力學(xué)（mechanics）研究物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)，是物理學(xué)的一個分支學(xué)科。自然界物質(zhì)有多種層次，從宇觀的宇宙體系，宏觀的天體和常規(guī)物體，細(xì)觀的顆粒、纖維、晶體，到微觀的分子、原子、基本粒子。通常理解的力學(xué)以研究天然的或人工的宏觀對象為主。但由于學(xué)科的互相滲透，有時也涉及宇觀或細(xì)觀甚至微觀各層次中的對象以及有關(guān)的規(guī)律。機(jī)械運(yùn)動亦即力學(xué)運(yùn)動，是物質(zhì)在時間、空間中的位置變化，包括移動、轉(zhuǎn)動、流動、變形、振動、波動、擴(kuò)散等，而平衡或靜止則是其中的一種特殊情況。

機(jī)械運(yùn)動是物質(zhì)運(yùn)動最基本的形式。物質(zhì)運(yùn)動的其他形式還有熱運(yùn)動、電磁運(yùn)動、原子及其內(nèi)部的運(yùn)動和化學(xué)運(yùn)動等。機(jī)械運(yùn)動常與其他運(yùn)動形式共同存在。只是研究力學(xué)問題時突出地考慮機(jī)械運(yùn)動這種形式罷了；如果其他運(yùn)動形式對機(jī)械運(yùn)動有較大影響，或者需要考慮它們之間的相互作用，便會在力學(xué)同其他學(xué)科之間形成交叉學(xué)科或邊緣學(xué)科。

力是物質(zhì)間的一種相互作用，機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)的變化是由這種相互作用引起的。靜止和運(yùn)動狀態(tài)不變，都意味著各作用力在某種意義上的平衡。力學(xué)，可以說是力和（機(jī)械）運(yùn)動的科學(xué)。

力學(xué)是一門獨立的基礎(chǔ)學(xué)科，是有關(guān)力、運(yùn)動和介質(zhì)（固體、液體、氣體和等離子體），宏、細(xì)、微觀力學(xué)性質(zhì)的學(xué)科，研究以機(jī)械運(yùn)動為主，及其同物理、化學(xué)、生物運(yùn)動耦合的現(xiàn)象。力學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科，同時又是一門技術(shù)學(xué)科。它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)動的關(guān)系。力學(xué)可區(qū)分為靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)三部分，靜力學(xué)研究力的平衡或物體的靜止問題；運(yùn)動學(xué)只考慮物體怎樣運(yùn)動，不討論它與所受力的關(guān)系；動力學(xué)討論物體運(yùn)動和所受力的關(guān)系?，F(xiàn)代的力學(xué)實驗設(shè)備，諸如大型的風(fēng)洞、水洞，它們的建立和使用本身就是一個綜合性的科學(xué)技術(shù)項目，需要多工種、多學(xué)科的協(xié)作。

原理

力學(xué)是研究物質(zhì)機(jī)械運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)。自然界物質(zhì)有多種層次，從宇觀的宇宙體系，宏觀的天體和常規(guī)物體，細(xì)觀的顆粒、纖維、晶體，微觀的分子、原子、基本粒子。通常理解的力學(xué)以研究天然的或人工的宏觀對象為主。但由于學(xué)科的互相滲透，有時也涉及宇觀或細(xì)觀甚至微觀各層次中的對象以及有關(guān)的規(guī)律。力學(xué)是研究通常尺寸的物體在受力下的形變，以及速度遠(yuǎn)低于光速的運(yùn)動過程的一門自然科學(xué)。力學(xué)運(yùn)動，是物質(zhì)在時間、空間中的位置變化，包括移動、轉(zhuǎn)動、流動、變形、振動、波動、擴(kuò)散等。而平衡或靜止，則是其中的特殊情況。物質(zhì)運(yùn)動的其他形式還有熱運(yùn)動、電磁運(yùn)動、原子及其內(nèi)部的運(yùn)動和化學(xué)運(yùn)動等。

力是物質(zhì)間的一種相互作用，機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)的變化是由這種相互作用引起的。靜止和運(yùn)動狀態(tài)不變，則意味著各作用力在某種意義上的平衡，因此，力學(xué)可以說是力和(機(jī)械)運(yùn)動的科學(xué)。力學(xué)在漢語中的意思是力的科學(xué)。漢語“力”字最初表示的是手臂使勁，后來雖又含有他義，但都同機(jī)械或運(yùn)動沒有直接聯(lián)系。“力學(xué)”一詞的英語是mechanics(源于希臘語μηχανη──機(jī)械)。在英語中，mechanics是一個多義詞，既可釋作“力學(xué)”，也可釋作“機(jī)械學(xué)”、“結(jié)構(gòu)”等。在歐洲其他語種中，此詞的語源和語義都與英語相同。漢語中沒有同它對等的多義詞。mechanics在19世紀(jì)50年代作為研究力的作用的學(xué)科名詞傳入中國時，譯作“重學(xué)”，后來改譯作“力學(xué)”，一直使用至今?！傲W(xué)的”和“機(jī)械的”在英語中同mechanical，而現(xiàn)代漢語中“機(jī)械的”又可理解為“刻板的”。這種不同語種中詞義包容范圍的差異，有時引起國際學(xué)術(shù)交流中的周折。例如機(jī)械的(mechanical)自然觀，其實指用力學(xué)解釋自然的觀點，而英語mechanist是指機(jī)械師，不是指力學(xué)家。

發(fā)展簡史

力學(xué)知識最早起源于對自然現(xiàn)象的觀察和在生產(chǎn)勞動中的經(jīng)驗。人們在建筑、灌溉等勞動中使用杠桿、斜面、汲水器等器具，逐漸積累起對平衡物體受力情況的認(rèn)識。古希臘的阿基米德初步奠定了靜力學(xué)即平衡理論的基礎(chǔ)。古代人還從對日、月運(yùn)行的觀察和弓箭、車輪等的使用中，了解一些簡單的運(yùn)動規(guī)律，如勻速的移動和轉(zhuǎn)動。但是對力和運(yùn)動之間的關(guān)系，只是在歐洲文藝復(fù)興時期以后才逐漸有了正確的認(rèn)識。16世紀(jì)到17世紀(jì)間，力學(xué)開始發(fā)展為一門獨立的、系統(tǒng)的學(xué)科。伽利略通過對拋體和落體的研究，在實驗研究和理論分析的基礎(chǔ)上，最早闡明自由落體運(yùn)動的規(guī)律，提出加速度的概念，提出慣性定律并用以解釋地面上的物體和天體的運(yùn)動。17世紀(jì)末牛頓繼承和發(fā)展前人的研究成果(特別是開普勒的行星運(yùn)動三定律)，提出力學(xué)運(yùn)動的三條基本定律，使經(jīng)典力學(xué)形成系統(tǒng)的理論。根據(jù)牛頓三定律和萬有引力定律成功地解釋了地球上的落體運(yùn)動規(guī)律和行星的運(yùn)動軌道。伽利略、牛頓奠定了動力學(xué)的基礎(chǔ)。此后兩個世紀(jì)中在很多科學(xué)家的研究與推廣下，終于成為一門具有完善理論的經(jīng)典力學(xué)。此后，力學(xué)的研究對象由單個的自由質(zhì)點，轉(zhuǎn)向受約束的質(zhì)點和受約束的質(zhì)點系。這方面的標(biāo)志是達(dá)朗貝爾提出的達(dá)朗貝爾原理，和拉格朗日建立的分析力學(xué)。其后，歐拉又進(jìn)一步把牛頓運(yùn)動定律用于剛體和理想流體的運(yùn)動方程，這被看作是連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的開端。

運(yùn)動定律和物性定律這兩者的結(jié)合，促使彈性固體力學(xué)基本理論和粘性流體力學(xué)基本理論孿生于世，在這方面作出貢獻(xiàn)的是納維、柯西、泊松、斯托克斯等人。彈性力學(xué)和流體力學(xué)基本方程的建立，使得力學(xué)逐漸脫離物理學(xué)而成為獨立學(xué)科。從牛頓到漢密爾頓的理論體系組成了物理學(xué)中的經(jīng)典力學(xué)。在彈性和流體基本方程建立后，所給出的方程一時難于求解，工程技術(shù)中許多應(yīng)用力學(xué)問題還須依靠經(jīng)驗或半經(jīng)驗的方法解決。這使得19世紀(jì)后半葉，在材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)同彈性力學(xué)之間，水力學(xué)和水動力學(xué)之間一直存在著風(fēng)格上的顯著差別。20世紀(jì)初，隨著新的數(shù)學(xué)理論和方法的出現(xiàn)，力學(xué)研究又蓬勃發(fā)展起來，創(chuàng)立了許多新的理論，同時也解決了工程技術(shù)中大量的關(guān)鍵性問題，如航空工程中的聲障問題和航天工程中的熱障問題等。這時的先導(dǎo)者是普朗特和卡門，他們在力學(xué)研究工作中善于從復(fù)雜的現(xiàn)象中洞察事物本質(zhì)，又能尋找合適的解決問題的數(shù)學(xué)途徑，逐漸形成一套特有的方法。從20世紀(jì)60年代起，計算機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，力學(xué)無論在應(yīng)用上或理論上都有了新的進(jìn)展。力學(xué)在中國的發(fā)展經(jīng)歷了一個特殊的過程。與古希臘幾乎同時，中國古代對平衡和簡單的運(yùn)動形式就已具備相當(dāng)水平的力學(xué)知識，所不同的是未建立起像阿基米德那樣的理論系統(tǒng)。到明末清初，中國科學(xué)技術(shù)已顯著落后于歐洲。

學(xué)科分類

力學(xué)可粗分為靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)三部分，靜力學(xué)研究力的平衡或物體的靜止問題；運(yùn)動學(xué)只考慮物體怎樣運(yùn)動，不討論它與所受力的關(guān)系；動力學(xué)討論物體運(yùn)動和所受力的關(guān)系。力學(xué)也可按所研究對象區(qū)分為固體力學(xué)、流體力學(xué)和一般力學(xué)三個分支。根據(jù)研究對象具體的形態(tài)、研究方法、研究目的的不同，固體力學(xué)可以分為理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、板殼力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、機(jī)械振動、聲學(xué)、計算力學(xué)、有限元分析等等，流體力學(xué)包含流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)等等。根據(jù)針對對象所建立的模型不同，力學(xué)也可以分為質(zhì)點力學(xué)、剛體力學(xué)和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)。連續(xù)介質(zhì)通常分為固體和流體，固體包括彈性體和塑性體。固體力學(xué)和流體力學(xué)從力學(xué)分出后，余下的部分組成一般力學(xué)。一般力學(xué)通常是指以質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、剛體系為研究對象的力學(xué)，有時還把抽象的動力學(xué)系統(tǒng)也作為研究對象。一般力學(xué)除了研究離散系統(tǒng)的基本力學(xué)規(guī)律外，還研究某些與現(xiàn)代工程技術(shù)有關(guān)的新興學(xué)科的理論。一般力學(xué)、固體力學(xué)和流體力學(xué)這三個主要分支在發(fā)展過程中，又因?qū)ο蠡蚰Ｐ偷牟煌霈F(xiàn)了一些分支學(xué)科和研究領(lǐng)域。屬于一般力學(xué)的有理論力學(xué)(狹義的)、分析力學(xué)、外彈道學(xué)、振動理論、剛體動力學(xué)、陀螺力學(xué)、運(yùn)動穩(wěn)定性等；屬于固體力學(xué)的有材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)等；流體力學(xué)是由早期的水力學(xué)和水動力學(xué)這兩個風(fēng)格迥異的分支匯合而成，到了21世紀(jì)則有空氣動力學(xué)、氣體動力學(xué)、多相流體力學(xué)、滲流力學(xué)、非牛頓流體力學(xué)等分支。各分支學(xué)科間的交叉結(jié)果又產(chǎn)生粘彈性理論、流變學(xué)、氣動彈性力學(xué)等。

力學(xué)也可按研究時所采用的主要手段區(qū)分為三個方面：理論分析、實驗研究和數(shù)值計算。實驗力學(xué)包括實驗應(yīng)力分析、水動力學(xué)實驗和空氣動力實驗等。著重用數(shù)值計算手段的計算力學(xué)，是廣泛使用電子計算機(jī)后才出現(xiàn)的，其中有計算結(jié)構(gòu)力學(xué)、計算流體力學(xué)等。對一個具體的力學(xué)課題或研究項目，往往需要理論、實驗和計算這三方面的相互配合。力學(xué)在工程技術(shù)方面的應(yīng)用結(jié)果形成工程力學(xué)或應(yīng)用力學(xué)的各種分支，諸如土力學(xué)、巖石力學(xué)、爆炸力學(xué)復(fù)合材料力學(xué)、工業(yè)空氣動力學(xué)、環(huán)境空氣動力學(xué)等。力學(xué)和其他基礎(chǔ)科學(xué)的結(jié)合也產(chǎn)生一些交叉性的分支，最早的是和天文學(xué)結(jié)合產(chǎn)生的天體力學(xué)。在20世紀(jì)特別是60年代以來，出現(xiàn)更多的這類交叉分支，其中有物理力學(xué)、化學(xué)流體動力學(xué)、等離子體動力學(xué)、電流體動力學(xué)、磁流體力學(xué)、熱彈性力學(xué)、理性力學(xué)、生物力學(xué)、生物流變學(xué)、地質(zhì)力學(xué)、地球動力學(xué)、地球構(gòu)造動力學(xué)、地球流體力學(xué)等。20世紀(jì)以來，力學(xué)有了很大的發(fā)展，創(chuàng)立了一系列重要的新概念、新理論和新方法。力學(xué)與其它學(xué)科的交叉和融合日顯突出，形成了許多力學(xué)交叉學(xué)科：力學(xué)與物理學(xué)的交叉形成了物理力學(xué)，與生命科學(xué)的交叉形成了生物力學(xué)，與環(huán)境科學(xué)和地學(xué)的交叉形成了環(huán)境力學(xué)，以及爆炸力學(xué)、等離子體力學(xué)等都形成了力學(xué)的新的學(xué)科生長點，不斷地豐富著力學(xué)的研究內(nèi)容和方法，并使力學(xué)學(xué)科始終保持著旺盛的生命力。同時，人類社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的更高需求將不斷促進(jìn)力學(xué)與其他學(xué)科的交叉，促進(jìn)力學(xué)交叉學(xué)科發(fā)展到一個嶄新的階段。

主要理論

1．物體運(yùn)動三定律。2．達(dá)朗貝爾原理3．分析力學(xué)理論4.連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論5．彈性固體力學(xué)基本理論6．粘性流體力學(xué)基本理論

研究方法

力學(xué)研究方法遵循認(rèn)識論的基本法則：實踐——理論——實踐。力學(xué)家們根據(jù)對自然現(xiàn)象的觀察，特別是定量觀測的結(jié)果，根據(jù)生產(chǎn)過程中積累的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，或者根據(jù)為特定目的而設(shè)計的科學(xué)實驗的結(jié)果，提煉出量與量之間的定性的或數(shù)量的關(guān)系。

為了使這種關(guān)系反映事物的本質(zhì)，力學(xué)家要善于抓住起主要作用的因素，撇棄或暫時撇棄一些次要因素。力學(xué)中把這種過程稱為建立模型。質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、彈性固體、粘性流體、連續(xù)介質(zhì)等是各種不同的模型。在模型的基礎(chǔ)上可以運(yùn)用已知的力學(xué)或物理學(xué)的規(guī)律，以及合適的數(shù)學(xué)工具，進(jìn)行理論上的演繹工作，導(dǎo)出新的結(jié)論。依據(jù)所得理論建立的模型是否合理，有待于新的觀測、工程實踐或者科學(xué)實驗等加以驗證。在理論演繹中，為了使理論具有更高的概括性和更廣泛的適用性，往往采用一些無量綱參數(shù)如雷諾數(shù)、馬赫數(shù)、泊松比等。這些參數(shù)既反映物理本質(zhì)，又是單純的數(shù)字，不受尺寸、單位制、工程性質(zhì)、實驗裝置類型的牽制。力學(xué)研究工作方式是多樣的：有些只是純數(shù)學(xué)的推理，甚至著眼于理論體系在邏輯上的完善化；有些著重數(shù)值方法和近似計算；有些著重實驗技術(shù)等等。而更大量的則是著重在運(yùn)用現(xiàn)有力學(xué)知識，解決工程技術(shù)中或探索自然界奧秘中提出的具體問題?，F(xiàn)代的力學(xué)實驗設(shè)備，諸如大型的風(fēng)洞、水洞，它們的建立和使用本身就是一個綜合性的科學(xué)技術(shù)項目，需要多工種、多學(xué)科的協(xié)作。應(yīng)用研究更需要對應(yīng)用對象的工藝過程、材料性質(zhì)、技術(shù)關(guān)鍵等有清楚的了解。在力學(xué)研究中既有細(xì)致的、獨立的分工，又有綜合的、全面的協(xié)作。

應(yīng)用領(lǐng)域

力學(xué)是物理學(xué)、天文學(xué)和許多工程學(xué)的基礎(chǔ)，機(jī)械、建筑、航天器和船艦等的合理設(shè)計都必須以經(jīng)典力學(xué)為基本依據(jù)。機(jī)械運(yùn)動是物質(zhì)運(yùn)動的最基本的形式。機(jī)械運(yùn)動亦即力學(xué)運(yùn)動。在力學(xué)理論的指導(dǎo)或支持下取得的工程技術(shù)成就不勝枚舉。最突出的有：以人類登月、建立空間站、航天飛機(jī)等為代表的航天技術(shù)；以速度超過5倍聲速的軍用飛機(jī)、起飛重量超過300t、尺寸達(dá)大半個足球場的民航機(jī)為代表的航空技術(shù)；以單機(jī)功率達(dá)百萬千瓦的汽輪機(jī)組為代表的機(jī)械工業(yè)，可以在大風(fēng)浪下安全作業(yè)的單臺價值超過10億美元的海上采油平臺；以排水量達(dá)5×10?t的超大型運(yùn)輸船和航速可達(dá)30多節(jié)、深潛達(dá)幾百米的潛艇為代表的船舶工業(yè)；可以安全運(yùn)行的原子能反應(yīng)堆；在地震多發(fā)區(qū)建造高層建筑；正在陸上運(yùn)輸中起著越來越重要作用的高速列車，等等，甚至如兩彈引爆的核心技術(shù)，也都是典型的力學(xué)問題。力學(xué)發(fā)展到今天已經(jīng)構(gòu)建成了宏偉的大廈，能夠解決我們生存空間內(nèi)的許多問題，但也有解釋和解決不了的問題，需要繼續(xù)探索，為其添磚加瓦，使其更完善?？傊€有許多的問題。

重要著作

《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》（又譯《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》，拉丁文：Philosophiae Naturalis Principia Mathematica），是英國偉大的科學(xué)家艾薩克·牛頓的代表作。成書于1687年?！蹲匀徽軐W(xué)的數(shù)學(xué)原理》是第一次科學(xué)革命的集大成之作，被認(rèn)為是古往今來最偉大的科學(xué)著作，它在物理學(xué)、數(shù)學(xué)、天文學(xué)和哲學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響。在寫作方式上，牛頓遵循古希臘的公理化模式，從定義、定律（公理）出發(fā)，導(dǎo)出命題；對具體的問題（如月球的運(yùn)動），他把從理論導(dǎo)出的結(jié)果和觀察結(jié)果相比較。全書共分五部分，首先“定義”，這一部分給出了物質(zhì)的量、時間、空間、向心力等的定義。第二部分是“公理或運(yùn)動的定律”，包括著名的運(yùn)動三定律。接下來的內(nèi)容分為三卷。前兩卷的標(biāo)題一樣，都是“論物體的運(yùn)動”。第一卷研究在無阻力的自由空間中物體的運(yùn)動，許多命題涉及已知力解定受力物體的運(yùn)動狀態(tài)（軌道、速度、運(yùn)動時間等），以及由物體的運(yùn)動狀態(tài)確定所受的力。第二卷研究在阻力給定的情況下物體的運(yùn)動、流體力學(xué)以及波動理論。壓卷之作的第三卷是標(biāo)題是“論宇宙的系統(tǒng)”。由第一卷的結(jié)果及天文觀測牛頓導(dǎo)出了萬有引力定律，并由此研究地球的形狀，解釋海洋的潮汐，探究月球的運(yùn)動，確定彗星的軌道。本卷中的“研究哲學(xué)的規(guī)則”及“總釋”對哲學(xué)和神學(xué)影響很大。

著名人物

阿基米德

古希臘的阿基米德對杠桿平衡、物體重心位置、物體在水中受到的浮力等作了系統(tǒng)研究，確定它們的基本規(guī)律，初步奠定了靜力學(xué)即平衡理論的基礎(chǔ)。

伽利略·伽利雷

伽利略在實驗研究和理論分析的基礎(chǔ)上，最早闡明自由落體運(yùn)動的規(guī)律，間接證明了自由落體運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動，提出加速度的概念。

艾薩克·牛頓

牛頓繼承和發(fā)展前人的研究成果(特別是開普勒行星運(yùn)動三定律)，提出物體運(yùn)動三定律。（牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律）

阿爾伯特·愛因斯坦

《相對論》的創(chuàng)建人，對牛頓力學(xué)的諸多問題進(jìn)行整改、修復(fù)和完善，開啟了物理學(xué)的新紀(jì)元。

發(fā)展趨勢

（1）固體力學(xué)

經(jīng)典的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)將可能會被突破。新的力學(xué)模型和體系，將會概括某些對宏觀力學(xué)行為起敏感作用的細(xì)觀和微觀因素，以及這些因素的演化，從而使復(fù)合材料(包括陶瓷、聚合物和金屬)的強(qiáng)化、韌化和功能化立足于科學(xué)的認(rèn)識之上。固體力學(xué)將融匯力-熱-電-磁等效應(yīng)。機(jī)械力與熱、電、磁等效應(yīng)的相互轉(zhuǎn)化和控制，到21世紀(jì)大都還限于測量和控制元件上，但這些效應(yīng)的結(jié)合孕育著極有前途的新機(jī)會。21世紀(jì)初出現(xiàn)的數(shù)百層疊合膜“摩天大廈”式的微電子元器件，已迫切要求對這類力-熱-電耦合效應(yīng)做深入的研究。以“Mechronics”為代表的微機(jī)械、微工藝、微控制等方面的發(fā)展，將會極大地推動對力-熱-電-磁耦合效應(yīng)的研究。

（2）流體力學(xué)

今后，航天飛機(jī)和新一代的超聲速民航機(jī)的成功研制將首先取決于流體力學(xué)的進(jìn)展。在有關(guān)的高溫空氣動力學(xué)中必須放棄原先的熱力學(xué)平衡的假定。吸氣式發(fā)動機(jī)中H?，O?在超聲速流動狀態(tài)下的混合、點火等，都是過去的理論和實踐未能解決的難題。超聲速流邊界層的控制、減阻以及降噪控制等也帶來一系列新問題。

（3）一般力學(xué)

一般力學(xué)21世紀(jì)以來已開始進(jìn)入生物體運(yùn)動問題的研究，研究了人和動物行走、奔跑及跳躍中的力學(xué)問題。這種在宏觀范圍內(nèi)對生物體進(jìn)行的研究，已經(jīng)帶來了一些新的結(jié)果。億萬年生物進(jìn)化的結(jié)果，的確把優(yōu)化的運(yùn)動機(jī)能賦與了生存下來的物種。對其進(jìn)一步研究，可以提供生物進(jìn)化方向的理性認(rèn)識，也可為人類進(jìn)一步提高某些機(jī)構(gòu)或機(jī)械的性能提供方向性的指導(dǎo)。以下幾個方面的問題應(yīng)當(dāng)給予充分重視：(1)固體的非平衡/不可逆熱力學(xué)理論；(2)塑性與強(qiáng)度的統(tǒng)計理論；(3)原子乃至電子層次上子系統(tǒng)(原子鍵，位錯，空位等缺陷)的動力學(xué)理論。為深入進(jìn)行這些研究，應(yīng)當(dāng)充分利用與開發(fā)計算機(jī)模擬(如分子動力學(xué))和現(xiàn)代宏、細(xì)、微觀實驗與觀測技術(shù)。工科離不開力學(xué)，在工科基礎(chǔ)課中，開設(shè)了不同的力學(xué)課程：理論力學(xué)，假設(shè)物體不發(fā)生變形，用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)物理方法研究一切質(zhì)點，物體的運(yùn)動，靜力學(xué)和動力學(xué)原理，機(jī)械原理的理論基礎(chǔ)。材料力學(xué)，傳統(tǒng)方法研究物體在各種載荷下，包括靜力，靜扭矩，靜彎矩，振動，碰撞等，機(jī)械零部件和裝配設(shè)計，機(jī)械加工的理論基礎(chǔ)。流體力學(xué)，研究一切流體在容器、管道中運(yùn)動規(guī)律和力學(xué)特性，液壓、氣動、熱分析的理論基礎(chǔ)。分析力學(xué)，使用計算數(shù)學(xué)方法分析力學(xué)有限元素法，把受力對象拆解成有限個元素，對每個元素進(jìn)行受力分析，通過聯(lián)立偏微分方程組，用泛函求解，計算出每個元素，每個節(jié)點的應(yīng)力應(yīng)變。聯(lián)立方程組可化為剛度矩陣和自由度組成的矩陣方程。

（4）生物力學(xué)

當(dāng)今生物力學(xué)發(fā)展正經(jīng)歷著深刻的變化。生命科學(xué)與包括力學(xué)在內(nèi)的基礎(chǔ)和工程科學(xué)交叉、融合21世紀(jì)已愈來愈成為當(dāng)今生命科學(xué)的研究熱點，同時也是力學(xué)學(xué)科的新生長點。基礎(chǔ)研究逐步精細(xì)化及定量化，大量數(shù)據(jù)的積累要求模型化及數(shù)學(xué)化，為生物力學(xué)研究開辟了新的用武之地?，F(xiàn)代分子和細(xì)胞生物學(xué)既提出大量新課題，又帶來了許多新工具，推動著生物力學(xué)由宏觀向微（細(xì)）觀深入、并強(qiáng)調(diào)宏-微（細(xì)）觀相結(jié)合。實際應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，催生著以解決與應(yīng)用相關(guān)的工程技術(shù)問題為目標(biāo)的新的生物工程學(xué)。這一新的生物工程學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了基于微生物的、以發(fā)酵工程為標(biāo)志的生物技術(shù)及以醫(yī)療儀器研發(fā)為目標(biāo)的生物醫(yī)學(xué)儀器這兩個傳統(tǒng)的領(lǐng)域。不斷尋求新的力學(xué)和物理原理與方法，與生命科學(xué)及其它基礎(chǔ)和工程科學(xué)進(jìn)一步融合，已成為當(dāng)今生物力學(xué)發(fā)展的主要特色。當(dāng)今生物力學(xué)正經(jīng)歷從“X×Bio=Bio-X”（交叉）到“Bio×X=X-Bio”（融合）的轉(zhuǎn)變。在基礎(chǔ)研究層面上，它將與生物物理學(xué)、生物數(shù)學(xué)、生物信息學(xué)、生物化學(xué)等緊密結(jié)合，重點研究生物學(xué)的定量化和精確化問題；在應(yīng)用研究層面上，組織工程、藥物設(shè)計與輸運(yùn)、血流動力學(xué)、骨-肌肉-關(guān)節(jié)力學(xué)等正在或已經(jīng)得到臨床或工業(yè)界的認(rèn)同，其核心是解決關(guān)鍵技術(shù)問題。當(dāng)前生物力學(xué)的發(fā)展特點可大致歸納為：內(nèi)涵擴(kuò)大（生物醫(yī)學(xué)工程；生物工程），有機(jī)融合（生命科學(xué)與基礎(chǔ)和工程科學(xué)），微觀深入（細(xì)胞-亞細(xì)胞-分子層次；定量生物學(xué)），以及宏觀-微觀相結(jié)合（組織工程、器官力學(xué)；信息整合與系統(tǒng)生物學(xué)）。宏觀生物力學(xué)研究仍為主流，但宏觀-微觀相結(jié)合、微觀生物力學(xué)研究發(fā)展十分迅速。當(dāng)前生物力學(xué)發(fā)展的前沿領(lǐng)域主要包括：1）細(xì)胞-分子力學(xué)；2）器官-組織力學(xué)；3）骨骼-肌肉-關(guān)節(jié)力學(xué)；4）生物力學(xué)新概念、新技術(shù)與新方法等。

（5）環(huán)境力學(xué)

環(huán)境力學(xué)是力學(xué)與環(huán)境科學(xué)相互結(jié)合而形成一門新興交叉學(xué)科，主要研究自然環(huán)境中的變形、破壞、流動、遷移及其伴隨的物理、化學(xué)、生物過程和導(dǎo)致的物質(zhì)、動量、能量輸運(yùn)，定量化描述環(huán)境的演化規(guī)律和對人類生存環(huán)境的影響。環(huán)境力學(xué)的發(fā)展十分有利于深化人們對環(huán)境問題中的物理過程和基本規(guī)律的認(rèn)識，促進(jìn)環(huán)境問題的定量化研究。21世紀(jì)的環(huán)境力學(xué)研究，既要注重學(xué)科發(fā)展的自身規(guī)律和要求，又要緊密結(jié)合國家需求和工程實際，將機(jī)理研究、規(guī)律分析與防治措施有機(jī)地結(jié)合起來。結(jié)合中國的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需求，中國的環(huán)境力學(xué)研究必須抓住一個基礎(chǔ)（復(fù)雜介質(zhì)流動和多過程耦合）、兩個經(jīng)濟(jì)發(fā)展地區(qū)（西部和沿海）、三個方面（水環(huán)境、大氣環(huán)境、災(zāi)害與安全），確立重點發(fā)展領(lǐng)域，促進(jìn)學(xué)科的發(fā)展。一方面，強(qiáng)調(diào)環(huán)境力學(xué)中的共性科學(xué)問題，包括：(1)環(huán)境流動與輸運(yùn)的基本方程和求解方法；(2)氣、液、固界面的耦合；(3)多相、多組分、多過程，以及多尺度的耦合分析等；(4)“環(huán)境力學(xué)”中模型實驗的尺度效應(yīng)問題等。另一方面，瞄準(zhǔn)西部開發(fā)和沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)，以及重大工程和影響的實際環(huán)境問題，包括：(1)西部干旱、半干旱環(huán)境治理的動力學(xué)過程—土壤侵蝕機(jī)理、沙塵暴形成和輸送機(jī)理、以及荒漠化治理；(2)以水或氣為載體的物質(zhì)輸運(yùn)過程—污染物排放過程的精確預(yù)報、河口海岸泥沙、污染物輸運(yùn)及其對生態(tài)環(huán)境的影響規(guī)律；(3)重大環(huán)境災(zāi)害發(fā)生機(jī)理及預(yù)報—熱帶氣旋、風(fēng)暴潮、洪水預(yù)測、滑坡、泥石流產(chǎn)生機(jī)理、全球變暖等

（6）納米力學(xué)

納米力學(xué)（Nanomechanics）是研究納米范圍物理系統(tǒng)基本力學(xué)（彈性，熱和動力過程）性質(zhì)的納米科學(xué)的一個分支。納米力學(xué)為納米技術(shù)提供了科學(xué)基礎(chǔ)。納米力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)，固態(tài)物理，統(tǒng)計力學(xué)，材料科學(xué)和量子化學(xué)等的交叉學(xué)科。

常把納米力學(xué)當(dāng)納米技術(shù)的一個分支，即集中在工程納米結(jié)構(gòu)和納米系統(tǒng)力學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用面。納米系統(tǒng)的例子，包括納米顆粒，納米粉，納米線，納米棍，納米帶，納米管，包括碳納米管和硼氮納米管，單殼，納米膜，納米包附，納米復(fù)合物/納米結(jié)構(gòu)材料（有納米顆粒分散在內(nèi)的液體），納米摩托等。

納米力學(xué)一些已確立的領(lǐng)域是：納米材料，納米摩檫學(xué)（納米范疇的摩檫，摩損和接觸力學(xué)），納米機(jī)電系統(tǒng)，和納米應(yīng)用流體學(xué)（Nanofluidics）

國家重點學(xué)科

擁有力學(xué)國家一級重點學(xué)科的高校：

北京大學(xué)

清華大學(xué)，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院－清華大學(xué)醫(yī)學(xué)部

北京航空航天大學(xué)

大連理工大學(xué)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

上海交通大學(xué)

南京航空航天大學(xué)

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

蘭州大學(xué)

擁有力學(xué)國家二級重點學(xué)科的高校（不含已擁有力學(xué)國家一級重點學(xué)科的高校）：

一般力學(xué)與力學(xué)基礎(chǔ) 湘潭大學(xué)

固體力學(xué) 浙江大學(xué)，四川大學(xué)，西安交通大學(xué)，西北工業(yè)大學(xué)

彈性力學(xué) 上海大學(xué)

流體力學(xué) 天津大學(xué)，上海大學(xué)

工程力學(xué) 北京理工大學(xué)，同濟(jì)大學(xué)，中國礦業(yè)大學(xué)，河海大學(xué)

國家科研單位

中國科學(xué)院力學(xué)研究所，創(chuàng)建于1956年，是以錢學(xué)森先生工程科學(xué)思想建所的綜合性國家級力學(xué)研究基地，在國際力學(xué)界享有盛譽(yù)，為我國“兩彈一星”、載人航天事業(yè)及國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

中國科學(xué)院力學(xué)研究所是國務(wù)院學(xué)位委員會批準(zhǔn)的力學(xué)一級學(xué)科研究生培養(yǎng)單位，并設(shè)有博士后流動站?，F(xiàn)有中國科學(xué)院院士7人，中國工程院院士1人，研究員69人，副研究員、高級工程師和高級實驗師146人，中國科學(xué)院“百人計劃”入選者19人、國家杰出青年科學(xué)基金獲得者11人。