1.四大力学

中国物理教学界有四大力学，分别是理论力学、电动力学、量子力学和热力学与统计力学（简称热系）。如果我们只看中文文本，很难不认为它们是同一件事，都是力学。至于什么是力学，里面是否有强大的作用，以及这四个方面所涉及的力学是否与暴力美学所涉及的力学相同，很少有深入的讨论。

如果我们翻译一下这些所谓四大力学的西方名称，我们会发现它们并不像中文那样给人四胞胎的感觉。理论力学英文称为Theory Mechanism，更多时候称为Analytical Mechanism（分析力学）或Analytical Dynamics（分析动力学）；电动力学的英文叫Electrodynamics；量子力学英文名为Quantum Mechanism；热力学的英文名为thermodynamics。统计力学的英文名称是statisticalmechanism。不难看出，所谓四大力学分为力学和动力学两大类。特别有趣的是，我们所说的热系统的两个组成部分属于动力学和力学。看来他们已经注意到统计力学出了问题。人们通常愿意将其称为统计物理学。另外，请注意，还有热物理这个术语。我认为这个术语的目的是提醒人们不要简单地将热力学和统计力学视为力学。

Mechanics中文常被译为力学。机械师是拉丁语中的mechanicus，希腊语中是μεcανικός，与机械或工具有关或具有使用机械或工具的技能，与工匠掌握的机械和工具有关。西方古代最令人印象深刻的机械装置是弹射器。 Mechanics后来衍生的含义以及由它衍生的其他词的含义都与机械和工艺有关。例如，物理研究的一个关键内容是弄清楚某种事物的机理，如晶体（薄膜）的生长机理，中文翻译为机理、机理；而哲学概念机械客观主义被翻译成中文为机械唯物主义。 Mechanics 译为力学有历史原因，但也带来了理解上的困难。力学研究“事物如何发展”，而不是力量。即使在经典力学中，人们也逐渐意识到引入力的概念是多余的。力学不需要力的概念，这一点在赫兹写他的力学书时就已经很清楚了。后来所谓的四力合一，准确的说，是四种相互作用的合一。这里的力这个词只是一个习惯，关键词是拉格朗日或拉格朗日密度。我们固守着力学就是力学的观念，这对我们对力学的理解是有害的。另外，力学研究所译为力学研究所，精细机械研究所译为精密机械研究所，非常混乱。不知道那里的人是不是也很困惑呢？ Dynamics字面意思就是力，但是翻译成中文就是动力，这就难免会产生一些无关紧要的东西。

力学确实存在。自从力被视为运动的原因，并随后被视为运动变化的原因，人们就一直赋予这种力以特征和形状。力是改变物体运动状态所付出的努力（作用力）。英语的力理论和德语的 die Lehre der Kraft 都是力学。奥斯特有一个未发表的力理论，麦克斯韦有《论力的物理线》（On Physical Lines of Force，1861）。这是机械师的辉煌岁月。随着人们对运动和相互作用的认识不断深入，力的概念已经被推到无关紧要的位置，将力学与力理论混为一谈也越来越不合时宜。不幸的是，动力学和力学在中文中都被固化为（动力）力学。从字面上理解“理论力学”、“电动力学”、“量子力学”和“热力学与统计物理”是力学是有害的。不浅。真丢脸！

力学是物理学最早的内容。力学发展过程中建立的大部分概念和方法后来被移植到电磁学和热力学等领域。研究这些学科可能有助于澄清我们用中文“力学”概括的物理学各个分支之间的异同。

2.静力学

静力学，研究静止或平衡的力学部分。这个词与state和stand同源，意思是站立（你明白吗？）。静力学的中文翻译中的“力”字是在翻译时强行塞进去的。静力学可能是物理学的源泉。当我研究静力学，计算用滑轮拉动一个物体需要多大的力时，我总觉得不对劲，因为我觉得你用多大的力去拉动取决于你有多大的力。后来我意识到问静力学问题的人只是忘了解释静力学是对静止或平衡的研究。诸如计算用滑轮拉动物体需要多大的力等问题，假设能够恰到好处地拉动物体，即拉动所产生的运动过程的加速度几乎为零。其实更重要的一点是假设摩擦力为零或者摩擦力恒定。摩擦取决于材料的特性和特定的动态过程。拉动物体的实际物理过程比静态显示的图像要复杂得多。编写教材的专家和遵循教材的物理老师不明白这一点，学生们也只能郁闷。

从静力学衍生出流体静力学和静电学。 Hydrostatics，流体静力学的中文翻译可能有问题，因为这里的前缀“Hydro-”是指水，而不是广义上的流体。流体静力学有一个专门的术语，流体静力学。巧克力酱的静力学和流体静力学之间存在重大差异。对于前缀为“Hydro-”的单词，翻译成“water”更为准确。和静水压力一样，人们把它翻译成静水压力。这里的“静力学”一词是为了强调在所考虑的情况下，流体实际上并不流动。同样，静电学假设电荷是静止的来计算物理量，例如固定电荷引起的势能，或电流由于慢运动（但没有加速）而引起的磁效应。有趣的是，经常有水不流动的情况，但不存在电荷不移动的情况。然而，当西方人发展物理学时，他们在电动力学之前就提出了静电学。静电可以说来自纯粹的抽象思维，但很难对电荷有任何直接的观察。西欧（包括不列颠群岛）的一块土地怎么能产生现代科学，真是令人难以置信。我认为，这个谜团在科学史和文化史意义上的揭示还远远不够。

3. 运动学

Kinematics源自希腊语κίνημα（运动、运动）、κίνεῖν（移动），中文翻译为动力学。这个词是由 Ampere 创造的，最初是法语形式 cinématique（庞加莱有一本书的标题是 cinématique），这肯定会让你想起“cinema/cinéma”这个词的来源。 Cinema，英语是比较粗糙的电影，德语的kino只是希腊语κίνώ的音译。在中文里，它被称为电影——静态照片的投影变得活跃。根据字典的解释，运动学是关于运动的力学的一个分支，不涉及力或质量，即只讨论运动（包括速度和加速度），而不讨论原因。伽利略力学中不存在力和能量的概念。他无法测量这些数量，因此只能以定性的方式谈论它们。伽利略对运动的描述构成了运动学的大部分内容。动力学包括对粒子、物体和物质系统运动的描述，因此也称为运动几何。以时间t作为几何参数，数学家还发展了运动几何学的学科。这样就很容易理解欧拉对刚体旋转的欧拉角描述、相对论时空的洛伦兹变换等的几何本质了。

与运动学相关的有运动学理论（kinetic theory，见下文），如波传播的运动学理论（kinetic theory of wavepropagation）、人体快速运动的运动学理论（kinetic theory of rapid human Movements）等，后者是机器人领域需要研究的东西。

4. 动力学

Kinetics，运动学，源自古希腊语κίνnσις（运动或移动），在我们看来应该与运动学同源。 Kinetics也翻译成中文为动力学，但其字面意思中没有“力”字。作为经典力学的一个分支，动力学脱胎于运动学（关注运动本身的动力学）。它研究运动及其原因——通过质量和二阶质量矩（即惯性张量）的概念，可以建立运动与力和力矩之间的关系。关系。二十世纪，物理学领域中的动力学逐渐被动力学或分析动力学所取代，但我们必须注意到，正是那些涉及力的用法被动力学所取代。

形容词动力学是一个活跃的词，散布在整个物理学文献中。热力学的主要部分之一是气体动力学理论。动力学理论利用气体的分子组成和运动来解释宏观特性，例如温度、压力、粘度和导热率。事实证明，在波义耳和牛顿提出的气体原子模型中，气体的每个原子都是静止的。请注意，在理解温度概念时，仅涉及分子的速度分布。从这个意义上说，kinetic应该按照其“运动”的本义来理解；而压力被解释为分子被壁散射的结果，这涉及到力。的概念。当使用分子碰撞来解释压力时，单个分子与壁碰撞之间​​的时间间隔是未知的。利用单位时间碰撞次数的统计概念，巧妙地避免了时间问题。气体分子存在及其运动的理论只是一个假设，但对花粉布朗运动的观察为其提供了基础。

Kinetic的原意是运动，在西班牙语语境中不会造成任何问题，但在中文翻译中可能会造成麻烦。例如，动能等离子体是指其运动（速度）分布无法用麦克斯韦分布等热分布来描述的等离子体。很容易提取一个称为温度的量，它被翻译为“动能等离子体”。 “身体”显然是令人困惑的。用中文理解物理时要小心。动力学的意思是由运动引起的运动，准确地反映在威廉·汤姆森创造的动能一词中。动能，与运动相关的能量，因此是速度的函数。动能最初写作mv²，意识到前面有1/2因子是物理学史上的一大进步。莱布尼茨、伯努利等人认识到物理量mv²的重要性，当时将其称为活力（vis viva）。与动能相反，势能与物质的空间配置有关，并且是位置的函数。考虑到描述物质运动的函数哈密顿量的最一般形式是

运动可以被认为是动力学和几何学。当然，我觉得不应该是简单的动力学和几何，而是动力学几何。

动力学（Kinematics）是研究运动的学科，不可能不涉及力。不是还有动力这个词吗？后来，动力学被解析动力学所取代，但动力学和力仍然是密不可分的，至少到现在为止。像这样一句话：ThedynamicsofLandau'stheoryisdefinedbyakineticequationofthemean-fieldtype（朗道理论的动力学可以通过akineticequationofthemean-fieldtype来定义），有点字面意思了（中文）。有问题，还是可以通过方程和物理图像得到正确的理解。

5. 运动学

Kinesics是研究身体动作和面部表情的学科，中文译名Kinesics。这个词来自希腊语κίνετος，意思是可移动的。因此，对其意义的理解必须从体育的角度出发。比如，kinekisology中文也被翻译为kinesiology，但这就是运动科学的内容，研究人类。移动。同源名词kinesis是指由外部刺激引起的运动；由它构成的复合词是photokinesis，中文意思是趋光性，指的是光引起的运动。

6. 动力学

动力源自希腊语δύναμις（dynamis），意思是力量、力量、力量。形容词是动态的、动态的 (δυναμιήκός)。除了“充满活力的、有力的、有力的”等与力、运动相关的含义外，还有与变化相关的含义，翻译成中文为“动态”，例如动态响应（dynamic response）。响应），也就是说，响应必须跟上刺激的时间变化。

动力学是物理学的重要组成部分。什么是动力学？ 《汉密尔顿爵士的一生》明确指出：动力学，或力的科学，视为“权力在空间和时间中按照法则起作用”）。彭罗斯指出：“成功的物理理论提供的答案都是动力学的形式，即给定某一时刻的状态作为初始条件，决定物理系统如何随时间演化——这种东西就是动力学” ”。在没有“力”概念的量子力学中，动力学应该有什么特征？狄拉克说：“为了构建完整的动力学理论，必须考虑不同时刻之间的联系……（量子）系统是通过运动方程来描述的，让一个时刻的状态决定下一个时刻的状态矩，即因果律起作用（因果关系适用）“如果粒子的运动学是非相对论的，那么它的动力学方程就是薛定谔方程。

经典力学中的解析动力学是研究物体在外力作用下运动的一个分支。它最初被称为动力学，其核心是牛顿第二定律。带有动力学的词语除了分析动力学之外还包括热力学、电动力学、色动力学、风味动力学、几何动力学等。

电磁学的研究始于静电学，尽管没有人见过静电荷。说到电动力学部分，因为涉及到两个指标：粒子的质量和电荷，而电荷是有极性的，所以物理图片就复杂得多。划时代的动力学理论是麦克斯韦1865年发表的《电磁场动力学理论》。继量子电动力学之后，人们引入了色动力学和味动力学，其对象是基本相互作用，力的概念很少再出现。标准模型统一了电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用，但引力的统一尚未解决。广义相对论使用应力-能量张量来描述时空动力学。然而，空间的几何形状是偶然的、动态的，它不能为自然规律的定义提供固定的背景。 1960年，惠勒提出了广义相对论的几何动力学描述（他认为克利福德是这个想法的发起者）。我不知道这个方向的发展能否为大统一提供新的线索。

与其他动力学不同，热力学似乎并不研究空间和时间的规律或运动的原因。我认为热+动力是热和力的并列组合。热力学从一开始就是从热量中获取力或功，δQ→Fdx，它来自燃烧煤炭从矿井抽水的努力。简单系统的热力学势（内能）的微分表达式 dU=TdS-pdV 中只有两项。第一项是热，后一项是力。热力学，历史上称为热理论，是热的力学理论。热力学首先是热和质量理论（热的实质解释），然后是动力学理论。热动力学理论由本杰明·汤普森爵士于 1798 年提出，并由萨迪·卡诺于 1824 年全面发展，是对热量理论的胜利。

普通物理学中有一个力的单位，叫做达因，它自然来源于希腊语δύναμις（动力）。中文直译为达因，符号为dyn。 1dyn=10-5N，即1g物质产生1cm/s²所需的力。对于人类生命来说，它太小了。然而，对于生活在水面上的水黾等小动物来说，所涉及的力的大小应该是达因量级——常温下水的表面张力约为72mN·m-1，1cm长的线所产生的阻力在水面划桨时遇到的可能是几十达因。在以原子力显微镜为主要研究方法的微机械系统中，力达因的单位是合适的。

水黾，日常生活中遇到的阻力应该是dyn量级

另一个由Dynamic衍生出来的词是Dynamism，这是一个非常文学化的词，指的是动态表现生命力的艺术手法。马塞尔·杜尚的画作《下楼梯的裸体》（1912）使用了定格动态。杜尚的画作影响深远，四十年后，摄影师艾略特·埃利索丰 (Eliot Elisofon) 在 1952 年使用连续曝光技术创作了《杜尚下楼梯》。

杜尚的画作《下楼梯的裸体》和艾利索芬的摄影作品《杜尚下楼梯》

7. 运动学与动态学

什么是运动学，什么是动力学？研究物理和工程学的人常常不理解两者之间的区别。根据物理学家的说法，运动学研究运动如何在不考虑力的情况下发生。如果考虑力，运动学就变成动力学。相比之下，数学家的概念要清晰得多。对于数学家来说，一个孤立的系统包括：

前者是运动学，后者是动力学。有必要区分系统的状态和系统的运动状态。

作为物理理解的不同阶段，自然运动学出现得更早。例如，就相对论而言，必须首先研究时钟和尺子在恒定、无力运动中的行为的运动学部分，然后才能研究（时空）动力学。部分。因此，狭义相对论是一种新的运动学，而广义相对论则以几何语言提供动力学。

现代物理学中力的概念已被相互作用所取代。动力学是对基本相互作用的描述吗？在牛顿（狭义相对论）动力学中，欧几里得（闵可夫斯基）（时间）几何（也是包含时间的几何） - 其仿射结构被给出作为时空运动结构的数学描述运动对称群（伽利略群或洛伦兹）群）决定或反映了惯性定律作为其基本动力学定律。在这些理论中，运动结构与动力学无关。因此，动力学定律在运动学对称群变换下是不变的。这意味着运动学对称性对动力学定律的形式施加了一定的限制。然而，广义相对论的情况并非如此。在广义相对论中，不存在先验的时空运动学结构，因此不存在运动学对称性，也没有动力定律形式的限制。

这一段很难发音，但是如果你理解了这一段，你就可以大致了解动力学定律和运动学结构之间的关系。有趣的是，克利福德（Clifford）（1878）的书《动态元素》（Elements of Dynamic）的副标题是“固体和流体中的运动和静止简介”，这表明它不涉及力。事实上，这是一本关于四元数和向量代数的数学书。书。读完这本书，人们会由衷地赞叹运动学是“纯运动理论的研究”（Kinematics is the Study of pure Motion Theory）。爱因斯坦的经典文章《论运动体的电动力学》中，第一部分是运动学部分，然后是动力学部分。然而，对于一个学物理的学生来说，运动学和动力学在文字上确实是有区别的。有必要在我们头脑中的物理形象中严格地做出这样的区分吗？

物理学某些分支对物理问题的描述常常分为运动学和动力学，但不一定严谨。例如，粘度分为动力粘度（dynamicVisitor，或动力粘度），它是剪切应力与可以维持的速度梯度的比值，而运动粘度（kinematicviscosity）——动力粘度除以密度就变成了运动粘度。粘度。粘度涉及剪切应力，所以很容易理解，称为动力粘度。为什么会因为密度尺寸的不同而变成运动粘度呢？而且，除以流体密度的运算似乎也没有什么深刻的道理。此外，在谈论固体中粒子（如电子和X射线光子）的散射时，还有运动学理论和动力学理论。在X射线衍射的运动学理论中，散射幅度只是来自不同原子或晶面的散射幅度的总和，并且只考虑光程差，因此它正是几何理论（几何理论）。散射动力学理论必须考虑入射粒子在固体中的实际传播过程，在此过程中它们会遇到许多不同的相互作用，这些相互作用取决于固体的性质、入射粒子的性质和特征参数（能量、偏振方向等） .) )，以及入射粒子流密度等。情况如此复杂，很难期望有一个统一的动力学理论。

8. 赛马克斯

与上述词无关但字面意思非常相似的词是 Kymatik。这是瑞士博物学家汉斯·珍妮提出的一个概念，用于描述振动和波浪的可视化。这个词的词根来自古希腊语中的波，κῦμα。汉斯·珍妮（Hans Jenny）于1967年出版了一本名为《Kymatik》的书，如今这个词已被转化为英文的Cymatics。有人将Cymatics翻译成中文为音韵学。令人费解的是，振动和波不一定表现为声音——窄带内的振动只有作用于动物的耳朵时才表现为声音。从字面意义和具体研究内容来看，振动学是一门真正的波动科学，或者说是示波学，或者是模态成像科学，因为它关注的主要学科是振动模态所体现的模式（模态现象）。

圆盘上振动沙子的循环图像

9.戴尼提

戴尼提这个词乍一看和动力学有点相似，但实际上并没有什么关系。这是美国人L·罗恩·哈伯德写的一本所谓的现代心理健康科学书籍。我真的不同意这本书的观点，但它的德文版《Dianek: die Moderne Wissenschaft der geistigen Gesundheit》是一本将德国人从机械刻板印象中解放出来的好书。它也可以用作语言学教科书。 。那些流传下来的好作品，无论是宗教的、政治的、文学的、艺术的，似乎都以文笔优美为共同特征。科学著作不也应该符合这个标准吗？