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出版者:Dover Publications

作者:Rene Dugas

出品人:

頁數:688

译者:

出版時間:2011-3-17

價格:USD 24.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9780486656328

叢書系列:Dover Classics of Science & Mathematics

圖書標籤:

• 科普
• 物理
• 物理學
• 曆史
• 力學
• 力學史
• 機械史
• 科學史
• 工程學
• 物理學
• 曆史
• 經典力學
• 科學技術
• 工程技術
• 學術著作

機械學史：從古代到現代的演進與革新 一部深入探討人類理解和利用自然界基本規律的恢弘史詩 本書《機械學史》並非聚焦於單一著作《A History of Mechanics》的內容，而是旨在提供一個廣闊而深刻的視角，梳理自人類文明之初，對物質世界運動規律的認識如何從樸素的觀察逐步發展成為一門嚴謹的、可量化的現代科學。我們將穿越曆史的長河，探尋那些塑造瞭我們今日科技文明基石的關鍵思想、實驗與人物。 第一部：萌芽與古典的奠基（公元前 5 世紀 — 公元 4 世紀） 在機械學的早期，理論與實踐的結閤往往根植於工程需求與哲學思辨。本部分將詳盡考察古代文明在理解力學問題上的初期成就。 1. 古希臘的思辨與幾何的引入 機械學思想的源頭可追溯至古希臘哲學傢對“運動”本質的探討。我們首先將分析泰勒斯和赫拉剋利特對“本原”的思考如何間接影響瞭後世對物質屬性的認知。 重點篇幅將獻給阿基米德。他的貢獻是裏程碑式的，將幾何學這一精確的數學工具引入瞭靜力學研究。我們將詳細解讀他關於杠杆原理的發現，即“給我一個支點，我就能撬動地球”背後的數學原理。同時，對浮力定律（阿基米德原理）的溯源，不僅是流體力學的前身，更是物理學方法論上的巨大飛躍——通過實驗觀察歸納普遍定律。 此外，我們不會忽略歐幾裏得《幾何原本》對力學公理化體係構建的深遠影響。機械學需要一套嚴密的邏輯框架，而歐幾裏得提供的正是這一框架的範本。 2. 羅馬工程的實用主義 在古羅馬時期，機械學的進步更多體現在工程實踐上。本部分將考察希羅（Heron of Alexandria）的工作。盡管他的一些發明（如汽轉球）在當時看來更像是奇巧的機關，但其中蘊含的對蒸汽、壓力和簡單機械（如滑輪、螺鏇）的深刻理解，是理論嚮應用轉化的早期證據。我們也將探討羅馬人如何係統化地應用瞭螺鏇、水車和起重機，這些都是對古典力學原理的有效實踐。 第二部：中世紀的繼承、保存與發展（公元 5 世紀 — 14 世紀） 在西方世界進入中世紀的漫長歲月中，機械學的火種並未熄滅，而是在伊斯蘭黃金時代和歐洲修道院中得到瞭精心的保護與發展。 1. 伊斯蘭學者對亞裏士多德的批判性繼承 伊斯蘭學者在保存和翻譯古典文獻方麵功不可沒。本部分將聚焦於伊本·海塞姆（Alhazen）。他對光學（特彆是視覺理論）的研究，體現瞭對實驗方法的執著，這種精神也滲透到瞭他對力學問題的思考中。我們將分析他關於物體運動和力的概念的早期探討，這些思考在一定程度上挑戰瞭亞裏士多德的“自然運動”觀念。 2. 早期速度概念的萌芽 中世紀晚期，歐洲的大學開始復興。在牛津和巴黎學派中，牛頓的布雷德沃德（Thomas Bradwardine）等人開始嘗試用數學來精確描述變化中的運動。我們將深入探討“勻速代替原理”（the mean speed theorem）的提齣，這標誌著人類開始超越對恒定速度的描述，嚮加速度和瞬時速度的概念邁進，為後來的伽利略奠定瞭基礎。 第三部：文藝復興與科學革命的序麯（15 世紀 — 17 世紀初） 這一時期，機械學開始從哲學思辨中徹底解放齣來，轉嚮基於精確觀察和數學模型的構建。 1. 達·芬奇的綜閤視角 列奧納多·達·芬奇是技術天纔與藝術傢的結閤體。本部分將分析他大量的筆記和草圖，展示他對飛行、水利工程、軍事器械以及人體運動力學的跨學科研究。他的工作體現瞭對摩擦力、阻力等實際工程問題的早期關注，盡管他缺乏統一的數學理論體係，但其觀察的細緻程度是前無古人的。 2. 伽利略的實驗哲學 伽利略·伽利雷的工作構成瞭經典力學革命的直接開端。我們將細緻考察他對自由落體運動的定量研究。本書將著重剖析他如何設計精巧的斜麵實驗來“稀釋”重力效應，從而剋服當時對高速運動測量的技術限製。對慣性概念的初步闡述（盡管尚未完全成熟）以及他對拋體運動的分析，徹底顛覆瞭亞裏士多德關於物體運動的舊有觀念。我們也將探討他對於“理想化模型”在物理學研究中的重要性這一方法的提齣。 第四部：經典力學的確立與完善（17 世紀中葉 — 18 世紀） 這一部分聚焦於力學理論的最終綜閤與形式化，標誌著經典力學的成熟。 1. 牛頓的綜閤與範式確立 艾薩剋·牛頓的《自然哲學的數學原理》是本書的重點之一。我們將詳細解析三大運動定律——慣性定律、加速度定律（$F=ma$）和作用與反作用定律——是如何將地麵上的機械運動與天體運行納入同一數學框架的。本書將特彆關注牛頓如何通過萬有引力定律，將地麵力學和天體力學統一起來，構建瞭一個宏大而自洽的宇宙模型。此外，對動量守恒和角動量守恒的推導也將被細緻闡述。 2. 拉格朗日與哈密頓的分析力學 在牛頓力學建立數十年後，理論物理學傢們開始尋求更優雅、更通用的數學錶述。本部分將轉嚮拉格朗日和哈密頓。我們將解釋變分原理（如最小作用量原理）如何從根本上簡化瞭復雜係統的動力學分析。分析力學（使用拉格朗日量和哈密頓量）的引入，不僅是數學工具的提升，更是對力學本質理解的深化，它為後續的量子力學和場論的發展鋪平瞭道路。 第五部：邊界的擴展與挑戰（19 世紀 — 20 世紀初） 經典力學的成功引發瞭對更精細、更高速、更微觀現象的探索，這最終導緻瞭新的物理學範式的齣現。 1. 連續介質力學的發展 隨著工業革命的深入，對固體和流體的精確描述變得至關重要。我們將探討柯西（Cauchy）對彈性理論的嚴格數學化，以及斯托剋斯（Stokes）在粘性流體動力學中的關鍵貢獻，這些構成瞭現代工程和流體力學的基礎。 2. 相對論的衝擊 本書最後一部分將描述經典力學在接近光速和極強引力場中的局限性。我們將簡要概述愛因斯坦的狹義相對論如何通過修正時間與空間的概念，解決瞭牛頓力學在高速運動下的矛盾，並導齣瞭質能方程。盡管這已超越瞭傳統意義上的“經典機械學”，但它是對牛頓體係局限性的必要補充，標誌著人類對運動規律理解的又一次革命。 --- 本書的特色： 強調方法論的演變： 不僅關注“發現瞭什麼”，更關注“如何發現的”——從純粹的哲學思辨到幾何化的證明，再到依賴精確儀器的實驗，直至依賴高等數學的理論構造。 跨文化視角： 涵蓋瞭古希臘、伊斯蘭世界以及歐洲三大科學革命時期的貢獻，展現瞭知識傳播與積纍的全球性網絡。 工程與理論的平衡： 始終將純理論的進步與實際工程需求（如起重、水利、建築）的驅動力相結閤，展現機械學作為一門應用科學的生命力。

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