力学史与方法论研究应当肩负的重任

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　　历史学家黄仁宇说过：“历史不仅是镜鉴，而且是今日行动之出发点。如果一个国家没有公众能接受之历史，等于让亿万人之行动出诸暗中摸索。”这话对于科学技术，也是一样。如果我们科技界对以我们科技发展的历史没有一个公众能够接受的历史，那么我们的科技行动也会陷于暗中摸索。

　　力学学科的历史和方法论研究，虽然经过从无到有，经过许多学者的努力，进行过多次学术交流，可以说有了一个初步发展。不过在整个力学界还没有一位专职从事力学史研究或教学的教员或研究员，可以说，从事力学史研究和教学的都是一种业余活动，我们还是需要为力学史作为一门正业而不是业余，受人重视而不是可有可无的学问而努力。为此我们还是有不少紧迫的问题需要研究，需要积累资料，需要开展学科史的教学，通过这些研究活动逐步确立我们的地位。一句话，还有许多事情需要我们努力去做。我认为当前需要投入力量阐明和研究的几个紧迫的问题是：

　　第一、力学的学科性质问题
　　在老一辈力学家们争论了许多年，力学到底是技术科学还是基础科学，后来终于在认识上达到了一致：力学既是技术科学也是基础科学。可是这些年来的实践表明，力学最后还是被认定是技术科学。综合大学的力学系纷纷换招牌并入工学院或挂航空航天的牌子。这说明，我们的社会在实际上还没有容纳力学作为基础学科的环境。整个社会还不能给作为基础学科的力学一点生存和发展的狭缝，更不要说给它充分发展的空间了。

　　力学能不能被接纳为基础科学，实际上，是一个国家和社会是否真正尊重科学的试金石。在西方社会，力学一直是既作为技术科学又作为基础科学看待的。早在1883年，大科学家马赫在他的巨著《力学史评》中总结说：“必须把机械经验与力学科学区别开来，而后一术语的含义是我们现在要使用的。毫无疑问，机械经验是很古老的。如果我们仔细考察古代埃及和亚述的遗址，我们会发现他们用图画表现了许多种类的工具和发明;至于谈到这些民族的科学知识，则要么完全缺少，要么处于一种很低的水平。”在我们这里，就一直把力学划归于技术领域。由于力学这个学科作为基础科学，是具有影响全局的至关重要的学科，也正因为如此，我们不仅作为科学的力学在早期历史上几乎是空白，我们的数学、物理也由此牵连与西方相比落后得不可同日而语。

　　如果说，在一百年以前，我们不认识力学的基础性，是由于，我们民族的历史传统就是重技术轻基础的传统所决定的。那末，在今天，看不到力学的基础学科特点，就不能不带有它时代的特点。因为，现今在世界范围内，科学的重要性已经是不言而喻的事情。那末在现今要无视力学的基础性，就不得不制造新的理由。这些理由，主要是。

　　一，对力学理论来源的误读。
　　认为力学理论是从工程中来的，第一流的力学家都是工程师出身。把工程技术研究好了，自然会生出好的力学理论。简单地认为只有从生产出发，才能够发现力学的新理论。甚至直接认为现今的力学就是工程力学。

　　不错，有不少杰出的力学家有着工程师背景，如Timoshenko、v.Karman、和Prandtl。不过也有许多并不是工程师的杰出的力学家。如W.R.Hamilton、Newton、齐奥尔可夫斯基等。我们尊重莱托兄弟和布劳恩这样的航空和航天事业的开拓者，我们也同样尊重像G.Cayley和齐奥尔可夫斯基这样论证航空和航天事业可能性的学者。在我们组织科学队伍时，是不是应当给这后一种研究者以应有的地位呢。

　　其实，有些基本理论研究一开始与生产实践的关系并不是十分直接的。正如周培源先生说的：“牛顿为什么没有直接从生产实践中，而是从自然现象的科学实验中总结出物体运动定律和万有引力呢?这是因为，行星围绕太阳运动时，行星和太阳之间的吸引力占主导地位，其他各种相互作用处于可以忽略不计的次要地位。这样，主要矛盾突出，万有引力的本质就比较容易暴露出来了。在牛顿的时代，物体的运动定律为什么不是从生产实践中总结出来的呢?这是因为，即使像马拉车这样常见的例子，作用在车子上的力还是较复杂的，在当时还看不出存在于它们之间的主要矛盾。”〔1〕所以把人类的一切真知都说成是直接来自生产的观点，对主要从事基础理论研究不留任何空间，是不符合历史事实的，也是站不住脚的。

　　二，对基础理论脱离实际的误解。
　　有的学者把力学的发展机械地分为两个阶段，认为在20世纪之前力学是属于理论发展的阶段即经典力学阶段，而从20世纪开始力学就转变为应用力学或工程力学的阶段。认为既然力学整个学科已经进入到与工程紧密联系的发展阶段，还强调力学的理论研究，不说是脱离实际，至少也是不合时宜的。

　　这是不符合历史事实的。牛顿在他的《自然哲学的数学原理》序言中说：“古人从两方面来研究力学，一方面是理性的，用论证来精确地进行，另一方面是实用的。一切手艺都属于实用力学，力学之得名就是为这个缘故。”可见早在牛顿之前研究力学就有侧重于理论与应用的区分，这也就是力学既是技术科学又是基础科学的另一种表述。实际上从阿基米德开始力学一方面就是理论研究一方面是应用研究，阿基米德可以说是理论与应用兼长的典范。牛顿在这里说的从两方面来研究力学，是说理论和实用只是研究力学的两个侧面。两方面是互为依存的、合作的，而不是相互排斥的关系。

　　诚然，作为历史最悠久的学科，力学在各门基础学科中其应用部门是最发展其队伍也最大。于是人们就误以为，力学只是工程应用，理论研究是脱离实际的。

　　其实，从国际范围来看，力学的理论与应用并没有分家。力学中侧重理论研究的学者和侧重应用研究的学者合作得很好。国际理论与应用力学联合会也还是一个统一的组织。许多搞应用研究的学者对理论研究也有兴趣，侧重理论研究的学者更关心得到成果的应用。还有许多学者既是理论力学家也是应用力学家。力学界在理论与应用方面并没有发展到分家的地步。

　　就以我国主张加强力学基础研究的三位学者周培源、钱伟长和谈镐生来说，他们除了在力学理论研究上都做出突出贡献外都十分关心理论的应用。周培源就进行过弹体入水和水下弹道的应用研究。钱伟长进行过仪表弹性元件和穿甲力学的应用研究。谈镐生则进行过与航空和航天的空气阻力的一系列重要问题的应用研究。谈镐生先生说:“有人说，谈镐生否定力学的应用性，那样说是不公平的。我只是要求大家不要丢掉基础。过去我们对基础不重视，在科学发展上吃了大亏。”〔2〕

　　可见问题并不是理论研究脱离实际的问题，而是从急功近利的角度不允许从理论上长远上考虑问题，不给理论研究留任何空间的一种鼠目寸光的短视见解。

　　三，对进入20世纪后，力学学科是否还有基础理论问题可研究的误解。
　　最后需要澄清的一个带本质的问题是，力学学科内是否还有基础理论问题可研究，如果力学学科的基础理论已经山穷水尽了，提倡给基础理论留有发展的空间，不就是无的放矢吗?

　　认为力学的基础理论已经完备，没有可研究的问题了。这是在19世纪末科学界的一种思潮。有鉴于经典物理取得的辉煌成就，使一些人满足起来。他们认为“绝大多数基本原理都已经牢固地确立起来了，下一步的发展看来主要在于把这些原理认真地应用到我们所注意到的种种现象中去。”连英国伟大的物理学家开尔文(Kelvin，1824-1907)也曾经认为：未来的物理学的真理将不得不在小数点之后的第六位去寻找。连物理学都是这样，比较发展更早更成熟的力学更不在话下了。人们经常是容易对已经取得的成果满足的，19世纪末是这样，20世纪末不是也出现了约翰•霍根著的《科学的终结》一本书吗，这本书认为“科学发现的伟大时代已经过去了”，所有的科学都“正面对着知识的极限”已经是科学的“黄昏”。

　　事实是，在20世纪，不仅在物理学上有量子力学和核物理方面的重大突破。即是在人们认为古老的力学学科基本理论的面目也发生了巨大变化。首先是突破牛顿经典力学的狭义和广义相对论的提出和验证。湍流理论的研究进展、动力系统稳定性的研究和混沌概念的产生、连续介质力学的基本原理的奠定、固体断裂与强度理论的发展等，无不都是影响深远的基本理论成就。更不要说，力学的基础研究已经深入到相邻的学科，与它们结合出现了许多新的研究领域。如：力学介入到宇宙论、天体演化、星系结构、太阳风、大气、洋流、海浪、地壳运动、地幔对流等领域，和天文学，地学形成新的交叉学科，还有生物力学、物理力学、化学流体力学、爆炸力学、等离子体动力学等交叉学科，以及与数学交叉的动力系统、控制理论，与数学和计算机科学交叉的计算力学等等。

　　在力学的学科性质问题上，我们需要说服的并不仅是力学界的一些专家，正确地说，我们需要说服的对象是我国整个社会!特别是在教育、人事、科技、企业等各种部门掌权的那部分人。

　　第二、发掘搜集和整理我国的力学学科的历史资料
　　如果把1627年由传教士邓玉函编写王征笔录的《远西奇器图说》一书的出版标志着近代力学传入我国开始，迄今近四百年。为我国开拓力学学科的研究与教学，代有杰出的人士为之奉献。道路是曲折的，发展是艰苦的，然而毕竟与世界的先进水准，逐步接近。其间充满了可歌可泣感人至深的故事，这部历史是我们十分宝贵的财富，我们应当继承整理和发扬。

　　我国治史的历史悠久，不过只是对政治和政权的更替以及政治名人的历史比较重视，至于科技史，有系统的记录和整理很少。数学、物理和化学等兄弟学科对他们的学科历史着手整理得比较早。而力学只是近一些年才开始。

　　就以1949年之后来说，我们有三代力学学者从事研究与教学工作。现在，第一代大多已经过世，第二代也已经退休，现在工作在第一线的是第三代人。由于这60多年来，早先我们在不断搞运动中度过的，所以根本没有顾及积累学科史的工作。而目下退休的第二代学者，正是承上启下的一代，如果能够利用现在的时机，组织他们写回忆、对他们采访，写学科的口头历史，将会留下最为宝贵的历史资料，供后人继承和研究。再以1949年以前来说，由于从事力学研究和教学的人很少，所以资料尤为宝贵，需要下大力气搜集整理。

　　在搜集和整理力学历史的时候，我们必须坚持从力学学术的观点来评价成果和人物。由于我国以政治为中心的历史传统，更由于在1949年之后的若干次运动中经常是把学术问题当做政治问题来处理，所以在评介成果与人物是难免掺杂政治观点，而不能从学术角度客观地来评价人和事。因之，从发展力学学科和推进技术进步的角度来审视我们的力学学科史和方法论，是我们努力的方向。

　　第三，力学史需要放眼世界
　　前两个方面是关于我国国内的力学史的搜集和整理问题，但是科学既然是一种没有国界与民族界限的领域。我们就不可能脱离世界范围的力学发展来单独看待我国的力学。

　　我们这个民族，有时会被一些闭关锁国的政策和狭隘“爱国“情怀所鼓动，对于世界上、外来的先进事物采取排斥的态度。文革期间批判相对论和热力学第二定律就是值得认真总结教训的经历。与此持完全相反的另一种立场是，外国的一切都好，自己的任何研究成果都是微不足道的。我们的力学理论研究成果大半都是首先由外国人认可的。就是说我们这里既有民族狂妄自大也有自卑自弃两种倾向。追踪这些倾向对我国科学技术的影响以及探讨这些倾向的根源，乃是我们的一种不可推卸的责任。

　　目下，这两种倾向的表现似乎并不明显。不过，对一些国内学者的研究工作评价上，还是有所体现的，例如本来不是原创的而且国外已经发表过多年的工作，甚至是国外历史上早有的原创工作之上，做一点有如习题难度的普遍意义不大的工作，有些人却评价很高，甚至获得国家奖。而另一方面对真正的国内原创性的工作，却贬得很低，“海龟”永远是优于“土鳖”的，就是这种观点的代表。

　　为了克服这种偏向。我们必须熟悉全世界的范围力学的发展历史。从全世界力学的学科发展的意义来评价我们的力学研究成果。其实只有熟悉世界力学发展的过程、成果和这些成果的意义，并且采取科学家应有的客观立场，我们的评价才会公正合理。所以，熟悉和发展力学史的研究的教学，会对建立客观公正的我国科学评价体系起重要的推动作用，而且是必不可少的前提。

　　总起来说我们当前最紧迫的任务，就是提高力学史的研究和教学水平，并且针对我国目前的时弊，正确阐述这些力学发展的规律。同时，搜集和整理我国力学发展的历史。

　　参考文献：
　　[1] 周培源，努力把基础理论搞上去，《科学普及》杂志，1977年11月号
　　[2] 谈镐生，力学的展望，《力学与生产建设》北京大学出版社，1982，p.17-19

　　来源：武际可科学网博客
　　作者：武际可