力学与工程:一名优秀的工程师首先是力学家

工程的重要性大家都会知道，这是不言而喻的。衣、食、住、行，我再加两样，衣、食、住、行之外，玩儿，现在的娱乐，还有学习，衣、食、住、行、玩、学，六样，没有一样离开工程。所以工程对国际民生的重要性，大家非常容易理解。

对国家来说，要富、要强。要富，税收都是从各种工厂、工业部门收来的。表面上看来说靠力学能不能富，对不起，从力学家那里收税收不了几个钱，国家不可能靠力学来富，我指的直接。强国，那么所有的军事武器、国防的设施都是工程，没有一样离开工程。

但是力学是不是没有用了?既不能富，也不能强，对衣、食、住、行、吃、喝、玩、乐，都没有作用，是不是真是这样呢?我这一节就是要讨论一下这个问题。

一、从世界的历史来看力学

我们在介绍力学学科与现代工程的关系之前。为了更准确地把握力学与现代工程的关系，我们首先对力学学科在人类文明发展中的作用，做一个简要的回顾。

力学学科在世界历史上起过很重要的作用。至少在以下三方面起过作用:

第一，它是最早向权势即真理的真理观发起挑战，并且取得决定性胜利的学科。

地心说就是罗马教会所要垄断的“真理”。他们对一切反对地心说的人加以迫害。力学学科特别是其中的动力学，就是在反对地心说发展日心说中逐渐成熟起来的。

在力学早期的发展中应当特别提到四本书。它们是:1543年出版的哥白尼 (Nicolas Copernic，1473-1543) 的著作《天体运行论》，1632年出版的伽利 (Galileo Galilei，1564-1642) 略的著作《关于托勒密和哥白尼两大世界观的对话》，1638年出版的伽利略的著作《关于两门新科学的对话》和1687年出版的牛顿 (Issac Newton，1642-1727) 的著作《自然哲学的数学原理》。这四本书就是力学走向成熟的奠基之作。也是日心说取得决定性胜利的最重要的理论武器。

哥白尼、伽利略、牛顿

日心说战胜地心说，它的意义不仅是天文学上新思想的胜利，也不仅在科学上力学学科的成长和发展成熟。他是人类历史上真理观的一次革命，它宣告以往权势即是真理的破灭，宣告权势可以垄断真理的破产，宣告指鹿为马的把戏破产。它使中世纪以前傲慢的权势不得不向新兴的科学低头，它警告人们，不管他是多么有权势有地位，在科学面前必须持谦卑的态度。随后，由于科学的不断进步(例如进化论学说对上帝造人学说的冲击)和人文精神的不断取得胜利，当人类进入19、20世纪，科学得到了空前的繁荣。权势即真理的专断愈来愈不得人心。所以才有罗马教廷对伽利略审判的平反。以至于基督教会也不得不办起了以科学为名的报纸乃至办起了科学院。无论如何，由力学发起的对“权势即真理”的真理观的挑战，是代表历史进步的潮流的。这个潮流在中国，也就是五四运动之后兴起的民主与科学的思潮。顺之者昌、逆之者亡。

人们说，宇宙演化、生命起源和物质结构是有史以来人类一直在不断探求的三大问题，围绕这三大问题，一直是愚昧和迷信与科学斗争的前沿。力学和整个自然科学，迄今一直为解开这些秘密而不断探求和做贡献。

第二，力学在人类历史上的另一种伟大的作用，就是推动现代科学的发展，成为现代科学的领头羊。

17世纪开始的世界范围的科学革命，从根本上改变了人类对客观世界的认识，改变了人类自身的思维方式，也改变了人类的物质生活。但是，在整个科学革命的历史发展的过程中，力学学科却起着引领潮流的作用。

美国印第安纳大学科学史教授威斯特福尔 (R.S. Westfall) 在他所著的《近代科学的建构》一书的序言中，一开头就说:“有两个论题左右了17世纪的科学革命--一个是从几何意义上来观察自然，和将宇宙理解为按照数学的指令构造的毕达哥拉斯传统;另一个是力学哲学，把大自然理解为一个巨大的机器并且找寻隐藏于现象背后机械论的解释。”

力学学科的成熟与发展，大大改变了人类认识世界的面貌。首先，天文学进入了一个新时代。如果说在牛顿之前，研究天文学的主要工具是几何学，那么在牛顿之后，力学成为研究天文学的主要工具。

至于说到力学对于物理学的作用，请听爱因斯坦 (Albert Einstein，1879-1955) 的话，爱因斯坦在《物理学与实在》中的一段话:“尽管我们今天确实知道古典力学不能用来作为统治全部物理学的基础，可是它在物理学中仍然占领着我们全部思想的中心。”他还说:“依我看，牛顿力学的最大成就，在于它的贯彻一致的应用已经超出了这种现象论的观点，特别是在热现象领域内。在气体运动论和一般的统计力学里，出现的就是这种情况。”爱因斯坦还说:“牛顿成就的重要性，并不限于为实际的力学科学创造了一个可用的和逻辑上令人满意的基础。而且直到19世纪末，它一直是理论物理学领域中每一个工作者的纲领。”

文章来源：《工程力学》 网址: http://www.gclxzz.cn/zonghexinwen/2020/1018/373.html