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力学:千呼万唤始出来的78个字 [转载]
作者:戴世强 发表时间:2018-04-10 阅读次数:262

        2009年9月16日,我参加了国家自然科学基金委员会数理科学部组织的一次重要会议——“十二五”力学学科发展规划暨2011~2020年我国科学发展战略研究会议。至今仍活跃在力学事业第一线的我国两代力学人的20余位代表与会。前一天,发展规划的秘书组已开了一天会,花了十个小时时间,对“十二五”力学学科发展规划的初稿进行了认真细致的讨论和修改。16日召开的专家组/秘书组联席会议上,对所涉及的关键问题做了长时间的探讨,对有些问题一锤定音。全面报道和评述此次会议不是我的份内事,这里仅说说其中的一个重要议题:确定具有新时代特征的力学定义。
        这次会议对我国力学学科至关重要,甚至于生死攸关。为什么这么说?这里大段摘引我的2009-05-16的博文“力学学科在中国To be, or not to be (1)力学是什么?”中的叙述:
        马上有人问,力学学科在中国真的有生死存亡的问题吗?虽说还没这么严重,但确实有那么一点问题。从世界范围看来,作为基础学科的力学学科的存在性稳如泰山。试看,国际理论和应用力学联盟有几十个成员国,它组织的ICTAM,即“力学奥运会”,每届有千余人参加;国际上力学类的刊物成百上千;知名力学家为数甚众,这些是明证。
        可是,在我国,本不该成问题的问题,却老是成问题。虽说在国家自然科学基金委员会,数理化天地生力这七大基础学科的地位从来就非常明确,始终各占一席之地,力学占据着重要的位置,20多年来从未摇摆过,但在制订全国性的科学规划时,总会遇到一些问题。
        最明显的例子是:1978年,在制订新一轮科学规划时,一开始,只提‘数理化天地生’,偏偏把力学排除在外,幸好以周培源、钱伟长、谈镐生等院士为代表的老一代力学家拍案而起,据理力争,争回了力学作为重要的基础学科的地位(详见《谈镐生文集》的钱伟长序和第402~420页)。可是,在近期的我国中长期科学规划中又出现了类似问题;在最近的科技部一些规划中重又把力学排除在基础学科之外,经过新一代力学界的院士们再次鼓与呼,目前局面正在发生转机。
        因此,我认为,应该利用这次撰写我国科学发展战略研究报告的契机,争取一劳永逸地解决力学学科在我国的战略地位的问题。应该以宏观的大视野和细观的新阐释,以远大深邃的战略眼光和精心筹划的战术思路,从历史与现实的解读,从理论与实践的剖析,有理有据地、充分详尽地、令人信服地阐明“力学是一门应用性很强的基础科学”这一基本观点。若能如此,力学学科幸甚,我国科学发展幸甚,祖国四化事业幸甚!
        说起来匪夷所思,在力学战线上摸爬滚打了几十年(最少20年,多则50余年)的这20几位学者,竟然花了很长时间来探讨关于力学的定义。为什么?我在5月16日写过:
        有人会问:你搞了大半辈子的力学教学和科研,为什么还要提这样‘小儿科’的问题呢(按:指的是‘力学是什么’)?我的答复是:我一直在力学的某个园地里耕耘,但对力学的全貌和内涵了解得并不那么全面、深刻,这就需要学习和思考;从另一个角度来看,有许多人,对于这个所谓‘小儿科问题’知之甚少,甚至不懂。若是平头百姓,倒也罢了,若是权倾一方的‘科学掌门人’也是如此,问题就大了。所以,对这个问题非深究不可,非搞个水落石出不可。正所谓:名不正则言不顺,名正方能言顺。
        其实,力学的定义没有翻天覆地的变化,但是随着近年来力学事业日新月异的发展,人们对客观世界的认识与时俱进,力学的内涵有了极其重要的变化。对此,必须有清醒的认识。不然,对力学圈子里的人来说,懵懵懂懂地“埋头拉车”,说不定会南辕北辙,拉到“爪哇国”去了;对科学决策者来说,重要性更大,他们有可能懵懵懂懂地把我国的力学事业引向歧途,至少会走弯路。
        16日上午,大家对“十二五”力学学科发展规划的初稿进行了定稿讨论,其中,最重要的结论是下述关于力学的定义:

        力学是关于力、运动和变形的科学,研究自然界和工程中复杂介质的宏/微观力学行为,揭示机械运动及其与物理、化学、生物学过程的相互作用规律,是构成人类科学知识体系的重要组成部分。

        就这寥寥78个字,竟然让20几个“飞速运转的大脑”折腾了一个多小时,期间产生过十几个“修正案”。加上会前的酝酿、推敲,折腾的总时间更长。
比照我在2009年5月16日的博文中综述的关于力学的十种定义和内涵,这78个字与它们都不相同,更为全面、深刻,内蕴丰富,至少存在四个方面的重要区别。

        第一句话最重要,给出了力学的基本定义。与以往定义的主要区别在于加了“变形”二字。
        其实,按科学的观点,“变形”是运动的一种形式,可涵盖在“运动”之中,力学工作者可能认为这是多此一举,但是,《规划》的读者包括行政官员(尤其是科技管理干部)和普通百姓(尤其是年青学子),他们并未清晰地了解此点。现在的官员大多有大学文化程度,但他们中的多数并不了解现代力学,其力学知识多半来自中学力学教材,那里基本上没有涉及变形。而除了质点系和刚体力学以外的力学,变形却是现代力学中最折腾人的一个核心部分!因此,有必要突出一下“变形”,使大家有更加明晰的认识。在规划稿的随后部分,则明确指出,运动(位置的时空变化)涵盖了变形。

        第二句话强调了研究对象和手段的变化。关键词是“宏/微观”。
        过去人们一直认为,力学是研究宏观机械运动的,但由于科技进步和力学学科本身的发展,力学的研究对象涉足物质的微观、细观层次,而多尺度和跨尺度关联的力学分析已成了现代力学的主要特征和手段,只有采用宏-微观结合的手段,才有可能真正认清介质在力的作用下的运动和变形规律。

        第三句话强调了机械运动和其它运动过程的耦合与关联。关键词是“相互作用”。
        力学发展到今天,不仅关注单一的机械运动,更多地关注多场耦合,例如机械运动与热、电、磁、化学反应、生命过程等等的耦合作用。这也就是力学这门古老的科学至今仍充满着强大的生命力的原因,也是力学与其它学科有这么大的黏着力、会产生种种边缘学科的原因。

        第四句话强调了力学作为重要的基础科学,在人类科学知识体系中不可或缺的地位。
        力学与数理化天地生一起,构成了人类科学知识体系的总框架。
        这78个字是否完整地、无懈可击地概括了力学的定义和内涵?这是见仁见智的事情。科技界朋友(特别是力学界同仁)还可以对此品头论足。

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