力学是美的，力学之美在哪里?
编者按：力和美是紧密联系的。力学之美在于动静之间，力学之美在于协调与平衡，力学之美在于其精练和严密的逻辑，力学之美在于简约与普世......
力和美是紧密联系的，孔武有力就是一种阳刚之美，雄性之美。当然，力学之“力”和孔武有力完全不是一回事。但是，现实世界中的美，大体都是受力均匀和和谐的。这大概也是头重脚轻或者尾大不掉为什么不美的原因，因为突破了受力的均衡，而成为一种强烈的刺激性符号。
你们喜欢问我，“我们专业学这些有什么用，学长说了将来工作中这些都用不着”。我只能说“有没有用，在乎一心”，你们的父辈，我们的兄长，绝大多数都没有接受过高等教育，但他们生活得也很好，道家先哲庄子也说过“子非鱼，焉知鱼之乐”。如果仅从一种谋生的手段来讲，大学里要你们学几十门课程，你们现在几乎和中学一样，从周一到周五差不多都是满课，这当然是痛苦的。
但是儒家先哲也讲过，“大学之道在于在明明德，在亲民，在止于至善”，仅仅把大学作为一种专业教育，或者说一种劳动预备教育，这是对大学教育的庸俗化。如果真是为了谋生，真是为了一份工作，你们完全没有必要把四年大好青春封闭在校园里。
鲁博在你们11级学长毕业典礼上说过，首先希望他们感恩，感恩社会与家庭。仅仅一代人的时间高等教育从精英走向大众化，这是社会发展进步的体现。但是即使目前，你们的同龄人中，能接受高等教育的大概也只有50%，将来也不会增加多少。而且这些人里面，又有一半是大专或大专层级的职业技术学院。所以，你们都是同龄人中的前四分之一，都是优秀的，所以你们要有自信，不要觉得数学、力学难学，学不懂。
我不敢说，你们将来的生活一定会比没有度过大学的同龄人好，因为总有个别数据会偏离平均值。但是，你们比他们多了四年的大学体验，这就是收获，这里面有同学之间的情谊，有对生活和生命的体验，或者你可能在这里找到真爱。
所谓大学，在于大师，在于大学中的“平等之精神，自由之灵魂”，在于大学对人类文明和文化的传承。所以读大学，就是从大学中汲取人类文化的养分，认识自我和世界。实际上，我认为，人类是智慧生命，人最终极的快乐当然也是苦闷就是如何解构（认知）世界，并在自己的意识里重建世界。你们所痴迷的网游、动漫以及网络小说，也是为了给自己构建一个虚幻的世界。
““子非鱼，焉知鱼之乐”，但是只有六分钟记忆的鱼类也永远理解不了智慧生命的喜怒哀乐。“授人以鱼，不如授人以渔”，大学教育不仅仅是功利性的职业教育，很多人不会一辈子从事他大学里所学专业的工作，胡总、温总、习总都是工科大学生，从来没学过如何当国家领导人。但是大学中收获的认知世界、认知自我的习惯和能力，这是普世的，终身受益的。人是一种具有主观能动性的动物，只有六分钟记忆的鱼类永远理解不了人在认识世界、改造（重构）世界中获得的乐趣。
我为什么鼓励你们读研究生，是因为在研究生阶段你们会接触更多的人，受到更高层次文化的熏陶，特别是在中国科学院大学或者九八五院校等真正的名校，否则你们的认知可能只能停留在南工的水平，就会相信你们学长说的“大学里学的什么都没用”。只有走出南工，才会有更高层次的认识和视野。
力学是人类认知世界的第一把解剖刀。在物理学中，力学与生产、生活联系非常密切，就是搬运工人经常也会用一些力学工具减轻劳动强度。力学对于工程类专业是非常重要的。流体力学（最重要的是水力学）主要解决流场中物体受力以及流量、流速问题，具体说就是渠道、管道和水工建筑物的水力计算。工程力学（材料力学、结构力学）主要解决物体的内部荷载与结构稳定性问题，就是保证建筑物或构件不被外力破坏。
力学之美在于动静之间。静若处子、动若脱兔是一种美。为什么会有动静之美，在于受力状态的不同。力学最初就是为了研究运动变化问题。而为了研究运动连续性产生了微积分分析。物体受力平衡，运动状态不变；一旦受力平衡被打破，就可能山崩地裂、石破天惊。
在我年少的时候，曾经对经典力学时代的理论物理产生过浓厚的兴趣。从伽利略、第谷、开普勒、惠更斯、胡克，到牛顿、尼布莱兹，在经典物理与经典数学时代，力学是科学桂冠上的明珠。以牛顿力学为科学基础，在十八、十九世纪，产生了机械和形而上学的唯物主义，诸如德意志哲学巨子路德维希.费尔巴哈。研究生和博士期间，我的研究工作近乎忽悠，大学里学过的力学几乎忘掉了大半，但是还屡次被批评为“顽固坚持机械唯物论的认识方法”。
现代物理大约主要研究非人类环境的物体状态，如天体物理（宇观）、物质结构（高能物理，超微观）、等离子体物理（高温）、凝聚态物理（超低温），但是研究宏观世界的力学，也有许多重大理论问题几百年来悬而未决，应用力学诸如流体力学、材料力学、岩土力学基本上还属于实验科学，摩阻力、湍流、弹性、断裂等物理问题目前还缺乏完全自洽的理论解释。所以现在虽然可以用电子计算机模拟原子弹爆炸，计算光在引力场中的弯曲、行星轨道摄动。但是飞行器、潜艇设计，超高速水流对水力机器的影响，以及大风对高层建筑、高桥的影响等等工程实践问题，目前尚无法完全由计算机解决，还需要大量的模型和原型实验。
我多次说过，我们专业读了研究生去甲级院就可以了，因为实践中接触的都是常规问题，不像水工专业，西南水电基地建设中那些300m量级的超高坝要解决很多前无古人的挑战性问题。但是这正说明土壤侵蚀研究正处于一个瓶颈阶段，由于理论认知水平有限，目前用纯力学方法描述土壤侵蚀过程基本上不可能。很多过程模型，比如WEEP，其实也包含了很多统计方程。土壤侵蚀的力学机制这是一个诺贝尔或沃尔夫奖级别的科学问题，反正我是解决不了。
力学之美在于协调与平衡。经典力学讲究量纲和谐，这是一种美。工程力学的实质是要保证物体受到荷载的作用不要超出物体所能承受的结构强度。也就是力学讲究如何使物体的受力状态，处于协调与平衡之中，这实际上不仅是力学之道，也是一个普遍原理。而且牛二定律也证明，物体之间的作用都是相互的。这也是我几乎很少跟你们计较的原因，因为跟人吵架总是一种负面的心理刺激，要是和你们生气的话，估计我不知道要被你们气死了。“人不知而不愠”、“仁者无敌”其实暗合经典力学的普遍原则。
力学之美在于其精练和严密的逻辑。与数学一样，力学是一种逻辑上自洽的科学体系，就是从一定的公理（条件假设）基础上，通过一系列逻辑推理，得到最终的解，这里面每个环节都是可以证明的，所以多做数学力学题，可以锻炼人的逻辑能力，使人思路清晰，更具有分析判断能力。力学的逻辑更表现在有限元分析和本构模型上面。有限元分析是将连续的力系，离散成有限数量的点（当然这也是非常庞大的，以致于受力的方程组只能通过计算机来求解），建立每一个点的受力平衡，然后联立解一环套一环的方程组。其实这种方法可以适用于对很多对很多问题的分析，也就是对于貌似铁板一块无从下嘴的问题，往往需要从其内部入手。
力学之美在于简约与普世。不论一个物体受力情况多么复杂，最后总会化简为作用在一个质点上的合力与合力偶。合力决定了物体的运动方向与速度。力偶决定了物体绕自身某一点或某一个轴的旋转。不转是地球上还是月球上，不管是地球的自转和公转还是乒乓球比赛中的弧圈球，力学规律都是一样的，区别主要在于微分方程不同的初始条件和边界条件。受力分析的精髓是在于力的分解与合成，不管有多少个作用力都可以投影到X/Y/Z三个垂直或者正交平面上，分别计算三个投影面上的合力与合力偶后，再计算空间总的合力与合力偶。其实这不仅是受力分析，也是一种世界观或方法论。
力学之美，还有许多……..
来源：科学网赵建民博客
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