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1920年以前力学发展史上的100篇重要文献
武际可
在力学发展的历史长河中,文献浩如烟海。要在其中选择最重要的100种会有一定困难。为此我们确定以下两条原则:
第一, 时间限定在1920年以前。一方面是一战后这段时间还不够长,成果的重要性还有待进一步的历史考验,另一方面是一战后各国政府介入科学事业,大量的科学成果很难用文献和书来表达。
第二, 范围包括原创成果和教材。其影响比较长远者。
即使是这样。在选择的取舍上仍然是有困难的,可以有不同的方案。更有一些重要成果,找不到原始文献,如风洞的建造、材料试验机的发明等。所以笔者选定的这100项文献也只是从一个方面反映力学学科的发展。
亚里斯多德(Aristotle,384BC-322BC)
1.《论天》(On the heavens),公元前350年完成,原文为希腊文。其中落体速度与重量成正比的论断,影响学界达千年。
阿基米德(Archimedes,287BC-212BC)
2.《论浮体》(On floating bodies)part I,II,原文为希腊文。最早系统讨论流体中物体的平衡问题。
3.《论平面图形的平衡》(On the equilibrium of planes)part I,II,原文为希腊文,在16世纪之前只有手抄本流传,16世纪出版有拉丁文本,1897年出版英文译本。讨论杠杆原理与图形的重心。
托勒密(Ptolemy,约100-170)
4.《大汇编》(Almagest),原先以希腊文传抄,后出版拉丁文版。系统总结了前人的天文学知识,建立太阳系运行的托勒密体系。
希罗(Hero of Alexandria,约公元62年前后)
5.《气体力学》(Pneumatics),原为希腊文。涉及真空、水与空气的压力、虹吸管、玩具和一种用蒸汽驱动的旋转机械。
6.《力学》(Mechanics),原为希腊文。介绍了有关运动、平衡和简单机械的知识。
帕普斯(Pappus Alexandrinus,约300-350)
7.《数学汇编第八卷》 (Mathematical Collection, Book 8),1022出版为希腊文, 1876出版英译本。汇集了古希腊对力学研究的许多成果。
约旦努(Jordanus de Nemore,约1220年前后)
8.《重物的论述》(Liber de ponderibus), 1533年出版,拉丁文。讨论物体的平衡问题,包含有虚功原理的萌芽。
哥白尼(Nicholas Copernicus,1473-1543)
9.《天体运行论》(De revolutionibus orbium celestium),1543年出版拉丁文本。提出太阳系的哥白尼系统,并且从几何上加以严格的论证。
开普勒(Johannes Kepler,1571-1630)
10.《宇宙的和谐》(Harmonice mundi),1619年出版拉丁文本。总结行星运行的三大定律。
斯梯芬(Semon Stevin,1548-1620)
11.《静力学原理》(Staticae elementis),1586年出版拉丁文本。是静力学体系完成的标志性著作。
默森(Marin Mersenne,1588-1648)
12.《宇宙的和谐》(Traité de l’Harmonie Universelle ),1627年以法文出版。最早关于声音、音乐和乐器的著作,后人称默森为声学之父。
邓玉函(Joannes Terrenz,1576-1630)、王徵(1571-1644)
13.《远西奇器图说》,1627年,中文。一本最早以中文介绍西方力学知识的著作。
伽利略(Galileo Galilei,1564-1642)
14.《关于托勒密与哥白尼两大世界体系的对话》(The systeme of the world:in four dialogues wherein the two grand systemes of Ptolemy and Copernicus),1632年出版意大利文本,1661年出版英译本。系统论证哥白尼系统,提出惯性运动的概念。
15.《关于两门新科学的对话》(Discourses and mathematical demonstrations concerning twonew sciences),1638年出版意大利文版,1665年出版了第一个英译本。总结了材料强度、自由落体和抛体的运动规律。
托里拆利(Evangelista Torricelli,1608-1647)
16.《论重物的运动》(De motu gravium),1644年以意大利文出版。证明了孔口出流的速度与液高的平方根成比例,后人称之为托里拆利定理;还叙述了在位置最低时,平衡得好,是平衡稳定性的最早提法。
波义尔(Boyle, Robert ,1627-1691)
17.《关于空气的弹性及其效果的物理力学新实验》(New experiments physico-
mechanicall, touching the spring of the air and its effects),1660年出版,英文。以系统的实验论证了气体的弹性。
帕斯卡(Blaise Pascal,1623-1662)
18.《论液体平衡和空气的重量》(Traités de l’equilibre des liqueurs et de la pesenteur de la masse de l’air),1663年出版,法文。总结和提出帕斯卡原理,并总结关于气压的一系列实验。
马略特(Edme Mariotte,1620-1684)
19.《论物体的撞击与碰撞》(Traité de la percussion ou chocq des corps),1671年在法国科学院宣读,1673年以法文出版。总结了前人关于碰撞问题的实验,从中得出了动量守恒定律。
20.《论水和其他流体的运动》(Traité du mouvement des eaux et des autres corps fluides),1686年以法文出版,1700年出第二版。他是第一个研究流体阻力的学者,书中得到了流体阻力与速度的平方成比例的结论。
惠更斯(Christiaan Huygens,1629-1695)
21.《摆钟论》(Horologium oscillatorium),1673年,拉丁文。讨论了约束在圆上的质点运动规律,并论证了摆的等时性,提出等时摆的概念。
胡克(Robert Hooke,1635-1703)
22.《论弹簧》(de Potentia Restitutiva,即Lectures of springs),1678年,拉丁文。研究了物体的弹性。
莱布尼兹(Gottfried Wilhelm Leibniz,1646-1716)
23.《笛卡尔的一个出名错误的简短证明》(Brevis demonstratio erroris memorabilis Cartesii),1686 年以拉丁文发表在Acta Eruditorum (GM VI, pp. 117-23)上。提出活力即后人所称的动能守恒定律。
牛顿(Newton, Isaac,1642-1727)
24.《自然哲学的数学原理》(Philosophia naturalis principia mathematica), 1687年第一版,1713第二版,1726年第三版,拉丁文。总结经典力学的体系,证明万有引力下行星运行服从开普勒三定律。
雅科布·伯努利(Jacob Bernoulli,1654-1705)
25.《在不透明的非均匀介质光线的弯曲于求解问题》,(Problema novum, ad cujus solutionem Mathematici invitantur) 1696年发表在“教师学报” (Acta Eruditorum)上,拉丁文。最早建立的变分问题求解方法。
26.《弹性梁弯曲的假设与证明》(Veritable hypothèse de la risistance des solides avec la démonstration de la courbure des corps qui font resort),1705年刊登在巴黎科学院报上,法文。建立了梁的弯曲最早与实际接近的理论。
丹尼尔