力學

力學（mechanics）研究物質機械運動規律的科學。自然物質有很多層次，從宇宙體系，宏觀天體和常規天體，到微觀粒子、纖維、晶體，到微觀分子、原子、基本粒子。一般理解的力學側重于研究自然或人工的宏觀物體。

力學是一門獨立的基礎學科，與力有關、運動和介質（固體、液體、氣體和等離子體），宏、細、微觀力學的學科，主要研究機械運動及其與物理學的相似性、化學、生物運動耦合現象。力學既是一門基礎學科，也是一門技術學科。它研究能量和力以及它們與固體的關系、液體和氣體的平衡、變形或運動之間的關系。力學可分為靜力學、運動學和動力學，靜力學研究力的平衡或物體的靜態問題；運動學只考慮物體如何運動，不討論它與力的關系；動力學討論物體的運動和它所受的力之間的關系。

現代機械實驗設備，如大型風洞、輸水隧道的建立和使用本身就是一項綜合性的科技工程，需要多工種配合、多學科的協作。

機械知識起源于對自然現象的觀察和生產勞動中的經驗。人們在建筑、在灌溉和其他勞動中使用杠桿、斜面、水泵等儀器，逐漸積累了對平衡物體受力的認識。古希臘的阿基米德最初奠定了靜力學的基礎，即平衡論。古代人還從對日、觀察月亮運行和弓箭、在輪子的使用中，學習一些簡單的運動規律，比如勻速運動和轉動。但是，力與運動的關系是在歐洲文藝復興之后才逐漸被認識的。

從16世紀到17世紀，力學開始發展成為一門獨立的學科、系統的學科。伽利略首先闡述了自由落體運動定律，提出了加速度的概念，并在實驗研究和理論分析的基礎上提出了解釋地面上物體和天體運動的慣性定律。17世紀末，牛頓繼承和發展了前人的研究成果(尤其是開普勒 行星運動的三大定律)提出了機械運動的三個基本定律，使經典力學形成了系統的理論。

根據牛頓 成功地解釋了萬有引力定律落體定律和行星在地球上的軌道。伽利略、牛頓奠定了動力學的基礎。在接下來的兩個世紀里，在眾多科學家的研究和推動下，它終于成為一門理論完善的經典力學。從此，力學的研究對象從單一的自由質點，變成了受約束的質點和受約束的質點系。這相位的標志是D D 提出的阿朗貝爾原理朗伯和拉格朗日建立的分析力學。后來，歐拉進一步應用牛頓 的運動定律推廣到剛體和理想流體的運動方程，這被認為是連續介質力學的開端。

運動定律和物理性質定律的結合，使得彈性固體力學的基礎理論和粘性流體力學的基礎理論成為世界上的孿生兄弟，而在這方面做出貢獻的正是納維德、柯西、泊松、斯托克斯等人。隨著彈性力學和流體力學基本方程的建立，力學逐漸從物理學中分離出來，成為一門獨立的學科。從牛頓到漢密爾頓的理論體系構成了物理學中的經典力學。彈性和流體基本方程建立后，給定的方程一時難以求解，工程技術中的許多應用力學問題必須用經驗或半經驗的方法來解決。這使得19世紀下半葉，在材料力學中、結構力學和彈性力學之間，以及水力學和流體力學之間，在風格上一直存在著顯著的差異。

20世紀初，隨著新的數學理論和方法的出現，力學研究再次繁榮起來，許多新的理論被創立同時解決了一大批工程技術上的關鍵問題，如航空工程中的聲屏障航天工程中的熱障等。這個時候，先驅者是普朗特和卡門他們善于從力學研究中的復雜現象中理解事物的本質，并能找到合適的數學方法解決問題，逐漸形成了一套獨特的方法。

自20世紀60年代以來，計算機得到了廣泛的應用，力學在應用和理論上都取得了新的進展。中國力學的發展經歷了一個特殊的過程。幾乎與古希臘同時，中國就有了相當水平的關于平衡和簡單運動形式的力學知識，但不同的是沒有像阿基米德那樣建立理論體系。到明末清初，中國在科學技術上明顯落后于歐洲。

力學是研究物質機械運動規律的科學。自然物質有很多層次，從宇宙體系，宏觀天體和常規天體，到微觀粒子、纖維、晶體微觀分子、原子、基本粒子。

一般理解的力學側重于研究自然或人工的宏觀物體。但由于學科的相互滲透，有時也涉及到各個層面的對象和相關規律，無論是宇宙層面還是微觀層面。

力學又稱經典力學，是一門研究正常大小的物體在受力情況下的變形以及速度遠低于光速的運動過程的自然科學。機械運動是物質在時間中運動、空間位置的變化，包括運動、轉動、流動、變形、振動、波動、擴散等。平衡或靜止是一個特例。

物質運動的其他形式是熱運動、電磁運動、原子及其內部運動和化學運動等。力是物質之間的相互作用，機械運動狀態的變化就是由這種相互作用引起的。靜動狀態不變，意味著所有的力在某種意義上都是平衡的因此，力學可以說是力的總和(機械)運動的科學。

力學在中文里的意思是力的科學。漢語“力”這個詞最初的意思是手臂用力，后來它包含了其他含義，但它與機械或運動沒有直接關系。力學”英語中的 quot機械與工程quot是 quot機械與工程quot(源自希臘語μ η χ α ν η ──機械)在英語中，mechanics是一個多義詞，可以解釋為“力學”，也可釋作“機械學”結構”等。

在其他歐洲語言中，這個詞的詞源和語義與英語相同。漢語中沒有對應的多義詞。20世紀50年代力學作為研究力量的學科術語引入中國時，被翻譯成英文“重學”，后來改譯作“力學”，一直使用至今。

力學的”和“機械的”在英語里和機械一樣，而在現代漢語里，“機械的”又可理解為“刻板的”這種不同語言詞義范圍的差異，有時會造成國際學術交流的波折。例如機械的(mechanical)其實自然觀指的是用力學解釋自然觀，而英語機械論者指的是力學，不是力學。

《自然哲學的數學原理》（又譯《自然哲學之數學原理》，拉丁文：Philosophiae Naturalis Principia Mathematica），是英國偉大的科學家艾薩克·牛頓的代表作。成書于1687年。《自然哲學的數學原理》是第一次科學革命的集大成之作，被認為是古往今來最偉大的科學著作，它在物理學、數學、天文學和哲學等領域產生了巨大影響。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，導出命題；對具體的問題（如月球的運動），他把從理論導出的結果和觀察結果相比較。全書共分五部分，首先“定義”，這一部分給出了物質的量、時間、空間、向心力等的定義。

第二部分是“公理或運動的定律”，包括著名的運動三定律。接下來的內容分為三卷。前兩卷的標題一樣，都是“論物體的運動”。第一卷研究在無阻力的自由空間中物體的運動，許多命題涉及已知力解定受力物體的運動狀態（軌道、速度、運動時間等），以及由物體的運動狀態確定所受的力。第二卷研究在阻力給定的情況下物體的運動、流體力學以及波動理論。壓卷之作的第三卷是標題是“論宇宙的系統”。由第一卷的結果及天文觀測牛頓導出了萬有引力定律，并由此研究地球的形狀，解釋海洋的潮汐，探究月球的運動，確定彗星的軌道。本卷中的“研究哲學的規則”及“總釋”對哲學和神學影響很大。

伽利略伽利雷

艾薩克牛頓

愛因斯