力学与工程:一名优秀的工程师首先是力学家(2)

牛顿在《自然哲学的数学原理》的序言中说:“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些力去论证其他的现象。”“自然的一切现象，完全可以根据力学的原理用相似的推理一一演示出来。”

德国物理学家亥姆霍兹 (Hermann von Helmholtz，1821-1894) 是能量守恒的发现者，原文叫做“论力的守恒”，他说“一切自然科学最后的目的，是把自己变成力学”，“只要把自然现象归结为简单的力这件事情完成了，并且证明了自然现象只能这样来归结，那么科学的任务将就此终结了。”

我们不是说自然科学是认识自然和理解自然吗。英国物理学家开尔文 (William Thomson, 1st Baron Kelvin，1824-1907) 说:“我的目标就是要证明，如何建造一个力学模型，这个模型在我们所思考的无论什么物理现象中，都将满足所要求的条件。在我没有给一种事物建立起一个力学模型之前，我是永远也不会满足的。如果我能够成功地建立起一个模型，我就能理解它，否则我就不能理解。”

以上牛顿、赫姆霍兹和开尔文说的都是一个意思，就是自然界的一切变化，都归结为力学。这种观点就是科学上的“还原论”的方法论，即将复杂的事物还原为简单的事物。机械运动既然是自然界最简单的运动形式，最后把各种运动形式还原为力学是很自然的了。这种方法论在今天看来，并不能涵盖科学哲学中的一切方法，不过它毕竟是一种很重要的方法论。在这个意义上说，力学是一切自然科学的基础，是有一定道理的。

开尔文、爱因斯坦

进入19世纪末和20世纪初，力学还引领人类在揭开大气、地质构造、化学化合与分解、生命现象等的秘密中发挥了越来越重要的作用。

所以可以说，力学是现代科学最早成熟的学科，也为现代各门科学的发展奠定了基础，它和数学一起成为人类认识自然的两大重要工具。这就是威斯特福尔在他的著作中表述的基本思想。

所以恩格说:“认识机械运动，是科学的第一个任务”。

第三，力学的第三种功绩是奠定了现代工程的基础。

世界上，大学的工科教育起步很晚。大约只有二百五十年左右的历史。最早的工科教育当是法国成立于1745年的一所道桥学院。其后到1794年法国巴黎的综合工科学校诞生，工科教育逐渐成熟了起来。后来才有世界各国效法它成立的各种工科大学或工科系科。其中一个标志性的事件是巴黎综合工科学校两本基础课教材的出版。一本是1811年分两卷出版的泊松所著的《力学教程》，另一本是1926年出版的纳维所著的《力学在结构和机械方面的应用》。前一本奠定了理论力学的教学基础，而后一本奠定了材料力学的教学基础。实际上，作为材料力学主要内容的梁的理论，是直到纳维的这一本书才最后完成的。

早些时候，在没有工科教育的情况下，工程知识都是由师傅带学徒的方式相互传授。我们知道的18、19世纪的几位著名的工程师与发明家都是学徒出身。如改进蒸汽机的瓦特 (1736-1819)，纺织机的发明者英国人阿克赖特 (1732-1792)，蒸汽机为动力的轮船的发明者美国人富尔顿 (1765-1815)，蒸汽机车的发明者英国人斯梯文森 (1781-1848) 等，他们青少年时代都曾经当过修表学徒。只有在工科的基础课理论力学和材料力学基本成熟和定型后，成批地培养工科人才才成为可能。所以可以说，现代工科教育，或者说现代工程是力学学科发展和成熟的直接成果。

所以马克思说:力学是“大工业的真正科学的基础”。

归纳起来，力学的发展过程说明，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;它又是自然科学各门学科的共同基础，是人类认识自然界的有力工具;它还是现代工程技术的基础。

力学如此重要，遗憾的是，我国到20世纪初，一直没有力学。19世纪末在中国致力于介绍翻译西方科学著作的英国人傅兰雅 (John Fryer，1839-1928) 于1890年前后，在他编写的《格致须知》的《重学》一卷的引言中，有如下一段话:

“至于重学，不但今人无讲求者，即古书亦不论及，且无其名目。可知中华本无此学也。自中西互通，有西人之通中西两文者，翻译重学一书，兼明格致算学二理。”

其中的“重学”是早期对西方力学 (Mechanics) 一词的译名。傅兰雅的这段话说明三点:

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