我们需要对课本进行较真——也论高中物理课本中的错误

最近,沈阳一名12岁的男生在预习沪教版英语教材时,发现95页有点小问题。95页上有3张小昆虫的照片,按英文的说明分别应该是蝴蝶、蚂蚁和蜜蜂;但是图片上,却是蝴蝶、蚂蚁和食蚜蝇。蜜蜂和食蚜蝇看起来相近,但是却是完全不同的动物。随后出版社也计划在下一版中进行订正。
可能有的人会觉得,大多数学生只要知道Bee是蜜蜂就行了,配图这个错误影响不大,所以觉得这位学生过于较真。但是我认为,对于课本,我们就需要这样的较真精神:有一些看似小的错误,可能会对一些学生的未来产生重大的误导;如果我们能做到更加正确的话,岂不更好吗?
在此之前我也指出过一次关于高中物理课本中的错误。如今在高中物理课本中加入了量子力学的内容,但是其中却有一个错误。这个错误也反映在了《奇葩说》的所谓最精彩开杠中。当时在詹青云说了“开尔文声称物理学的大厦已经建成”后,陈铭指出后面还有一句“上面只有两朵乌云”。观众们震惊于这两位的知识储备,称赞这场辩论是神仙打架。但是可惜的是,这两位都错了——开尔文并没有说这样的话。而他们的错误,很有可能就是受到了错误课本的误导。
图片在《奇葩说》的这一段中,观众们被二人的知识储备所震惊,这一段也是被观众们认为是最精彩的。但是可惜的是,实际上这二位在此的知识储备是错误的,受到了课本错误的影响。
但是可惜的是,陈铭和詹青云关于开尔文这段话的辩论就完全是一个错误——开尔文并没有说过“大厦建成”那句话。这是因为众多的科普作者(甚至高中物理课本)人云亦云,从而将一段开尔文从未说过的话给强加在了开尔文的身上。下面就让我来详细介绍其中的曲折。
在众多的科普作品中,甚至在2020年之前人教版高中物理选修3-4第98页上,都有这样的一段话:
1900年英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家,享有“开尔文勋爵”称号的威廉·汤姆孙,展望了新的世纪。他回顾了物理学在过去几百年中的发展,充满自信地宣称:“科学的大厦已经基本完成,未来的物理学家只要做一些修修补补的工作就可以了。” 不过他也承认,“明朗的天空中还有两朵小小的,令人不安的乌云。” 其中一朵乌云与黑体辐射有关,另一朵与光的速度有关。
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但是,这段内容是不符合史实的。看过这段话后,很容易让学生认为开尔文就是声称“科学的大厦已经基本完成”的盲目乐观的学术权威。但是实际上,那些内容,开尔文从未说过。那些语句都是一些其他的物理学家所说的,被错误地归在了开尔文身上。
图片开尔文男爵
在当时的物理学界,有着一股盲目乐观的情绪。但是开尔文不仅没有盲目乐观,反而敏锐地觉察到了其中的危机。所以说,开尔文本是觉察到了危机的先知——他看到了那两朵令人不安的乌云,而并没有认为物理的大厦已经基本完成。结果在这段错误的描述下,反倒成为盲目自信的学术权威了。比如在著名物理学家曾谨言老师的《量子力学》中写道:
然而,自然科学总是在不断地发展。在充满喜悦的气氛中,一些敏锐的物理学家已逐渐认识到经典物理学中潜伏着的危机。20世纪伊始,W. Thomson (Kelvin勋爵)就指出:“经典物理学的上空悬浮着两团乌云。”
图片曾谨言老师的《量子力学》中的介绍
除此之外,这段课本内容中有好几个以讹传讹的科学史错误。早在1984年中国科学院自然辩证法通讯杂志社教授李醒民老师就在国内的期刊《物理》上指出了这些科学史错误。我们不应该在今天仍然在高中教学乃至本科教学中犯这样的科学史错误。下面我将具体介绍这些谬误。
首先,这个演讲发生在1900年4月27日,是一次正常的英国皇家学术交流会。所谓的“新年庆祝”之类的传说,只是臆想而已。
其次,这些内容,并不是开尔文的原话,而且与他原话相去甚远。在开尔文的那个题为《覆盖热量和光线的动力学理论的十九世纪的乌云》的演讲中,他说道:“动力学理论断言热和光都是运动的方式,现在这种理论的优美性和清晰性被两朵乌云遮蔽得黯然失色了。”如果只是“小小的乌云”这么简单,至于会黯然失色么?由此可见,在开尔文看来,这两朵乌云的问题还相当严重。
最后,开尔文从未说过“物理学的大厦已经落成只需要修修补补”或者“真理要在小数点后第六位去寻找”这类话——这都是阿尔伯特·迈克尔逊和普朗克的导师——菲利普·冯·乔利所说的,被错误地算到了开尔文身上。
希望在你阅读了本文章后能了解到,开尔文从来没说过“物理学的大厦已经落成,上面只有两朵小小的乌云”这样的话。该误传纯属太多的科普作者人云亦云罢了。