理方法研究一切質點，物體的運動，靜力學和動力學原理，機械原理的理論基礎。材料力學，傳統方法研究物體在各種載荷下，包括靜力，靜扭矩，靜彎矩，振動。碰撞等，機械零部件和裝配設計。機械加工的理論基礎。流體力學，研究一切流體在容器、管道中運動規律和力學特性。液壓、氣動、熱分析的理論基礎。分析力學，使用計算數學方法分析力學有限元素法，把受力物件拆解成有限個元素，對每個元素進行受力分析，透過聯立偏微分方程組，用泛函求解，計算出每個元素，每個節點的應力應變。聯立方程組可化為剛度矩陣和自由度組成的矩陣方程。

（4）生物力學

當今生物力學發展正經歷著深刻的變化。生命科學與包括力學在內的基礎和工程科學交叉、融合目前已愈來愈成為當今生命科學的研究熱點，同時也是力學學科的新生長點。基礎研究逐步精細化及定量化，大量資料的積累要求模型化及數學化，為生物力學研究開闢了新的用武之地。現代分子和細胞生物學既提出大量新課題，又帶來了許多新工具，推動著生物力學由宏觀向微（細）觀深入、並強調宏…微（細）觀相結合。實際應用的不斷湧現，催生著以解決與應用相關的工程技術問題為目標的新的生物工程學。這一新的生物工程學遠遠超出了基於微生物的、以發酵工程為標誌的生物技術及以醫療儀器研發為目標的生物醫學儀器這兩個傳統的領域。不斷尋求新的力學和物理原理與方法，與生命科學及其它基礎和工程科學進一步融合，已成為當今生物力學發展的主要特色。當今生物力學正經歷從“xxbio=bio…x”（交叉）到“bioxx=x…bio”（融合）的轉變。在基礎研究層面上，它將與生物物理學、生物數學、生物資訊學、生物化學等緊密結合，重點研究生物學的定量化和精確化問題；在應用研究層面上，組織工程、藥物設計與輸運、血流動力學、骨…肌肉…關節力學等正在或已經得到臨床或工業界的認同，其核心是解決關鍵技術問題。

當前生物力學的發展特點可大致歸納為：內涵擴大（生物醫學工程；生物工程），有機融合（生命科學與基礎和工程科學），微觀深入（細胞…亞細胞…分子層次；定量生物學），以及宏觀…微觀相結合（組織工程、器官力學；資訊整合與系統生物學）。宏觀生物力學研究仍為主流，但宏觀…微觀相結合、微觀生物力學研究發展十分迅速。當前生物力學發展的前沿領域主要包括：1）細胞…分子力學；2）器官…組織力學；3）骨骼…肌肉…關節力學；4）生物力學新概念、新技術與新方法等。

（5）環境力學

環境力學是力學與環境科學相互結合而形成一門新興交叉學科，主要研究自然環境中的變形、破壞、流動、遷移及其伴隨的物理、化學、生物過程和導致的物質、動量、能量輸運，定量化描述環境的演化規律和對人類生存環境的影響。環境力學的發展十分有利於深化人們對環境問題中的物理過程和基本規律的認識，促進環境問題的定量化研究。

21世紀的環境力學研究，既要注重學科發展的自身規律和要求，又要緊密結合國家需求和工程實際，將機理研究、規律分析與防治措施有機地結合起來。結合中國的經濟和社會發展需求，中國的環境力學研究必須抓住一個基礎（複雜介質流動和多過程耦合）、兩個經濟發展地區（西部和沿海）、三個方面（水環境、大氣環境、災害與安全），確立重點發展領域，促進學科的發展。

一方面，強調環境力學中的共性科學問題，包括：（1）環境流動與輸運的基本方程和求解方法；（2）氣、液、固介面的耦合；（3）多相、多組分、多過程，以及多尺度的耦合分析等；（4）“環境力學”中模型實驗的尺度效應問題等。

另一方面，瞄準西部開發和沿海經濟開發，以及重大工程和影響的實際環境問題，包括：（1）西部乾旱、半乾旱環境治理的動力學過程—土壤侵蝕機理、沙塵暴形成和輸送機理、以及荒漠化治理；（2）以水或氣為載體的物質輸運過程—汙染物排放過程的精確預報、河口海岸泥沙、汙染物輸運及其對生態環境的影響規律；（3）重大環境災害發生機理及預報—熱帶氣旋、風暴潮/洪水預測、滑坡/泥石流產生機理、全球變暖。（未完待續）

252　物理學之熱學　上

熱學是研究物質處於熱狀態時的有關性質和規律的物理學分支，它起源於人類對冷熱現象的探索。人類生存在季節交替、氣候變幻的自然界中，冷熱現象是他們最早觀察和認識的自然現象之一。