新聞背景
上月下旬，第23屆世界力學(xué)家大會(huì)在北京舉行。1500余名來(lái)自世界各地的著名力學(xué)家和力學(xué)工作者參加了這次盛會(huì)。世界力學(xué)家大會(huì)作為力學(xué)界級(jí)別最高和最具影響力的會(huì)議，每4年舉行一次，自1922年創(chuàng)建以來(lái)，已經(jīng)有90年的歷史，人稱力學(xué)界的奧林匹克大會(huì)。
對(duì)很多讀者來(lái)說(shuō)，力學(xué)是一個(gè)既熟悉又陌生的學(xué)科。那么，力學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中具有什么樣的地位和作用？本報(bào)特邀中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)科普工作委員會(huì)主任、清華大學(xué)航天航空學(xué)院朱克勤教授為讀者作科普解讀。
力學(xué)——最古老的學(xué)科
力學(xué)與天文學(xué)是自然科學(xué)中最早創(chuàng)建的兩門學(xué)科。
人類對(duì)力的研究已經(jīng)有了幾千年的歷史，早在古希臘時(shí)代阿基米德就發(fā)現(xiàn)了浮力原理。他的名言“給我一個(gè)支點(diǎn)和一根足夠長(zhǎng)的杠桿，我就能撬動(dòng)整個(gè)地球”，就是力矩和杠桿原理的應(yīng)用。早在公元前四世紀(jì)，中國(guó)的墨翟解釋了力的概念、杠桿平衡，并對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)作出了分類。
力以各種形式普遍地存在于人類的生活和生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中。比如：地球的重力是保持我們有次序地生活在地球上的基本因素，拔河的勝利與腳與地面的摩擦力息息相關(guān)，電磁力是電動(dòng)機(jī)得以工作的驅(qū)動(dòng)力。
兒童是有好奇心的，當(dāng)他們?cè)谧穯?wèn)我們：為什么自行車輪胎氣不足時(shí)，騎起來(lái)比較費(fèi)勁？為什么帆船能逆風(fēng)前進(jìn)？為什么自行車急剎前閘容易翻車？為什么小小千斤頂能頂起一輛汽車？為什么肥皂水能吹出泡泡來(lái)？為什么水滴不易附著在荷葉的表面？為什么陣風(fēng)能吹垮一座堅(jiān)固的大橋？他們?cè)谒伎嫉恼橇W(xué)問(wèn)題?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，大至宇宙星云，小至基本粒子，力和運(yùn)動(dòng)無(wú)所不在，力學(xué)的問(wèn)題也就無(wú)所不在。
牛頓——經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)始人
力學(xué)作為一門科學(xué)的出現(xiàn)始于17世紀(jì)的歐洲，牛頓作為早期經(jīng)典力學(xué)的創(chuàng)始人，繼承和發(fā)展了前人的研究成果，提出牛頓運(yùn)動(dòng)定律，奠定了力學(xué)的基礎(chǔ)。從牛頓時(shí)代開始，到18世紀(jì)末，形成了經(jīng)典力學(xué)的理論體系。其中代表性著作有：牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（1687年）；歐拉《力學(xué)》（1736年）；伯努利《流體力學(xué)》（1738年）；達(dá)朗貝爾《力學(xué)研究》（1743年）；拉格朗日《分析力學(xué)》（1788年）。
經(jīng)典力學(xué)又被稱為牛頓力學(xué)。關(guān)于力學(xué)重要性的闡述，牛頓在他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中指出：“自然的一切現(xiàn)象，完全可以根據(jù)力學(xué)的原理用相似的推理一一演示出來(lái)。”著名物理學(xué)家愛因斯坦在他的《物理學(xué)的進(jìn)化》一書中也指出：“盡管我們今天確實(shí)知道古典力學(xué)不能用來(lái)作為統(tǒng)治全部物理學(xué)的基礎(chǔ)，可是它在物理學(xué)中仍然占領(lǐng)著我們?nèi)克枷氲闹行摹?rdquo;
現(xiàn)代工程技術(shù)離不開力學(xué)
進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，解決重大工程關(guān)鍵問(wèn)題的需要給力學(xué)研究和發(fā)展開辟了廣闊的天地。比如為了解決飛機(jī)飛行時(shí)空氣阻力的計(jì)算問(wèn)題，普朗特在1904年提出了邊界層理論，成為了近代流體力學(xué)的里程碑，并創(chuàng)建了對(duì)于力學(xué)發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響的哥廷根學(xué)派。
作為現(xiàn)代工程技術(shù)的主要基礎(chǔ)學(xué)科之一，力學(xué)在航空航天技術(shù)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星技術(shù)、橋梁和結(jié)構(gòu)工程、水利工程和運(yùn)輸工程等重大工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，解決了一系列關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。我們生活在現(xiàn)代化的城市中，一座座拔地而起的摩天大樓、延綿不斷的高架大橋和密密麻麻的地鐵隧道都離不開“材料力學(xué)”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”和“板殼力學(xué)”的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性分析。
人類對(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的追求永無(wú)止境，以航空技術(shù)為例，在21世紀(jì)，民航超聲速飛行必將成為越洋飛行的主流，更加安全、清潔和廉價(jià)的能源必將得到廣泛地使用，從而與此相關(guān)的一系列新課題將需要力學(xué)工作者參與研究和解決。