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@snowboat84 · 2026-10-09 08:06

前天讨论了“物理工程”这个概念。今天来简单地画一下整个工程系统的示意图。这个示意图可以升级成为“科学工程”的全流程，以物理作为范例，别的学科可以稍作修改。科学工程共有七个循环的步骤（你可以理解成七姐妹昴星团）。第一步是理论与建模。许多人把观测和收集数据当做第一步，其实我们所感受的从来不是真正的自然世界，而是在我们的思维范畴下所感受到的自然世界的影子，也就是柏拉图所谓的洞穴理论，康德所谓的物自体。第一步，永远是建立理论和模型。自从牛顿以来，用数学语言建模已经成为了一种约定俗成，因为科学家们认为造物主是一位数学家，而不是集邮姐，大自然背后的规律必然可以用数学来描绘，而不是简单的邮票汇总。 第二步，是从各种理论中，选择值得做实验或者做观测的，为实验/观测立项。理论可以五花八门，什么样的理论是值得验证的，真正为我们带来新的认知的，什么样的理论是可有可无的，什么样的理论是根本无法证伪的扯谈，都在这一步中要被详细讨论，最终为实验确立项目。 第三步开始就非常工程化了：设计整个实验系统和设计仪器。传统科学这一步甚至可以由理论家自己来完成，东市买铁皮，西市买镜子，就搞出了一台仪器。如今大科学时代，仪器设计和规划整个实验系统，将是一个浩大的工程。许多设计都外包到不同的工程设计单位，形成了一个设计网络。 第四步是实验仪器和整个系统的制造、集成的步骤。这一步和传统的工程项目非常像，但是属于高精尖制造，往往和一个国家的工业实力匹配。在去工业化的西方，由于各个实验配套零件的供给商越来越拉胯，所以未来做大型实验基建的能力会越来越弱，整个物理工程的瓶颈，极有可能就卡在这里，要么工程烂尾，要么工程计划一拖再拖，JWST就是一个例子。NASA的重新登月计划，虽然不属于科学工程，但是其拉胯的风格，也可见一斑。王宝钏苦守薛平贵一十八年，科学家们在这个步骤上苦等一十八年，已经算是成功了。 第五步当然是开动仪器，采集数据。在以往的项目中，这一步的甲方是大实验的操作方，而客户是各个高研院所实验室小作坊里的研究人员。在未来的大型物理工程中，这一步可以被统筹规划，让高研院所的小作坊们彻底成为科学大项目里的螺丝钉。 说白了，第三、第四、第五步，事实上和物理本身的关系已经不大，基本都是工程项目的步骤。接下来的第六步是校准数据、统计分析和检验模型。这一步其实也和物理本身的关系不大，可以借调数据分析员，用通用数据分析软件来完成。 第七步则是出结果的步骤。一般到这步能出结果，当然就是一条头条新闻。但是许多实验项目的目标单一，往往出不了结果，比如LHC自从发现了希格斯粒子后，就安静如鸡。而JWST这种可以持续输出结果的，往往更受到资金投资方的青睐。 第七步之后，重新回到第一步，理论构建，形成一个循环。 对于传统科学来说，这七个步骤可以在很短的时间里完成，甚至在一个实验室里由一个团队乃至于一个人完成。大家可以想一下，法拉第发现电磁感应，是不是也是走的这个流程？只是现在的科学进入big science时期，工程化非常严重，所以第三、第四步会花费巨大的时间，整个科研的一个cycle，历时会非常长，参加的人员不包括施工队和工程师，仅仅是所谓的科研人员就动则数千。 说了这么多，接下来要说什么，当然要说AI如何重塑大科学的大工程流程。（待续）

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