工程学的诞生
工程学诞生于法国君主专制统治时期为培养土木工程师而建立起的技术学校。
工程学（Engineering）的语源engine 是发明的意思，由此衍生出的 engineer 则指的是发明并操控兵器的人。虽然一般认为近代工程学诞生于18世纪中期建立起来的培养工程师的学校，但当时的工程学还只是一种军事性学科。
君主专制统治时期的法国十分注重产业振兴以及道路、桥梁、运河等交通网的统一建设。为了培养建设所需的工程师，法国于1716年组建了“工兵队”，并于1747年创立了近代最早的技术学校——巴黎高科路桥学校。在经过了技术学校的贝利多尔等人的发展后，数学和力学知识开始被应用于技术开发中，由此出现了最早的工程学——土木工程学。
法国大革命结束后，为了建设新的社会而迫切需要工程师的革命政府，于1794年对以往的技术学校进行整合，建立了“巴黎综合理工学院”。此后，随着由数学、图形学、力学结合而成的“结构力学”的高速发展，19世纪初，“工程学的理论基础”得以确立。巴黎综合理工学院培养了众多的工程师和科学家，成为德国和美国高等技术教育的典范。
正处于工业革命时期的英国工程师们受到了刚刚诞生的法国工程学的刺激，于1818年创立了首个职业工程师协会，该协会以土木工程师为核心，称为“土木工程师协会”（会长是特尔福德）。正如土木工程师协会的英文名称Institution of Civil Engineers 所示，土木工程师协会的目的并非像以往一样研究军事，而是发展和普及能为市民所用的工程技术。该协会将工程学定义为一种“将自然中巨大的动力源变成为人类所用的技术”。
此时英国的纺织机、蒸汽机以及机床技术已经十分发达。1847年，机械工程师从土木工程师协会中独立出来，以火车的发明者斯蒂芬森为会长成立了机械工程师协会。然而，工程师们忙于研究并没有建立起系统化的技术知识体系。
1840年，格拉斯哥大学首次开设了工程学讲座并聘请兰金担任专业教授，由此开始了技术知识的体系化进程，并将热力学具体应用于蒸汽机，建立“热机工程学”的基础。
工程学的发展历程①
工程学的发展
电气工程学是以理论的形式发展起来的，化学工程学则是与化学的工业化发展同时出现的。
直到1870年左右，土木工程学和机械工程学一直都是工程学中的主流，然而1870年以后，电气工程学的地位逐渐提高。土木工程学和机械工程学基本都是靠专家的经验和个体的知识发展起来的，极少受到纯科学成果的影响，而电气工程学则完全是将纯科学的研究成果通过实际应用而形成的产物。与此同时，德国开始在工程学领域逐渐赶超英国和法国。
1871年，英国成立了“电报工程师学会”，由德裔英国人威廉·西门子担任第一任会长。1888年，“电报工程师学会”改名为“电气工程师协会”。威廉·西门子的兄长、发电机的发明者韦纳·冯·西门子在德国组织创立了“电气工程学会”。1869年，比利时的格拉姆实现了发电机的实用化，随后又进一步发明了电动机，使机器的使用摆脱了电源的制约，为电气工程学的发展开辟了广阔的前景。
1883年，致力于白炽灯的改良研究的美国发明家爱迪生，在靠近灯丝的地方安放了一块极板，发现了灯丝与极板之间有电流存在的现象（爱迪生效应）。爱迪生效应其实是一种热电子发射现象，该现象的发现成为电子管研究的起点。1904年，爱迪生电灯公司的顾问约翰·弗莱明对热电子效应进行了进一步的研究，发明了真空二极管，揭开了“电子工程学”发展的序幕。
最早实现了电磁波的实际应用的人是意大利的马可尼。马可尼于1899年成功运用高压实现了无线电通信，又于1902年发明了磁性检波器，提高了通讯性能。随后相继出现了矿石检波器、晶体管、IC（集成电路）和LSI（大规模集成电路），引发了电子工程学的飞速发展。
在德国，狄塞尔于1893年发明了狄塞尔发动机，实现了“内燃机工程学”的体系化。普朗特将自18世纪以来的流体力学与19世纪的水力学相结合，创立了航空流体力学。普朗特所确立的“流体的基本理论”为“空气动力学”的发展奠定了基础。
此外，对分子运动论和热力学中的化学反应进行数量化测量的“物理化学”也开始崭露头角，奥斯特瓦尔德揭示了催化剂在合成化学技术中所发挥的重要作用。制造硫酸的方法从传统的铅室法变成利用催化剂进行的接触法，以氨气合成为目的的固氮法也得以完善，使得工业化大规模生产成为可能。
直到19世纪末，化学反应器都是根据机械工程学设计出来的，与实验室中的并没有太大差别。随着化学的工业化发展，美国的沃克于1923年对生产过程进行分类，提出了研究化工设备的“化学工程学”。随后，在经过了有机合成和电化学的发展后，研究化学反应相关装置的化学工程学体系得以确立。
工程学的发展历程②
现代工程学
以大型工程的推进为背景，现代工程学逐渐实现了细分化。
工程学是一种以自然科学理论为基础，通过机械设备等手段将自然中的能量和资源加以利用的技术和学科。进入20世纪，工程学发展得更加专业化和细分化，工程学方法的适用范围也大幅扩大。特别是在第二次世界大战期间，包括工程学在内的科学技术都发生了翻天覆地的变化。
第二次世界大战期间，科学技术被应用于战争，科学家和工程师们也被调动参与技术开发，为战后科学技术的发展奠定了基础，各类工程学逐渐成熟起来。例如，对军事行动产生决定性影响的雷达研究，在战后对通讯和电子工程学的发展做出了巨大的贡献。用于战略决策和弹道计算的高速运算则促进了计算机的开发。研究原子弹开发的原子物理学，在战后则实现了原子能发电等原子能的实用化发展。诸如此类，以第二次世界大战为契机，出现了投入大量预算和人员的大型科技工程。
一方面，在工程学与其他自然科学学科的跨学科领域，出现了原子能工程学、航天学、海洋工程学、生物工程学、控制工程学、材料工程学等新的学科。另一方面，现代科学技术引起了全球范围内的环境问题和能源问题，促使人们不得不对工程学的发展进行深刻的反思。
工程学的方法渗入了人文科学和社会科学中，形成了人类工程学、管理工程学、社会工程学、教育工程学、城市工程学、环境工程学、信息工程学、系统工程学等新的学科，其应用领域越来越广泛。
在此背景下，在工程学的教育方面出现了“基础工程学”“技术史”以及“工程学概论”等尝试。“基础工程学”是对自然科学基础理论中的能源工程学、材料工程学、人类工程学、信息工程学等基础性工学的整合重编。“技术史”和“工程学概论”则为工程学教育引入了人文科学和社会科学思想。
工程学的发展
入门者须知
系统工程学
当面对使用传统的独立方法无法解决的复杂问题时，明确设定需要解决的课题，综合运用以往的方法或者开发新的方法，以求得系统的最优设计和运行的综合性手法就是系统工程学。系统工程学产生于第二次世界大战时期，最初被应用于制定作战计划，20世纪60年代时，阿波罗登月计划成功运用了系统工程学的科学方法，这是系统工程学的一个典型案例。
系统工程学的对象系统是一种由相互作用的要素所组成的有机整体，具有以下四个特征：①由两个以上的要素组成；②各要素之间相互联系、相互作用；③系统自身具有特定的目的；④系统能够适应外界环境的变化。
人类工程学
在进行工具、机器、设备、服装、居所、组织等的设计时，根据人体解剖学、生理学和心理学等特征，使操作者能发挥最大效能并感到舒适的学科。
地球工程学
地球工程学是指为了应对全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、海洋污染、沙漠化等全球范围内的环境问题而采取的综合性方法。地球工程学不仅需要应用到地球科学、生物科学等学科知识和高科技，还需要考察社会制度、经济制度以及国际形势。
金属疲劳
指由于频繁的振动而引起的金属劣化现象。金属表面形成的微小裂纹会随着每次振动不断扩展，当超过某个临界值后，金属就会变得极度脆弱以致断裂。通常情况下，为了防止金属疲劳所引起的机器损伤，设计师在设计时都是着重考虑安全性问题，但是一般来说，高强度的材料更容易引发金属疲劳，飞机制造要求使用强度高质量轻的材料，其安全性相对来说就比较低。金属疲劳是工程学涉及的基本概念。
模糊理论
人类在面对“是”和“否”的选择时，有时会出现难以抉择的情况，只能模糊地回答“两种都说不好”或者“两种都可以”的情况。这种通过模糊思考和判断解决问题的方式称得上是人类的一个特点。英语中的fuzzy 表示模糊不清的意思，fuzzytheory（模糊理论）指的就是上述的模糊的思考方法。模糊理论的实际应用就是“模糊控制”，日本仙台地铁采用的模仿人类经验和知觉能力的模糊控制自动运行系统，是世界上最早对模糊控制系统的应用。
1990年，模糊控制开始被应用于洗衣机的开发，此后，模糊控制开始被广泛应用于各大领域，包括空调和电饭锅等家电，电梯管理等方面的工业机械，以及医疗辅助设备、语音识别、模式识别等领域。
智能材料
智能材料是一种利用物质本身的性质或者通过材料的组合利用，可以自我发现故障，自我修复的机敏材料。目前，智能材料已经被用于开发建筑、桥梁、飞机等的结构材料中。
原子细工
一种操纵单个原子进行超微细加工的技术。1990年，美国的IBM 公司利用扫描隧道显微镜(STM)的探针针尖精准操纵原子拼成了“IBM”字样。此后，开始出现了对利用原子级别的物质开发电子元件的研究。由于表示原子大小的单位称为“埃”，因此该技术也可称为“埃科技”。
微型机械
体积在几立方毫米以下的机械。随着电子工程学的发展，生物的细微结构进一步得以解明，兴起了对于微型机械的研究。目前，只有甲虫一般大小、能够刻出万分之一毫米沟痕的迷你机器人正在研发中。
微型机械可用于人体内疾病的诊断和治疗以及发电设备管道的检查和维修。
氢能源汽车
使用氢气代替汽油和轻油作为燃料驱动的汽车。氢能源是一种备受期待的绿色能源，氢气燃烧后的产物是水，不会对环境造成污染。目前，已经有多种将氢气搭载或储存在汽车上的方法，日本、美国以及德国等国家使用能够大量吸收氢气的储氢合金（金属氢化物）储存氢气，成功开发出了按需释放氢气进行燃烧的氢能源汽车。
同步辐射光源
带电粒子作加速运动时，在磁场的影响下，部分能量会以电磁辐射形式耗散。同步辐射光源具有以下三个特点：①非常明亮；②包含从可见光到X 光等各种波长的光；③具有极好的方向性。目前，同步加速辐射已被应用于材料工程学和生物工程学领域，日本在播磨科学公园都市①建立了大型同步加速辐射设施，用以进行蛋白质结构的解析、地球内部高温高压条件下的物质结构和特性分析等研究。
蛋白质工程学
蛋白质是由20多种氨基酸，按不同数量和顺序千变万化组合而成的一种高分子有机物，承担着极为重要的生物学功能，是生命活动的物质基础。蛋白质工程主要通过分析蛋白质的立体结构，借助计算机对其进行分子设计并测试产物性能，利用基因工程学技术人为删去或插入一段遗传密码以改变蛋白质编码基因中的某些部分，从而合成新的蛋白质。如，对蛋白质中的天然酶进行改造，使其适用于工业生产，或将其研制成医药品。
COE（卓越中心，Center ofExcellence）
指在某个领域内，从事世界最尖端学术研究的研究组织。卓越中心需要具备以下几个条件：富有挑战性的研究课题、具有学术研究能力的研究人员、专业的指导者、灵活的研究管理体制、先进的设备、充足的工作人员等。卓越中心会得到全球所有具有相同研究方向的学者的关注，成为该领域的信息交流基地。目前，世界各国为了促进本国高科技的研究，均在推进建设卓越中心。
虚拟现实（VR）
也可称为“虚拟实在”，是一种利用计算机生成高度逼真的虚拟环境，使人产生身临其境的感觉的技术。“虚拟现实（virtualreality）”这个词最早是由超现实主义诗人安托南·阿尔托创造的。一般认为伊凡·苏泽兰特于1968年研制出的头盔显示器是最早的虚拟现实技术，但实际上，虚拟现实所追求的并不只是影像和声音等视觉或听觉上的感受，而是包括触觉在内的人体五感上的体验。
目前，除了游戏等领域，虚拟现实还被广泛应用于机器人远程操控、飞机等的模拟操控等各个方面。
工程学门类
① 播磨科学公园都市位于日本兵库县，是一个向21世纪学术性城市问题挑战的新城市区域，建设核心是包括大型同步辐射设施SPring-8等国际水平的共同研究设施，以及相关负责支撑研究活动及推广研究成果的机构。——译者注
