沈惠川：人间书话（凌驾阁笔记）

之中国科大的物理学教科书

2012年6月2日至3日在中国科学技术大学附近的江南春大酒店召开了由安徽省物理学会和清华大学出版社联合主办的“第十三届物理教学研讨会”；与会的除了有中国科学技术大学从事物理教学的若干老师外，还有北京师范大学物理系的赵峥、安徽大学、合肥工业大学、安徽农业大学、炮院、电子工程学院、陆军军官学院、阜阳师范学院等兄弟院校的若干老师。在“研讨会”上，兄弟院校的老师们一致赞誉中科大学生的物理学水平高，并要求中科大的物理学老师介绍一下教学经验以及编撰的教科书。

最近，汤森路透集团基于2000年1月至2010年10月的引文数据，发布了一张“全球顶尖100位材料学家”的榜单；其中榜单前6位均为华人(5位在美国，1位在台湾)。在美国的5位世界最顶尖材料学家，全部是中国科技大学的本科毕业生。（是否有点奇怪？）而在台湾清华的那位，则是美国完成博士后研究后即回到台湾工作的。进入TOP100的15位华人，按本科院校划分，中科大有7位，大陆其他大学有3位，台湾地区大学有2位，美国大学有3位(分别为台湾留学生、来自台湾移民的后裔、来自香港移民的后裔)。

中国科技大学的本科毕业生学术水平相对其他国内院校为高（这是不争的事实），使得网站上关于中科大使用的教科书成为关注和讨论的焦点。中科大开办之初的强项是数、理、化。科大的数学家流失较多，现在剩下的强项仅为理、化（材料科学的主要基础就是理、化）；当然理、化老师退休的退休，老去的老去，已经到了青黄不接的地步，但相对其他高校稍微好一些。另外，科大为理、化课程安排的学时数也较其他院校为多。我曾经为科大材料系、近代化学系、高分子化学系（还有近代物理系，物理系，自控系等）开课讲解《经典力学》、《电动力学》、《统计力学》几十年，对物理学方面的教科书是有发言权的。

一．中科大的普通物理学教科书

中科大编写或出版的普通物理学教科书起码有3套。第一套是汪克林教授主编的：孙宗扬和汪克林的《力学》，程福臻、胡友秋、刘之景的《电磁学》，郭光灿和庄象萱的《光学》，还有张玉民的《热学》，陈宏芳的《原子物理学》。第二套是科学出版社委托科大编写（在这之前科学出版社或高等教育出版社已委托北大编写几十年）的：戚伯云和张玉民的《力学》，程福臻和胡友秋（可能还有戚伯云）的《电磁学》，吴强的《光学》，张玉民的《热学》，陈宏芳的《近代物理学》。第三套是程福臻主持的（与理论物理学打通）：杨维纮的《力学与理论力学（上）》，秦敢和向守平的《力学与理论力学（下）》，胡友秋、程福臻、叶邦角的《电磁学与电动力学（上）》，胡友秋和程福臻的《电磁学与电动力学（下）》，崔宏滨、李泳平、段开敏的《光学》，朱栋培、陈宏芳、石名俊的《原子物理与量子力学（上）（下）》，曹烈兆和周子舫的《热力学与统计物理学（上）》，周子舫和曹烈兆的《热力学与统计物理学（下）》。除了这3套之外，程福臻最近又主持了另外一套针对非物理学专业学生的较为通俗的普通物理学教科书，其中第一本由刘斌编写的《力学》已经出版。

说老实话，这3套普通物理学教科书的质量参差不齐，有的写得不错（例如张玉民的《热学》、程福臻、胡友秋、刘之景的《电磁学》和周子舫、曹烈兆的《热力学与统计物理学（下）》），有的写得平平，有的写得不怎么样。网上也有人指出有些书的某些段落涉嫌抄袭。当然，普通物理学教科书本身就是“普通”的（也就是“众所周知的”），要全部从头改写（如赵凯华的《力学》那样）也不现实，许多老师也没有那本事；只要不是太过分就不用求全责备。我曾建议程福臻将这3套中较好的几本抽出来编成一套具有“科大特色”的教科书。

科大在有自己的教科书之前，用的全是北大编写的教科书（因为老科大老师中来自北大毕业的最多，复旦其次，清华很少）。其实北大原先编写的教科书根本不怎么样：原来那本北大的《力学》甚至就是一本“小册子”，根本没讲出个所以然来，甚至在国内也不算什么；“小册子”中连习题都没有。教科书中有没有习题后来变得十分重要，曹昌祺的《电动力学》和王竹溪的《热力学》后来之所以被郭硕鸿和汪志诚的书所取代，就在于书中没有（或很少）习题。现在的教科书，不仅要求有习题，还要求有习题解答。那本北大的《力学》，直到复旦郑永令的书出来，才停止使用。

复旦郑永令的《力学》是中国高校普通物理学《力学》教科书中一件标志性作品。堪与此相比的是南京大学梁昆淼的《力学（上）》（但是梁昆淼的《力学（下）》中有两处问题；一是关于“非完整系统”的说法，二是关于“哈密顿量”的说法）。后来的普通物理学《力学》教科书，都比不过这两本书。

科大的普通物理学《电磁学》教学，是安徽省精品课程；主要是讲课老师人多势众，好像在当年严济慈“那时明月”就已打下基础。科大《电磁学》教学团队，是中科大普通物理学所有团队中装备最精良最齐全的，他们的活动也最多。《电磁学》教科书相对说来也不错（在有中科大自己的《电磁学》教科书之前，用的是北大赵凯华的本子；赵凯华的也不错）。然而，电磁学离不开相对论；据说，在《电磁学》教科书送外审时，北京大学的审稿人提了两条意见，这两条意见都与相对论有关；例如在电磁学中讲到能量守恒时，就要考虑到相对论中没有单独的“能量守恒”，需要在狭义相对论条件下进行演绎证明。这一问题在许多电磁学和电动力学教科书中都没有解决好。

《光学》教科书（之前轮流用的是华师大姚启钧，南开母国光和北大赵凯华的教科书）经庄象萱和吴强多年积累，资料比较丰富，但我不太喜欢这门课，主要是其中数值计算太多，理论性不强（还不如看Newton牛顿的《光学》和Huygens惠更斯的《光论》有劲）。可能许多学生也不喜欢这门课。最近，考物理学研究生不考光学和热学了，学生们很是高兴。当然，光学还是比较重要的，同济大学程守洙的《普通物理学》（一套非物理专业用得最多口碑极好的普通物理学教科书）中就仅仅讲解力、电、光（现在的新版本是力、电、波；这与伯克利那套《普通物理学》的观点一致；伯克利那套《普通物理学》中最好的就是《波动学》和《统计物理学》这两本，钱临照先生生前十分推崇伯克利的这套书）。《光学》中的一些深层次理论问题，其实在《电动力学》中都有。

张玉民的《热学》（在张玉民之前，用的是北大李椿等人的本子），他自己觉得在汪克林主编系列中的那本（较厚）比在科学出版社系列中的那本（较薄）写得好，但是吊诡的是反而在科学出版社系列中的那本（较薄）比在汪克林主编系列中的那本（较厚）卖得好。这一方面可能是科学出版社的名气比较大，另一方面可能是因为《普通物理学》的教科书对外校来说用不着讲得太详细；况且一般来说在教学设计中对热学热力学、相对论、分析力学都不太重视，安排的学时很少（基本上都是虚晃一枪，一笔带过）。

《原子物理学》或《近代物理学》，科大最初用的是北大褚圣麟的那本（褚圣麟的书写得一点都不有趣），科大自己编写的教科书，后来演变成《原子物理与量子力学》（还有一本崔宏滨的《原子物理学》）。我同样不太喜欢其中的数值计算。个人觉得，这方面写得比较好的是Haken哈肯的《原子物理学和量子物理学》，国内较好的是杨福家的《原子物理学》（崔宏滨的那本，有点受杨福家的影响）。

二．中科大的理论物理学教科书

普通物理学教科书之外还有理论物理学教科书。理论物理学教科书原先所用的，无非是周衍柏、郭硕鸿、周世勋、汪志诚（被戏称为“老‘四大天王’”）的书（郭硕鸿之前是曹昌祺）。其中郭硕鸿和汪志诚的书至今仍在普遍使用。

理论物理学教科书中的“理论力学”，中科大自己的第一本教科书是秦家桦的《经典力学》（从科大去了青岛大学的强元棨也写过两本一套的《经典力学》，但在科大没有使用过），此书主要着重在“矢量力学”（即牛顿力学），而分析力学讲得不多（与现在的流行趋势不合）。现在主讲“理论力学”的青年教师中，许多都是秦家桦的学生，因而他们的讲课风格与秦家桦基本相同。主讲“理论力学”的青年教师都想有（用）自己的书（可能他们觉得“理论力学”比较容易掌握，当然“其实不然”），每人一本；在李书民的《经典力学概论》之后，又有秦敢的《力学与理论力学（下）》问世，接下来还有潘海俊的《理论力学》和朱界杰的《经典力学》在撰写。不过这些已出版的和将要出版的教科书，基本上是秦家桦的路子；李书民的书稍强一些，朱界杰的书则偏重数学。我在20多年前为近代物理系、物理系、化学物理系、材料系、高分子化学系、自动控制系主讲这门课时，开始时也用过秦家桦的书一二个学期，之后用的是华师大苏芸荪（他后来已不在华师大）的《理论力学》，苏芸荪书的胶印版（实际上就是盗版）用完后也用了几学期复旦金尚年的《理论力学》（用这些教科书做教材其实并不满意，主要是用其习题，讲义则是自编的）。拙著《经典力学》出版后，我上课时就一直用自己的书。由于我长期从事有关研究，故《经典力学》一书反响不错。像我这样经常换用教科书的老师，在中科大可算凤毛麟角。

理论物理学教科书中的“电动力学”，中科大自己的教科书有李书民的《电动力学概论》和胡友秋、程福臻的《电磁学与电动力学（下）》（以前使用的是曹昌祺的《电动力学》）。由于《电动力学概论》一书出版时李书民已经逝世，因而其书一次也没有用过。胡友秋、程福臻的《电磁学与电动力学（下）》倒是用过几次，但大多数老师还是用郭硕鸿的；因为你不要以为老师们个个都是“辛勤的园丁”，实际上许多老师都是很偷懒的，他用惯了的本子不到万不得已（例如主管教学的校长和系主任下命令或下文件）他是不愿变换的（许多青年教师忙的是文章，职称，对教学很不上心）。我在为化学物理系、材料系、高分子化学系讲“电动力学”时，多年使用的是复旦蔡圣善的，后来是北大俎栋林的（清华大学出版社出版）；用俎栋林书的原因是它配有习题解答。我曾经想换用武汉大学刘觉平的《电动力学》（网上有人说：刘觉平的《电动力学》，天下第一；沈某人的《经典力学》，天下第一！），但高教出版社已无书供应，只得作罢。

理论物理学教科书中的“量子力学”，中科大自己的教科书有张永德的，尹鸿钧的，朱栋培的，还有朱栋培、陈宏芳、石名俊的《原子物理与量子力学（下）》；其中张永德的书用得较多（但仍有几个老师喜欢用曾谨言的，不全是因为“偷懒”），尹鸿钧的在出版之前用过（出版后几乎没有用过），朱栋培的刚出版。基本上，最早用的是周世勋的，后来是曾谨言的，再后来加上张永德的。然而，几乎所有的“国产”量子力学教科书都是哥本哈根诠释的（只有中山大学关洪的《量子力学基础》除外），基本内容差不多，没有大的区别。原来只有一本（周世勋的），现在是“百花盛开”，太滥了，多得数不过来。不过，物理学教科书中，凡带“量子”两字的无论什么时候都是最好卖的（反映了一种渴求知识的焦虑心情，原因是量子力学本身难于理解）；现在还不愁卖不掉。

除此之外，中科大的“量子力学”教科书中，独竖一帜的还有范洪义所写的有关狄拉克算符（量子力学表象和变换理论）和IWOP技术方面的10多种书（有些刚出版）。这些教科书比较难读，主要是他的研究生在用。

理论物理学教科书中的“热力学统计力学”或“热力学统计物理学”，中科大自己的教科书在拙著《统计力学》出版之前唯有周子舫、曹烈兆的《热力学与统计物理学（下）》一书（之前一直用汪志诚的书）。此书脱胎于吴杭生的讲义，是这一系列9本书中最好的一本。但真正用于课堂上的，似乎仍是汪志诚的（这仍可用“偷懒”来解释）。“热力学统计力学”或“热力学统计物理学”不太好写，学生意见很大（可能是意见最大的学科）。由于涉及拙著《统计力学》，因而我对他人的出版物不作评论，以免被人诬为“自以为是”。

三．对中科大物理学教科书的一般性评论

中科大读书氛围较其他兄弟院校稍强，物理学教学学时安排得较多，从事物理学教学的老师数量较多，这是保证学生的物理学水平较高的最重要原因。由于从事物理学教学的老师数量较多，因而出版的物理学教科书也比其他兄弟院校为多。

至于科大物理学教科书的质量，从以上介绍可以看出，并非所有物理学教科书都是很出色的，甚至有些书在校内从来没有使用过，有些在校外也卖得不好。

写书的老师有些是为写而写，为提职称而写；写书前不作调查研究，写书时未作仔细推敲；剪裁不当，舍不得扬弃，急于想将自己的讲稿变成书。如果已有别人写得更好的书，你再写一本干什么？这不是自讨没趣么？一本书若只在校内称王称霸或者只有一两个学期的寿命，有意思吗？写书必须要有特色，要有思想，才会有生命力。

一本优秀的物理学教科书，除了要有自己的特色、自己的观点外，还必须讲逻辑，讲语言。有些作者的书，逻辑、观点混乱，语言、文字呆板，一看就知道是抄袭别人的；这样的作品没过几年就会被淘汰（那些作者已凭这本书提上职称，他才不在乎呢）。不想当将军的士兵不是好士兵，不想“各领风骚数十年”的作品不是好作品。

现在出书比以前宽松了许多，但乱七八糟的书也增加了不少。看看书店或图书馆中的书架就知道了（甚至有些所谓“民科”的“反相对论”书也堂而皇之出现在书店和图书馆里）！上海的交通大学是所名校，而交大出版社竟然出版了杨本洛这种人所写的好几种乌七八糟的书（且“精装”），交大的校长竟然还为之作“序”！（这个杨本洛曾来过中科大，与张永德辩论过。张永德尽管是哥本哈根观点，但在相对论问题上与波尔Bohr是相同的。）

当然，中科大出版的物理学教科书基本上还是不错的，中科大所选用的外校物理学教科书相对来说也是较好的。

四．推荐

普通物理学教科书方面，我推荐复旦郑永令的《力学》，北大赵凯华的《电磁学》，科大张玉民的《热学》，复旦杨福家的《原子物理学》。套书，我推荐程守洙的《普通物理学》。翻译普通物理学教科书，我推荐Haken哈肯的《原子物理学和量子物理学》，伯克利那套《普通物理学》（尤其是《波动学》和《统计物理学》）。

理论物理学教科书方面，《经典力学》和《统计力学》两类，我不便说。《电动力学》和《量子力学》两类，国内已经出版了多种，很难分伯仲；还是看朗道Landau的和吴大猷先生的吧。