一、进入20世纪，力学已脱离物理学母体而独立成长壮大 德国杰出的物理学家劳厄 (Max von Lane) 曾指出：“力学是最早开始的一门学科”，其发展有着悠久的历史。古希腊时代的力学附属于自然哲学，后来则成为物理学的一个大分支。17世纪后期，1687年随着牛顿 (New-ton) 三大定律的提出，力学遂开始形成为一门独立学科，“牛顿的力学观形成了所谓的牛顿力学体系”。18世纪牛顿力学体系向深度和广度两个方面推进，即：· 一是在牛顿力学的基础上，拉格朗日 (Lagrange) 通过引进广义坐标建立了分析力学，使多质点系统的运动问题得到解决; · 二是牛顿力学和具体物性相结合，相继产生了固体力学和流体力学等分支科学。 19世纪，大工业的生产背景促进了力学与工程技术的进一步结合，并促使力学在应用方面的发展，从而推动了水力学、结构力学、弹性力学和粘性流体力学等分支力学的建立。至19世纪末，力学已是相当发展并成体系的独立学科。20世纪上半世纪，力学发展的最大特点是：其研究对象已不再囿于理想模型，而转向以自然界和工程技术中所见的复杂介质或系统为对象、并建立新的力学模型以形成新的力学分支，从而促成力学成为技术科学和各种工程的重要基础。这由20世纪开头的60年中，力学的发展对航空、航天技术的贡献所具有的决定性作用就可看出。这一阶段的力学构成了所谓的近代力学。 20世纪60年代中以后，大批新兴力学学科分支如雨后春笋般地涌现而构成了现代力学的大厦。就现代力学学科分支而言迄今已逾100个，估计这一趋势将延伸至21世纪并有更大的发展。如果根据各分支力学研究对象的不同，将以连续介质为研究对象的力学分支统统划归连续介质力学类，而余下的则划入一般力学类(一般力学通常是指以质点、质点系、刚体、刚体系及抽象的动力学系统为研究对象的力学，一般力学除研究离散系统的基本力学规律外，也研究某些与现代工程技术有关的新兴学科理论，如外弹道学、陀螺学、姿态动力学)，则可大致窥见现代力学的概貌。 由以上所述可见，力学是一门基础学科，虽然它的经典部分是物理学的重要组成部分，但它也是工程技术科学的基础;同时由20世纪所涌现的大批新兴力学学科分支来看，它们实际上早己远离物理学领地而不再包含在物理之中了。 二、20世纪的物理学 为了进一步说明力学从物理学中分化出来以后，已与物理学没有太多的直接联系，且力学的成就也并未被物理学所吸收，我们不妨来看一下物理学家对20世纪的物理学所作的回顾。自20世纪初物理学取得了作用量子的概念及狭义相对论时空观这两大突破后，便即沿着这样一个明显的轨道发展：这就是物理学家们希望用为数尽可能少的原理，去解释为数尽可能多的物理现象。 还在经典力学体系经过约200年发展、到19世纪中叶的时候，由于能量守恒定律的发现、热力学和统计物理学的建立、以及法拉第 (Faraday) 和麦克斯韦 (Maxwell) 电磁理论的创立而使物理学取得了辉煌的成就。这时的物理学家几乎认为经典力学就是物理学的全部。然而，随着物理学的进一步发展却又导致了一系列经典理论无法解释的新现象的出现，如光电现象和黑体辐射等。在这种情况下，以爱因斯坦 (Albert Einstein) 为代表的一代物理学家冲破了旧理论框架的束缚，从根本上改变了物理学上的某些基本概念而使物理学步入了一个新的历史阶段。 进入20世纪的1905年，爱因斯坦在《论运动物体的电动力学》中系统地提出了后来被称为“狭义相对论”的理论，这一理论把经典力学作为低速时的特殊情况包括在内，而揭示了作为物质存在形式的空间和时间在本质上的统一性，以及力学运动和电磁运动在运动学上的统一性。此外他还导出了质能的相当性(这一相对论的重要结果之一为以后核能的利用奠定了理论基础)。1915年爱因斯坦创立了广义相对论，弥补了经典力学无法解释的物体强引力场中行为的这一漏洞。此后爱因斯坦在宇宙学、引力和电磁的统一场论方面进行探索。1917年他发表了《根据广义相对论对宇宙学所作的考察》，提出了宇宙有限无边的假说。此后便一直致力于统一场论的研究，但没有取得实质性的进展。取得真正进展的是量子场论。 20世纪40年代，量子电动力学的发展成功地解释了电磁相互作用。60年代量子色动力学的发展解释了强相互作用。随着弱相互作用与电磁相互作用的统一(即温伯格—萨拉姆电弱统一理论)为各种相互作用统一理论的建立迈出了成功的一步。其后又希望把强相互作用也统一起来(即后称之为大统一理论的)，不过迄今尚还缺乏实验证据。当代物理学家一方面致力于将多种超弦理论统一起来(M理论)，另一方面则又试图通过对弦论的研究并在一定条件下将20世纪理论物理的两项最伟大成就(量子场论和广义相对论)融为一体。 超弦理论是人们抛弃了基本粒子是点粒子的假设而代之以基本粒子是一维弦的假设而建立起来的自治的理论。弦理论在20世纪70年代提出时是为求解决强相互作用问题的，后来人们发现超弦理论实际上是一种统一理论，人们还发现，理论上存在着五个自治的超弦理论、并还猜测着它们之间有着某种联系，近年这些已经得到了证明。当然现在还没有建立起一个完整的M理论，不过在1996年由四位美国物理学家提出的M理论的一种表述出发推导出的一些以前已知和未知的结果却很是令人鼓舞。建立一个完整的M理论和统一理论，将从根本上改变人们的时空观念而带来难已预测的意义。 现代宇宙学提出的大爆炸理论基本上也是一个物理学理论，现称之为宇宙的标准理论。在粒子物理学领域，基本粒子的夸克模型、电弱统一理论与色动力学理论的结合，形成了粒子的标准模型。这一标准模型已为目前实验所证实，不过，当进一步提高能量时，实验结果可能会偏离这一标准模型。力求解决粒子物理学中存在的问题，或建造高能加速器、或利用宇宙射线中的高能粒子遂又促使物理学家涉足天体物理领域。 在具有应用前景的物理学前沿课题中，InGaN多量子阱激光二极管的研制也取得了卓有成效的成果。旨在证实中微子具有质量的探测中微子振荡、B- E凝聚和高温超导等的研究也取得了一定的进展。 综观上述已可以说明，当代物理学的研究领域小至如弦论的研究尺度为10-35米。而大至如天文学研究尺度为10-26米，这反映了当代物理学正朝着微观和宇观方向发展的趋势：从20世纪物理学所涉足的内容来看，它们确实已和力学没有多大的联系。 三、关于力学的基础学科理论 如果说前面的叙述已使我们认识了力学学科的独立性的话，那么接着要明确的就是力学的基础学科的地位问题。谈镐生先生曾指出：力学学科和数学、物理等学科一样都有它们的双重性，“即它们既有基础性的一面，又有应用性的一面。从强调基础性的一面看，它们既可以称为基础学科;从强调应用的一面看，它们又可以称为技术科学”。对于后者，这是极明显的事实，例如第一节曾提到的力学对航空技术的贡献可以说是技术科学和工程技术相结合的典范。由于作为技术科学来看的力学的研究对象是一般性的，因而其研究成果也就有着广泛的应用而成为工程技术的基础。对于前者。 首先，因着力学是研究物质机械运动规律的科学，在其与细观和微观层次的耦合上、与其他运动形态耦合上以及向宇观扩展上，都有大量的未知东西需要力学家去探索，也即力学学科担负着认识自然的任务，这正是基础学科的任务。 其次，力学学科既是以研究物质机械运动为己任，而机械运动却又是存在于大至星系、宇宙，小至超显微粒的物体中，因此它又是无所不在而成为天地生的基础。天地生既为基础学科中的三个，力学便是基础科学的基础，其基础学科的地位自是毋用置疑的。 最后，我们还要强调一点的是：由于基础学科之间的并列性并不表示它们间没有彼此的逻辑依赖性，而并列性的依据主要在于研究物质世界时看问题角度之并列性，以及所含问题足以使它们构成一个系统的研究领域。力学之着眼于物质机械运动规律的研究，这正是研究物质运动的一个重要视角。所以现代力学与其他基础学科一样，也是与物理学并列的基础学科。由此也可以看出我们在第一节中引述的一些混淆力学和物理学的认识和做法的需要商榷了。 四、力学学科评价体系的讨论 力学学科既是一个独立的、且是与物理学并列的基础学科，自然就不一定要在任何场台下都要唯物理学马首是瞻。这里我们要特别讨论一下它的以SCI为评价标准的评价体系问题。1. SCI不能作为力学学科的唯一评价标准(这里不涉及“SCI”是否适合作为物理学的唯一评价标准)。 力学是基础学科。凡属基础学科，其研究的情况也是复杂的。有的成果需要长期积累才能取得，而且常常出现费时费力、难见功效的局面。例如流体力学中的湍流及转捩问题，这是一个重要而古老的问题，它曾经吸引了不少最著名的力学家对它的研究，但至今仍是流体力学中需要进一步研究的最重要的一个问题。又有的其抽象得几乎难以说清它的应用，还有的其应用又随处可见。例如较抽象的非完整力学(分析力学中的一个理论分支)在水力学、一般链式系统(如机器人、人体模型等的有限节模型)、变质量系统等领域就有着重要的应用，而人造地球卫星对接时要求两个卫星以同样角速度转动，这本身也是个典型的非完整力学问题。因此，基础学科研究的评价也就决非一个“SCI评价体系”就能评得出的。 除此，特别要提到的一种情况是力学中不同的分支它们各自的科研特点并不完全相同(特别是微观研究方法方面)，其中有的工程性很强，所需实验设备也是一项复杂的科研，规模庞大，投资昂贵，动辄就需相当数量的科研人员参加，耗时较长才能建成。建成后进行实验的每一课题组的人数也不少，最后取得成果的时间可能也很长，但以研究成果发表文章的篇数并不多，而每篇文章的署名者又只是课题的主要负责人。这样，当SCI作为个人研究成果的评价标准时就既不客观、也不公平。这与科研物资条件要求不高、实验设备要求较少、课题规模不大，每年发表的SCI论文数量不多的情况相比就更显得不公。所以SCI作为力学学科研究的唯一评价标准是不适合的。 2. 对以SCI作为力学学科评价标准的若干反诘 (1) SCI的局限性和偏向性 SCI收录仅限于期刊文章，而专刊文献、会议录、科学报告、标准、学位论文及专著均不收录。又SCI收录的期刊以英、美和荷兰的英语期刊为主，约占全部来源期刊的70%：这是其在文献类型及语言收录方面的局限性;就自然科学、技术科学和工程技术三类而言，SCI收录重点仅在自然科学方面，这是SCI收录的偏向性。以局限性和偏向性难以构成“SCI论文”的绝对标准。我们认为一件事物的评价，从不同的角度进行是正常的，评价体系的多样化、多指标评价是评价发展的必然趋势。 (2) 关于SCI选用期刊的学术水平及其上所发表论文的排序 国内常见：谁在SCI选用期刊上发表了论文，谁就代表了最高学术水平而将得到所在单位的认可和丰富的奖励，且其身价似乎也绝对高出国内期刊上论文发表者。不信，有事实为证：某高校的科技奖励条例明确规定，凡在SCI收录的Nature及Science杂志上发表论文的每篇奖励5万元;在各类专业期刊而被SCI摘引的奖6000元/篇;在国家核心专业期刊发表论文的奖1000元/篇;在国家级期刊上发表论文的奖500元/篇(至于以不太体面的手段获得“省科技进步奖”之类的上报为“达到国际水平”、“达到国内水平”或“填补国内空白”者不在此内)。鉴此，我们认为尽管“SCI杂志”中不乏许多学科中的权威杂志，但我们仍要说SCI选用期刊间的“实际学术水平”相差也不少，也就是说SCI中也包含了不少学术水平不高的杂志。 其次，SCI以影响因子为其重要参数之一也丝毫说明不了期刊的学术水平，例如根据1996年的数据，《临床研究》的影响因子为51.00，最高;而著名的《生物化学杂志》的影响因子却几近于零，最低。 第三，任何期刊都有自己偏重的领域。就以知名的Nature及Science而论，虽其涉及学科稍宽，但还是偏重于生命科学(它们发表生命科学方面的文章分别为70%及60%)，这种状况显然与我国当前科技界实情不符。根据美国科技信息研究所 (ISI) 的统计，我国科技人员发表在ISI系统收录期刊上的论文以数量多少分别位于应用物理、凝聚态物理、材料科学及化学等领域。论文发表最多的十大学科中并无生命科学的位置。至于力学学科则更是罕见：这样，当单独重奖Nature及Science上发表文章者，难免不挫伤其他领域科技人员的积极性。 (3) 论文数量及影响因子 不少高校和科技管理部门常以论文数量要求科技人员，也常以论文数量向社会炫耀，职称评定更是必得多少方能上报，殊不知这样做的结果却使我们处于“数量增加而质量滞后”的负面阴影中。一生发表论文甚少、而其每一篇却又分量很重的科学家可以举出不少，他们却不是以量取胜的，Watson、Crick等还是以一篇论文而获诺贝尔奖的科学家呢。我们认为撇开质量而谈数量是没有意义的，那种重奖“SCI论文”并推崇数量的做法必然会导致相当数量的、专向选易被SCI收录的论文方向去高产SCI论文的作者的产生，从而导向功利性倾向并败坏学。 其次，作为SCI的一个重要参数的影响因子 (impact factor，IF) 决定着各期刊在JCR(期刊引文报告)中的排序和级别。有两个结论值得我们加以注意，即： · 影响因子的计算与论文的学术水平并无直接联系; · 不同学科间期刊的影响因子没有可比性。 这样，如果我们硬要将论文的学术水平和影响因子扯到一块的话，那么Einstein的相对论、Galois的伽罗瓦理论就根本谈不上科学价值，因为在它们被提出的当时根本就没有人引用。事实上，一个人做很前沿的工作，一两年无人跟踪、引用率低或没有引用本就是很正常的，能简单下科学价值不高的结论?再者论文引用的情况又是各式各样的：自引、他引、反对意见引、出于礼貌而稍提一下的引，你说哪种引能反映其学术水平呢? 3. 建立一个力学学科的评价体系 我们不说“在我国专家评审体制尚不健全、行政干预又较多的情况下采用SCI作为评价体系或许是一种无奈的选择”。因为既知“专家评审体制尚不健全”、“行政干预又较多”，又知采用SCI作为各种情况下的评价体系并不尽相宜，那么就应尽早结束这种所谓的“无奈选择”。为此，试对力学学科的评价体系提一点不成熟的看法： (1) 仿照SCI，借助中国科学引文数据库 (SCI- CSCD) 并参照以下原则建一个力学学科引用指数： · 对期刊赋予较高学术水平权重、以使学术质量在判定论文学术水平中起决定作用，井改变将只适合于评价宏观指标的IF值误作为评定学术水平的局面。 · 采用期刊他引率和作者他引率，以减少或消除不正当的自引行为。 · 设置国内检索系统收录指标。对力学学科建议考虑以下检索系统：中国科学院科学技术文摘;中国数学文摘;中国物理文摘;中国力学文摘。 · 设置国外检索系统收录指标。对力学学科建议考虑以下国外检索系统：《EI》、《CA》、《SA》、《PЖ》、《科学技术文献速报》。 · 设置国际评论性刊物及文献、文摘指标。这里特别建议考虑《Mathematical Reviews》、《AppliedMechanics Re-views》及《SolidMechanicsArchives》等刊物。 (2) 建立力学学科专家库。以为在诸如优秀学术团体、研究中心、大科学工程立项、科研成果水平以及科研人员个人论文和职称评审中，邀请相关领域知名的、并活跃在该领域前沿的专家学者参与评估、定性作好准备。 · 建立力学学科国内同行及小同行专家库。 · 建立力学学科国外同行及小同行专家库。 (3) 拟订力学学科专家评价制度。其中建议考虑： · 建立必要的答辩制度，以期减少和消除学术上的“搭车”、请“枪手”弄虚作假等不当行为。 · 采用回避制度。 (4) 建立有关学术不当行为的投诉和监督机构。 来源：刘浔江科学网博客，作者刘浔江。 |
GMT+8, 2024-11-25 10:58 , Processed in 0.051962 second(s), 22 queries , Gzip On.
Powered by Discuz! X3.4
Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.
