来源：热学与实践公众号（ID：），作者：戴世强院长深圳学院。本文刊登于《力学与实践》2016年第6期，版权归原作者所有。
步入热学界近三六年的一对中年伉俪三年前突发奇想，想要晓得：热学界的两院教授关于热学都说了些哪些？于是，借助20个月的业余时间，孜孜矻矻，钩沉索隐，悉心编撰，推出了这本62万字的《院士谈热学》[1]。此书一经发行，不久即告售完，坊间好评不绝于耳。为何这本大部头科普专著这么受欢迎？且听笔者渐渐道来。
无处不在的热学
这是由于热学无处不在。
正如郑哲敏教授为该书所写的自序中所说：“力学是关于物质世界宏观机械运动的科学，包括例如物体的受力、运动、流体的流动、固体的变型、断裂、损伤等研究。它既是一门基础学科，又是一门技术学科。回顾新中国创立以来的重大成就，如两弹一星，具有自主知识产权的客机、潜艇，还有高层建筑、巨型货轮、高水平的桥梁（如跨江跨海的各类索桥斜拉桥）、海洋平台、海港与栈桥、精密机械、机器人、高速动车等，都有热学工作者的指导与参与，包含着我国数万热学工作者的心血和贡献。”
的确，大到广袤的宇宙太空，小到修长的尘埃细胞，四处能看到热学的影子。通过宇宙二氧化碳动力学（非常是星体密度波）的研究，人们可以精细地勾画出我们所在的银河系的右臂螺旋结构；采用行星际动力学，可以精准地给出各个行星的运动规律；采用细胞热学，可以探求动物的微细结构；利用多相流热学，可以"窥探"空中的尘埃和水底的砂粒；有了热学，可上九天揽月，可下五洋捉鳖；有了热学，人类可以创造种种奇迹。
关于热学应用的广泛性，不妨引用周培源先生的精辟阐述：“力学的发生和发展一开始就是由生产决定的。恩格斯以前列举了唐代热学发展的背景是农业经济的某一阶段，城市和大建筑的形成，手工业的发展，航海和战争等事例。1686年牛顿对热学的总结最初是从天体运动的研究开始的，当时天文学、数学和热学是自然科学中仅有的三个成熟的伙伴。它们相互渗透，相互推动。牛顿热学的发展为大工业打算了基础，也对化学学其他分支的发展起过巨大的促进作用。仍然到如今，热学在工程方面的应用越发深入，在绝大部份的工程（包括建筑、水利、交通、机械、采矿、冶金、化工、石油、军事、空间工程）中，处处都须要热学。工程向热学提出了层出不穷的问题，热学也不断以新的成果，深刻地改变工程设计的思想。近些年来，热学又在认识自然方面，恢复和扩大了过去的老传统。热学工作者涉足到宇宙论、天体演变、星系结构、天体爆燃、太阳风、行星磁场等研究，也涉足到大气、洋流、海浪、地壳运动、地幔对流等的研究。生物热学出现了，它将为热学和农业及医学构建越来越紧密的联系。可以这样说，近代热学的发展，正深入到自然科学的许多部门，热学在物质运动范围内处理的问题，所以有这样的广泛性，起因于热学是研究自然界中最基本、最简单的运动方式，即位置联通。”[1]
正由于有这样的广泛性，热学学科仍然遭到普遍关注，人们盼望了解热学的方方面面，于是，本书面世遭到这么热烈的欢迎，也就不足为奇了。
众说纷纭的热学
这是由于国外学界对热学学科常有不同的认识，常常众说纷纭，莫衷一是，甚至无视这一学科的存在。
从世界范围看来，作为基础科学的热学学科的存在性稳如泰山。试看，国际理论和应用热学联盟(IUTAM)有上百个成员国，它组织的国际理论和应用热学会议(ICTAM)，即"热学亚运会"，每届有千余人出席，第23届ICTAM就于2012年在我国南京举行；国际上热学类的期刊成百上千；著名热学家为数甚众，这种都是明证。而且，在我国，本不该成问题的问题，却老是成问题。虽然在国家自然科学基金委员会，数理化力天地生这七大基础学科的地位从来就十分明晰，热学仍然抢占着重要的位置，但在制定全省性的科学规划时，总会碰到一些问题.最显著的事例是：1978年，在制定新一轮科学规划时，一开始，只提"数理化天地生"，偏偏把热学学科排除在外，幸而以周培源、钱伟长、谈镐生等教授为代表的老一代热学家据理力争，争回了热学作为重要的基础学科的地位（详见《谈镐生选集》[2]的钱伟长序和第402～420页）。但是，在2008年的我国中常年科学规划中又出现了类似问题；在2009年的科技部一些规划中重又把热学排除在基础学科之外，经过新一代热学界的教授们再度鼓与呼，问题才得到解决。
之所以出现此类情况，有如下诱因：
对热学学科的内涵及其发展史不甚了解，虽然在学界也是这么；
误觉得热学仅仅是数学学的一个分支，殊不知早在一百多年前，热学就与数学学"分了家"，成了一门独立的学科；
缺少对热学学科内涵的普及性介绍，又有一些不确切的信息的欺骗，使人们形成模糊认识。
武际可在《力学史》[3]中，经过一番引经据典，归纳出关于热学的如下认识：
热学起源于工具、工艺的改进，同时也是人类追求认识自然界客观运动的普遍规律，非常是追求对天体运动规律认识的必然归宿。
在热学研究上，从唐代开始，就有两种传统。如牛顿所说，一方面是理智的或理论的，另一方面是应用的，可见理论热学与应用热学的分工，早在牛顿时代就有了。
对热学的研究对象，有一个逐渐扩宽的过程。初期侧重于重力、平衡，即静力学，后来侧重于运动，即动力学.到了牛顿，对热学有了最通常的认识，将力同运动相联系，但是这儿运动是最通常意义的运动，它包含一切变化。
物理是同力学密不可分的，牛顿将几何学看作热学，达芬奇将热学看作物理，而邓玉函将数、度、力三学看为亲昵三兄弟，不可分离。热学同物理从古以来始终紧密联系，它们是人类认识客观事物运动的质与量的两个不可分的侧面。
自20世纪开始，热学和化学学开始分工，热学研究宏观世界的规律。
把热学作为科学的一个分支，而不单是作为技术，是近代科学界的共识。
他还进一步强调：“1900年量子论与1905年相对论陆续形成，标志着化学学与热学的分家。自此热学专门解决宏观世界的问题，而化学学专门从事微观世界的研究，热学家与化学学家、天文学家、数学家便分道扬镳了。这一阶段热学学科的研究特征是：因为热学的基本理论在许多方面早已渐趋成熟，理论困局仅有紊流、强度等少数课题，所以与理论热学相比，应用热学的研究队伍占较大比重。”正由于这般，在热学界，因为各自的偏重领域和各类重点不同，对热学学科到底是基础科学，还是技术科学，尚有歧见，经过反复讨论，逐渐产生一致的认识，正如文献[4]中所述：
“力学原是数学学的一个分支，化学科学的构建则是从热学开始的。在数学科学中，人们曾用纯粹热学理论解释机械运动以外的各类方式的运动，如热、电磁、光、分子和原子内部的运动等.当数学学甩掉了这些机械（热学）的自然观而获得健康发展时，热学则在工程技术的促进下按自身逻辑进一步演变，逐步从数学学中独立下来。20世纪初，相对论强调，牛顿热学不适用于速率接近于光速或则宇宙尺度内的物体运动；20年代，量子论强调牛顿热学不适用于微观世界。这反映了人们对热学的推进，即认识到物质在不同层次上的机械运动的规律是不同的。一般理解的热学只以研究宏观的机械运动为主，因此许多带'热学'名称的学科如热力学、统计热学、相对论热学、电动热学、量子热学等在习惯上被称为是数学学的分支，而不属于热学的范围。但因为历史上的缘由，热学和数学学仍有着特殊的亲缘关系，非常是在以上各'热学'分支和牛顿热学之间，许多概念、方法、理论都有不少相像之处。”
“力学与物理在发展中仍然互相促进，互相推动。一种热学理论常常和一个物理分支相随形成，如运动基本定理与微积分，运动多项式的求解和常微分等式，弹性热学及流体热学的基本多项式和物理剖析理论，天体热学中运动稳定性和微分等式定性理论等。有人甚至觉得热学是一门应用物理，并且热学和数学学一样，还有须要实验基础的一面，而物理寻求的是比力学更带普遍性的物理关系，二者有各自的研究对象。”
“力学同化学学、数学等学科一样，是一门基础科学，它所揭示的规律带有普遍的性质。”
“力学又是一门技术科学，它是许多工程技术的理论基础，又在广泛应用中不断得到发展。当工程学还只分民用工程学（即土木工程学）和军事工程学两大分支时，热学在这两个分支中已起举足轻重的作用。工程学越分越细，各个分支中许多关键性的进展都有赖于热学中有关运动规律、强度、刚度等问题的解决。热学与工程学的结合使得工程热学各个分支的产生和发展，如今，无论是历史较久的土木工程、建筑工程、水利工程、机械工程、船舶工程等还是后起的民航工程、航天工程、核技术工程、生物医药工程等都或多或少有工程热学的活动场地。热学作为一门技术科学，并不能替代工程学，只强调工程技术中解决热学问题的途径，而工程学则从更综合的角度考虑具体任务的完成。同样地，工程热学也不能取代热学，由于热学还有探求自然界通常规律的任务。”
“力学既是基础科学又是技术科学这些二重性，有时也难免会导致注重基础一面和注重应用研究一面的热学家之间的不同见解。其实这些二重性也使热学家倍感自豪，她们为沟通人类认识自然和改建自然两个方面作出了贡献。”
虽然这么，在国外学界，对热学的内涵及其二重性仍然有不少片面认识，尤其是一些颇有影响的工具书对“力学”词条做了不恰当的演绎，对一些糊涂认识的加深起了推波助澜的作用。有鉴于此，2009年，一批资深热学工作者借着国家自然科学基金委员会数理科学部组织的研讨“2011～2020年我国科学发展战略”的机会，对热学学科的定义、特性和发展战略进行了深入讨论，进一步产生了共识。
上述情况在《院士谈热学》中得到了充分反映，教授们对热学的内涵及其二重性做了全方位的探讨。
扛鼎之作是周培源先生发表于《力学与实践》创刊号的文章。他明晰地强调：“力学是关于物质宏观运动规律的科学。”文中透彻地剖析了物质的宏观运动和微观运动之间的关系；基础研究和应用研究的关系；新老学科的关系；理论和实验的关系。他旗帜鲜明地陈述：“从热学常年发展历史来看，我们可以得出这样一个初步推论，就是热学具有很强的基础性，又有极为广泛的应用性，二者相辅相成，相互促进，所以，热学既是基础科学，又是应用科学。这和物理、物理学、化学、生物学等门科学，并没有哪些两样的地方”。“如果里面的推论可以创立，我们能够这样说，热学属于基础科学，和数、理、化、天、地、生一起共称七大基础科学；同时，我们也能够这样说：就它的应用范围的广泛性来说，热学也属于技术科学。因而，我们既要充分注重热学的基础研究，又要非常注意热学的广泛应用。”时至今日，此文仍是发展热学学科的纲领性文件，重温上去仍有一种亲切感。
诸位教授从不同侧面对上述观点做了阐述。
老一代教授陈述了她们对热学的深层次理解.钱伟长[7]觉得：“力学既是应用性很强的技术科学，更是一个深藏玄机的基础学科，热学事业的发展必须从基础研究入手，为国民经济建设服务，决不能就事论事，照搬照抄，而必须狠下工夫，大力从事机理智探求，只有这样，热学能够在实践中发挥其无与伦比的巨大作用。”谈镐生指出强调：“我们必需看见，热学是一门应用性极强的基础科学。没有一项工程技术，才能离开热学而存在。所以，热学既是大工业的基础，又是数学科学的理论基础。”钱学森的《论技术科学》一文有很大影响，他在探讨了技术科学的概念、发展和研究方式后强调，热学本身是技术科学的一个范例，也是我们如今对技术科学这一概念的来源。他所给出的技术科学的十个发展新方向中，有一半与热学相关。郑哲敏则对“理论热学”和“应用热学”做了划分：“一般说，假如主要是为了深入剖析与认识某种热学规律，并无明晰的应用目标，或则研究某种规律的必要性是从诸多可能的应用中提炼下来的，在现阶段又并不限于某一特定应用，则可称之为理论热学，另一方面假如是为了解决实际应用中的个别特定的问题，则属于应用热学的范畴。”
新一代教授也叙述了她们对热学的深刻理解。李家春和方岱宁按照学科发展的新态势，给热学下了更细致的定义：“力学是有关力、运动和介质（固体、液体、气体和等离子体）宏、细/微观热学性质的学科，研究以机械运动为主及其同化学、化学、生物运动耦合的现象。”并强调：“力学学科是自然科学的先导和基础，它在学科自身发展和实际工程应用的驱动下不断发展，为人类社会的进步作出了巨大贡献，应用和理论热学学派的光辉成就已载入科学史册。毫无疑惑，现代热学仍将是一门具有广泛应用和强悍生命力的重要基础学科。”白以龙通过例证指明：“力学除了广泛推进工程学的进展，又是新自然观的重要起源。”这是由于“首先，自牛顿之后，自然科学又经历了几次伟大的理论综合和概括；其次，热学涉及的是我们周围的宏观世界。从农地、大气、海洋、生物到人类及其生产活动，构成了复杂的宏观世界，我们身处其中，常常见怪不怪，常常遭到惩罚。”“因此，以认识这个宏观世界通常运动规律为目标的热学的作用，看来也须要我们给与再认识。其实，我们应该恢复牛顿把热学作为‘自然哲学的物理原理的精神’。”
综上所述，对于刚步入热学领域或想步入热学领域的年青同学，对于想了解热学的所有同事，本书的问世无疑是雪中送炭，致使她们一入门能够了解，热学到底是一门哪些样的学科。
魅力无穷的热学
这还由于热学七彩斑斓，魅力四射。
《院士谈热学》收集了我国力学界35位教授的55篇文章，堪称精彩迭出，美不胜收，由于作者都是热学各个领域里的知名专家，她们学有专长，写文章驾轻就熟，体操若轻。
谓予不信，笔者带着你们漫游一下此书的奇境吧！
钱学森先归国后开创了数学热学研究，这些宏微观结合的热学带来一种新境界.郭永怀归国后不久，把现代空气动热学理念带了过来，听听他浅显地讲解哪些是激波和激波管，哪些是娴熟波速流动，哪些是高速流动中的电离和离解效应；他用雪崩来比喻激波，告诉我们激波有时有害，有时却有利，起码可以在激波管里制造低温环境；飞行器以马赫数12再入大气层时会发生哪些现象。吴承康则进一步发挥，全面生动地描述了高速再入飞行器的等离子体问题，非常是弹头灼热时的碳化物问题，并且提出了对付这些“等离子体鞘”的防热举措，顺便述说了神秘的空间电推动器的原理；庄逢甘讲了热学在航天中怎么发挥作用；崔尔杰则述说了生物运动仿生热学和智能微型飞行器的故事，告诉我们怎么像鱼类和鸟类那样扑翼飞行。
我国最早的流体热学家周培源则全面介绍了流体动力学，从滚滚暴雨和潮起潮落中听到了它，在高速飞行、桥梁工程、石油工程中发觉了它，而流动规律又这么扑朔迷蒙。李家春全面综述了流体动力学的机遇和需求，全面述及了民航航天工程、海洋工程、能源工程、环境工程、生物医学工程中的流体热学，介绍了相关的交叉学科。何友声介绍了船舶流体热学的新进展，非常是引人入胜的空泡流。吴有生则以“力学的永恒魅力与贡献——与时俱进的船舶热学”为题，向我们展示了五光十色的船只及其热学问题。紊流专家郭尚平等向我们阐明了紊流热学的方方面面，告诉你们它除了在传统的水利工程、地下水资源开发和石油工程等传统领域发挥巨大作用，并且陆续渗透到建筑、环境保护、化工、冶金、机械、原子能工业、膜分离技术、染料染料、制糖等工业技术部门，乃至生物医学工程，物理建模和新型实验为这个学科分支带来了强悍的生命力。胡文瑞在介绍空间的数学学时，描述了微重力环境下的光怪陆离的现象，非常阐明了微重力流体热学的内涵和应用。传质学专家过增元阐述了微细尺度传质的奇特特性和处理方式，这是国际前沿性问题。
不少固体热学专家向我们展示了它的巨大魅力.钱伟长述说了非线性热学的异军凸起和蓬勃生机，勾勒了热学工作者向非线性热学涉足的累累战果.黄克智等综述了我国经济、社会发展中急需解决的重大基础性热学问题，非常是，材料科学、微电子机械过程、能源工程中的热学问题，并总结出固体热学跨世纪优先发展的领域，即
宏、细、微观材料本构理论与破坏过程；
精微力-电系统耦合细观热学；
大规模估算热学仿真.对固体热学研究有指导作用。
专注于材料科学中的热学问题研究的方岱宁等人写了两篇长文分析了先进复合材料和功能铁磁材料的变型与破裂的研究动态及其发展趋势，非常对学术思想、基本问题和研究方式做了详细剖析。其中《功能铁磁材料的变型与破裂的研究进展》一文援引了149篇文献，对实验研究设备和技巧以及理论建模过程作了细致描述。破裂热学专家王自强对界面破裂热学做了全方位的介绍，强调了相应的热门课题。资深固体热学家、地球动力学专家王仁对地质材料的热学问题做了权威性论述，尤其对地质材料的非线性变型和断裂做了生动勾勒，并转述了十一个相关的热门课题。他还写了三篇科普文章，对研究中出现的反演问题等进行了浅显的介绍。
本书收录了知名的估算热学专家钱令希、钟万勰、程耿东的两篇文章，阐述了这一个由于估算技术发展而突飞猛进的分支学科的历史和现况，非常述及有限元构造及其物理基础、适合于计算机上的算法、结构优化和各种耦合问题的求解以及软件的开发与应用、计算动力学等问题，非常展望了我国估算热学的发展。值得一提的是弹性热学专家胡海昌写了一篇文章专门谈对震动工程的想法，他觉得：“基础科学才能并且应当发展出相应的工程科学。”他还觉得，像震动工程这样的新工程的诞生和发展，应归功于计算机、微电子技术、系统论、控制论和信息论的发展。高铁工程动力学专家翟婉明及其合作者撰文表述铁路中的一些典型的热学问题：高速高铁轮轨滚动接触热学问题、高速动车关键结构部件疲劳问题、高速动车与线路结构动态互相作用问题，这种问题始于实践，相当复杂，却饶有兴味，充分显示了热学的魅力。本书的另一篇有趣的文章是郑晓静和周又和写的关于风沙运动研究中的热学问题的长文，这两位固体热学专家近十几年转向研究与沙尘暴相关的风沙运动，这是一个富有挑战性的研究领域，实验观测和理论剖析都十分困难，至今尚无可靠的预测模型，她们觉得，有必要将风沙运动系统作为非线性、多场耦合、跨尺度的复杂动力系统，并总结出四个关键热学问题.本书还收录了郑晓静等人写的两篇科普文章《力学与沙尘暴》和《关于鸣沙》，可读性极好。
在《院士谈热学》的第四部份中还收录十四篇热学科普文章，内容包罗万象，涉及核装备研发，机械设备的“健康检查”，海洋内波侦测，鸟类游动，体育运动，乃至手杖的使用......五光十色，美不胜收。难能可贵的是：钱令希等五位教授在世纪之交写了一封呼吁信，发动你们努力撰写科普文章，宣传热学贡献。而且建议“立即组织起一套丛刊"。她们的呼吁得到了积极广泛的响应，近十几年来，热学科普的文章书籍大批涌现.值得一提的是，2008年，中国热学学会发起组织出版《大众热学丛刊》，至今已出版了15种，在全社会得到了普遍好评和欢迎。
通过上述漫游，我们可以感受到，热学除了无奇不有，无处不在，并且窈窕多姿，丰富多彩。可以说，学习热学、研究热学是一种享受，细细品位这本书也是一种享受。
任重道远的热学
读完这本书，喟然思索，浮想联翩。虽然学热学是一种享受，然而，说上去容易什么是机械运动规律的分支，做上去难，应用好热学知识更是一种挑战。
教授们无不认识到这一点什么是机械运动规律的分支，为此，她们倾尽竭力从事热学的研究和应用，更是呕心沥血专注于热学教育。她们认识到，热学事业任重道远，必须后继有人。她们希望“长江后浪推前浪，江山代有才人出”。本书的第三部份专门谈热学教育，三代教授在这方面也发表了真知灼见。
张维撰文说：“力学要为国民经济的发展服务，就要有一支良好的热学工作者队伍，存在热学队伍培养成长的问题。”他觉得着重要解决好专业和课程设置问题和培养方式问题。因此，他对欧美的热学教育进行了广泛督查，并提出了具体建议。
刘人怀调查剖析了我国力学教育的现况，得出推论：近些年来力学专业所培养的人才质量总体来说有所提升，非常是估算能力、外语能力和知识面长度有所上升，但理论剖析能力有所回升。并相应地提出四点建议：稳定规模；多层次多模式培养；加宽加厚物理和热学基础；强化创新能力培养.非常对创新教育进行了深层次的思索。
胡海岩从建设创新型国家对高等工程教育的需求出发进行热学教育设计，非常指出了研究型工程师的培养，但是主张从技术科学的统一性看热学理论教学，从实践与创新的统一性看热学实践教学。他觉得，学院未能孤立地、直接地培养工程师。虽然是根据6年制本硕连读方法培养中学生，也仅是未来的研究型工程师，或叫做研究工程师的毛坯，还须要经过常年的工程实践锻练方能成才。这一观点与老一代热学家完全一致。
时代在进步，社会在变化.许多急需解决的实际问题向热学提出严峻的挑战，任重而道远。这本书可以成为我们接受挑战、所向披靡的指路明灯。
结束语
概括地说，该书有如下优点：
笔者衷心地觉得，《院士谈热学》是一本不可多得的好书。其实本人孤陋寡闻，迄今虽然尚未见到其他学科有同类专著。
此书的问世，是我国力学界的福音。谢谢两位编者的辛劳劳动！
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参考文献
[1]刘俊丽，刘曰武.教授谈热学.南京：科学出版社，2016
[2]谈镐生.谈镐生选集.上海：科学出版社，2006
[3]武际可.热学史.北京：北京辞书出版社，2010
[4]钱令希，钱伟长，郑哲敏等.中国大百科全书(热学).广州、上海：中国大百科全书出版社，1985