| 单词 | 物理力学 |
| 释义 | 【物理力学】 拼译：physical mechanics 研究宏观力学现象的微观理论，是近代力学的分支。其目的是从构成物质的微观粒子(原子、分子等)的结构和相互作用出发，找出介质及材料力学性质等的计算方法，并对力学过程的微观机理进行研究，使力学问题的解决建立在微观分析与计算的基础上。它从物质的微观结构出发，跳出了传统连续介质理论框架，将宏观与微观结合起来，使力学问题的解决可以不完全或不直接依靠宏观的实验来提供论据。因此它既是为工程技术服务的科学技术，又是使力学的理论向微观层次深化的基础性学科。 20世纪50年代，钱学森编写了《物理力学讲义》，开辟了这门学科的发展道路。物理力学的一些内容虽早已分散在其他学科中作了研究，但集中起来进行系统深入的研究，当成一门新兴学科加以发展，还是钱学森首先提出来的。这对力学的发展和现代化起了很大的推动作用。物理力学建立和发展的时代背景，主要是出现了多种有重要意义的极端条件下工程问题。例如核爆炸、宇航技术等，涉及的温度可达几千度到上亿度，压力达1015pa，应变率达每秒106～108等。在这样的条件下，介质和材料的性质很难用实验方法直接测定，需要利用从微观或细观结构出发来推算宏观性质的方法。此外在某些力学问题中，出现了远离平衡态或是特征尺度与微观结构的特征尺度可以比拟的情况，此时必须从微观结构分析入手处理宏观问题。又如由于连续介质力学理论在处理时间和空间尺度极小的问题时遇到困难，这就必须把这些问题放在原子尺度和原子中相互作用时间尺度上来解决。此外材料科学的发展需要提出能真正揭示出问题本质的指导新材料设计的微观现论模型和计算方法。近代物理学的发展，特别是原子分子物理及统计物理的发展，加上近代计算机和计算方法的发展，为物理力学的研究提供了良好的基础，使这门学科的建立和发展成为可能。物理学的发展大致分为2个阶段。从20世纪50年代到70年代初，主要集中在高温高压下介质材料的物理性质研究。这是因为流体介质方面的统计热力学理论已比较成熟，且原子分子物理又提供了比较充分的基本数据，因此有条件开展这方面的工作。例如，高温气体的热力学与输运系数以及辐射性质的研究同高超声速气体动力学的发展及核爆炸技术的需要密切相关。用从微观到宏观的理论计算方法已获得了高达几十万度甚至上亿度的高温气体的性质。又如，由于工程上和强爆炸力学的需要，开展了高压固体状态方程的研究。由于甚高压下介质的性质可以当作流体，而压力高达几十帕到1015Pa下的固体，原子之间的相互作用仍然可以在原子分子理论的基础上加以处理，通过由微观到宏观的计算获得了成功，并把所获成果应用到工程上，证明了物理力学方法的有效性。70年代以来，新技术和高技术又有了长足发展。激光的出现以及激光在工程上的应用，提出了一系列新的力学问题。在这些问题中至少在激光照射的能量沉积过程中就存在着许多瞬态过程，而这些过程涉及高温高压状态以及同强辐射的相互作用问题。对这些过程不能直接由连续介质理论入手处理，只有基于微观理论去认识这些过程和对问题进行研究，才能过渡到以连续介质力学方法处理这些问题。固体力学的发展在材料本构关系、强度与断裂方面，建立了一套包括损伤力学、断裂力学等全新的科学方向。这再次激发人们要发展微观理论、细观力学和宏观理论，即发展多层次的理论。材料力学性质的微观理论是在原子与分子层次上的研究，当它与材料性质联系起来，并借助于其他层次的理论，就可对材料力学性质进行预测，最终成为能指导材料设计的原子分子工程。由于能够从原子与分子尺度上去观察细致的过程，人们有希望对那些远离平衡的过程进行深刻研究。这些过程所涉及的问题有激波波阵面结构、爆轰波结构、燃烧锋面结构，以及界面或细小亚结构附近的流动、变形与破坏过程等。在那些远离平衡的力学现象中已给不出宏观的唯象参数和唯象规律，因此微观描述就成为唯一可行的办法。大规模微粒子、微缺陷在外力下的运动产生的向宏观力学现象的过渡，也还有待于建立合适的统计模型。目前，这门学科形成了下列一些重要研究方向：(1)固体材料力学性质的微观理论；(2)力学问题的分子动力学模拟；(3)高压固体状态方程与高温气体(4)辐射输运及辐射流体力学；(5)激波物理及爆轰波物理；(6)激光、粒子束与材料相互作用动力学研究；(7)物理力学计算中的原子分子参数研究；(8)新材料的原子分子设计。根据新技术和高技术发展的需求，预计今后10年物理力学的研究，将在材料力学性质的微观理论，高温高压条件下物理性质的研究，激光与物质相互作用机理的研究，以及新材料的原子分子设计等方面取得较大进展。【参考文献】：1 苟清泉．物理力学的发展与展望．力学进展，1991，21(1)：1～5(合肥工业大学薛伟博士撰) |
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