力學(xué)是自然科學(xué)的重要組成部分，因而是基礎(chǔ)科學(xué)。它的發(fā)展大體上可分為三個(gè)階段。

　　第一階段是在1900年之前。1687年，牛頓發(fā)表了“自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理”，奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)。他給出的力學(xué)三大定律適用于質(zhì)點(diǎn)這一理想模型和一切速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀運(yùn)動(dòng)。但針對(duì)質(zhì)點(diǎn)這一簡單模型所給出的力學(xué)基本規(guī)律，卻并不能直接用于解決很多具體問題。因而后人又提出了剛體、連續(xù)介質(zhì)、理想流體、線彈性體等力學(xué)模型，分別適用于一類物體。

　　要強(qiáng)調(diào)的是，無論是牛頓的力學(xué)基本規(guī)律還是這些模型，都不是單純地通過邏輯思維得到的，而都是在人們觀察研究具體的物體運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上，逐步提煉形成的。即作為基礎(chǔ)科學(xué)的力學(xué)，并不是先形成系統(tǒng)性的基礎(chǔ)理論，再用于解決具體的問題。而是研究具體問題在先，形成系統(tǒng)理論在后。

　　到1900年，在上述理想模型基礎(chǔ)上的力學(xué)研究已趨于成熟。

　　1900年以后，航空等新興工程技術(shù)的出現(xiàn)，向力學(xué)提出了諸如飛機(jī)的升力和阻力的計(jì)算等新問題，這在當(dāng)時(shí)的流體力學(xué)框架內(nèi)是無法解決的。

　　德國的大數(shù)學(xué)家Klein正好在此時(shí)期提出，科學(xué)和技術(shù)應(yīng)該緊密結(jié)合起來。即科學(xué)要有意識(shí)地面向技術(shù)發(fā)展的需求，技術(shù)要有意識(shí)地依靠科學(xué)解決問題。Prandtl，von Karman和錢學(xué)森等是這一思想的強(qiáng)有力的支持者。他們具體實(shí)踐了將自然科學(xué)理論和復(fù)雜工程技術(shù)問題相結(jié)合的新方向，為力學(xué)的發(fā)展開辟了一條康莊大道。

　　實(shí)際上，如果不像量子力學(xué)那樣開辟了超出經(jīng)典力學(xué)范圍的新領(lǐng)域，而是仍然停留在經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi)，則力學(xué)的發(fā)展，或其基礎(chǔ)研究，只能是通過研究新的、用原先的力學(xué)模型不能涵蓋的問題而實(shí)現(xiàn)。而新問題的選擇，對(duì)最終能否形成系統(tǒng)的成果及其價(jià)值有重要影響。工程技術(shù)顯然對(duì)人類的發(fā)展有重要影響。因此，Prandtl、von Karman和錢學(xué)森等提倡的，經(jīng)實(shí)踐證明是推動(dòng)力學(xué)發(fā)展的最重要途徑之一。

　　他們提倡的力學(xué)發(fā)展道路有如下特色：

　　(1)將工程技術(shù)中的前沿問題，提高到自然科學(xué)的水平來解決，而不是像工程師那樣，更多地依靠經(jīng)驗(yàn)。由于問題復(fù)雜，在原有力學(xué)模型上得到的規(guī)律不足以解決問題，因而要針對(duì)工程技術(shù)問題，提煉出相應(yīng)的新的力學(xué)模型。對(duì)這些模型研究的成果，當(dāng)然不會(huì)像力學(xué)基本規(guī)律那樣適用于一切宏觀運(yùn)動(dòng)，但卻是解決一類問題的基礎(chǔ)知識(shí)。以Prandtl的邊界層理論為例，它的成果只適用于雷諾數(shù)很大時(shí)的情況。但在還無法以直接求解Navier-Stakes方程的方法解決整個(gè)流場計(jì)算的情況下，卻提供了近似計(jì)算整個(gè)流場的可靠方法。正是在這類基礎(chǔ)研究成果的支撐下，航空技術(shù)才得以飛速發(fā)展，由最初的萊特兄弟的簡單飛機(jī)發(fā)展到今天的水平。

　　(2)創(chuàng)造了新的研究方法：因工程技術(shù)問題復(fù)雜，要用自然科學(xué)的方法解決它，必須對(duì)工程技術(shù)問題有深刻的物理認(rèn)識(shí)，分清什么因素起主導(dǎo)作用，才能提出簡化但能反映問題本質(zhì)的物理模型。同時(shí)，在力學(xué)原有的理論和數(shù)學(xué)方法不足以直接用來處理這類新的模型時(shí)，必須創(chuàng)造新的理論和新的數(shù)學(xué)方法。二者結(jié)合，就形成了人們通常說的應(yīng)用力學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)。邊界層理論促進(jìn)了數(shù)學(xué)中漸近分析方法的發(fā)展，就是一個(gè)典型例子。

　　(3)在推動(dòng)工程技術(shù)問題解決的同時(shí)，大大豐富了力學(xué)的方法、概念和理論，推動(dòng)了力學(xué)新學(xué)科分支的發(fā)展。這方面的例子不勝枚舉。如邊界層理論，可壓縮流體力學(xué)理論，氣動(dòng)熱力學(xué)理論，高超聲速傳熱和燒蝕理論等等。同時(shí)還提煉出了直接可用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)的一些規(guī)律，如降低跨聲速飛行器波阻的面積律和設(shè)計(jì)無激波翼型的理論等。力學(xué)的這些成果，開始時(shí)是以解決具體的工程技術(shù)問題為目標(biāo)而發(fā)展起來的，但由于它力求在自然科學(xué)的水平上解決問題，最終成為了自然科學(xué)的重要組成部分。

　　所以，力學(xué)面向工程技術(shù)的需求，絲毫不降低其基礎(chǔ)科學(xué)的性質(zhì)，而恰恰有利于力學(xué)本身的發(fā)展。實(shí)踐證明，這是既能解決重大工程技術(shù)問題，又有效地促進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)展的雙贏途徑，是發(fā)展力學(xué)的康莊大道。

　　1960年以后，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)開始高速發(fā)展，同時(shí)航天等高新技術(shù)的大發(fā)展，又提出了很多超出已有力學(xué)框架的前沿課題。錢學(xué)森先生敏銳地指出，要非常重視計(jì)算機(jī)的發(fā)展，盡量發(fā)揮其在解決力學(xué)問題中的作用。正是在這樣的指導(dǎo)思想下，無論在國際還是國內(nèi)，計(jì)算流體力學(xué)(當(dāng)然也有計(jì)算固體力學(xué)等)在航空航天技術(shù)需求的推動(dòng)下，得到了極大的發(fā)展。解決了航天技術(shù)中的氣動(dòng)力、氣動(dòng)熱和材料結(jié)構(gòu)、飛行性能等的復(fù)雜計(jì)算。發(fā)展出了針對(duì)各種問題的有效算法，包括適用于各種復(fù)雜外形的靜、動(dòng)態(tài)網(wǎng)格技術(shù)，相應(yīng)的幾何守恒理論，邊界處理方法，以及算法、網(wǎng)格、邊界處理相協(xié)調(diào)的理論方法。計(jì)算力學(xué)的發(fā)展，使得更接近于直接從力學(xué)基本規(guī)律出發(fā)解決工程技術(shù)問題，使科學(xué)和工程技術(shù)結(jié)合達(dá)到新的水平。

　　另一方面，對(duì)目前也還有不少無法完全依靠計(jì)算解決的復(fù)雜問題，如包含有湍流、流動(dòng)轉(zhuǎn)捩、燃燒和化學(xué)反應(yīng)等的工程技術(shù)問題，仍然要靠提出相應(yīng)的力學(xué)模型以簡化計(jì)算來解決。有些還要作更為細(xì)致的研究。例如，為了獲得高溫氣體熱物性參數(shù)，化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)及催化反應(yīng)系數(shù)，須在微觀條件下作物理力學(xué)的計(jì)算。為了解材料的熱性能，須在細(xì)觀條件下作細(xì)觀計(jì)算。為解決飛行器對(duì)雷達(dá)隱身的問題，要找到有效求解電動(dòng)力學(xué)及流體力學(xué)方程相耦合時(shí)的方法等。在以上計(jì)算和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，再作深刻的物理分析，就可很好地建立新的力學(xué)模型。

　　為了給出飛行器在復(fù)雜飛行狀態(tài)下的最優(yōu)化氣動(dòng)外形，要發(fā)展受氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、控制、防熱等多種約束條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

　　上述一系列問題的研究，既可大大促進(jìn)航天技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)新的力學(xué)學(xué)科分支的出現(xiàn)和成長。例如，計(jì)算力學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)是力學(xué)的一個(gè)新的重要分支，其成果也已被大量吸收進(jìn)計(jì)算數(shù)學(xué)學(xué)科中。物理力學(xué)也正在形成和發(fā)展中。

　　以上所列舉的例子雖然幾乎全都和流體力學(xué)有關(guān)，但如疲勞、斷裂、損傷等固體力學(xué)分支，顯然也是在解決工程技術(shù)問題的過程中發(fā)展起來的。

　　當(dāng)然，力學(xué)面向工程技術(shù)的需求只是力學(xué)發(fā)展的一個(gè)方面。不直接針對(duì)工程技術(shù)需求的力學(xué)也在發(fā)展。如針對(duì)氣象和海洋的流體力學(xué)，針對(duì)地球構(gòu)造的地質(zhì)力學(xué)，跨學(xué)科的生物力學(xué)、電磁固體力學(xué)，研究納米尺度范圍內(nèi)特有現(xiàn)象的力學(xué)等等。也有如非線性波、孤立波、混沌等針對(duì)特有現(xiàn)象或規(guī)律的力學(xué)。還有如理性力學(xué)、分析力學(xué)等更理論化的分支。但它們大部分也是針對(duì)某一類實(shí)際問題而作的研究，只不過不是工程技術(shù)問題而已。而實(shí)際上，一些不針對(duì)具體問題，而純粹作理論推導(dǎo)的研究，則最終都失去了發(fā)展的動(dòng)力。

　　從20世紀(jì)以來力學(xué)學(xué)科的發(fā)展過程看，不可否認(rèn)的是，無論是在國內(nèi)還是國外，結(jié)合工程技術(shù)前沿問題而開展的力學(xué)研究在擴(kuò)展和豐富力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科內(nèi)涵上起了最大的作用。這并不令人意外。100多年前，恩格斯就曾經(jīng)說過：“技術(shù)在很大程度上依賴于科學(xué)狀況，那么科學(xué)卻在更大得多的程度上依賴于技術(shù)的狀況和需要。社會(huì)一旦有技術(shù)上的需要，這種需要就會(huì)比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)?！盞lein、Prandtl、von Karman、錢學(xué)森等通過自己在科學(xué)技術(shù)中的實(shí)踐得到的發(fā)展力學(xué)的道路，印證了恩格斯從觀察社會(huì)的發(fā)展所得到的結(jié)論，真可以說是“不謀而合”。

　　在當(dāng)前，囿于簡單理想模型做純力學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)研究的發(fā)展空間恐怕不會(huì)很大了。20世紀(jì)六七十年代，人們從實(shí)際中提煉出了非線性波、孤立波、混沌等概念和模型，曾引起科學(xué)界的很大關(guān)注。但由于其研究于解決力學(xué)中的實(shí)際問題幫助不大，所以雖然它對(duì)應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展起了作用，在其他學(xué)科中也有一定的應(yīng)用，但近年來在力學(xué)界已不再是熱門了。而根據(jù)工程技術(shù)需求的前沿發(fā)展力學(xué)，則仍然有強(qiáng)大的生命力。一件有意思的事是，在非線性水波理論中曾經(jīng)有一個(gè)結(jié)果，從數(shù)學(xué)內(nèi)涵來看，和非線性光學(xué)中的一個(gè)結(jié)果是一樣的。但后來光學(xué)中的結(jié)果得到了諾貝爾獎(jiǎng)，而力學(xué)中的盡管得到在先，卻沒有得諾貝爾獎(jiǎng)。其原因恐怕是光學(xué)中的結(jié)果在推動(dòng)光學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起了重要作用，而力學(xué)中則缺少應(yīng)用的價(jià)值。

　　由以上的歷史回顧，不難得到以下結(jié)論：力學(xué)的發(fā)展主要是通過解決重要的實(shí)際問題而實(shí)現(xiàn)的，不與具體問題聯(lián)系的“純”理論研究，不是力學(xué)發(fā)展的主流。

　　要實(shí)質(zhì)性地推動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，就要選擇重要的實(shí)際問題，而不是一般的小問題。而重要的、新興的工程技術(shù)問題應(yīng)該至少是首選之一。

　　力學(xué)對(duì)這些問題的研究，不但可以推動(dòng)問題的解決，而且還能形成新的學(xué)科分支，豐富整個(gè)自然科學(xué)的內(nèi)涵。