曹丽欣，朱慧涓

（1.北京市京源学校，北京 100040；2.首都师范大学物理系，北京 100048）

0 引 言

量子理论在20世纪30年代之前经历了量子论与量子力学2个主要阶段.发展初期是量子论，1900年普朗克提出量子假说，宣告了量子论的出现.1925年矩阵力学和1926年波动力学的提出标志着经典量子力学的确立，开启了量子理论发展的新阶段.中国近代物理学起步较晚，1917年量子概念经期刊文章初次进入中国，开始了量子理论在中国的发展[1].量子理论在中国的早期发展是以传播为主.量子理论的传播，一方面依靠报纸、期刊向国内民众普及相关知识，另一方面通过学校教育给学生正式教授量子理论知识，特别是在高等教育阶段.虽然民国部分中学教科书也引入了少量量子论的基本内容[2]，但量子理论在高等教育中开展是其在中国传播和发展的重要渠道.量子理论在民国时期（1918—1940年）高等教育中的开展，作为中国近现代物理学史的课题之一，值得学界关注.目前，国内针对民国时期的量子理论发展仅有少量研究，如：白秀英等[1]从学术传播的角度介绍量子理论在中国的早期发展；张林[3]关于民国时期物理教科书的研究中也部分涉及到量子理论，如民国时期编译的量子力学教材.但关于民国时期高等教育中开展量子理论教学的情况，尚未见相关梳理.

北京大学、清华大学和燕京大学是民国时期高等教育中开展量子理论教学的先锋和典范.北京大学物理系于1918年提出在本科教育中设立量子论课程的计划，开国内之先河；清华大学物理系于1926年创立后，在本科课程中设有量子论的相关内容；燕京大学物理系成立于1925年，不久也在本科教育中开设了量子论的相关课程.进入20世纪30年代，北京大学、清华大学和燕京大学均开展了研究生教育，并开设了量子力学课程，强有力的师资队伍是3所高校得以开设高层次量子力学研究生课程的前提条件.

20世纪20—30年代，量子理论教学在民国时期高等教育中一直保持稳定的发展势头，并呈现出阶段性变化：量子论和量子力学阶段.通过分阶段梳理3所高校的量子理论教学情况，初步展现量子理论在该时期高等教育中开展的基本情况，同时也能够反映量子理论在中国的早期发展状况，从侧面展现近代物理学在中国的本土化过程.

1 量子理论教学的开端

1913年，北京大学设立物理学门，开始本科物理教育，这在民国时期大学中为最早.北京大学物理学门从建立之初到1917年逐步开设了教育部规定的物理学科的全部理论课程，但量子理论课程不在教育部规定的理论课程之列.蔡元培出任北京大学校长后，进行了一系列的改革措施，包括改革学制，由原来的预科3年、本科3年改为预科2年、本科4年；废科设系，将原来的物理学门改为物理系（1919年）.留英归国的何育杰任物理系第一任系主任，其在任时间为1918年1月—1920年4月[4].

1918年，即在北京大学物理系成立的前一年，北京大学物理学门已经开始修订本科、专科课程目录.修定后的本科、专科课程包括：物理学、理论物理学、高等力学、弹力论、流体力学、声学、传热学、电学论、光论、相对原理、射光论、磁电光学、动体光学、原量论（也称为原能论）、电浪论、射光质论和物理学史[5].其中，与量子理论相关的课程是原量论，课程主讲人是何育杰教授.从1925年《北京大学日刊》刊载的“北京大学物理学系指导书”上可知“原量论”课程的具体内容基本覆盖了经典量子力学出现之前的量子论知识[6].

虽然新的课程目录已将量子论纳入本科物理教学，但据一些史料记载，1918年很可能并未实际开设这门课程.在1918年9月，北京大学物理系公布的该年度第一学期课表中没有原量论这门课程[7]，由于未见该学年第二学期课表，不能确定该课程是否在改制后第一年立即开设.目前能够确定的是，北京大学在1921年秋季已开设量子论课程（原能论），有1922年《北京大学日刊》的2则布告为证[8-9].

北京大学是国内第一所在本科课程中开设量子论课程（原量论）的大学，由此拉开了民国时期高等教育中量子理论教学的序幕.

2 开展量子论教学阶段

20世纪20年代，多所大学效仿北京大学建立物理系，到1930年初，有 30余所大学设立了物理系或数理系[10].物理系的增多促使量子理论教学队伍的壮大，越来越多的高校在本科教育中开展量子理论的教学.1925年，清华大学开办大学本科；1926年设立物理系，清华物理系在本科教育中设有近代物理课程，叶企孙担任物理系教授兼系主任.1919年，燕京大学成立之时未设立物理系，但设有物理学课程；1925年，成立物理系，开始时称为物理学部或物理学科；1927年，增设近代物理课程；1929年正式定名为物理学系[11].除此之外，1928年浙江大学文理学院成立，开设物理学门，次年改称物理系，并开设辐射及“元量说”课程（亦是量子论旧译）[12].尽管量子理论的教学队伍不断壮大，但这一时期量子理论的教学仍主要围绕着早期的量子论展开.

在这一时期，北京大学的量子理论教学大体延续之前的规模，教学内容还是早期的量子论，详细内容列于表1[4].1923年，量子理论方面的课程仍只开设了一门原能论，由何育杰教授继续讲授；1925年北京大学为本科生开设的量子理论课程也仍然只有一门“原量论及原子构造论”；1930年，北京大学首次开设量子力学课程[13].在1930年之前，北京大学量子理论课程除原能论（原量论）外，可能并未开设其他相关课程.

表1 1923—1924年北京大学物理系部分课程和授课教师[4]

清华大学成立物理系之前，其中等和高等科的物理教学比较简单，个别选修课达到大学普通物理的水平；成立物理系之后，即为本科生开设了丰富的课程（表2）[14]，且大都属于经典物理范畴.物理系课程设置的总出发点，是让学生得到经典物理和近代物理在理论和实验方面的广泛教育和训练，使学生了解物理现象的基本知识，掌握在物理领域内应用数学的能力，并初步受到近代科学实验方法的训练.其中涉及量子论的是近代物理和近代物理实验2门必修课程.这2门课程是为了给予学生近代物理方面的教育和训练，具体注重于“物理学界对于电子及能量子实验研究及其所得结果之解释，使学者对于当代之原子结构论得窥门径”[15].

燕京大学物理系成立后，1925—1926年，为本科生开设的物理课程基本上是基础物理课程，包括力学、磁学和光学等；1927年，燕京大学物理系增设近代物理课程，由当时的系主任美籍教师安德森担任主讲教师；1928年，谢玉铭教授接替安德森成为该课程的主讲教师，授课“近代物理”，内容主要包括气体的导电射性、光电学、X射线及原子构造等，可能涉及到部分量子论相关知识[15]；1929年，班威廉到任燕京大学，开设了3门新的课程，分别是理论物理学大纲（乙）、近代物理学中的哲学问题和能子学说[15].1930年燕京大学物理系开设的课程如表3所示.

表2 1928—1930年清华大学物理系本科课程[14]

表3 1930年燕京大学物理系开设的部分课程

根据1930年《私立燕京大学一览》，明确涉及量子论的课程有理论物理学大纲（乙）及能子学说.前者主要讲授波动之原理、麦克斯韦之电磁学理、辐射压力、能与物质、相对论原理等与近现代物理相关的一些知识.后者课程内容包括热之统计学说、能子之统计学说、辐射之能子学说、原子之统计力学及波动力学[16].除量子论外，这2门课还涉及部分量子力学的内容.

20世纪20年代，虽然量子理论教学规模不断扩大，但这一时期量子理论教学内容仍主要集中在量子论方面，虽有少数高校（如燕京大学）讲授了量子力学知识，但并未有高校开设量子力学专门课程.1925—1926年，波动力学和矩阵力学相继提出，代表经典量子力学体系已经建立.在1930年之前，国内高校均未开设量子力学专门课程，其主要原因有2方面：一方面，师资力量缺乏，这一时期国内能够讲授量子力学的学者还不多，此后，多名赴海外学习并从事相关研究的学者在20世纪20年代末及30年代陆续回国，才弥补了国内这一领域师资的不足；另一方面，量子力学的内容更适合高层次的研究生教育，而国内物理学研究生教育在20年代还未深入展开，这一局面一直到1930年之后改变.

3 开展量子力学教学阶段

20世纪30年代，北京大学、清华大学和燕京大学3所高校的物理学科均大力发展研究生教育，创办了研究部或研究所专门培养高层次人才.量子力学的教学也在研究生教育中得以开展起来，3所高校均开设了专门面向研究生的量子力学课程，提升了量子理论教学水平.3所高校吸引了大量从事量子理论研究工作的优秀归国人才入校执教，为量子力学的教学与研究的顺利开展提供了基础与保障，充实了国内师资力量，通过量子力学教学的开展，带动了本科教学水平的提高，也为我国后来的量子力学研究储备了人才.国际上量子力学的最新进展和研究成果也真正进入到国内的高等教育中，为我国培养了早期的量子力学人才.我国量子力学专家，如20世纪30年代彭桓武在清华大学物理系求学，后进入研究生院深造，师从周培源；20世纪30年代末至40年代初，著名物理学家黄昆在燕京大学物理系求学，后又在吴大猷指导下在北京大学获得硕士学位.这些专家的成才无不得益于当时这几所高校量子力学教学水平的提高.

3.1 北京大学深化量子理论教育

1930年，北京大学又一次调整学制，停办预科，并筹办研究科，提升了高等教育的办学层次.与此相对应，北京大学物理系的课程体系进一步深化，在量子理论教学方面表现尤其明显.1930年，夏元瑮教授波动力学课程；1931年，王守竞教授量子力学课程[4]；到1935年，物理系已经开设了5门量子力学相关的研究生课程（表4）；1936年，在此基础上又开设了由郑华炽讲授的拉曼效应及分子构造课程[17].

表4 1935年北京大学物理系本科和研究生课程

此前的原能论课程在这一年未开设，而与量子理论相关的本科课程只有近代物理及实验.该课程主要“选择近30 a来实验物理的新成果，详细叙述这些新成果的研究方法，并讨论所得到的重要结果”[17].本科课程的调整很可能是因为研究生已经开设了更为专业的量子理论课程，而新学制也允许本科生选择研究生课程学习.所有15门研究生课程中有5门量子力学相关课程：量子力学（一）、量子力学（二）、量子力学（三）、原子光谱学和分子光谱学，量子力学相关内容教学成为研究生课程的主要组成方面（表5）[17]，可见北京大学物理系对于量子理论教育的重视程度.

表5 1935年北京大学物理系研究生课程内容[17]

北京大学量子理论教育在20世纪30年代迅速深化，与北京大学物理系从事量子力学教学与研究的师资队伍的强化有直接关系.这个时期，多名在国外研究量子力学的人员进入北京大学，如王守竞、饶毓泰、朱物华、吴大猷、周同庆和郑华炽等教授.他们在量子理论，特别是将量子力学用于原子、分子光谱的研究方面取得了有影响的研究成果[18]：王守竞研究氢分子构成，得到了多原子分子的谱能级公式，被称为“王氏公式”，其研究工作得到国际学术界的认可；吴大猷研究原子与分子光谱，回国后继续从事拉曼光谱的研究，与郑华炽等人合作展开拉曼光谱应用于同位素的研究，并取得开创性成果.

3.2 清华大学强化研究队伍

清华大学从1929年起开办研究院，物理研究所是第一批设立的研究所，但物理研究所实际招生和研究工作的真正展开要到20世纪30年代，研究生课程也在这一时期陆续开设（表6）[19].量子理论课程水准有了显著提升，主要体现在2个方面：一方面在本科生的课程调整上，如为本科生专门开设了新的选修课程，向学生介绍物理学上的新成就，其中就包括量子力学的专业课程；另一方面在为研究生开设的专业课程上，除2门量子力学的专业课程外，还设有光谱学及X射线的专业课程.

表6 清华大学本科生与研究生量子理论课程[19]

清华大学量子理论课程的提升与其研究队伍的壮大有很大的关系.1928年，清华大学成立当年，聘请吴有训、周培源和萨本栋教授；1931年，赵忠尧留学归来再回清华大学，被聘为教授；1935年，又增聘任之恭和霍秉权教授.这些人成为同时期清华大学物理系师资的主要力量，其中叶企孙、吴有训、周培源和任之恭教授为研究生开设专门量子力学相关课程.

课程的调整和优秀的师资使清华大学物理系的教学和研究水平得到提高，也使量子力学的开展更加全面、深入.

3.3 燕京大学引入量子力学教学

1927年，燕京大学物理系成立研究部，开始招收研究生.1932年，班威廉继任物理系主任，并对课程作了一次重要改进，完善了研究生教育，开设多门研究生课程，包括张量与矢量分析物理、气体动力论、相对论物理、光谱学和量子力学.至此，燕京大学物理系的本科和研究生教育课程体系均已建立.其中相对论、量子力学、张量与矢量分析3门课均由班威廉讲授，光谱学在1936年由谢玉铭讲授[20].1938年，留美归国的何怡贞来到燕京大学，开设原子构造和光谱学[21].1938年以后，燕京大学物理系没有开设量子力学，但增设了分子光谱、应用光谱学和核物理3门课，授课内容仍包括量子力学的一些知识，如在核物理这门课中涉及了原子核的自旋，正电子的发现，原子核的构造等知识.分子光谱和核物理2门课由褚圣麟讲授，应用光谱由陈尚义讲授.

20世纪20—30年代，有教会背景的燕京大学的物理师资主要有3个来源，分别是外籍教员、外留学归国人员和本校的优秀毕业生.外籍教员代表是班威廉，留学归国人员代表有谢玉铭、何怡贞和陈尚义，本校的优秀毕业生代表是褚圣麟.这些人到燕京大学物理系任教，相继开设原子构造和光谱学、分子光谱、应用光谱学和核物理等课程，使量子理论的教学更加丰富.

4 结束语

本文以北京大学、清华大学和燕京大学3所高校为例，总结了民国时期量子理论教学的情况.20世纪20年代初，北京大学最先在国内开展量子理论本科教学，开民国时期高等教育中量子理论教学的先河.国内量子理论教学水平的提升，一方面是由于国际上量子理论的发展，带动了国内量子理论的发展，不过与国外量子力学发展相比，国内量子力学教学的开展稍有滞后；另一方面是由于海外留学人员的归国，弥补了国内师资的不足.随着教学队伍和规模不断扩大，教学内容逐渐从量子论基础方面深化到量子理论教学，且在研究生教育中引入量子力学课程，同时教学内容涉及量子力学理论和用量子力学研究原子、分子光谱等广泛内容，提升了人才培养的水平.