2025年力学的起源解读.pdfVIP

丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。——杜甫

力学的起源

力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经验。人

们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水等器具，逐渐积累起对

平衡物体受力情况的认识。古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位

置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初

步奠定了静力学即平衡理论的基础。

古代人还从对日、月运行的观察和弓箭、车轮

等的使用中，了解一些简单的运动规律，如匀速的

移动和转动。但是对力和运动之间的关系，只是在

欧洲文艺复兴时期以后才

逐渐有了正确的认识。

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。

牛顿继承和发展前人的研

究成果(特别是开普勒的

行星运动三定律)，提出物体运动三定律。伽利

略、牛顿奠定了动力学的基础。牛顿运动定律

的建立标志着力学开始成为一门科学。

此后，力学的研究对象由单个的自由质点，

转向受约束的质点和受约束的质点系。这方面的标志是达朗贝尔提出的

达朗贝尔原理，和拉格朗日建立的分析力学。其后，欧拉又进一步把牛

顿运动定律用于刚体和理想流体的运动方程，这看作是连续介质力学的

开端。

运动定律和物性定律这两者的结合，促使弹性固体力学基本理论和

粘性流体力学基本理论孪生于世，在这方面作出贡献的是纳维、柯西、

泊松、斯托克斯等人。弹性力学和流体力学基本方程的建立，使得力学

逐渐脱离物理学而成为独立学科。

从牛顿到汉密尔顿的理论体系组成了物理学中的经典力学。在弹性

和流体基本方程建立后，所给出的方程一时难于求解，工程技术中许多

应用力学问题还须依靠经验或半经验的方法解决。这使得19世纪后半

叶，在材料力学、结构力学同弹性力学之间，水力学和水动力学之间一

直存在着风格上的显著差别。

20世纪初，随着新的数学理论和方法的出现，力学研究又蓬勃发展

起来，创立了许多新的理论，同时也解决了工程技术中大量的关键性问

题，如航空工程中的声障问题和航天工程中的热障问题等。

这时的先导者是普朗特和卡门，他们在力学研究工作中善于从复杂

的现象中洞察事物本质，又能寻找合适的解决问题的数学途径，逐渐形

成一套特有的方法。从20世纪60年代起，计算机的应用日益广泛，力

学无论在应用上或理论上都有了新的进展。

力学与数学在发展中始终相互推动，相互促进。一种力学理论往往

和相应的一个数学分支相伴产生，如运动基本定律和微积分，运动方程

海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则