Mechanics 版 (精华区)

发信人: timebirds (书剑子), 信区: Mechanics
标  题: 概念+数学+交叉学科背景=一流的力学工作者
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Sun Oct 23 19:15:45 2005)

    很多初入学的，甚至学了很多年力学相关专业的同学依然彷徨，找不到方向。觉得力
学难，学了半天又似乎没有什么用。下面谈谈我的5年力学学习的体会与心得。
首先，力学是一个庞大而完美的大厦，无论有多少个分支，但是其基础离不开牛顿、拉格
朗日、哈密顿、虎克、以及相对论力学。在这些经典的，美不可言的经典理论基础上，发
展了众多分支。但是只要学习好了基础，其他的问题理解起来都不会太难。这些基础理论
建立了力学的严密的基础。
   但是，在这些基础概念方法上的上层建筑，就需要有较强的数学能力。力学与数学结合
是密不可分的。借助数学工具将普遍适用的概念应用到各种应用领域。
  举个简单的例子：弹性力学、弹性动力学、波动、塑性力学等等这些让人望而生畏的课
程，真正属于力学的，就只有虎克定律、牛顿定律和基本的内力概念。借助于数学物理方
法建立了方程并求解。这过程就用到了微分方程、复变函数、变分法、各种数值方法等等
。之所以难是因为数学难而不是力学难。如果对这些数学方法有足够的了解，也就觉得很
轻松了。
  有限元，其实属于力学的概念也并不多，但是对数学的一些分支不了解，譬如枷辽金法
、加权残值法等等。所以学习的时候有障碍，觉得很多地方看不懂。
  有了良好的数学基础和清晰的力学概念，力学就应该学习得不错了。但是此时可能还迷
茫彷徨——学习了这么多，到底可以用来做什么？感觉似乎与实际脱节太大，觉得没有用
武之地，觉得老土的力学没有发展前途了。其实，这是因为对其他学科的了解太少。
  其实，力学与其他各种学科紧密联系。甚至连IT技术也与力学紧密结合。譬如在大规模
集成电路里面，力电耦合失效是个很重要的事情，如何提高电路的寿命和可靠性？这就是
个力学问题。由于科技的发展，MEMS技术几乎渗透到各种领域的应用中去，甚至连老土的
结构工程也用上了MEMS技术的传感器，更别说机械自动化和汽车等等了。那么，MEMS器件
中就有各种力学问题：MEMS的失效模式与系统可靠度、微观状态下的力学规律是否有变化
等等。这已经成了一个重要的研究方向。挂靠在中国科学院力学研究所的非线性力学国家
重点实验室就开展了一系列此方面的基础和相关应用技术。
   大家每次看足球塞，乒乓球赛、游泳等等各种体育比赛，其实体育与力学也有重要的关
系。人体是一个复杂的机械系统，如何进行科学的训练最有效地训练运动员的身体基础素
质？如何提高运动员的运动技巧？如何改善运动员的运动器具？等等。这些研究有的时候
能起到关键性的作用。仿照鲨鱼皮研制的新材料的游泳衣能帮助一个排名并不靠前的运动
员一举夺冠，这次十运会自行车项目上，河南代表队杀出黑马，也得益有体育力学教授的
训练。我国早年不满足游泳的落后现状，请武汉体育学院与北京大学力学系联合进行体育
力学的研究，从而在4年后的奥运会上大出风头也是一个很好的例子。象滑雪板、撑杆跳高
的撑杆、网球拍子等等，都体现了很高的技术含量。
  现在各种新材料的研究也离不开力学的支持。做为网络上发表的帖子，我不可能面面俱
到地赘述，很多地方也会有不妥当之处。但是我希望大家对力学要有信心。首先要打好坚
实的数学基础和准确把握力学的基本概念，吸收优秀的数学物理方法与历史上一些著名的
研究案例的思想，广阔地阅读各个分支的相关信息和资料文献，这样，你不会觉得力学没
有作为，而是力学基本上无处不在！

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我始终无法想通，这个世界竟然有这样一些决策者，他们会使用最为轻率的，愚蠢的，对自 
己的统治毫无益处可言的方式，把那些花费相当长的时期，和相当多的代价培养的，已经对 
社会现实、国家制度表示认同的青年精英的代表，轻易地就放置在自己的对立面上。战争不 
会让我们失去对自己的祖国和民族的信心，贫穷不会，饥饿不会，甚至欺骗、蒙蔽和尚可容 
忍的不公正都慢慢变得不会。但是，有一种简单而直接的方式可以做到——赤裸裸地侵入我 
们温和的生活，告诉我们从此以后连幻想和互相安慰的空间也不会留下。——inking@SMTH 


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