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关于陈至达先生的理性力学理论

已有 7217 次阅读 2009-2-16 02:56 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记

 

       陈至达先生(1927-1998)的理性力学理论代表作是:《有理力学》,1987,中国矿业大学出版社;它的更新版本是:《理性力学》(中国现代科学全书,力学),2000,重庆出版社。

我不清楚知道陈至达先生的理性力学理论者有多少。更不用说知道认同者有多少了。但是,我是一个坚定的追随者。为了方便有兴趣者了解该理论,特作此短文。

 

理性力学的创立者是Truessdel, Livin, Ericson, 等。该学派的主要学术思想发表在上世纪50-60年代。其基本纲领是把变形看成是一个局部坐标变换。在小变形时,它的结果与经典变形力学是一致的。因为与当时的理论物理的张量化表达方式一致,因而得到欢迎。对力学的进步起了推动作用,同时开创了许多新的应用领域。

但,该学派的代表性期刊在此后发表的文章几乎没有得到理论进步,而是进一步的数学化,背离了该学派的物理学传统。尤其是其中的关于:连续变形可以分解为顺序的一个对称伸张与一个正交转动的乘积(乘积分解,称为极分解定律),这一论断的力学意义问题。

 

在这一认识下,陈至达先生重新考察了它的基本纲领。虽然在数学上,一个连续局部坐标变换的确可以分解为顺序的一个对称伸张变换与一个正交转动变换的乘积,但是在物理上,这是不可实现的。为此,他做了大量的变形观测实验。在确认这一点后,提出了新的论断:连续变形只可以分解为同时发生的一个对称伸张与一个正交转动的和(和分解,称为SR和分解定律)。并给出了数学证明。同时给出了SR的显式数学表达方式。也就是说,在把物理可实现性加上去以后,SR和分解定律明显的优于极分解定律。基于这一纲领,能够作为变形的连续局部坐标变换类就变的狭窄了。对其力学意义的论述,陈至达先生采用了爱因斯坦的软体(随体)坐标系观点,并建立了其几何场理论。他的基本纲领是把变形看成是一个局部矢量基变换。他的数学创新是他的变形几何场理论

 

这有何本质差别?前者:物质对象的客观不变性难于满足;而后者:物质对象的客观不变性自然得到满足。

 

如果对此无根本性认识,而是把一个局部矢量基变换等同于一个局部坐标变换,则根本上就迷失了。不仅是物理上,而且也是数学上。出现这种迷失的读者远多于不迷失的读者。这样,批驳者众而和合者稀。因而,陈至达先生的理性力学理论也就很不被看好了。

 

这种现象在《有理力学》出版发行后(1989年后)就开始明显化了。那我为何是一个坚定的追随者?

 

1994年,我在分析英国爱丁堡大学地震各向异性波的观测资料时,无论如何也无法用经典变形力学对此给出理解,因而此后用了近一年的时间研究变形力学理论问题。基本上被理性力学吸引,读完了大量的原始文献和相关文献。但是,很失望,我的结论是:地震各向异性波的观测资料表明,变形不是一个局部坐标变换。带着这种论点,我离开了英国。

 

1996年,我开始与陈至达先生联系。一年后,以他的博士生的身份学习陈至达先生的理性力学理论。经长期的思考和演绎,直到2004年,我才真正的认识到陈至达先生的理性力学理论的根本和她与现代物理、现代数学的深层次关系。此后,我的研究工作才得以大范围的开展。

关于陈至达理性力学理论方面的研究工作结果发表在中国科技论文在线(力学)上,有兴趣者可从该网站上下载(均为英文)。由于我本身的学科背景是偏物理的,因而,我在2000年后,也开始将陈至达先生的理性力学理论应用于研究理论物理,有关的初步结果发表在ARXIV网站上。有兴趣者可从该网站上下载(均为英文)。目前,我在用陈至达先生的几何场理论研究湍流问题和物质运动的一般理论问题。其结果令我很满意。

 

因而,就我的体会而言,在经历近30年的刻苦学习和研究后,有了陈至达先生的理性力学理论,我才基本上把握了理性科学的基本点,并能够做内心有把握的研究工作。在这一意义下,我认为:陈至达先生的理性力学理论是一个重大的科学进步。

当然,我是无名小人物,此言只当是我的在博文上的自言自语罢。

顺便提一下,因为知道反对者多,而且作为无名小人物发表基础科学性论文很难很难,而我做研究只是为了满足内心对科学理论的思考与追求,并且难于期望得到赞赏,因而,系统性的理论论文只发表在网上。(正式刊物上我的论文只不过是片断)。有兴趣了解陈至达先生的理性力学理论的未来可能进展者,可按本博文线索得到有关的答词。



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1 马刚

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