本書(shū)匯集了錢(qián)學(xué)森、周培源、郭永懷、錢(qián)偉長(zhǎng)等力學(xué)界35位院士的55篇文章,這些文章凝聚了三代力學(xué)家對(duì)于力學(xué)的看法和討論.按內(nèi)容歸納為:關(guān)于力學(xué)學(xué)科,力學(xué)學(xué)科的若干分支與研究方向,力學(xué)教育與力學(xué)科普四大類(lèi).文章后面附有院士的照片和簡(jiǎn)介.
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在各方面的大力支持下,《院士談力學(xué)》一書(shū)終于出版了。
力學(xué)作為應(yīng)用性較強(qiáng)的基礎(chǔ)科學(xué),在我國(guó)的科學(xué)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)中發(fā)揮了不可替代的重要作用。在力學(xué)學(xué)科的發(fā)展過(guò)程中,逐漸形成了一支具有前瞻性、思想性、創(chuàng)造性和引領(lǐng)性的科學(xué)家群體,暨力學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的院士群體。他們始終站在力學(xué)學(xué)科的發(fā)展前沿,高屋建瓴地論述力學(xué)發(fā)展中遇到的科學(xué)和應(yīng)用問(wèn)題,為力學(xué)學(xué)科的發(fā)展做出了歷史性的貢獻(xiàn)。
編者出于對(duì)院士群體的崇敬,并為弘揚(yáng)他們的科學(xué)精神和學(xué)術(shù)思想;也出于對(duì)力學(xué)學(xué)科的熱愛(ài),對(duì)力學(xué)史方法論研究的興趣以及對(duì)力學(xué)學(xué)科傳承和發(fā)展的責(zé)任感;同時(shí)為方便讀者閱讀、省去檢索查找之苦,便萌生了將院士談力學(xué)的文章集結(jié)成冊(cè)的想法。編者利用工作之余收集和整理相關(guān)資料,從院士們發(fā)表的大量論文和著作中,遴選出部分論及力學(xué)學(xué)科發(fā)展以及通俗易懂的文章集結(jié)為《院士談力學(xué)》一書(shū),以供力學(xué)及相關(guān)學(xué)科的青年科技工作者閱讀參考,也歡迎社會(huì)各界力學(xué)愛(ài)好者閱讀此書(shū)。
《院士談力學(xué)》收集了包含周培源、錢(qián)學(xué)森、郭永懷、錢(qián)偉長(zhǎng)等力學(xué)界35位院士的55篇文章。編者在收集資料、整理形成書(shū)稿的過(guò)程中,根據(jù)文章內(nèi)容并結(jié)合力學(xué)學(xué)科的特點(diǎn),將其歸納為“關(guān)于力學(xué)學(xué)科”“力學(xué)學(xué)科的若干分支與研究方向”“力學(xué)教育”“力學(xué)科普”四部分。第一部分“關(guān)于力學(xué)學(xué)科”共有11篇文章,從中可以看到不同歷史時(shí)期的力學(xué)發(fā)展?fàn)顩r,以及院士們描繪的力學(xué)和力學(xué)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展藍(lán)圖。第二部分是“力學(xué)學(xué)科若干分支與研究方向”共有26篇文章。文章論述了建國(guó)以來(lái)我國(guó)主要力學(xué)分支學(xué)科的歷史沿革、發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)前景,其中包括流體力學(xué)、固體力學(xué)、物理力學(xué)、爆炸力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)、計(jì)算力學(xué)、滲流力學(xué)、工程力學(xué)、熱力學(xué)、環(huán)境力學(xué)、微尺度力學(xué)和生物力學(xué)等。第三部分“力學(xué)教育”是院士們對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)教育理念的相關(guān)論述文章,共4篇。第四部分“力學(xué)科普”共收錄14篇佳作,文章深入淺出,集科學(xué)性、邏輯性和趣味性于一體,具有鮮明特色。
編者特別邀請(qǐng)到我國(guó)兩院院士、國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者鄭哲敏先生為本書(shū)作序,在此特別致謝!
《院士談力學(xué)》一書(shū)的出版,得到了作者或家屬的授權(quán),感謝他們的鼎力支持!部分院士還親自提供文章供編者采編,感謝他們!編者在編輯此書(shū)過(guò)程中,還得到北京大學(xué)武際可教授和天津大學(xué)王振東教授的熱忱幫助,在此一并表示感謝!
為便于讀者了解作者,書(shū)后附有院士的簡(jiǎn)介和照片。由于版面所限,刪去了原文中的摘要和關(guān)鍵詞。
對(duì)于編輯中的缺點(diǎn)和不足之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
目錄
關(guān)于力學(xué)學(xué)科
談?wù)剬?duì)力學(xué)的認(rèn)識(shí)和幾個(gè)關(guān)系問(wèn)題 周培源(3)
論技術(shù)科學(xué) 錢(qián)學(xué)森(6)
我對(duì)今日力學(xué)的認(rèn)識(shí) 錢(qián)學(xué)森(19)
當(dāng)前力學(xué)發(fā)展的趨勢(shì) 錢(qián)偉長(zhǎng)(20)
力學(xué)和它的發(fā)展 談鎬生(25)
21世紀(jì)初的力學(xué)發(fā)展趨勢(shì) 鄭哲敏,周恒,張涵信,黃克智,白以龍(35)
談?wù)剳?yīng)用力學(xué) 鄭哲敏(45)
現(xiàn)代力學(xué)的發(fā)展 林同驥,浦群(48)
力學(xué)在現(xiàn)代自然科學(xué)和工程中的作用 白以龍(59)
關(guān)于力學(xué)學(xué)科 李家春,方岱寧(63)
從應(yīng)用力學(xué)到工程科學(xué) 李家春(66)
力學(xué)學(xué)科的若干分支與研究方向
流體動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介 周培源(71)
物理力學(xué)介紹 錢(qián)學(xué)森(79)
激波的介紹 郭永懷(89)
現(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題 郭永懷(97)
關(guān)于非線性力學(xué) 錢(qián)偉長(zhǎng)(108)
力學(xué)的展望——介紹“基礎(chǔ)力學(xué)” 談鎬生(111)
發(fā)展中的計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué) 錢(qián)令希(115)
跨世紀(jì)的中國(guó)計(jì)算力學(xué) 鐘萬(wàn)勰,程耿東(120)
流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展——需求和前沿 李家春(127)
滲流力學(xué)的新發(fā)展 郭尚平,劉慈群,黃延章,閻慶來(lái),于大森(139)
滲流力學(xué)發(fā)展值得重視的幾個(gè)方面 郭尚平(154)
力學(xué)的永恒魅力與貢獻(xiàn)——與時(shí)俱進(jìn)的船舶力學(xué) 吳有生(156)
船舶流體力學(xué)的某些進(jìn)展 何友聲(177)
高速飛行中的等離子體問(wèn)題 吳承康(187)
航天與力學(xué)的發(fā)展 莊逢甘(196)
生物運(yùn)動(dòng)仿生力學(xué)與智能微型飛行器 崔爾杰(202)
固體力學(xué)發(fā)展的幾點(diǎn)看法 黃克智,靳征謨(213)
界面斷裂力學(xué)簡(jiǎn)介與展望 王自強(qiáng)(218)
先進(jìn)復(fù)合材料的宏微觀力學(xué)與強(qiáng)韌化設(shè)計(jì):挑戰(zhàn)與發(fā)展 方岱寧(228)
功能鐵磁材料的變形與斷裂的研究進(jìn)展 方岱寧,萬(wàn)永平,馮雪,裴永茂,梁偉,仲政,蘇愛(ài)嘉,黃克智(238)
地質(zhì)材料的力學(xué)問(wèn)題 王仁(270)
風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)研究中的若干關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題 鄭曉靜,周又和(276)
高速鐵路工程中若干典型力學(xué)問(wèn)題 翟婉明,金學(xué)松,趙永翔(285)
空間的物理學(xué) 胡文瑞(309)
談?wù)剬?duì)振動(dòng)工程的看法 胡海昌(317)
國(guó)際傳熱研究前沿——微細(xì)尺度傳熱 過(guò)增元(320)
力學(xué)教育
研究工作與工程技術(shù)工作如何銜接 郭永懷(329)
淺談工程力學(xué)的任務(wù)與教育 張維(331)
我國(guó)力學(xué)專(zhuān)業(yè)教育現(xiàn)狀與思考 劉人懷(334)
對(duì)力學(xué)教育的若干思考 胡海巖(339)
力學(xué)科普
關(guān)于撰寫(xiě)科普文章,宣傳力學(xué)貢獻(xiàn)的倡議信 錢(qián)令希,鄭哲敏,王仁,莊逢甘,白以龍(347)
力學(xué)到底是干什么的 談鎬生(349)
力學(xué)向何處去 談鎬生(352)
力學(xué)的反演?反演的力學(xué) 王仁(354)
小“洞不補(bǔ),大洞吃苦”———論機(jī)械設(shè)備的“健康檢測(cè)” 王仁(361)
力學(xué)模型及其局限性 王仁(366)
力學(xué)幾落幾起,源于生活之樹(shù)長(zhǎng)青 白以龍(371)
水面下的波浪———海洋內(nèi)波 李家春(376)
魚(yú)類(lèi)波狀游動(dòng)的推進(jìn)機(jī)制 童秉綱(384)
核武器研制中的力學(xué)問(wèn)題 朱建士,陳裕澤(393)
體育運(yùn)動(dòng)中的空氣動(dòng)力學(xué) 賈區(qū)耀,崔爾杰(401)
使用拐杖的力學(xué) 俞鴻儒(406)
力學(xué)與沙塵暴 鄭曉靜,王萍(408)
關(guān)于鳴沙 鄭曉靜,楊堃(415)
《院士談力學(xué)》:
也是因?yàn)榧夹g(shù)科學(xué)研究工作中,用數(shù)學(xué)分析和計(jì)算的地方很多,所以許多具體分析與計(jì)算的方法,像攝動(dòng)法、能量法等,都是技術(shù)科學(xué)研究中所創(chuàng)造出來(lái)的。這方面貢獻(xiàn)特別多的是技術(shù)科學(xué)中的一個(gè)部門(mén)——力學(xué)。唯其如此,最近電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展,就對(duì)技術(shù)科學(xué)的研究有深切的影響。因?yàn)殡娮佑?jì)算機(jī)能以從前不可想象的速度進(jìn)行非常準(zhǔn)確的計(jì)算,有許多在以前因?yàn)橛?jì)算太復(fù)雜而用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)解決的問(wèn)題,現(xiàn)在都可以用計(jì)算方法來(lái)解決了,而且在時(shí)間方面以及所需的人力物力方面都可以比用實(shí)驗(yàn)方法更經(jīng)濟(jì)。這一點(diǎn)說(shuō)明了電子計(jì)算機(jī)在技術(shù)科學(xué)研究中的重要性。在將來(lái),我們不能想象一個(gè)不懂得用電子計(jì)算機(jī)的技術(shù)科學(xué)工作者。但更要緊的是:由于電子計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造,數(shù)字計(jì)算方法將更加多用,技術(shù)科學(xué)的研究方法將起大的變化。我們才在這改革的萌芽時(shí)期,而且電子計(jì)算機(jī)本身也在迅速地發(fā)展,將來(lái)到底能做到什么地步,現(xiàn)在還不能肯定,能肯定的是:下一代的技術(shù)科學(xué)工作者的工作方法必定和我們這一代有所不同。
我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)說(shuō)過(guò):數(shù)學(xué)方法只是技術(shù)科學(xué)研究中的工具,不是真正關(guān)鍵的部分。那么,關(guān)鍵的是什么呢?技術(shù)科學(xué)工作中最主要的一點(diǎn)是對(duì)所研究問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。只有對(duì)一個(gè)問(wèn)題認(rèn)識(shí)了以后才能開(kāi)始分析,才能開(kāi)始計(jì)算。但是什么是對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)呢?這里包含確定問(wèn)題的要點(diǎn)在哪里,什么是問(wèn)題中現(xiàn)象的主要因素,什么是次要因素,哪些因素雖然也存在,可是它們對(duì)問(wèn)題本身不起多大作用,因而這些因素就可以略而不計(jì)。要能做到這一步,我們必須首先做一些預(yù)備工作,收集有關(guān)研究題目的資料,特別是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)觀察的數(shù)據(jù),把這些資料印人腦中,記住它,為做下一階段工作的準(zhǔn)備,下一個(gè)階段就是真正創(chuàng)造的工作了。創(chuàng)造的過(guò)程是:運(yùn)用自然科學(xué)的規(guī)律為摸索道路的指南針,在資料的森林里,找出一條道路來(lái)。這條道路代表了我們對(duì)所研究的問(wèn)題的認(rèn)識(shí),對(duì)現(xiàn)象機(jī)理的了解。也正如在密林中找道路一樣,道路決難順利地一找就找到,中間很可能要被不對(duì)頭的蹤跡所誤,引入迷途,常常要走回頭路。因?yàn)檫@個(gè)工作是最緊張的,需要集中全部思考力,所以最好不要為了查資料而打斷了思考過(guò)程,最好能把全部有關(guān)資料記在腦中。當(dāng)然,也可能在艱苦工作之后,發(fā)現(xiàn)資料不夠完全,缺少某一方面的數(shù)據(jù)。那么為了解決問(wèn)題,我們就得暫時(shí)把理論工作停下來(lái),把力量轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)工作去,或現(xiàn)場(chǎng)觀察上去,收集必需的數(shù)據(jù)資料。所以一個(gè)困難的研究題目,往往要理論和實(shí)驗(yàn)交錯(cuò)進(jìn)行好幾次,才能找出解決的途徑。
把問(wèn)題認(rèn)識(shí)清楚以后,下一步就是建立模型。模型是什么呢?模型就是通過(guò)我們對(duì)問(wèn)題現(xiàn)象的了解,利用我們考究得來(lái)的機(jī)理,吸收一切主要因素、略去一切不主要因素所制造出來(lái)的“一幅圖畫(huà)”,一個(gè)思想上的結(jié)構(gòu)物。這是一個(gè)模型,不是現(xiàn)象本身。因?yàn)檫@是根據(jù)我們的認(rèn)識(shí),把現(xiàn)象簡(jiǎn)單化了的東西;它只是形象化了的自然現(xiàn)象。模型的選擇也因此與現(xiàn)象的內(nèi)容有密切關(guān)系。同是一個(gè)對(duì)象,在一個(gè)問(wèn)題中,我們著重了它本質(zhì)的一方面,制造出一個(gè)模型。在另一個(gè)問(wèn)題中,因?yàn)槲覀冎亓怂举|(zhì)的另一面,也可以制造出另一個(gè)完全不同的模型。這兩個(gè)不同的模型,看來(lái)是矛盾的,但這個(gè)矛盾通過(guò)對(duì)象本身的全面性質(zhì)而統(tǒng)一起來(lái)。例如,在流體力學(xué)中,在一些低速流動(dòng)現(xiàn)象中,空氣是被認(rèn)為不可壓縮的,無(wú)黏性的。在另一些低速流動(dòng)現(xiàn)象中,因?yàn)闋窟B到附面層現(xiàn)象,空氣又變?yōu)橛叙ば缘牧。在高速流?dòng)現(xiàn)象中,空氣又變成可壓縮的了。所以同是空氣,在不同的情況下,可以有不同的模型。這些互相矛盾的模型都被空氣的本質(zhì)所統(tǒng)一起來(lái)。
我們已經(jīng)說(shuō)過(guò),在摸索問(wèn)題關(guān)鍵點(diǎn)的時(shí)候,我們依靠自然科學(xué)的規(guī)律。這也說(shuō)明技術(shù)科學(xué)的工作者必須要能徹底掌握這些客觀規(guī)律,必須知道什么是原則上可行的,什么是原則上不可行的,譬如永動(dòng)機(jī)就是不可行的。我們也可以說(shuō)唯有徹底掌握了自然科學(xué)的規(guī)律,我們的探索才能不盲目,有方向。正如上面所說(shuō)的,自然科學(xué)的規(guī)律是技術(shù)科學(xué)研究的指南針。
有了模型了,再下一步就是分析和計(jì)算了。在這里我們必須運(yùn)用科學(xué)規(guī)律和數(shù)學(xué)方法。但這一步是“死”的,是推演。這一步的工作是出現(xiàn)在科學(xué)論文中的主要部分,但它不是技術(shù)科學(xué)工作中的主要?jiǎng)?chuàng)造部分。它的功用在于通過(guò)它才能使我們的理解和事實(shí)相比較,唯有由模型和演算得出具體數(shù)據(jù)結(jié)果,我們才能把理論結(jié)果和事實(shí)相對(duì)比,才可以把我們的理論加以考驗(yàn)。
由前面所說(shuō)的技術(shù)科學(xué)工作方法看來(lái),也許有人要問(wèn):技術(shù)科學(xué)的研究方法又有什么和自然科學(xué)研究方法不同的地方呢?我們可以說(shuō)這里沒(méi)有絕對(duì)的差別,但是有很重要的相對(duì)差別。我們可以說(shuō)以自然科學(xué)和工程技術(shù)來(lái)對(duì)比,工程技術(shù)里是有比較多的原始經(jīng)驗(yàn)成分,也就是沒(méi)有嚴(yán)密整理和分析過(guò)的經(jīng)驗(yàn)成分。這些東西在自然科學(xué)里一般是很少的,就是因?yàn)槟骋粏?wèn)題分析還不夠成熟,不可避免地含有經(jīng)驗(yàn)成分,那也是自然科學(xué)家們要努力消除的。但在技術(shù)科學(xué)里就不同了。它包含不少的經(jīng)驗(yàn)成分,而且因?yàn)檠芯繉?duì)象的研究要求的不同,這些經(jīng)驗(yàn)成分總是不能免的。因此這也影響了技術(shù)科學(xué)的研究方法,它在一定程度上是和自然科學(xué)的研究方法有所不同的。我們也可以從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō),技術(shù)科學(xué)是從實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)出發(fā),通過(guò)科學(xué)的分析和精煉,創(chuàng)造出工程技術(shù)的理論。所以技術(shù)科學(xué)是從實(shí)際中來(lái),也是向?qū)嶋H中去的。它的主要的作用是從工程技術(shù)的實(shí)踐,提取具有一般性的研究對(duì)象,它研究的成果就對(duì)那些工程技術(shù)問(wèn)題有普遍的應(yīng)用。也正因?yàn)槿绱,技術(shù)科學(xué)工作者必須經(jīng)常和工程師們聯(lián)系,知道生產(chǎn)過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題。有時(shí)一個(gè)技術(shù)科學(xué)工作者也直接參加解決生產(chǎn)中發(fā)生的問(wèn)題,以取得實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。照這樣說(shuō),一個(gè)技術(shù)科學(xué)工作者的知識(shí)面必然是很廣闊的,從自然科學(xué)一直到主產(chǎn)實(shí)踐,都要懂得。不僅知識(shí)廣,而且他還必須要能夠靈活地把理論和實(shí)際結(jié)合起來(lái),創(chuàng)造出有科學(xué)根據(jù)的工程理論。
有了工程理論,我們就不必完全依賴(lài)工作經(jīng)驗(yàn),我們就可以預(yù)見(jiàn),這正如有了天體力學(xué)的理論,天文學(xué)家們就可以預(yù)見(jiàn)行星的運(yùn)動(dòng),預(yù)告日蝕、月蝕等天文現(xiàn)象。由這一點(diǎn)看來(lái),工程理論又是新技術(shù)的預(yù)言工具。因而技術(shù)科學(xué)也能領(lǐng)導(dǎo)工程技術(shù)前進(jìn),是推進(jìn)工程技術(shù)的一股力量,是技術(shù)更新、創(chuàng)造新技術(shù)所不可缺的一門(mén)學(xué)問(wèn)。
……