理论与实际有差距，这是工程师常有的观念，经验越丰富，往往这种观念越强。
“你在学校理论学得再多，到了企业里也没有用，你得从零开始，书本上的知识相当肤浅，和实际有很大差距，……。”这是我毕业找工作面试时面试官（公司总工程师）跟我说的话，面试官说话时的情形我现在还记得清清楚楚。
工作十多年来，在“线上”“线下”类似的说法我听过很多。有求职面试者，也有实习生转正谈实习体会者，还有形形色色的场合。最极端的一次是，一位有三十多年工作经验的老工程师无法解析一个现象，竟然怀疑经典力学不成立，在钉钉群里跟同事争论起来。
我毕业参加工作已经十五年，如果加上读研时跟导师做产品设计的两年，就有十七年工作经验，也算是经验比较丰富的工程师了。发现随着工作经验的丰富，很多工程师会觉得自己很厉害，进而轻视基础理论，凭感觉做事。
关于理论与实际不符，下面谈谈我的几点认识。
1.书本知识不等于理论知识
人的思想、经验和智慧既可以默记于心，也可以通过书本（纸质书，电子书）、音频等媒介记载下来。默记于心的知识只有自己知道，书本音频记载下来的不但自己知道，还能传播给他人。人类社会传播的一切内容都叫信息，所以书本、音频、讲话都是信息传播的媒介，或者说是信息传播的方式。总而言之，书本、音频、讲话等传播的都是信息。
显然，信息包括理论知识和非理论知识，也包括正确的信息和不正确的信息。因此，书本传播的既有理论知识，也有非理论知识，既有正确的信息，也有不正确的信息。
比如，我现在把我关于理论和实际的差距的观点用书本的形式记录下来，并分享给读者。我对理论和实际差距的观点显然不是理论知识，仅仅是我的一家之言，因此“理论”和实际有差距就不足为奇了。所以，书本只是信息的载体，书本知识不等于理论知识。很多人就错在这：把一切书本上的东西都归为理论知识。
试问，那些经验丰富，认为书本知识很肤浅的工程师，把你们的经验写下来，是不是就成了与实际不符的理论知识了呢？
2.实际情况跟理论的前提条件不符
下面来个小游戏，不过这个简单的实验也需要一点材料力学知识。
两根圆形小木棒，它们是同一种木材制成的，比如松树，它们的直径d相同，所以横截面积（A=πd2/4）也相同。你手握木棒两端，慢慢使劲拉，只要你力气足够大，木棒终将会被你拉断，问：需要多大的力气才能把木棒拉断？
解决这个问题用最基础的材料力学理论即可：木棒的应力=拉力/木棒横截面，你越使劲，拉力越大，木棒的应力也会越大，当应力超过木棒的强度极限时，木棒就会断裂。强度极限是材料的固有属性，理想状态下，同种材料的强度极限相同。
根据上述材料力学理论，两根木棒的强度极限相同（因为是同一种材料），直径相同，所以横截面积也相同（A=πd2/4），因此拉断木棒所需的拉力也一样（拉力=强度极限×横截面积）。
但游戏中你可能会遇到理论跟实际不符的情况：其中一根木棒需要更大的力才能拉断，另一根用较少的力就能拉断。这是为什么呢？原因可能是，虽然理论上两根木棒的直径d相同，但一根木棒内部有孔洞（虫子在内部蛀食过），实际面积比理论面积A=πd2/4小，所以用更小的力就能拉断。
不是“应力=拉力/截面积”这个理论有错误，而是把有孔洞的木棒误当成实心木棒。其次，世上没有两片一模一样的树叶，虽然都是松树，但材质不可能一模一样，南方和北方生长的松树材质可能有很大区别，山顶和山谷生长的材质也会不同。再次，学过机械设计的人都知道，零件加工有公差，两根木棒的直径不可能绝对一样。这些都是实际跟理论不符的情况。
3.理论做了简化，是现实问题的近似
高中学哲学时学过抓主要矛盾，忽略次要矛盾，抓矛盾的主要方面，忽略矛盾的次要方面的道理。在科学研究中，无论纯理论研究，还是实验研究，都遵循这个原则，否则，会使问题繁杂不已。
例如流体（液体和气体）的性质跟温度有关，温度改变，流体的粘度和密度都会改变，但如果把温度考虑进去，问题将会非常复杂。所以流体力学的连续方程，欧拉方程都忽略温度因素。此外，液体（比如自来水）是具有压缩性的，受到挤压体积会缩小，为了简化，理论分析一般忽视液体的可压缩性。
又比如，摩擦力会随着工况细微差别而不同，湿度、温度、环境的清洁程度等都会影响摩擦力，精确计算摩擦力是不可能的。为了简化问题，理论模型通常忽略摩擦力，但是真实世界摩擦是无处不在的。
4.工程上很多公式、图像图表、系数是经验和半经验的，并非是精确的理论
基本上各个工程领域都有经验和半经验知识，这些是人类实践经验和智慧的结晶。比如金属材料的铁碳相图，流体流经管道的压力损失公式都属于这类。与经典数学和力学理论相比，经验公式使用范围受更多限制，它是事物的近似。应用这些公式时，不要期望得出一个精确的计算结果，但作为定性或半定量分析是可以的，它至少可以保证你大方向基本正确，定性或半定量分析能力是工程师最重要能力之一。
各个工程领域都有所谓的《手册》，比如机械领域的《机械设计手册》，化工领域的《化工产品手册》，土木领域的《土木工程计算手册》等等。这些手册收集整理了丰富的经验系数，经验公式，是工程师的“手边书”。我读研时跟导师做产品设计，导师就买了套成大先编的《机械设计手册》，并指导我们如何使用。
有一次导师问我一个问题怎么解决，我说查手册。导师说不是所有问题在手册上都能查到，接着他话锋一转：“你还知道查手册，很多人还不知道查手册。”
又比如，Q235是一种常用的碳素结构钢，屈服强度为235兆帕，但这个数据是多组试样的平均值，你随机用一根Q235钢材，屈服强度就有50%的概率大于或小于235兆帕。所以设计时就不能只参考这个平均值。
Haugen和Wirsching的研究表明钢材的强度标准差很少超过平均值的8%，按正态分布规律，落在平均值±3个标准差范围内的概率是99%，由此经过小学数学计算（235-3×0.08×235=178.6≈180），所以工程上按180兆帕计算安全概率大致能达99%，如果按235兆帕计算则不保险。
理论非无用，而是要正确应用
当使用经典理论解决实际问题发现不对的时候，你不用像那位老工程师那样怀疑牛顿力学不成立，而是要认真思考是不是用错了理论，尤其要认真思考实际情况是不是跟理论的前提有较大的出入，这叫做理论结合实际。
牛顿第二定律F=ma不可能有错，错的可能是你受力分析搞错了，或者加减乘除算错了。当然你不要跟我钻牛角尖，说你设计的产品在光速下运行。
理论与实际有差距，并不代表不需要学习基本理论。近年流行一种说法叫“第一性原理”，它就是把问题还原为最基本的原理，工程问题很多都可以还原为基本的物理学知识。所以我备了一套中学物理教材，时不时翻翻，享受下物理学之美，遇到难解决的问题也会翻阅中学物理知识，从基本原理出发。
我倡导研发人员能估算的应尽量估算。为此，2020年春节疫情居家隔离期间，我把常用的估算公式编成excel估算表格，还让it同事开发微信小程序，用来估算更复杂的项目。
最后，正因为理论跟实际有差距，人也不可能考虑到事情的方方面面，即使是智者，千虑之中也必有一失，所以研发工作不可以忽视测试。
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