【Bio】《生物力学》与冯元桢_钱民全

钱民全. 《生物力学》与冯元桢[J]. 力学与实践, 1984, 6(5): 61-61. doi: 10.6052/1000-0879-1984-110

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盼望已久的美籍华裔冯元祯教授著的《生物力学》一书，在 1984 年春已由科学出版社出版，与读者见面了。

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“力学是研究运动的科学，生物学是研究生命的科学，生物力学则是研究生物与力学有关的问题。它的内容是十分丰富的。”作者在简述了生物力学的历史以后，作者即提出了生物力学的研究方法、生物力学对保健事业的贡献以及生物力学的基本研究课题。

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书的第二章至第九章，介绍了生物的材料力学，也就是生物流变学，着重在推导本构方程。

本构方程(constitutive equation)，反映物质宏观性质的数学模型。 又称本构关系(constitutive relations) 。 通常把应力和应变率，或应力张量与应变张量之间的函数关系称为本构方程。 又称流变方程。

主要章节有血液的流动性质、红血球及其变形、为血管内的血液流变问题、生物粘弹性流体、生物粘弹性固体、血管的力学性质、肌肉的力学性质、骨和软骨的力学性质。
书的后半部分从第十章到第十六章，主要章节是：基本方程、动脉中的血液流动、微循环、静脉力学和静脉内的血液流动、心脏力学、气体在肺内的流动、混合和扩散、肺的弹性和稳定性。阐述了生物力学的具体应用，其中重点讨论了血液的流动问题。

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冯元桢教授是常州人，1943 年毕业于重庆中央大学航空工程系。1948 年在美国加利福尼亚理工学院以优异成绩取得博士学位。随后的十八年都在美国 Caltech 从事空气弹性力学和结构动力学的数学和研究工作。他的代表著作有《空气弹性理论入门》（1953 年、1969 年两版）、《固体力学基础》（1965 年）和《连续介质力学初级基础》（1969 年）。这些书在国内外已有不少大学作为研究生和大学生最常用的参考书籍。冯教授在力学、数学工程技术方面有着很深的造诣。从六十年代开始，他的兴趣开始转向生物方面，并立志于用自己的数理工程知识去研究阐明生理方面的问题。从 1966 年起，冯教授完全离开了航空工程界，应聘到加州大学（圣迭戈分校）从事生物力学和生物工程方面的教学和研究工作。他的主要贡献是流体力学和固体力学基础并应用于工程和生物工程方面。

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冯教授从数理工程转向生物方面所走的途径也是我们许多生物力学工作者可以借鉴和学习的。

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“如果没有生物力学则有些生物学问题就不可能领会。这就好像没有空气动力学就能造出一架好飞机那样不可思议。
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对于一个器官来说，生物力学能够帮助我们了解器官的正常功能以及由功能的变化可预示其变化，并指出人为的改进方法。因而诊断学、外科学、修复术等都紧密地与生物力学联系在一起。”
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“通常工程和医学各自独立地发展，这就出现了语言方面的障碍，这就会使我们产生混乱”。他认识到生物方面所面临的问题是与数理工程有很大区别的。所以他说：“每一个器官都有其特殊的构造和功用。每一个组织都有其自己的特性。对于具体的器官来说，没有全面的知识要得到明确的成果是很困难的。例如生物力学它需要解剖学、组织学、生物化学、生理学和病理学等多方面的知识。为了明确表示边值问题，我们需要生物学的详细知识。⋯⋯对于生物力学工作者来说，它必须正规地研究一些其他学科的有关知识，这几乎成了普遍的经验。”冯教授自己就是这样做的，他确实正规地研究了许多与生物方面有关的科学知识。在实验室里，他亲自拿解剖刀，亲自对实验数据作数据处理，亲自提出力学模型作理论分析。他与各方面的人交朋友，不管是生物学家还是医生，都有他的朋友。因此他在实践中终于有了与生物学家和 医生的共同语言。他真正做到了他自己所说的：“作为生物工程师，他应有识别问题的能力，用公式求解问题的水平，实施大纲方案的才干。除作为一个实践工程师外，他应能与医生合作。他要医学、工程兼备。生物工程应是两个领域共同的‘交叉’，而不只是二者的‘桥梁’”。