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发信人: skyfly (飞天), 信区: Physics
标  题: 21世纪初的力学发展趋势(zz)
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年05月27日10:21:00 星期二), 站内信件

     【转帖】21世纪初的力学发展趋势
  
      4 力学与其它学科的交叉
      　　力学中的交叉学科由三部分组成，第一部分由力学学科内部不同
      分支学科所组成，第二部分由力学与其他学科交叉组成。前者如流体
      弹性力学，后者如物理力学，物理、化学流体力学等。第三部分则兼
      有前两者的特点，如爆炸力学、物理化学渗流、材料力学性质、生物
      力学等。交叉(分支)学科，并非两个学科或分支学科的简单加合，它
      基于其源学科但又有区别，因为其研究对象自身包含两学科的复杂组
      合。交叉学科有利于发展新学科并促使源学科的发展。
 
      　　20世纪力学与其它学科交叉对推动科学和工业的发展起了巨大的
      作用。突出的例子有力学与各项工程学科交叉产生的工程力学，与地
      学相结合的地球流体力学，与天文相结合的星系的螺旋结构理论。20
      世纪中叶以来与生命科学和医学相结合的生物力学建立了起来。同一
      时期被提出的物理力学也被广泛接受。力学家突破传统声学，建立了


      尺度内的地质现象(如地基的稳定性、边坡的稳定性、泥石流、雪崩
      等)有了一些基本的研究手段。地学方面，在工程地质、地震学、大
      地测量、地层构造方面也都有突出的进展。特别引人注意的是板块运
      动的学说以及它的一系列推论。双方面的这些进展，孕育着使地学走
      向精确化定量化的巨大机遇，而力学与地学相结合将使人们迅速抓住
      这个机遇。为此我们认为下世纪在以下几个领域可能取得重要进展：
 
      　　(1)地球动力学，中心问题有:板块运动的驱动力来源；地幔对流
      的流体力学理论；地震机制。
 
      　　(2)大气与下垫面(有植被、无植被、地面、海洋、冰雪等)的相
      互作用及传热、传质过程，可以统称为大气的边界层理论。
 
      　　(3)环境与灾害力学，包括污染物在水体、土体、岩体中的扩散
      与富集，各种气象灾害(如台风、风暴潮)，地质灾害(如滑坡、塌方、
      地面沉降、泥石流、沙漠入侵、瓦斯突出），地震发生的机制、监测、
      预报的研究，地震对各类建筑物的破坏与抗震研究，以及其它自然和
      工业灾害（如各种火灾）等。
 
      　　(4)渗流力学问题，特别是裂隙介质中的多相渗流规律的研究。
      有必要深入到细观和微观层次，考虑表面化学因素。这样做有可能提
      出新的二次和三次采油新技术。


      尺度内的地质现象(如地基的稳定性、边坡的稳定性、泥石流、雪崩
      等)有了一些基本的研究手段。地学方面，在工程地质、地震学、大
      地测量、地层构造方面也都有突出的进展。特别引人注意的是板块运
      动的学说以及它的一系列推论。双方面的这些进展，孕育着使地学走
      向精确化定量化的巨大机遇，而力学与地学相结合将使人们迅速抓住
      这个机遇。为此我们认为下世纪在以下几个领域可能取得重要进展：
 
      　　(1)地球动力学，中心问题有:板块运动的驱动力来源；地幔对流
      的流体力学理论；地震机制。
 
      　　(2)大气与下垫面(有植被、无植被、地面、海洋、冰雪等)的相
      互作用及传热、传质过程，可以统称为大气的边界层理论。
 
      　　(3)环境与灾害力学，包括污染物在水体、土体、岩体中的扩散
      与富集，各种气象灾害(如台风、风暴潮)，地质灾害(如滑坡、塌方、
      地面沉降、泥石流、沙漠入侵、瓦斯突出），地震发生的机制、监测、
      预报的研究，地震对各类建筑物的破坏与抗震研究，以及其它自然和
      工业灾害（如各种火灾）等。
 
      　　(4)渗流力学问题，特别是裂隙介质中的多相渗流规律的研究。
      有必要深入到细观和微观层次，考虑表面化学因素。这样做有可能提
      出新的二次和三次采油新技术。


 
      　　力学与生命科学的交叉。人们关心生命，特别是人体生命活动的
      规律是很自然的事。从力学角度研究生命现象因而也有很早的历史，
      一直可以追溯到伽里略，牛顿和哈维。本世纪30年代A. Hill更曾因
      骨骼肌收缩原理的研究获诺贝尔奖。但作为一个独立的分支学科的生
      物力学，却兴起于本世纪60年代中期。与之相适应，近来生物医学工
      程得到迅速的建立与发展。生物力学的原理还被用于设计生物反应器，
      以规模生产有生物活性的物质。
 
      　　60年代中期至70年代是生物力学开创和奠基阶段，其特点是将力
      学方法和生理学、解剖学等方法相结合，研究组织和器官层次上的生
      命现象。80年代至90年代初，生物力学进入细胞范围也从医学、生物
      医学工程，扩展到生化工程，生物技术，细胞生物学等新的领域。近
      5年来，生物力学界提出组织工程(Tissue Engineering)，受到多方
      面的重视，被认为有很好的发展前景。
 
      　　生物力学本世纪主要涉及以下几个方面：(1)生物流变学(包括软
      组织的力学性质、血液流变学、肌肉力学等）；(2)生理流动的力学
      规律(包括脏器血循环规律、动脉粥样硬化与流动状态的关系、呼吸
      系统动力学、微循环力学等)；(3)器官力学(心脏、肺、关节与关节
      液和软骨等)；(4)细胞力学；(5)人体和其它生物的运动学。主要的
      成果有：为软组织的本构关系建立了基本的模型，并提出了活组织


      究确实促进了航天工程方面气体动力学问题的解决。在气体激光器和
      核爆炸研究中，物理力学也起了相当核心的作用。另一方面，在应用
      物理力学方法解释固体的塑性、强度、损伤和断裂方面，却遇到了极
      大的困难。将物质的微观理论渗入到固体材料的变形与强度理论，并
      使两者相结合而得到发展的进程一直很缓慢。从位错理论出现到现在
      已有60年的历史了，但它仍未能真正定量化地进入到力学中来。这显
      然是由于问题特有的复杂性和综合性造成的，使宏观与微观间的鸿沟
      难以逾越。
 
      　　

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每个人都掌握一把开启天堂之门的钥匙，这把钥匙同样也可打开地狱之门。

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