民國時(shí)期（1918—1940年）高等教育中量子理論教學(xué)的發(fā)展:以北京大學(xué)、清華大學(xué)和燕京大學(xué)為例*

曹麗欣，朱慧涓

（1.北京市京源學(xué)校，北京 100040；2.首都師范大學(xué)物理系，北京 100048）

0 引 言

量子理論在20世紀(jì)30年代之前經(jīng)歷了量子論與量子力學(xué)2個(gè)主要階段.發(fā)展初期是量子論，1900年普朗克提出量子假說，宣告了量子論的出現(xiàn).1925年矩陣力學(xué)和1926年波動(dòng)力學(xué)的提出標(biāo)志著經(jīng)典量子力學(xué)的確立，開啟了量子理論發(fā)展的新階段.中國近代物理學(xué)起步較晚，1917年量子概念經(jīng)期刊文章初次進(jìn)入中國，開始了量子理論在中國的發(fā)展[1].量子理論在中國的早期發(fā)展是以傳播為主.量子理論的傳播，一方面依靠報(bào)紙、期刊向國內(nèi)民眾普及相關(guān)知識，另一方面通過學(xué)校教育給學(xué)生正式教授量子理論知識，特別是在高等教育階段.雖然民國部分中學(xué)教科書也引入了少量量子論的基本內(nèi)容[2]，但量子理論在高等教育中開展是其在中國傳播和發(fā)展的重要渠道.量子理論在民國時(shí)期（1918—1940年）高等教育中的開展，作為中國近現(xiàn)代物理學(xué)史的課題之一，值得學(xué)界關(guān)注.目前，國內(nèi)針對民國時(shí)期的量子理論發(fā)展僅有少量研究，如：白秀英等[1]從學(xué)術(shù)傳播的角度介紹量子理論在中國的早期發(fā)展；張林[3]關(guān)于民國時(shí)期物理教科書的研究中也部分涉及到量子理論，如民國時(shí)期編譯的量子力學(xué)教材.但關(guān)于民國時(shí)期高等教育中開展量子理論教學(xué)的情況，尚未見相關(guān)梳理.

北京大學(xué)、清華大學(xué)和燕京大學(xué)是民國時(shí)期高等教育中開展量子理論教學(xué)的先鋒和典范.北京大學(xué)物理系于1918年提出在本科教育中設(shè)立量子論課程的計(jì)劃，開國內(nèi)之先河；清華大學(xué)物理系于1926年創(chuàng)立后，在本科課程中設(shè)有量子論的相關(guān)內(nèi)容；燕京大學(xué)物理系成立于1925年，不久也在本科教育中開設(shè)了量子論的相關(guān)課程.進(jìn)入20世紀(jì)30年代，北京大學(xué)、清華大學(xué)和燕京大學(xué)均開展了研究生教育，并開設(shè)了量子力學(xué)課程，強(qiáng)有力的師資隊(duì)伍是3所高校得以開設(shè)高層次量子力學(xué)研究生課程的前提條件.

20世紀(jì)20—30年代，量子理論教學(xué)在民國時(shí)期高等教育中一直保持穩(wěn)定的發(fā)展勢頭，并呈現(xiàn)出階段性變化：量子論和量子力學(xué)階段.通過分階段梳理3所高校的量子理論教學(xué)情況，初步展現(xiàn)量子理論在該時(shí)期高等教育中開展的基本情況，同時(shí)也能夠反映量子理論在中國的早期發(fā)展?fàn)顩r，從側(cè)面展現(xiàn)近代物理學(xué)在中國的本土化過程.

1 量子理論教學(xué)的開端

1913年，北京大學(xué)設(shè)立物理學(xué)門，開始本科物理教育，這在民國時(shí)期大學(xué)中為最早.北京大學(xué)物理學(xué)門從建立之初到1917年逐步開設(shè)了教育部規(guī)定的物理學(xué)科的全部理論課程，但量子理論課程不在教育部規(guī)定的理論課程之列.蔡元培出任北京大學(xué)校長后，進(jìn)行了一系列的改革措施，包括改革學(xué)制，由原來的預(yù)科3年、本科3年改為預(yù)科2年、本科4年；廢科設(shè)系，將原來的物理學(xué)門改為物理系（1919年）.留英歸國的何育杰任物理系第一任系主任，其在任時(shí)間為1918年1月—1920年4月[4].

1918年，即在北京大學(xué)物理系成立的前一年，北京大學(xué)物理學(xué)門已經(jīng)開始修訂本科、?？普n程目錄.修定后的本科、?？普n程包括：物理學(xué)、理論物理學(xué)、高等力學(xué)、彈力論、流體力學(xué)、聲學(xué)、傳熱學(xué)、電學(xué)論、光論、相對原理、射光論、磁電光學(xué)、動(dòng)體光學(xué)、原量論（也稱為原能論）、電浪論、射光質(zhì)論和物理學(xué)史[5].其中，與量子理論相關(guān)的課程是原量論，課程主講人是何育杰教授.從1925年《北京大學(xué)日刊》刊載的“北京大學(xué)物理學(xué)系指導(dǎo)書”上可知“原量論”課程的具體內(nèi)容基本覆蓋了經(jīng)典量子力學(xué)出現(xiàn)之前的量子論知識[6].

雖然新的課程目錄已將量子論納入本科物理教學(xué)，但據(jù)一些史料記載，1918年很可能并未實(shí)際開設(shè)這門課程.在1918年9月，北京大學(xué)物理系公布的該年度第一學(xué)期課表中沒有原量論這門課程[7]，由于未見該學(xué)年第二學(xué)期課表，不能確定該課程是否在改制后第一年立即開設(shè).目前能夠確定的是，北京大學(xué)在1921年秋季已開設(shè)量子論課程（原能論），有1922年《北京大學(xué)日刊》的2則布告為證[8-9].

北京大學(xué)是國內(nèi)第一所在本科課程中開設(shè)量子論課程（原量論）的大學(xué)，由此拉開了民國時(shí)期高等教育中量子理論教學(xué)的序幕.

2 開展量子論教學(xué)階段

20世紀(jì)20年代，多所大學(xué)效仿北京大學(xué)建立物理系，到1930年初，有 30余所大學(xué)設(shè)立了物理系或數(shù)理系[10].物理系的增多促使量子理論教學(xué)隊(duì)伍的壯大，越來越多的高校在本科教育中開展量子理論的教學(xué).1925年，清華大學(xué)開辦大學(xué)本科；1926年設(shè)立物理系，清華物理系在本科教育中設(shè)有近代物理課程，葉企孫擔(dān)任物理系教授兼系主任.1919年，燕京大學(xué)成立之時(shí)未設(shè)立物理系，但設(shè)有物理學(xué)課程；1925年，成立物理系，開始時(shí)稱為物理學(xué)部或物理學(xué)科；1927年，增設(shè)近代物理課程；1929年正式定名為物理學(xué)系[11].除此之外，1928年浙江大學(xué)文理學(xué)院成立，開設(shè)物理學(xué)門，次年改稱物理系，并開設(shè)輻射及“元量說”課程（亦是量子論舊譯）[12].盡管量子理論的教學(xué)隊(duì)伍不斷壯大，但這一時(shí)期量子理論的教學(xué)仍主要圍繞著早期的量子論展開.

在這一時(shí)期，北京大學(xué)的量子理論教學(xué)大體延續(xù)之前的規(guī)模，教學(xué)內(nèi)容還是早期的量子論，詳細(xì)內(nèi)容列于表1[4].1923年，量子理論方面的課程仍只開設(shè)了一門原能論，由何育杰教授繼續(xù)講授；1925年北京大學(xué)為本科生開設(shè)的量子理論課程也仍然只有一門“原量論及原子構(gòu)造論”；1930年，北京大學(xué)首次開設(shè)量子力學(xué)課程[13].在1930年之前，北京大學(xué)量子理論課程除原能論（原量論）外，可能并未開設(shè)其他相關(guān)課程.

表1 1923—1924年北京大學(xué)物理系部分課程和授課教師[4]

清華大學(xué)成立物理系之前，其中等和高等科的物理教學(xué)比較簡單，個(gè)別選修課達(dá)到大學(xué)普通物理的水平；成立物理系之后，即為本科生開設(shè)了豐富的課程（表2）[14]，且大都屬于經(jīng)典物理范疇.物理系課程設(shè)置的總出發(fā)點(diǎn)，是讓學(xué)生得到經(jīng)典物理和近代物理在理論和實(shí)驗(yàn)方面的廣泛教育和訓(xùn)練，使學(xué)生了解物理現(xiàn)象的基本知識，掌握在物理領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力，并初步受到近代科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練.其中涉及量子論的是近代物理和近代物理實(shí)驗(yàn)2門必修課程.這2門課程是為了給予學(xué)生近代物理方面的教育和訓(xùn)練，具體注重于“物理學(xué)界對于電子及能量子實(shí)驗(yàn)研究及其所得結(jié)果之解釋，使學(xué)者對于當(dāng)代之原子結(jié)構(gòu)論得窺門徑”[15].

燕京大學(xué)物理系成立后，1925—1926年，為本科生開設(shè)的物理課程基本上是基礎(chǔ)物理課程，包括力學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)等；1927年，燕京大學(xué)物理系增設(shè)近代物理課程，由當(dāng)時(shí)的系主任美籍教師安德森擔(dān)任主講教師；1928年，謝玉銘教授接替安德森成為該課程的主講教師，授課“近代物理”，內(nèi)容主要包括氣體的導(dǎo)電射性、光電學(xué)、X射線及原子構(gòu)造等，可能涉及到部分量子論相關(guān)知識[15]；1929年，班威廉到任燕京大學(xué)，開設(shè)了3門新的課程，分別是理論物理學(xué)大綱（乙）、近代物理學(xué)中的哲學(xué)問題和能子學(xué)說[15].1930年燕京大學(xué)物理系開設(shè)的課程如表3所示.

表2 1928—1930年清華大學(xué)物理系本科課程[14]

表3 1930年燕京大學(xué)物理系開設(shè)的部分課程

根據(jù)1930年《私立燕京大學(xué)一覽》，明確涉及量子論的課程有理論物理學(xué)大綱（乙）及能子學(xué)說.前者主要講授波動(dòng)之原理、麥克斯韋之電磁學(xué)理、輻射壓力、能與物質(zhì)、相對論原理等與近現(xiàn)代物理相關(guān)的一些知識.后者課程內(nèi)容包括熱之統(tǒng)計(jì)學(xué)說、能子之統(tǒng)計(jì)學(xué)說、輻射之能子學(xué)說、原子之統(tǒng)計(jì)力學(xué)及波動(dòng)力學(xué)[16].除量子論外，這2門課還涉及部分量子力學(xué)的內(nèi)容.

20世紀(jì)20年代，雖然量子理論教學(xué)規(guī)模不斷擴(kuò)大，但這一時(shí)期量子理論教學(xué)內(nèi)容仍主要集中在量子論方面，雖有少數(shù)高校（如燕京大學(xué)）講授了量子力學(xué)知識，但并未有高校開設(shè)量子力學(xué)專門課程.1925—1926年，波動(dòng)力學(xué)和矩陣力學(xué)相繼提出，代表經(jīng)典量子力學(xué)體系已經(jīng)建立.在1930年之前，國內(nèi)高校均未開設(shè)量子力學(xué)專門課程，其主要原因有2方面：一方面，師資力量缺乏，這一時(shí)期國內(nèi)能夠講授量子力學(xué)的學(xué)者還不多，此后，多名赴海外學(xué)習(xí)并從事相關(guān)研究的學(xué)者在20世紀(jì)20年代末及30年代陸續(xù)回國，才彌補(bǔ)了國內(nèi)這一領(lǐng)域師資的不足；另一方面，量子力學(xué)的內(nèi)容更適合高層次的研究生教育，而國內(nèi)物理學(xué)研究生教育在20年代還未深入展開，這一局面一直到1930年之后改變.

3 開展量子力學(xué)教學(xué)階段

20世紀(jì)30年代，北京大學(xué)、清華大學(xué)和燕京大學(xué)3所高校的物理學(xué)科均大力發(fā)展研究生教育，創(chuàng)辦了研究部或研究所專門培養(yǎng)高層次人才.量子力學(xué)的教學(xué)也在研究生教育中得以開展起來，3所高校均開設(shè)了專門面向研究生的量子力學(xué)課程，提升了量子理論教學(xué)水平.3所高校吸引了大量從事量子理論研究工作的優(yōu)秀歸國人才入校執(zhí)教，為量子力學(xué)的教學(xué)與研究的順利開展提供了基礎(chǔ)與保障，充實(shí)了國內(nèi)師資力量，通過量子力學(xué)教學(xué)的開展，帶動(dòng)了本科教學(xué)水平的提高，也為我國后來的量子力學(xué)研究儲(chǔ)備了人才.國際上量子力學(xué)的最新進(jìn)展和研究成果也真正進(jìn)入到國內(nèi)的高等教育中，為我國培養(yǎng)了早期的量子力學(xué)人才.我國量子力學(xué)專家，如20世紀(jì)30年代彭桓武在清華大學(xué)物理系求學(xué)，后進(jìn)入研究生院深造，師從周培源；20世紀(jì)30年代末至40年代初，著名物理學(xué)家黃昆在燕京大學(xué)物理系求學(xué)，后又在吳大猷指導(dǎo)下在北京大學(xué)獲得碩士學(xué)位.這些專家的成才無不得益于當(dāng)時(shí)這幾所高校量子力學(xué)教學(xué)水平的提高.

3.1 北京大學(xué)深化量子理論教育

1930年，北京大學(xué)又一次調(diào)整學(xué)制，停辦預(yù)科，并籌辦研究科，提升了高等教育的辦學(xué)層次.與此相對應(yīng)，北京大學(xué)物理系的課程體系進(jìn)一步深化，在量子理論教學(xué)方面表現(xiàn)尤其明顯.1930年，夏元瑮教授波動(dòng)力學(xué)課程；1931年，王守競教授量子力學(xué)課程[4]；到1935年，物理系已經(jīng)開設(shè)了5門量子力學(xué)相關(guān)的研究生課程（表4）；1936年，在此基礎(chǔ)上又開設(shè)了由鄭華熾講授的拉曼效應(yīng)及分子構(gòu)造課程[17].

表4 1935年北京大學(xué)物理系本科和研究生課程

此前的原能論課程在這一年未開設(shè)，而與量子理論相關(guān)的本科課程只有近代物理及實(shí)驗(yàn).該課程主要“選擇近30 a來實(shí)驗(yàn)物理的新成果，詳細(xì)敘述這些新成果的研究方法，并討論所得到的重要結(jié)果”[17].本科課程的調(diào)整很可能是因?yàn)檠芯可呀?jīng)開設(shè)了更為專業(yè)的量子理論課程，而新學(xué)制也允許本科生選擇研究生課程學(xué)習(xí).所有15門研究生課程中有5門量子力學(xué)相關(guān)課程：量子力學(xué)（一）、量子力學(xué)（二）、量子力學(xué)（三）、原子光譜學(xué)和分子光譜學(xué)，量子力學(xué)相關(guān)內(nèi)容教學(xué)成為研究生課程的主要組成方面（表5）[17]，可見北京大學(xué)物理系對于量子理論教育的重視程度.

表5 1935年北京大學(xué)物理系研究生課程內(nèi)容[17]

北京大學(xué)量子理論教育在20世紀(jì)30年代迅速深化，與北京大學(xué)物理系從事量子力學(xué)教學(xué)與研究的師資隊(duì)伍的強(qiáng)化有直接關(guān)系.這個(gè)時(shí)期，多名在國外研究量子力學(xué)的人員進(jìn)入北京大學(xué)，如王守競、饒毓泰、朱物華、吳大猷、周同慶和鄭華熾等教授.他們在量子理論，特別是將量子力學(xué)用于原子、分子光譜的研究方面取得了有影響的研究成果[18]：王守競研究氫分子構(gòu)成，得到了多原子分子的譜能級公式，被稱為“王氏公式”，其研究工作得到國際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可；吳大猷研究原子與分子光譜，回國后繼續(xù)從事拉曼光譜的研究，與鄭華熾等人合作展開拉曼光譜應(yīng)用于同位素的研究，并取得開創(chuàng)性成果.

3.2 清華大學(xué)強(qiáng)化研究隊(duì)伍

清華大學(xué)從1929年起開辦研究院，物理研究所是第一批設(shè)立的研究所，但物理研究所實(shí)際招生和研究工作的真正展開要到20世紀(jì)30年代，研究生課程也在這一時(shí)期陸續(xù)開設(shè)（表6）[19].量子理論課程水準(zhǔn)有了顯著提升，主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：一方面在本科生的課程調(diào)整上，如為本科生專門開設(shè)了新的選修課程，向?qū)W生介紹物理學(xué)上的新成就，其中就包括量子力學(xué)的專業(yè)課程；另一方面在為研究生開設(shè)的專業(yè)課程上，除2門量子力學(xué)的專業(yè)課程外，還設(shè)有光譜學(xué)及X射線的專業(yè)課程.

表6 清華大學(xué)本科生與研究生量子理論課程[19]

清華大學(xué)量子理論課程的提升與其研究隊(duì)伍的壯大有很大的關(guān)系.1928年，清華大學(xué)成立當(dāng)年，聘請吳有訓(xùn)、周培源和薩本棟教授；1931年，趙忠堯留學(xué)歸來再回清華大學(xué)，被聘為教授；1935年，又增聘任之恭和霍秉權(quán)教授.這些人成為同時(shí)期清華大學(xué)物理系師資的主要力量，其中葉企孫、吳有訓(xùn)、周培源和任之恭教授為研究生開設(shè)專門量子力學(xué)相關(guān)課程.

課程的調(diào)整和優(yōu)秀的師資使清華大學(xué)物理系的教學(xué)和研究水平得到提高，也使量子力學(xué)的開展更加全面、深入.

3.3 燕京大學(xué)引入量子力學(xué)教學(xué)

1927年，燕京大學(xué)物理系成立研究部，開始招收研究生.1932年，班威廉繼任物理系主任，并對課程作了一次重要改進(jìn)，完善了研究生教育，開設(shè)多門研究生課程，包括張量與矢量分析物理、氣體動(dòng)力論、相對論物理、光譜學(xué)和量子力學(xué).至此，燕京大學(xué)物理系的本科和研究生教育課程體系均已建立.其中相對論、量子力學(xué)、張量與矢量分析3門課均由班威廉講授，光譜學(xué)在1936年由謝玉銘講授[20].1938年，留美歸國的何怡貞來到燕京大學(xué)，開設(shè)原子構(gòu)造和光譜學(xué)[21].1938年以后，燕京大學(xué)物理系沒有開設(shè)量子力學(xué)，但增設(shè)了分子光譜、應(yīng)用光譜學(xué)和核物理3門課，授課內(nèi)容仍包括量子力學(xué)的一些知識，如在核物理這門課中涉及了原子核的自旋，正電子的發(fā)現(xiàn)，原子核的構(gòu)造等知識.分子光譜和核物理2門課由褚圣麟講授，應(yīng)用光譜由陳尚義講授.

20世紀(jì)20—30年代，有教會(huì)背景的燕京大學(xué)的物理師資主要有3個(gè)來源，分別是外籍教員、外留學(xué)歸國人員和本校的優(yōu)秀畢業(yè)生.外籍教員代表是班威廉，留學(xué)歸國人員代表有謝玉銘、何怡貞和陳尚義，本校的優(yōu)秀畢業(yè)生代表是褚圣麟.這些人到燕京大學(xué)物理系任教，相繼開設(shè)原子構(gòu)造和光譜學(xué)、分子光譜、應(yīng)用光譜學(xué)和核物理等課程，使量子理論的教學(xué)更加豐富.

4 結(jié)束語

本文以北京大學(xué)、清華大學(xué)和燕京大學(xué)3所高校為例，總結(jié)了民國時(shí)期量子理論教學(xué)的情況.20世紀(jì)20年代初，北京大學(xué)最先在國內(nèi)開展量子理論本科教學(xué)，開民國時(shí)期高等教育中量子理論教學(xué)的先河.國內(nèi)量子理論教學(xué)水平的提升，一方面是由于國際上量子理論的發(fā)展，帶動(dòng)了國內(nèi)量子理論的發(fā)展，不過與國外量子力學(xué)發(fā)展相比，國內(nèi)量子力學(xué)教學(xué)的開展稍有滯后；另一方面是由于海外留學(xué)人員的歸國，彌補(bǔ)了國內(nèi)師資的不足.隨著教學(xué)隊(duì)伍和規(guī)模不斷擴(kuò)大，教學(xué)內(nèi)容逐漸從量子論基礎(chǔ)方面深化到量子理論教學(xué)，且在研究生教育中引入量子力學(xué)課程，同時(shí)教學(xué)內(nèi)容涉及量子力學(xué)理論和用量子力學(xué)研究原子、分子光譜等廣泛內(nèi)容，提升了人才培養(yǎng)的水平.