編者按

本文系茅以升先生1961年的文章，時過境遷，文中的部分思想和觀點可能已經(jīng)不再恰當(dāng)，但是有些還是很有趣且有借鑒意義的。具體大家可以自己評判。

茅以升（1896年1月9日―1989年11月12日），字唐臣，江蘇鎮(zhèn)江人。土木工程學(xué)家、橋梁專家、工程教育家，中國科學(xué)院院士，美國工程院院士，中央研究院院士。

力學(xué)中的基本概念問題

自然科學(xué)本身沒有階級性，但如何通過自然科學(xué)來認識世界和改造世界卻有唯物主義和唯心主義兩種對立的觀點和方法。拿科學(xué)技術(shù)中的一個基礎(chǔ)科學(xué)，同時也是一個古老學(xué)科――力學(xué)來說，就我們所接觸過的教科書中，包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等等，內(nèi)有1959年出版的翻譯的教科書，就有很多唯心觀點，有的還十分嚴(yán)重。這就不但必然要降低教學(xué)質(zhì)量，而且也會影響到人們的思想意識。這是我學(xué)習(xí)毛主席“矛盾論”和在工作實踐中體會出來的?，F(xiàn)就力學(xué)中的幾個主要問題，作一些初步的分析研究，懇求讀者指正。

從字面上看來，“力學(xué)”應(yīng)當(dāng)就是關(guān)于“力”的科學(xué)。但是沒有任何一本力學(xué)教科書能夠說得清楚，到底“力”是什么東西，至多只能搬出一些關(guān)于力的數(shù)學(xué)公式。力學(xué)奠基人之一的牛頓，在發(fā)表他的關(guān)于運動的三大定律的名著中說：“我在此只想指出力在數(shù)學(xué)上的概念而不考慮它在物理上的原因和地位”。連他這樣的力學(xué)大師都不愿說出力的物理概念，難怪一般教科書就要把人引到糊涂套里去了。

本來“力”這個名詞也實在用得太多了，好像可以給它戴上任何一頂帽子。打開今天的報紙，就可以看到：生產(chǎn)力、生命力、勞動力、能力、腦力、體力等等無窮的力。在一般自然科學(xué)中也可看到干擾力、穩(wěn)定力、親和力、熱力、水力等等各式各樣的力。至于力學(xué)中的吸引力、排斥力、摩擦力、靜力、動力、重力等等的力，更是數(shù)不清了。究竟所有這些力，指的都是些什么東西呢？無怪恩格斯說；“于是有多少種不能說明的現(xiàn)象，便有多少種力?！?/p>

他又說：“在自然科學(xué)的任何部門中，及至在力學(xué)中，每當(dāng)某個部分擺脫了力(重點是原有的)這個字的時候，就向前進了一步?！边@一現(xiàn)象的產(chǎn)生都是由于對力的本質(zhì)和作用用了形而上學(xué)觀點來理解和說明的緣故?！睹苷摗防镎f：“所謂形而上學(xué)的庸俗進化論的宇宙觀，就是用孤立的、靜止的和片面的觀點去看世界?！绷W(xué)中對力的看法正是如此。

現(xiàn)在先舉兩個例來說明力學(xué)中的概念問題。

平衡中的運動 

最簡單的平衡例子就是兩人拉繩，拉緊后，繩不動，人也不動，繩既“勢均”，人也“力敵”。繩拉緊時，人的手都要往后移，繩和手的“按觸面”就有位置的變動名為“變位”。繩的力是布滿在接觸面的，力隨著接觸面的變位就作了“功”，這個功就是手對繩結(jié)的“能量”，手對繩“使勁”就是給了能量而非給了力。手給繩的能量越來越多，繩被拉就越來越緊，等到拉無可拉，手不能再動時，繩就處于“平衡”狀態(tài)，手不放松，平衡不變。

繩子從松的情況而拉緊到平衡，經(jīng)歷了一個被拉長，也就是“變形”的過程。在這過程中，繩內(nèi)的每一“分子”都要移動，都有變位，所有各分子的變位就表現(xiàn)為繩子總的變形。繩子所以能平衡就是由于被拉長，而拉長即是使分子有運動，達就是“平衡中的運動”。

分子在變位時有一特性，名為“彈性”，即兩個分子分離時，它們就互相吸引，接近時，就互相排斥。這個吸引或排斥所產(chǎn)生的力，名為“應(yīng)力”。分子的應(yīng)力是和它的變位同時產(chǎn)生的，其結(jié)果就是應(yīng)力作了“功”。繩于內(nèi)各分子所作功的總和就是繩子里的總能量。繩子被拉長了，就是里面有了能量的表示。這能量從兩頭拉繩時所作的功而來的，繩內(nèi)有了能量，兩頭的能量就沒有了，形成“能量的轉(zhuǎn)化”。繩子兩頭有了約束的力，使繩子不能移動并因拉緊而存儲能量，就是使繩子平衡的條件。但是要使繩子拉得一絲不動是很困難的，再緊一點就是“輸入”能量，稍松一點，就是“輸出”能量，而拉繩力的大小就隨著起變化。因此，平衡總是暫時的，相對的，平衡中的運動總是經(jīng)常的。

人拉繩的力就是手和繩的接觸面上的力，但是，手拉繩，繩也拉手，這個接觸面上就有兩個方向恰恰相反的力，名為力和“反力”．力與壓力必然相等，因為它是同一能量轉(zhuǎn)化，同一個接觸面變位的結(jié)果。同時，繩子在瞬息平衡時，每個分子所接受的能量是相等的，變位是相同的，因而互相吸引的應(yīng)力也是相等的。兩頭拉繩的力如不相等，一大一小，繩子就要移動而失去平衡。

因此，當(dāng)物體為外力所約束而不能移動因而存儲能量時，它就處于平衡狀態(tài)。這個能量是另一物體轉(zhuǎn)化而來的。轉(zhuǎn)化時，這兩個物體相互作用，同時變形，它們接觸面就有變位，同時接觸面上也有了相等的力和反力。接觸面上的力即是約束物體使之平衡的外力，名為接觸力。等于平衡物體內(nèi)的應(yīng)力。

運動中的平衡

再舉一個簡單的運動的例子。兩個球在運動中相遇，快的趕上慢的，因而發(fā)生碰撞。兩個球都在運動就都有能量，能量多少決定于物體“質(zhì)量”和速度?？斓那驗槁乃钃?，慢的球為快的球所推動，兩球的速度就要起變化，快的變慢，慢的變快，因而快的球的能量減少，而慢的球的能量加多。

能量是守垣的，不能制造也不能消滅，這里的能量一減一增當(dāng)然就是兩球之間有了能量的“流動”。能量變化是物體運動變化的外來條件。在碰撞開始后，兩球速度起變化，但無論變化如何快，總需要一定時間，讓兩球速度扯平。在扯平以前，總是快的球在慢的后面，在每一瞬時，總是后面的球比前面的走得多。如果不是后面的穿過前面，這個矛盾如何解決呢？

過去的力學(xué)家對此作了解釋，但論證不足。其實，這只是兩球都能變形的緣故，兩個球都變形了，后面的就能向前靠攏，就在這靠找時，后面的球就能比前面的走得快了。球的變形可用黑炭涂在球面，從碰位處黑圈的大小，即可證明。兩球變形時，后面的速度比前面的大，兩球碰撞處接觸面就有了變位，對后面球是前進，對前面球是后退，同時接觸面上也有了力。力和變位在一起作了功，這個功就是快球傳給慢球的能量。能量就是由于兩球接觸面有了變位，又有了力，所以形成流動。在能量流動的瞬息時間，兩球受擠變形，輸入能量就分存于兩球中，同時兩球接觸面上，有迎面而來并且大小相等的力和反力，構(gòu)成暫時的約束力，因而兩球就處于一剎那間的平衡狀態(tài)中。這就是兩球在“運動中的平衡”。

平衡時，外面接觸能力等于內(nèi)部應(yīng)力。這個平衡隨著碰撞結(jié)束而結(jié)束。此后，兩球各以新的能景，新的速度，繼續(xù)運動。新的能量和速度決定于兩球的物理性質(zhì)，如果兩球都是塑性的，變形后而不能恢復(fù)原狀，如面團，兩球就結(jié)合成一體，以同一速度前進。如果兩球都是“彈性”的，變形可以完全消失，如皮球，那么，原來快的球就變慢而慢酌球就變快了。打彈子用的球是同一大小，同一性質(zhì)的，兩球碰撞后，這個的速度給了那個，那個的給了這個。動的球打不動的球，不動的球就變動了，動的球變不動了。這是由于能量的轉(zhuǎn)化，動的球的能量完全給了不動的球，能景交換引起速度的交換。

因此，兩個物體在運動碰撞時，速度變化引起物體變形，因而接觸面有變位，接觸面上的力和變位在一起作了功，就形成能量的轉(zhuǎn)化。能量轉(zhuǎn)化為運動變化的外因。接觸面上的力等于反力，在每一瞬間也等于物體內(nèi)的應(yīng)力。

一、力學(xué)是物體運動的矛盾論

上面提到在兩個物體相互作用下的運動與平衡，力與反力、變形與恢復(fù)、變位的進退等等物理現(xiàn)象，顯然，兩個物體的這樣相互作用就包含相互依賴和相互斗爭的許多矛盾，這些矛盾就推動著物體運動的發(fā)展。有的矛盾是屬于空間、時間的斗爭的；有的是在同一空間時間而屬于作用性質(zhì)的斗爭的，在物體運動中，這些矛盾都有普遍性、絕對性。

“存在于事物發(fā)展的一切過程中，又貫穿于一切過程酌始終”。恩格斯說：“運動本身就是矛盾，連簡單的機械的移動之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，也只是因為物體在同一瞬間既在一個地方又在另一個地方，既在同一個地方又不在同一個地方”。如果用變形的矛盾來解釋，那就是原來在后的物體，經(jīng)過變形，反而走在前了。所有上述的力與反力和變形、變位等矛盾都用于力學(xué)中的“作用和反作用”的范疇，都是列寧說明過的普遍性矛盾，這些矛盾中，變形與恢復(fù)雖具有普遍性，但遇特殊物體也有特殊性，如“塑料”變形，雖能恢復(fù)但不完全，有的甚至不能恢復(fù)，然而恢復(fù)的這個絕對的共性卻包含于“塑性”的個性之中，“無個性即無共性”。

每一矛盾的兩方面中，總有一方面是主要的，在某一瞬時取得支配地位，如力和反力，力是順著速度大的物體的，就是主動的，變形和恢復(fù)，變形是運動之所以形成的一個主要因素。更加運動與平衡，表面上同等重要，運動不能長期進行而無變化，但一有變化必須要有瞬息的平衡，平衡更是時刻變化的，而每遇一次平衡，即有一次運動，然而，運動是絕對的，平衡是暫時的?！笆澜缟蠜]有絕對地平衡發(fā)展的東西”，因而在運動與平衡的矛盾中，運動是矛盾的主要方面，經(jīng)常取得支配的地位。“取得支配地位的矛盾的主要方面起了變化，事物的性質(zhì)也就隨著起變化”。平衡只是在運動起了變化時，才能“曇花一現(xiàn)”。

運動怎樣才能起變化呢？這就必然要有一個外因，就是一個本身所不能具備的外來條件。上文說過，這個外因就是從另一個物體帶來的能量的轉(zhuǎn)化。恩格斯說得對：“運動或所謂能量的形態(tài)變化”，“總是至少在兩個物體之間發(fā)生的過程。這就明白指出能量和運動的關(guān)系。

但力就不如此，它是在能量轉(zhuǎn)化中，由兩個物體在相互作用下產(chǎn)生的，而且是和物體運動的變化，即整體變位和分子變位(物體變形)同時產(chǎn)生的，這個力和變位、變形就是外來能量存儲于運動物體內(nèi)的表現(xiàn)形式，而外來能量也就是另一物體的運動所表現(xiàn)的。既然力是和運動變化同時產(chǎn)生的，它如何能成為運動變化的外因呢？(能量轉(zhuǎn)化也和運動變化同時進行，好象能量轉(zhuǎn)化，和力一樣，也不成為外因。但這是指機械能，倘如是熱能或電能，它同樣能使運動變化，而熱與電就顯然是外因了。既然都是能，機械能也就成為外因。)

力不但不是運動變化的外因，而且也不是運動變化的內(nèi)因。它和變位、變形一樣，都在運動變化中有矛盾，然而也和它們一樣，都不是主要的矛盾，都不能在運動變化中取得支配地位。

力的大小和變位或變形有直接關(guān)系，而力和變位或變形在一起，就表明能量轉(zhuǎn)化的多少，然而它們都不能說明能量轉(zhuǎn)化，也就是運動變化的原因。運動變化的根本原因或內(nèi)在因素，也就是物體運動中的主要矛盾，應(yīng)當(dāng)是物體屬性中的“動性”和“慣性”，能量轉(zhuǎn)化是運動變化的外因，動性與慣性的矛盾是運動變化的內(nèi)因，“外因是變化的條件，內(nèi)因是變化的根據(jù)，外因通過內(nèi)因而起作用”。

物體的慣性是力學(xué)中的固有名詞，但和它對立而矛盾的“動性”這個名詞，卻是我杜撰的。物體的動性表現(xiàn)在：物體一有能量即有運動，運動隨著能量的變化而變化。物體能夠接受能量而且立即以運動形式來表現(xiàn)能量的存在，即是由于物體的動性。如果物體不能運動，既不能有整體變位，也不能有分于變位即物體變形，它就不能接受能量。

質(zhì)量和速度的乘積名為“動量”，是物體動性的衡量尺度。力是動量按時間的微分量度[＝(mv)]，能量是動量按速度的積分量度[＝]。力和能量的概念，都應(yīng)以動量的概念為基礎(chǔ)，因為動量包括“物質(zhì)”與“運動”的兩個最基本的概念(運動是物質(zhì)存在的形式)。

物體的慣性表現(xiàn)在：物體在從另一物體接收能量，或?qū)⒆杂心芰哭D(zhuǎn)移給另一物體時，總需有一定的時間，因而物體的運動或運動的變化總不是突然實現(xiàn)而是逐步實現(xiàn)的，表現(xiàn)為物體有維持現(xiàn)狀的“習(xí)慣”。能量進出所以需要時間有兩個原因：一是能量是要分布于物體的全部分子的，但能量進出只有一個“大門”，  即是和另一物體碰撞時的接觸面，從一個“大門”到全部分子當(dāng)然需要時間了；二是這個接觸面的“大門”總是比較小，對于能量進出，形成一個“瓶口”，接觸面愈小，能量進出愈慢。

物體慣性大小決定于它的“質(zhì)量”和“特性”(彈、塑、流變性等)，在變位時，只決定于質(zhì)量，也就是物體分子的多少和分于運動的難易。物體在接收能量時，還有三個“習(xí)慣”，一是將能量平均分布于所有的各分子，二是所收能量能少則少，愈少愈好，三是只要有可能，就把能量盡量排出。這些慣性的積極作用可以解釋物體運動中的許多問題，如“離心力”、“最小功”、“彈性”、“塑性”、材料“疲勞”等等。

動性和慣性是物體運動中的普遍性矛盾，貫串于物體運動的始終。和力與變位、變形的矛盾一樣，它們都有斗爭性和同一性，所有這些矛盾中的每個矛盾方面都不是孤立存在的?！凹偃鐩]有相它作對的矛盾的一方，它自己這一方就失去了存在的條件”。它們一方面互相對立，而又同時互相依賴，“雙方共處于一個統(tǒng)一體中”。

同時，這些“矛盾著的雙方，依據(jù)一定的條件，各向著其相反的方面轉(zhuǎn)化”。如力可化為反力，變形可化為恢復(fù)，前進的變位可化為后退的變位，以及運動可化為平衡，等等。特別是動性和慣性的矛盾雙方更是經(jīng)常轉(zhuǎn)化，比如奔馳的汽車突被剎車時，由于慣性，能量只能逐步減少，來不及流出的能量就使剎車下的汽車?yán)^續(xù)前進，這時的慣性就起了動性的作用。

上面所說的這些矛盾， 都使物體運動在能量轉(zhuǎn)化的條件下，可有兩種狀態(tài)，即是“相對地靜止的狀態(tài)和顯著地變動的狀態(tài)”。兩個物體在碰撞的一剎那問，有瞬息的平衡，這時好象只有物體變形的數(shù)量的變化，顯出靜止的面貌，但當(dāng)變形的“數(shù)量的變化達到了其一個最高點，發(fā)生了性質(zhì)的變化”。那么，平衡就消失，運動就“顯出顯著地變化的面貌”。

同樣，在拉繩的平衡中，起初由于分子變位的數(shù)量增長，顯出物體變形的運動，但當(dāng)數(shù)量增長到頂點時，運動就變化為平衡。然而達平衡還只是瞬息的。因此，矛盾的轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一或“對立的統(tǒng)一是有條件的、暫時的、相對的”，“而矛盾的斗爭性是無條件的、絕對的”。所有物體運動中的一切矛盾部以“質(zhì)量守恒”和“能量守恒”兩原則為基本條件而統(tǒng)一起來。

二、牛頓定律中的一些問題

根據(jù)上述理解，可以看出牛頓定律中的一些問題和現(xiàn)行力學(xué)教科書中常見的一些形而上學(xué)觀點。

關(guān)于物體運動的牛頓三定律（1687年發(fā)表），是古典力學(xué)的基礎(chǔ)。發(fā)表以后，科學(xué)界時有爭論，至今未息。然而三定律的權(quán)威性也越來越高，成為今天世界上所有力學(xué)教科書中的金科玉律。但是，定律雖末變，表達方式卻很不一致，常在教科書中引起混亂。

第一定律。牛頓原來的寫法是：“除非是對物體加了力，來強迫變更它的狀況，則物體繼續(xù)處于靜止?fàn)顩r，或繼續(xù)作直線勻速運動．”這里把力說成是可以“外加之物”，與物體本身無關(guān)，好象水中加鹽，不論水是冷是熱，鹽總是鹽一樣。然而，力并非如此，它是兩個物體有了接觸才出現(xiàn)的，不是從一個物體加到另一個物體的。而且，就照牛頓的話來“加”力，我們可以加一對平衡的力，所作的“功”相互抵消，那么，不是“加”了力以后物體的“靜止”成運動狀況還是沒有被強迫變更嗎？

實際是在一對平衡力下，物體也是有新的運動的，不過它不是變位運動而是變形運動。不過牛頓不把變形當(dāng)作運動而已。不論物體是在“靜止”（實系平衡）狀況或是作直線勻速運動，它里面是一定有能量的。在平衡物體表現(xiàn)為變形，在運動物體表現(xiàn)為速度，要變更這個平衡或運動狀況，就要變更它的能量，而力的變更只能是能量變化的結(jié)果而不可能是運動變更的原因。能量可以“外”加到另一個物體，而力則不能。由于這個定律指出在“不加力”時物體有繼續(xù)處于原來運動狀況的屬性，因而書中就把這一定律叫做“慣性律”。但在這定律內(nèi)，絲毫看不出慣性的積極作用，如同上面所提到的，因而這定律的原來寫法是不夠全面的。

第二定律。牛頓原來的寫法是：“運動的變更和所加的動力成正比，其方向同那個力在加上時的直線一致”，這條定律的原意是要說明力的大小和運動變化的關(guān)系。但是，和第一定律一樣，也是把力看成是外加之物，因而認為運動變化由于力的變化，而這是不對的。應(yīng)當(dāng)說，力和運動的變化都由于能量的變化，而且力更和物體的物理性質(zhì)有關(guān)，如彈性、塑性等。

如有三個質(zhì)量相等的球，在同一能量變化的條件下，那么，鐵球與木球產(chǎn)生的力不同于木球與皮球產(chǎn)生的力。一般力學(xué)教科書都把這條定律寫成；“力等于質(zhì)量乘加速度”好象一個孤立物體有了加速度既可有力一樣，請問，如果一孤立物體在運動中而有加速度，也就是有了力，則力隨運動作了功，運動繼續(xù)進行，功即加之不已，豈非創(chuàng)造了能量？如果力是兩個物體的共同產(chǎn)物，那么公式中，所謂物體的質(zhì)量和加速度究竟應(yīng)當(dāng)指那一個物體呢？而且，力的大小與物質(zhì)屬性有關(guān)，只問物體質(zhì)量大小而不問它的彈性塑性，更不合理。

第二定律中所提的運動的變更，一般都認為只是物體整體運動的變更，而不把物體內(nèi)分子運動的變更包括在內(nèi)。這也是不全面的。分子運動的變更表現(xiàn)為物體的變形，變形也應(yīng)當(dāng)是物體運動的一種，與分子運動的同時，產(chǎn)生了應(yīng)力，應(yīng)力和分子運動的變更成正比例。和整體運動―樣，分子運動的變更也是由于能量的變更。同一能量的變更，在整體運動上表現(xiàn)為物體加速度，在分子運動上表現(xiàn)為物體變形。

牛頓在宣布他的定律和相關(guān)理論時，對所謂力作了一個區(qū)分。在三大定律中，他把力說成是“外加力”，但在別處，他又常用“內(nèi)在力”，好像這兩個力有本質(zhì)上的不同，然而他并未解釋清楚?，F(xiàn)在看來，如果他所用的外加力就是我們所謂的能量，而內(nèi)在力就是我們所謂的慣量，那么，他上面的兩個定律就該另行估價了。

第三定律。牛頓的原來寫法是；“對每一個作用總有一個相等的反作用，或者，兩個物體的相互作用總是相等的，而且，指向?qū)Ψ健?。這個定律是牛頓的最大貢獻，成為力學(xué)中最主要基礎(chǔ)，因為在這里提到了物體運動中的矛盾本質(zhì)，雖然他的看法還是片面的。特別值得注意的是，在這第三定律中，看不到一個力字，可見牛頓原意是在前兩個定律內(nèi)說明外加力(或能量)和物體運動的關(guān)系，而在這個定律內(nèi)，就說明物體和物體之間在運動中的相互關(guān)系?？上б话懔W(xué)教科書都把這定律往往寫成“力等于反力”，大大縮小了原來定義。牛頓在說明這個物體間相互關(guān)系時，不分物體是“靜止”狀況，或運動狀況，也值得注意。

牛頓把關(guān)于物體運動的各種學(xué)說總結(jié)為三大定律，成為當(dāng)時最有系統(tǒng)的理論，確是功不可沒。如果把外力解釋為能量，他的三定律也都是基本正確的。但是他忽略了物體屬性和運動的相互關(guān)系，以至后來理論力學(xué)中都用“剛體”為對象，把力學(xué)變成數(shù)學(xué)的一個分支，則是非常不幸的。定律中提出了作用與反作用的矛盾，是自然科學(xué)中的一大貢獻，可惜后來的力學(xué)研究中并末加以發(fā)揮。三定律中彼此聯(lián)系不夠，而第一第二兩定律還有重復(fù)之處，也是美中不足。我認為，應(yīng)該用矛盾觀點，并以能量為線索把這三定律大加補充修正，并改稱為“動性律”、“慣性律”和“予盾律”。

三、力學(xué)教科書中的形而上學(xué)觀點

由于牛頓三大定律中沒有明確指出力的物理概念，而后來的力學(xué)家很多受了形而上學(xué)思維方法的支配，特別是受了馬赫的許多力學(xué)著作的影響，力學(xué)教科書中就幾乎充滿了唯心主義觀點，直到今天還是如此?，F(xiàn)就一般常見的書中隨便舉幾個例，來說明這個情況。

最嚴(yán)重最不合理的是所有的“理論力學(xué)”都用“剛體”來說明運動和平衡的問題?！皠傮w”就是絕對不能變更形狀的物體，而這是世界上所絕對沒有的東西，這在教科書中也是承認的。為什么還采用它呢，因為如果物體沒有變形，一切計算問題便可簡化了。但是，簡化計算是“量”的問題，能不能變形則是“質(zhì)”的問題，如何能因量的簡化而引起質(zhì)的變化呢？世界萬物干差萬別，如何變形，是物體的一個極其重要的屬性，不同變形的物體在一起，就引起大小不等的力，這是多么現(xiàn)實的一個物理現(xiàn)象！

為什么談運動的“理論力學(xué)”就可撇開這個重要現(xiàn)象不問呢？不但如此，從上面所提的平衡和運動的兩個例子來看，物體如不能變形，則平衡和運動都是不可能的，因而在“剛體世界”，力這個東西就無法出現(xiàn)了。物體接受能量時，力和運動變化同時產(chǎn)生，變化為零，力也等于零。人在電梯中，如果電梯下墜速度和人在空中下落的速度是一樣的，相互間的運動變化等于零，那么，人的腳下就有無力的感覺，這是容易實驗的。同樣，物體變形也是運動變化，這個變化也應(yīng)當(dāng)和力同時產(chǎn)生。

例如一個“剛體”球放在“剛體”的臺子上，而球和臺子都受地球吸引，那么，這球與臺子之間有沒有“重力”呢？沒有！因為球和臺子之間，沒有相對變形，就沒有按觸力，而球和臺子內(nèi)部沒有應(yīng)力，這時球與臺子成為一體，它們之間不可能有相互作用。然而這個問題是無法實驗，而只可理解的，因為世上沒有“剛體”！力是分布在一個面上的，這個面有移動才能把力帶進空間，移動有過程，這才把力帶進時間，有了空間、時間，力才具備活動條件，不但“擺陣勢”，而且，能“交鋒”，“剛體”不能變形，力如何能在上面存在呢！

現(xiàn)在，力學(xué)教科書總把“靜力”和“動力”分作兩部分來講，好象物體有靜有動(實際是平衡與運動)，而力也有靜有動，本質(zhì)上有所不同，因而把靜和動劃分為兩個系統(tǒng)，造成靜者恒靜，動者恒動的錯覺，這是完全背離了唯物辯證法的靜止觀點。力無所謂動靜；而物體的“平衡是和運動分不開的”，而且平衡和運動是矛盾的；力學(xué)把“靜力”和“動力”分開，就完全抹煞了矛盾，“沒有矛盾就沒有世界”，更沒有力學(xué)了！“剛體”是不存在的，“靜力”是唯心的?！皠傮w靜力”當(dāng)然更是幻想，然而所有力學(xué)教科書中，都有“剛體靜力學(xué)”這一章。為什么要對學(xué)生講世界上沒有的東西呢？

力學(xué)教科書中常說的一句話：以“某一力作用于某一物”，把“力”和“物”完全孤立起來。然而，“單個物體的運動是不存在的，只有在相對的意義下才可以談運動”。力是兩個物體相互作用助產(chǎn)物，既談物體，就離不開物體的屬性，“物體的屬性，只有在運動中才能顯示出來”，在書上畫一個圓圈代表物體，畫一個箭頭表示力是很容易的，但射箭時不管對烏還是對獸都是射，而力是要到兩個物體碰撞時才產(chǎn)生，這不是“有的放矢”所能比喻的。

力學(xué)教科書中總是把力和能量混為一談，總是把能量當(dāng)作力。在上述的簡單的拉繩和碰球的例子里，物體所以能平衡和運動，都是由于能量的增減而非力所能引起的。一個孤立的物體在運動時，它的能量的存在表現(xiàn)為物體的速度，這時它是孤立的，它不可能有力。一個物體為其它物所約束因而取得短暫平衡時，它的能量的存在表現(xiàn)為物體的變形。變形所以能維持，由于約束力，而約束仍是能量的表現(xiàn)。平常所謂靜止的物體，多是由于重量而為另一物體所承托。這個物體有能量(所謂位能)，有變形，有承托處的約束力。

可見，不論物體在平衡或運動時主動因素都是能量而非力，力只是由于變形的存在而隨之存在。應(yīng)該說，任何力都是伴隨著物體的變形而起作用的，因力和變形都是在能量轉(zhuǎn)化中同時產(chǎn)生的。任何力都表現(xiàn)為物體接觸處的力和反力，也就是兩個物體之間矛盾著的應(yīng)力，和在一個物體之內(nèi)分子之間矛盾著的應(yīng)力。不妨說；世界上的一切力都是物體的應(yīng)力。

力學(xué)教科書中又常說：在應(yīng)力的影響下產(chǎn)生應(yīng)變?；蛘?，“應(yīng)變影響產(chǎn)生應(yīng)力”。不但是各書不一致，就在一本書中也前后不同，不管怎樣，總是把力和變形說成是“母子”關(guān)系，一個由另一個產(chǎn)生，而這是完全片面的，實際上力和變形是同時產(chǎn)生為，它們是“孿生”關(guān)系。

力學(xué)教科書中，在“剛體靜力學(xué)”內(nèi)一定要講“摩擦”。然而遇到“滾動摩擦”時就不得不說物體能變形；在“剛體動力學(xué)”內(nèi)一定要講“碰撞”，然而為了解釋現(xiàn)象，又不得不說物體能變形．既說“剛體”又說它能變形，真是主觀到無以復(fù)加！

思格斯在“自然辯證法”中，詳細論述了17世紀(jì)末開始，笛卡兒和萊布尼茨這兩大科學(xué)家兩大學(xué)派，為了“力”的衡量，應(yīng)當(dāng)用“動量”還是用“動能”就爭論了四十多年之久，雖經(jīng)達蘭貝爾下了“最后的判決書”，“但是據(jù)說每人都不妨各有所愛”，所以到頭來，還是：“一場毫無結(jié)果的形而上學(xué)的爭論，或一場沒有價值的純粹咬文嚼字的爭吵”，這是因為他們所爭論的都不是力，都是“張冠李戴”。由此可見，唯心觀點實是害人不淺的。

四、在毛澤東思想指導(dǎo)下建立新力學(xué)

為了多快好省的學(xué)習(xí)力學(xué)并使這門基礎(chǔ)理論學(xué)科更好的為社會主義建設(shè)服務(wù)，應(yīng)當(dāng)在毛澤東思想指導(dǎo)下對現(xiàn)行力學(xué)進行改革，建立起辨證唯物的新力學(xué)。

我建議：

(1) 力學(xué)應(yīng)當(dāng)建立在矛盾觀點的基礎(chǔ)上。“自然界的變化，主要地是由于自然界內(nèi)部矛盾的發(fā)展”，物體的運動應(yīng)當(dāng)以物體的矛盾屬性為根據(jù)，來推論外來能量的變化所引起的運動的變化；能量為外因，矛盾為內(nèi)因，外因通過內(nèi)因起作用。

(2) 在力學(xué)中，以能量轉(zhuǎn)化為貫串物理現(xiàn)象的唯一線索，以力為分析平衡問題的一個數(shù)學(xué)工具。恩格斯說：“但是和力這個名詞比較起來，無論如何還是寧愿要‘能’這個名詞”，“力這個名詞還是不成功的，因為它片面地表現(xiàn)一切現(xiàn)象”?！耙?，力正好應(yīng)該是能的某種特定形式”。我認為：如果把能量當(dāng)作“一根紅線”把一切運動現(xiàn)象貫串起來，這根紅線就不僅貫串起力學(xué)本身的問題，而且也貫串起力學(xué)和其它科學(xué)，如熱力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)等的各種相關(guān)的問題。通過這根紅線，各門有關(guān)科學(xué)就緊密聯(lián)系起來了。在一切力學(xué)問題中，能量的轉(zhuǎn)化了解是最主要而普遍的分析武器，只有在物體平衡的問題中，因為這時有約束力，力才成為一個很好的數(shù)學(xué)工具。

(3) 要清除現(xiàn)行力學(xué)中的一切孤立、靜止和片面的形而上學(xué)觀點，特別要停止以世界上沒有的東西為對象，如所謂“剛體”“靜力”“動力”等等。要改革力學(xué)中羅列現(xiàn)象而不重視聯(lián)系的缺點。(4)把現(xiàn)行的“理論力學(xué)”“材料力學(xué)”兩課同“結(jié)構(gòu)學(xué)”等合并為一門學(xué)科，供土木建筑專業(yè)之用，同“機械運動學(xué)”等合并為另一門學(xué)科，為機械專業(yè)之用，余類推。應(yīng)當(dāng)把力學(xué)中的分割陳地，改按各種專業(yè)需要，分別統(tǒng)一起來。

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標(biāo)簽：力學(xué)

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文章名稱：《茅以升：力學(xué)中的基本概念問題》

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