KHÁI LUẬN
Khi phải đào một đường hầm xuyên qua vách đá, thời điểm hồi hộp nhất là lúc gặp nhau của các đoạn đường hầm ngầm đào từ hai phía. Mới đầu tiếng vọng của công việc đầu bên kia mới chỉ nghe mơ hồ, rồi trở nên ngày càng mạnh thêm, và cuối cùng bức tường đất đá đổ sập xuống và nối hai phần thành một đường hầm chung. Có lẽ cảm giác cũng giống y như thế vào đầu thế kỷ XIX ở các nhà bác học vật lý, khi các luận đề của lý thuyết động học chất khí trùng với các kết quả thực nghiệm thu được trong khuôn khổ của nhiệt động lực học. Hai cách tiếp cận vật lý - cách tiếp cận vĩ mô (nhiệt động lực học) và cách tiếp cận vi mô (động học phân tử) - đã gặp gỡ nhau, bổ sung cho nhau - ý tưởng cho rằng vật chất bao gồm các phân tử và nguyên tử đã được xác nhận một cách đầy thuyết phục.
Dường như là người ta đã tìm được con đường nghiên cứu vật chất: vì tất cả các vật đều được cấu tạo từ các phân tử, mà các phân tử lại cấu tạo từ các nguyên tử nên ta ''dễ dàng'' biết được đầy đủ các tính chất vật lý của vật chất cấu tạo từ chúng: bởi lẽ chỉ cần biết tính chất của các nguyên tử này, mà cả thảy vì chỉ có gần 100 loại nguyên tử (nguyên tố hóa học) khác nhau mà thôi. Dựa trên lý thuyết động học, người ta xác định được một số tính chất của các chất khí, ví dụ, tìm được phương trình trạng thái của chất khí, mô tả mối liên hệ giữa các thông số trạng thái với nhau. Như vậy nhu cầu xác định phương trình trạng thái bằng phương pháp thực nghiệm không còn ý nghĩa nữa.
Trên thực tế tất cả đâu có đơn giản đến thế! Cần phải lao động cật lực để có thể xác định được các đặc trưng quan trọng của các chất khí nhờ lý thuyết động học, như hệ số truyền nhiệt, hệ số nhớt và hệ số khuếch tán. Đối với các môi trường ngưng tụ - các chất lỏng, các vật rắn và các chất khí nén - thì thu được các kết quả còn khó hơn, vì cần phải lưu ý rằng các phân tử tương tác với nhau không chỉ bằng các va chạm. Bởi vậy, sẽ là không thích hợp nếu nói rằng việc tiến hành thực nghiệm đã lỗi thời và tất cả các hiện dương vật lý của thế giới vĩ mô có thể được giải thích và tính toán trên cơ sở các quan niệm động học phân tử.
Vật chất nói, đúng ra không phải là một môi trường liên tục, mà nó được cấu tạo từ các phân tử và nguyên tử. Vậy cơ học môi trường liên tục sẽ nghiên cứu gì đây, khi trong thiên nhiên không có những môi trường như thế. Cấu tạo gián đoạn (không liên tục) của vật chất chỉ mới được phát hiện vào cuối thế kỷ XIX, còn các thí nghiệm chứng minh sự tồn tại của các phân tử chỉ được tiến hành vào năm 1908 bởi nhà vật lý người Pháp Jean Baptiste Perrin (1870 - 1942). Từ khi đó, quan niệm cho rằng vật chất lấp đầy không gian một cách liên tục dường như phải mất hết ý nghĩa.
Thực ra, việc phát hiện ra cấu trúc gián đoạn của vật chất đã cho phép xác định được những giới hạn áp dụng của cơ học môi trường liên tục. Nó chỉ đúng trong những trường hợp khi hệ có thể chia được thành các thể tích bé (so với kích thước của vật) tức là các phần tử của môi trường mà ở đó vẫn còn chứa một số đủ lớn hạt (phân tử nguyên tử), để nó vẫn tuân theo các quy luật thống kê (các quy luật vĩ mô). Khi đó, các phân tử môi trường nằm ở trạng thái cân bằng nhiệt động lực, và do vậy các tính chất của chúng được mô tả bằng một số không lớn các thông số vĩ mô. Các biến đổi trong một thể tích nhỏ như vậy phải diễn ra đủ chậm để cân bằng nhiệt động lực vẫn được giữ nguyên.
Nếu tất cả các điều kiện này đều được thỏa mãn thì giả thiết về tính liên tục của môi trường - một giả thiết làm cơ sở cho cơ học môi trường liên tục - vẫn đúng. Đối tượng nghiên cứu của bộ môn vật lý này có thể là tất cả những gì bao quanh chúng ta: không khí, nước các công trình được con người xây dựng trên Mặt Đất, ngay cả bản thân Trái Đất nữa (các lớp bên trong của nó, thủy quyển, khí quyển, các hành tinh trong hệ Mặt Trời và bản thân Mặt Trời - mọi vật thể được cấu tạo từ một số lớn các phân tử.
Hãy tưởng tượng chúng ta ra khỏi giới hạn của khí quyển Trái Đất. Trong khoảng không gần Mặt Trời, mật độ phân tử rất thấp, và có thể nghĩ rằng ở đó giả thiết về tính liên tục là không áp dụng được. Mặt Trời phát ra cái gọi là gió Mặt Trời hay gió sao, bao gồm chủ yếu từ các hạt nhân của các nguyên tử hyđrô (các proton), của nguyên tử hêli (các hạt 
) và các electron (điện tử). Mặc dù kích thước của các hạt này rất bé, song vì chúng có điện tích tương tác nhau từ khoảng cách khá xa nhau, cho nên tựa hồ chúng có kích thước đáng kể vậy. Song điều quan trọng nhất là bởi các hạt này bức xạ ra các lượng tử năng lượng chúng làm tăng khoảng cách tương tác của chúng. Ta hãy hình dung tình huống một xe tô phải vận chuyển một lượng lớn hành khách. Nếu chuyến đi diễn ra vào mùa hè thì có thể đi dịch trong lòng xe mà không làm phiền hà quá mức những người đang đứng. Nếu cũng chừng ấy hành khách đi trên cùng chiếc ôtô đó vào mùa đông giá rét, khi mọi người đều mặc những chiếc áo lông dầy cộm thì khoảng trống trong xe trở nên hẹp hơn. Và nếu có một ai đó ở giữa xe muốn lách ra cửa xe chuyển động nhốn nháo sẽ diễn ra chẳng những ở gần người này mà trên toàn bộ xe - hành khách bắt đầu nhúc nhích và xô đẩy vào người bên cạnh. Theo quan điểm của lý thuyết động học, trên ôtô những người mặc áo lông trở thành một môi trường liên tục. Nhiễu loạn (nhốn nháo) ở một bộ phận ôtô nhanh chóng được truyền ra toàn xe. Đóng vai trò như thế của áo lông là điện trường và các sóng điện từ được sinh ra bởi các hạt tích điện chuyển động. Do đó có thể xem là môi trường liên tục chẳng những vật rắn, chất lỏng và chất khí mà còn cả plasma - ngay cả một plasma rất loãng, ví như môi trường gió sao. Số hạt trong phần tử thể tích của môi trường như thế không lớn tuy nhiên do bản tính tác dụng của các lực giữa các hạt tích điện khá lớn, nên các thông số vĩ mô thay đổi từ phần tử này sang phần tử khác một cách liên tục.
Nghiên cứu khoa học có thể so sánh với phát hiện địa lý. Christopher Columbus trong khi tìm kiếm một con đường mới tới Ấn Độ lại đến được Châu Mỹ; còn việc hợp nhất các phương pháp của lý thuyết động học và nhiệt động lực học nghĩa là hợp nhất cách tiếp cận vi mô và vĩ mô đã mở ra một con đường mới cho việc nghiên cứu cả “một châu lục” trong vật lý - là cơ học môi trường liên tục. Cũng giống như châu Mỹ, nó gồm hai “lục địa” lớn: cơ học vật rắn biến dạng và cơ học chất lỏng và chất khí. Chẳng khác nào eo đất Panama, các định luật và khái niệm chung đã hợp nhất chúng lại. Các nhà khám phá và nghiên cứu đầu tiên các ''lục địa'' này là các nhà bác học ở những nước khác nhau vào những thời đại khác nhau.
Chất điểm - vật có kích thước tương đối bé - chuyển động ra sao trong chân không đã được biết rõ tới chân tơ kẽ tóc từ thời Isaac Newton. Chẳng hạn một vật được ném theo phương tạo với phương nằm ngang một góc nào đó sẽ chuyển động theo một đường parabôn. Mô tả chuyển động của nó trong nước, trong không khí hay trong một môi trường khác sẽ phức tạp bội phần. Ngay cả Newton vĩ đại cũng không trả lời được chính xác cho câu hỏi quỹ đạo của vật ném sẽ ra sao khi có tính tới sức cản của không khí. Trong trường hợp này quỹ đạo chuyển động giống như một parabôn nhưng không trùng hẳn với nó. Tuy nhiên Newton đã làm nhiều điều bổ ích để cho thấy cần phải giải quyết những bài toán kiểu như thế nào. Ông cùng với Archimedes và Leonardo Vinci, Pascal và Bernouilli trở thành những người tiên phong nghiên cứu cái ''lục địa'' có tên là cơ học thủy khí hay cơ học chất lỏng và chất khí.
Nhà phát kiến đầu tiên của một “lục địa” khác - cơ học vật rắn biến dạng chắc phải là nhà tự nhiên học, nhà sáng chế và kiến trúc sư người Anh Robert - Hooke (1635 - 1703), người đã thiết lập được mối liên hệ tuyến tính giữa ứng suất cơ học của vật rắn và độ biến dạng. Sau các công trình của nhà toán học kiêm cơ học và thiên văn học Leonhard Euler (1707 - l783) gốc Thụy Sĩ và nhà toán học kiêm cơ học người Pháp Joseph Louis Lagrange (l736 - 18l3) các nhà khoa học đã xây dựng được phương pháp giải quyết bài toán chuyển động của vật rắn biến dạng. Tuy nhiên để trả lời cho câu hỏi một vật thật có thể biến dạng sẽ có hành trạng như thế nào vẫn cần phải có môn cơ học vật rắn biến dạng. Vào nửa đầu thế kỷ XIX nhờ những nỗ lực của các nhà bác học Pháp Simeon Denis Poisson (1781 - l840), Augustin Louis Cauchy (1789 - 1857) và Adhémar Jean Claude Saint - Venant (1797 - l886), lĩnh vực khoa học này bắt đầu được nghiên cứu nghiêm túc.
Ở đây ta sẽ đi sâu thêm vào một phân môn của cơ học môi trường liên tục - đó là cơ học thủy khí.
