力学

  力学是物理学的一个分支,主要研究能量和力以及它们与物体的平衡、变形或运动的关系。是一门研究物质机械运动规律的科学。

起源

  ”力学“一词源于希腊语!!!L0778_3,在希腊语中,!!!L0778_3是机械的意思。  ”力学“是根据英语中”mechanics“一词翻译而来,在19世纪50年代”mechanics“作为研究力的作用的学科名词传入中国时,译作重学,后来改译作力学。  力学在汉语中的意思是力的科学。汉语“力”字最初表示的是手臂使劲,后来虽又含有他义,但都同机械或运动没有直接联系。

发展历程

·力学在世界的发展历程

  力学知识最早起源于人们对自然现象的观察和在生产劳动中的不断积累的经验,然后逐渐对平衡物体受力情况有了一定的认识。古希腊的阿基米德立足于人们日常生活中的许多直观现象,对平衡、重力、浮力等基础的力的作用作了系统研究,确定它们的基本规律,初步奠定了静力学的基础。  在阿基米德较为系统的阐述了静力学的相关理论之后,古代人还从对物体的运动进行不断探索,并了解了一些简单的运动规律,如匀速的移动和转动。但是对力和运动相互关系的真正认识,还是在欧洲文艺复兴时期  以后才逐渐发展和形成的。伽利略在实验研究和理论分析的基础上,最早阐明自由落体运动的规律,提出加速度的概念;开普勒的行星运动三大定律;牛顿继承和发展前人的研究成果,提出物体运动三定律,即牛顿运动定律,奠定了动力学的基础,并标志着力学开始成为一门科学。牛顿之后,后人们将考虑的对象由单个质点转向质点系,将牛顿力学进行了延伸与发展,其代表主要有达朗贝尔提出的达朗贝尔原理和拉格朗日建立的分析力学。之后,欧拉、柯西、斯托克斯等人又将牛顿力学进一步发展,对固体的弹性、流体的粘性以及气体的可压缩性等物质性质加以深入研究,逐渐将固体力学、弹性力学和流体力学等力学分支建立起来,使得力学逐渐脱离物理学而成为独立学科。一直到19世纪,人们所进行的力学研究都是围绕着牛顿力学不断丰富和建立起来的,故也将这段时间所形成的力学理论体系称为经典力学。  到20世纪初,随着统计学的蓬勃发展,人们逐渐的将力学所研究的对象由宏观转向微观,经过波尔、德布罗意、爱因斯坦、普朗克、卢瑟福、薛定谔等人的发展,逐渐形成了统计力学、量子力学和相对论原理等新的学科。量子力学可以解释及预测分子、原子及基本粒子的许多行为,而对于量子数相当大的量子系统可以用经典力学来描述,因此量子力学及经典力学不会冲突。不过针对一般常见的巨观系统,若配合量子力学会复杂到无法处理,因此仍然用经典力学的方式处理。量子力学也需要配合相对论进行修正,不过两者目前仍无法整合,也还无法彼此相容,这是大一统理论。

·力学在中国的发展历程

  力学在中国的发展经历了一个特殊的过程。大致可以分为以下四个过程。  首先是在在古代与古希腊几乎同时的这段时期,中国对平衡和简单的运动形式就已具备相当水平的力学知识,所不同的是未建立起像阿基米德那样的理论系统。  其次是在在文艺复兴前约1000年时间这段时期,整个欧洲的科学技术进展缓慢,而中国科学技术则成果卓著,更有许多成果在当时世界居于领先地位,并且反映出许多丰富的力学知识,可惜与前人一样,始终没有形成系统的力学理论。  再次是明末清初这段时期,中国科学技术在此时已经明显落后于欧洲,以至于不断的受到外来民族的骚扰。  最后是19世纪中叶及以后这段时期,经过曲折的过程,牛顿力学逐渐从欧洲传入中国,从那以后,中国力学的发展便随同世界潮流前进。  直至今日,中国力学又重新取得了许多可惜的成就,但是要想再次赶超世界,领先世界还需要一段很长的时间以及新一代人的不断探索。

学科性质

  力学原是物理学的一个分支。物理科学的建立则是从力学开始的。在物理科学中,人们曾用纯粹力学理论解释机械运动以外的各种形式的运动,如热、电磁、光、分子和原子内的运动等。当物理学摆脱了这种机械(力学)的自然观而获得健康发展时,力学则在工程技术的推动下按自身逻辑进一步演化,逐渐从物理学中独立出来。20世纪初,相对论指出牛顿力学不适用于速度接近光速或者宇宙尺度内的物体运动;20年代,量子论指出牛顿力学不适用于微观世界。这反映人们对力学认识的深化,即认识到物质在不同层次上的机械运动规律是不同的。通常理解的力学只以研究宏观的机械运动为主,因而有许多带“力学”名称的学科如热力学、统计力学、相对论力学、电动力学、量子力学等在习惯上被认为是物理学的分支,而不属于力学的范围。但由于历史上的原因,力学和物理学仍有着特殊的亲缘关系,特别是在以上各力学分支和牛顿力学之间,许多概念、方法、理论都有不少相似之处。