作為歷史過程的物理學

趙良慶

了解科學的過去，會加深我們對現(xiàn)時的科學的理解。當我們從現(xiàn)代科學發(fā)展的制高點上去回溯科學的歷史時，科學給人們的是一種富麗堂皇之感。因為科學，究其本質(zhì)，乃是歷史的。歷史的繼承與發(fā)展，才使科學由過去的簡單貧乏走向今天的博大精深。

物理科學何嘗不是如此？然而現(xiàn)時流行的物理學教科書所花費的大部分內(nèi)容旨在培養(yǎng)學生掌握一些專門的術(shù)語詞匯并強調(diào)現(xiàn)存的知識。這類教材所體現(xiàn)的思想往往是呆滯的，甚至毋寧說是一大堆僵死的知識。因為對物理學中的基本概念來龍去脈的考察，本學科的歷史以及與其他領(lǐng)域的相互關(guān)系卻幾乎完全忽略了。其結(jié)果往往導(dǎo)致這樣的事情，學生由于過分注意現(xiàn)存的知識而竟致對物理學缺乏一個完整的整體概念，其后果是我們只能培養(yǎng)出一種知識面狹窄的“技術(shù)人員”。

美國哈佛大學物理學教授赫爾頓(G.Holton)所著的《物理科學的概念和理論導(dǎo)論》是對上述傳統(tǒng)的物理教科書的大膽改革。這是美國第一部改革性的大學物理基礎(chǔ)教材，由于它在美國的教育界影響之大，因而被人譽為“科學教育史上的一塊里程碑”。該書自一九五二年第一版以來，曾多次重印，受到一大批教師的支持。現(xiàn)在我國出版的中文版是經(jīng)馬里蘭大學布魯什(S.G.Brush)增訂的新版本。在美國，這是一本用于大學文科的“物理學”教材，它的主要內(nèi)容和敘述方式對我國非理科專業(yè)的物理教材改革來說，是很有參考價值的。

這本物理教材的獨到之處是它不僅極其準確地闡述了物理學的基本概念和基本理論，而且它“把科學作為經(jīng)驗，作為一個完整的和激動人心的知識奇遇(intelectureadventure)來講述”(第一版序)。這樣做的意義在于：“第一，它們將提供賦予某一特定觀念以意義和重要性的適宜背景。第二，它們將使讀者了解科學建立者們的原始資料、動機及研究方法，闡明隱藏在純粹抽象背后人類的勝利。第三，它們將把科學作為對知識的偉大探求的一個側(cè)面展示給讀者?！?同上)它把著重點放在物理科學中的發(fā)現(xiàn)、推理及概念的形成上，并把這些放在那個時代背景之下進行討論。這樣就必然導(dǎo)致作者要從歷史的角度來進行敘述和闡明物理學是如何通過理論、實驗和科學的發(fā)現(xiàn)者之間的相互作用而發(fā)展的。

科學是整個歷史過程的產(chǎn)物，人們只能透過歷史進程才能把握它。在各種教學方法中，歷史方法無疑是最好的方法之一。教師用這種方法把學生引入到歷史上科學大師們進行科學創(chuàng)造的“實驗室”中去，說明新的思想和理論是如何產(chǎn)生和發(fā)展的，說明重大的科學發(fā)現(xiàn)和發(fā)明是怎樣出現(xiàn)的。歷史方法保證了學生更全面更廣闊的掌握材料，不僅學到現(xiàn)代知識，更重要的是學會了科學的思考和研究方法。這就是為什么許多優(yōu)秀的教師、好的教科書的作者們過去和現(xiàn)在都廣泛地運用科學史材料的原因。

物理學家奧斯特瓦爾德上個世紀在他的《精密科學的經(jīng)典作家》一書的預(yù)告中就曾指出：“雖然用現(xiàn)在的教授方法很成功地講授了在其現(xiàn)今發(fā)展狀態(tài)中的科學知識，但是杰出的和有卓識遠見的人不得不一而再地指出時常出現(xiàn)在當前我們的青年科學教育中的一個缺點，這就是缺乏歷史感和缺少關(guān)于作為科學大廈基礎(chǔ)的一些重大研究知識?！薄段锢砜茖W的概念和理論導(dǎo)論》所作出的改革在很大程度上正是為彌補這一方面的缺點而作出的有效努力。在這本教材的影響下，美國于一九六二年開始著手計劃編寫一套供全國使用的新的物理教材，其名稱為“哈佛物理教學改革計劃”(HarvardProjectPhysics)。這項計劃由赫爾頓教授負責，參加這項計劃的有物理學家、科學史家以及中學教師。這項改革工作以《物理科學的概念和理論導(dǎo)論》為基礎(chǔ)，增加了新的材料，并在教法和設(shè)備上作了若干革新。把課本、實驗、電影幻燈片以及供教師參考的原始文獻選編結(jié)合成一個有機的系統(tǒng)整體，形成了一九七○年出版的《改革物理教程》(ProjectPhysics)的中學版本和大學版本。此套教材的《課本與手冊》與《學生讀物》兩部分的中譯本更名為《中學物理教程》正由文化教育出版社陸續(xù)出版。

本書著者赫爾頓教授一九二二年出生于奧地利的維也納，一九四○年來到美國攻讀物理學，在高壓物理的創(chuàng)始人布里奇曼指導(dǎo)下，于一九四八年獲哈佛大學博士學位。自一九四七年以來，一直就教于哈佛大學。赫爾頓教授在學術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的興趣，除了在高壓物理和物理教革方面取得成就外，他還是一位著名的科學史專家，尤其對愛因斯坦的研究，更有獨到之處。目前赫爾頓教授又在從事科學社會學方面的研究。

(《物理科學的概念和理論導(dǎo)論》［美］G.Holton著S.G.Brush增訂，張大衛(wèi)等譯人民教育出版社一九八三年第一版，1.85元)