我們需要對課本進行較真——也論高中物理課本中的錯誤

最近,瀋陽一名12歲的男生在預習滬教版英語教材時,發現95頁有點小問題。95頁上有3張小昆蟲的照片,按英文的說明分別應該是蝴蝶、螞蟻和蜜蜂;但是圖片上,卻是蝴蝶、螞蟻和食蚜蠅。蜜蜂和食蚜蠅看起來相近,但是卻是完全不同的動物。隨後出版社也計劃在下一版中進行訂正。

可能有的人會覺得,大多數學生只要知道Bee是蜜蜂就行了,配圖這個錯誤影響不大,所以覺得這位學生過於較真。但是我認為,對於課本,我們就需要這樣的較真精神:有一些看似小的錯誤,可能會對一些學生的未來產生重大的誤導;如果我們能做到更加正確的話,豈不更好嗎?

在此之前我也指出過一次關於高中物理課本中的錯誤。如今在高中物理課本中加入了量子力學的內容,但是其中卻有一個錯誤。這個錯誤也反映在了《奇葩說》的所謂最精彩開槓中。當時在詹青雲說了“開爾文聲稱物理學的大廈已經建成”後,陳銘指出後面還有一句“上面只有兩朵烏雲”。觀眾們震驚於這兩位的知識儲備,稱讚這場辯論是神仙打架。但是可惜的是,這兩位都錯了——開爾文並沒有說這樣的話。而他們的錯誤,很有可能就是受到了錯誤課本的誤導。

我們需要對課本進行較真——也論高中物理課本中的錯誤

在《奇葩說》的這一段中,觀眾們被二人的知識儲備所震驚,這一段也是被觀眾們認為是最精彩的。但是可惜的是,實際上這二位在此的知識儲備是錯誤的,受到了課本錯誤的影響。

但是可惜的是,陳銘和詹青雲關於開爾文這段話的辯論就完全是一個錯誤——開爾文並沒有說過“大廈建成”那句話。這是因為眾多的科普作者(甚至高中物理課本)人云亦云,從而將一段開爾文從未說過的話給強加在了開爾文的身上。下面就讓我來詳細介紹其中的曲折。

在眾多的科普作品中,甚至在2020年之前人教版高中物理選修3-4第98頁上,都有這樣的一段話:

1900年英國皇家學會的新年慶祝會上,著名物理學家,享有“開爾文勳爵”稱號的威廉·湯姆孫,展望了新的世紀。他回顧了物理學在過去幾百年中的發展,充滿自信地宣稱:“科學的大廈已經基本完成,未來的物理學家只要做一些修修補補的工作就可以了。” 不過他也承認,“明朗的天空中還有兩朵小小的,令人不安的烏雲。” 其中一朵烏雲與黑體輻射有關,另一朵與光的速度有關。

我們需要對課本進行較真——也論高中物理課本中的錯誤

但是,這段內容是不符合史實的。看過這段話後,很容易讓學生認為開爾文就是聲稱“科學的大廈已經基本完成”的盲目樂觀的學術權威。但是實際上,那些內容,開爾文從未說過。那些語句都是一些其他的物理學家所說的,被錯誤地歸在了開爾文身上。

我們需要對課本進行較真——也論高中物理課本中的錯誤

開爾文男爵

在當時的物理學界,有著一股盲目樂觀的情緒。但是開爾文不僅沒有盲目樂觀,反而敏銳地覺察到了其中的危機。所以說,開爾文字是覺察到了危機的先知——他看到了那兩朵令人不安的烏雲,而並沒有認為物理的大廈已經基本完成。結果在這段錯誤的描述下,反倒成為盲目自信的學術權威了。比如在著名物理學家曾謹言老師的《量子力學》中寫道:

然而,自然科學總是在不斷地發展。在充滿喜悅的氣氛中,一些敏銳的物理學家已逐漸認識到經典物理學中潛伏著的危機。

20世紀伊始,W. Thomson (Kelvin勳爵)就指出:“經典物理學的上空懸浮著兩團烏雲。”

我們需要對課本進行較真——也論高中物理課本中的錯誤

曾謹言老師的《量子力學》中的介紹

除此之外,這段課本內容中有好幾個以訛傳訛的科學史錯誤。早在1984年中國科學院自然辯證法通訊雜誌社教授李醒民老師就在國內的期刊《物理》上指出了這些科學史錯誤。我們不應該在今天仍然在高中教學乃至本科教學中犯這樣的科學史錯誤。下面我將具體介紹這些謬誤。

首先,這個演講發生在1900年4月27日,是一次正常的英國皇家學術交流會。所謂的“新年慶祝”之類的傳說,只是臆想而已。

其次,這些內容,並不是開爾文的原話,而且與他原話相去甚遠。在開爾文的那個題為《覆蓋熱量和光線的動力學理論的十九世紀的烏雲》的演講中,他說道:“動力學理論斷言熱和光都是運動的方式,現在這種理論的優美性和清晰性被兩朵烏雲遮蔽得黯然失色了。”如果只是“小小的烏雲”這麼簡單,至於會黯然失色麼?由此可見,在開爾文看來,這兩朵烏雲的問題還相當嚴重。

最後,開爾文從未說過“物理學的大廈已經落成只需要修修補補”或者“真理要在小數點後第六位去尋找”這類話——這都是阿爾伯特·邁克爾遜和普朗克的導師——菲利普·馮·喬利所說的,被錯誤地算到了開爾文身上。

希望在你閱讀了本文章後能瞭解到,開爾文從來沒說過“物理學的大廈已經落成,上面只有兩朵小小的烏雲”這樣的話。該誤傳純屬太多的科普作者人云亦云罷了。

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