摘要  相对论力学认为，力学缺陷是不适用于处理微观高速问题，而实际上力学的最大缺陷是力学对最基本作用问题认识不足。基本概念不清、基本认识错误、基本定律存在不足是力学的最大缺陷问题。加强基础理论研究，消除力学缺陷，完善基础科学理论体系是基础科学研究领域的核心任务。
关键词  力学缺陷；基本概念不清；基本认识错误；基本定律存在不足；消除；完善基础科学理论体系
中图分类号：O3、O4、O5、P5、P6、P3、X43（见《中国图书馆分类法》）
相对论力学[1]认为，“力学缺陷就在于处理高速和微观物质运动问题时失效。力学对于物体运动的描述不是非常精确的，不过，在处理一般的宏观、低速运动问题时，力学已是非常科学的了。”笔者认为，爱因斯坦的这种观念是不正确的。力学的确存在缺陷，但其缺陷并不在于爱因斯坦提出的那种缺陷，而在于力学对于最基本科学问题认识方面的不足。力学的科学贡献是非常大的，其中最巨大的贡献是建立了定量研究问题的定量科学方法。牛顿根据他对碰撞现象的研究，确定了力的定义，并建立了力学基本定律，从而使人们在认识作用与运动之间关系问题时有了定量依据与方法。事实上，牛顿力学并不限于研究低速问题，对于高速、微观问题，力学仍然适用。例如，动量守恒定律不仅适用于低速、宏观问题，也适用于高速、微观问题。所以，爱因斯坦所说的力学缺陷并不力学的根本缺陷问题。但是，力学缺陷的确存在，并且，力学存在很大缺陷。其中，最大的科学缺陷是对最基本作用问题认识方面的缺陷。基本概念不清、基本认识和基本定律存在不足是力学的最大缺陷。因此，加强基础理论研究，消除力学缺陷，完善基础科学理论体系是基础科学研究领域的核心任务。
1.认识力学缺陷的依据
鉴别科学是非首先必须有衡量科学是非的标准或尺度。以力学思想体系为标准和尺度是无法认识力学缺陷的。因此，要鉴定力学的科学性，必须有更科学、更切合客观实际的科学体系为标准。在世纪之交，人类基础科学理论出现了较大突破，产生了作用学思想，作用学构成了检验力学科学性的理论标准和尺度。以作用学为标准和尺度，可以从根本上来认识力学缺陷。作用学的重要思想与理论详见“作用学概论[2]”，作用学是检验力学科学性的理论标准与尺度。
2.牛顿力学的缺陷
力学存在不科学性问题，这些问题出现的主要原因是力学对科学概念的客观性和客观统一性认识不足。科学概念和科学量都来自客观，都不可以存在丝毫的人为含义，只能取自于客观。因此，科学概念的定义和科学量的取值都必须与客观相符，不能有任何偏差。不同科学概念和科学量之间具有天然的统一关系，都不是孤立的。因此在建立定量科学时，必须将各个科学概念和各个科学量的客观含义和天然统一规律搞清楚，这样才能按照客观实际建立起有机统一的科学理论体系，而不是充满错误的假说体系。力学在这方面存在很大问题，如作用和力的定义与统一问题、功、能的概念及其与作用概念的客观关系问题等等，这些问题使力学的科学性大大降低。本文以作用学理论为标准来讨论几个力学缺陷问题如下：
2.1.对作用、作用量、力三个基本概念认识方面的缺陷
牛顿力学仅给力确定了一个定义：力是改变物体运动状态、使物体产生加速度的一种作用，没有给作用现象、作用量确定科学定义。事实上，自然科学研究的核心对象是作用现象与自然体演化现象之间的定量关系问题，而不是力与运动之间的关系问题。牛顿力学将力与作用两种概念混在一起，同时将作用量看作是力的同义词，这是一个非常严重的错误。这一错误的后果是给人们正确认识作用、作用量、力三个概念的本质及其相互关系的眼睛设置了障碍。所以，直到今天，人们一直不能正确认识作用、作用量、力的本质及其相互关系。不能正确认识作用，就不能正确认识作用与物质、空间、时间之间的关系规律，就不能正确预测事件发生的时间、地点与状况。因此，正确认识作用、作用量、力以及它们之间的关系并不是小事，而是非常重要的科学大事。
作用是指发生在自然界中的一种自然现象，作用现象的量叫作用量，单位时间产生的作用量叫做力。力也就是作用速度。作用现象可以发生在客体与客体之间，也可以发生在客体与非客体之间。非客体如空间。如果将力放在自然科学研究的核心，而不将作用放在自然科学研究的核心，只能产生一个以牛顿力学为代表的、片面性很强的科学假说体系，而不能产生全面揭示自然规律的基础科学理论。
2.2.动量守恒定律的负面问题
动量守恒定律是牛顿建立牛顿第一、第二、第三定律的重要依据，至今人们还没有发现动量守恒定律存在什么不足。但是，在动量守恒定律的背面存在一个难以注意的科学阴影：动量守恒定律掩盖了物体与空间之间的作用现象，使人们只注重研究物体与物体之间的作用问题，忽略了物体与空间之间的作用问题，给牛顿力学的片面性问题的产生奠定了基础。
作用现象包括物体与物体、物体与物质、物体与空间之间的作用现象。物体对物体的作用也包括物体对受作用物体的物质构成的作用和物体对受作用物体的空间构成的作用。动量守恒定律仅涉及物质与物质之间的接触作用问题，不考虑物质与空间之间的作用问题，这本身就具有片面性。这种片面性所带来的后果是：蒙蔽人们正确认识作用量的眼睛。在动量守恒定律引导下，人们误认为作用量等于冲力、等于反作用力的负值（或认为作用量等于冲量、等于反作用量的负值），而实际上，作用量等于实作用量与虚作用量之和，一般大于冲量。因为实作用量等于冲量，虚作用量等于合作用量。而实作用量与虚作用量之和等于作用量，等于作用物体在作用不发生情况下应该具有的动量。但在动量守恒定律中存在一种思想：作用是由动量增减引起的，所以，根据动量守恒定律很难正确认识作用量。
2.3.牛顿第一定律的不足
牛顿第一定律即惯性定律，其含义：不受外来作用，物体不改变其运动状态。这种认识可以说有一定正确性，但是，惯性力概念的引入存在不科学性问题。
惯性实际上是指作用对物体运行予以控制的持续性。即物体在之前所受作用中获得的动量控制下持续运行的性质。控制物体作惯性运动的不是力，而是实作用量，等于物体在之前受作用中获得的动量与其之前的初动量之合量。如果将之视为力，由于牛顿第二定律将力定义为单位时间内的动量增量，而使惯性力与牛顿第二定律中的力的量刚不统一。因此，惯性力概念不科学。
另外，在占有空间、躲闪、屏护等非实际性作用现象中，借助于环境中的物质与空间的制约也会控制受作用体的变化。还有，不受外作用，但因物体内部的差异存在、差异运动、相互作用，也会引起物体的变化，包括运动状态改变。因此，惯性定律并非是完全反映客观规律的定律。
2.4.牛顿第二定律的缺陷
牛顿第二定律：力等于质量与它的运动加速度之积。在牛顿第二定律中包含如下错误认识：①力等于作用量；②作用只有物质与物质之间的作用，在物质与空间之间不存在作用；③作用量与反作用量大小相等、方向相反。根据作用学，力是作用速度，作用现象的量叫作用量。作用是指作用物体对受作用物体形成的作用，而作用物体对受作用物体的物质产生的作用叫实作用，作用物体对受作用物体的空间形成的作用叫虚作用。牛顿第二定律不仅混淆了力、作用量和作用现象三概念，而且混淆了作用、虚作用和实作用三种概念。一般来说，作用相同，但因受作用物的性质不同而使作用结果不同。例如，飞行的子弹打在木板上与打在钢板上的作用结果不同：打在木板上的子弹会穿越木板后继续运行、而打在钢板上的子弹会被反弹。这是因为存在作用量、实作用量和虚作用量三种不同作用量，作用量等于实作用量加虚作用量，反作用量等于实作用量的负值，而不是作用量等于反作用量的负值，牛顿第二定律仅是关于实作用现象的定律，而不是作用现象的定律。牛顿第二定律将作用量与实作用量互为混淆，没有认识作用概念的整体与部分及其相互关系。也就是说，牛顿第二定律存在片面性缺陷。
2.5.牛顿第三定律的错误
牛顿第三定律：作用量与反作用量大小相等、方向相反。牛顿第三定律也被认为是颠覆不破的真理，其实不是。根据作用学，作用在作用面上的作用量等于作用在作用面上的虚作用量与实作用量之和，作用在作用面上的力等于作用在作用面上的实作用力和虚作用力之和。当作用面受的作用力与阻碍作用力大小相等、方向相反时，作用面不运动，此时，作用力等于实作用力，虚作用力等于零；当作用面受的作用力大于阻碍作用力的大小时，作用面就会运动而产生位移，此时，作用力大于实作用力，虚作用力大于零。因此，作用量不一定等于反作用量的负值，作用力不一定等于反作用力的负值，并且，在许多数情况下，作用量不等于反作用量的负值。因此，牛顿第三定律也存在片面性、错误性缺陷。
2.6.万有引力定律的缺陷
牛顿认为，凡是物质组合体都具有吸引它物质的吸引本领，叫万有引力，并推导出了万有引力式：
           .
根据作用学，空间存在的任意两个天体M和m之间的关系变化都受在空间运动的微观物质的冲击作用和它们之间的相互屏护作用控制，其作用量与它们之间的距离r的平方成反比，与它们的体积V1和V2、密度ρ1和ρ2成正比、与空间环境中存在的、在任意一个方向上运行的微观运动物质的动量密度e成正比，与宇宙空间半径R的平方成正比。即
                .                                （13）
此外，任意两个质点之间的关系变化，无论它们之间存在还是不存在相互作用，它们之间总是存在看似相互作用、但实际上不是相互作用的假力F值，F与它们之间的距离变化加速度a、它们各自受的合力F1和F2、它们各自的质量M和m、它们各自的运动加速度a1和a2、它们之间的距离r之间的关系式总是为
          .          （14）
将万有引力式代入该方程，得
          .                （15）
如果测定自由落体运动，你可以得到自由落体运动加速度a=g，但是，如果M表示地球的质量，m表示发射上天的火箭的质量，m受的合力F2既包含它所受的重力，也包含它受的推动力，还包含其它天体对它的作用力，并不只是引力，是多作用力合成的变量，此时，你测定的加速度a就不等于自由落体运动加速度，而是多作用共同生成的一个加速度合量，但是，G却等于距离平方与该加速度之积，而不总是等于距离平方与重力加速度之积。所以，引力常数G并不是常数，而是随着距离平方r2、力F1和F2、质量M和m、运动加速度a、a1和a2的变化而变化的函数。如果认为G是常数那就错了，如果说通过试验与测试证明了G是常数，那么，该实验与测试必然存在问题。因此，作用学认为，在天体之间不存在超距离的吸引力，在任何质点之间都不存在相互吸引力，并且，任何质点之间都不存在任何超距离的相互作用力，引力、斥力作用现象都是假象，都是因为空间环境中存在第三种、第四种…物质作用而导致生成的作用假象。因此，作用学认为，万有引力定律也存在认识上的缺陷。
2.7.胡可定律的错误
胡克认为，弹性变形量的大小主要决定于弹性力，而弹性力主要决定于材料的弹性性能。即，弹性力R与弹性变形量（即弹性位移）x成正比。因此，引入弹性系数k，则有
             .
该式就是胡可定律[3]的数学表达式。胡克定律奠定了材料力学[4]的基础。由于胡可定律是错误的，所以，材料力学也缺乏科学性。
根据作用学，在弹性变形现象中，促发弹性变形的是驱变力F，制约变形的是受作用体的性质标量——虚度E和实度T，其中，虚度规定了变形现象的发生，实度规定了抗变力（弹性力）的存在。弹性力R与作用力F之间的关系式为
             ,                                            （16）
因此，变形位移x与力F、质量m、弹性恢复力R、变形时间t之间的关系式是
             .                                    （17）
将胡克式代入此式，则有
             .                                    （18）
因此，弹性系数为
.                                       （19）
可见，弹性系数k根本不是反应材料性质的常数或变数，只是一个包含微积分运算过程的人为函数。根据作用学，弹性材料的变形量x、外作用量
              、                            （20）
弹性恢复力R、弹性位移质量m、弹性变形时间t、实度T、虚度E间的关系式为
              .                 （21）
因此，材料的虚度
              ；                            （22）
材料的实度
              .                        （23）
可见，材料的虚度E与变形量（变形速度、变形加速度）成正比，与虚作用量AF成正比（也与虚力FF成正比），与作用量A成反比（也与作用力F成反比）；材料的实度T（不可变性、弹性等的特征值）与实作用量AT成正比，与阻碍作用量的大小成正比；与作用量成反比。
    类似力学缺陷问题还有许多，限于篇幅，在此就不一一讨论了。
3.结论
综上所述，力学的基本认识和基本定律存在缺陷，即，力学的核心内容缺乏科学性。力学缺陷给生产实践、科学研究、科学预测带来了诸多不便。由于力学理论曲解了物质、空间、时间与现象之间的关系，很难用于指导科学预测研究，例如，力学不能直接用于指导人们进行地震预测研究。因此，加强基础理论研究，消除力学缺陷，完善基础科学理论体系是基础科学研究领域的核心任务。
参考文献
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[3] 北京钢铁学院、东北工学院编；《工程力学》中册第一分册材料力学，人民教育出版社，北京；1979年7月：17
[4] 北京钢铁学院、东北工学院编；《工程力学》中册第一、二分册，人民教育出版社，北京；1979年7月
[5] 中国矿业学院、淮南煤炭学院合编，《水文地质学》（上）；北京：地质出版社，1981
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