工程師的思考法則：擁有科學邏輯的頭腦，像工程師一樣思考 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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約翰‧庫本納斯

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职业发展

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具体描述

進入理科人的職場世界

工程學院新生必讀

啟蒙大學生找脈絡，引發工程師反思專業

鼓勵大家用工程師視野看世界

　　給所有人的公開課

　　告訴你工程學的「十萬個為什麼？」

　　工程師們懂甚麼？想什麼？

　　帶你擁有科學邏輯的頭腦，像工程師一樣思考！

　　圖解最基本的工程學入門

　　感覺很難的理工常識，竟然都看懂了？！

　　原來，生活中的所有問題

　　都蘊藏著一個再熟悉不過的基本科學

　　側身科普界數十年，哪本書是工程學的「十萬個為什麼」？我敢說就是這本書。──張之傑（科普作家）

　　「曲高未必和寡，深入何妨淺出」的科普特色，本書非常適合想就讀理工科系的高中生閱讀。──簡麗賢（北一女中物理教師）

　　為什麼提升生產速度並不會省錢？地下水會讓建築「上浮」嗎？設計汽車，追求速度，但如何不讓白努力定律使車子「飛」起來？十字路口超危險！圓環交流道為何既安全又有效率？運用簡單的三角形結構，就能打造最穩固複雜的大橋？混凝土不是變乾，而是癒合？！

　　▌專業迷人、充滿挑戰，腦補你不知道的工程師世界

　　工程師認為他們的專業迷人、有創造力並充滿有趣的挑戰。但外行人卻認為工程學是重複性高、機械性並讓人深感挫折？！為何如此？其實兩種觀點都明顯為真。因為工程是門複雜的學問。工程學需要在大學課程的前兩年密集地學習數學、物理與化學。儘管聚焦在這些重要學科上，大學課程卻往往沒有展現學科間的連結。當作者還是一個工程學院的新鮮人時，發現課堂上所學到的計算與抽象概念難以與現實世界產生連結，因而感到挫折──因為工程學院的課程讓你見樹，卻不見林！

　　本書試圖翻轉這一點，在美國加州大學任教的作者，既是工程師，又是老師，努力深入淺出，藉由強調基本概念背後的常識、各項工程學專業主題之間的關聯，說明簡單的抽象概念究竟是如何從日常生活中推導出來。

　　這本書展現了工程學背後的脈絡，能讓入門者和一般人一瞥工程學的林與樹，啟蒙並激起大學生找出學科間連結的興趣，並讓他們了解正在學習的數學、科學知識背後的脈絡；也期待引發在職工程師們去反思他們專業領域間微妙而難以捉摸的關係；並鼓勵一般讀者以工程師的視野看待工程的世界：一個迷人、富創造力、有挑戰性、需要協作、並永遠充滿意義的世界。

　　▌原來，「土木工程」是所有工程學分支的源頭？

　　「工程學」是什麼？作者開篇就以「工程學系譜」來說明工程學科之間錯綜複雜的關係：生物醫學、電腦、核子、生物化學、航太、化學、環境、電子、材料、機械、軍事……工程，這些學科在「物理、化學、數學、生物學」等知識上各有哪些不同的側重與考量？而「土木工程」，其實正是所有工程學分支的源頭。

　　▌解決問題，工程師這樣想

　　‧做工程不是數學競賽

　　計算並不是工程的階段目標或最終目的，計算只是用來找到問題解決方案的許多手段之一。

　　‧工程師都懂計算，好的工程師會「溝通」

　　隨著更多工程專業領域的出現，工程師「對話」的需求也變得更迫切。現在的工程師不但需要注意領域內高度專業化的術語與概念。同樣地，工程師必須要能夠將這些專業術語轉換成能被客戶、使用者及其他工程師了解的日常語言。

　　˙初期的決定造成的影響最大

　　計畫進行初期所做的決定或假設，對設計本身、可行性與成本都會造成深遠影響。

　　˙提升生產速度並不會省錢

　　當生產程序加速，通常會預期減少間接成本，如設備租金、管理、水電費，但加速實際上會產生更多混亂、錯誤、不合格產品以及加班費。理想的計畫持續時間，要盡可能讓間接成本與直接成本最小化。

　　‧很少有消費者會願意付錢購買完美的產品

　　相較於高品質產品，顧客會更願意花錢購買品質進步的低品質產品。低品質產品10%的進步，會創造比10%更多的品質價值──最佳的品質／成本狀態會在價值與成本曲線的「斜率」相同時發生。

　　‧完美的可靠性並不總是值得追求

　　追求產品的完美可能導致成本上升：橋、太空船、心律調整器等類似的重要產品可靠性的數值是1（最強），因為這些產品的故障可能造成生命損失；DVD播放器、玩具等，通常會被設計為可靠性小於1，因為這些產品的故障並不危急。

　　˙設計總是有所取捨

　　好的設計並不會讓每個考量最大化，或是在每個考量中做出妥協，而是在數個可能的方案中，尋找最好的那一個。

　　▌工程學 ABC

　　‧工程結構必知的「基本三力」（作用力、應力、應變）與「物質四特性」（剛性、強度、延展性、韌度）

　　‧「機械工程學」鑽研物體運動的最大極限，「結構工程學」鑽研如何讓物體不動如山

　　‧電池能發揮功用在於「腐蝕作用」

　　‧較硬的物質不一定堅固、較軟的物質不一定更具保護力──「震動頻率」的奧祕

　　‧如何讓阻礙滾動的「摩擦力」有效地協助滾動？

　　‧三角形比正方形更穩固

　　‧「一面」合格的現代牆壁其實有「四層」：隔水層、氣密層、隔熱層、防蒸氣層

　　‧平衡是一個動態而非靜止的狀態，工程結構平衡也是

　　▌認識你自己！工程師的科學定位

　　‧哲學家 → 對人類企圖背後的理想、意義、價值提出反思。

　　‧科學家 → 藉由實驗與假說來確立自然法則。

　　‧工程師 → 用已確立的科學原則來設計具有實際用途的物品。

　　‧技術員 → 用已知的方法檢查並解決問題。

　　‧使用者 → 渴望立即切入沒有延遲的使用體驗，通常只擁有極少的技術知識。

按讚推薦

　　張之傑（科普作家）

　　側身科普界數十年，哪本書是工程學的「十萬個為什麼」？我敢說就是本書。

　　瘋狂理查（知識型Youtuber）

　　簡麗賢（北一女中物理教師）

　　工程學與物理學息息相關，力學更是土木工程的基礎。《工程師的思考法則》以淺顯易懂的文字描述工程學思維，言簡意賅詮釋工程案例，呈現「曲高未必和寡，深入何妨淺出」的科普特色，非常適合想就讀理工科系的高中生閱讀。

好的，这是一份不包含您提供书名的图书简介，字数约1500字，旨在详细介绍一本专注于培养系统性思维、解决复杂问题的能力的书籍，使其内容丰富、引人入胜。 --- 书名：《精妙之网：构建复杂世界的底层逻辑与决策艺术》图书简介在这个信息爆炸、变化加速的时代，我们每天都在与日益复杂的系统打交道：从企业运营的供应链，到社会政策的连锁反应，再到个人职业生涯的路径选择。传统的线性思维和碎片化的知识结构，已不足以应对这些挑战。我们需要一种更宏大、更深刻的视角，一套能够穿透表象、直达事物本质的思考工具。《精妙之网：构建复杂世界的底层逻辑与决策艺术》并非一本关于特定技术的指南，而是一份关于“如何思考”的深度手册。它旨在帮助读者从根本上重塑认知结构，学会像一个熟练的系统架构师一样观察世界，洞察万物之间的相互联系、反馈循环和潜在的涌现现象。本书的核心，在于阐释“系统思维”的真正含义——它不是一套僵化的规则，而是一种动态的、富有弹性的思维模式。我们将共同探索如何从混乱的表象中提炼出清晰的结构，理解为什么看似无关的事件会在某个临界点引发巨大的连锁反应。第一部分：解构现实——理解系统的基本构件在本书的开篇，我们首先要建立一个共同的认知基础：世界不是由孤立的要素组成的，而是由相互作用的网络构成的。一、从线性到循环：打破“因果链”的迷思许多人在思考问题时，习惯于寻找“A导致B”的简单直线关系。然而，现实中的大多数重要问题——无论是气候变化、市场波动，还是组织效率低下——都源自复杂的反馈回路。本书将详细剖析正反馈（雪球效应）和负反馈（调节与稳定）是如何共同作用，塑造我们所见的一切。读者将学习如何绘制这些回路图，并识别那些容易被线性思维忽略的“延迟效应”和“潜藏的力量”。二、层次与边界的艺术：聚焦与扩张的张力理解系统，必须首先界定它的边界。但边界往往是人为设定的，甚至是流动的。本书将探讨不同尺度的视角如何影响我们的判断。我们将深入研究“涌现现象”——即整体特性如何从部分互动中自发产生，而这些特性无法通过研究单个部件来预测。这要求我们在聚焦细节（微观层面）和把握全局（宏观层面）之间不断切换，掌握“聚焦而不僵化”的艺术。三、存量、流量与瓶颈：系统的动态平衡任何一个系统，无论是河流、资金流，还是知识积累，都由“存量”（储备）和“流量”（输入与输出）构成。本书将引入“存量-流量图”的概念，这是一种强大的可视化工具，帮助我们快速定位系统中哪个环节（瓶颈或蓄水池）对整体绩效起着决定性作用。我们将通过经典的“水桶模型”和更复杂的社会模型案例，展示如何准确识别并干预系统的关键节点，实现效率的最大化。第二部分：驾驭复杂性——洞察结构与干预策略认识到系统的存在只是第一步，真正的挑战在于如何有效地在其中导航并施加积极的影响。四、杠杆点：寻找最小努力的最大回报寻找“杠杆点”是系统思维最具价值的应用之一。一个杠杆点是系统中一个相对较小的变化，却能带来巨大且持久的系统性转变。本书将批判性地审视“头痛医头，脚痛医脚”的低效模式，并提供一套严谨的方法论来识别和评估潜在的杠杆点。这涉及对系统目标、信息流动和规则结构的深入理解。我们将剖析历史上的重大变革案例，解析那些成功的干预是如何精准地触及了系统的核心约束。五、时间的维度：洞察预期的与意料之外的后果在复杂系统中，行动的后果往往不是即时的，而是被时间延迟和分散的。本书强调将“时间感”融入决策过程。我们不仅要问“接下来会发生什么？”，更要问“在五年、十年后，这个决策会如何反馈回来，并塑造未来的系统结构？”这要求决策者具备更高的谦逊感和远见，学会对短期诱惑保持警惕，专注于构建具有长期韧性的结构。六、模型与心智模式：工具箱的构建人类的心智倾向于使用简化的“心智模式”来应对复杂性。问题在于，我们常常将自己简化的模型误认为是现实本身。本书将引导读者审视和挑战自己内在的思维定式。我们将介绍一系列行之有效的思维工具——如“冰山模型”、“飞轮效应”和“多视角分析”——不是要求死记硬背，而是鼓励读者根据具体情境，灵活地组合和创造最适合的分析框架。第三部分：决策与韧性——在不确定中前行复杂系统天然地具有不确定性和不可预测性。本书的最后一部分，重点讨论如何在信息不完全、环境多变的情况下做出高质量的决策。七、冗余与韧性：系统生存之道现代系统追求极致的效率，常常以牺牲“冗余”为代价。然而，冗余（如备份系统、多样化的资源）是系统抵御突发冲击的关键。本书将论证，在追求效率的同时，必须有意识地设计和维护一定的冗余性，以增强系统的“韧性”（Resilience）。我们将对比那些在危机中崩溃的“高效”系统和那些能够自我修复的“韧性”系统，提供构建抗脆弱性结构的实用原则。八、协同与协作：超越个体智慧复杂问题的解决往往需要跨越学科、跨越部门的集体智慧。本书将探讨如何设计有效的协作机制，以避免群体思维的陷阱，确保不同视角（即不同模型）能够有效地整合。成功的协同，关键在于建立清晰的沟通协议和共享的系统地图，让团队能够围绕“共同理解的系统结构”进行优化，而非仅仅优化各自独立的目标。结语：成为一个持续学习的系统观察者《精妙之网》是一次思维的旅程，它邀请读者成为一个更敏锐、更具洞察力的观察者和实践者。掌握这些底层逻辑，并非是为了控制世界，而是为了更好地理解我们自身在宏大网络中的位置，并以更智慧、更具建设性的方式参与到塑造未来的过程中去。本书提供的工具，将成为您在面对任何规模的挑战时，都能依赖的、可靠的思维罗盘。

著者信息

作者簡介

約翰‧庫本納斯（John Kuprenas）

　　執業工程師與綠能建築專業工作者。他在南加州大學（USC）與加州州立大學長堤分校都有教授土木工程相關課程。也是STV Group公司的資深的副董事長與代理董事。他目前已經出版了多篇期刊與專書《計畫管理的故事》（The Story of Managing Projects）。

繪者簡介

馬修‧佛瑞德列克（Matthew Frederick）

　　建築師、城市設計師、設計師及寫作指導，著有《建築的法則：101個看懂建築，讓生活空間更好的黃金法則》（原點出版)，是廣受讚譽的「我學到的101件事」（101 Things I Learned)系列的創造者、編輯和插畫家。住在紐約的哈德遜河谷。

譯者簡介

劉士豪

　　國立臺灣大學生化科技系畢業輔系哲學，現為自由工作者，同時於美國佛羅里達州邁阿密大學哲學系攻讀博士學位。

图书目录

01、土木工程是所有工程學分支的源頭。

02、工程的成功與失敗取決於「黑盒子」。

03、工程的核心不是計算，而是解決問題。

04、你的重量即是向量。

05、每一個問題都蘊藏著我們熟悉的原則。

06、每一個問題都是獨特的。

07、「在每一個大問題裡，都有一個小問題待優先解決。」

08、一個物體受力作用、承受應力並展現應變。

09、當力作用在物體上，三種狀況可能發生。

10、當作用在固定物體上的力增加時，三種狀況會發生。

11、四種物質的特性。

12、物質相互作用競爭。

13、電池能發揮功用是因為腐蝕作用。

14、物質的硬度不保證其壽命。

15、士兵不該跨橋行軍。

16、為何舞動的葛提會崩塌？

17、柔軟的物質並不總是更具保護力。

18、建築想要上浮。

19、汽車想要飛行。

20、地面效應。

21、圓環交流道是最安全，也是最有效率的交叉口。

22、摩擦力是滾動物體的大敵，但也讓滾動成為可能。

23、正確性與精確性是不同的概念。

24、設計總是有所取捨。

25、量化即為逼近。

26、隨機假說＃1

27、工程師會確保多重保障。

28、三角形本質上是穩定的。

29、桁架的複雜是簡約考量的結果。

30、建築結構的建造是由下而上的，然而設計卻是由上而下的。

31、建築的內容物可能比起建築本身更重。

32、摩天大樓如同垂直「懸掛」的鋼樑。

33、抗震設計：隨之而動，或者完全不動。

34、確保設計能以正確的方式發揮作用。

35、堪薩斯城凱悅酒店天橋坍塌事故。

36、鋼樑最好是 I 形，若為工形則更佳。

37、充分利用鋼樑。

38、發明是才智與材料的混合。

39、磚石拱在發揮功效時更加堅固。

40、牆的四段變遷史。

41、建築的第一原則。

42、設計圖只能解釋部分事物。

43、混凝土並不是變乾，而是癒合。

44、混凝土與水泥是不同的東西。

45、混凝土與鋼鐵是古代就有的材料，不是現代才有。

46、製造的三個階段。

47、檢查過多或過少都會產生更多錯誤。

48、初期的決定會造成的影響最大。

49、提升生產速度並不會省錢。

50、完美的可靠性並不總是值得追求。

51、人類的平均無故障時間為一千年。

52、很少有消費者會願意付錢購買完美的產品。

53、福特平托車並不是不安全。

54、當你要求一個零件執行多個功能時，必須小心。

55、設計一個「會故障」的部分。

56、將一隻手放在你的口袋裡。

57、保持一隻腳不動。

58、如何讀懂地形圖。

59、平衡挖空與填補。

60、順著自然規律而行。

61、空氣是一種流體。

62、熱不能被摧毀，冷不能被創造。

63、電熱器不只放出熱輻射而已。

64、土壤是最可靠的加熱與冷卻系統。

65、可利用的太陽能，是我們所需能量的五萬倍。

66、環境工程思維的典範轉移。

67、環境工程師的十條戒律。

68、水是恆常存在的。

69、水的回收利用。

70、以仿效自然的方式處理廢水。

71、不要假定解決之道。

72、系統性地思考。

73、「從上百個組合中找出最好的，然後……再重組，再找出最好的！」

74、像系統一樣思考。

75、一個成功的系統不必然在任何尺度下都能發揮功用。

76、系統無論簡單或複雜，都是能被預測的；介於簡單與複雜之間的系統則未必如此。

77、將銳角磨圓，以阻止裂縫擴大。

78、尋找負向回饋。

79、拓展問題的維度。

80、塔漢諾克高架橋

81、幾乎所有東西都是某種化學物質，而幾乎所有化學物質都是危險的。

82、化學式並不完全是等式。

83、平衡是一個動態而非靜止的狀態。

84、電流唯有在能返回其來源時，才能發揮功用。

85、蹺蹺板即是力矩平衡遊戲。

86、重心

87、那是柱子，而不是支撐柱。

88、清楚說明「為什麼」，而不只是「要做什麼」。

89、所有的工程師都會計算。而好的工程師會溝通。

90、不必為橋的種類煩惱，也能看懂懸臂橋

91、隨機假說＃2

92、現在，你是弦桿。接著，你是連接點。

93、滿足的工程學。

94、工程事件是關於人的事件。

95、在設計之外的設計。

96、找出可以量測結果的標準評估程序。

97、最重要的事情，就是將最重要的事情作為最重要的事情看待。

98、在正確地完成一件任務的同時，處理更多事情。

99、一個工程問題的修正方案，可能並不是工程學上的修正。

100、通常來說，工程學並不發明輪子，而是改良輪子。

101、偉大的連續。

图书序言

ISBN：9789579072762
叢書系列：On-master
規格：平裝 / 224頁 / 14.8 x 20 x 1.12 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
出版地：台灣

本書分類：自然科普> 應用科學> 概論

图书试读

序

　　工程師認為他們的專業迷人、有創造力並充滿有趣的挑戰。然而行外人卻經常認為工程學是重複性高、機械性而且讓人感到挫折。

　　兩種觀點都明顯為真。因為工程是門複雜的學問。工程學需要在大學課程的前兩年密集地學習數學、物理與化學。儘管聚焦在這些重要學科上，大學課程往往並沒有展現學科間的連結。當我還是一個工程學院的新鮮人時，我發現課堂上所學到的計算與抽象概念，難以與現實世界產生連結。這讓我感到很挫折。工程學院的課程讓你見樹，卻不見林。

　　本書《工程師的思考法則》試圖翻轉這一點。藉由強調基本概念背後的常識、各項工程學專業主題之間的關聯、簡單的抽象概念如何從日常生活中推導出來，這本書展現了工程學背後的脈絡，相信能讓讀者一瞥工程學的林與樹。

　　我希望這本書能啟蒙並激起大學生找出學科間連結的興趣，讓他們了解他們正在學習的數學、科學知識背後的脈絡。啟發在職工程師們去反思他們各個專業領域間微妙而難以捉摸的關係。並鼓勵一般讀者以工程師的視野看待工程的世界：一個迷人、富創造力、有挑戰性、需要協作、並永遠充滿意義的世界。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

老實說，市面上太多這類型的書名，讀起來總是讓人有點怕怕的，深怕又是那種賣弄名詞、內容空洞的「偽科學」讀物。不過，如果它真的能紮實地探討「科學邏輯」在非工程領域的應用，那這本書的價值就不只是針對工程師了。我比較好奇的是，作者如何處理那些無法量化、充滿人情世故的決策點？工程師的思維，有時候被認為是過於線性和冰冷的，如果這本書能巧妙地平衡「精確性」和「人性化」之間的鴻溝，那它就成功了一半。我希望看到的是，如何用系統思考來分析複雜的人際關係，或者如何運用機率思維來評估人生中的各種風險，而不是一味地推崇「把事情當成機器一樣運作」。如果作者能提出一些修正或擴展傳統科學方法的觀點，讓讀者理解到，工程思維是一種工具，而非絕對真理，我會給予極高的評價。畢竟，工具的價值，在於使用的彈性。

评分☆☆☆☆☆

從書名來看，這本書似乎在強調一種「解決問題的態度」而非單純的技術知識。我個人非常欣賞那種「刨根究底，直到找到根本原因」（Root Cause Analysis）的精神。在台灣的職場文化中，有時候為了趕進度，大家傾向於「頭痛醫頭，腳痛醫腳」，只處理表面症狀。如果這本書能深入剖析如何運用因果分析工具（比如五個為什麼、魚骨圖等），並將其轉化為一種不容妥協的思考習慣，那將會對職場素養的提升有巨大的幫助。更進一步說，我希望作者能談談「容錯性」與「系統健壯性」的概念。工程師知道系統一定會出錯，所以會設計備援方案。如果我們能將這種「預期失敗、設計備案」的思維帶入生活中，或許能讓我們在面對挫折時，少一份驚慌失措，多一份從容應對。這種建立在現實基礎上的樂觀，才是最務實的智慧。

评分☆☆☆☆☆

以我過去在顧問業待過的經驗來看，客戶最常遇到的困難，不是沒有點子，而是沒有「可執行性」。所有的宏偉藍圖，最後都會因為執行層面的瑣碎和慣性而瓦解。因此，我非常關注這本書在「系統化執行」方面的論述。工程師的厲害之處，往往在於他們能將一個龐大複雜的專案，拆解成無數個可以獨立測試、可以追蹤進度的模塊。如果這本書能傳授如何將這種「模組化思維」應用到個人目標設定和時間管理上，那就太有價值了。例如，如何將一個模糊的年度目標，拆解成季度關鍵成果（OKRs），然後再細化到每週的具體任務清單，並且為每個步驟設定明確的「完成標準」。我期望看到的是一套能將「願景」與「日常行動」無縫對接的結構化流程，而不是停留在概念層面的高談闊論。

评分☆☆☆☆☆

最近身邊幾個朋友都在討論如何提升工作效率和決策品質，大家似乎都陷入了一種「資訊過載」的焦慮中。我總覺得，這類問題的根源，其實是缺乏一個可靠的篩選機制。如果這本《工程師的思考法則》真的能提供一套清晰的「決策樹」或「問題排除SOP」，那就太實用了。我尤其在意「如何定義問題」這個環節，很多時候大家花了一堆時間解決錯的問題，就是因為一開始的假設就錯了。我希望作者能像工程師對需求規格書（SRS）一樣，教我們如何精確地界定我們真正想解決的「痛點」。如果書中能深入探討「假設檢定」（Hypothesis Testing）在日常決策中的應用，例如如何快速設計一個小實驗來驗證自己的猜想，而不是盲目地投入資源，那絕對是能立竿見影的收穫。這種從「懷疑」到「驗證」的閉環思考，正是科學精神的核心。

评分☆☆☆☆☆

這本書聽起來真的很有意思，尤其對我這種理工背景出身的人來說，光是書名就已經讓人充滿好奇了。我一直覺得，工程師的思維方式，那種對問題的拆解、對邏輯的嚴謹，跟我們日常生活中遇到的各種挑戰非常有關聯。市面上很多教你「思考」的書，常常是偏向心靈雞湯或者過於抽象的哲學討論，但如果這本書真的能把科學邏輯這種工具性很強的思維，轉化成我們一般人也能操作的「法則」，那就太棒了。我特別期待它能提供一些具體的案例，說明在面對生活中的模糊情境時，如何像工程師一樣，先定義邊界條件，然後逐步推導出可行的解決方案。畢竟，很多時候我們卡住，不是因為能力不足，而是因為思考的框架不夠清晰。如果這本書能幫我建立起一個堅實的「邏輯地基」，那絕對是物超所值。希望它不是那種空泛地喊著「你要理性」的書，而是真的能教你如何「實作理性」的指南。