力學基本問題（全彩版）

《力學基本問題（全彩版）》是2024年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：力學基本問題（全彩版）
• 出版時間：2024年6月1日
• 出版社：科學出版社
• ISBN：9787030786210

內容簡介

《力學基本問題【全彩版】》在全景式的視野下，以哲理式、開放式的描述方法，介紹力學學科及其學科交叉的前沿，尤其著重梳理出與之相關的70個基本問題。《力學基本問題【全彩版】》力圖展示：即使是力學這一科學發展的先行學科，也仍然存在很多基本問題尚沒有得到認識、解決。《力學基本問題【全彩版】》以“基礎力學”“流體力學”“固體力學”“交叉力學”四個板塊進行展示：頭尾體現了從基礎到交叉的脈絡，中間嵌入了力學的兩大主流領域。

圖書目錄

前言

引言 001

0.1 循史：力學的引領式發展 001

0.2 前瞻：力學3.0的構架 004

0.3 物質世界的力學 006

力學基本問題01怎樣完整、清晰地定義力學的基本內涵？

力學基本問題02如何多關聯地體現跨層次、跨介質的過渡？

0.4 精神世界的力學 008

**篇 基礎力學

第1章 確定性與不確定性 015

1.1 從牛頓力學到可知論到機械唯物論 015

力學基本問題03區別不同的巨觀與微觀場景（包括宏微觀關聯），如何表示力學量和力學過程內在的確定性和不確定性？我們可以精確地模擬巨觀和微觀世界嗎？

1.2 理性力學與公理化體系 016

1.3 本原不確定性：海森堡原理 018

1.4 隨機與統計：薛丁格方程的演變 019

力學基本問題04量子不確定性和非局部性背後是否有更深刻的原理?

1.5 自然法則的不確定性：對因果律的爭論 020

力學基本問題05為什麼可以超距實現量子信息的糾纏，它對應於什麼樣的信息糾纏力？

1.6 數學不確定性：非線性、分叉、混沌與奇怪吸引子 022

力學基本問題06我們是否能夠更準確地預測災害性事件（海嘯、颶風、地震）？

1.7 信息不確定性：模糊力學 024

1.8 巨觀不確定性 025

力學基本問題07有可能預知未來嗎？

第2章 連續與離散 030

2.1 稠密性與連續性 030

2.2 連續與離散的跨層次交替 032

2.3 泡利不相容原理 033

2.4 量子化：能量、空間與時間 035

力學基本問題08時空的*小尺度是多少？

2.5 符號主義：數理邏輯與算符演繹 036

第3章 因果與關聯 038

3.1 力學基本規律的因果陳述：從墨子到亞里士多德到牛頓 038

3.2 因果表達的對稱性與美感 042

力學基本問題09巨觀世界的因果表達為什麼具有對稱性？

3.3 從還原論到歸納法 044

3.4 唯象理論：從現象關聯到數據關聯 045

3.5 人工智慧的三個來源 046

3.6 非結構化數據 047

3.7 關聯度空間與數據驅動 048

力學基本問題10數據會主動地進行關聯嗎？數據什麼時候會產生思想？它能否成為一種新的科學範式？

3.8 因果律與關聯律的互鑒049

第4章 時間的指向與時空觀052

4.1 時間指向與記憶衰減原理 052

力學基本問題11為什麼時間似乎只朝一個方向流動？

力學基本問題12為什麼力學定解方程的不同部分有不同的時間箭頭作

用？逆時演化或多路徑演化可能嗎？

4.2 老化與回復 053

4.3 熵增原理與不可逆過程 054

4.4 量子態的時空觀 057

力學基本問題13量子多體糾纏比量子場更為基本嗎？

4.5 物質態的光速不可逾越與量子信息態的瞬時改變 058

力學基本問題14為什麼真空光速為定值？我們能以光速行駛嗎？

力學基本問題15我們*多可以將粒子加速到多快？

4.6 時間的*小步長 060

第5章 質量的起源與表象 062

5.1 牛頓質量：物質的含量 062

5.2 質量與速度：愛因斯坦的質能公式 063

力學基本問題16質量可以轉化為能量，能量可以凝聚為質量嗎？

5.3 質量與時空的交織：廣義相對論與引力波 064

力學基本問題17什麼是引力？

力學基本問題18愛因斯坦的廣義相對論是正確的嗎？

5.4 費米子與玻色子 067

力學基本問題19什麼是物質的*小組成部分？

5.5 中微子的質量與中微子振盪 068

5.6 楊米爾斯場與質量的缺失 071

力學基本問題20質量的起源是什麼？

5.7 質量賦予機制：希格斯理論 073

5.8 質量描述：自發對稱性的破缺 075

力學基本問題21會有“萬有理論”嗎？

力學基本問題22能找到宇宙中所有未呈現的物質嗎？

第6章 NS方程與湍流 081

6.1 千禧年的七大數學問題 081

6.2 NS方程解的存在性與光滑性 082

力學基本問題23NS問題會得到解決嗎？

力學基本問題24NS方程、玻爾茲曼方程和薛丁格方程三者之間有何聯繫？

6.3 從機翼繞流看渦街和湍流的形成 086

6.4 湍流的統計理論 088

6.5 湍流層次律 090

力學基本問題25湍流的*終統計不變性是什麼？

力學基本問題26湍流的能量級聯與氣體連續變化的分子自由程有關嗎？

6.6 湍流的場平均與模式理論 093

力學基本問題27如何利用AI來封閉NS方程的平均場計算？

6.7 湍流的結構理論 095

6.8 湍流的能量級聯 098

力學基本問題28如何融匯湍流的結構理論和統計理論？

6.9 NS方程的計算 100

第7章 渦的物質與時空描述 105

7.1 渦動力學 105

7.2 無黏流體的渦面守恆律 108

力學基本問題29渦面有物質（或類物質）的描述嗎？

7.3 物質面的拉格朗日描述 109

7.4 渦面場演化的跟蹤 109

力學基本問題30對渦結構有幾何（或流形）描述嗎？

7.5 渦面場的三參數表征理論 112

第8章 分子自由程：從稀薄氣體到非牛頓流體 117

8.1 分子自由程與結構特徵尺度 117

力學基本問題31如何量化流體性質與分子自由程的關係？

8.2 玻爾茲曼統計理論 118

8.3 格子玻爾茲曼方法 120

8.4 玻爾茲曼方程的矩統計 121

8.5 稀薄氣體力學的四種表征形態 121

8.6 高階矩統計 123

8.7 非牛頓流體 124

第9章 阻力與升力的極致構象 128

9.1 普朗特機翼理論 129

9.2 布拉修斯層流邊界層解 132

9.3 轉捩與二次擾動 133

9.4 湍流邊界層 136

9.5 阻力與升力的計算 137

力學基本問題32阻力存在極小值嗎？存在全域超滑行為嗎？

力學基本問題33如何找到自適應的*大升力構形？

9.6 高速列車與極低軌空天飛行器理論 138

第10章 燃燒與爆轟 143

10.1 熱傳導與輻射 143

力學基本問題34物質傳熱的極限是什麼？

10.2 強對流 146

10.3 多相流 146

10.4 PDF方法 148

10.5 湍流燃燒 149

力學基本問題35什麼樣的湍流燃燒可以達到*充分的或*快的燃燒？

10.6 火焰穩定性 152

力學基本問題36可實現火焰穩定性的*高超燃馬赫數是多少？

10.7 爆轟波 153

第11章 理想強度與理想硬度 161

11.1 Frenkel理想強度 161

11.2 Griffith缺陷理論 162

力學基本問題37理想強度可以實現嗎？

力學基本問題38理想硬度可以實現嗎？

11.3 Lindemann理論 165

11.4 Born的晶格穩定性理論 165

11.5 強硬固體的探求 166

11.6 理想硬度：缺陷移動的密集防禦 167

11.7 理想強度：消除臨界尺寸以上的缺陷 169

11.8 調控塑性：重塑能帶的輸運行為 173

力學基本問題39施加應變可以改變固體的輸運性質嗎？

力學基本問題40壓力誘導的高溫超導的微觀機理是什麼？

第12章 納米尺度下的極端力學 179

12.1 低維固體 179

力學基本問題41低維固體可以在何種價鍵結構下形成？

12.2 Rayleigh不穩定性——EUV原理 183

12.3 從粉筆到珍珠貝 184

力學基本問題42能夠產生仿生命過程的神奇固體行為嗎？

12.4 高熵合金的應變熔化 186

力學基本問題43室溫下單純施加應變可以使固體直接熔化嗎？

12.5 納米冰單晶纖維的極致彈性 191

12.6 原子精度製造 195

第13章 模量的可控性與輸運性能 200

13.1 光、電、磁、聲、力的基本方程與斗篷理論 200

13.2 變換效應 202

力學基本問題44何種物理場（或耦合場）下的斗篷*難實現？

13.3 五模材料 203

13.4 超材料與輸運性能的調製 206

力學基本問題45可以製作出真人大小的隱形斗篷嗎？

13.5 能帶設計與能帶工程 208

第14章 缺陷運行的極限速度 214

14.1 Eshelby的位錯運行極限速度 214

14.2 裂紋運行速度的禁區 215

14.3 跨聲速分層理論 215

14.4 地震中的超剪下與激波 216

14.5 超聲速擴展裂紋 218

14.6 超聲速位錯運行 220

14.7 高能流引致的缺陷演化 222

力學基本問題46缺陷傳播的極限速度是什麼？是波速、光速、還是超距？

第15章 可程式固體 227

15.1 多物理場下的固體變形 227

15.2 感測/致動/控制與可程式 228

力學基本問題47實現可程式固體的主要瓶頸是什麼？

15.3 3D列印技術 230

15.4 4D列印技術與時空設計 231

15.5 從智柔體到生命體 234

力學基本問題48如何在智柔體中注入生命元素？

力學基本問題49物質如何被編碼而成為生命材料？

力學基本問題50為什麼生命需要手性？

第四篇 交叉力學

第16章 介質交叉 239

16.1 流固介質交叉：廣義軟物質 239

力學基本問題51廣義軟物質的力學框架是什麼？

16.2 軟物質力學 241

16.3 可轉變性與可控制性 243

16.4 智柔體力學 243

16.5 生命力學 247

力學基本問題52人體組織或器官可以完全再生嗎？

第17章 層次交叉 255

17.1 層次交叉的三種路線 255

力學基本問題53如何開展互動式層次交叉？

力學基本問題54集體運動的基本原理是什麼？

力學基本問題55群體智慧型是如何出現的？

17. 2跨層次實驗觀察 257

力學基本問題56如何在微觀層面測量界面現象？

17.3 跨層次模擬計算 259

力學基本問題57能實現全宇宙（63個量級）的宏微觀跨層次模擬嗎？

17.4 跨層次信號感知 262

17.5 跨層次失效控制 263

力學基本問題58如何（主動或被動地）實現跨層次失效控制？

17.6 跨層次多物理耦聯 265

第18章 剛柔交叉 269

18.1 剛柔動力學 269

18.2 剛柔組合體的控制——達 芬奇手術機器人 271

18.3 剛柔協同控制 272

18.4 高機動性足式機器人：本徵動力學 274

力學基本問題59足式機器人能達到或超越足式動物的機動性嗎？

18.5 足式機器人的步態轉換與地形適應 279

18.6 極高靜水壓力下的剛柔組合體 281

力學基本問題60極高靜水壓下工作的剛柔組合體要遵循什麼樣的設計準則？

第19章 質智交叉 286

19.1 物理/生命/信息三元世界 286

力學基本問題61在物理/生命/信息三元世界中，有什麼