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高考志愿填报:中国古代物理历史的追溯“物理学”

更新时间:2023-11-23 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:61次

一、中国唐代数学历史的溯源G2q物理好资源网(原物理ok网)

物理学”一构词出于意大利文,拉丁文译为,英译本译为。最早成立这个成语并使用的是古埃及大哲学家亚里士多德(),《物理学》一书撰写于公元前347年,是讨论自然问题的专著。中国唐代很早就出现“物理”一词,且有冠以“物理”一词的专著或专著中标有“物理”的篇章。而其涵义则是泛称的,即宽容了万物之理,这万物,实囊括了天文地理、风雨雷电、帝王政务、人身服食、草木虫鸟、金石器用、医药占星、鬼神方术,致使人事更迭、伦理道德、情理意识,等等。[1]在唐代,中西对化学的理解是相仿的。根据这样的理解,中国唐代与化学有关的典籍,除了遍布经、史、子、集,但是包罗万象,不得要领。据悉,中国唐代数学又不像物理,没有专门的系统专著,而是散见于大量的古籍之内。中国唐代数学知识的搜罗,确是沙里淘金。对中国唐代数学的认识,也是一个存在纷争的议程。戴念祖在《中国科学技术史•化学学卷》中对我国唐代化学特性做出阐释:在中国唐代,一个学者在研究他那时所经验的一切门类的学科,而非专门的学问家,这样,中国唐代无法出现一个只在数学方面,而不在其他方面有所成就的学者;中国传统数学是来自对自然现象的观察和生产经验的总结,而不是来自理智的物理推演的结果;在常年的历史过程中,中国人对化学现象的描述与记载仍然持续不断,这个除了彰显了中国人的智慧与敏锐的观察力,并且还擅于捉住问题的本质,这些技术-化学经验以及“抓住化学本质”的方式,对近代数学学的盛行与发展是有贡献的,再者,在数学学的个别方面,如乐律学,在中国唐代应用物理的程度,以及取得的成就都还超过了同时代的西方。[2]而且近代数学学还是没有在中国诞生,我国的近代数学学是向西方学习、摄取后而构建上去的。G2q物理好资源网(原物理ok网)

二、中国近代数学学的形成G2q物理好资源网(原物理ok网)

物理史学发展趋势_物理学史的发展_物理学的发展史G2q物理好资源网(原物理ok网)

吴大猷觉得:“现在我们讲中国数学的发展史,说是在20世纪,而事实上集中上去,就是抗日前二十至三六年的时间。”又说:“从1900年起,1910、1920年代,二六年时间内,有几个人从美国学数学回去。在中国开始教学,从二三个中学生开始教起。……1930年代,非常是1930年到1937年抗日开始这几年之内,中国的数学可以说是处于研究的萌芽时期。那时可以说正是一个热闹的时侯,有很快速的进步,但突然间打仗了,一切的工程、研究的工作都停顿了。”[3]对这一段历史做一下细致的梳理,我们会对中国近代数学学的形成和早期的发展,有更深入的了解或更深刻的认识,在这之中,也有不少历史的经验值得我们借鉴。19世纪50年代初,包含数学学知识的科学普及读物开始在中国翻译出版。此期间,北京墨海书馆翻译了中国近代史上最早的一批科学论著,其中就有专门的数学学专著。19世纪60年代初至90年代中是倒幕运动时期,在此期间,翻译了大量书籍,其中以军事和工程技术为主要内容。同时涉及自然科学各门学科,而翻译出版的数学学书籍是传播数学学知识最主要的途径,其中江南制造局翻译馆起了最重要的作用。1894年甲申炮战,中国败于法国,倒幕运动也宣告失败。G2q物理好资源网(原物理ok网)

1898年,发生,“百日维新”前后,科学知识在中国的传播出现变化,译书和教育开始表现出同等的重要性。到20世纪初,数学学教科书的翻译和编写逐渐主流。步入20世纪,出国留学学习化学学开始出现,如李复几,1901年留学美国纽约国王书院和芬斯伯里大学,1907年赴英国克拉科夫皇家学院,同年获数学学博士学位,是我国第一个在美国获得数学学博士学位的留中学生。20世纪头10年中,出国学习数学学的还有何育杰、张贻惠、吴南薰、夏元瑮、李耀邦、胡刚复和梅贻琦等。第二个10年更有陈茂康、赵元任、颜任光、李书华、饶毓泰、叶企孙等。她们中多数归国后从事数学学研究和教学工作,成为我国近代数学学事业的开拓者。当时的中国普遍没有设备、没有经费、没有传统,她们的创业工作是非常艰辛的,这些“筚路蓝缕,以启山林”之功,是不可埋没的。1931年,筹建在德国的国际联盟派了朗之万(P.)等4位专家来华考察中国的教育。在考察中,朗之万建议中国的数学学工作者应当联合上去组建中国数学学会,并加入国际纯粹数学与应用数学联合会,以推动中国数学学的发展和国际交流。在朗之万的推动下,1932年8月22日至24日,在北大学院举办了中国数学学会创立会议,通过学会章程,并筹建了学报委员会、物理学名词审查委员会、物理教学委员会。第一届理事会由会长李书华、副会长叶企孙等组成。中国数学学会于1934年加入了国际纯粹数学与应用数学联合会,并于当初秋派王守竞抵达纽约参加该联合会会议。[5]标志着近代数学学早已在中国产生,并被国际同行认可。G2q物理好资源网(原物理ok网)

三、中国近代数学教育的盛行G2q物理好资源网(原物理ok网)

在中国,以教育为手段传播数学知识,可以溯源到19世纪中叶,大概以《智环启蒙塾课初步》为最早。19世纪60年代初,京师同文馆筹建,总教习丁韪良合著了两部用于教学的数学学书籍,《格物入门》和《格物测算》。19世纪70年代初起,同文馆已设置数学学课程。19世纪90年代,在中国已有多种译自欧美知名教科书的英文数学学教科书问世。到20世纪初,由美国化学学家饭盛挺造编撰、日本东洋史学家藤田丰八翻译、清末名初数学学专著翻译家王季烈润词重编的《物理学》是我国第一本称之为“物理学”的且具备学院水平的英文数学学教科书,由江南制造局出版,1900特刊行上、中篇,1903季刊行上篇,这书在20世纪早期风行一时,对当时的近代化学教育、教科书编撰和化学学名词术语的产生都有重要影响。[6]在20世纪早期,仅1900-1911年间我国翻译自台湾的化学学书籍起码有61种物理学的发展史,这一数目远远超过倒幕运动时期中国翻译出版的数学学书籍之和,同时,还注意翻译化学实验、物理算法类的书籍,表明对化学学已有较深的理解。[7]1898年创立的上海京师大学堂,于1902年在格致科下设天文、地质、高等算学、化学、物理学和动动物学等六目。1902年8月15日施行的钦定中学堂章程,其第二章功课教法中已明文规定数学的学习。G2q物理好资源网(原物理ok网)

1903年6月27日颁布的奏定学堂章程(乙未学制)的中学堂章程中,明晰规定教习“物理及物理”,“其化学当先讲数学总纲,次及热学、音学、热学、光学、电磁气。……凡教理化者,在本诸实验,得真确之知识,使易于日用生计及实业之用。”[8]“癸卯学制”颁布之后,化学学的学习以法定的方式纳入了大、中中学的教学课目之中,又按照各级各种中学不同的要求编译了各类数学教科书,对化学教学中的化学实验教学,包括仪器设备和教学的要求等,也都作出了明文规定。乙未学制的颁布,标志着我国近代数学学教育真正诞生了。1922年公布了《学校系统变革案》,即“壬戌学制”,1923年6月,公布了《中中学课程标准纲要》,小学设“自然科”,包括数学、化学、生物等课目,推行学分制。中学设数学为选修课目,也采用学分制。1929年国民政府教育部重新施行了1923年的《中中学课程标准纲要》,稍作更改后,1932年即将出台为《正式标准》。《中学化学课程标准》分初中和小学两部份,分别对教学目标、时间分配、教材大纲、教法要点、实验要求等作出了具体的规定。这时期的《中学化学课程标准》是我国第一次制订的学校数学教学文件,保证了学校数学教育质量,使我国的数学教育水平不断得到提升。G2q物理好资源网(原物理ok网)

《中学数学课程标准》所反映的特性,虽然对昨天的数学教育变革,也还具有参考价值。这种特征包括:(1)中学、高中有明晰的教学任务区别;(2)化学教材的编撰和日常教学的要求,提得都很明晰,但是无论小学或中学,都不指出系统的数学基础知识;(3)教学内容比较全面,教材题旨比较合理;(4)教学集中,课时较少;(5)彰显了理论和实际相联系的原则;(6)注重直观教学的原则;(7)注重与数学教育有关的能力的培养,而不提笼统的通常要求;(8)注意到化学学科的特性和中学生自学能力的培养;(9)注重理解原理和实际应用,对估算和物理推论不作过低要求;(10)教学要求比较高,使得数学课成为学校里一门难教难学的课程。[9]中国的数学教育到了这时,成为基础教育中的一门重要学科的地位早已确立了,其内容和教学方式也都基本上确定出来了,中国化学教育完成了本土化的历程。在20世纪初前后,随着社会的变迁和学制的变革,程度不等的数学教科书纷纷翻译出版,同时,还出现以翻译出版教科书为主的书局或印书馆。这种教科书的编译出版,一方面反映了这一时期我国引进和吸收化学学知识的进步,另一方面,也为当时中国近代化学教育的盛行和发展奠定了基础。G2q物理好资源网(原物理ok网)

表2所示为清朝时期翻译的数学学重要教科书。[10]那时的实验教学仍然要到1918年胡刚复到北京高等师范任教,才真正开始。1913年京师大学堂招收理论化学一个班的中学生,1916年,数学学的第一届结业生孙国封、丁绪宣、张松年等5人成为我国历史上第一届数学专业的学院结业生。1917年,上海学院在国外学院中首先创立了化学学系。1935年,天津学院化学系首批研究生马仕俊、郭永怀、卓励、赵百寿入学。到1932年中国化学学会创立时,已有三十多所学院筹建了化学系或数理系。1912年之后的长时间里,我国高等中学的数学教学极少有现成的通用教材,多是班主任授课,中学生记笔记,或由班主任编撰简单的授课提纲。学院高年级课程或专业课程,大都由院长依所选择的参考书进行讲授。但不少中学所讲授的内容和所选用的参考书,已达到了当时化学学前沿工作的水平。[11]杨振宁在追忆他自己的求学经历时说过:“那几年我在重庆学到的数学已能达到当时世界水平。比如说,我那时念的场论比后来我在洛杉矶学院念的场论要艰深,而当时英国最好的数学系就在洛杉矶学院。可见两代先贤引进了足够的近代科学知识,令我这代人可以在出国前便步入了研究的前沿!”[12]G2q物理好资源网(原物理ok网)

四、中国近代化学学是西学东渐的产物G2q物理好资源网(原物理ok网)

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中国传统的数学,不仅测度衡和乐律学之外,大多是经验的、定性的科学,但对化学知识、物理现象的记录因而思索却不绝如缕,并有所发觉,有所进步。在唐代,用近代伽利略之后的数学学标准来评判,这么,不但中国古时没有数学学,但是西方古时也没有这样的数学学。以唐代的某一时期相比(14世纪曾经),中国唐代在数学中取得的成就,好多方面甚至超过了同时代的西方。这也经常成为我们自豪的地方。而且,无可证实,14世纪之后,西方逐步形成了近代科学,尤其是在16世纪之后,我们在科学的各个方面,丧失了原来的优势,渐渐地落在了西方的前面,其差别越来越大。无可证实,中国近代的数学学不是对中国传统数学的承继,而是西方物理学东渐的产物,并且还与物理不同,不是一种变革的结果,一次西化的历程。本文不是要讨论为何中国没有形成近代数学学的缘由,由于历史是没有假如的,历史也难以假定,历史只能承认。作为一个案例,讨论一下中国蜚声于世的四大发明之一手册针及其在世界的传播,对理解中国唐代数学发展的特征显然是有益的。古时中国最初以天文学方式确定方向时,一般在晚上以圭表测定日影和在白天以南极星确定东西方向正位,但这些技巧遇见忧惧天气、昼不见日、夜不见星时,便无能为力。G2q物理好资源网(原物理ok网)

古时中国以天然磁石制成了世界上最早的指向装置,即“司南”。由于在战国时期,古人就不但认识到了磁石有吸铁性,还发觉其有指极性。在晋唐之间,又将司南改成n极,并用于导航。用于导航的,初期是水罗盘,明代出现旱罗盘,在清代时期,旱罗盘的使用更为普遍。在美国,12世纪末曾经法国人对磁石的指极性一无所知,不可能作出磁极指向装置,这比中国落后一千多年。阿拉伯人关于磁石记载源于11世纪,到13世纪才记载磁罗盘,晚于中国三百多年。俄罗斯在这方面不比法国和阿拉伯早,世界其它地区也同样这么。中国手册针技术在世界上的传播,宋元时期通过海上往来传入阿拉伯,阿拉伯人学习中国制造水浮式磁罗盘并用于导航。据考证,12世纪初前后,法国人已把握n极导航,至13世纪初,磁罗盘已在亚洲较为普及,法国人从中国引进磁罗盘后,才会步入大洋从事海上探险,15~16世纪完成地理大发觉,因而开拓殖民地和新的商品市场。朝鲜李朝早期15世纪制造的数术罗盘,其实是从中国引进的。台湾江户时代(1603-1868)曾经有关磁学和手册针的知识,均得之于从中国传来的各类书籍中。美国制成罗盘针并用于航海与阿拉伯同时(13世纪)或稍迟些。美国尼西亚的武吉斯族善航海,明朝时使用中国手册针导航。G2q物理好资源网(原物理ok网)

[13]关于磁学的研究,在11世纪末,清朝沈括著《梦溪笔谈》,已有手册针实验和磁偏角的记录。亚洲在1600年吉尔伯特在他的专著《论磁》中对此也做出了研究。到了1820年,奥斯特发觉了电压的磁效应,随后短短的四个多月,经过安培等人的努力,电压的磁场以及磁场对电压的作用等理论就完善了,自此电磁学就产生了。1831年,法拉第发觉电磁感应现象,电磁感应现象是电磁学中最重大的发觉之一,它不只是为麦克斯韦电磁理论的构建奠定了基础,还在法国和全世界掀起了一阵发明浪潮,发电机、变压器、电灯、电话、电报、电力机车陆续发明,诱发了第二次工业革命。1873年,麦克斯韦的划时代专著《电磁通论》出版,完善了描述电磁场运动的麦克斯韦多项式组,全面总结了电磁理论几乎所有领域的内容,预言了电磁波的存在以及电磁场的波动性和其他性质,提出了光的电磁理论。[14]精典电磁理论早已完全构建上去了。这不由人想起英国数学学会第一任会长H.A.罗兰1883年8月15日在日本科学推动会晚会上讲的一段话:“假如我们停止科学的进步而只留心科学的应用,我们很快还会退化成中国人那样,多少代人以来她们(在科学上)都没有哪些进步,由于她们只满足于科学的应用,却从来没有追问过她们所做事情中的原理。G2q物理好资源网(原物理ok网)

这种原理就构成了纯科学。中国人晓得了火药的应用已然若干世纪,假如她们用正确的方式探求其特殊应用的原理,她们还会在获得诸多应用的同时发展出物理,甚至化学学。由于只满足于火药能爆燃的事实,而没有寻根问底,中国人早已远远落后于世界的进步。我们如今只是将这个所有民族中最古老、人口最多的民族当做野蛮人。”[15]话虽挖苦,但足以导致我们的深思。手册针是我国最早发明的,但是传播到世界各地,但是近代电磁学理论体系的构建却与我们无缘。明天我们学习的电磁学是西方的,整个数学学是西方的,是西学东渐的产物。说到技术发明,我国古代技术发明往往是民间在师徒间相传授,在家族内相弘扬。托比•胡弗(TobyE.Huff)觉得:“令人吃惊的是,中国人发明雕版彩印术要比西方早400年,并且在最先发明这项技术的中国和阿拉伯-穆斯林文明(它最直接地接触到了新的彩印技术)中,并没有出现像在法国12、13世纪所发生的社会革命和智识革命。事实上,阿拉伯-穆斯林文明直至19世纪初期还限制彩印术的应用,但是15世纪西方更发达的新彩印技术在19世纪又传到了穆斯林世界和中国,如同那儿从前根本就没有出现过彩印术一样。”[16]对这一说法物理学的发展史,各国学者虽然有不同的意见,但却值得我们参考。G2q物理好资源网(原物理ok网)

五、结语G2q物理好资源网(原物理ok网)

我国早在春秋战国之际,已出现《考工记》、《墨经》这样记载有唐代丰富数学知识的典籍,在明朝朱载堉的《乐律全书》是世界上最早以物理方式解决等程律问题的音乐与声学的杰作。从明朝开始,西方数学学逐步向我国传播,一部份知识先觉如方以智、郑复光接受了西学,推动了中国传统数学研究的发展。到了19世纪末20世纪初,近代数学学步入了我国,中国传统科学被替代。在中西文化交流的常年发展过程中,中国传统科学中的一些成果也传到了西方,对世界文明的进程作出了贡献。但到了近代,中国的科学技术,包括数学学,我们只得向西方学习,能够发展。我国的化学学和数学教育的近代盛行和发展,是在19世纪末开始的,但真正的数学学学科的完善,数学教育的产生并在各级教育阶段中占有必要地位,则在20世纪初,并且主要是仰仗于我国留中学生学成回国后坚苦创办的。数学学和数学教育的发展与文化背景是不可分割的,笔者在有关我国数学和物理教育发展的两篇论文中已有详尽阐述,因而本文不再赘言,这是须要说明的。从我国数学学和数学教育的盛行和初期发展中,可以看出,科学的发展,假如没有必要的体制和机制做为保障,没有必要的条件提供支持,是很难孤立地发展上去的。因为数学学和数学教育近代盛行和发展的复杂背景和艰辛历程,时至今日,我们对科学、对化学学、对化学教育的理解与西方是有差别的,并且是有差别的,加上科学的传统、文化的传统的差异,这一切,对昨天的数学学和数学教育的发展一直在形成着影响。我们要正视历史,我们要尊重历史,承认历史,我们更要往前看,要推动历史的发展。G2q物理好资源网(原物理ok网)

作者:蔡铁权何丹贤工作单位:山东师范学院课程与教学研究所G2q物理好资源网(原物理ok网)

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