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本文要介绍的两本翻译教材是俄国А. П.马尔契夫《理论力学》(李俊峰译,高度教育出版社,2006) 和美国F.P.比尔和E.R.Jr.约翰斯顿等《工程矢量力学》(李俊峰等译校,机械工业出版社,2003)。这两部教材放在一起,并非是有类似之处、恰恰相反,两者迥然不同。按T.S. 库恩的说法,科学家往往要在对立的两极如发散性思维和收敛性思维、维护传统和打破偶像间保持“必要的张力”。教师也需要在不同的教学风格,如逻辑严谨和通俗易懂,突出重点和内容丰富等,之间求得平衡,以便针对特定教学对象优化教学内容、提高教学质量。
1马尔契夫《理论力学》
马尔契夫《理论力学》译自俄文。五、六十年代高等教育出版社出版大量的俄文翻译理论力学教材,包括叶逢培和吴礼义等译П.Г.洛强斯基和А.И.路尔叶《理论力学教程》(1954)、朱广才译А.Н.涅克拉索夫《理论力学教程》(1955)、吴永祯译A.A.柯斯莫节米扬斯基《理论力学教程》(1955)、季文美译Ё.Л. 尼古拉依《理论力学》(1956)、哈工大理论力学教研室译、N.M.伏龙科夫《理论力学教程》(1956)、钱尚武和钱敏译H.H.蒲赫哥尔茨《理论力学基本教程》(1957)、余守宪和张理京译П.М. 茹科夫斯基《理论力学》(1957)、莫斯科大学物理系四年级中国留学生译Л.Д. 朗道和E.M.栗弗席兹《力学》(1959)和黄念宁和钟奉俄译В.Г.涅符茲格利亚多夫《理论力学》(1964)。这些译著对当时国内理工科理论力学教学体系的形成起了重要示范作用。近年来,在我国理论力学教材建设中,俄文教材的影响日益式微。年轻一代教师懂俄文的很少,熟谙俄文的前辈在编著教材时也不太参考俄文教材。李俊峰主编《理论力学》或许是个例外,马尔契夫《理论力学》1990年俄文版被列为第1篇参考文献。中青年理论力学教学人员,包括笔者自己,多是通过吕茂烈等译И.В. 密歇尔斯基《理论力学习题集》(高教,1994)对俄文理论力学教材的内容略有所知。马尔契夫的《理论力学》的翻译出版,使得我们对俄文理论力学的新教材有所了解。
马尔契夫的《理论力学》是作者在莫斯科航空学院应用数学系教学工作的结晶。该书俄文版初版于1990年,汉译本是2001年的第三版。该书的内容不仅涵盖了国内理论力学和高等动力学,而且还有所超出。具体内容有自由度、广义坐标、点的运动和复合运动、刚体运动和复合运动,牛顿定律、力系主矢和主矩,达朗贝尔-拉格朗日原理、若尔当原理和高斯原理,质点系和刚体的分析和几何静力学,质心、惯性矩和惯性张量,动量定理、动量矩定理、动能定理及其非惯性系表达,刚体定轴转动、定点运动、自由运动动力学和重刚体沿水平面的运动,二体问题和刚体在中心引力场中的运动,变质量质点和刚体的动力学,第二类拉格朗日方程、哈密顿正则方程、罗斯方程和其他非完整系统动力学方程,动力学方程的积分,撞击运动中的动力学定理、微分变分原理和拉格朗日方程,积分变分原理,保守系统平衡稳定性和线性振动,运动稳定性理论基础。
该书的突出特点是叙述简约,包含上述丰富的内容,全书只有51万字。作者追求逻辑的严谨和流畅,全书完全是按学科内在逻辑展开。有些重要的专题内容给出相关文献供读者参考。该书的主要不足是教学需要考虑较少,例题不多,除个别思考题外几乎没有习题。而且是数学系用教材,对与现实世界的联系关注也嫌不足。该书的风格更像部数学专著,简洁地、清晰地、严谨地陈述理论力学的定义、公理、定量和推论。
值得一提的是,译者在翻译过程中订正了原书中的少量错误。
2 《工程矢量力学》
由于市场竞争激烈,美国教材普遍注重满足教学需要,既包括教学内容的选择和处理,也包括教材配套的题解和课件等。国内相对集中地翻译出版美国理论力学教材在八十年代初。人民教育出版社出版了仇仲翼等译R.C. 希伯勒《工程力学》(1980)、徐昭鑫等译L.E. 马尔维恩《工程力学》 (1981)和吴家骥等译J.H. 金斯伯格和J. 杰里《工程力学》(1982,1990)。科学出版社出版了陈桂彬等译黄子春《工程力学》(1983,1984)。前述教材均分静力学和(运)动力学两册。这些教材只是几十种北美同类教材的很小一部分。或许是由于受翻译俄文教材影响而建立的理论力学教学体系根深蒂固,总体上美国翻译教材对我国理论力学教学的影响远不如译自俄文的理论力学教材。这种情况直到范钦珊主编《工程力学教程》出版后才开始改变。
《工程矢量力学》在北美的教学市场中占据相对较大的份额,使用学生之多或许是仅次于希伯勒的《工程力学》。该书初版于1962年,随后多次再版,译者翻译的是1999年采用国际单位制的第三版。在1962年该书出版前,该书作者还出版有《工程力学》。
作为本典型的美国教材,《工程矢量力学》的静力学内容比国内的理论力学课程要求的多,而动力学部分没有分析动力学的内容。静力学中包括些国内教材通常属于材料力学的内容。具体为质点静力学即汇交力系的合成与平衡,一般力系的等效和平衡,分布力、质心和重心,桁架、框架和机构受力分析,梁和绳索的内力,带干摩擦的平衡问题和典型机构,面积的惯性矩和转动惯量,虚功方法。动力学包括运动学和动力学,按质点、质点系和刚体方式展开。关于质点的内容为质点的直线和曲线运动,牛顿第二运动定律,质点动力学的能量和动量方法,碰撞。关于质点系内容有动量定理、动量矩定理和动能定量,变质量系统。关于刚体的内容为刚体的平动、定轴转动、一般平面运动、定点运动和一般运动,也讨论了点的相对运动,刚体平面运动方程,达朗贝尔原理,刚体平面运动的能量和动量方法,偏心碰撞,刚体的三维运动动力学。最后讲述机械振动。
与国内理论力学教材相比,《工程矢量力学》教学坡度小,静力学讨论汇交力系、平行力系和一般力系都先平面后空间,运动学中讨论点的运动时先直线后曲线。起点也比较低,动力学中对质点动力学做了比较详细的阐述。该书初版时,矢量工具在美国工程力学教学中还没有普遍应用,该书采用矢量工具使得数学推导更能突出物理意义,当时开风气之先。不过,现在矢量已经在美国工程力学教材中普遍使用。
现在看来,该书最突出的优点是对教学需要考虑的周全。该书的讲解非常详细,因此全书的篇幅也比较大,达到219.4万字。每章都分成若干个单元,包括理论内容,例题,解题指导和习题,作为一次课的内容。每章结束另有复习和总结,以及复习题。该书给出大量的习题,总共有1400余道,大体按从易到难排列,包括部分需要用计算机的题目,约70%的题目附有答案,而没有答案的题目做了明确的标识。此外,该书还有为教师准备的课件和习题解答。
Two Translated Textbooks on Theoretical Mechanics
发表于力学与实践, 2009, 31(3): 74-76
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