對工程科學的哲學思考。如果哲學就是正確的思維，則工程哲學就是關於工程科學的正確思維。換句話說，工程哲學就是針對工程應用領域，如何使用科學理論，來完成應用目標的正確思維方法，因此，關於工程科學的正確思維就是工程哲學。所以，「哲學是科學之母」，而「工程哲學就是工程科學之母」。
綜合以上的陳述，本書的章節分別說明如下。首先，第一章是緒論，主要的目標是為了說明什麼是工程哲學。當然，工程本身有它非常深刻的含意；哲學，我們也必須予以釐清，然後結合工程與哲學，我們定義什麼是工程哲學，為本書提供基礎性的理解框架。第二章是從思維循環的角度，重新審視西方哲學的發展史，從而說明線型思維循環：「對象—歸納—本質—演繹」是理解西方哲學一個非常有力的工具。第三章根據工程哲學的定義，說明如何使用線型思維循環，進行科學理論與工程應用相關學科的說明，包含了提出牛頓力學、量子力學、相對力學的基本思維循環建構；以及在古典工程學的應用中，針對最基礎的固體力學、流體力學、熱力學，所提出的思維循環建構加以說明。第三章的主要目的，是說明西方科學存在一個來自哲學、基礎性的線性思維循環。根據這個線性思維循環，考慮不同的科學理論系統，以及相關的應用工程學，都可以分別建構相關的思維循環。換句話說，針對所有的科學理論與相關工程學，都可以統整在同一個思維循環之下。
從第四章開始，本書分別針對固體力學、流體力學、熱力學，與其相關的應用工程領域，如固體力學的材料力學、結構力學、板殼理論，以及流體力學的水文學、明渠水力學、空氣動力學，與熱力學的熱機，詳細說明其理論推導過程中，相關的思維循環建構，其中還包含相關的物理意義與邏輯上的要求，以提供讀者對於該科學理論與工程學之思維過程與意義的徹底了解。
本書最後一章探討的是耦合工程問題。事實上，每一個實際的工程應用問題，常常牽涉到不同領域的專業知識。換句話說，耦合工程問題是無處不在的。本章挑選土壤力學，來代表固體力學與流體力學的耦合；與流體引致振動學，來說明結構動力學與流體動力學的耦合；以及熱彈性力學，代表了固體力學與熱力學的耦合。耦合問題必然牽涉到不同專業領域之思維循環的耦合，因此，針對耦合工程問題，思維循環更可以提供關於複雜現象、更為清晰、簡潔的說明與理解，從而充分證明思維循環工具的優越性。
思維循環既然可以應用到固體力學、流體力學、熱力學，以及相關的工程學，並提供其理論推導背後相關之思維過程的詳細說明，自然就可以推廣到電磁學、量子力學、相對力學，及其相關的各類工程學。既然如此多的科學理論與應用工程學，都可以統一在同一個思維循環之下，說明了在人類科技高速發展的今天，思維循環將同樣可以應用到未來開發的新科技、新科學、新工程學。因此之故，讀者必然可以沿著前人的腳步，模仿前人的思維循環建構，充分開發自己的科學創造力，做出一己的傑出貢獻。
最後，由於本書並非一般的科技用書，而是一本跨領域、思想性的教科書，以釐清科學理論與相關工程學背後的思維過程建構為主要目的，追尋全面啟發讀者的科學創造力，而非單獨訓練某一專業領域的工程師，故本書並不提供例題的說明與習題的練習，但這並不妨礙本書針對思維循環的說明與應用的巨大價值與完整性。

景鴻鑫
於台南成功大學

中國航空航天之父錢學森晚年最關心的一件事，就是如何建立能夠培養科學創新能力的教育體系，經後人整理成為所謂的「錢學森之問」。自從西方人挾其船堅炮利入侵中國以來，一百多年了，歷經洋務運動、維新運動、五四運動，如何學習西方科學就一直是困擾中華文化的一個大難題，「錢學森之問」代表了其中最深沉的一面。
除了錢學森之問，另外還有一個更為有名的「李約瑟之問」。李約瑟是英國人，卻以研究中國科技史而聞名全球。李約瑟在他關於中國科技發展的系列著作中，提出了所謂的李約瑟之問：「現代科學為什麼沒有產生在中國」。中國在宋元...

第一編　行政與行政法
第一章　行政法之概念及分類
第一節　行政之概念
第二節　行政之種類
第三節　法律二元論

第二章　行政法之法源
第一節　法源之意義
第二節　成文法源
第三節　不成文法源
第四節　法源位階與適用順序
第五節　法規效力論

第三章　依法行政與裁量
第一節　依法行政原則
第二節　不確定法律概念與裁量

第四章　行政法律關係
第一節　行政法律關係之發生
第二節　行政法律關係之分類
第三節　主觀公權利
第四節　特別權力關係
第五節　行政法律關係之繼受

第二編　行政組織法與公務員法
第一章　行政組織法
第一節　行政組織權
第二節　行政組織的結構
第三節　行政機關之管轄
第四節　新興的政府組織型態
第五節　公物及其關係

第二章　公務員法
第一節　緒論
第二節　公務員之分類
第三節　公務員關係之成立
第四節　公務員關係之變更與消滅
第五節　公務員之權利
第六節　公務員之義務
第七節　公務員之責任
第八節　公務員之保障

第三編　行政作用法
第一章　行政處分
第一節　行政處分之概念與功能
第二節　行政處分之要件
第三節　一般處分
第四節　行政處分之種類
第五節　行政處分之合法性要件
第六節　行政處分之違法性
第七節　行政處分之效力
第八節　行政處分之程序重開
第九節　行政處分之附款
第十節　公法上之請求權

第二章　行政契約
第一節　行政契約之基本概念
第二節　行政契約與私法契約
第三節　行政契約之類型分類
第四節　行政契約之合法要件
第五節　行政契約違法之效果
第六節　行政契約之履約
第七節　行政契約之執行與救濟
附論　行政契約與行政處分併用之適法性

第三章　行政命令
第一節　行政命令之基本概念
第二節　法規命令
第三節　行政規則
第四節　職權命令
附論　緊急命令

第四章　行政事實行為
第一節　行政事實行為之基本概念
第二節　行政事實行為之態樣
第三節　行政指導
第四節　行政調查

第四編　行政制裁法
第一章　行政罰法
第一節　行政罰法之制定源起與範圍
第二節　行政罰之內容及其要件
第三節　行政罰法律適用原則之探討
第四節　行政罰之法律適用
第五節　裁處之調查程序與即時處置原則
第六節　行政罰之作成──陳述意見與聽證
第七節　裁處書之製作及送達
第八節　行政罰與刑罰以及其他行政行為之差異

第二章　行政執行
第一節　行政執行之特質
第二節　本法總則之一般規定
第三節　行政執行法之內容
第四節　行政法上金錢給付義務之執行
第五節　行為或不行為義務之執行
第六節　即時強制
第七節　行政執行法修正草案重點研析

第五編　行政爭訟法概論
第一章　訴願法概論
第一節　訴願之意義與功能

第二章　行政訴訟法概論
第一節　行政訴訟審判權
第二節　行政訴訟之當事人及訴權
第三節　行政訴訟之種類
第四節　通常訴訟程序
第五節　和解
第六節　調解
第七節　簡易訴訟程序與交通裁決事件程序
第八節　上訴及抗告程序
第九節　再審及重新審理程序
第十節　停止執行
第十一節　保全程序
第十二節　強制執行

第六編　國家責任法
第一章　國家賠償責任
第一節　何謂國家責任？
第二節　國家賠償責任之理論基礎
第三節　國家賠償請求雙軌制之探討
第四節　公務員違法有責之國家賠償責任
第五節　因公共設施之設置或管理有缺失之國家賠償責任
第六節　國家賠償請求之程序

第二章　損失補償責任
第一節　損失補償概說
第二節　我國相關法規有關損失補償之規定
第三節　實務關於損失補償案例

第一編　行政與行政法
第一章　行政法之概念及分類
第一節　行政之概念
第二節　行政之種類
第三節　法律二元論

第二章　行政法之法源
第一節　法源之意義
第二節　成文法源
第三節　不成文法源
第四節　法源位階與適用順序
第五節　法規效力論

第三章　依法行政與裁量
第一節　依法行政原則
第二節　不確定法律概念與裁量

第四章　行政法律關係
第一節　行政法律關係之發生
第二節　行政法律關係之分類
第三節　主觀公權利
第四節　特別權力關係
第五節　行政法律關係之繼受

第二編　行政組織法與公務員法
第一章　行政組織法
第...