情繫中大第三期



	編者的話

	大學之道

	與蘇格拉底的對話

	虛擬教室

	工程、物理與數學的三角關係

	齊齊來辦報

	教育界的網絡世紀：從教育城談起

	微軟之戰

	魔介傳奇

	我問你答

第三期　出版日：二零零四年十月

工程、物理與數學的三角關係

當電流通過一根導體會產生光和熱是一物理現象，把這個道理弄成一個電燈泡，使之更有效率和耐用、小巧和便宜則成為一個工程問題！

一般工程學都離不開物理和數學，因為它們是了解和分析自然定律的基礎。但是，能讓這些學問提升至一個實用的層次，就有賴工程師和研究人員的創意和努力了。

試以電話為例。聲音引起空氣壓力的改變，帶動「咪高風」內的線圈在磁場中振動，最後轉化成相對應的電流強度。「咪高風」的設計主要涉及流體動力學和電磁學工程。加上其他要求如體積少，敏感度高和低失真等，便考起很多工程人員的功夫。

電子與電路的相互作用，又是另一個物理效應。電子在電路內作有秩序的運動，把訊號運往目的地，以完成傳送的任務。但要利用這一基本原理來建造有效和完善的通訊系統，便是一個頗為複雜的工程難題！當中需要許多創意、設計和豐富的工程知識是不難想像的。

一個普及的通訊系統（如固網電話）擁有上千萬個用戶，若要把它們都連接起來，成本便是天文數字吧。更有效的方法是在適當的位置放上「開關」，讓有限數目的「連線」和「開關」把多個用戶聯結起來就更合乎經濟效益。可是這樣的一個設計，在同一時間內只能提供服務給有限數目的用戶。因此，接著要解決的就是如何去平衡成本和服務質素。「開關」與「連線」愈多，可靠性愈高，但成本也相應增加。準確的評估和計劃就有賴統計學，電腦模擬及實驗的幫助了。

電腦的廣泛用途已不用多解釋吧。它的背後不單是一塊塊的集成電路和軟件程式，更是一套邏輯代數。電腦是用來解決難題的，無論是工程運算，人工智能等，都是隨幵一些規則（algorithm）進行，這些法則都可找專門的數學來驗證。電腦和數學在今天己是平衡地發展，以互補不足。電腦應用在醫學上的例子彼彼皆是，如要「實時」觀看三維空間圖像，就有必要在很短時間內處理龐大的數據庫，那便要借助更高速的電腦硬件和更聰明的運算法。

在生活的層次，人們經常要把貨品從原產地送往不同分銷處。貨物的分類，存放和運輸，以更快更便宜和安全的方法來處理，便是一門物流管理工程。當中要用上電腦作資料的分析，電子器材作貨品的監管，以及工程分析作流程及數量的優化等。

從以上可見，工程、物理和數學之間存在幵千絲萬縷的關係。因此，為使人類的生活得以改善，工程人員所要付出的努力、面對的挑戰、和要掌握的知識與技術，是何等的深和廣呢！

鄭國強教授