曹则贤：物理学与学语言（视频）| 周末读书
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曹则贤论语言、概念和物理的教与学（本视频为精简版）
采访 张鹿（"读书人App”记者）
整理 王小花
Q1：你为什么会想起要写《物理学咬文嚼字》？
我们今天用中文教科书来学物理，是一个非常非常大的缺陷，或者说是我们的不幸。
曹则贤：之所以写物理学咬文嚼字，与我自己读博士期间的一个经历有关。1996年，我把博士论文交上去的时候，我们那里来了一个布达佩斯大学的教授。他说我只问你一句话，关于论文里的两个字，一个是diffusion (汉译 “扩散” ) 和，一个是segregation(汉译 “偏析” )，你真认得这两个字吗？他建议我从词源上分析这两个字，就是从希腊语、拉丁语一直追到这两个字的当前的英文用法，然后一直追溯到这两个字作为物理学概念是怎么演化的。后来，根据这个追本溯源的结果，我的博士论文相应地做了一些改正。这个工作本身对我促进很大。
在2006年到2007年期间，我和当时《物理》杂志的副主编、理论物理所的副所长刘寄星老师有很多交往，很多时候我们都在讨论物理概念问题。有一天，刘老师说能不能把你关于这些物理学概念的认识写下来，我可以在《物理》杂志上给你开一个专栏。就这样从2007年7月起一直坚持到现在，转眼也10年了，总共已写了78篇。
我之所以愿意一直坚持写这个系列，很大程度上也是我自己的学习经历造成的。从大学一年级开始，一直到我拿到物理学博士学位，这中间一天没停，我花了整整15年的时间。此间我上了很多的物理课，也读了许多物理的书，包括中文版的、英文版的、德文版的和一点法文版的。同样的物理内容，当你读过几种不同版本的时候，会发现许多内容在理解上就有差别。有一天我突然认识到，物理学本身的发展是从欧洲起来的，而且最重要的是，它是在欧洲从南往北逐步发展的。一开始是出现在意大利，文艺复兴时期，就是从伽利略算起。然后往北到了德国和法国，然后再往北到荷兰和英国。这些地方是主要的物理学发源地，其语言也就成了物理学的载体。
物理学不是在中国发展的，而是传到我们中国的。在“传” 的过程中，折扣和歪曲都很严重。不同时期把物理学引入中国的人，本身会有各种知识和认识上的局限性。我们今天用中文教科书来学物理，是一个非常非常大的缺陷，或者说是我们的不幸。
我可以举一个简单的例子——“对流” 。对流是热传导的一种方式。如果用中文来学的话，许多人自然而然会在脑子里有一种概念，对流就是对着互相流动，而且我们现在使用这个词时也强化这个意思，比如说“强对流天气” ，有一股冷空气和一股热空气对流。但其实你会发现， “对流” 的西文是convection，意思是说某种物质流把另一个物理量捎带过去了，这才叫convection，而不是对着流。把一盆热水倒进一盆冷水中去的时候，能够把冷水的温度提高，这个过程叫convection，一瓶热水加入的同时也把能量带进来了。
另一方面，我发现其实即使是在物理学自身发展的语境中，一个词的意义也是不断地变化的。许多科学词汇在它自己发展的语境中，也是从日常词汇慢慢才被我们赋予更多的专业内容的。一个很明显的例子大概就是 “量子” 的概念。
我大三开始学量子力学，之前根本就没接触过量子这个概念。拿所谓标准的量子力学教科书和经典力学教科书的内容一比，立马会对你有个冲击——量子力学在说什么？其实量子，quantum，这个字在拉丁语和意大利语中就是 “多少” 的意思，是日本人把quantum译成量子。谈论“多少” 的概念，你就会发现很有趣的是，当谈论一个特别大的量的时候，可以不是太严格，而当谈论的量之大小接近这个量的基本单位时，你就要特别小心，它可能要遵循一套完全不同的哲学。
举一个简单的例子，我们谈论一个家庭人口增加了多少。一个家庭一般是三口人、四口人、五口人等情形。假如今年添了一个小孩，那么这个家庭的人口增加了多少？它可能增加33%，增加25%，增加20%等等，就这几个数。如果你说一个家庭人口今年比去年增加了7.128%，那么这句话就非常混账。这是关于量子这个概念一个最基本的思想。
所谓的量子就是谈论多少的时候你需要采取的一种态度或者策略，我们可以把这种对量的态度或者策略慢慢引到对一些物理量的处理上。知道这些，那么你学量子力学的时候就不会害怕，它是个日常的词，而且和其它的一些日常概念也可以连到一起。许多量子力学书会说量子力学从一开始它的基础是原子物理，原子的西文atom就是 “不可切、不可分” 的意思。Quantum和atom有什么关系？知道量子是在谈论多少，会想起很多故事，能把这两个概念联系起来。我们中国历史上有很著名的二桃杀三士。齐国的相国晏子，用两只桃子就让三个勇士自相残杀了。他用的策略是什么？是“不可分” 的概念。桃，当它被用来奖励国之勇士的时候，它是一个不可分的东西，它代表荣誉，两桃要分给三个人，就造成矛盾了，所以才会有接下来的三勇士自相残杀。大家可以看到，不是一定非要到量子力学或原子物理的层面，而是在我们日常生活里就会有这种和量子力学哲学有关的策略，我们日常生活里常用，可能许多人根本觉不着。
量子力学真正变成一门学问，一个很关键的问题是在于人们认识到能量这个概念，具体地是光的能量，竟然也是有基本单位的这样一个事实，这样的一个观念冲击了我们对自然、对物理的理解。
我之所以写《物理学咬文嚼字》，一个原因是我认识到在物理学的发展过程中，语言也是起着非常重要的作用的。一个很奇怪的现象是，许多著名的物理学家都是了不起的语言学家。比方说，提出热力学第二定律的第三种表述或第四种表述的一位希腊人叫卡拉泰奥多里（Caratheodory），这个人就是一个了不起的语言学家。他用德语写的物理学论文竟然是德语语言的典范。托马斯·杨是大英百科全书语言条目的撰写者。哈密顿也是一个掌握十几种语言的人。
Q2：《物理学咬文嚼字》的意义何在？
从中文角度去理解熵不仅是错的，我们还会不知道人家本来在说什么。
曹则贤：《物理学咬文嚼字》基本上每篇涉及一个概念。我可以举几个例子谈论一下概念辨析对我们理解物理概念有多么重要。有一个大家觉得比较难以理解的概念叫 “熵”。熵这个概念如果从中来看，它是 “火” 字旁加上一个 “商” 字。它从字面上会让你觉得这是一个热力学的概念，并且和除法有关。热力学教科书里也确实是这么说的，说熵是用热量除以温度。在1925年以后的一段时间里，熵还就叫热温熵。但如果从热量除以温度出发去理解熵这个概念，就走偏了。什么样的热力学体系都有熵这个物理量，熵是这个体系本身的一个广延量，如果被理解成热量除以温度，首先热量涉及和外界交换，第二它必须有温度，但恰恰不是每个体系都有温度——对一个处于热力学平衡态的体系，我们才能赋予它一个叫温度的量。
从中文角度去理解熵不仅是错的，我们还会不知道人家本来在说什么。西文的熵的概念是德国人克劳修斯在1852～1856年前后通过他的研究引入工作，叫Entropy，词的前缀en表示能量，后面tropy的意思是转向或者转换。西方人学Entropy这个词的时候，从字面上就已经知道这是一个谈论能量转换过程的物理量。这对他理解热力学就非常重要。
熵概念引入中国有一个非常有趣的故事。一个叫普兰克（Rudolf Plank）的德国教授1925年到南京的中央大学做关于热力学的报告。当时是胡刚复先生现场翻译，报告时就有热量变化除以T这个公式。胡刚复先生的脑袋转得非常快，就直接把它翻成热量和温度的商，就有了热温熵这个概念。
但是后来这件事就被遗忘了，没人知道了。甚至在我们中文的许多文献里，普兰克被误以为是量子力学的奠基人之一普朗克了。后来我、刘寄星老师、赵凯华老师一起谈起这个问题，觉得应该把这笔糊涂账弄清楚。后来是科学史所的方在庆研究员想到一个非常聪明的主意，他把德国的电话簿黄本拿过来，把所有跟普朗克的音差不多的姓名都找出来，然后再找里面谁是物理学家，再看这个人做的工作和热力学有没有关系，结果就找出了这位低温制冷之父鲁道夫·普朗克( Rudolf Plank)。此后我又在2011年的低温制冷德文杂志里找到了关于这位普兰克教授的纪念文章，说他上世纪30年代的时候，就把关系建立到了中国。这样我们就把熵概念是如何传入中国的这样一个相当于科学史上的断层给弥补回来了。
Q3：你写《物理学咬文嚼字》还有别的动机吗？
教科书常常只选择现在认为正确的东西。如果仅仅是传授知识的话，这也许够了，但是对培养科学家来说这绝对是不够的，远远不够。
之所以我愿意去做这样一些事情，是我自己在学习和教书过程中发现教科书常常只选择现在认为正确的东西。如果仅仅是传授知识的话，这也许够了，但是对培养科学家来说这绝对是不够的，远远不够。因为物理学，或者说具体某一个分支，比如说热力学，它的发展是源自实际的需求，而且在发展过程中会有一些错误的甚至一些很愚蠢的尝试，而这些尝试可能是这门学问发展过程中不得不走的路，而这些东西才恰恰是一个将来要做科学研究的人要学会的。怎么针对一个尚未发展的学科找出问题自己去做，在做的过程中如何知道该采取某种策略，在这个学科到了一定阶段时又如何从一些比较乱的头绪的发展中判断哪些是正确的，哪些错误的？到了最后，当这个学科经过不同的人的努力充分发展了，你怎么去芜存菁，怎么把它发展成一个抽象的、公理化的、最简明的理论体系。如何培养这种能力，这都要求学习者和教学者要习惯去追这门学科研究发展历史的过程，明白它中间所用到的一些概念本身到底是什么意思，以及这些概念，如果它今天还存在，它背后抛弃过什么东西，等等。
Q4：关于语言发展和母语保护问题，你有什么观点？
努力使你的母语更有利于传达和产生思想。
曹则贤：语言本身是一个发展演化的事物。它来自于现实的实在，最根本的目的是为了交流。当人类的交流越来越频繁，范围越来越广时，语言就面临一个互相扩散的过程，也是竞争的过程。那么你怎么看待自己的语言？是固步自封，还是持一个开放态度，使得自己的语言在未来整个人类社会里在传达思想和产生思想方面更有竞争力。就是两种截然不同的选择。
作为一个物理学习者，基于我个人对语言的认识，我认为正确的态度应该是后者，即努力使你的母语更有利于传达和产生思想。作为一个传达工具，它首先要有效，其次是有用。你有能耐让未来的对人类社会的贡献是源自你的语言，这样你就不会有保卫母语的问题了。
从情感角度来说，人保卫自己的母语我认为是可以理解的，你说它是正确的也行。但是要想成功地保卫母语，光有感情或者情怀是不够的。世界上现在许多小语言每天都在消失。语言消失的最根本问题在哪儿？是说这门语言的人，就是以之为母语者，自己选择了放弃。
Q5：关于科学教育，你有什么感受？
相当多的人早早地放弃了学数学和学物理，一定远远在他的智力极限之前。
曹则贤：作为一个学习者，如果要学习的内容让你觉得是陌生的，这对学习会造成一些阻碍。但如果你觉得它是自然的，是一个有机整体的话，至少你不会先入为主地感到困难，这点我觉得对学习者来说非常重要。文化上的亲近感有利于学习的深入。相当多的人跟我表达说，他都清楚地记得自己什么时候放弃学数学和学物理的。这个问题到底出在哪儿？真的是因为他智商不够吗，后来你发现这个人很聪明，不是智商不够。那么问题出在哪儿呢？他可能某个时候受到挫折了，这个挫折使得他决定不学了。但是这个挫折从哪儿来？在学习过程中，在某一个阶段会遇到槛儿，或者是遇到挫折，这其实是个很正常的事情。挫折感的产生甚至使得一些人产生了厌学的情绪，这和我们老师的认识层次，和教科书里传达的某种情绪是不是有关系？比方说你是不是从一开始上来就把数学和物理给打扮成了抽象的，不说人话的，只有疯子才会的学问了？还是你真的告诉人家了，数学是我们人类社会演化出来的一门自然的语言，而物理学就来自于我们对身边的声、光、电、磁、刮风下雨这些现象的认识？我们对这些现象一点点地思考，然后我们用我们的语言，首先是我们的日常语言，加以表述。只是当日常语言不够的时候，我们才用一些抽象的语言，物理的语言和数学的语言（其实也还是非常鲜活的)。
如果从一开始告诉大家，这些东西就是一些天然的东西，没有那种先入为主的、人为设置的困难语境的话，可能很多人就会往前多走几步。总有一天会学到一个你的智力真不够的地步，这个是没办法的事情。但是我相信，我们相当多的人早早地放弃了学数学和学物理，一定远远在他的智力极限之前。
今天的社会应该说是一个叫用技术支撑着的高度发达的社会。法国的著名科学家庞加莱有一句有名的话，说懂科学不一定让你幸福，但是没有科学估计你今天幸福不起来了。这一点很重要。你懂得了许多科学，你对平常见的现象有一个好的理解，则你的生活的安全度、满意度可能都会有提高。
Q6：关于个人知识结构，你有什么见解？
减负不能以浅薄为代价。我们的大中学教学内容浅薄得让人无语，这对中华民族培养竞争力来说实在不是个好消息。
曹则贤：个人的知识结构，我觉得取决于两点：一、这个人的智商，这个人的兴趣和这个人本身对未来生活的选择。一个人，能学会的知识有限，所以说一个人到底该学会哪些知识，或者怎么样去构造自己的知识库，可能还真要因人而异。有人数学好一点，有人物理好一点，有些人对建筑特别有感觉，有些人对摄影、绘画特有感觉，人的知识结构各自都是不一样的。一刀切地说这个叫文科，这个叫理科，你理科的学这半边，文科学那半边，这种混账事情肯定是不该有的。十几年前，我们就讨论取消文理分科。我不知道为什么到现在还是没有人做这个事情。其实如果取消的话，有一个很简单的办法。不是老说高考是个指挥棒吗，那么通过高考指挥棒是很容易去调节的。高考可以考很多门，比方说可以考九门，每门有个最低要求，比方百分制的30分。但是，人们可以以其中的四门、五门的优秀成绩去申请大学，不同大学、不同的专业会看重不同的东西。社会应尽可能提供给大家各种学习的机会，但是你学成什么样，你愿意选择自己有什么样的知识谱系，那是个人的事情。
还有一个不得不说的事情，就是我们现今的教育太浅薄了。现在一个很时髦的口号叫 “减负” ，因为无聊的重复性的内容甚至源于错误理解造成的学生负担过重当然要减，但减负不能以浅薄为代价。我们的大中学教学内容浅薄得让人无语，这对中华民族培养竞争力来说实在不是个好消息。
本文转载自《赛先生》微信公众号
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