摘要 文章在肯定《力學(xué)進展》舉辦的《20世紀理論和應(yīng)用力學(xué)十大進展“評選活動的同時，也對評選程序和結(jié)果提出了一些不同的看法。特別是對，結(jié)果中沒有包含相對論、沒有包含實驗的成果，沒有包含引導(dǎo)航空和航天領(lǐng)域誕生與改進的力學(xué)進展等缺陷發(fā)表了意見。文章還對一些項目的解釋文字不夠準確表達了一些看法。

　　關(guān)鍵詞 力學(xué)，重大進展，20世紀，評選，《力學(xué)進展》

　　§1 十項重大進展的評選是一種群眾評選科技成果的創(chuàng)舉

　　為了紀念創(chuàng)刊30周年，《力學(xué)進展》雜志舉辦了“20世紀理論和應(yīng)用力學(xué)十大進展” 評選活動。評選結(jié)果刊登在該刊2001年第3期上。在談及評選過程時說：“本次活動歷時半年多，經(jīng)過編委會提名、初步篩選，確定出入圍的20世紀理論和應(yīng)用力學(xué)進展17項，分別請有關(guān)方面專家精心撰寫了條目介紹，最后請從事力學(xué)及與力學(xué)相關(guān)學(xué)科的研究人員投票。評選活動得到了廣大熱心讀者的極大支持，共發(fā)出選票994張，收回有效選票409張�！�

　　在看到了評選結(jié)果后，有些看法想說一說。

　　組織評選活動，無疑是一件好事。因為它會引發(fā)人們對過去一個世紀中力學(xué)各種成果的意義進行討論。激發(fā)人們除了關(guān)心本人狹小的研究領(lǐng)域之外，也從學(xué)科發(fā)展的全局考慮問題。而學(xué)術(shù)界的全局觀點的提高，對于力學(xué)界的整體素質(zhì)是非常重要的。

　　評選活動本應(yīng)當(dāng)有各種各樣的，不僅在時間上，可以每隔若干年進行一次，而且可以在不同的參加群體中進行。如我國電影的評獎活動就有在專家群體中的“金雞獎”和在廣大觀眾群體中評出的“百花獎”。在世界范圍內(nèi)，有從1901年開始的一年一度的諾貝爾獎，還有1992年開始的每年一度的世界性的“最差諾貝爾獎”（又稱Ig獎）。我國現(xiàn)行的科技評獎制度，只是在非常狹小的專家范圍內(nèi)進行的。對于在適當(dāng)擴大的范圍內(nèi)評選優(yōu)秀成果，而且是對全世界整個世紀的研究成果來評論，雖然沒有設(shè)獎，這恐怕在我國還是第一次，它是一種創(chuàng)舉。我想，國家可以對科技成果設(shè)獎和評獎，不同的雜志、學(xué)術(shù)組織、群眾團體，也應(yīng)當(dāng)都可以從不同的角度對科技成果進行評論或評獎。這才有益于科學(xué)技術(shù)的健康地繁榮和發(fā)展，它是科技民主的一種表現(xiàn)形式。

　　§2 從評選的程序和評選的結(jié)果來看似乎還有可商討的余地

　　從這次評選的程序和結(jié)果來看，我個人有一些不同的看法。

　　第一、 評選程序上說，事先由更少的專家（編委）提名、篩選，確定出17項。這就大大限制了入選項目的范圍。例如在17項中，湍流就占了兩項：“湍流統(tǒng)計理論”和“湍流擬序結(jié)構(gòu)”�！斑吔鐚印焙汀捌娈悢z動理論”，這兩項其實應(yīng)當(dāng)看作一項，后者是前者的推廣和一般化。由于這種限制，一些比較更重要的進展反而沒有包含在其中。這就大大降低了投票人的積極性。筆者就曾經(jīng)收到了評選選票。但是考慮到所提的17項中，有若干我認為十分重要的項目未包含在其中，所以就棄權(quán)了。我想，發(fā)出了994張票，而收回卻只有409張，回收率僅為41.1％，還不到一半，是否其中有許多人也和我一樣，是基于對于初選17項不滿意而棄權(quán)的。

　　第二、就評選結(jié)果來看，也有不盡如人意地方。

　　在評價一個科技成果的重要性時，不僅要從后繼于它發(fā)表的論文數(shù)量來看，而且要從它改變?nèi)藗兊恼J識、推動社會進步、改進生產(chǎn)的實際效果上來看。從這些方面來衡量，所選的項目還是有可以商討的余地的。它突出反映在以下幾個方面：

　　首先，對于力學(xué)學(xué)科的范圍的了解偏窄。目前一般認為，力學(xué)是研究宏觀機械運動規(guī)律的科學(xué)。如果按照這個定義，愛因斯坦狹義（1905）和廣義（1916）相對論的提出以及1919年的觀察證實，就應(yīng)當(dāng)屬于理論與應(yīng)用力學(xué)的重要進展。不僅是力學(xué)學(xué)科中的重要進展，而且是人類文化史上的重要進展。錢學(xué)森先生說：“從過去100年來力學(xué)發(fā)展的情況看，力學(xué)是一門處理宏觀問題的學(xué)問。它包括相對論，但它不包括量子理論。它是用理論，通過具體數(shù)字計算解答一個個實際問題。這些問題在過去都來自工程技術(shù)，但今后也會來自自然科學(xué)的研究，如對星系的運動發(fā)展�！� 其實，力學(xué)從歷史上看，不只是過去100年，而是從力學(xué)學(xué)科的開始，就一方面來自技術(shù)需要，另一方面來自對星系運動的觀察，牛頓力學(xué)就是這樣的。

　　不錯，20世紀是力學(xué)與物理分家分別發(fā)展的世紀，分家后，力學(xué)從事于物質(zhì)宏觀運動規(guī)律的研究，物理從事于微觀運動規(guī)律的研究。須知，力學(xué)和物理是分家，而不是被物理所開除。分家必然要從原有的經(jīng)典力學(xué)與物理共有的部分繼承一些內(nèi)容過來，這猶如分家繼承財產(chǎn)一樣，而不是像被清出門戶那樣一無所有。經(jīng)典力學(xué)就是力學(xué)所繼承的部分，對這部分的宏觀發(fā)展，自然也應(yīng)當(dāng)看作力學(xué)的發(fā)展。相對論是對經(jīng)典力學(xué)改進和發(fā)展，既然可以認為是理論物理的成果，為什么不能認為也是力學(xué)學(xué)科的成果呢。

　　其次，對于力學(xué)學(xué)科的性質(zhì)的認識上，偏向于理論推演，即在方法論上來說，著重演繹而忽視歸納。眾所周知，力學(xué)盡管有一個龐大的理論大廈，但本質(zhì)上仍然是一門以實驗和觀察為基礎(chǔ)的科學(xué)。從這個觀點看問題，初評得到的17項進展中，沒有一項是屬于實驗的，在項目的介紹上，也沒有充分反映實驗或觀察歸納的進展，這不能不是一點遺憾。例如，我們的流體力學(xué)盡管在19、20世紀得到了空前的發(fā)展，可是至今在設(shè)計和制造飛機火箭時，仍然離不開風(fēng)洞，在升力阻力問題上，至今風(fēng)洞具有最后的發(fā)言權(quán)。風(fēng)洞的發(fā)明是19世紀的事，但是它的改進，各種不同風(fēng)速、不同要求、不同尺寸風(fēng)洞的出現(xiàn)，和風(fēng)洞大量在航空航天事業(yè)以及其它事業(yè)中的應(yīng)用，不能不說是20世紀力學(xué)進展中的大事。這件事的意義恐怕不會比邊界層的發(fā)現(xiàn)來得更不重要吧。

　　相反，在初選17項中，卻把“力學(xué)公理化體系”列為一項。1900年巴黎召開的世界數(shù)學(xué)家大會上，著名的德國數(shù)學(xué)家希爾伯特（D. Hilbert，1862 1943）提出了23個數(shù)學(xué)難題。人們說這23個難題左右了整個20世紀數(shù)學(xué)研究的主導(dǎo)方向。其中第六個難題是：物理公理的數(shù)學(xué)處理。他說：“幾何基礎(chǔ)的研究提示了這樣的問題：用同樣的方法借助公理來研究那些在其中數(shù)學(xué)起重要作用的物理科學(xué)，首先是概率論和力學(xué)�！本褪钦f，他提出要像在幾何學(xué)中應(yīng)用公理那樣來研究力學(xué)。希爾伯特第六難題對概率論公理化，已經(jīng)為前蘇聯(lián)的科爾莫戈羅夫于1933年解決，而對于力學(xué)來說，迄今卻很難說得到了什么公認的重要的進展。理論力學(xué)中關(guān)于質(zhì)點動力學(xué)的公理體系，早在希爾伯特提出之前就有人進行過，他們把牛頓三大定律和靜力學(xué)平行四邊形定律合稱為動力學(xué)公理。至于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的公理體系，盡管有各種各樣的體系提出，至今除客觀性公理為人們所認同外，其它公理還是各說各的。更談不上公認的公理“體系”了。例如對于所謂的變形局部化公理，就有許多人不承認。

　　這種情況表明，把概率論這樣的特殊的數(shù)學(xué)模型公理化是能夠?qū)崿F(xiàn)的，而要想把整個力學(xué)納入一個公理體系，是很難辦到的。事實上，即使在數(shù)學(xué)中，公理化方法，也只是適用于某些類型的數(shù)量模型。如等價關(guān)系，歸結(jié)為返身性、對稱性、傳遞性三條公理。而對像計算方法這樣的數(shù)學(xué)領(lǐng)域，公理化恐怕就很難有所作為了。人們近來說，計算數(shù)學(xué)越來越像藝術(shù)。所以希爾伯特的第六問題也許對數(shù)學(xué)學(xué)科，在許多方向上（但不是全部）是可行的，而對于力學(xué)來說，在希爾伯特的時代，或者是也許如希爾伯特當(dāng)時所了解的力學(xué)，的確是表現(xiàn)得和數(shù)學(xué)很相像。但是力學(xué)在20世紀的發(fā)展表明公理化方法，進展很慢，更談不上是主流進展，把它列入十大進展，很難說是合適的。所以，如果說把連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中關(guān)于本構(gòu)關(guān)系的客觀性原理，提為一項重要進展，也許是無可厚非的，而把整個“力學(xué)公理化體系”提為一項，就顯得過于勉強了。至于說到在物理學(xué)中的公理化方法，則更是很難說有什么進展了。

　　再有，就力學(xué)學(xué)科對人類社會生活的影響來說，恐怕沒有比航空和航天事業(yè)的出現(xiàn)更為重大的進展了。有人說發(fā)明飛機的萊脫兄弟不懂力學(xué)，這話是不準確的。萊脫兄弟收集研究了從達 芬奇、喬治 凱利、蘭利等人的經(jīng)驗，并且自己建造了風(fēng)洞，研究比較了200種以上的機翼。雖然他們還不能稱得上是力學(xué)家，但是他們當(dāng)時所具有的力學(xué)知識，對于當(dāng)時他們制造初級水平的飛機來說，是絕對必須的�；鸺齽t世界公認是從齊奧爾科夫斯基的研究開始的，他1903年發(fā)表的論文《利用噴氣工具研究空間》以及1919年發(fā)表的論文《太空火箭列車》，奠定了后來航天火箭的基礎(chǔ)，同時也是變質(zhì)量力學(xué)的開始。這些事實，足以說明20世紀航空和航天事業(yè)的發(fā)展是在力學(xué)指導(dǎo)下的產(chǎn)物，它是力學(xué)引導(dǎo)人類擴大活動領(lǐng)域的重大進展。17項初選進展中既沒有包含航空，也沒有包含航天，不能不令人遺憾。然而它卻包含了與航空、航天有關(guān)的“克服聲障與熱障的力學(xué)基礎(chǔ)”“舉力線理論”項目。不錯，力學(xué)在克服聲障和熱障中以及在計算升力阻力上，是起了重要的作用，但這種作用比起整個航空和航天的誕生與發(fā)展來說，無疑是不足道的了。它應(yīng)當(dāng)包括升力阻力計算與實驗、熱障聲障克服、慣性導(dǎo)航、噴氣推進、復(fù)合材料、結(jié)構(gòu)工程、變質(zhì)量力學(xué)、燃燒問題、飛行穩(wěn)定性、星際軌道計算與觀測，再入大氣層問題、鳥撞問題等等，一系列與航空和航天有關(guān)的力學(xué)領(lǐng)域的研究。

　　按理說，不同的人群參加評選會得到不同的結(jié)果，這次評選的最初項目推薦人是以力學(xué)進展的編委會為主進行的。他們都是力學(xué)專家，較多地從學(xué)科內(nèi)部的發(fā)展來考慮問題是無可厚非的。不過，就是從學(xué)科發(fā)展來說，也還是有一些重要的項目應(yīng)當(dāng)提及的。例如，彈性力學(xué)平面問題的復(fù)變函數(shù)方法，以及流體力學(xué)中的復(fù)變函數(shù)方法，在30、40年代曾經(jīng)是最重要的求解問題的方法，而且，即使到現(xiàn)在，為了得到準確的分析解，它仍然是一種重要的手段。不僅如此，它的發(fā)展還推動了數(shù)學(xué)中的廣義解析函數(shù)和奇異積分方程的發(fā)展。

　　§3 在對所推薦項目的文字介紹上，存在不夠準確的地方

　　既然要發(fā)動廣大力學(xué)界的同人投票，對所推薦項目的介紹就應(yīng)當(dāng)盡可能地準確，何況每一個項目的介紹只有數(shù)百字，整個過程有半年之久，反復(fù)斟酌、力求準確是能夠做到的。不盡如人意的是，在項目的敘述上，存在不少不夠準確的地方。以下舉一些例子。

　　在介紹“生物力學(xué)的創(chuàng)立”時，用了“創(chuàng)立”這個詞是不妥的。生物力學(xué)在20世紀只能說是形成而不能說是創(chuàng)立。因為學(xué)科的形成，既不是一人之功，也不是一批人約好了在某個時候來創(chuàng)立。馮元禎先生最早提出了生物力學(xué)的學(xué)科并且做了許多重要的研究，但是這門學(xué)科還不能說就是由馮元禎先生創(chuàng)立的。正如，我們今天說牛頓力學(xué)，雖然表明牛頓在其中完成了重要的貢獻，但是我們不能說動力學(xué)是牛頓創(chuàng)立的。

　　在介紹斷裂力學(xué)時，一開始就提到Griffith的能量釋放理論。緊接著還介紹了不少其它理論。其實斷裂力學(xué)的產(chǎn)生，首先是脆性材料強度分散性的實驗發(fā)現(xiàn)。具體來說，是關(guān)于玻璃棒的拉伸實驗結(jié)果的分散性的發(fā)現(xiàn)，后來在高強度鋼材和其它高強度脆性材料上也有發(fā)現(xiàn)，許多斷裂理論就是針對這種分散現(xiàn)象的不同的理論猜測性的解釋。這些理論一方面是維象的，另一方面還在不斷發(fā)展，至今還沒有一種理論可能被認為是最后的，而且，即使是已經(jīng)有了這許多理論，在今天，判斷脆性材料的強度極限，最后還得訴諸于實驗。這些不同的理論只不過是提供了一種整理實驗結(jié)果的不同辦法而已。在介紹斷裂力學(xué)時，對實驗的作用沒有提到足夠的地位，給人一種印象，好像只要憑這些理論就可以進行脆性材料的或含裂紋材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　在介紹有限元方法時，沒有強調(diào)有限元程序或軟件的作用和發(fā)展。其實有限元的重要性，不只是開始的表述方法的一批論文，更為重要的是從1963年在克拉夫指導(dǎo)下，威爾孫的平面彈性力學(xué)有限元通用程序的完成，隨后有限元軟件不僅很快得到在工程界的普及，而且形成了有一定規(guī)模的軟件產(chǎn)業(yè)和數(shù)以千計的有限元商用軟件的出現(xiàn)。有限元的方法產(chǎn)生還促進了和標志著整個計算力學(xué)新學(xué)科的形成。

　　結(jié)束語

　　以上個人的一些看法，可能有片面之處。這次評選活動一些不盡人意的地方，可能是和前無先例有關(guān)，沒有已有經(jīng)驗可循。當(dāng)然也和我們力學(xué)界對于力學(xué)學(xué)科的范圍、對于力學(xué)學(xué)科所發(fā)生的影響、對于自身的歷史、對于力學(xué)成果的評價標準、對于力學(xué)學(xué)科的子學(xué)科分類標準等等問題從沒有認真展開過較大規(guī)模的討論，因而在認識上很分散有關(guān)。它啟發(fā)我們的雜志、和學(xué)術(shù)團體、學(xué)會今后應(yīng)當(dāng)加強有關(guān)這些方面的工作，使以后的類似活動搞得更好。

　　附錄

　　現(xiàn)將《力學(xué)進展》編輯部提交投票的17項20世紀力學(xué)重大進展與投票結(jié)果開列在下面：

　　推薦的17項進展

　　1．邊界層理論

　　2．有限元方法

　　3．混沌理論

　　4．?dāng)嗔蚜�學(xué)

　　5．塑性力學(xué)和位錯理論

　　6．湍流統(tǒng)計理論

　　7．湍流擬序結(jié)構(gòu)

　　8．奇異攝動理論

　　9．舉力線理論

　　10．點源強爆炸解

　　11．力學(xué)的公理化體系

　　12．星系螺旋結(jié)構(gòu)的密度波理論

　　13．穩(wěn)定性與分岔

　　14．生物力學(xué)的創(chuàng)立

　　15．哈密頓系統(tǒng)的辛（symplectic）表示

　　16．孤立子與反演散射方法

　　17．聲障、熱障的克服

　　投票結(jié)果得票最多的10項 得票數(shù)

　　1．有限元方法――――――――――――――――――384

　　2．?dāng)嗔蚜�學(xué)―――――――――――――――――――343

　　3．生物力學(xué)的創(chuàng)立――――――――――――――――337

　　4．穩(wěn)定性、分岔和混沌理論――――――――――――337

　　5．邊界層理論――――――――――――――――――323

　　6．塑性力學(xué)和位錯理論――――――――――――――312

　　7．湍流統(tǒng)計理論―――――――――――――――――259

　　8．奇異攝動理論―――――――――――――――――222

　　9．力學(xué)的的公理化體系――――――――――――――199

　　10．克服聲障、熱障的力學(xué)理論――――――――196

　　注：本文受到國家自然科學(xué)基金10172002項目的資助，特致謝意。

　　參考文獻

　　1．20世紀理論和應(yīng)用力學(xué)十大進展，《力學(xué)進展》，第31卷, 第3期, 2001年8月, 第322-326頁

　　2．錢學(xué)森，我對今日力學(xué)的認識，《力學(xué)與實踐》，1995年，第17卷，第4期。

　　刊登于《力學(xué)與實踐》，MECHANICS IN ENGINEERING，2002 Vol.24 No.2 P.67-70

　　On “ten great achievements of mechanics”

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