如果从念研究生开始算起,那么自己做力学方面的研究工作已经有13年了.这么多年的研究下来,自己越做越觉得力学方向的科研真的是一个很有意思的工作.
说起来,力学学科算是最古老的学科之一了.早在两千年前的古希腊时期,阿基米德就发现了很多静力学原理,比如说浮力原理,比如说扛杆原理;后来到文艺复兴初期,伽利略出版了世界上第一本材料力学教本≤两种新的科学≥首先提出了材料的力学性质和强度计算方法,这被认为是材料力学的起源;而后来发现,原来比他早一个世纪的意大利美术大师,力学家达芬奇就曾经做过铁丝的拉伸试验.这些都足以说明,力学研究是有悠久的历史的.
但是科学探索是无止境的.历史悠久并不代表着力学学科就已经非常完善了.相反,随着人类的认知能力的提高,随着技术的不断进步,一方面,人们发现有越来越多的新的领域涌现出来,更多更新的力学问题有待研究人员去加以解决,而另一方面,新技术的给人们提供了更强大的工具,帮助研究人员更有效地解决复杂的力学问题.于是,我们看到力学这门古老的学科散发出前所未有的活力.主要表现在力学学科的分支更广,解决问题的范围更广,研究的手段更丰富.
一个一个列出力学的分支有哪些,没有必要.我就以我以前的一项研究为例--防爆结构设计(军舰舰体).单单完成这一个项目,就涉及到材料力学,弹性力学,塑性力学,(冲击)爆炸力学,复合材料力学,结构失稳,断裂力学,计算力学,多尺度计算方法等很多个力学分支.
范围的广体现在两方面.一方面,力学研究对象的尺度跨度很大.小到纳米管的性能研究(纳米级),微电机系统的设计制造(微米级),大到飞机的设计(米级),甚至地壳的运动(千米级).另一方面,力学几乎渗透到各行各业,航空航天自不用说,军事工业当然是力学的主战场,石油采矿业也是靠力学打头阵,即便是电子行业芯片的设计,也离不开对芯片进行热应力分析,生物仪器的制造也越来越多的见到力学的身影,甚至我还见过专门给孩子们设计纸尿布的科研人员也适用力学分析软件对产品性能加以改进,而体育界的例子也非常多,比如说最新的鲨鱼皮泳衣设计也离不开力学.
说起研究手段的丰富.居功至伟的毫无疑问是计算机.现代的力学研究如果不是100%的话,也有95%的研究是依托于计算机的.计算机在力学中大量的应用,同时促使科学计算方法的不断发展完善.此外,电子扫描显微镜,纳米压痕仪等新型试验或测量设备,让研究人员能够看清细节,新的力学机制因此得以不断被发现,旧的模型因此得以不断被完善.而力学的发展也让各种仪器设备得以不断更新完善.
在这样一个大发展的年代做科研难道不是一种幸运的事情么?
我迫不及待想把一些自己觉得有趣力学研究成果介绍给大家.孟子云:"独乐乐,与人乐乐,孰乐?".这或许就是我想写这个≤趣味力学≥的初衷吧.
说起来容易,做起来难.我深深体会到科普文章真不好写.写深了,怕大家头晕;写浅了,怕大家睡觉.写太严肃了,怕大家不爱看;写太活泼了,又怕传递的信息失真.最理想的就是,希望不同层次的读者都能有所收获.为了实现这个目标,我设想文章分三个层次,第一个层次就是总论大图(big picture),我希望给出每个力学方向一个总的概述,这部分希望所有的读者都能读明白;第二个层次,就是具体的机制原理(甚至简单有效的公式)的介绍,这部分给那些希望对某个具体问题加深了解的读者;第三个层次,就是想带领读者亲身体验由浅入深分析问题解决问题这个过程,洞察那些研究思想,体会探索的乐趣,也是我最希望读者能领会的.
我知道,上面这个设想已经完全超越了我的能力之外.不过,这个宏伟的目标完全可以当作自己用心写好文章的动力.Steven Weinberg 说过:"(科学)这是一个文明化的工作,对这一工作科学家是可以感到骄傲的。"这么说来,科普应该是一项传递文明的工作,而对于这样的工作来说,过程远远比结果更重要.
最后,因为自己没有把握一开始就会把文章写得很让人满意,特别是涉及到太多的东西,很难在一开始就能设计很好的结构,免不了开始时候会支离破碎一些,想到哪里写到哪里.因此,决定文章草稿先发在自己的新浪博克里.恳请朋友们多多提宝贵意见.


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