從半坡遺址中的精致汲水壺，到建造壯美金字塔所用的滑輪組，從阿基米德以一個(gè)支點(diǎn)撬動(dòng)地球的自信，到伽利略站在比薩斜塔上高傲地藐視權(quán)威，再到那個(gè)給牛頓無(wú)窮思考的神奇蘋(píng)果，力學(xué)伴隨著人類(lèi)一步步戰(zhàn)勝愚昧，以自己的智慧與勇氣不斷地邁向更高的文明。

在這個(gè)坎坷的發(fā)展歷程中，力學(xué)思維無(wú)疑是人類(lèi)一代代積累下來(lái)的寶貴財(cái)富。那么，面對(duì)客觀世界，力學(xué)思維方式與研究方法究竟有何特點(diǎn)？它如何推動(dòng)科技進(jìn)步乃至人類(lèi)社會(huì)發(fā)展？我們又該如何培養(yǎng)自己的這種思維，去不斷認(rèn)識(shí)新事物？本文將著重對(duì)這些問(wèn)題展開(kāi)探討。

1. 力學(xué)的起源

力學(xué)是獨(dú)立的一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科，主要研究能量和力以及它們與固體、液體及氣體的平衡、變形或運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。談到力學(xué)思維，就非常有必要了解一下力學(xué)的起源。和其他自然科學(xué)的學(xué)科一樣，力學(xué)最初發(fā)源于人們的生產(chǎn)生活實(shí)踐，百度百科中有這樣的描述：“力學(xué)知識(shí)最早起源于對(duì)自然現(xiàn)象的觀察和在生產(chǎn)勞動(dòng)中的經(jīng)驗(yàn)。人們?cè)诮ㄖ?、灌溉等勞?dòng)中使用杠桿、斜面、汲水等器具，逐漸積累起對(duì)平衡物體受力情況的認(rèn)識(shí)。” 

正是這樣的起源，決定了力學(xué)與人類(lèi)生活實(shí)踐之間的密切關(guān)系：力學(xué)產(chǎn)生于生活實(shí)踐，又對(duì)生活實(shí)踐產(chǎn)生著深刻的影響。也正是由于這種關(guān)系，使力學(xué)思維擁有了一系列鮮明的特點(diǎn)。

2. 力學(xué)思維、研究特點(diǎn)與我國(guó)科技現(xiàn)狀

首先，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型、利用數(shù)學(xué)方法是力學(xué)思維的一個(gè)鮮明特點(diǎn)。自經(jīng)典力學(xué)之父牛頓構(gòu)建起經(jīng)典力學(xué)的框架之后，拉格朗日引入廣義坐標(biāo)，建造起力學(xué)分析的基石，泊松用沖量分量形式表示分析力學(xué)，發(fā)明了泊松括號(hào)，并且計(jì)算出了軸對(duì)稱(chēng)重剛體定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)微分方程的積分，哈密頓對(duì)拉格朗日力學(xué)進(jìn)一步修正……在一系列數(shù)學(xué)大師的努力下，依靠數(shù)學(xué)這一神奇的工具，力學(xué)體系日趨完善。

隨著社會(huì)文明的發(fā)展，僅僅依靠經(jīng)驗(yàn)定性地研究問(wèn)題的方式已經(jīng)不能滿足人們的需要。人們希望精確地分析身邊的力學(xué)現(xiàn)象，數(shù)學(xué)――這一最強(qiáng)的工具給精確的分析帶來(lái)了希望。數(shù)學(xué)，憑借其嚴(yán)密的邏輯性使力學(xué)問(wèn)題量化，推動(dòng)力學(xué)發(fā)展；而一個(gè)個(gè)力學(xué)問(wèn)題的提出，又促使數(shù)學(xué)科學(xué)不斷進(jìn)步，以適應(yīng)力學(xué)的需要。所以，數(shù)學(xué)與力學(xué)是相互作用，共同進(jìn)步的。

數(shù)學(xué)思維與數(shù)學(xué)工具的利用，使力學(xué)從人們最初的感性認(rèn)識(shí)發(fā)展成為一門(mén)結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、服務(wù)各學(xué)科的基礎(chǔ)學(xué)科。在當(dāng)今學(xué)術(shù)研究中，無(wú)論是時(shí)下最熱門(mén)的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、軟件開(kāi)發(fā)，還是被譽(yù)為21世紀(jì)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)的生物技術(shù)，抑或是物理、化學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，甚至是有望改變醫(yī)療模式的大型人群隊(duì)列研究，對(duì)數(shù)學(xué)的依賴(lài)性日趨明顯。

很多時(shí)候，數(shù)學(xué)難題往往是課題研究的最大難關(guān)。所以，有必要使數(shù)學(xué)成為高校所有專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)必修課，提高公民尤其是科技工作者的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。說(shuō)到數(shù)學(xué)，不少中國(guó)人都非常自豪，數(shù)據(jù)顯示中國(guó)從1986年參加國(guó)際中學(xué)生數(shù)學(xué)奧賽19年以來(lái), 有11次團(tuán)體第一，而且在外國(guó)讀書(shū)的中國(guó)學(xué)生數(shù)學(xué)成績(jī)領(lǐng)先是有目共睹的。

中國(guó)人的數(shù)學(xué)天賦是毋庸置疑的，數(shù)學(xué)教學(xué)中的難度也值得肯定。但需要注意的是，我們的數(shù)學(xué)教育更注重培養(yǎng)學(xué)生做題、考試、拿高分的能力，偏難怪題做了很多，對(duì)其中最本源的數(shù)學(xué)思想以及數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用卻知之甚少。學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)更多的是為了考試拿一個(gè)更好的分?jǐn)?shù)，而一旦考試過(guò)后，學(xué)到的數(shù)學(xué)知識(shí)就還給了老師，更不要提在專(zhuān)業(yè)研究中靈活地運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)。所以，筆者認(rèn)為，非常有必要在數(shù)學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)的能力，而不是在高難度奧數(shù)題上下功夫。

其次，力學(xué)思維強(qiáng)調(diào)全面分析、綜合考慮與高度的模型化。大到宇宙中天體的運(yùn)動(dòng)，小到微觀粒子的碰撞，但凡是實(shí)際存在的物質(zhì)，需要研究其相互作用時(shí)，就需要用到力學(xué)。而力學(xué)的重要意義，正是將各種相互作用綜合起來(lái)研究，用一套統(tǒng)一的理論，解決物體間相互作用的問(wèn)題。

隨著科學(xué)的發(fā)展，學(xué)科間的絕對(duì)界限被打破，相互滲透、交叉的形式日趨明顯。如生物力學(xué)對(duì)生理學(xué)研究、醫(yī)學(xué)研究有非常重要的意義，力學(xué)對(duì)于板塊動(dòng)力學(xué)、地震預(yù)報(bào)等地球科學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于材料科學(xué)、環(huán)境工程、生物醫(yī)學(xué)工程等工程技術(shù)領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域等都有重要影響。

一方面，力學(xué)作為工具，為其他學(xué)科服務(wù)；另一方面，在其它學(xué)科中一系列實(shí)際問(wèn)題的出現(xiàn)，也必將推動(dòng)力學(xué)的進(jìn)步。而由于我國(guó)高校普遍實(shí)行專(zhuān)業(yè)教育，造成在其它領(lǐng)域中的人才僅僅擁有專(zhuān)業(yè)需要的力學(xué)知識(shí)，而力學(xué)專(zhuān)業(yè)的人才，對(duì)于其它學(xué)科又了解有限，使得各種力學(xué)的分支難以快速地發(fā)展。

當(dāng)然，這種情況不僅僅限于力學(xué)，對(duì)于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等學(xué)科亦是如此。哈佛大學(xué)在上世紀(jì)40年代與70年代就進(jìn)行過(guò)兩次通識(shí)教育的改革，耶魯大學(xué)更是在“耶魯1828年報(bào)告”中就指明了通識(shí)教育的重要性。我國(guó)高校的通識(shí)教育這些年才開(kāi)始，而且由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，加之與學(xué)生就業(yè)無(wú)直接聯(lián)系，試點(diǎn)通識(shí)教育的少數(shù)高校不免有各種體制的不健全，使得通識(shí)教育的形式意義某種程度上大于實(shí)際意義。

值得注意的是，在中國(guó)的絕大多數(shù)高中，文理分科教育使學(xué)生在更小的年紀(jì)就遠(yuǎn)離了通識(shí)教育。高度的模型化，是建立在對(duì)各領(lǐng)域的全盤(pán)考慮之上的，所以對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的了解至關(guān)重要。真正實(shí)施通識(shí)教育，使學(xué)生的知識(shí)面盡可能廣，以為將來(lái)的發(fā)展留出足夠?qū)挼目趶?，這也是力學(xué)思維中全面分析而后高度模型化的思想在教育中的體現(xiàn)。

再次，力學(xué)思維強(qiáng)調(diào)“實(shí)踐――理論――實(shí)踐”的過(guò)程。由前文中力學(xué)的起源，我們知道力學(xué)問(wèn)題源于生活實(shí)踐，但是經(jīng)過(guò)抽象概括、理論研究之后，其成果一定要再運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去，才更有意義。由于中國(guó)傳統(tǒng)文化中對(duì)于經(jīng)驗(yàn)與實(shí)用主義的重視，將理論研究成果運(yùn)用于實(shí)踐以取得實(shí)際收益在中國(guó)的學(xué)術(shù)研究中占有很大的比例。

源自人本身的功利性，“理論――實(shí)踐”這一過(guò)程往往沒(méi)有太大問(wèn)題，但問(wèn)題在于我們獲得理論知識(shí)的方式。按照正常的認(rèn)知規(guī)律，應(yīng)該是學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后提出問(wèn)題，老師在給予適當(dāng)?shù)睦碚撝С?，如此一?lái)，便可以自然而然做到知識(shí)的融會(huì)貫通、靈活運(yùn)用。但實(shí)際情況是，第一個(gè)環(huán)節(jié)往往被忽略。

從小學(xué)到大學(xué)，學(xué)生們被不停地灌輸各種知識(shí)，他們做了無(wú)數(shù)道解析幾何，卻不知道笛卡爾究竟為什么要發(fā)明坐標(biāo)系，求了無(wú)數(shù)的極限，卻還是拼命地抱怨為什么數(shù)學(xué)家要發(fā)明這種東西來(lái)折磨學(xué)生??????看似學(xué)到了不少知識(shí)，卻沒(méi)有獲得發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，用不了多久，他們費(fèi)盡心思學(xué)來(lái)的東西又會(huì)原封不動(dòng)地還給書(shū)本，更不要說(shuō)就自己發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題深入思考、創(chuàng)立嶄新的理論、最終使實(shí)踐活動(dòng)產(chǎn)生革命性的變化，他們已經(jīng)習(xí)慣于學(xué)習(xí)前人的理論。

最后，力學(xué)思維強(qiáng)調(diào)哲學(xué)思想的運(yùn)用。力是物體與物體的相互作用，這一樸素的概念本身就極富哲理。物體可以使宏觀可見(jiàn)的，但它們之間的作用我們無(wú)法直接察覺(jué)，只能夠觀察這種作用帶來(lái)的效果。

事實(shí)上，以力學(xué)為代表的基礎(chǔ)學(xué)科與哲學(xué)的關(guān)系非常密切。在古典哲學(xué)時(shí)期，許多科學(xué)家本身就是哲學(xué)家，如亞里士多德，還有著名的哲學(xué)家康德，他本身也是一位天文學(xué)家，在天體力學(xué)研究中頗有建樹(shù)。20世紀(jì)的著名哲學(xué)家維根斯坦，也是研究數(shù)理邏輯的專(zhuān)家。當(dāng)然，科學(xué)家不一定都是哲學(xué)家，但是最偉大的科學(xué)家一定有自己獨(dú)特的一套哲學(xué)體系來(lái)指導(dǎo)他的研究。

我們都知道，自然科學(xué)領(lǐng)域的博士，最初都叫自然哲學(xué)博士，而牛頓也把他的著作命名為《自然哲學(xué)中的數(shù)學(xué)原理》，這些也都印證了哲學(xué)與科學(xué)，尤其是以力學(xué)為代表的基礎(chǔ)科學(xué)的密切關(guān)系。

筆者并不懂得那些深?yuàn)W的哲學(xué)原理，在科學(xué)上也還沒(méi)有什么成就，但有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，那就是掌握一些基本的哲學(xué)思想可以提升自己所研究問(wèn)題的高度，而由此得出的研究成果也就更具有思想性。我們很欣喜地看到，現(xiàn)在很多高校都有針對(duì)各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的哲學(xué)選修課程，不過(guò)，領(lǐng)悟哲學(xué)思想絕不僅僅是背一些條條框框，而是要在自己的閱讀中、在日常生活學(xué)習(xí)中深刻去體會(huì)一些簡(jiǎn)單的哲學(xué)思想。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與力學(xué)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，無(wú)論是工程技術(shù)領(lǐng)域，還是基礎(chǔ)理論研究，都離不開(kāi)力學(xué)基本理論的支撐。這門(mén)神奇的基礎(chǔ)學(xué)科，把從生活實(shí)踐中凝練出的寶貴經(jīng)驗(yàn)又無(wú)私地奉獻(xiàn)給了人們的生活實(shí)踐。我們了解基本力學(xué)知識(shí)，不僅可以在生活學(xué)習(xí)中加以運(yùn)用。更重要的是，領(lǐng)悟力學(xué)思維的內(nèi)涵，認(rèn)識(shí)力學(xué)思維的力量。

這種力量，在某種程度上，比力學(xué)本身的科學(xué)價(jià)值更具有吸引力。帕斯卡爾說(shuō)：“由于空間，宇宙囊括了我，有如一個(gè)質(zhì)點(diǎn)；由于思想，我囊括了整個(gè)宇宙?！迸了箍栍米约簜ゴ蟮乃枷霝榱W(xué)科學(xué)和哲學(xué)做出了卓越的貢獻(xiàn)。我相信，擁有力學(xué)思維，持之以恒地努力，蘊(yùn)藏其中的力量一定可以支撐著我們?cè)诳茖W(xué)的道路上走得更遠(yuǎn)、更穩(wěn)健。

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文章名稱(chēng)：《論力學(xué)研究思想的特點(diǎn)及其現(xiàn)實(shí)意義》

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