圖書序言
1.1 歷史概述
力學是物理學中發展最早的一個分支,它和人類的生活與生產聯繫最為密切。早在遙遠的古代,人們就在生產勞動中應用了槓桿、螺旋、滑輪、斜面等簡單機械,從而促進了靜力學的發展。古希臘時代,就已形成比重和重心的概念。阿基米德(Archimedes,約西元前287-前212)的槓桿原理和浮力原理提出於西元前二百多年。我國古代的春秋戰國時期,以《墨經》為代表作的墨家,總結了大量力學知識,例如:時間與空間的聯繫、運動的相對性、力的概念、槓桿平衡、斜面的應用以及滾動和慣性等現象的分析,涉及力學的許多部門。雖然這些知識尚屬力學科學的萌芽,但在力學發展史中應有一定的地位。
16世紀以後,由於航海、戰爭和工業生產的需要,力學的研究得到了真正的發展。鐘錶工業促進了等速運動的理論;水磨機械促進了摩擦和齒輪傳動的研究;火炮的運用推動了拋射體的研究。天體的運行提供了機械運動最純粹、最精確的數據資料,使得人們有可能排除摩擦和空氣阻力的干擾,對機械運動得到規律性的認識。於是,天文學為力學找到了一個最理想的「實驗室」,這就是天體。但是,天文學的發展又和航海事業分不開,只有等到16、17世紀,這時資本主義生產方式開始興起,海外貿易和對外擴張刺激了航海的發展,這才提出對天文現象作系統觀測的迫切要求。第谷‧布拉赫(Tycho Brahe, 1546-1601)順應了這一要求,以畢生精力採集了大量觀測資料,為克卜勒(Johannes Kepler, 1571-1630;大陸用「開普勒」)的研究做了準備。克卜勒於1609年和1619年先後提出了行星運動的三條規律,即克卜勒三定律。
在數學方面,13-14世紀英國牛津大學的默頓(Merton)學院聚集了一批數學家,對運動的描述作過研究,他們提出了平均速度的概念,後來又提出加速度的概念,為新科學的誕生做了準備。
16-17世紀,以伽利略(Galileo Galilei, 1564-1642)為代表的物理學家對力學開展了廣泛研究,得到了落體定律。伽利略的兩部著作:《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》(1632年)和《關於力學和運動兩門新科學的談話》(簡稱《兩門新科學》;1638年),為力學的發展奠定了思想基礎。隨後,牛頓(Isaac Newton, 1642-1727)把天體的運動規律和地面上的實驗研究成果加以綜合,進一步得到了力學的基本規律,建立了牛頓運動三定律和萬有引力定律。