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我们大可以无视现实情况而高瞻远瞩的谈力学的未来发展。但是,作为一个不受欢迎的人,我更愿意谈我国的力学现状。我看到的是:分崩离析。
力学大致可以分为两个大的方向:一个是以质点力概念为基本点的分析力学;另一个是以连续介质内的应力概念为基本点的连续介质力学。
分析力学的成就很早以前就被物理学拿去作为其基本思想了,并逐步的成为物理学的基础组成部分之一。分析力学与物理学间的学科划分界限没有必要。
可以说,物理学在很大程度上是以分析力学为基础的。
矢量分析方法除了数学的基础外,另一个必要的基础还是力学的矢量分解原理。
力学的矢量分解原理被数学吸纳后,才有了流形上的代数等广为应用的现代数学理论。
客观的看几百年来的科学进步历程,力学既是物理学的基础,也是数学的基础。但是,中间的相互促进、相互依存关系使得目前的分析力学反而被看成是物理学的组成部分。
把分析力学的理论构造去解决“X学”的问题,就会产生“X力学”。这样就有了形形色色的“X力学”。
现在,大多数所谓的“力学家”只不过是把分析力学或/和连续介质力学应用于形形色色的“X学”而忙忙碌碌于建立“X力学”而已。与“X”学争地盘而又往往争不过。最后改换门庭。这就是本博文所说的:分崩离析。
如果把这类形形色色的“X力学”统统划到力学学科来,则力学可能就几乎包罗万象了。
之所以要从力学中撇开这类形形色色的“X力学”是因为那里“X学”是主体。分析力学的理论是工具。
鸟尽弓藏。分析力学因其被广为应用、普及,反而被人们忘却了其老大的地位。但是,学分析力学的人无论如何看也感到老大的地位被人们忽视了,心理不平衡是很正常的。
而连续介质力学则不然。Lorentz等在重新组构Maxwell电磁场论时,把应力的概念勉强用上去了。但是,在连续介质力学中与应力相伴的应变概念则无从界定。
就目前的物理学进程来看,从广义相对论出发,目前把时间-空间看成为“连续介质”而研究时间-空间的“变形”已经成为一个努力方向,事实上是想利用应变概念。而其早期版本:规范场论则是一个模仿连续介质力学的一个并不很成功的努力。
也就是说,物理学还没有把握好连续介质力学的本质。或者说是:现代物理学用到的连续介质力学是有内在缺陷的。
这就把连续介质力学再次置于物理学基础的地位。是连续介质力学的进程决定未来的物理学进程。
这一问题当然的也反映在现代数学中。无可否认,现代数学力图消化连续介质力学中的应变概念。但是,应变概念不是那么好消化的。各种错位的现代数学消化方案与现代物理学对连续介质力学把握的混杂一起造成了一个群龙无首的局面。
在计算数学加入这一混战后,竟然导致现代数学与现代物理间的断裂。同时还导致现代数学与应用数学间的隔阂。
我认为,解决这一冲突的根本出路还是在于:连续介质力学的深化。只有连续介质力学是一面与自然界的实物打交道,一面在建立一个理性的构造性理论。
太具体化是物理学路线的缺陷,而过度抽象化是数学路线的缺陷。他们的进程都需要连续介质力学作为一个中间环节。
理性上,连续介质应力的点近似就是质点力,而二阶张量的一维简化就是矢量。因而:连续介质力学能否包涵分析力学也成为力学面临的挑战。
更为重要的是:连续介质力学将如何解决湍流、相变、多相、连续介质内的杂质游动、等离子体等复杂多样的物理现象的深层次理性结构而构造出一个本质化的力学理论将是核心论题。
可以预测:连续介质应力应变概念的深层进步,一方面会否决某些物理学中的“共识”,另一方面也会否决某些数学中的“理论”。因而,必将受到来自这两个学科的打压。
就我个人的体会看,国外1960-1970的对理性力学的打压就是一个案例。因而,Walter Noll的晚年壮志是令人深思的。
因而,应该是把力学看成是:比物理学、数学还更基础的学科(至少是同一级别的基础学科),但是,又不要把具体的“X学”科性应用划到力学。也就是说,要发杨分析力学的光辉历程,在深化连续介质力学后,继续推动物理学、数学的前进。
与含有“力学”字样的学科争地盘不仅是使力学忘掉自我的目标,而且会使物理学、数学的前进迷失方向,最终使得力学的后劲不足。而结局只能是,大家停滞不前。
附带的提一下:学过形形色色的“Y力学”者很多。事实上,把这类力学对Y学科的应用看成是力学主体的观点是在我国占上风的。因而,所谓力学To Be, or Not To Be?问题的出现是必然的。
在抽象本质上看,To Be, or Not To Be?的问法不足于表达问题的本质。更切合实际的问法是:Does It Exist? 或者是乐观点问 Can It Grow Up?
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