• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      民國時期戴運軌編著《普通物理學》初探

      2023-01-05 07:32:54呼努斯圖段海龍馮立昇
      科學文化評論 2022年4期
      關(guān)鍵詞:以太物理學定律

      呼努斯圖 段海龍 馮立昇

      戴運軌,字伸甫,1897年生于浙江奉化,是民國時期杰出的物理學家、教育家。1918年考取浙江省官費生,留學日本東京高等師范學校,1927年畢業(yè)于日本京都帝國大學物理系。畢業(yè)后回國,先后擔任北平師范大學、中央大學、金陵大學物理系教授,1940年起兼任四川大學物理系教授。1946年,他奉教育部命令到臺灣接收日據(jù)臺北帝國大學(后更名為“國立臺灣大學”),之后出任該校教務(wù)長兼代理校長,同年8月兼物理系系主任。1956年協(xié)助梅貽琦籌建新竹“清華大學”,并創(chuàng)建了該校原子科學研究所。1958年參與籌建臺灣地區(qū)“中央大學”,1962年創(chuàng)建了該校地球物理研究所,并任所長。1968年“中央大學”成立理學院,戴運軌出任院長。1973年自“中央大學”退休后,受聘于私立“中國文化學院”,任教授兼理學部主任、物理系名譽主任?!爸袊幕瘜W院”改名“中國文化大學”后,任研究教授。1982年4月4日在臺北逝世。戴運軌是中國物理學會最早的會員之一,一生發(fā)表論文約50篇,著作10種。為中國物理學教育,也為中國臺灣地區(qū)的高等學校建設(shè)及物理學的發(fā)展,做出了卓越的貢獻。

      戴運軌編寫的大學教科書《普通物理學》對中國近代高等院校物理學教育產(chǎn)生了積極影響。關(guān)于戴運軌本人的研究,目前已有相關(guān)成果[1—2],而對于戴運軌編著的《普通物理學》一書,學界尚缺乏系統(tǒng)深入的探析。本文擬對該書內(nèi)容進行詳細分析,并與薩本棟《普通物理學》進行比較,從而了解民國時期大學普通物理學教材的情況,這對研究民國高等學校物理學教育有著重要的意義。

      一 戴運軌編著《普通物理學》背景

      20世紀30年代,開明書店邀請戴運軌等人編著中學教材[3],他編寫的高中物理教科書受到使用者的廣泛好評,與林語堂主編的高中英語教科書及張其昀主編的高中地理教科書,成為當時全國通用的三大課本,對中學教育起到了很好的促進作用[4]。

      民國時期,我國高校使用的教科書大都是外文教材。普通物理學教材中,達夫(Duff)編寫的教科書風靡一時,被譯作漢語多次印刷發(fā)行。也有高校嘗試獨立編寫中文教科書,但普遍存在“學術(shù)名詞不統(tǒng)一”“內(nèi)容混雜”及“缺乏系統(tǒng)性和規(guī)劃性”等明顯的缺點[5]。科學社團編寫的教材在“新穎性”和“科普性”方面見長,但仍存在以上缺點。20世紀30年代初,編著中文大學教材引起社會各界關(guān)注,其中以蔡元培為代表[6],他曾在多種場合建議高校教師要積極編寫中文教材。

      在出版商和教育界的共同努力下,中文教材的編寫卓有成效。1933年,清華大學物理學教授薩本棟(1902—1949)編寫了《普通物理學》(上、下)和《普通物理學實驗》,這是中國最早正式出版的中文大學物理教科書,在中國物理學教育史上具有劃時代的意義。但到抗戰(zhàn)時期,商務(wù)印書館發(fā)行的薩本棟的《普通物理學》價格奇高,超出一般學生的購買能力;同時學生外文水平下降,外文教材對于大學高年級學生或可勉強應(yīng)對,但初入大學者使用起來非常吃力。因此,出一本“價廉物美”的普通物理學教材,成為當務(wù)之急。

      1941年,戴運軌憑借多年的物理學教學經(jīng)驗,著成《普通物理學》[7]。因資金緊張,該書未能及時出版,直到1943年在成都普益圖書公司熊集生的資助下才正式出版。出版前,普益圖書公司編輯所程綬伯親自校對,印刷廠李興初監(jiān)督排印。該書還由戴運軌同學田壽生(浙江省立寧波中學教員)校讀數(shù)次[7]。1943年4月和11月,成都新華印刷所先后出版發(fā)行了《普通物理學》上、下冊。

      二 《普通物理學》內(nèi)容分析

      1.主要內(nèi)容和編寫方法

      戴運軌《普通物理學》全書六篇共40章,上、下兩冊的正文內(nèi)容分別為383、392頁。上冊包含力、熱、聲,下冊有電磁、光及近代物理學。

      從內(nèi)容上看,《普通物理學》覆蓋了經(jīng)典物理學的力、熱、聲、電磁、光及現(xiàn)代物理學的量子論、原子構(gòu)造、相對論等全部知識點,基本包括了大學一年級理工科學生需要的物理知識。“力學”部分從質(zhì)點力學開始,逐步展開,到萬有引力結(jié)束。物體的運動內(nèi)容置于第一章“質(zhì)點的運動”中,講述了運動的相關(guān)物理量及其之間的關(guān)系。第四章剛體力學主要涉及力的平衡問題。第二編“力學的一般物性”介紹了固體的彈性、振動,液體的壓強,及氣體的壓強等知識。第三編熱學包含溫度、熱量、物態(tài)變化、熱力學定律等。第四編首先介紹“波”的性質(zhì)和規(guī)律,然后引出“聲”的介紹,最后歸納總結(jié)物體的振動。

      下冊中第五篇電磁學,從靜電到電流、從磁場到電磁感應(yīng),系統(tǒng)講述了電磁學理論。第六篇光學,除包含光的本性、光的折射和反射、光的干涉和衍射、光譜等內(nèi)容外,第九章“量子論概說”、第十章“原子構(gòu)造”和第十一章“相對性原理”也在此篇中。

      在編寫過程中,編者不僅考慮了主要讀者,也為擴大受眾做了調(diào)整。該書主要面向“未受高等數(shù)學訓練者,理工農(nóng)醫(yī)各學院一年級學生”;但也提示“若將附有星標和方括號的部分省去,亦可供技藝專校和高中甲組學生的教本或參考書”[7]。

      書中各節(jié)內(nèi)容緊密結(jié)合國情。如在聲學中不僅介紹了“西洋音階”,還講到了“中國音階”。與現(xiàn)代教科書相比,本書內(nèi)容更為精練、不拖沓,過渡語句少。這就要求教師教授學生時,必須對各個知識點融會貫通,才能使教學過程流暢。

      書中內(nèi)容選擇重點為“科學上的發(fā)見(現(xiàn))和應(yīng)用”,認為“研究物理學,可得領(lǐng)悟科學方法的良機”[7]。著者希望在此目的之下,以簡明方式敘述主題的根本原理,使學生不但能理解,且學會科學方法,并可熟練運用。教材編排,根據(jù)“啟發(fā)式教授法”,即由觀察入手,由觀察結(jié)果推到普遍化關(guān)系,最后再舉若干相關(guān)事例,讓學生與日常生活相印證。此法受德國教育家赫爾巴特(J. F. Herbart)的五段教學法啟發(fā),即預(yù)備、提示、比較和對照(聯(lián)合)、普通化(綜合)、應(yīng)用。書中注重從觀察入手,與生活實際相結(jié)合,且注意循序漸進,如“當導入新物理量的概念,必先說明導入的必要,決不突然提出”;如力學中,從牛頓三個定律說起,“反復(fù)引證并加以解釋”。靜電學從電纜線的概念出發(fā)。使用數(shù)學,但不偏重數(shù)學。指出“物理學以對于自然現(xiàn)象之觀察及實驗為基礎(chǔ)”[7]。

      此外,本書還有多個附錄。上冊有“度量衡換算表”“普通關(guān)系及常數(shù)”兩則,下冊有“從1到99的倒數(shù)表”“物理學常量”“從1到1000的對數(shù)表”“自然正弦和正切”“希臘字母表”等。書中圖文并茂,每章之后配有“問題和習題”,供學生練習;并提示教學中須有“示教實驗”(演示實驗)和“學生實驗”。

      2.與薩本棟《普通物理學》比較

      前已述及,在戴運軌《普通物理學》之前,薩本棟于1933年出版了第一部中文版《普通物理學》。作為首部中文教材,該書在國內(nèi)產(chǎn)生了重要影響,前后重版多達十幾次,加之20世紀40年代初被教育部定為“大學用書”,在國內(nèi)流行20年之久,幾乎完全占據(jù)了當時本土大學的課堂([5],頁128)。

      就使用影響方面,戴運軌的《普通物理學》(以下簡稱“戴版”)要弱于薩本棟的《普通物理學》(以下簡稱“薩版”)。但對于書本身的內(nèi)容和質(zhì)量而言,兩者各有千秋;社會評論,見仁見智。

      戴版和薩版兩書覆蓋的知識面基本相同,但在內(nèi)容的具體編排順序,差異較為明顯。兩書都按照力、聲、熱、電磁、光劃分篇章,薩版順序為力、聲、熱、電、光,戴本順序為力、熱、聲、電、光,即二書熱學和聲學順序不同。另外,戴版力學分為兩篇。二者雖然涵蓋內(nèi)容相同,但具體安排區(qū)別很大。表1以力學為例,做了對比。

      表1.戴運軌與薩本棟《普通物理學》力學內(nèi)容安排表

      從表1可以看出,薩版力學一編20章,戴版力學兩篇共9章,二者內(nèi)容編排大相徑庭。如薩版第一章“杠桿及力矩定律”內(nèi)容,在戴版被融入第四章“剛體力學”中。薩版第二章“力之合成及其分解”在戴版中以一節(jié)內(nèi)容形式出現(xiàn)。薩版第三章“剛體之靜力學”在戴版第四章中。薩版第九章“剛體轉(zhuǎn)動”置于戴版第四章中。薩版第十五章“能量與功率”置于戴版第二章中,等等,諸如此類。區(qū)別最大的是薩版力學中最后一章“波動”,在戴版中被劃到第二篇“波動和聲學”中。也就是說,薩版認為波動屬于力學范疇,但戴版認為“波動”與“聲學”的關(guān)系更近。“自由落體”“圓周運動”“單位與因次”及“摩擦”在薩版中單獨成章(第五章、第七章、第八章、第十三章),但在戴版的目錄中沒有顯示出來。此外,薩版章節(jié)劃分較細,但并不是一一對應(yīng)于戴版的相關(guān)章節(jié)中。可以看出兩書的整個編排思路完全不同。薩本“工科”思維凸顯,有“以項目帶問題”的味道,而戴版則更注重物理學自身的邏輯關(guān)系,便于學生理解,更加適用于教學。

      兩書也有內(nèi)容設(shè)置相似之處,如薩版第十一章“萬有引力及地球之運動”與戴版第五章“萬有引力”基本對應(yīng),薩版第十二章“周期運動及擺子”與戴版第三章“周期運動”對應(yīng),薩版第十四章“彈性體力學”與戴版第二篇第一章“固體的彈性”對應(yīng),薩版第十六章“流體之靜力學”、第十七章“流體動力學”和戴版中第二篇第二章“液體的性質(zhì)”基本對應(yīng),等等。

      3.兩書對知識點的闡述差異

      在具體知識點闡述方面,兩書各具特色。本小節(jié)將以力學中“開普勒定律”“萬有引力”和光學中“光的本性”“以太”為例,比較二者異同。

      3.1 對“開普勒定律”和“萬有引力定律”的論述

      “萬有引力”是經(jīng)典力學中的重要定律。在引進該定律時,二者都以“開普勒定律”導入。薩版在引出開普勒三定律之前,簡述了伽利略(Galileo)、哥白尼(Copernicus)及第谷(Tycho Brahe)的工作,尤其突出開普勒(Kepler)三定律對于解釋“日心說”及作為“日心說”基礎(chǔ)的重要地位。戴版則直接列出開普勒三定律。

      在表述方面,戴版與薩版亦不相同。對于開普勒第一定律,薩版為“各行星系以太陽為一焦點而繞之作大小不同之橢圓形軌道”,戴版則為“各行星運動于以太陽為焦點的橢圓上”;開普勒第二定律,薩版和戴版分別表述為:

      連行星與太陽之向徑(radius vector),其所掃過之面積,均與所經(jīng)歷之時間成正比。(薩版)

      由太陽引至行星的支線即所謂向徑(radius vector),在等時間內(nèi),通過等面積。即行星由A至B(第129圖)所需的時間若等于行星由C至D所需的時間,即面積SAB和SCD相等。(戴版)

      可以看出,戴版中“第一定律”中未指出各行星運行在不同的橢圓軌道上,“第二定律”中“等時間通過等面積”的表述顯然不及薩版的“掃過面積與時間成正比”更具有普遍意義。就這兩點來看,戴版不及薩版表述準確。戴版優(yōu)于薩版地方在于,戴版有圖說明,使“定律”內(nèi)容更為直觀。這是戴版一個比較突出的特色。此外,在語言運用方面,1933年出版的薩版多用“之”字,十年后1943年出版的戴版則多用“的”。從一個側(cè)面也反映了十年間中國漢語的變遷情況。

      在之后萬有引力定律的引出時,薩版使用文字陳述:

      根據(jù)此三定律,Newton(1642—1727)乃示明若假設(shè)每行星與太陽間互有吸引力,且此引力與二者之距離之平方成反比,而與二者之質(zhì)量之乘積成正比時,則各行星之運動可以計得。

      但之后并沒有緊接著給出公式F∝Mm/R2,而是在兩節(jié)后的“引力常數(shù)”小節(jié)中才提出。

      戴版則不同:

      Newton根據(jù)此三定律,在1687年發(fā)見(現(xiàn))萬有引力定律。行星的軌道雖為橢圓,但因其與圓極相近似,故若設(shè)行星的質(zhì)量為m,軌道的半徑為r,角速度為ω,則作用于行星的向心力F為F=mrω2=mr(2π/T)2

      由Kepler的第三定律則知T2=Cr3

      故F=4π2m/Cr2

      此為太陽作用于行星的引力,即和行星的質(zhì)量成正比,和距離的平方成反比。但因太陽的引力又和太陽的質(zhì)量M成正比,故太陽和行星之間的引力和m與M成正比,和r的平方成反比,設(shè)其比例常數(shù)為G,則:F=GmM/r2

      可以看出,戴版注重圖表的使用及公式的推導,薩版語言表述更加準確。

      3.2 以“光的本性”“以太”為例

      兩書對“光的本性”“以太”的表述方法各不相同。戴版對光的性質(zhì)和以太的表述為:

      (1)光為波長不過短也不過長的(波長和頻率成反比)的電磁波。

      (2)解釋真空中的光的傳播現(xiàn)象時假定一個物質(zhì)以外介質(zhì)——以太。認為以太可視為物理空間的名詞,不是單獨存在的特殊介質(zhì)。

      薩版對光的性質(zhì)和以太的表述為:

      (1)電磁波與光波本性相同,其異點僅在于二者之波長。吾人所謂光波,根據(jù)Maxwell之學說及Hertz之試驗結(jié)果,實與熱波及電波等完全相似,其性質(zhì)均為電磁的。

      (2)以太的定義依然發(fā)生了近乎根本性的改變,暗物質(zhì)的語言從某種程度上延續(xù)了以太的某種特質(zhì),但依然不可否認的是,民國時期中外科學家們心心念念的以太,其實并不存在。

      兩書均設(shè)立一節(jié)專門內(nèi)容討論光的本性。但戴版直接認定光就是一種電磁波,光的傳播介質(zhì)以太僅僅是一個物理空間的名詞,不是單獨存在的特殊介質(zhì)。并利用量子假說分析光電流形成現(xiàn)象,圓滿解釋了物理學中的光電效應(yīng)。薩版在“光之電磁學說”和“光源與光波之本性”兩節(jié)內(nèi)容中均簡單談到了光為電磁波,但對其介紹的不夠深入系統(tǒng)。談到狹義相對論時避開了以太的存在,僅通過第一近似式,對速度不大的物體進行了計算,并得到了準確的結(jié)果。明確提出光波傳播中不存在以太介質(zhì)。

      整體來看,戴版章節(jié)安排更接近現(xiàn)在教科書,如第一篇先將“力”和“運動”獨立成章,放在其他內(nèi)容之前。薩版則以杠桿開局,“項目”為先,然后才講“力的合成及其分解”。薩版長于文字表述,較少使用數(shù)學語言,少有插圖;戴版更注重圖表和公式的使用,物理學內(nèi)部的邏輯性更強,更具系統(tǒng)性。

      三 戴運軌《普通物理學》的影響

      戴運軌《普通物理學》剛一面世,就得到了好評。不僅應(yīng)用于金陵大學各系有關(guān)課程教學中,還被多所其他高校采用[8]。上冊出版剛半年時,《科學世界》就刊登了中國科學社李曉舫的一則書評,認為該書編排科學合理,符合教育規(guī)律,尤其“邏輯的系統(tǒng)化”是該書最大的優(yōu)點。教材編寫目標之一,“就是讓學生通過研究物理學而領(lǐng)悟科學方法,不但理解根本原理,且得熟練科學方法,而知自動運用,是乃從事科學教育者應(yīng)具之羅針”[9],該教材顯然是做到了。

      中國科學社劉朝陽教授是知名的物理學家、天文學家,曾先后在在北平研究院、中山大學、貴陽師范學院及國立同濟大學從事物理學的研究和教學工作,他以自己多年的大學普通物理學教學經(jīng)驗認為,此書一方面很好地與中學物理做了銜接,一方面與中國社會結(jié)合的很好;對于發(fā)展迅猛的現(xiàn)代物理學也給與了足夠的關(guān)注[10]。

      從著者工作經(jīng)歷及該書出版時間來看,《普通物理學》有可能被金陵大學、臺灣大學及軍校使用。另外,書中多數(shù)插圖是由著者弟弟戴運輸(金陵兵工廠工程師)繪成[7],《普通物理學》也很可能被推薦給工廠的工程師們使用,產(chǎn)生了一定的影響。

      四 結(jié)語

      民國時期,在社會各界倡議編寫中文教材的呼聲中,戴運軌編寫了《普通物理學》。戴版《普通物理學》不僅充實了中文大學教材,客觀上緩解了當時薩版高價難求的困境,還為民國普通物理學教科書提供了不同于部定薩版的范本,為之后教科書的編寫提供了更為豐富的可借鑒樣本。

      與薩版相比,戴運軌的《普通物理學》在語言表述方面稍遜一籌,但它長于使用數(shù)學工具,善于推導,借助插圖,使要表達的定律、公式更加直觀,并將數(shù)學知識滲入到物理學內(nèi)容中。從這一點上看,戴版更接近于現(xiàn)在的物理教科書。

      民國期間,共有三部中文普通物理學教科書產(chǎn)生了重要影響。除上述論及的兩部之外,嚴濟慈編著的《普通物理學》由南京正中書局1947年出版。在時間上,戴運軌的《普通物理學》承前啟后。盡管戴運軌的《普通物理學》在民國期間的影響不及薩本棟的,但該書仍在一些高等院校使用,產(chǎn)生了一定影響。該書為民國高等教育中物理學教學做出了積極的貢獻,理應(yīng)在民國大學教科書中占有重要的一席之地。

      猜你喜歡
      以太物理學定律
      以太極為旗,開啟新時代“黃河大合唱”
      少林與太極(2023年7期)2023-08-25 05:27:52
      美食物理學
      英語文摘(2019年10期)2019-12-30 06:24:32
      多一盎司定律和多一圈定律
      倒霉定律
      物理學中的“瞬時美”
      智富時代(2019年4期)2019-06-01 07:35:00
      車易鏈:做汽車業(yè)的“以太坊”
      汽車觀察(2018年9期)2018-10-23 05:46:24
      定積分在幾何、物理學中的簡單應(yīng)用
      萬有引力定律
      百通推出入門級快速工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)交換器系列
      以太互聯(lián) 高效便捷 經(jīng)濟、可靠、易用的小型可編程控制器
      自動化博覽(2014年6期)2014-05-29 09:40:16
      固镇县| 益阳市| 苍山县| 中宁县| 昆山市| 卢湾区| 新平| 怀远县| 刚察县| 乌兰察布市| 高清| 开封县| 桦甸市| 隆安县| 平山县| 绥中县| 湖口县| 北海市| 泽州县| 余庆县| 东平县| 兴宁市| 平南县| 楚雄市| 沙坪坝区| 石屏县| 宜川县| 方城县| 富川| 石景山区| 田东县| 杭锦后旗| 兰坪| 富蕴县| 平和县| 炉霍县| 古蔺县| 日照市| 克拉玛依市| 太仆寺旗| 东乡县|