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6 科学与工程的一门学科
从《Applied Mechanics Reviews》的“学科分类主索引”中可以看出应用力学既是一门科学学科又是一门工程学科。AMR是ASME出版的月刊，它检索了与应用力学相关的500多本国际性刊物上的数千篇研究论文。1990年，AMR将应用力学分为10类，如表7所示，标题偶有变更。每一大类又分为许多类，从4至25不等。许多门类还是工程院校研究生课程的名称，或者是专业期刊的名称，如《International Journal of Multiphase Flow》、《Journal of Elasticity》、《Journal of Composite Materials》和《Journal of Biomechanics》。
表7 应用力学学科分类*
I．基础和基本方法(Foundation and Basic Methods)
连续介质力学(continuum mechanics)
有限元法(finite element methods)
有限差分法(finite difference methods)
其他计算方法(other computational methods)
建模(modeling)
实验系统分析(experimental systems methods)
II．动力学和振动(Dynamics and Vibration)
运动学和动力学(kinematics)
固体振动(基础)(vibrations of solids(basic))
振动(结构元)(vibrations(structural element))
振动(结构)(vibrations(structure))
固体中的波动(waves motions in solids)
固体撞击(impact on solids)
不可压缩流体中的波动(waves in incompressible fluids)
可压缩流体中的波动(waves in compressible fluids)
航天学(天体、轨道力学)(astronautics (celestial, orbital mechanics))
爆炸和弹道学(explosions and ballistics)
声学(acoustic)
III．自动控制(Automatics Control)
系统理论与设计(systems theory and design)
控制理论(control systems)
系统与控制应用(systems and control applications)
机器人技术(robotics)
制造(manufacturing)
IV．固体力学(Mechanics in Solids)
弹性(elasticity)
粘弹性(viscoelasticity)
塑性和粘塑性(plasticity and viscoplasticity)
复合材料力学(composite material mechanics)
缆、索、梁等(cables, ropes, beams, etc)
板、壳、膜等(plates, shell, membranes, etc)
结构稳定性(屈曲、后屈曲)(structural stability (buckling,postbuckling))
电磁固体力学(electromagneto-solid mechanics)
土力学(基础)(soil mechanics(basic))
土力学(应用)(soil mechanics(applied))
岩石力学(rock mechanics)
材料处理(materials processing)
断裂和损伤处理(fracture and damage process)
断裂和损伤力学(fracture and damage mechanics)
实验应力分析(experimental stress analysis)
材料测试、应力分析(material testing, stress analysis)
结构(基础)(structures(basic))
结构(地面)(structures(ground))
结构(海洋及沿海)(structures(ocean and coastal))
结构(动态)(structures(mobile))
结构(约束)(structures(containment))
摩擦和磨损(friction and wear)
机械零件(machine elements)
机械设计(machine design)
紧定和连接(fastening and joining)
V．流体力学(Mechanics in Fluids)
流变学(rheology)
水力学(hydraulics)
不可压缩流(incompressible flow)
可压缩流(compressible flow)
稀薄流(rarefied flow)
多相流(multiphase flows)
壁层(壳边界层)(wall layers(incl boundary layers))
内流(管流、明渠流、库埃特流)(internal flow(pipe,channel,Couette))
内流(进口、喷管扩散、喷流)(internal flow (inlets, nozzle diffusers, cascades))
自由剪切层(混合层、射流、尾波、空穴、羽流)(free shear layers (mixing layers, jets, wakes, cavities, plumes))
流动稳定性(flow stability)
湍流(turbulence)
电磁流体和等离子体动力学(electromagneto-fluid and plasma dymaics)
海洋流体力学(naval hydrodynamics)
空气动力学(aerodynamics)
机械流体动力学(machinery fluid dynamics)
润滑(lubrication)
流动测量、可视化(flow measurements, visualization)
VI．热学(Thermal Sciences)
热力学(thermodynamics)
单相对流(one phase convection)
双相对流(two phase convection)
传导(conduction)
辐射、组合模式(radiation, combined modes)
装置和系统(devices and systems)
固体热力学(thermomechanics of solids)
质量传递(mass transfer)
燃烧(combustion)
原动机、推进系统(prime movers, propulsion systems)
VII．地球科学(Earth Sciences)
微晶粒学(micromeritic)
多孔介质(porous media)
地质力学(geomechanics)
地震力学(earthquake mechanics)
水文学、海洋学、气象学(hydrology, oceanology, meteorology)
VIII．能源和环境(Energy and Environment)
矿物燃料系统(fossil fuel systems)
核能系统(nuclear systems)
太阳能及其他能源系统(solar and other energy systems)
风能系统(wind energy systems)
海洋能系统(ocean energy systems)
能源分布及存储(energy distribution and storage)
环境力学(environmental mechanics)
危险损耗防止及处理(hazardous waste containment & disposal)
IX．生物科学(Biosciences)
生物力学(biomechanics)
人类因素、修复、运动(human factors, rehabilitation,sports)
修复工程(rehabilitation engineering)
运动力学(sports mechanics)
X．一般及其他(General and Miscellaneous)
*引自“Main heading of subjects classification scheme”, Applied Mechanics Reviews, Dec 1990, 43(12): 371～375
我们在前文中提到一本新的应用力学的专业杂志ZAMM于1921年创办。随后有1936年的《Applied Mathematics and Mechanics》(俄国，PMM)、1933年的《Journalof Applied Mechanics》(美国)、1948年的《Quarterly Journal of Mechanicsand Applied Mathematics》(英国)、1957年的《Acta Mechanica Sinica》(中国)、1962年的《Journal de Mecanique Appliquee》(法国)等等。在过去的人造地球卫星时代(sputnik period),科技刊物出版业繁荣，新的专门化的应用力学刊物大量增加。当前被AMR提及的刊物数量之多及其种类之多反映了这门学科的深度和广度。
在表7的10类中，前6类组成了应用力学的核心。后3类是与地球科学、能源和环境以及生物科学有关的应用。最后一类是综述及其他。此类更多地是发表于《应用力学评论》的书刊评述和扎记，而不是研究性的文章。每一类中都有一些学科与过去几个世纪的经典力学紧密相关。比如，第IV类中的弹性、缆和梁、板和壳以及结构稳定性都本已包括在乐甫的弹性力学专著(表2)中，但在本世纪却得到了很大的发展(表5)。第V类中的水力学、不可压缩流、可压缩流、自由剪切层、流动稳定性等等都在兰姆的《Hydrodynamics》中论及过，但现在也得到了很大的发展(表6)。经典力学的一些其他应用学科则是传统工程的核心所在。 比如第IV类中的土力学、岩石力学及其他5个与结构相关的学科是土木工程的部分；而材料处理及测试、摩擦和磨损、固定和连接、机械原理及设计是机械工程的部分。许多不属于经典力学的新的基础学科起源于表4中的人造机械产品。比如，第IV类中的塑性力学主要是在分析钢的屈服行为中发展起来的。粘弹性是用来描述聚合材料的变形，复合材料力学则是用来分析纤维强化复合材料的力学行为。第V类中的空气动力学起源于飞机是个显见的事实。第VI类中的多相流、质量传递、燃烧、推进系统这些学科的发展极大地受到了汽涡轮机、火箭发动机以及射流发动机的推动。
其他一些相关新兴学科如有限元方法、航天学、机器人技术、断裂和损伤、流变学、辐射等等是本世纪新兴科学的标志。一些新兴学科是力学与其他学科的交叉。比如，固体力学中的电磁固体力学、流体力学中的电磁流体力学显然是力学和电磁学的交叉。它们在朗道和栗弗希兹的现代物理学讲义的《Electrodynamics of Continua》(表3)以及近年的几本工程专著中有所论及。生物力学类中的生物力学是另一个杂交产物，是力学和生物学的交叉。
随着有关工业的发展，1950年以来应用力学受到了科学和工程的三个发展的强烈影响：理性力学的复兴、电子数字计算机和新计算方法的发明以及外层太空的探索。我们在开始两节里提到过，受到大量实验和观测支持的刚体和变形体力学的一般理论到19世纪中叶已经完成。从那以后，其发展主要转向应用，学术上的基础研究以理性力学为题仍在进行。1952年，C.Truesdell的论文《Mechanical foundations of elasticity and fluid dynamics》的发表重新打开了理性力学的大门。理性力学最终逐渐发展为一门新的学科------连续介质力学。这种发展是与数学分析(矢量和张量分析、微分几何及泛函分析)以及热力学基本原理的发展相结合的。现在，这方面至少有13种国际专业刊物。
1950年左右电子数字计算机的发明彻底改变了应用力学的课程。不断扩大的计算容量和持续变小的硬件尺寸吸引了包括应用力学家在内的惊讶目光。 其时，包括有限元方法和有限差分方法在内的计算力学方法发展迅速。有限元方法(FEM)产生于40年代后期, 被航空和土木工程师用来分析复杂飞机结构，今天它被应用到了物理的几乎所有分支学科。在学科分类中除了加上计算(computational)或计算方法(computational method)一词外，许多新的刊物出现了。
1957年苏联人造地球卫星的发射将我们引到了外太空。第一颗载人卫星和随后的大量太空产品对本世纪后半期的科技产生了巨大冲击。从AMR分类的许多新学科来看，应用力学也不例外。最近，在Galileo用自己的望远镜发现木星的卫星近400年后的今天，Galileo计划向我们展示了这些卫星的图片。先行者号和旅行者号卫星驶出太阳系，使得6×1012m的距离对于工程师们来说成为现实的尺度。在这样的天文学距离上借助无线电波来跟踪卫星必须根据爱因斯坦90年前才发现的狭义相对论理论加以修正。
最后，我们来谈谈未在表7中列出的一门刚刚兴起的学科------微电子机械系统(Micro Electro-Mechanical Systems)。MEMS综合了微传感器、激发器、微型计算机或者信号处理器来实现所设计的机械性能。自从1989年世界上最小的发动机(直径约0。1mm)的发明及其在包括生物技术的所有工程领域的广泛应用，MEMS的研究及发展十分迅速。这方面的专业刊物已有好几种(《J.Micro Electro-Mechanical Systems》、《J.Micromechanics and Engneering》和《J.Nanotechnology》等)。这些微型器械的尺寸从几个到几百微米(10-6m)不等，与系统有关的运动从几个到几百纳米(10-9m)不等。这种微型器械的设计和生产以及纳米量级运动的测量和控制无疑会将我们推向21世纪的一个新的技术水平。而且，约4个世纪前由Galileo创立的连续介质力学理论在亚微米量级上不再能合适地用于研究物体的运动。另外，于本世纪初由普朗克创立的量子力学理论不能顺利地用于研究超纳米领域内的运动。应用机械师和应用力学家们情愿或不情愿地会立即去发展质点和连续介质力学的新的理论。
7 概要和结论
本文开头，我们论述了自然科学分为纯理论(基础)和应用科学。前者包括数学、物理学、化学和生物学，后者包括天文学、地球科学(地质学、气象学、海洋学和地震学等)、生理学、病理学及许多其他学科。工程最初以土木工程的形式出现，后来分成机械、采矿及冶金、电子、工业、化学、海军建筑、航空和生物工程。它们中每一种又可被再分为许多分支。比如，土木工程分为结构、水力、运输和环境工程；机械工程分为制造、热动力、材料处理等。为方便起见，在论述中我们将所有工程分支分组为5大学科：土木、机械和航天、电子、化学以及生物工程。
纯理论科学为工程的发展提供了基础知识。在5大学科中，土木和机械工程以物理学的3门学科为基础：力学、声学和热学；电子工程则以另3门为基础：电磁学、光学和现代物理学。化学工程以化学为基础，而生物工程显然以生物学为基础。
在探索知识的过程中，科学研究的是宇宙中的自然现象和自然客体，而工程研究的是社会中的人为现象和人造产品。另外，工程的全过程包含研究、设计、制造或建造、维修和销售，其中每一环节都要受到人类活动要素的影响，如安全、经济、法律。在这个意义上，工程与纯理论科学有着较大差别，不是一门应用科学。
在20世纪早期，土木及机械-航天工程的研究工程师和一些物理学家、数学家一起创立了应用力学这门新学科，以IUTAM和Regional Societies为代表。他们的研究不仅带来了新工业产品的发展，还扩充了经典力学乃至现代物理学的知识体系。 这门学科在本世纪下半期发展迅速，并将其基础扩大到包括纯理论和应用科学的所有分支，将其应用扩展到电子、化学和生物工程。
细看表2中的经典物理学专著及表5中的现代固体力学和表6中的空气动力学专著，我们能将应用力学和经典物理学直接联系起来，并描绘出应用力学对纯理论和应用科学的贡献。追溯表7中的一些应用力学学科和表4中的主要工程产品，我们能逐一地证明应用力学家对工程行业的贡献。科学和工程的关系以及应用力学和其他学科的相互作用可在表8 所示的块状图中总结出来。 从这张图中，我们可以清楚地确定应用力学是科学的一个分支，也是工程的一门行业。
8 科学、工程和应用力学
应用力学诞生于19世纪20年代并逐渐发展成熟。在1970年左右它臻至顶峰，那时人类登上月球，东西方陷于冷战。当星球大战结束，冷战被国际关系的缓和所取代，应用力学便开始了衰退。1990年左右冷战结束时，应用力学跌到低谷。
每到世纪末，总会有世纪末综合症，比如19世纪物理学终结的宣称和今天科学终结的预言[15]。 随着冷战的结束和科学的终结，有些人也许会宣称应用力学也正在走向终结。我们的坚信却恰恰相反。 科学也许会终结，但文明不会。历史上，文明的进步总是靠工程和技术的发展来维系和推进的。80年来，应用力学由19世纪纯理论科学的应用繁荣发展到了20世纪的工程。通过将20世纪本已发展完善的纯理论科学应用到未来的工程技术中去，应用力学会更加繁荣发展。
致谢 本文是1981年以来作者在几所大学和几次会议上所作讲演的结果。最初的几次讲演材料的搜集整理是在1982年作者组织并主持在纽约Ithaca的Cornell大学召开的第九届美国应用力学大会时。讲稿的注解在作者访问台湾大学(1984～1986，1989～现在)和达姆斯塔特技术学院(1989)时几经修改。台湾大学和达姆斯塔特技术学院(TH Darmatadt)许多同事和朋友给予了支持和帮助。为完成本文，K.Hutter(Darmstadt)、F.Ziegler(Wien)、A.W.Leissa(Ohio)和F.L.Chen(台大)提供了关键材料和原始资料。Morrill法案的资料由C.Obern(Cornell)提供，Calileo计划的资料由J.Burns(Cornell)提供，法国工程师的资料由P.Nguyen(台大)和B.Joei(台北)提供；表3的一部分由C.S.Wu(Maryland)提供，表6的一部分由L.J.Yang(台大)提供；德国技术大学的成立年代由W.Zhang(清华大学)提供。参考文献[10,11,13,15]分别由K.Hutter、F.Moon(Cornell)、S.Juhasz(San Antonio)和Y.W.Lou (台北)提供。对他们的帮助深表谢意。Chen-Ju Lu小姐打印了初稿并多次听写修订稿，还对照原始材料核对了许多人名、年代、数字和书名。Amelia K.T.Shih Pao女士帮助查找资料并校对手稿，在此一并致谢。
本文(英文)发表在《Appl. Mech. Rev.》1998年第51卷第2期。
参考文献
1 Mach E. Science of Mechanics (1893), reprinted by Open Court Publication. 1960
2 Lindsay R B, Margenau H (1957). Foundation of Physics (1963),reprinted by Dover Publ, New York
3 Timoshenko S P (1983). History of Strength of Materials (1953),reprinted by Dover Publ, New York
4 Encylopedia Britannica (1959).
5 Todhunter I, Pearson K (1960). History of the Theory of Elasticity andof the Strength of Materials (Vol I in 1886 and Vol II in 1893), reprinted byDover Publ, New York
6 Rouse H, Peason K (1960). History of Hydraulics, Dover, New York
7 Truesdell CA (1968). Essays in the History of Mechanics, Springer-Verlag,Berlin
8 Wittaker Sir E (1960). History of the Theories of Aether and Electricity(1951), reprinted by Harper Brothers, New York
9 Lindsay RB (1945). Historical introduction in Theory of Sound, JW Struttand Barson Rayleigh (eds), Dover Publ, New York
10 Szabo I (1987). Geschichte der mechanischen Prinzipien und ihrewichtigsten Anwendungen, Birkhauser Verlag, Bassel, 1977
11 Dugas R (ed) (1988). History of Mechanics, Dover Publ, New York, 1955
12 Pao Y H, Mow C C (1973). Brief history of elastic wave diffraction,Diffraction of Elastic Waves and Dynamic Stress Concentrations, Crane, Russak, and Co. New York
13 Juhasz S (1973). Famous mechanics scientists。Appl Mech Rev, 26(2) Feb.
14 Fifty years of impulse to mechanics (1996), IUTAM 1946-1996, Kluwer Academic Pub.
15 Horgan J (ed) (1996). End of Science: Facing the Limits of Knowledge inthe Twilight of the Scientific Age, Addison Wesley Pub.
作者简介：鲍亦兴，1930年出生于中国南京，曾就读于交通大学和台湾大学，获NTU公学学士学位（木土工程，1952年），接受资助在美国作研究生，获Rensselaer Polytechnic Institute理学硕士学位（力学，1955年）以及Columbia大学博士学位（应用力学，1959年），自1958年以来，执教于Cornell大学，曾任理论与应用力学系主任（1974～1980年），以及Joseph C Ford讲座教授（1984～现在）。在台湾大学建立应用力学研究所并两度出任所长（1984年～1986年，1989年～1994年），离开Cornell大学的这段时间任该所教授。1985年当选为美国工程科学院院士，1986年当选为台湾“中央研究院”院士，1989年被德国洪堡基金会授予资深美国科学家（Senior US Scientist）的荣誉，1995年被新竹的交通大学授予荣誉博士学位。积极参加学术活动，曾任1982年第九届美国应用力学大会主席，1992年～1994年任理论与应用力学协会会长。发表或与他人共同发表学术论文100多篇，涉及到电动力学、振动、电子力学、物理声学、水下声学和工程地震学诸领域。与C-C Mow合著有《Diffraction of Elastic Waves and Dynamic Stress Concentration》(Crane-Russak, New York, 1973)，此书1993年由北京的科学出版社译成中文。
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台湾的资料：
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台灣大學工學院
http://www.eng.ntu.edu.tw/eng/chinese/default.htm
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鮑亦興教授-打開心窗
http://www.eng.ntu.edu.tw/eng/action/040330/040330.htm
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鮑亦興
http://www.sinica.edu.tw/as/fellow/math/Yih-Hsing-Pao.html
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應用力學館
http://140.112.4.236/content/50_force.html
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科學月刊全文資料庫
http://210.240.178.2/science30/
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从《Applied Mechanics Reviews》的“学科分类主索引”中可以看出应用力学既是一门科学学科又是一门工程学科。AMR是ASME出版的月刊，它检索了与应用力学相关的500多本国际性刊物上的数千篇研究论文。1990年，AMR将应用力学分为10类，如表7所示，标题偶有变更。每一大类又分为许多类，从4至25不等。许多门类还是工程院校研究生课程的名称，或者是专业期刊的名称，如《International Journal of Multiphase Flow》、《Journal of Elasticity》、《Journal of Composite Materials》和《Journal of Biomechanics》。
表7 应用力学学科分类*
I．基础和基本方法(Foundation and Basic Methods)
连续介质力学(continuum mechanics)
有限元法(finite element methods)
有限差分法(finite difference methods)
其他计算方法(other computational methods)
建模(modeling)
实验系统分析(experimental systems methods)
II．动力学和振动(Dynamics and Vibration)
运动学和动力学(kinematics)
固体振动(基础)(vibrations of solids(basic))
振动(结构元)(vibrations(structural element))
振动(结构)(vibrations(structure))
固体中的波动(waves motions in solids)
固体撞击(impact on solids)
不可压缩流体中的波动(waves in incompressible fluids)
可压缩流体中的波动(waves in compressible fluids)
航天学(天体、轨道力学)(astronautics (celestial, orbital mechanics))
爆炸和弹道学(explosions and ballistics)
声学(acoustic)
III．自动控制(Automatics Control)
系统理论与设计(systems theory and design)
控制理论(control systems)
系统与控制应用(systems and control applications)
机器人技术(robotics)
制造(manufacturing)
IV．固体力学(Mechanics in Solids)
弹性(elasticity)
粘弹性(viscoelasticity)
塑性和粘塑性(plasticity and viscoplasticity)
复合材料力学(composite material mechanics)
缆、索、梁等(cables, ropes, beams, etc)
板、壳、膜等(plates, shell, membranes, etc)
结构稳定性(屈曲、后屈曲)(structural stability (buckling,postbuckling))
电磁固体力学(electromagneto-solid mechanics)
土力学(基础)(soil mechanics(basic))
土力学(应用)(soil mechanics(applied))
岩石力学(rock mechanics)
材料处理(materials processing)
断裂和损伤处理(fracture and damage process)
断裂和损伤力学(fracture and damage mechanics)
实验应力分析(experimental stress analysis)
材料测试、应力分析(material testing, stress analysis)
结构(基础)(structures(basic))
结构(地面)(structures(ground))
结构(海洋及沿海)(structures(ocean and coastal))
结构(动态)(structures(mobile))
结构(约束)(structures(containment))
摩擦和磨损(friction and wear)
机械零件(machine elements)
机械设计(machine design)
紧定和连接(fastening and joining)
V．流体力学(Mechanics in Fluids)
流变学(rheology)
水力学(hydraulics)
不可压缩流(incompressible flow)
可压缩流(compressible flow)
稀薄流(rarefied flow)
多相流(multiphase flows)
壁层(壳边界层)(wall layers(incl boundary layers))
内流(管流、明渠流、库埃特流)(internal flow(pipe,channel,Couette))
内流(进口、喷管扩散、喷流)(internal flow (inlets, nozzle diffusers, cascades))
自由剪切层(混合层、射流、尾波、空穴、羽流)(free shear layers (mixing layers, jets, wakes, cavities, plumes))
流动稳定性(flow stability)
湍流(turbulence)
电磁流体和等离子体动力学(electromagneto-fluid and plasma dymaics)
海洋流体力学(naval hydrodynamics)
空气动力学(aerodynamics)
机械流体动力学(machinery fluid dynamics)
润滑(lubrication)
流动测量、可视化(flow measurements, visualization)
VI．热学(Thermal Sciences)
热力学(thermodynamics)
单相对流(one phase convection)
双相对流(two phase convection)
传导(conduction)
辐射、组合模式(radiation, combined modes)
装置和系统(devices and systems)
固体热力学(thermomechanics of solids)
质量传递(mass transfer)
燃烧(combustion)
原动机、推进系统(prime movers, propulsion systems)
VII．地球科学(Earth Sciences)
微晶粒学(micromeritic)
多孔介质(porous media)
地质力学(geomechanics)
地震力学(earthquake mechanics)
水文学、海洋学、气象学(hydrology, oceanology, meteorology)
VIII．能源和环境(Energy and Environment)
矿物燃料系统(fossil fuel systems)
核能系统(nuclear systems)
太阳能及其他能源系统(solar and other energy systems)
风能系统(wind energy systems)
海洋能系统(ocean energy systems)
能源分布及存储(energy distribution and storage)
环境力学(environmental mechanics)
危险损耗防止及处理(hazardous waste containment & disposal)
IX．生物科学(Biosciences)
生物力学(biomechanics)
人类因素、修复、运动(human factors, rehabilitation,sports)
修复工程(rehabilitation engineering)
运动力学(sports mechanics)
X．一般及其他(General and Miscellaneous)
*引自“Main heading of subjects classification scheme”, Applied Mechanics Reviews, Dec 1990, 43(12): 371～375
我们在前文中提到一本新的应用力学的专业杂志ZAMM于1921年创办。随后有1936年的《Applied Mathematics and Mechanics》(俄国，PMM)、1933年的《Journalof Applied Mechanics》(美国)、1948年的《Quarterly Journal of Mechanicsand Applied Mathematics》(英国)、1957年的《Acta Mechanica Sinica》(中国)、1962年的《Journal de Mecanique Appliquee》(法国)等等。在过去的人造地球卫星时代(sputnik period),科技刊物出版业繁荣，新的专门化的应用力学刊物大量增加。当前被AMR提及的刊物数量之多及其种类之多反映了这门学科的深度和广度。
在表7的10类中，前6类组成了应用力学的核心。后3类是与地球科学、能源和环境以及生物科学有关的应用。最后一类是综述及其他。此类更多地是发表于《应用力学评论》的书刊评述和扎记，而不是研究性的文章。每一类中都有一些学科与过去几个世纪的经典力学紧密相关。比如，第IV类中的弹性、缆和梁、板和壳以及结构稳定性都本已包括在乐甫的弹性力学专著(表2)中，但在本世纪却得到了很大的发展(表5)。第V类中的水力学、不可压缩流、可压缩流、自由剪切层、流动稳定性等等都在兰姆的《Hydrodynamics》中论及过，但现在也得到了很大的发展(表6)。经典力学的一些其他应用学科则是传统工程的核心所在。 比如第IV类中的土力学、岩石力学及其他5个与结构相关的学科是土木工程的部分；而材料处理及测试、摩擦和磨损、固定和连接、机械原理及设计是机械工程的部分。许多不属于经典力学的新的基础学科起源于表4中的人造机械产品。比如，第IV类中的塑性力学主要是在分析钢的屈服行为中发展起来的。粘弹性是用来描述聚合材料的变形，复合材料力学则是用来分析纤维强化复合材料的力学行为。第V类中的空气动力学起源于飞机是个显见的事实。第VI类中的多相流、质量传递、燃烧、推进系统这些学科的发展极大地受到了汽涡轮机、火箭发动机以及射流发动机的推动。
其他一些相关新兴学科如有限元方法、航天学、机器人技术、断裂和损伤、流变学、辐射等等是本世纪新兴科学的标志。一些新兴学科是力学与其他学科的交叉。比如，固体力学中的电磁固体力学、流体力学中的电磁流体力学显然是力学和电磁学的交叉。它们在朗道和栗弗希兹的现代物理学讲义的《Electrodynamics of Continua》(表3)以及近年的几本工程专著中有所论及。生物力学类中的生物力学是另一个杂交产物，是力学和生物学的交叉。
随着有关工业的发展，1950年以来应用力学受到了科学和工程的三个发展的强烈影响：理性力学的复兴、电子数字计算机和新计算方法的发明以及外层太空的探索。我们在开始两节里提到过，受到大量实验和观测支持的刚体和变形体力学的一般理论到19世纪中叶已经完成。从那以后，其发展主要转向应用，学术上的基础研究以理性力学为题仍在进行。1952年，C.Truesdell的论文《Mechanical foundations of elasticity and fluid dynamics》的发表重新打开了理性力学的大门。理性力学最终逐渐发展为一门新的学科------连续介质力学。这种发展是与数学分析(矢量和张量分析、微分几何及泛函分析)以及热力学基本原理的发展相结合的。现在，这方面至少有13种国际专业刊物。
1950年左右电子数字计算机的发明彻底改变了应用力学的课程。不断扩大的计算容量和持续变小的硬件尺寸吸引了包括应用力学家在内的惊讶目光。 其时，包括有限元方法和有限差分方法在内的计算力学方法发展迅速。有限元方法(FEM)产生于40年代后期, 被航空和土木工程师用来分析复杂飞机结构，今天它被应用到了物理的几乎所有分支学科。在学科分类中除了加上计算(computational)或计算方法(computational method)一词外，许多新的刊物出现了。
1957年苏联人造地球卫星的发射将我们引到了外太空。第一颗载人卫星和随后的大量太空产品对本世纪后半期的科技产生了巨大冲击。从AMR分类的许多新学科来看，应用力学也不例外。最近，在Galileo用自己的望远镜发现木星的卫星近400年后的今天，Galileo计划向我们展示了这些卫星的图片。先行者号和旅行者号卫星驶出太阳系，使得6×1012m的距离对于工程师们来说成为现实的尺度。在这样的天文学距离上借助无线电波来跟踪卫星必须根据爱因斯坦90年前才发现的狭义相对论理论加以修正。
最后，我们来谈谈未在表7中列出的一门刚刚兴起的学科------微电子机械系统(Micro Electro-Mechanical Systems)。MEMS综合了微传感器、激发器、微型计算机或者信号处理器来实现所设计的机械性能。自从1989年世界上最小的发动机(直径约0。1mm)的发明及其在包括生物技术的所有工程领域的广泛应用，MEMS的研究及发展十分迅速。这方面的专业刊物已有好几种(《J.Micro Electro-Mechanical Systems》、《J.Micromechanics and Engneering》和《J.Nanotechnology》等)。这些微型器械的尺寸从几个到几百微米(10-6m)不等，与系统有关的运动从几个到几百纳米(10-9m)不等。这种微型器械的设计和生产以及纳米量级运动的测量和控制无疑会将我们推向21世纪的一个新的技术水平。而且，约4个世纪前由Galileo创立的连续介质力学理论在亚微米量级上不再能合适地用于研究物体的运动。另外，于本世纪初由普朗克创立的量子力学理论不能顺利地用于研究超纳米领域内的运动。应用机械师和应用力学家们情愿或不情愿地会立即去发展质点和连续介质力学的新的理论。
7 概要和结论
本文开头，我们论述了自然科学分为纯理论(基础)和应用科学。前者包括数学、物理学、化学和生物学，后者包括天文学、地球科学(地质学、气象学、海洋学和地震学等)、生理学、病理学及许多其他学科。工程最初以土木工程的形式出现，后来分成机械、采矿及冶金、电子、工业、化学、海军建筑、航空和生物工程。它们中每一种又可被再分为许多分支。比如，土木工程分为结构、水力、运输和环境工程；机械工程分为制造、热动力、材料处理等。为方便起见，在论述中我们将所有工程分支分组为5大学科：土木、机械和航天、电子、化学以及生物工程。
纯理论科学为工程的发展提供了基础知识。在5大学科中，土木和机械工程以物理学的3门学科为基础：力学、声学和热学；电子工程则以另3门为基础：电磁学、光学和现代物理学。化学工程以化学为基础，而生物工程显然以生物学为基础。
在探索知识的过程中，科学研究的是宇宙中的自然现象和自然客体，而工程研究的是社会中的人为现象和人造产品。另外，工程的全过程包含研究、设计、制造或建造、维修和销售，其中每一环节都要受到人类活动要素的影响，如安全、经济、法律。在这个意义上，工程与纯理论科学有着较大差别，不是一门应用科学。
在20世纪早期，土木及机械-航天工程的研究工程师和一些物理学家、数学家一起创立了应用力学这门新学科，以IUTAM和Regional Societies为代表。他们的研究不仅带来了新工业产品的发展，还扩充了经典力学乃至现代物理学的知识体系。 这门学科在本世纪下半期发展迅速，并将其基础扩大到包括纯理论和应用科学的所有分支，将其应用扩展到电子、化学和生物工程。
细看表2中的经典物理学专著及表5中的现代固体力学和表6中的空气动力学专著，我们能将应用力学和经典物理学直接联系起来，并描绘出应用力学对纯理论和应用科学的贡献。追溯表7中的一些应用力学学科和表4中的主要工程产品，我们能逐一地证明应用力学家对工程行业的贡献。科学和工程的关系以及应用力学和其他学科的相互作用可在表8 所示的块状图中总结出来。 从这张图中，我们可以清楚地确定应用力学是科学的一个分支，也是工程的一门行业。
8 科学、工程和应用力学
应用力学诞生于19世纪20年代并逐渐发展成熟。在1970年左右它臻至顶峰，那时人类登上月球，东西方陷于冷战。当星球大战结束，冷战被国际关系的缓和所取代，应用力学便开始了衰退。1990年左右冷战结束时，应用力学跌到低谷。
每到世纪末，总会有世纪末综合症，比如19世纪物理学终结的宣称和今天科学终结的预言[15]。 随着冷战的结束和科学的终结，有些人也许会宣称应用力学也正在走向终结。我们的坚信却恰恰相反。 科学也许会终结，但文明不会。历史上，文明的进步总是靠工程和技术的发展来维系和推进的。80年来，应用力学由19世纪纯理论科学的应用繁荣发展到了20世纪的工程。通过将20世纪本已发展完善的纯理论科学应用到未来的工程技术中去，应用力学会更加繁荣发展。
致谢 本文是1981年以来作者在几所大学和几次会议上所作讲演的结果。最初的几次讲演材料的搜集整理是在1982年作者组织并主持在纽约Ithaca的Cornell大学召开的第九届美国应用力学大会时。讲稿的注解在作者访问台湾大学(1984～1986，1989～现在)和达姆斯塔特技术学院(1989)时几经修改。台湾大学和达姆斯塔特技术学院(TH Darmatadt)许多同事和朋友给予了支持和帮助。为完成本文，K.Hutter(Darmstadt)、F.Ziegler(Wien)、A.W.Leissa(Ohio)和F.L.Chen(台大)提供了关键材料和原始资料。Morrill法案的资料由C.Obern(Cornell)提供，Calileo计划的资料由J.Burns(Cornell)提供，法国工程师的资料由P.Nguyen(台大)和B.Joei(台北)提供；表3的一部分由C.S.Wu(Maryland)提供，表6的一部分由L.J.Yang(台大)提供；德国技术大学的成立年代由W.Zhang(清华大学)提供。参考文献[10,11,13,15]分别由K.Hutter、F.Moon(Cornell)、S.Juhasz(San Antonio)和Y.W.Lou (台北)提供。对他们的帮助深表谢意。Chen-Ju Lu小姐打印了初稿并多次听写修订稿，还对照原始材料核对了许多人名、年代、数字和书名。Amelia K.T.Shih Pao女士帮助查找资料并校对手稿，在此一并致谢。
本文(英文)发表在《Appl. Mech. Rev.》1998年第51卷第2期。
参考文献
1 Mach E. Science of Mechanics (1893), reprinted by Open Court Publication. 1960
2 Lindsay R B, Margenau H (1957). Foundation of Physics (1963),reprinted by Dover Publ, New York
3 Timoshenko S P (1983). History of Strength of Materials (1953),reprinted by Dover Publ, New York
4 Encylopedia Britannica (1959).
5 Todhunter I, Pearson K (1960). History of the Theory of Elasticity andof the Strength of Materials (Vol I in 1886 and Vol II in 1893), reprinted byDover Publ, New York
6 Rouse H, Peason K (1960). History of Hydraulics, Dover, New York
7 Truesdell CA (1968). Essays in the History of Mechanics, Springer-Verlag,Berlin
8 Wittaker Sir E (1960). History of the Theories of Aether and Electricity(1951), reprinted by Harper Brothers, New York
9 Lindsay RB (1945). Historical introduction in Theory of Sound, JW Struttand Barson Rayleigh (eds), Dover Publ, New York
10 Szabo I (1987). Geschichte der mechanischen Prinzipien und ihrewichtigsten Anwendungen, Birkhauser Verlag, Bassel, 1977
11 Dugas R (ed) (1988). History of Mechanics, Dover Publ, New York, 1955
12 Pao Y H, Mow C C (1973). Brief history of elastic wave diffraction,Diffraction of Elastic Waves and Dynamic Stress Concentrations, Crane, Russak, and Co. New York
13 Juhasz S (1973). Famous mechanics scientists。Appl Mech Rev, 26(2) Feb.
14 Fifty years of impulse to mechanics (1996), IUTAM 1946-1996, Kluwer Academic Pub.
15 Horgan J (ed) (1996). End of Science: Facing the Limits of Knowledge inthe Twilight of the Scientific Age, Addison Wesley Pub.
作者简介：鲍亦兴，1930年出生于中国南京，曾就读于交通大学和台湾大学，获NTU公学学士学位（木土工程，1952年），接受资助在美国作研究生，获Rensselaer Polytechnic Institute理学硕士学位（力学，1955年）以及Columbia大学博士学位（应用力学，1959年），自1958年以来，执教于Cornell大学，曾任理论与应用力学系主任（1974～1980年），以及Joseph C Ford讲座教授（1984～现在）。在台湾大学建立应用力学研究所并两度出任所长（1984年～1986年，1989年～1994年），离开Cornell大学的这段时间任该所教授。1985年当选为美国工程科学院院士，1986年当选为台湾“中央研究院”院士，1989年被德国洪堡基金会授予资深美国科学家（Senior US Scientist）的荣誉，1995年被新竹的交通大学授予荣誉博士学位。积极参加学术活动，曾任1982年第九届美国应用力学大会主席，1992年～1994年任理论与应用力学协会会长。发表或与他人共同发表学术论文100多篇，涉及到电动力学、振动、电子力学、物理声学、水下声学和工程地震学诸领域。与C-C Mow合著有《Diffraction of Elastic Waves and Dynamic Stress Concentration》(Crane-Russak, New York, 1973)，此书1993年由北京的科学出版社译成中文。
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台湾的资料：
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台灣大學工學院
http://www.eng.ntu.edu.tw/eng/chinese/default.htm
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鮑亦興教授-打開心窗
http://www.eng.ntu.edu.tw/eng/action/040330/040330.htm
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鮑亦興
http://www.sinica.edu.tw/as/fellow/math/Yih-Hsing-Pao.html
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應用力學館
http://140.112.4.236/content/50_force.html
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科學月刊全文資料庫
http://210.240.178.2/science30/
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