院士谈力学_刘俊丽，刘曰武编_9787030444462

本书汇集了钱学森、周培源、郭永怀、钱伟长等力学界35位院士的55篇文章,这些文章凝聚了三代力学家对于力学的看法和讨论.按内容归纳为:关于力学学科,力学学科的若干分支与研究方向,力学教育与力学科普四大类.文章后面附有院士的照片和简介.

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　　在各方面的大力支持下，《院士谈力学》一书终于出版了。
　　力学作为应用性较强的基础科学，在我国的科学发展、经济建设和国防建设中发挥了不可替代的重要作用。在力学学科的发展过程中，逐渐形成了一支具有前瞻性、思想性、创造性和引领性的科学家群体，暨力学及其相关学科的院士群体。他们始终站在力学学科的发展前沿，高屋建瓴地论述力学发展中遇到的科学和应用问题，为力学学科的发展做出了历史性的贡献。
　　编者出于对院士群体的崇敬，并为弘扬他们的科学精神和学术思想；也出于对力学学科的热爱，对力学史方法论研究的兴趣以及对力学学科传承和发展的责任感；同时为方便读者阅读、省去检索查找之苦，便萌生了将院士谈力学的文章集结成册的想法。编者利用工作之余收集和整理相关资料，从院士们发表的大量论文和著作中，遴选出部分论及力学学科发展以及通俗易懂的文章集结为《院士谈力学》一书，以供力学及相关学科的青年科技工作者阅读参考，也欢迎社会各界力学爱好者阅读此书。
　　《院士谈力学》收集了包含周培源、钱学森、郭永怀、钱伟长等力学界35位院士的55篇文章。编者在收集资料、整理形成书稿的过程中，根据文章内容并结合力学学科的特点，将其归纳为“关于力学学科”“力学学科的若干分支与研究方向”“力学教育”“力学科普”四部分。第一部分“关于力学学科”共有11篇文章，从中可以看到不同历史时期的力学发展状况，以及院士们描绘的力学和力学相关学科的发展蓝图。第二部分是“力学学科若干分支与研究方向”共有26篇文章。文章论述了建国以来我国主要力学分支学科的历史沿革、发展现状和未来前景，其中包括流体力学、固体力学、物理力学、爆炸力学、实验力学、计算力学、渗流力学、工程力学、热力学、环境力学、微尺度力学和生物力学等。第三部分“力学教育”是院士们对现代科学技术教育理念的相关论述文章，共4篇。第四部分“力学科普”共收录14篇佳作，文章深入浅出，集科学性、逻辑性和趣味性于一体，具有鲜明特色。
　　编者特别邀请到我国两院院士、国家最高科学技术奖获得者郑哲敏先生为本书作序，在此特别致谢！
　　《院士谈力学》一书的出版，得到了作者或家属的授权，感谢他们的鼎力支持！部分院士还亲自提供文章供编者采编，感谢他们！编者在编辑此书过程中，还得到北京大学武际可教授和天津大学王振东教授的热忱帮助，在此一并表示感谢！
　　为便于读者了解作者，书后附有院士的简介和照片。由于版面所限，删去了原文中的摘要和关键词。
　　对于编辑中的缺点和不足之处，敬请读者批评指正。

　　《院士谈力学》：
　　也是因为技术科学研究工作中，用数学分析和计算的地方很多，所以许多具体分析与计算的方法，像摄动法、能量法等，都是技术科学研究中所创造出来的。这方面贡献特别多的是技术科学中的一个部门——力学。唯其如此，最近电子计算机的发展，就对技术科学的研究有深切的影响。因为电子计算机能以从前不可想象的速度进行非常准确的计算，有许多在以前因为计算太复杂而用实验方法来解决的问题，现在都可以用计算方法来解决了，而且在时间方面以及所需的人力物力方面都可以比用实验方法更经济。这一点说明了电子计算机在技术科学研究中的重要性。在将来，我们不能想象一个不懂得用电子计算机的技术科学工作者。但更要紧的是：由于电子计算机的创造，数字计算方法将更加多用，技术科学的研究方法将起大的变化。我们才在这改革的萌芽时期，而且电子计算机本身也在迅速地发展，将来到底能做到什么地步，现在还不能肯定，能肯定的是：下一代的技术科学工作者的工作方法必定和我们这一代有所不同。
　　我们在前面已经说过：数学方法只是技术科学研究中的工具，不是真正关键的部分。那么，关键的是什么呢？技术科学工作中最主要的一点是对所研究问题的认识。只有对一个问题认识了以后才能开始分析，才能开始计算。但是什么是对问题的认识呢？这里包含确定问题的要点在哪里，什么是问题中现象的主要因素，什么是次要因素，哪些因素虽然也存在，可是它们对问题本身不起多大作用，因而这些因素就可以略而不计。要能做到这一步，我们必须首先做一些预备工作，收集有关研究题目的资料，特别是实验数据和现场观察的数据，把这些资料印人脑中，记住它，为做下一阶段工作的准备，下一个阶段就是真正创造的工作了。创造的过程是：运用自然科学的规律为摸索道路的指南针，在资料的森林里，找出一条道路来。这条道路代表了我们对所研究的问题的认识，对现象机理的了解。也正如在密林中找道路一样，道路决难顺利地一找就找到，中间很可能要被不对头的踪迹所误，引入迷途，常常要走回头路。因为这个工作是最紧张的，需要集中全部思考力，所以最好不要为了查资料而打断了思考过程，最好能把全部有关资料记在脑中。当然，也可能在艰苦工作之后，发现资料不够完全，缺少某一方面的数据。那么为了解决问题，我们就得暂时把理论工作停下来，把力量转移到实验工作去，或现场观察上去，收集必需的数据资料。所以一个困难的研究题目，往往要理论和实验交错进行好几次，才能找出解决的途径。
　　把问题认识清楚以后，下一步就是建立模型。模型是什么呢？模型就是通过我们对问题现象的了解，利用我们考究得来的机理，吸收一切主要因素、略去一切不主要因素所制造出来的“一幅图画”，一个思想上的结构物。这是一个模型，不是现象本身。因为这是根据我们的认识，把现象简单化了的东西；它只是形象化了的自然现象。模型的选择也因此与现象的内容有密切关系。同是一个对象，在一个问题中，我们着重了它本质的一方面，制造出一个模型。在另一个问题中，因为我们着重了它本质的另一面，也可以制造出另一个完全不同的模型。这两个不同的模型，看来是矛盾的，但这个矛盾通过对象本身的全面性质而统一起来。例如，在流体力学中，在一些低速流动现象中，空气是被认为不可压缩的，无黏性的。在另一些低速流动现象中，因为牵连到附面层现象，空气又变为有黏性的了。在高速流动现象中，空气又变成可压缩的了。所以同是空气，在不同的情况下，可以有不同的模型。这些互相矛盾的模型都被空气的本质所统一起来。
　　我们已经说过，在摸索问题关键点的时候，我们依靠自然科学的规律。这也说明技术科学的工作者必须要能彻底掌握这些客观规律，必须知道什么是原则上可行的，什么是原则上不可行的，譬如永动机就是不可行的。我们也可以说唯有彻底掌握了自然科学的规律，我们的探索才能不盲目，有方向。正如上面所说的，自然科学的规律是技术科学研究的指南针。
　　有了模型了，再下一步就是分析和计算了。在这里我们必须运用科学规律和数学方法。但这一步是“死”的，是推演。这一步的工作是出现在科学论文中的主要部分，但它不是技术科学工作中的主要创造部分。它的功用在于通过它才能使我们的理解和事实相比较，唯有由模型和演算得出具体数据结果，我们才能把理论结果和事实相对比，才可以把我们的理论加以考验。
　　由前面所说的技术科学工作方法看来，也许有人要问：技术科学的研究方法又有什么和自然科学研究方法不同的地方呢？我们可以说这里没有绝对的差别，但是有很重要的相对差别。我们可以说以自然科学和工程技术来对比，工程技术里是有比较多的原始经验成分，也就是没有严密整理和分析过的经验成分。这些东西在自然科学里一般是很少的，就是因为某一问题分析还不够成熟，不可避免地含有经验成分，那也是自然科学家们要努力消除的。但在技术科学里就不同了。它包含不少的经验成分，而且因为研究对象的研究要求的不同，这些经验成分总是不能免的。因此这也影响了技术科学的研究方法，它在一定程度上是和自然科学的研究方法有所不同的。我们也可以从另一个方面来说，技术科学是从实践的经验出发，通过科学的分析和精炼，创造出工程技术的理论。所以技术科学是从实际中来，也是向实际中去的。它的主要的作用是从工程技术的实践，提取具有一般性的研究对象，它研究的成果就对那些工程技术问题有普遍的应用。也正因为如此，技术科学工作者必须经常和工程师们联系，知道生产过程中存在的实际问题。有时一个技术科学工作者也直接参加解决生产中发生的问题，以取得实践的经验。照这样说，一个技术科学工作者的知识面必然是很广阔的，从自然科学一直到主产实践，都要懂得。不仅知识广，而且他还必须要能够灵活地把理论和实际结合起来，创造出有科学根据的工程理论。
　　有了工程理论，我们就不必完全依赖工作经验，我们就可以预见，这正如有了天体力学的理论，天文学家们就可以预见行星的运动，预告日蚀、月蚀等天文现象。由这一点看来，工程理论又是新技术的预言工具。因而技术科学也能领导工程技术前进，是推进工程技术的一股力量，是技术更新、创造新技术所不可缺的一门学问。
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