力學是自然科學的重要組成部分，因而是基礎科學。它的發(fā)展大體上可分為三個階段。
第一階段是在1900年之前。1687年，牛頓發(fā)表了“自然哲學的數(shù)學原理”，奠定了經(jīng)典力學的基礎。他給出的力學三大定律適用于質(zhì)點這一理想模型和一切速度遠小于光速的宏觀運動。但針對質(zhì)點這一簡單模型所給出的力學基本規(guī)律，卻并不能直接用于解決很多具體問題。因而后人又提出了剛體、連續(xù)介質(zhì)、理想流體、線彈性體等力學模型，分別適用于一類物體。
要強調(diào)的是，無論是牛頓的力學基本規(guī)律還是這些模型，都不是單純地通過邏輯思維得到的，而都是在人們觀察研究具體的物體運動基礎上，逐步提煉形成的。即作為基礎科學的力學，并不是先形成系統(tǒng)性的基礎理論，再用于解決具體的問題。而是研究具體問題在先，形成系統(tǒng)理論在后。
到1900年，在上述理想模型基礎上的力學研究已趨于成熟。
1900年以后，航空等新興工程技術的出現(xiàn)，向力學提出了諸如飛機的升力和阻力的計算等新問題，這在當時的流體力學框架內(nèi)是無法解決的。
德國的大數(shù)學家Klein正好在此時期提出，科學和技術應該緊密結合起來。即科學要有意識地面向技術發(fā)展的需求，技術要有意識地依靠科學解決問題。Prandtl，von Karman和錢學森等是這一思想的強有力的支持者。他們具體實踐了將自然科學理論和復雜工程技術問題相結合的新方向，為力學的發(fā)展開辟了一條康莊大道。
實際上，如果不像量子力學那樣開辟了超出經(jīng)典力學范圍的新領域，而是仍然停留在經(jīng)典力學范圍內(nèi)，則力學的發(fā)展，或其基礎研究，只能是通過研究新的、用原先的力學模型不能涵蓋的問題而實現(xiàn)。而新問題的選擇，對最終能否形成系統(tǒng)的成果及其價值有重要影響。工程技術顯然對人類的發(fā)展有重要影響。因此，Prandtl、von Karman和錢學森等提倡的，經(jīng)實踐證明是推動力學發(fā)展的最重要途徑之一。
他們提倡的力學發(fā)展道路有如下特色：
(1)將工程技術中的前沿問題，提高到自然科學的水平來解決，而不是像工程師那樣，更多地依靠經(jīng)驗。由于問題復雜，在原有力學模型上得到的規(guī)律不足以解決問題，因而要針對工程技術問題，提煉出相應的新的力學模型。對這些模型研究的成果，當然不會像力學基本規(guī)律那樣適用于一切宏觀運動，但卻是解決一類問題的基礎知識。以Prandtl的邊界層理論為例，它的成果只適用于雷諾數(shù)很大時的情況。但在還無法以直接求解Navier-Stakes方程的方法解決整個流場計算的情況下，卻提供了近似計算整個流場的可靠方法。正是在這類基礎研究成果的支撐下，航空技術才得以飛速發(fā)展，由最初的萊特兄弟的簡單飛機發(fā)展到今天的水平。
(2)創(chuàng)造了新的研究方法：因工程技術問題復雜，要用自然科學的方法解決它，必須對工程技術問題有深刻的物理認識，分清什么因素起主導作用，才能提出簡化但能反映問題本質(zhì)的物理模型。同時，在力學原有的理論和數(shù)學方法不足以直接用來處理這類新的模型時，必須創(chuàng)造新的理論和新的數(shù)學方法。二者結合，就形成了人們通常說的應用力學和應用數(shù)學。邊界層理論促進了數(shù)學中漸近分析方法的發(fā)展，就是一個典型例子。
(3)在推動工程技術問題解決的同時，大大豐富了力學的方法、概念和理論，推動了力學新學科分支的發(fā)展。這方面的例子不勝枚舉。如邊界層理論，可壓縮流體力學理論，氣動熱力學理論，高超聲速傳熱和燒蝕理論等等。同時還提煉出了直接可用于指導工程設計的一些規(guī)律，如降低跨聲速飛行器波阻的面積律和設計無激波翼型的理論等。力學的這些成果，開始時是以解決具體的工程技術問題為目標而發(fā)展起來的，但由于它力求在自然科學的水平上解決問題，最終成為了自然科學的重要組成部分。
所以，力學面向工程技術的需求，絲毫不降低其基礎科學的性質(zhì)，而恰恰有利于力學本身的發(fā)展。實踐證明，這是既能解決重大工程技術問題，又有效地促進基礎科學發(fā)展的雙贏途徑，是發(fā)展力學的康莊大道。
1960年以后，電子計算機技術、信息技術開始高速發(fā)展，同時航天等高新技術的大發(fā)展，又提出了很多超出已有力學框架的前沿課題。錢學森先生敏銳地指出，要非常重視計算機的發(fā)展，盡量發(fā)揮其在解決力學問題中的作用。正是在這樣的指導思想下，無論在國際還是國內(nèi)，計算流體力學(當然也有計算固體力學等)在航空航天技術需求的推動下，得到了極大的發(fā)展。解決了航天技術中的氣動力、氣動熱和材料結構、飛行性能等的復雜計算。發(fā)展出了針對各種問題的有效算法，包括適用于各種復雜外形的靜、動態(tài)網(wǎng)格技術，相應的幾何守恒理論，邊界處理方法，以及算法、網(wǎng)格、邊界處理相協(xié)調(diào)的理論方法。計算力學的發(fā)展，使得更接近于直接從力學基本規(guī)律出發(fā)解決工程技術問題，使科學和工程技術結合達到新的水平。
另一方面，對目前也還有不少無法完全依靠計算解決的復雜問題，如包含有湍流、流動轉(zhuǎn)捩、燃燒和化學反應等的工程技術問題，仍然要靠提出相應的力學模型以簡化計算來解決。有些還要作更為細致的研究。例如，為了獲得高溫氣體熱物性參數(shù)，化學動力學參數(shù)及催化反應系數(shù)，須在微觀條件下作物理力學的計算。為了解材料的熱性能，須在細觀條件下作細觀計算。為解決飛行器對雷達隱身的問題，要找到有效求解電動力學及流體力學方程相耦合時的方法等。在以上計算和實驗基礎上，再作深刻的物理分析，就可很好地建立新的力學模型。
為了給出飛行器在復雜飛行狀態(tài)下的最優(yōu)化氣動外形，要發(fā)展受氣動、結構、控制、防熱等多種約束條件下的優(yōu)化設計方法。
上述一系列問題的研究，既可大大促進航天技術的發(fā)展，同時也會促進新的力學學科分支的出現(xiàn)和成長。例如，計算力學現(xiàn)在已經(jīng)是力學的一個新的重要分支，其成果也已被大量吸收進計算數(shù)學學科中。物理力學也正在形成和發(fā)展中。
以上所列舉的例子雖然幾乎全都和流體力學有關，但如疲勞、斷裂、損傷等固體力學分支，顯然也是在解決工程技術問題的過程中發(fā)展起來的。
當然，力學面向工程技術的需求只是力學發(fā)展的一個方面。不直接針對工程技術需求的力學也在發(fā)展。如針對氣象和海洋的流體力學，針對地球構造的地質(zhì)力學，跨學科的生物力學、電磁固體力學，研究納米尺度范圍內(nèi)特有現(xiàn)象的力學等等。也有如非線性波、孤立波、混沌等針對特有現(xiàn)象或規(guī)律的力學。還有如理性力學、分析力學等更理論化的分支。但它們大部分也是針對某一類實際問題而作的研究，只不過不是工程技術問題而已。而實際上，一些不針對具體問題，而純粹作理論推導的研究，則最終都失去了發(fā)展的動力。
從20世紀以來力學學科的發(fā)展過程看，不可否認的是，無論是在國內(nèi)還是國外，結合工程技術前沿問題而開展的力學研究在擴展和豐富力學基礎學科內(nèi)涵上起了最大的作用。這并不令人意外。100多年前，恩格斯就曾經(jīng)說過：“技術在很大程度上依賴于科學狀況，那么科學卻在更大得多的程度上依賴于技術的狀況和需要。社會一旦有技術上的需要，這種需要就會比十所大學更能把科學推向前進?！盞lein、Prandtl、von Karman、錢學森等通過自己在科學技術中的實踐得到的發(fā)展力學的道路，印證了恩格斯從觀察社會的發(fā)展所得到的結論，真可以說是“不謀而合”。
在當前，囿于簡單理想模型做純力學學科基礎研究的發(fā)展空間恐怕不會很大了。20世紀六七十年代，人們從實際中提煉出了非線性波、孤立波、混沌等概念和模型，曾引起科學界的很大關注。但由于其研究于解決力學中的實際問題幫助不大，所以雖然它對應用數(shù)學的發(fā)展起了作用，在其他學科中也有一定的應用，但近年來在力學界已不再是熱門了。而根據(jù)工程技術需求的前沿發(fā)展力學，則仍然有強大的生命力。一件有意思的事是，在非線性水波理論中曾經(jīng)有一個結果，從數(shù)學內(nèi)涵來看，和非線性光學中的一個結果是一樣的。但后來光學中的結果得到了諾貝爾獎，而力學中的盡管得到在先，卻沒有得諾貝爾獎。其原因恐怕是光學中的結果在推動光學技術的發(fā)展中起了重要作用，而力學中則缺少應用的價值。
由以上的歷史回顧，不難得到以下結論：力學的發(fā)展主要是通過解決重要的實際問題而實現(xiàn)的，不與具體問題聯(lián)系的“純”理論研究，不是力學發(fā)展的主流。
要實質(zhì)性地推動力學的發(fā)展，就要選擇重要的實際問題，而不是一般的小問題。而重要的、新興的工程技術問題應該至少是首選之一。
力學對這些問題的研究，不但可以推動問題的解決，而且還能形成新的學科分支，豐富整個自然科學的內(nèi)涵。
