几乎所有我们能够看到、听到、感觉到、触摸到的东西，甚至是我们日常的吃喝拉撒，都离不开工程学。简而言之，工程学是人类文明的基础，而工程师则是那些拥有核心技术思想和知识的专业人士。
工程学是一门颇具神秘色彩的学科。在很多人的观念中，工程师似乎总是设计、执行那些纷繁复杂的数学计算。的确，是有那么一些工程师在做这一类的工作。不过可以肯定的是，在这个方面花费太多时间的工程师，绝对是少之又少的。还有一些人认为，每一名工程师都必须要懂得建造桥梁或者是制造汽车。然而，真实情况却是，没有几个工程师真正懂得如何制造汽车，遑论拥有专业技术知识、具有远见卓识的人，他们创造、传承、运行、维护着我们这个已经在极大程度上被人为改造了的世界，使得人们能够以较小的代价（精力、时间、材料、能源、不确定性、健康风险、环境干扰等）去做更多的事情。建桥这样浩大的工程了。当然，机车工程师的确是在美国开火车。但是，通过阅读本书，你可以清楚地知道，工程师绝对属于知识型的“专才”。
只有真正了解工程师日常工作的人，才能真正学会如何去欣赏工程学。而最近的一些研究成果，极大地扩展了我们对于这个领域的理解和认知。当今世界，工程学被细分成了将近 300 个子领域，其种类多到令人咋舌的程度，然而尽管如此，全球各地的工程师们所做的工作，依然还是存在很多惊人的相似之处。在本书的第一部分中，笔者介绍了大多数工程师所具备的一些通用的思想、理念和工作方法。
那么，工程师究竟是做什么的呢？简单地说，工程师是一批拥有专业技术知识、具有远见卓识的人，他们创造、传承、运行、维护着我们这个已经在极大程度上被人为改造了的世界，使得人们能够以较小的代价（精力、时间、材料、能源、不确定性、健康风险、环境干扰等）去做更多的事情。
在工程的第一阶段，工程师将他们的工作组织成具体的项目，进而设想出能够满足人类需求的安全解决方案，并且预测这些方案的运行状况以及建造、运行、维持、最终收尾所需要的成本。众所周知，不确定性永远都是存在的，因此，工程师们必须向项目投资方提示潜在的风险和可能的后果。在项目投资方愿意为某个工程项目的执行（第二阶段）进行注资之前，他们必须要从工程师那里得到足够的信心，毕竟在工程项目的初始阶段，距离产生收益还非常遥远。
工程师通常都在一个大型的工作团队中发挥核心的作用，他们计划、组织、教导其他工作人员采购、交付各类组件、工具以及材料，然后对其进行改造、制造、装配以完成预期的解决方案。工程师通常都要按照事先约定好的时间表、预算表来进行工作。此外，他们还需要处理那些有可能会影响到工程进度、绩效、安全或者环境的不可预测事件。而接下来，工程师还需要从宏观上统筹整个项目，通过操作、升级、维护以及维修等工作形式，来保证项目持续推进。在最后阶段，工程师必须有计划地组织完成拆除和处理、环境恢复以及工程材料的再利用、翻新甚至是回收工作。
只有充分满足项目投资者的预期，他们才有可能在这个项目结束之后，继续投资其他更多的工程项目。在共享技术知识的指导下，工程师的大部分工作时间都被用在协调技术人员的协作工作上。一个工程项目的成功，通常反映了数十名（甚至数百名）工程师，以及数千名来自世界各地的其他工作人员，在数十年工作经验的基础上所体现出来的综合表现。至于诸如预测性能、设计、解决问题等专业技术性问题，实际上并不会占用工程师太多的工作时间。
在一个工程项目推进的过程当中，大批工作人员都在进行着不可预测的工作活动。与此同时，材料、环境也会在工程进行过程当中发生某些自然的变化，因此，绝对的确定性是不可能实现的。然而，工程师们已经开发出了系统化方法，以获得惊人的可预测性。一个世纪以前，很少有人能够想象到，现代航空旅行能够达到如此之高的安全性和可靠性，然而现在，这已经成了现实。
发明与创新是工程学界的一种基本信仰，这种信仰，深受由既往经验所形成的知识积累、标准方法的影响。另外一个指导原则是道德伦理，工程从业人士应该尽可能避免造成损失、伤害以及痛苦，应该尽可能地避免浪费资源。实际上，出于功利的原因，工程师通常会自觉履行道德义务，因为一切有效的合作，都离不开客户、承包商以及工作人员的信任。实际上，工程师所处的圈子并不大，因此，所有违规的消息，都会在极短的时间内变得人尽皆知，“好事不出门，坏事传千里”，就是这个道理。现在看来，道德规范和社会规范可以追溯到数千年前的《汉谟拉比法典》，这两种规范“迫使”工程师必须尽职尽责地工作，他们也因此取得了人类历史上最为持久的辉煌成就。此外，工程师必须取得政府、监管机构、当地社区认可的从业许可证，这有助于他们得到各方的信任，进而简化合作流程。
工程学是一个子领域异常繁多的学科，从传统意义上来说，这个领域一直是由男性来主导的。不过，女性正在工程学领域发出属于她们的声音，全社会也正在逐渐感受到她们的存在，这种趋势，在生物医学、环境、食品加工、化学工程等子领域表现得尤为突出。实际上，很多公司也已经充分意识到了这一趋势，这些公司正在积极招聘和留住女性工程师，并且正在为她们打造更具包容性的工作环境。
有人认为，未来的人工智能计算机将能够完成今天的很多工程工作。然而，截止目前，人工智能领域所取得的成果主要是提高了信息技术系统的性能，从而让工程师能够以更快的速度获取有效的信息，并且提高机器人的工作效率。因此，现在就断言机器人、人工智能将在工厂、车间里彻底取代人类，显然还为时尚早。不过装配有人工智能组件的计算机系统，确实能够极大地拓展人类的能力上限。
在未来，人类文明依然会取得无数伟大的进步，在此过程中，工程师注定会继续发挥引领作用。大多数工程师的工作满意度都很高，在巨额资本的支持下，他们通常都能够将自己的想法变成现实，这是一种令人艳羡的工作经历。也正是以这样一种方式，工程师给社会大众带来了巨大的利益。
本书的意义
《30 秒探索工程学》一书是一本工程学指南，内容涵盖了工程学领域关键的发展和成就。从创建文明和所有必要的基础设施，到充分利用大自然的力量以充分发挥我们人类的优势，再到构建全新的、可持续发展的未来，工程学始终处在人类社会变革的最前沿。参与本书编写工作的作者，都是来自世界各地的工程学专家学者，他们精心挑选主题，并且无私地分享了自己的经验和专业知识，最终以简明、清晰的方式，向广大读者全方位展示了工程学领域的所有基础知识。本书的每一个条目都介绍了工程学的一个子领域，此外，在每一个条目中都配有一幅能够反映本条目主题的精美插图。具体来说，本书共有 50 个条目，每个条目中，“3 秒概览”是核心要点，该部分以一两句话来点明主题；“30 秒速读”是条目的主要段落，以数百字来简要阐述与主题相关的内容；至于“3 分钟拓展阅读”则是更进一步，这部分内容增加了本主题的趣味性。此外，本书每一个条目都辅以“3 秒微传记”这个部分，以简要介绍本领域内备受尊敬的二三名伟大的工程师，希望能够用他们的经历来照亮所有工程师的未来。总地来说，本书首先概述了工程师的工作内容、所做出的贡献以及工程学所有子领域都通用的思想、知识和技术，随后深度揭示了工程学及相关的成就和发展目标，帮助广大读者深入了解土木工程和环境工程的起源及其未来的发展方向；机械工程、工程材料、机电一体化所涉及的运动和能量；能源工程所涉及的如何比较、选择、利用能源；由电气工程展望自动化、装备以及未来运输的全貌。在最后一个章节中，笔者着重介绍了工程师所面临的巨大挑战，因为从古至今，他们始终肩负着“为人类建设一个更加美好未来”的伟大使命
