4.中外著名大学《理论力学》主流教材的比较与思考(王新宇) 2

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1、中外著名大学《理论力学》主流教材的比较与思考王新宇（南开大学物理科学学院博士、副教授）[内容摘要]本文选取了三本具有代表性的英美理论力学主流教材如Goldstein的《ClassicalMechanics(第二版)》、Marion的《ClassicalDynamicsofParticles&Systems(第三版)》、Kibble的《经典力学（第五版）》和三本国内使用的经典教材如金尚年的《理论力学（第二版）》、梁昆淼的《力学：理论力学(第4版)(下)》、朗道的《力学（第五版）》，对具体内容进行了简单介绍，分析了各自的特色，并进行了比较。[关键词]理论力学；经典力学；

2、教材；比较理论力学是人们称为“四大力学”的物理课程之一，也称为经典力学。在物理学中占有重要的地位，对于各高校物理教学是必不可少的基础课程。本文选取英美和国内所使用的相关教材和参考书（各三本）分别进行了内容简介，并加以比较，力求为国内理论力学教材的编写和使用提供借鉴。1.英美著名大学《理论力学》主流教材的内容与特色1.1国外教材之一——Goldstein《ClassicalMechanics(第二版)》教材的内容特点（1）前言《ClassicalMechanics》是国外较为广泛采用的经典力学教材，在美国长期被作为研究生的理论力学教材，适合研究生入门学习。该书自195

3、0年问世以来经过多次再版，目前已经出版至第三版，1980年其第二版由Addison-Wesley出版公司出版。本书是公认的经典力学标准教材。与其他同类教材相比，这本书篇幅上比较长，各方面也都介绍得更详细一些。可能是存在成本的因素，第三版在增加部分内容（例如混沌）的同时删去了部分内容（例如部分讨论和附录），相当一部分读者更偏爱第二版。（2）作者简介赫伯特·戈尔茨坦(1922年6月26日-2005年1月12日)，美国物理学家，以本书作者知名。1940年在纽约城市大学获得理学学士学位,1943年在获取了麻省理工学院博士学位。从1942年到1946年,戈尔茨坦是麻省理工学院

4、的战时辐射实验室的工作人员,在那里他从事研究波导和磁控管和雷达回波特点的理论工作。从1946年到1949年他在哈佛大学物理系执教。在1949-1950他是麻省理工学院博士后原子能委员会会员,并担任布兰代斯大学物理客座副教授（1952-1953）。从1950年起,戈尔茨坦在一家美国核技术开发公司任职,在那里他指导了核反应堆防护以及反应堆设计相关的中子散射截面的理论研究。他参与建立了正统犹太科学家协会并曾担任主席。死时他是哥伦比亚大学核科学与工程的名誉教授。（3）教材总体架构与内容简介29本书庞杂的体系使得其显得似乎没有重点，但它的确涵盖了经典力学的几乎全部内容。内容围

5、绕拉格朗日力学体系、哈密顿力学体系组织，着重介绍了现代物理处理问题的方法技术，主要包括:质点动力学、拉格朗日方程、哈密尔顿方程、两质点间的力、刚体运动、微振动、微扰运动、场论等。这本书重点介绍了围绕拉格朗日力学体系、哈密顿力学体系的经典力学。首先从广义坐标和最小作用原理导出拉格朗日方程，以后分别论述守恒定律、运动方程的积分、质点碰撞理论、微振动和刚体运动理论，最后详细论述了哈密顿方程和正则变换等相关课题。（4）该书特色对于高级物理教程来说，这本书的复杂性和可理解性非常适合高年级的物理学生（研究生）。由于定位是物理高级教程，因此，对本科生有一定难度，因此，这本书主要读

6、者是研究生。这本书对现代物理概念和应用的数学工具的介绍比较透彻，如哈密顿-雅可比理论、泊松括号、正则摄动理论、相对论场理论等等，做的非常的出色。这些理论方法几乎无所不在地出现在其他领域的物理学。本书作者具有足够得执教经验,这使得这本书相对容易阅读。这本书的覆盖的广度显而易见的：涵盖了质点物理学到连续介质力学,包括相对论(和一点电磁学),研究对象涉及力学连续体，通过本书的学习可以使得读者接下来有良好的信心去研究相对论和量子力学。但同时也需要读者必须努力地阅读更多的文献。最后，这本书很适合自学，并且它提供了许多清晰的练习习题。总的来说,这是一本杰出的理论力学教材。本书作

7、者常常在书中加入一些评论，可以很好的引导读者深入思考，或者做进一步阅读、自学研究，但这样做的同时也不可避免的使某些读者陷入困惑。（5）该书值得商榷之处或不足之处本书绝大多数部分写的相当精彩，特别是有心力相关处理部分的章节，但也有读者反映某些部分实际上写得并不是那么清楚，例如哈密顿-雅可比方程。根据网上资料，吴大猷对Goldsten用Hamilton原理推正则方程的方法是批判的。即使如此，错误并不大，并且书中给出了相当多的参考文献,读者产生疑问的时候可以自行检验。另一方面，在这一版本中的确存在相对较多的拼写错误，虽然已经把第一版中相当多的错误改正了。总体上说，该书