图书前言

    近年来,国内许多高校都在开设物理学史方面的课程,有的是作为公共选修课,有的是作为必选选修课,总之,对开设物理学史课都给予了很高的重视。但是,若作些深入调查,我们就会发现,无论是在为什么要开设这门课及怎样开设这门课等这些基本问题上,或者是从开设者的主观意图与接受者的响应及得出的效果等诸多方面,调查结果都相差很大。究其原因,我们认为是对开设这门课认识的理解上相差颇大而造成的。为此,我们想结合本书的编写谈几点看法。

    一、 物理学史是科学也是文化

    作为科学,物理学史记录和传递了物理学过去所走过的道路和所取得的成就;而从文化的视角来看,物理学史则表示了物理学的思想渊源以及它的传递、发展和继承;同时也能看到作为文化,它在发展和前进道路上的分化、细化、歧化和泛化。实际上,从人类文明史发展来看,物理学的研究范围、研究内容,开始是从研究“事”、“物”之理,发展到只研究“物”之理的路线而前进、延伸的,它是从边界模糊不清、相互交织的领域,发展到逐渐清晰,形成独立体系的。在历史上,古希腊的亚里士多德曾著有《物理学》,其基本内容则多属于玄学。我国晋代的《物理论》以及明、清朝代的《物理小识》所阐述的“事”, “物”之理,也不是纯属现代定义的物理学范畴的内容和自然科学的内容。尤其是在我国古代,长期以来以人文为本,原来就没有什么独立的自然科学体系,在所谓“格物在致知,格物而后知今”的理念中,“格物致知”不过是为了修身、养性,其最高境界在“治国、平天下”,其人文色彩、人文思维的人文文化特色则更为浓烈,而且它的内容也不能全部隶属于自然科学、物理的范畴,尽管在文明史上人文科学与自然科学在发展初期边界不清,使自然科学,尤其是物理学的研究总是交相渗透,边界模糊,但还不能仅仅以此就可定为它就是物理学的文化内涵,物理学的文化内涵应涵括它的思想性、连续性、传承性的丰富内容。

    从文化的特殊视角来看,物理教育是实现物理文化传递的基本工具。文化是在人类代际之间进行传承的,老一代人创造的文化成果终将成为文化遗产,而且终将通过文化传承,被新一代有选择地接受。物理教育既能传承,又能促使物理学的发展。物理教师借助于教材,既系统地向学生讲述物理知识,介绍物理方法和历史,又让学生操作仪器、观察现象、进行测试分析,让他们从实践中学习物理,接受物理文化的熏陶,这些都隶属于有形的载体。而物理学表示的机械观、时空观、因果观、对称性、和谐性、永恒性以及绝对与相对、无序与有序的文化思想虽是无形的,却清楚地凸显了其丰富的文化内涵。但是,随着科学技术的进步和发展,物理学作为一门迅速发展起来的学科,它形成了自己的分类范畴,自己的研究方法,自己的思维特性等一整套完整的科学体系,并且还不断地向深度、广度进军,尽管近年来科学发展的相互渗透、交叉加剧,物理学的边界又变得模糊不清了,但它还仍然有其鲜明的文化特征,而区别于其他人文科学、人文文化,尤其是思维方式上更与它们大相径庭,形成了两种思维方式和文化--科学文化和人文文化。

    在科学发展到了今天,它们的差异性则表现出了会对今后社会可持续发展产生影响,有些甚至可以说会产生危机。已故著名物理学家吴健雄曾指出过:“为了避免出现社会可持续发展中的危机,当前一个刻不容缓的问题是消除现代文化中两种文化--科学文化和人文文化--之间的隔阂,而为加强这两方面的交流和联系,没有比大学更适合的场所了,只有当两种文化的隔阂在大学校园里更加弥合之后,我们才能对世界给出连续而令人信服的描述。”因此应从这一高度来认识开设物理学史与物理学思想方法论课程的重要性。

    二、 要从“以史为鉴”发展到“不仅以史为鉴,更要以史为器”

    学习物理学史就是为了了解物理学所走过的道路,它将有助于我们更深刻地认识物理学,更有效地应用和发展物理学。过去很多人总是在说“以史为鉴”,但我们认为对物理学史的学习仅仅“以史为鉴”还远不能满足时代的要求,更应该在“以史为鉴”的基础上“以史为器”去发展、去创新。物理学史和自然科学史告诉我们,历史上的一些发明、创造并不是前人研究内容的简单重复,而往往是前人研究方法、思维特征的重现,并且它更是螺旋形上升的。因此,我们在讲授物理学史时,就把这门课改成了“物理学史与物理学思想方法论”。因为,若仅仅讲“史”,而不落实、凸现思想方法论,就会在课程讲授中,或是讲科学家的传记、小故事,或是完全讲物理内容,成了课程搬家,使得听课者或是“听史兴叹”,在羡慕科学家伟大之余,并未得到更进一步的收获;或是听了那些尚未搞懂的理论,仍是不得其要领,从而失去了学习物理学史的激情。为此,我们认为,要达到“不仅以史为鉴,更要以史为器”的目的,就要把学习物理学史和学习物理学思想方法论结合起来,并突出思想方法论的重要性。

    三、 开设“物理学史与物理学思想方法论”是提高学生科学素质的一个重要内容

    纵观科学发展史和物理学史可以发现,古今中外能成就大事业者,都有一个共同的特点,他们都有一个坚持真理、锲而不舍,为了事业献身的信念。意大利著名的天文学家布鲁诺大无畏地捍卫真理,坚持日心说,藐视反动的宗教法庭,直到生命的最后一刻,还庄严地向刽子手宣布:“你们对我宣读判词,比我听到判词还要畏惧!”尽管最终被活活烧死在鲜花广场,但他坚持真理的行动,一直为人们广为赞颂。美国的富兰克林做风筝试验而被雷电击晕,待他醒来时,还风趣地说:“好家伙,我本想电死一只火鸡,结果差点电死一个傻瓜!”而罗蒙诺索夫的老师利赫曼则在研究雷电中牺牲了性命。这些为科学试验而不屈不挠的高尚品质和不畏艰险,奋不顾身而又非常风趣、乐观的精神面貌,是在物理学史教学中让年轻的学子们铭记的。这是他们应该具备的作为一个科学家、科学工作者的基本品质,这也是科学素质教育中一个重要的组成部分。此外,还要在这门课程中教会学生们如何深入观察,不放过细节,注意观察异常等好习惯,书中这种例子是举不胜举的。在本书中, 力图让学生通过本课程的学习在培养如何做人、做事、做学问这些基本素质方面得到一些收益,使这门课的教学,达到“以人为本”的目的。

    基于上述思路,本书在内容上均作了相应的安排,力求做到削枝强干、突出重点,注意学科领域的交叉、互渗,并安排了能达到教学互动的内容,以便调动学生的思维积极性。此外,在本书中,我们对常见物理研究方法也专门作了介绍,例如,对物理学史上的悖论介绍,都提高到了认识论、方法论的高度,此外,对演绎、分析、综合、类比、模型建立的简化、纯化等都有介绍,并用实例来剖析佐证。本书分6章,分别是牛顿力学与机械观、从冷和热引出的话题、近代科学的重要基础--电磁学、物理学发展中的革命风暴--相对论与量子论的产生、对微观物质世界结构认识的发展史、物理学研究中常用的思想方法等。

    本书曾作为大学生的公共选修课教材讲过多遍。该课程是东南大学在建设文化素质基地过程中由原教务处处长陈怡教授建议而开设的,由吴宗汉教授执教。本书编写过程中,江苏大学中文系吴宗海教授的释疑和交流使编者受益匪浅。本书最后统稿是由吴宗汉教授在深圳豪恩电声科技有限公司完成的,其间获得了该公司董事长王丽、总经理李军以及诸位豪恩人的大力协助,清华大学出版社的编辑同志也为本书出版作出了很大努力,在此一并致谢。

    由于编者水平所限,谬误之处,望不吝指正。