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工程与理性在概念上的差异(以连续介质力学为例) 精选

已有 5327 次阅读 2012-5-12 12:27 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记| 概念, 力学, 工程

 

       古老的工程力学以其成功案例在数量上的无可比拟而把理性的力学理论研究工作挤压到微小的生存空间中。在其它学科也类似,工程上的成功性以排山倒海之势把许多理性理论排挤出去。

       因而,理性研究工作的最大问题就是:能否满足未来的工程需求(解决工程上的难题)。如果是否定性的答案,则这类理性研究工作只不过是过期作废的作品。

       但是,在多数情况下我们没有确定性的答案。这时,寻求间接的答案就是必须的。

       寻求间接的答案是非常耗时耗力的工作,也是几乎没有任何产出的工作。很多人也就以各取所需的态度把这个必要的过程跨越过去了。

       但是,跨越的后果是回到起点。几乎所有的学科都表现出这种周期性。

       可以用螺旋式发展来在宏观上做出富有哲学味的解释。

       但是,到具体的个别研究人员,上面的宏观大道理就淡薄为简单化的:成功或者失败。

       以连续介质力学为例,其基本概念:应变、应力,在工程力学中的概念与理性力学中的概念就有本质性区别。

       工程上,把最终位形与初始位形比较,就可以定义应变,而相应的应力也就被规定了。至于中间的过程,则无关紧要。为此在工程力学理论上构造了一条变形路经无关原理。显然这个原理是为工程理论自身的合理性的需要而提出的,在理性上并不是可接受的。也就是说,理论与理性在此时是不协调的。

       在理性上,变形作为一种普遍性运动,是与变形路经有关的。那好,你就构造一个理论系统吧。在上世纪50年代起,这项工作就是理性力学最核心的研究工作内涵。由此而来的各种理论概念数不胜数,最后,不得不抛下有关的研究工作。

       基础概念作为最核心的概念,必须碰,但是,基本上是碰不动。

       基础科学研究工作的难点和重要性在此表露得非常明显。也正是这个要点,迫使人们使用理性的方法,而不是理论的方法。

       把理性研究工作与理论研究工作混淆是常见现象。

       如果是做理论研究工作,直接使用工程力学的应变、应力概念往下走就是了。这种走法是以数学为工具的,自von Karman 建立板壳的非线性方程后,人们至今仍然是不言放弃,无论是如何的把失败重复来重复去。一个教条在支撑:失败乃成功之母。

       但是,理性上的失败使得这类理论研究工作不会引向成功之路。

       这是因为,连续介质力学中的应力、应变概念最终会表现在运动方程及其解上的。使用工程力学概念的后果是:运动方程及其解与变形路经有关。为解决这个问题,就必须引入一系列的变形协调性条件方程。否则,理论也就到了终点。

       也就是说,出于理论本身协调性的要求而建立的原理是可疑的。

       经典理论中,这类原理(定理、假设)是很多的,如果不加考察的坚信不移,也就只不过是依此类推的进行理论研究了。这条路是大多数人采用的。在这条路上,不仅是没有创新,而且是很快就因劳而无功的被大多数人放弃,转而走向别的理论。

       这类理论来理论去的研究工作的确是非常壮观的。但是,几乎没有实质性进展也就是必然的。

       但是,理性力学的研究工作却是考查各种理性的应变、应力概念,试探性的往下走,为了避免盲目性,与工程力学中成功部分比较,从而在外表上,也显得毫无进展。即便是有实质性进展,人们也难于判定。但是,一旦判定为正确,则人们一窝蜂的涌入,从而进入工程科学理论。

       因而,从工程概念上出发的理论研究的没有进展与从理性概念上出发的理论构造性研究在本质上不同。

       从工程概念上出发的理论研究的没有进展是终结性的、内在的。

       从理性概念上出发的理论构造性研究的没有进展是形式性的、表面上的。

       我国科学研究工作的突出问题恰恰是:从工程概念上出发的理论研究一统天下;而从理性概念上出发的理论构造性研究则被嘲讽和抛弃。

      



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