杨卫院士:《力学导论》——力学的引导和入门之

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力学可谓是“理科之先行，工科之基础”。欧洲自文艺复兴到19世纪末，力学的发展一直引领和主导着整个科学的发展。从工业革命开始，牛顿力学就一直是工程科技的先导和基础，是科学技术创新和发展的重要推动力。力学以工程系统作为研究的出发点和应用对象，源于工程且高于工程，发掘蕴含在工程中的基本规律和定量设计准则。力学为航空、航天、船舶、兵器、机械、材料、土木、水利、能源、化工、电子、信息、生物医学工程等发展提供解决关键技术问题的理论和方法。

图1??达·芬奇的水轮机设计手稿

图2?《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》

以航空航天为例。航空航天工业根植于力学。力学家在高超声速飞行器、载人航天、月球探测、大型飞机、新型战机的设计与研发中做出了关键的贡献。高超声速技术是其中的典型。围绕高超声速飞行器在大气层实现有动力飞行必须解决的关键问题，力学家开展了相关空气动力学和超燃科学的前沿基础研究。钱学森先生很早就提出了高超声速飞行的力学原理和机身构型。随着高超飞行器的出现，很多力学问题（如乘波体的内外流一体化设计，空气动力和燃烧问题的一体化设计，气动、传热和结构的一体化设计，跨流域飞行等问题）都成为高超飞行的关键问题。我国力学家通过独创的反向爆轰驱动方法，建成了JF12激波风洞，在国际上首次实现了马赫数5~ 9的高超高焓飞行条件，并正在新建由正向爆轰驱动的JF22激波风洞，可模拟马赫数10 ~ 25、温度为 K的高超高焓飞行条件。我国已相继建成高超声速风洞、脉冲燃烧风洞等一批具有世界先进水平的空气动力试验设施，并应用于临近空间飞行器的气动力、热、辐射问题研究。

图3高超声速空天飞行器“乘波体”概念图

除基础作用外，力学还是横跨理工的桥梁。力学之“横跨”作用可广义地体现在五跨上：(1)跨学科，如横跨理工、沟联理科诸门等；(2)跨尺度，从宇观、巨观、宏观、细观到微观；(3)跨介质，从固体到流体到等离子体；(4)跨流域，从太空、稀薄气体临近空间、大气层、海洋到陆地；(5)跨界别，从科学界到工业界到医学界到信息界到思想界到文体界。

著名力学家、中国航天之父钱学森将主要基于力学和信息科学的工程学基础称为技术科学或工程科学。他是这样定义工程科学的：“工程科学主要是研究人工自然的一般规律，是理论研究和应用研究的结合，主要探索基础理论的应用问题。”

图4?空天三代：普朗特、冯·卡门、钱学森

力学是统领全局的学科，必须把握灵魂、把握总体、把握关联、把握贯穿；力学是抓总的，不能一叶障目，不见森林；不能守在中段，要顶天立地。力学的传承与创新在科学和人才的培养上也起着基础作用。大量的工程人才出自力学。力学需要一代一代的传承，每一位力学工作者，不仅需要研考自身的学问，还需要传承后人，教育他们热爱力学。力学要不断推陈出新，不仅在理论上要不断有新的建树，在应用上也要不断开拓新的领域。

《力学导论》是力学的引导和入门之书，它是针对想认真研读力学之人的第一本教科书。

《力学导论》又是力学的概括之书，它旨在从全视野的广度上展开力学的全貌。

《力学导论》铺就了一张学科交叉之网，连通与力学相交叉的主要学科命题。

《力学导论》矗起了一架攀登之梯，从力学往事到力学今生，再到力学前瞻，陈述了力学从学科建构到学科辐射，再到学科嬗变的演化史。

通读本书，读者们将体会到：宇宙之大，基本粒子之小，从物质到精神，力无所不在！

内容简介

本书是著者在浙江大学一年级本科生讲授通识课程《力学导论》两年后凝练出的教材。现阶段，力学学科知识日益固结的现状与现代高等教育的冲突逐渐明显，特别是力学研究涉及对象的复杂性和学科交叉性越来越突出，并出现了一系列处于科学前沿的新问题和新领域，著者希望通过这样一本导论性质的教材，梳理力学过去、现在和未来的主要发展脉络，并体现力学的严谨和博大、力学知识的真善美。

本书的主要对象为本科生、研究生，以及试图了解力学全貌的同等学力者，旨在为互联网时代有志于力学的初学者提供一个具有启发性、简明性的全视野的学科拓展知识平台。

文章来源：《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/zonghexinwen/2021/0310/422.html