本书在全景式的视野下，以哲理式、开放式的描述方法，介绍力学学科及其学科交叉的前沿，尤其着重梳理出与之相关的70个基本问题。本书力图展示：即使是力学这一科学发展的先行学科，也仍然存在很多基本问题尚没有得到认识、解决。书中以“基础力学”“流体力学”“固体力学”“交叉力学”四个板块进行展示：头尾体现了从基础到交叉的脉络，中间嵌入了力学的两大主流领域。
样章试读
目录
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前言
引言 001
0.1 循史：力学的引领式发展 001
0.2 前瞻：力学3.0的构架 004
0.3 物质世界的力学 006
力学基本问题01怎样完整、清晰地定义力学的基本内涵？
力学基本问题02如何多关联地体现跨层次、跨介质的过渡？
0.4 精神世界的力学 008
第一篇 基础力学
第1章 确定性与不确定性 015
1.1 从牛顿力学到可知论到机械唯物论 015
力学基本问题03区别不同的宏观与微观场景（包括宏微观关联），如何表示力学量和力学过程内在的确定性和不确定性？我们可以精确地模拟宏观和微观世界吗？
1.2 理性力学与公理化体系 016
1.3 本原不确定性：海森堡原理 018
1.4 随机与统计：薛定谔方程的演变 019
力学基本问题04量子不确定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?
1.5 自然法则的不确定性：对因果律的争论 020
力学基本问题05为什么可以超距实现量子信息的纠缠，它对应于什么样的信息纠缠力？
1.6 数学不确定性：非线性、分叉、混沌与奇怪吸引子 022
力学基本问题06我们是否能够更准确地预测灾害性事件（海啸、飓风、地震）？
1.7 信息不确定性：模糊力学 024
1.8 宏观不确定性 025
力学基本问题07有可能预知未来吗？
第2章 连续与离散 030
2.1 稠密性与连续性 030
2.2 连续与离散的跨层次交替 032
2.3 泡利不相容原理 033
2.4 量子化：能量、空间与时间 035
力学基本问题08时空的最小尺度是多少？
2.5 符号主义：数理逻辑与算符演绎 036
第3章 因果与关联 038
3.1 力学基本规律的因果陈述：从墨子到亚里士多德到牛顿 038
3.2 因果表达的对称性与美感 042
力学基本问题09宏观世界的因果表达为什么具有对称性？
3.3 从还原论到归纳法 044
3.4 唯象理论：从现象关联到数据关联 045
3.5 人工智能的三个来源 046
3.6 非结构化数据 047
3.7 关联度空间与数据驱动 048
力学基本问题10数据会主动地进行关联吗？数据什么时候会产生思想？它能否成为一种新的科学范式？
3.8 因果律与关联律的互鉴049
第4章 时间的指向与时空观052
4.1 时间指向与记忆衰减原理 052
力学基本问题11为什么时间似乎只朝一个方向流动？
力学基本问题12为什么力学定解方程的不同部分有不同的时间箭头作
用？逆时演化或多路径演化可能吗？
4.2 老化与回复 053
4.3 熵增原理与不可逆过程 054
4.4 量子态的时空观 057
力学基本问题13量子多体纠缠比量子场更为基本吗？
4.5 物质态的光速不可逾越与量子信息态的瞬时改变 058
力学基本问题14为什么真空光速为定值？我们能以光速行驶吗？
力学基本问题15我们最多可以将粒子加速到多快？
4.6 时间的最小步长 060
第5章 质量的起源与表象 062
5.1 牛顿质量：物质的含量 062
5.2 质量与速度：爱因斯坦的质能公式 063
力学基本问题16质量可以转化为能量，能量可以凝聚为质量吗？
5.3 质量与时空的交织：广义相对论与引力波 064
力学基本问题17什么是引力？
力学基本问题18爱因斯坦的广义相对论是正确的吗？
5.4 费米子与玻色子 067
力学基本问题19什么是物质的最小组成部分？
5.5 中微子的质量与中微子振荡 068
5.6 杨米尔斯场与质量的缺失 071
力学基本问题20质量的起源是什么？
5.7 质量赋予机制：希格斯理论 073
5.8 质量描述：自发对称性的破缺 075
力学基本问题21会有“万有理论”吗？
力学基本问题22能找到宇宙中所有未呈现的物质吗？
第6章 NS方程与湍流 081
6.1 千禧年的七大数学问题 081
6.2 NS方程解的存在性与光滑性 082
力学基本问题23NS问题会得到解决吗？
力学基本问题24NS方程、玻尔兹曼方程和薛定谔方程三者之间有何联系？
6.3 从机翼绕流看涡街和湍流的形成 086
6.4 湍流的统计理论 088
6.5 湍流层次律 090
力学基本问题25湍流的最终统计不变性是什么？
力学基本问题26湍流的能量级联与气体连续变化的分子自由程有关吗？
6.6 湍流的场平均与模式理论 093
力学基本问题27如何利用AI来封闭NS方程的平均场计算？
6.7 湍流的结构理论 095
6.8 湍流的能量级联 098
力学基本问题28如何融汇湍流的结构理论和统计理论？
6.9 NS方程的计算 100
第7章 涡的物质与时空描述 105
7.1 涡动力学 105
7.2 无黏流体的涡面守恒律 108
力学基本问题29涡面有物质（或类物质）的描述吗？
7.3 物质面的拉格朗日描述 109
7.4 涡面场演化的跟踪 109
力学基本问题30对涡结构有几何（或流形）描述吗？
7.5 涡面场的三参数表征理论 112
第8章 分子自由程：从稀薄气体到非牛顿流体 117
8.1 分子自由程与结构特征尺度 117
力学基本问题31如何量化流体性质与分子自由程的关系？
8.2 玻尔兹曼统计理论 118
8.3 格子玻尔兹曼方法 120
8.4 玻尔兹曼方程的矩统计 121
8.5 稀薄气体力学的四种表征形态 121
8.6 高阶矩统计 123
8.7 非牛顿流体 124
第9章 阻力与升力的极致构象 128
9.1 普朗特机翼理论 129
9.2 布拉修斯层流边界层解 132
9.3 转捩与二次扰动 133
9.4 湍流边界层 136
9.5 阻力与升力的计算 137
力学基本问题32阻力存在极小值吗？存在全域超滑行为吗？
力学基本问题33如何找到自适应的最大升力构形？
9.6 高速列车与极低轨空天飞行器理论 138
第10章 燃烧与爆轰 143
10.1 热传导与辐射 143
力学基本问题34物质传热的极限是什么？
10.2 强对流 146
10.3 多相流 146
10.4 PDF方法 148
10.5 湍流燃烧 149
力学基本问题35什么样的湍流燃烧可以达到最充分的或最快的燃烧？
10.6 火焰稳定性 152
力学基本问题36可实现火焰稳定性的最高超燃马赫数是多少？
10.7 爆轰波 153
第11章 理想强度与理想硬度 161
11.1 Frenkel理想强度 161
11.2 Griffith缺陷理论 162
力学基本问题37理想强度可以实现吗？
力学基本问题38理想硬度可以实现吗？
11.3 Lindemann理论 165
11.4 Born的晶格稳定性理论 165
11.5 强硬固体的探求 166
11.6 理想硬度：缺陷移动的密集防御 167
11.7 理想强度：消除临界尺寸以上的缺陷 169
11.8 调控塑性：重塑能带的输运行为 173
力学基本问题39施加应变可以改变固体的输运性质吗？
力学基本问题40压力诱导的高温超导的微观机理是什么？
第12章 纳米尺度下的极端力学 179
12.1 低维固体 179
力学基本问题41低维固体可以在何种价键结构下形成？
12.2 Rayleigh不稳定性——EUV原理 183
12.3 从粉笔到珍珠贝 184
力学基本问题42能够产生仿生命过程的神奇固体行为吗？
12.4 高熵合金的应变熔化 186
力学基本问题43室温下单纯施加应变可以使固体直接熔化吗？
12.5 纳米冰单晶纤维的极致弹性 191
12.6 原子精度制造 195
第13章 模量的可控性与输运性能 200
13.1 光、电、磁、声、力的基本方程与斗篷理论 200
13.2 变换效应 202
力学基本问题44何种物理场（或耦合场）下的斗篷最难实现？
13.3 五模材料 203
13.4 超材料与输运性能的调制 206
力学基本问题45可以制作出真人大小的隐形斗篷吗？
13.5 能带设计与能带工程 208
第14章 缺陷运行的极限速度 214
14.1 Eshelby的位错运行极限速度 214
14.2 裂纹运行速度的禁区 215
14.3 跨声速分层理论 215
14.4 地震中的超剪切与激波 216
14.5 超声速扩展裂纹 218
14.6 超声速位错运行 220
14.7 高能流引致的缺陷演化 222
力学基本问题46缺陷传播的极限速度是什么？是波速、光速、还是超距？
第15章 可编程固体 227
15.1 多物理场下的固体变形 227
15.2 传感/致动/控制与可编程 228
力学基本问题47实现可编程固体的主要瓶颈是什么？
15.3 3D打印技术 230
15.4 4D打印技术与时空设计 231
15.5 从智柔体到生命体 234
力学基本问题48如何在智柔体中注入生命元素？
力学基本问题49物质如何被编码而成为生命材料？
力学基本问题50为什么生命需要手性？
第四篇 交叉力学
第16章 介质交叉 239
16.1 流固介质交叉：广义软物质 239
力学基本问题51广义软物质的力学框架是什么？
16.2 软物质力学 241
16.3 可转变性与可控制性 243
16.4 智柔体力学 243
16.5 生命力学 247
力学基本问题52人体组织或器官可以完全再生吗？
第17章 层次交叉 255
17.1 层次交叉的三种路线 255
力学基本问题53如何开展互动式层次交叉？
力学基本问题54集体运动的基本原理是什么？
力学基本问题55群体智能是如何出现的？
17. 2跨层次实验观察 257
力学基本问题56如何在微观层面测量界面现象？
17.3 跨层次模拟计算 259
力学基本问题57能实现全宇宙（63个量级）的宏微观跨层次模拟吗？
17.4 跨层次信号感知 262
17.5 跨层次失效控制 263
力学基本问题58如何（主动或被动地）实现跨层次失效控制？
17.6 跨层次多物理耦联 265
第18章 刚柔交叉 269
18.1 刚柔动力学 269
18.2 刚柔组合体的控制——达·芬奇手术机器人 271
18.3 刚柔协同控制 272
18.4 高机动性足式机器人：本征动力学 274
力学基本问题59足式机器人能达到或超越足式动物的机动性吗？
18.5 足式机器人的步态转换与地形适应 279
18.6 极高静水压力下的刚柔组合体 281
力学基本问题60极高静水压下工作的刚柔组合体要遵循什么样的设计准则？
第19章 质智交叉 286
19.1 物理/生命/信息三元世界 286
力学基本问题61在物理/生命/信息三元世界中，有什么类型的力？
19.2 生命力的体现 287
力学基本问题62意识存在于何处？
力学基本问题63我们可以阻止自己衰老吗？
19.3 信息力的体现 289
19.4 数字孪生与阿凡达模拟范式 291
力学基本问题64是否有可能创建有感知力的机器人？
力学基本问题65能否数字化地存储、操控和移植人类记忆？
19.5 数智能力向实质物体的迁移 293
力学基本问题66我们可以和计算机结合以形成人机混合物种吗？
19.6 通用人工智能 294
力学基本问题67量子人工智能可以模仿人脑吗？
力学基本问题68机器人或AI可以具有人类创造力吗？
力学基本问题69人工智能会取代人类吗？
结束语 298
1.宏微观结合的力学 298
力学基本问题70空间中有多少个维度？
2.多物理场共融的力学 300
3.有形与无迹之间的力学 300
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