A History of Mechanics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Dover Publications

作者:Rene Dugas

出品人:

页数:688

译者:

出版时间:2011-3-17

价格:USD 24.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780486656328

丛书系列:Dover Classics of Science & Mathematics

图书标签:

• 科普
• 物理
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• 历史
• 力学
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• 经典力学
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• 工程技术
• 学术著作

机械学史：从古代到现代的演进与革新 一部深入探讨人类理解和利用自然界基本规律的恢弘史诗 本书《机械学史》并非聚焦于单一著作《A History of Mechanics》的内容，而是旨在提供一个广阔而深刻的视角，梳理自人类文明之初，对物质世界运动规律的认识如何从朴素的观察逐步发展成为一门严谨的、可量化的现代科学。我们将穿越历史的长河，探寻那些塑造了我们今日科技文明基石的关键思想、实验与人物。 第一部：萌芽与古典的奠基（公元前 5 世纪 — 公元 4 世纪） 在机械学的早期，理论与实践的结合往往根植于工程需求与哲学思辨。本部分将详尽考察古代文明在理解力学问题上的初期成就。 1. 古希腊的思辨与几何的引入 机械学思想的源头可追溯至古希腊哲学家对“运动”本质的探讨。我们首先将分析泰勒斯和赫拉克利特对“本原”的思考如何间接影响了后世对物质属性的认知。 重点篇幅将献给阿基米德。他的贡献是里程碑式的，将几何学这一精确的数学工具引入了静力学研究。我们将详细解读他关于杠杆原理的发现，即“给我一个支点，我就能撬动地球”背后的数学原理。同时，对浮力定律（阿基米德原理）的溯源，不仅是流体力学的前身，更是物理学方法论上的巨大飞跃——通过实验观察归纳普遍定律。 此外，我们不会忽略欧几里得《几何原本》对力学公理化体系构建的深远影响。机械学需要一套严密的逻辑框架，而欧几里得提供的正是这一框架的范本。 2. 罗马工程的实用主义 在古罗马时期，机械学的进步更多体现在工程实践上。本部分将考察希罗（Heron of Alexandria）的工作。尽管他的一些发明（如汽转球）在当时看来更像是奇巧的机关，但其中蕴含的对蒸汽、压力和简单机械（如滑轮、螺旋）的深刻理解，是理论向应用转化的早期证据。我们也将探讨罗马人如何系统化地应用了螺旋、水车和起重机，这些都是对古典力学原理的有效实践。 第二部：中世纪的继承、保存与发展（公元 5 世纪 — 14 世纪） 在西方世界进入中世纪的漫长岁月中，机械学的火种并未熄灭，而是在伊斯兰黄金时代和欧洲修道院中得到了精心的保护与发展。 1. 伊斯兰学者对亚里士多德的批判性继承 伊斯兰学者在保存和翻译古典文献方面功不可没。本部分将聚焦于伊本·海塞姆（Alhazen）。他对光学（特别是视觉理论）的研究，体现了对实验方法的执着，这种精神也渗透到了他对力学问题的思考中。我们将分析他关于物体运动和力的概念的早期探讨，这些思考在一定程度上挑战了亚里士多德的“自然运动”观念。 2. 早期速度概念的萌芽 中世纪晚期，欧洲的大学开始复兴。在牛津和巴黎学派中，牛顿的布雷德沃德（Thomas Bradwardine）等人开始尝试用数学来精确描述变化中的运动。我们将深入探讨“匀速代替原理”（the mean speed theorem）的提出，这标志着人类开始超越对恒定速度的描述，向加速度和瞬时速度的概念迈进，为后来的伽利略奠定了基础。 第三部：文艺复兴与科学革命的序曲（15 世纪 — 17 世纪初） 这一时期，机械学开始从哲学思辨中彻底解放出来，转向基于精确观察和数学模型的构建。 1. 达·芬奇的综合视角 列奥纳多·达·芬奇是技术天才与艺术家的结合体。本部分将分析他大量的笔记和草图，展示他对飞行、水利工程、军事器械以及人体运动力学的跨学科研究。他的工作体现了对摩擦力、阻力等实际工程问题的早期关注，尽管他缺乏统一的数学理论体系，但其观察的细致程度是前无古人的。 2. 伽利略的实验哲学 伽利略·伽利雷的工作构成了经典力学革命的直接开端。我们将细致考察他对自由落体运动的定量研究。本书将着重剖析他如何设计精巧的斜面实验来“稀释”重力效应，从而克服当时对高速运动测量的技术限制。对惯性概念的初步阐述（尽管尚未完全成熟）以及他对抛体运动的分析，彻底颠覆了亚里士多德关于物体运动的旧有观念。我们也将探讨他对于“理想化模型”在物理学研究中的重要性这一方法的提出。 第四部：经典力学的确立与完善（17 世纪中叶 — 18 世纪） 这一部分聚焦于力学理论的最终综合与形式化，标志着经典力学的成熟。 1. 牛顿的综合与范式确立 艾萨克·牛顿的《自然哲学的数学原理》是本书的重点之一。我们将详细解析三大运动定律——惯性定律、加速度定律（$F=ma$）和作用与反作用定律——是如何将地面上的机械运动与天体运行纳入同一数学框架的。本书将特别关注牛顿如何通过万有引力定律，将地面力学和天体力学统一起来，构建了一个宏大而自洽的宇宙模型。此外，对动量守恒和角动量守恒的推导也将被细致阐述。 2. 拉格朗日与哈密顿的分析力学 在牛顿力学建立数十年后，理论物理学家们开始寻求更优雅、更通用的数学表述。本部分将转向拉格朗日和哈密顿。我们将解释变分原理（如最小作用量原理）如何从根本上简化了复杂系统的动力学分析。分析力学（使用拉格朗日量和哈密顿量）的引入，不仅是数学工具的提升，更是对力学本质理解的深化，它为后续的量子力学和场论的发展铺平了道路。 第五部：边界的扩展与挑战（19 世纪 — 20 世纪初） 经典力学的成功引发了对更精细、更高速、更微观现象的探索，这最终导致了新的物理学范式的出现。 1. 连续介质力学的发展 随着工业革命的深入，对固体和流体的精确描述变得至关重要。我们将探讨柯西（Cauchy）对弹性理论的严格数学化，以及斯托克斯（Stokes）在粘性流体动力学中的关键贡献，这些构成了现代工程和流体力学的基础。 2. 相对论的冲击 本书最后一部分将描述经典力学在接近光速和极强引力场中的局限性。我们将简要概述爱因斯坦的狭义相对论如何通过修正时间与空间的概念，解决了牛顿力学在高速运动下的矛盾，并导出了质能方程。尽管这已超越了传统意义上的“经典机械学”，但它是对牛顿体系局限性的必要补充，标志着人类对运动规律理解的又一次革命。 --- 本书的特色： 强调方法论的演变： 不仅关注“发现了什么”，更关注“如何发现的”——从纯粹的哲学思辨到几何化的证明，再到依赖精确仪器的实验，直至依赖高等数学的理论构造。 跨文化视角： 涵盖了古希腊、伊斯兰世界以及欧洲三大科学革命时期的贡献，展现了知识传播与积累的全球性网络。 工程与理论的平衡： 始终将纯理论的进步与实际工程需求（如起重、水利、建筑）的驱动力相结合，展现机械学作为一门应用科学的生命力。

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