放射學(xué)知識在近代中學(xué)物理教科書中的傳播

吳培熠 霍佳鑫 王大明

(1.清華大學(xué)公共管理學(xué)院，北京 100084；2.上海交通大學(xué)科學(xué)史與科學(xué)文化研究院，上海 200240；3.中國科學(xué)院大學(xué)人文學(xué)院，北京 100049)

放射學(xué)是研究放射能和放射性物質(zhì)性質(zhì)及應(yīng)用的物理學(xué)分支，起源于真空放電現(xiàn)象和陰極射線的發(fā)現(xiàn)。1895年德國物理學(xué)家倫琴(W.C.R?ntgen，1845—1923)發(fā)現(xiàn)X射線，拉開了放射學(xué)研究的序幕[1]。之后居里夫人(Marie Curie，1867—1934)研究發(fā)現(xiàn)了放射性(Radioactivity)，奠定了放射學(xué)的知識基礎(chǔ)[2]。放射學(xué)開啟了從原子內(nèi)部探索物質(zhì)變化的新時代，被視為原子核物理和放射化學(xué)的先聲，為整個20世紀物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[3]。

以X射線為標志的放射學(xué)知識，在傳入中國后不久就被編入中學(xué)教科書。與晚清時期的其他知識相比，放射學(xué)知識在中國的傳播顯得非常及時[4]。中學(xué)教科書是近代教育改革下產(chǎn)生的新興事物，相對于大眾報刊和實踐應(yīng)用具有較高的科學(xué)性和普及率，被視為近代知識傳播的重要手段[5，6]。本文以中學(xué)物理教科書的視角考察放射學(xué)知識傳入中國過程，具體包括物理課程標準的確立、知識的來源、知識的傳播方式、社會對于知識傳播的影響等。

1 物理課程標準中的要求

1903年清政府頒布的“癸卯學(xué)制”將物理學(xué)以法定的形式列入大、中教學(xué)科目，標志著中國近代物理教育的正式誕生[7]。物理學(xué)納入中學(xué)教學(xué)體系后，教科書的編寫和管理就成了一個重要議題。從教科書的編審制度上，清末民初雖然歷經(jīng)政權(quán)更迭和機構(gòu)變動，但主要以審定制為主，出版機構(gòu)和編者掌握一定的自主權(quán)。民國中后期教育部強化了對教科書的管制，大部分教科書的編寫都參照課程標準，主要以“國定制為主、輔以審定制”[8]。作為指導(dǎo)教科書編寫的官方依據(jù)，課程標準和綱要對于教科書內(nèi)容的影響不容忽視。

清末民初的放射學(xué)正處于發(fā)現(xiàn)和形成階段，知識基礎(chǔ)尚不完備，所以物理教學(xué)內(nèi)容的規(guī)定還比較粗率，如：《奏定中學(xué)堂章程》只是簡單說明，“當先講物理總綱，次及力學(xué)、音學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁氣”([9]，頁1)，并未明確提出要求講授放射學(xué)的知識，相關(guān)知識只是零星的在中學(xué)物理教科書中體現(xiàn)。

1922年北洋政府頒行“壬戌學(xué)制”，將中學(xué)分為初級中學(xué)和高級中學(xué)兩段各三年。次年教育部公布的三份課程綱要中，胡剛復(fù)起草的《初級中學(xué)自然課程綱要》和任鴻雋起草的《高級中學(xué)公共必修的科學(xué)概論課程綱要》主要從目的、內(nèi)容和方法方面介紹了教學(xué)要求。薛天游起草的《高級中學(xué)第二組必修的物理學(xué)課程綱要》列出了具體綱目，規(guī)定講授“無形之放射稀空氣中之放電，X光，陰極射線”([9]，頁10)。這是課程標準中首次提到放射學(xué)的內(nèi)容。

1927年南京國民政府成立后，教育部將“三民主義”確定為教育宗旨，并修訂了中學(xué)課程標準。1929年教育部頒布各科暫行課程標準，其中《初級中學(xué)理化暫行課程標準》提到“以常識為中心”介紹“X光線”([9]，頁17—19)；《高級中學(xué)普通科物理暫行課程標準》則要求“陰極光線和X光線，質(zhì)射電象，電子學(xué)說” (經(jīng)考證，“質(zhì)射電象”為“放射性”在漢語中的早期意譯名)，并在實驗部分增加了陰極光線和X光線的觀察([9]，頁25—27)。

1932年教育部頒布的正式課程標準中，初中物理已不再要求講授X射線內(nèi)容，高中物理則進一步明確將“真空管中放電，陰極射線及電子，X射線，放射性”作為講授內(nèi)容([9]，頁34—35)。值得注意的是，從此標準開始X射線和放射性的名稱得到統(tǒng)一，并沿用至今。1936年《高級中學(xué)物理課程標準》將“放射性”擴展為“放射質(zhì)及其射線”(據(jù)《萬有文庫》解釋，放射質(zhì)為“放射性物質(zhì)之意”)([9]，頁44)，增加了現(xiàn)代物理學(xué)的內(nèi)容。

抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)后，國民政府調(diào)整了教育政策以適應(yīng)抗戰(zhàn)需要。1941年《修正高級中學(xué)物理課程標準》要求學(xué)生“略知物理學(xué)與其他自然科學(xué)及國防生產(chǎn)之關(guān)系”，放射學(xué)知識與現(xiàn)實聯(lián)系密切獲得保留。抗戰(zhàn)結(jié)束后，社會環(huán)境發(fā)生了變化，減輕中學(xué)生負擔的呼聲不斷，為恢復(fù)正常教學(xué)秩序，教育部于1947年再次修訂課程標準。1948年《修訂高級中學(xué)物理課程標準》將放射學(xué)內(nèi)容精簡為“真空放電，陰極射線及電子，X射線，光電管”([9]，頁67)。但因國民政府的潰敗，該標準沒有來得及完全實施。

從晚清民國頒布的歷次中學(xué)課程標準看，放射學(xué)知識的教學(xué)重點限于高中階段，初中階段很少涉及；放射學(xué)內(nèi)容主要包括真空放電、陰極射線、電子、X射線以及放射性等；放射學(xué)知識在歷次課程標準的修改中不斷豐富，既受到現(xiàn)代物理學(xué)進步的影響，也與當時的政治變革、教育目標和社會發(fā)展息息相關(guān)。

2 清末民初中學(xué)物理教科書中放射學(xué)知識的傳入

在清末民初，中學(xué)使用的物理教科書主要有兩類：一類是翻譯引進的日本教材，另一類是根據(jù)中外資料自編的教材。在甲午戰(zhàn)敗后，國人懷著“富國強種、拯救國運”的教育理想，掀起了持續(xù)十數(shù)年的師日浪潮，學(xué)習(xí)日本的教育制度，譯介日文著作。1903年清政府正式實行新學(xué)制，地方學(xué)堂對教科書的需求擴大，大量日本物理教科書在中國翻譯出版。據(jù)統(tǒng)計1900—1911年譯自日本的物理學(xué)書籍有61種，其中57種為教科書[10]，大部分適用于中學(xué)或師范學(xué)校教育，內(nèi)容大多涉及一些與放射學(xué)相關(guān)的知識。

1903年中國最早以“物理學(xué)”命名的教科書《物理學(xué)》出版，介紹了陰極射線、X射線及其“囘光閃色”(Fluorescence的意譯，熒光之意)的性質(zhì)[11]。該書作為日本東京大學(xué)醫(yī)學(xué)部預(yù)科生的教科書，對中國物理教科書的體例和術(shù)語影響很大[12]，但該書不是專為中學(xué)編寫的，對于學(xué)生而言難度偏大。當時廣泛使用的日本中學(xué)教科書有中村清二的《近世物理學(xué)教科書》和本多光太郎、田中三四郎合著的《新撰物理學(xué)》，還有一些教科書由日本學(xué)者以中文編寫，如后藤牧太編著的《物理學(xué)課本》[13]和酒井佐保的《漢譯最新物理學(xué)教科書》。《漢譯最新物理學(xué)教科書》提到了放射的定義、放射作用、放射體、A線、B線、Y線以及放射線的發(fā)光、化學(xué)、電氣和熱作用等，還介紹了放出物和放射物的變化[14]，這是國內(nèi)中學(xué)物理教科書中首次較為全面的介紹放射學(xué)知識。

1902年陳榥編著的《物理易解》是國人自編的首部中學(xué)物理教科書[15]。陳榥根據(jù)其在東京小石川清華學(xué)校的物理講義“輯西書東書而成”，先在日本出版后運回國內(nèi)發(fā)行([16]，例言)。該書提到“火花和林達根試驗”，介紹了X射線“尋常光線所不透光之物質(zhì)亦能透過之”的性質(zhì)([16]，頁307—310)。此書與新學(xué)制十分契合，先后八次出版非常暢銷，被后來的多本教科書引為參考。另外1906年由伍光建自編的《物理教科書電動學(xué)》介紹了X射線和鐳[17]。早期自編教科書的特點是以多本國外教科書為基礎(chǔ)，加入一些編者的理解進行重新編寫。

在當時較為暢銷的教科書中，陳文哲的《普通應(yīng)用物理教科書》從1904—1907年五次訂正再版，學(xué)部評價該書“算理未深者讀之頗便，文筆亦明暢”[18]，批準“應(yīng)即作為中學(xué)堂教科書”[19]，成為當時少數(shù)被官方審定的中學(xué)物理教科書。辛亥革命后，民國教育部改革推行“壬子癸丑學(xué)制”，進行了一系列改革。1914年數(shù)學(xué)家黃際遇根據(jù)教育部定章編寫的《中華中學(xué)物理學(xué)教科書》，是中華書局出版的一本重要教科書[20]。下面以這兩本國人自編教科書為例，分析放射學(xué)知識的來源。

表1 《普通應(yīng)用物理教科書》與《中華中學(xué)物理學(xué)教科書》的參考書目對比

①《中華中學(xué)物理學(xué)教科書》中為《物理學(xué)》,經(jīng)查證應(yīng)為《新撰物理學(xué)》。

從表1可以看出，兩本自編教科書的參考名目基本來源于日本經(jīng)典教材，這既與兩位作者曾在日本留學(xué)有關(guān)，又體現(xiàn)了日本對中國早期物理學(xué)教育的影響。陳文哲曾留學(xué)日本東京高等師范學(xué)校，期間聆聽過日本高等師范教師和田豬三郎講授的物理學(xué)，《普通應(yīng)用物理教科書》就是以此課程為基礎(chǔ)編寫的([21]，例言)?！镀胀☉?yīng)用物理教科書》介紹了火花實驗、“蓋司來爾管”“克爾格司管”和X射線實驗和性質(zhì)的知識([21]，頁335—338)，據(jù)1909年學(xué)部介紹該書“動電氣學(xué)”的內(nèi)容主要源自中村清二的《近世物理學(xué)教科書》[18]。但根據(jù)插圖判斷該部分同時也參考了本多光太郎與田中三四郎合著的《新撰物理學(xué)》。而《中華中學(xué)物理學(xué)教科書》的放射學(xué)內(nèi)容完全出自1911年中村清二《最近物理學(xué)教科書》，介紹了電氣火花、真空管、陰極線、X線、氣體電離和放射體。從兩本教科書的內(nèi)容來源可以看出受到“師日”的影響，日本教科書對于X射線知識經(jīng)教科書在中國的傳播起到了重要作用。

在1900年前后的一些的英文教科書中，X射線內(nèi)容也有所涉及，如1900年出版美國司麻華大學(xué)教授何德賚(Geroge A.Hoadley，1848—1936)編寫的《簡明物理學(xué)教程，實驗與應(yīng)用》(ABriefCourseinGeneralPhysic，ExperimentalandApplied)。1904年謝洪賚將該書譯成中文《最新中學(xué)教科書物理學(xué)》，成為20世紀初少有的直接譯自西方的物理學(xué)教科書。

中華民國建立后逐步確立了“壬寅癸丑學(xué)制”，其中四年制的中學(xué)教育以“造成健全國民”為宗旨，物理學(xué)作為具有“實利主義”“普及常識”的重要課程在第三年開設(shè)。民國早期的中學(xué)物理教科書大都涉及放射學(xué)內(nèi)容，如：1912年文明書局出版，余巖以《普通物理學(xué)講義》為基礎(chǔ)改編的《中學(xué)物理學(xué)教科書》；1913年商務(wù)印書館出版，王兼善編寫的《民國新教科書物理學(xué)》均有提及。相比之下，王季烈編寫，1913年由商務(wù)印書館出版的《共和國教科書物理學(xué)》介紹更為系統(tǒng)，在論及“感應(yīng)電流”時，介紹了“X線”及其“盛發(fā)螢光”的性質(zhì)。到1924年第22版時，真空管、陰極線、X線、放射性物質(zhì)、鐳、放射線、崩壞(Disintegration)、鐳射氯(Radium Emanation)等相關(guān)知識被整合為“放射論”單獨成章[22]。教育部在審定該書時，做出了“詞意通達，所取教材分量亦均不寡不多”的評價。

3 民國中后期中學(xué)物理教科書中放射學(xué)知識的發(fā)展

圖1 密爾根、蓋爾的著作《實用物理學(xué)》

1922年教育部頒布《學(xué)校系統(tǒng)改革案》，“壬戌學(xué)制”(又稱“六三三學(xué)制”)由此建立。新學(xué)制由“師日”向“仿美”轉(zhuǎn)變，將中學(xué)三三分段，延長了學(xué)習(xí)年限[23]。在此背景下，中學(xué)開始大規(guī)模引進、使用英文原版或中文譯本物理學(xué)教材。物理學(xué)家、教育學(xué)家周昌壽(1888—1950)在上海商務(wù)印書館編譯所工作期間，與高銘翻譯了密爾根(1)現(xiàn)譯作密立根，美國物理學(xué)家，1895年博士畢業(yè)于哥倫比亞大學(xué)，曾留學(xué)德國，后就職于芝加哥大學(xué)。因準確測量電子電荷和光電效應(yīng)的研究，獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎。(Robert Andrews Millikan，1868—1953)和蓋爾(Henry Gordon Gale，1874—1942)合著的《實用物理學(xué)》(PracticalPhysics)(圖1)，即《密爾根蓋爾實用物理學(xué)》。1920年在美國出版的PracticalPhysics實際是1906年出版的FirstCourseinPhysics的修訂版。FirstCourseinPhysics在美國十分受歡迎，達到“幾于無一美國中學(xué)不用此書”的程度，1913年該書由屠坤華譯成中文《漢譯密爾根蓋爾物理學(xué)》在商務(wù)印書館出版，十年間再版十余次相當暢銷[24]。

一直到民國中期，由于缺少優(yōu)質(zhì)的物理教科書，很多中學(xué)就直接選用密爾根和蓋爾的《實用物理學(xué)》作為高中物理教科書。張文昌在1930—1931年針對廣東、福建、浙江、江蘇、山東、河北的30所高中進行調(diào)查，其中有14所使用周昌壽翻譯的《密爾根蓋爾實用物理學(xué)》，有11所采用《實用物理學(xué)》的英文教材[25]?！睹軤柛w爾實用物理學(xué)》中最后一章專論“不可見之輻射”，介紹了陰極線、X線及其性質(zhì)、放射性的發(fā)現(xiàn)、鐳，也提到了放射性物質(zhì)的蛻變(Disintegration)，還有一節(jié)提到了未來“原子之能以供應(yīng)用”的設(shè)想，放射學(xué)知識的介紹更加生動全面([24]，頁470—481)。該書與之前屠坤華譯本相比更加規(guī)范，行文也更流暢。

民國中期的經(jīng)典高中物理教科書還有由波士頓羅克斯伯里拉丁學(xué)校(Roxbury Latin)教師布萊克(Newton Henry Black)和哈佛大學(xué)教授戴維斯(Harvey Nathaniel Davis)合著的《實用物理學(xué)》，副標題為“面向日常生活的基本定理和應(yīng)用”。該書在1922年修訂再版時將最后一章“電波：倫琴射線”(Electric Waves: Roentgen Rays)擴展為“電波：倫琴射線和放射性”(Electric Waves: Roentgen Rays and Radioactivity)，增加對鐳的提取、利用和能量的介紹。修訂后的版本又稱《新實用物理學(xué)》(NewPracticalPhysics)[26]。1935年國立北平師大附中理科叢刊社和商務(wù)印書館先后出版NewPracticalPhysics的中文譯本，分別是薄善保、聶恒銳、高同恩等譯的《新實用物理學(xué)》[27]和陳岳生譯的《最新實用物理學(xué)》(上下兩冊)。經(jīng)查，兩書的底本相同，除陳岳生從《密爾根蓋爾實用物理學(xué)》中摘譯補充了“原子之蛻變”一節(jié)外[28]，兩書介紹的放射學(xué)內(nèi)容完全一致。

由于使用英文教科書的弊端逐漸顯現(xiàn)，1931年蔡元培提出“國化教科書”的口號，呼吁將除外國文學(xué)外的教科書中國化，“各種科學(xué)都應(yīng)該采用中國文做的教本”[29]。一項對109所高級中學(xué)的調(diào)查顯示，英文物理教科書占比達70%。任鴻雋將原因歸結(jié)為教師和學(xué)生在使用中對外文教科書產(chǎn)生的依賴和崇拜感，更主要的是中文教科書可選擇的種類太少，質(zhì)量難以滿足需求[30]。

為了提升自編教科書的質(zhì)量，科學(xué)團體、教育界和出版界廣泛參與到“國化教科書運動”中，商務(wù)印書館先后出版周昌壽編纂的上下兩冊《新時代高中教科書物理學(xué)》。周昌壽希望通過提高學(xué)習(xí)程度，培養(yǎng)高中學(xué)生的實力，使之能與大學(xué)教育銜接，從而“造成自行研究之人材”[31]?！缎聲r代高中教科書物理學(xué)》對真空放電、X射線性質(zhì)、放射性的介紹更加詳細，補充了對X射線和放射性元素的最新研究，特別提到X線的晶體研究和同位素，增加了對放射元素系統(tǒng)和放射性衰變規(guī)律的介紹[32]。該書緊跟物理學(xué)發(fā)展前沿，并將這些新知識以簡明的語言融入教科書。1934年，在“一二八”事變中遭受重創(chuàng)的商務(wù)印書館推出《復(fù)興高級中學(xué)教科書物理學(xué)》(圖2)，該書根據(jù)1932年《高級中學(xué)物理課程標準》在《新時代高中教科書物理學(xué)》基礎(chǔ)上修訂而成，成為民國中后期使用頻率較高的一本教科書[33]。

圖2 周昌壽編著 《復(fù)興高級中學(xué) 教科書物理學(xué)》

同時，其他出版機構(gòu)結(jié)合大綱也推出了一批自編高中物理教科書，包括：1932年大東書局出版、夏佩白編著的《普通物理學(xué)》，1934年中華書局出版、仲光然編寫的《高中物理學(xué)》(上下)，1934年北平文化學(xué)社出版、沈星五編寫的《文化高中教科書高中物理》(上下)等。《高中物理學(xué)》和《文化高中教科書高中物理》均將放射學(xué)的內(nèi)容獨立成章，不但將X射線、放射性當作一種新發(fā)現(xiàn)進行科普，還對X射線的本質(zhì)、放射機制、元素以及原子構(gòu)造進行深入講解，將放射學(xué)納入現(xiàn)代物理的框架下進行理解。這些教科書大部分都按照課程標準編寫并經(jīng)教育部審定，契合了課程標準對于知識講授的要求。1938年教育部制定《戰(zhàn)時各級教育實施方案》推行“國定本”，加上抗戰(zhàn)形勢惡化，新出版的教科書種類急劇減少[34]。同時在敵占區(qū)，北平教育總署編審會根據(jù)日偽政治時局的需要，負責教科書出版工作，其出版的《高中物理》在章節(jié)“真空放電與放射性”中，簡要介紹放射性、真空放電和X射線等內(nèi)容，與同期國統(tǒng)區(qū)的教材內(nèi)容類似?？箲?zhàn)勝利后，民國高中物理教科書基本都涉及放射學(xué)的知識，如張開圻的《新中國教科書高級中學(xué)物理學(xué)》[35]和嚴濟慈的《中國科學(xué)教科書高中物理學(xué)》[36]。

盡管民國多數(shù)課程標準沒有規(guī)定初中物理講授放射學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，但作為現(xiàn)代物理學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)，多數(shù)初中教科書依然做了常識性介紹。如周昌壽在1923年出版的《現(xiàn)代初中教科書物理學(xué)》中介紹了真空放電和放射性[37]，其之后編寫的《新撰初級中學(xué)教科書物理學(xué)》介紹了陰極射線和X射線的概念，講述了放射性物質(zhì)釋放的三種射線，說明了放射現(xiàn)象與原子構(gòu)造的關(guān)系[38]。在1932年課程標準頒布后，周昌壽根據(jù)新標準編寫的《新標準初中教本物理學(xué)》中只保留了真空放電和X射線[39]。此外，北新書局1934年出版了胡剛復(fù)和胡愨風合著的《初中物理學(xué)》在“放射”一節(jié)中介紹了鐳的放射和鈾的衰變，并展望“若能利用原子中所儲的能，當然造福于人類不淺”[40]。

4 結(jié)語

放射學(xué)知識經(jīng)由教科書在中國的傳播，歷經(jīng)“師日”到“仿美”再到“國化”三個階段。清末民初，無論是在直接翻譯還是自編整理的教科書中，放射學(xué)知識的傳播較大程度上受到日本的影響。X射線等相關(guān)知識先寫入日本教科書，然后通過國人翻譯的日本教科書、日本學(xué)者編寫的中文教科書和國人參考日本教科書的自編教科書傳到中國。通過日本“二傳手”的幫助，放射學(xué)知識得以及時引進并在國內(nèi)傳播，對于建立中國放射學(xué)的基礎(chǔ)非常重要。盡管后來日本的影響力有所減弱，但沿用至今的X射線、放射性等放射學(xué)名詞翻譯，都與當時日本教科書關(guān)系密切，從中可以管窺日本教科書的長期影響。

伴隨著學(xué)制改革的轉(zhuǎn)向，經(jīng)典的美國教科書進入中學(xué)課堂，成為此時放射學(xué)知識的主要來源。與此同時，胡剛復(fù)和嚴濟慈等物理學(xué)家學(xué)成歸國，在國內(nèi)開展放射學(xué)相關(guān)的研究，為放射學(xué)知識在中國的系統(tǒng)傳播奠定了基礎(chǔ)。胡剛復(fù)親身參與中學(xué)物理課程標準的制定，并編寫教科書，促進了新興的放射學(xué)知識在中學(xué)教科書中的傳播。教科書中的放射學(xué)知識隨著相關(guān)研究的深入逐漸豐富，除了X射線，放射性和放射元素等更加完備的放射學(xué)知識在中華民國中后期被介紹進教科書，使放射學(xué)知識的傳播呈現(xiàn)科學(xué)研究與知識傳播相互促進的特征。

在教科書的國化運動中，逐漸形成的“科學(xué)家—教育家”共同體發(fā)揮作用，促進了民國科學(xué)教育規(guī)范化、制度化的歷史過程。教科書中放射學(xué)內(nèi)容的相關(guān)知識，較之前自編教科書無論是在名詞的規(guī)范，文字的描述，還是應(yīng)用的介紹上都更為嚴謹全面。胡剛復(fù)、嚴濟慈等具有較高物理學(xué)造詣的學(xué)者親自參與教材的編寫，使得這一時期編寫的物理教科書，對放射學(xué)的知識進行了密切的追蹤，在內(nèi)容上與西方科學(xué)前沿接軌，保持了較高的知識水平。相對于高等教育，中學(xué)教育的普及率高、受眾面廣，所以放射學(xué)知識在中學(xué)教科書的傳播影響其實更為深遠。