| 北大教授痛心北大工學院 2 |
| 送交者: bdzba 2007年08月02日00:00:00 於 [教育學術] 發送悄悄話 |
|
在如此實用和急功近利的氛圍中,要發展力學的基礎理論非常艱辛是不言而喻的。 第一、 中國古代沒有力學。 19世紀末在中國致力於介紹翻譯西方科學著作的英國人傅蘭雅(J. Fryer,1839 1928)於1890年前後,在他編寫的《格致須知》的《重學》一卷的引言中,有如下一段話: 其中的“重學”是早期對西方力學(Mechanics)一詞的譯名。傅蘭雅的這段話說明,第一,中國古代沒有力學,第二,中國的力學是外國人送上門來的。後來的歷史發展進一步說明的是,第三,即使是外國人送上門來,中國人接受也不痛快,甚至有時採取排斥的態度,接受的過程是緩慢和曲折的。〔4〕 有的人反對這個觀點,他們說:“墨經的槓桿原理、趙州橋、萬噸輪船,不都是力學嗎?”其實,這些大多還是屬於工程和技術的領域。大科學家馬赫在他的巨著《力學史評》中說:“必須把機械經驗與力學科學區別開來,而後一術語的含義是我們現在要使用的。毫無疑問,機械經驗是很古老的。如果我們仔細考察古代埃及和亞述的遺址,我們會發現他們用圖畫表現了許多種類的工具和發明;至於談到這些民族的科學知識,則要麼完全缺少,要麼處於一種很低的水平。” 事實是,我們的許多與力學有關的知識,都是和實際的技術關聯着的。至於說到作為科學的力學知識,其水平和馬赫說的相去不大。動力學的一些最基本的概念,例如速度、加速度、力、質量、頻率等等都不是中國歷史上形成的,而是由外國人帶來的。更不要說近代力學中的一些最重要的定律,例如自由落體和拋體運動的規律、天體運行的開普勒三定律、牛頓三定律、虛功原理、力學中的守恆定律和連續介質力學的一些基本內容了。如果把這些內容稱為現今所說的力學,則我們可以簡單地說,在中國古代沒有力學。這就是傅蘭雅所說的“至於重學,不但今人無講求者,即古書亦不論及,且無其名目。” 第二 力學是發展西方的現代工業和工程的附屬物而引進的 直到1840年鴉片戰爭之後,晚清在近代力學的傳播上,雖然產生了若乾重要的譯著、出現了一些傑出的翻譯家、少數人進行過有益的探索、一些學校開始教授力學知識。 但是所有的有關力學的譯著僅限於普及型的著作,對於西方奠基性的力學研究的經典著作,不但沒有翻譯,甚至沒有比較深入的介紹。例如,牛頓的《自然哲學的數學原理》、拉普拉斯的《天體力學》、拉格朗日的《分析力學》、亥姆霍茲的《論力的守恆》,納維和聖維南的《力學在結構和機械方面的應用》等重要著作。 由於官方所組織的洋務運動,是基於要“師夷之長以制夷”,而又認為“中國一切皆勝西人,所不如者兵而已。”〔5〕所以大部分人只是看到設廠、買炮而已,對於西方的力學與科學仍然沒有認識。所以清末的力學傳播,是以為使人們能夠理解洋槍洋炮來服務的。力學和近代自然科學還沒有取得獨立生存和發展的地位。 從辛亥革命之後到1949年這大約40年的時期中,中國的力學大致上仍然是向外國學習的階段。在明末清初時期,中國的力學主要是由外國人送進來的,在中國傳播力學知識的,主要是一批傳教士。在清末,最初的大學工科教育中的力學基礎課,教師大半是外國人,課本是外文的。中國人研究和學習力學的實在是鳳毛麟角。 許多從事力學教學與研究的,都是作為其他理工科的基礎課教師來開展教學與研究的,是依附與其他理工科而存在的。派出的留學生大部分是學工的。學理的很少,學理的又大多是學與實際有關的課題。整個國家沒有一個專門從事力學的研究機構,也沒有一個專門培養力學師資和力學人才的系科。其所以是這樣,一方面當時中國的工業十分落後,沒有提出獨立發展力學的課題,更為深刻的原因,中國歷史上形成的唯用是從的傳統,對自然界的理論思考是沒有任何發展的空間的。 值得一提的是,在1949年以前,留學生學成歸國而且一直在國內從事力學研究與教學的,其中最著名的是周培源和錢偉長兩位先生,前者是學習物理出身,而後者是學習應用數學出身。他們在極其困難和艱苦的條件下從1949年之前堅持力學的教學與研究是很難能可貴的。 1951年在中國科學院數學研究所成立了力學研究室,1952年在北京大學成立了數學力學系力學專業,緊接着,直到1958年在數十所大學相繼設立了力學系或力學專業。相應地建立了若干力學研究所。這一段可以說是中國力學發展的黃金時代。 這一階段,力學學科所以在中國獲得較快的發展,有兩層原因: 其一,上世紀50年代初,中國在政治上實行向蘇聯一面倒的政策。那時只要是與英美有關的事情都要受到批判和清算。即在知識分子之間批判崇美、親美和恐美,而樹立向蘇聯學習的思想改造。緊接着在1952年進行了全國大規模的院系調整,這次調整主要是全盤拷貝蘇聯的教育體制。 而蘇聯差不多所有的綜合性大學內都設有數學力學系力學專業。因之,在教育部蘇聯專家的建議下,自然在北京大學設立了力學專業。 其二,由於西方國家,主要是美國,把研究經費主要放在發展電子技術上,對航天事業沒有放到應有的地位。1957年蘇聯率先成功發射了人類第一顆人造衛星。這件事振奮了社會主義陣營的優越感。而人造衛星的各個環節都是緊密同力學學科相聯繫的,所以力學學科的教學和研究,受到全國上上下下的重視。適逢1958年國內的大躍進的氣氛下,一批力學專業和力學研究所紛紛上馬。先後請了許多蘇聯的力學專家來中國講學,並且向蘇聯派出了不少力學方面的留學生和進修生。 應當說,在上世紀50年代,我國力學學科的大發展,在推動我國的建設和工業化方面是起了很好的作用的。我國的兩彈一星和許多大型工程建設的成功,力學學科在其中起了很關鍵的作用。 不過,我們仍然應當看到,即使在力學學科的大發展中,仍然可以看到我們實用傳統的影子。作為工科的工程力學和應用力學專業在各大學中有數十所之多,而作為理科的力學專業始終不超過5個。作為力學的研究單位,大部分業務都是對口具體工程部門的。如水利科學院,鐵道科學院、煤炭科學院、船舶研究院、空氣動力研究院等。僅有的綜合性的力學研究所各室也大部分業務承擔具體工程課題。立足於基礎理論研究的只有一兩個室。 3.作為基礎學科的力學的困境 對於力學學科性質的兩種觀點 從20世紀50年代開始建立力學隊伍之始,國內就有力學到底是屬於基礎學科還是屬於應用技術學科的兩種不同意見。 主張力學屬於技術學科的代表人物是錢學森和張維兩位先生。錢學森在1957年發表了重要文章《論技術科學》〔6〕在談到力學時說:“力學對航空技術的貢獻是有決定性的,是技術科學與工程技術作用的典型。力學本身也就成為技術科學的一個範例,也是我們現在對技術科學這一個概念的來源。” 張維先生1994年在《力學與實踐》上發表文章說:“19世紀古典力學基本上處於停滯階段。Love教授關於彈性力學的書與Lamb教授關於流體力學的書是前一階段固體力學與流體力學的發展最高水平的總結。本世紀20、30年代用已有的理論和方法不能解決生產中所遇到的大量問題,因而較切合實際的新理論和新方法就應運而生。如機翼理論塑性理論和板殼理論。從而推動了固體力學和流體力學的發展,逐漸形成了近代力學或工程力學。所以工程力學的根在於生產,工程力學屬於工科。”〔7〕 兩位先生的主要意思是,在20世紀之後的力學是屬於技術科學或工程學科的。之前的力學是古典力學。 主張力學屬於基礎學科的代表人物是周培源、談鎬生和錢偉長三位先生。 周培源先生說:“力學是關於物質宏觀運動規律的科學。”“從力學長期發展的歷史看來,我們可以得出這樣一個初步的結論,就是力學具有很強的基礎性,又有極為廣泛的應用性。兩者相輔相成,互相促進。所以力學既是基礎科學又是應用科學,這和數學、物理學、化學、生物學等門科學,並沒有什麼兩樣的地方。”“就它的性質來說,力學屬於基礎科學,和數、理、化、天、地、生一起共稱七大基礎科學;同時我們也能否這樣說:就它的應用範圍的廣泛性來說,力學也屬於技術科學,因此,我們既要重視力學的基礎研究,又要十分注意力學的廣泛應用。為什麼說要充分重視,因為我們這幾年來受到‘四人幫’破壞最甚的是基礎理論研究。”〔8〕 談鎬生先生在1977年上書中說:“按照近代觀點,物理、化學、天體物理、地球物理、生物物理可以全部歸納為物理科學。力學是物理科學的,數學又是所有學科的共同工具,力學和數學原是科學發展史上的孿生子,因此,形象的可以認為,物理科學是一根梁,力學和數學是它的兩根支柱。”〔9〕他的這個觀點曾多次以不同形式發表,他曾簡練地說: “數、理、化、天、地、生中的五大科學可以統一歸納為‘物理科學’。力學當然就是物理科學的共同基礎。而數學則是物理科學和所有科學的共同工具。”〔10〕 有一個時期,我們有一個“科教興國”的口號,談鎬生先生看後對人說“應當改為‘國興科教’。”談鎬生先生這一改動,表明他的着眼點是從更為長遠的國家民族的利益着想,而不是僅僅看到科教對當前利益的使用價值。它更不同於要動員廣大教師和科技研究人員,搞生產直接賺錢的殺雞取卵急功近利的做法。 錢偉長先生在《談鎬生文集序言》中說:“在那‘科學的春天’里,我們有過幾次促膝長談。我們倆驚喜地發現,雖然兩人各自歷經滄桑,但報效祖國的壯心未變;而且儘管此前三十年我們沒機遇盡情暢談,我們的觀點卻完全一致,可說如出一轍。例如,我們一致認定,力學既是應用性很強的技術科學,更是一個深藏玄機的基礎科學,我們對當時一些人鼓吹的“力學是純粹的工類學科”的錯誤觀點嗤之以鼻,予以嚴正批駁,並在新一輪的科學規劃中,力主將力學與數、理、化、天、地、生一起,納入與之並列的基礎科學,經過據理力爭,我們的正確觀點終於占了上風;再如,我們都認為力學事業的發展必須從基礎研究入手,為國民經濟建設服務,決不能就事論事,照抄照搬,而必須狠下工夫,大力從事機理性探索,只有這樣,力學才能在實踐中發揮其無與倫比的巨大作用。” 兩種不同觀點的境遇不同 在我國的條件下,本來是屬於學術上的兩種不同觀點,卻有很不同的境遇。自然支持前一種觀點的人居多數,在實踐中,他們的意見也能夠得到貫徹。而堅持後一種觀點的,在實踐中就會遇到重重困難,而且有時是要貿風險的,甚至會被當作政治上的反對派問題來處理。 談鎬生先生的境遇比起錢偉長稍好。他是1965年歸國的,沒有遇到反右和反右傾的運動。不過,由於某些原因,他一回國就被當作“特嫌”內控使用。“文革”中又以特嫌挨整。 所以我們今天紀念談鎬生先生上書和鄧小 平同志的批示,是有特別重要的意義的。它關繫到作為基礎理論的力學學科,在我國是否能夠存在的問題。 周培源先生在他們三人中是頗為幸運的。這是由於,第一,他在北大任教務長時期的黨委書記正好是江隆基同志。這位書記不僅支持他的厚基礎的教學主張,而且各方面都尊重周培源的意見。使他能一舒抱負。第二,在1957年“整風鳴放”期間,他正好率團出席加拿大舉行的禁止原子武器的帕格沃什會議。他的發言為國家贏得了聲譽。回國後整風的“鳴放”階段已經過去。第三,在整個1957年反右過程中,江隆基同志對教師是採取保護的方針,所以北大教師中的右派很少。儘管這樣,他多年堅持的湍流研究,不得不多次中斷,人員喪失,設備損毀。 不過,一個嚴肅的科學家,在任何情況下是不會隱瞞自己的觀點的。在談理色變、萬籟俱寂的“文革”中,周培源不能忍受不允許開展理論研究的大棒。1972年7月20日直接上書周恩來總理,指出1956年科學規劃中基本理論問題和基礎科學規劃基本上都沒有落實,指出科學院的一些研究所大部分花在搞任務上,“以任務帶學科”,任務搞完了學科並沒有帶起來,指出每一次運動來了,受衝擊的首先是基礎研究,指出教師“不願搞也怕搞基礎研究,怕短期搞不出成績,怕挨‘理論脫離實際’的批評。教師中對基礎理論的重要性,還沒有建立其正確的認識。”此外,他出席教育部理科座談會發言,他發表文章《對綜合大學理科教育革命的一些看法》(1972年10月6日光明日報)到處呼籲重視基礎理論的教學與研究。他的這些意見雖然得到了周恩來總理的支持,但卻遭到了批判和圍攻。有的批判文章矛頭看起來是批判周培源的實際上曲折地影射周恩來總理。 應當給力學的基礎研究和教學留一席之地 為了要給力學學科的基礎研究和教學爭取一席之地,首先要對力學的基礎研究有一個正確的認識。多年來在各種運動和批判運動中,人們對主張發展力學基礎理論的觀點留下了許多誤解和錯誤的看法。有必要加以澄清。 第一,對力學理論來源的誤解。認為力學理論是從工程中來的,第一流的力學家都是工程師出身。把工程技術研究好了,自然會生出好的力學理論。簡單地認為只有從生產出發,才能夠發現力學的新理論。甚至直接認為現今的力學就是工程力學。 不錯,有不少傑出的力學家有着工程背景,如Timoshenko、v.Karman、和Prandtl。不過也有許多並不是工程師的傑出的力學家。如W.R.Hamilton、Newton、齊奧爾可夫斯基等。我們非常尊重在已有工程領域中做出力學貢獻的學者,不過我們也更為尊重,在沒有這些工程領域之前從理論上嚴格論證一種新的工程領域即將產生的學者。我們尊重萊托兄弟和布勞恩這樣的航空和航天事業的開拓者,我們也同樣尊重像G.Cayley和齊奧爾可夫斯基這樣論證航空和航天事業可能性的學者。在我們組織科學隊伍時,是不是應當給這後一種研究者以應有的地位呢。 其實,有些基本理論研究一開始與生產實踐的關係並不是十分直接的。正如周培源先生說的:“牛頓為什麼沒有直接從生產實踐中,而是從自然現象的科學實驗中總結出物體運動定律和萬有引力呢?這是因為,行星圍繞太陽運動時,行星和太陽之間的吸引力占主導地位,其他各種相互作用處於可以忽略不計的次要地位。這樣,主要矛盾突出,萬有引力的本質就比較容易暴露出來了。在牛頓的時代,物體的運動定律為什麼不是從生產實踐中總結出來的呢?這是因為,即使像馬拉車這樣常見的例子,作用在車子上的力還是較複雜的,在當時還看不出存在於它們之間的主要矛盾。”〔11〕所以把人類的一切真知都說成是直接來自生產的觀點,對主要從事基礎理論研究不留任何空間,是不符合歷史事實的,也是站不住腳的。 第二,對基礎理論脫離實際的誤解。 有的學者把力學的發展機械地分為兩個階段,認為在20世紀之前力學是屬於理論發展的階段即經典力學階段,而從20世紀開始力學就轉變為應用力學或工程力學的階段。認為既然力學整個學科已經進入到與工程緊密聯繫的發展階段,還強調力學的理論研究,不說是脫離實際,至少也是不合時宜的。 這是不符合歷史事實的。牛頓在他的《自然哲學的數學原理》序言中說:“古人從兩方面來研究力學,一方面是理性的,用論證來精確地進行,另一方面是實用的。一切手藝都屬於實用力學,力學之得名就是為這個緣故。”從牛頓的說法,可見早在牛頓之前研究力學就有側重於理論與應用的區分,實際上從阿基米德開始力學一方面就是理論研究一方面是應用研究,阿基米德可以說是理論與應用兼長的典範。牛頓在這裡說的從兩方面來研究力學,是說理論和實用只是研究力學的兩個側面。兩方面是互為依存的、合作的,而不是相互排斥的關係。 誠然,作為歷史最悠久的學科,力學在各門基礎學科中其應用部門是最發展其隊伍也最大。於是人們就誤以為,力學只是工程應用,理論研究是脫離實際的。 其實,從國際範圍來看,力學的理論與應用並沒有分家。力學中側重理論研究的學者和側重應用研究的學者合作得很好。國際理論與應用力學聯合會也還是一個統一的組織。許多搞應用研究的學者對理論研究也有興趣,側重理論研究的學者更關心得到成果的應用。還有許多學者既是理論力學家也是應用力學家。力學界在理論與應用方面並沒有發展到分家的地步。不像數學界純粹數學和應用數學不僅分家,而且各自製造理論不容納對方。例如英國學者哈代在他的《一個數學家的自白》中,將應用數學稱為是壞的數學,認為真正的數學應當純粹得一塵不染。 就以我國主張加強力學基礎研究的三位學者來說,他們除了在力學理論研究上都做出突出貢獻外都十分關心理論的應用。周培源就進行過彈體入水和水下彈道的應用研究。錢偉長進行過儀表彈性元件和穿甲力學的應用研究。談鎬生則進行過與航空和航天的空氣阻力的一系列重要問題的應用研究。談鎬生先生說:“有人說,談鎬生否定力學的應用性,那樣說是不公平的。我只是要求大家不要丟掉基礎。過去我們對基礎不重視,在科學發展上吃了大虧。”〔12〕 可見問題並不是理論研究脫離實際的問題,而是從急功近利的角度不允許從理論上長遠上考慮問題,不給理論研究留任何空間的一種鼠目寸光的短視見解。 第三,對進入20世紀後,力學學科是否還有基礎理論問題可研究的誤解。 最後需要澄清的一個帶本質的問題是,力學學科內是否還有基礎理論問題可研究,如果力學學科的基礎理論已經山窮水盡了,提倡給基礎理論留有發展的空間,不就是無的放矢嗎? 事實是,在20世紀,不僅在物理學上有量子力學和核物理方面的重大突破。即是在人們認為古老的力學學科基本理論的面目也發生了巨大變化。首先是突破牛頓經典力學的狹義和廣義相對論的提出和驗證。湍流理論的研究進展、動力系統穩定性的研究和混沌概念的產生、連續介質力學的基本原理的奠定、固體斷裂與強度理論的發展等,無不都是影響深遠的基本理論成就。更不要說,力學的基礎研究已經深入到相鄰的學科,與它們結合出現了許多新的研究領域。如:力學介入到宇宙論、天體演化、星繫結構、太陽風、大氣、洋流、海浪、地殼運動、地幔對流等領域,和天文學,地學形成新的交叉學科,還有生物力學、物理力學、化學流體力學、爆炸力學、等離子體動力學等交叉學科,以及與數學交叉的動力系統、控制理論,與數學和計算機科學交叉的計算力學等等。 事實是,在20世紀,世界範圍內湧現了許多優秀的從事力學基礎理論研究的學者。英國的大學者開爾文預言說以後成果在小數點後第六位上尋找。可是僅他的學生G.I.Taylor在力學基礎理論方面的貢獻就遠遠超出老師圈定的範圍。他在湍流理論、流體流動的穩定性、位錯理論諸多方面都做出了奠基性的貢獻。 如果不給力學學科的基礎理論的研究和教學留有發展的空間,我們在這些領域中將永遠要落在別人的後面,甚至對別人取得的重要成果,我們這麼大的國家中競無人能夠看得懂! 結論 給力學學科發展留一席之地,是關繫到能不能背棄我們歷史上形成的牢固的重實用輕理論傳統的問題,關繫到我們的工程技術有沒有創新能力的問題,關繫到對力學學科發展歷史的正確認識的問題,關繫到其他基礎學科健康發展的問題,關繫到是辦教育還是只辦職業培訓的問題亦即如何正確看待理工科教育中力學基礎教育的問題,關繫到整個科學技術要不要趕超世界先進水平的問題。所以這個問題值得整個科學界、工程界、教育界深入思考。 參 考 文 獻 註:在2007年7月5日於蘭州召開的力學史與方法論學術交流會上宣讀。並收入會議文集。 |
|
![]() |
![]() |
| 實用資訊 | |
|
|
| 一周點擊熱帖 | 更多>> |
| 一周回復熱帖 |
| 歷史上的今天:回復熱帖 |
| 2006: | 肖傳國教授發表的論文分析和評論 | |
| 2003: | 研究生教育該“研究研究”了 | |
| 2003: | 他們為什麼批評北大改革? | |
| 2002: | 就象高價位買進被套牢-----我在美國讀M | |
| 2002: | 最後的歸宿 | |




