——读詹姆斯《物理学巨匠》一书有感（之二）

詹姆斯在《物理学巨匠》一书中所介绍的50位大师，在基础教育阶段的物理教材中绝大多数都出现过，写作的重点又放在这些伟人的人生经历而非物理学成果上，基本不涉及那些晦涩难懂的专业术语，所以读起来会很亲切。

无论是350年前的牛顿，还是今天的物理学家，都需要有相应的研究环境和氛围，以支持他们发现新现象、创建新理论、做出新探索，大学或者相应的研究机构功不可没。他们在研究期间或者功成名就之后，也常常在大学或者研究机构工作，一方面深化研究，一方面带徒传教，在教育教学领域，也留下了许多有趣的故事。

一、教育创新

一些物理学大师，在向他们的弟子传授知识的过程中，也经常思考一些教学问题，并就此发表自己的观点，或作出对现状改进的努力。下面就是一些事例。

1．学科教育思想

在很长一段时间里，物理、化学、生物等学科还不存在，属于自然哲学范畴。当时并不存在物理学家，如果有，也应该是自然哲学家。很多大师就是在研究数学的过程中，借助观察和实验，逐渐加深对物质世界的认识的。

关于数学教育，欧姆的学科教育思想在今天依然熠熠发光。他认为学生应该学好数学，使数学好像由心底自然而生，而不是被迫完成学习。教育应当塑造那种使人经得起沉浮起落的自立和自尊的能力。想想看，我们今天是否做到了让学科知识“好像由心底自然而生”呢？

欧姆一生的生活状况并不是很好，晚年双目几乎失明，但死前的前几天还在上课，用亲身实践来践行自己的教育信念。

2．教师职业要求

历史上的这些物理大师，作为教师给他们的弟子们上课其实并不轻松，因为面有现成的教材和教学内容，一切都要自己来创造。那么，该拿什么奉献给这些可爱的弟子们呢？德布罗意对教材的编写提出了非常高尚的观点：教材来源于讲课，文句要优美，推到要严谨，要给学生教诲和启蒙。

略显遗憾的是，德布罗意虽然对教材的编写有很高的要求，但自己的教学却令人不敢恭维。作为课堂上的教师，他不太引起学生的兴趣。他上课严格守时，以尖锐的、有些单调的嗓音来读他手写的一大摞论文，总是在下课时间突然结束，马上离开教室。

3．实验室的建设

早期不论在苏格兰还是英格兰，在大学或其他地方，都没有可以让学生做研究的实验室。进行实验研究是个人的事情，那些家境殷实的、有较大的住房可以利用的人，常常购买一些仪器，在自己的家里做实验，并将实验的结果在学会等场合进行宣读和交流。

威廉·汤姆孙（开尔文勋爵）是一个优秀的教师，他具有明晰表达的天赋，他能用日常语言讲解，而避开专门术语。他讲课不用讲义，但非常清晰整个主题，按照逻辑顺序展开。他对教育最大的贡献，是在英国建成了第一个小型教学用实验室，使实验室的职位制度很快在英国传开来。后来，在瑞利的带领下，实验室开发出热学、电磁学、物质性质、光学和声学的班级教学课程，这是高等教育的新开拓，对物理教学的有益影响后来遍及英国和其他国家。

这里要提一下卡文迪什。卡文迪什生活节俭，到晚年积累了100多万英镑的财富，在当时是名副其实的富豪。他的家族后来用这笔钱在剑桥大学设立了卡文迪什实验物理学讲席教授，并在麦克斯韦的努力下，创建起了卡文迪什实验室。该实验室在瑞利的领导下得到加强，而瑞利的继任者J·汤姆孙如一块大磁铁，吸引了众多精英才俊来到这里，在20多年的时间里，卡文迪什实验室的团队在英国甚至在全世界都独占鳌头，先后有8人先后获得了诺贝尔物理学奖，培养出了众多物理学巨匠。

二、教学风格

物理大师本身都是个性突出的人，在教学方面也极具风格。有的人根本就不会教书，对他们来说，这是一件苦差事；有的人的教学极具吸引力，让学生欲罢不能。

1．不善于教学的大师

大师无疑是知识渊博的人，至少在某一领域。但懂得多不一定能讲得好，这说明教学也是一门专业，是需要具备一定的技能的。

牛顿不擅长教学。作为三一学院的卢卡斯讲座教授，第一节课来听课的学生很少，到了第二节课，教室里空无一人。在其后的17年，牛顿的课堂上学生寥寥无几，大多数时候他面对空荡荡的教师讲课；托马斯·杨的教学水平一般，他懂得很多却讲不清楚，他过分展示学识，而讲授风格太像说教，内容过于浓缩，以至于不受听众欢迎；麦克斯韦对传播科学充满热情，但他的讲课风格一直不好，讲课缺乏吸引力，正式听课的学生只有两三人，最多时才6人；吉布斯也不是一个好教师，课堂上能听懂能表达的学生极少；伦琴、林德曼不善于讲课，他讲话声音小，以致坐在教室后面的学生听不清楚；爱因斯坦讲课表述不清，在一些具体的例子之后常给出似乎不相关的理论，让听者感到茫然；汤川秀树讲课一般，一个学生描述他的声音“温柔如催眠曲，让人只想睡觉。”

2．教学有特点的大师

有些大师，虽然教学并非尽善尽美，但有自己的特点和风格，让学子们念念不忘。

比如说布拉格，学生对他的课程不表示赞赏。但是一名成功的演讲者，通过传统的公众演讲展示他在宽广视野下的探索，让人印象深刻。

比如说亥姆霍兹，他讲课很一般，只是按写好的讲义照本宣科。尽管这样，他还是吸引了优秀的学生。普朗克曾回忆说：“亥姆赫兹备课不充分，同学们感到不满；基尔霍夫备课严谨，但讲的枯燥无味。”不过普朗克本人的讲课风格也是照本宣科，假如你有一本复印教材，你可以一行一行地跟读。

亥姆霍兹虽然讲课一般，但与人座谈交流却让人受益颇多。普朗克这样评价他：“他以完整的人格、清晰的判断、谦逊的方式，代表了科学的尊严和真理。当谈话时，他用平静、探寻而仁慈的眼睛看着我，我被一种无边的、孩子般虔敬的感觉俘获。”

卢瑟福和玻尔则是很有趣的两个人。卢瑟福是一个大嗓门，据说有段时间，安装的计数电路对噪音非常敏感，只要他走近说话，那些装置就会出故障。查德威克回忆说：“就算他小声地说话，整个房间也都能听到，要是什么场合他控制了音量和音调，那倒让人奇怪了。”而玻尔一生讲话都很小声，比耳语高不了多少，无论他讲何种语言，听众都很难听清楚。他的讲课风格是一种松散的喃喃自语，但在小团队尤其是一对一的讨论中，他的热情、他的共鸣和感染力，确是无与伦比的。

3．极善于教学的大师

有一些大师，既是学科的领袖，也是教学的能手。跟着这样的老师学习，自然是一种享受，而所获也会很多。

法拉第，作为一名教师，没有什么能抵得上他的力量和传播的芬芳；J·汤姆孙喜欢用形象的方式表达理论，具有天赋般的洞察力，常常能说出一个研究者折腾了几个星期还没有弄清楚的现象；狄拉克他的课上的很好，陈述总是格外清晰，鼓励学生展开争论，似乎是巴赫赋格曲展开那样的恢弘和自然；奥本海默的个性富有魅力，他的学生喜欢模仿他的手势和举止，他仪态优雅，口才极佳，反应敏捷。他在教学中喜欢选择最有趣的问题，虽然他的课程有难度，但内容条理表达如此之好，使得几乎每个学生都会复述。

这里要重点介绍两个人。

第一个是薛定谔。在柏林大学开设的科学课程中，薛定谔的课被认为是最好的。在一个讲究严谨的大学里，他带来了一种清新随意的讲课风格。这种清新表现在何处？举一个例子你就知道了。天气较热时，学生会带着个人笔记到苏黎世湖滨浴场，看着这个穿着游泳裤的瘦削的人在带来的临时黑板上写下算式。

    第二个是玻尔兹曼。玻尔兹曼讲课非常明白，清晰易懂，不想亥姆霍兹那样讲课相当拘谨。任何人都可以向他提问题或是予以批评，讨论平静地展开，学生被平等对待。只是到后来，学生才意识到从讨论中学到了很多。他在黑板上所写的内容可以重构完成的课程，每次课后学生都仿佛被引入一个新奇的世界，这也体现了他在教学中投入的热情。

玻尔兹曼讲课完全脱稿，板书细心推进，方程组清楚地写在黑板上，就他阐述的思想给出确切的数学结构描述。他的课不刻意修饰，也不轻易解决困难或使听众感到乏味，他从不犹豫指出和改正自己的错误，欢迎提出问题和展开讨论。正由于此，他的课总是吸引大批热情的学生。迈特纳受玻尔兹曼课程的影响很大。她说：“玻尔兹曼充满了热情……他不会克制这种带有强烈个人色彩的讲课的激情……而普朗克的课恰恰相反，虽然内容极其清楚明晰，听上去却有点过于客观，几乎有点枯燥了。”

三、趣闻轶事

最后再说一点大师们的趣闻轶事。

1．有灵感时的牛顿

牛顿不是一个好教师。他习惯于自己独立思考，在花园中踱步思考时，如果突然有灵感，就像是大喊着“我发现了！”的阿基米德，会快速跑回书房，也不拉椅子坐下，就那么站在书桌旁赶紧写下来。

2．喜欢站着的安培

安培和他的儿子都喜怒无常，他们俩在一起的时候，一段时间相安无事，突然又会爆发冲突。安培属于那种坐下来便很难产生灵感的人，当他思考问题时，他更喜欢站着或来回走动。

     3．贼机灵的卡皮查

卡皮查作为访问学者到卡文迪什实验室，他征询卢瑟福的意见，希望能多工作几个月，但卢瑟福认为实验室人员已经相当拥挤，没有同意。这时卡皮查问了一个看似不相干的问题：卢瑟福的实验误差是多少？卢瑟福当然很惊讶，这个问题的答案是百分之二或者百分之三。然后卡皮查指出，既然卡文迪什实验室大约有30个研究人员，再多一个也很难被注意到，因为它是在实验误差范围内。这种机智的方法说服卢瑟福终究接受了卡皮查。

《物理学巨匠：从伽利略到汤川秀树》 [英]约安·詹姆斯/著  戴吾三 戴晓宁/译  上海科技教育出版社  2014.10