产品中心

物理学家赵凯华逝世《物理》杂志3篇文章缅怀

来源:od体育最新版下载    发布时间:2024-11-24 12:13:29  浏览数:51 次

物理学家赵凯华逝世《物理》杂志3篇文章缅怀:

  据中国物理学会期刊网微信公众号11月18日消息,物理学家赵凯华于11月18日辞世。

  赵凯华,1930年5月26日出生于美国纽约,祖籍浙江杭州,物理学家、教育家,北京大学物理系教授。

  赵凯华1950年从北京大学物理系毕业后留校任教;1954年前往苏联莫斯科大学物理系攻读物理学史专业研究生;1958年获得莫斯科大学数理专业副博士学位后回国继续在北京大学工作,先后担任副教授、教授。1983年至1990年担任北京大学物理系主任。

  赵凯华先生是我国物理学教育界的杰出代表。几十年来,他勤勤恳恳地活跃在物理教育战线,教书育人,著书立说,推动物理学教育改革,为我国物理学教育做出了卓越贡献。赵凯华先生在物理学教材建设方面成就卓著。他撰写的《定性与半定量物理学》别开生面,一改传统教材沉闷、呆板之故习;他与合作者所著的5卷本巨著《新概念物理教程》系统、新颖,启我国普通物理学教材求新求变之新风;他与人合作撰写的3卷《新概念高中物理学读本》,为我国的中学物理教育提供了具有时代特色的教材。除此之外,赵先生以其沉稳刚毅之精神和包容大度之风格,热情参加中国物理学会的工作,为中国物理学界至少做成了5件大事:其一,作为中国物理学会主要领导人之一,与周光召等学会领导人一起使得中国物理学会重回国际纯粹与应用物理联合会(IUPAP);其二,执掌物理学会教学委员会多年,积极开展中外物理教育交流,使我国成为国际物理学教育改革的主要推动国之一;其三,三度带领我国少年英才勇闯国际中学生奥林匹克物理竞赛,奏响我国青少年参加物理奥赛连年告捷的前三声;其四,创办并主编《大学物理》杂志近30年,筑我国大学物理教学研究的重要平台;其五,继王竹溪先生之后,主持中国物理学会名词委员会工作二十余年,续我国物理学名词规范化之历史传统。赵先生的这些建树和功绩,将为我国物理学工作者永久铭记。

  赵凯华先生多年担任《物理》杂志副主编,为本刊的发展作出了重要贡献。让我们以《物理》曾刊发的几篇文章,送别先生,缅怀他为我国物理学教学和人才教育培训所作出的功绩和他献身物理教育事业的高贵品德。

  曹则贤:赵老师,我们这代学物理的人几乎都是读您的书长大的。这么多年,您在物理学教育方面倾注了很多心血、出了很多著作。您能否给一个您的物理学著作完整清单?我八十年代读的是您和陈熙谋先生合著的《电磁学》。

  赵:我正式教学实践是在大学毕业以后,那是1950年,当时20岁。我16岁上的大学,毕业就做助教。头两年主要任务是给大课老师(郑华熾,朱光亚)做助教,改习题本,更多的时间是带学生实验课。那时刚好赶上学校扩充,学生数量猛增,实验室不够用,所以大量工作是建设实验室。以前的老教师去做别的工作了,教师人手比较少,绝大多数都是我们刚毕业的几个人把新实验室搞起来的。

  赵:这一段时期大概持续了两年,第三年让我独立教生物系的普通物理。1952年院系调整之前,生物系的学生不学物理,后来全面学习苏联,物理成为生物系的必修课。那一年我一个人给生物系的一年级和四年级开物理课:一年级刚入学按照苏联的教学大纲学物理,临毕业的四年级按照苏联大纲还要补这门课。同时一年级所有学生的物理实验课和改习题本都是由我一个人担负的。我独立担负教学任务是1952—1953年期间开始的。刚才说的是正式的教学经历,大学期间还有过几次非正式的教学经历。一是参加了给东北流亡学生的补课。当时由于内战,东北的学生流亡到北京,没有学上,北大学生自治会组织我们给他们补课,我主要讲中学水平的数学。二是给当时没有文化的职工补课,给他们讲点基本的算术之类。另外,上四年级的时候,系里教师人手紧张,我兼了一些助教的工作,辅助胡宁教授教电磁学,所以当时北大物理系一二年级的很多学弟学妹见了我会叫“老师”。

  曹:我看很多资料说,这个任务对您来说是“吃不饱”的,您主动提出来跟弗拉索夫学习等离子体。

  赵:过程是这样的。当时对于学习什么是不让个人选择的,个人主义是绝对不允许的,一切必须要服从组织分配。我1953—1954年期间有两个学期在北京俄语专科学校学俄语,期间我被告知组织决定让我学物理学史。听说是到莫斯科大学留学我很高兴,这是苏联的最高学府(后来我才知道,除了莫斯科大学之外,在苏联入学考分最高的大学是物理技术学院,是搞尖端技术的,像核武器之类,他们的科研是保密的)。莫斯科大学名师云集,

  赵:让我去学物理学史其实就是很别扭的。我刚去的两年(1954—1956)都在学物理学史,我导师是个доцент,也许相当于一个副教授。

  赵:当时苏联的同学也说:“你干嘛学物理学史,我们搞物理的人应该研究自己做什么,干嘛去研究别人干过什么。”当时我的导师也不认为我到苏联学物理学史是合适的。苏联的物理学史学什么呢,研究罗蒙诺索夫、波波夫,都是研究俄罗斯物理学家的贡献,那些工作在世界上来看并不那么重要。苏联为了宣传爱国主义,专门研究这些。俄国人研究这是爱国主义教育,中国人到苏联来学习物理学史是为了什么?我的导师都不能理解。

  赵:苏联特色的物理学史跟世界物理学史不一样。跟我的导师见面后,他给我出了主意:不要研究俄罗斯的物理学史,要研究世界的物理学史。他给我定了研究方向就是“量子力学史”,这样的话还有些意义。因此我就没有钻进俄罗斯科学家的文献里。研究量子力学史要懂一点德文,我学过德文,德文是我的第二外语,我待会再说我学习德文的事儿。

  曹:我想知道您那时在苏联,那些德文文献,象海森堡、薛定谔的文章,能拿得到吗?

  曹:以俄罗斯人把德语叫成немецкий(涅蔑茨基)这个态度,他们教德语……

  赵:我的词汇量不够,经常得查词典。我说一下学习德语的有趣经历,我接触德语是从高中开始的,当时就读于辅仁大学附中。辅仁大学是德国和奥地利的天主教主办的(1952年随着教会学校全部停办,辅仁大学的房子和师资全都归到北师大了),当时有个奥地利的神父说:“你们谁想学德语,我业余时间能教一点。”

  赵:当时高二下午下课后没事做,我就去参加这个德语学习班,就这样受奥地利神父的启蒙学了点德语入门。记得当时给我的课本都是哥德体,并不像我们现在看到的印刷体。歌德体很好看,我对哥德体比较亲切。当时只是学着玩,知道了一些初步的东西。真正学德语是在大学里,作为第二外语,那是在北大物理系二年级时。当时物理系规定第二外语要修4个学分,而跟哲学系的学生一起学德语是7个学分,我花了些力气修了7个学分德语。

  赵:他教了我们一年的德语,现在回想起来很不容易。但是我当时没好好学,不如学英语那么花力气。当时还能勉强看一些德文的物理书,不过词汇量少,得经常翻字典,语法是清楚的,但是词汇太少。之后不怎么用了,慢慢也就忘了,后来到苏联去又用了一点,到现在我的德语也是半吊子。语法现在都忘光了,主要是变格时语尾变化不记得了。俄语是六个格,德语是四个格。

  曹:我关心一个问题,就刚才问您还没回答的,俄罗斯把德语叫成немецкий,本身会影响他们的教学态度吗?

  曹:他从德国留学回去,要给俄罗斯的青年人写一本好的无机化学书。他在写这本书的过程中,搜集并整理消化这些资料时,注意到了元素的多种性质,我说是compound property,具有周期性结构,才发展出元素周期表的概念。您接触苏联那些著名的教授,象朗道这些太有名了,还有哪些西方文化色彩比较浓的?

  赵:像伊万宁科,英语交谈还可以,朗道就不行。后来的一代或是同时代没有出过国的,或是当时参加革命没怎么读书的人,以及后来的学生们外语都不好,德语尚可,英语是很糟糕的。可能当时有个政治影响问题,认为学好英语是想里通帝国主义。我的导师弗拉索夫当初搞革命,书读的不是太多,英文不行。我跟他做研究时,英文文献是我看过后讲给他听,他基本看不懂英文。

  曹:知道弗拉索夫这一个名字是有段时间我也做等离子体不稳定性,有一个以弗拉索夫命名的“弗拉索夫-麦克斯韦方程”。

  曹:我不了解这一个自洽场的概念对于后来Walter Kohn做电子结构密度泛函计算,这里面的关联或是影响,我不知道您注意到没有?

  赵:这个我过会儿再说吧。这个等离子体自洽场处理首先是他提出来的,这方面做了很多有意义的工作。到1938年前后,弗拉索夫方程就有名了。这个从理论上属于一个

  的近似,玻尔兹曼方程是另一个极端的近似,这是后来搞清楚的。后来朗道搞的等离子体里面的碰撞,是在这个零级近似基础上往下发展的,这个弗拉索夫没有做。我在他那搞量子力学史差不多两年。苏联施行кандидат制度,翻译过来是后补博士(中国官方翻译成“副博士”)。苏联的大学本科是五年半,前四年大约相当于我们的本科,后面的一年多是搞某个专业方向的研究,所以五年半的教学制相当于本科加硕士,五年半毕业相当于硕士,下面кандидат毕业相当于后补博士。苏联的博士跟法国“国家博士”一样,要到四十几岁有了大量的专著,在这方面成为专家以后才可以获得所谓“国家博士”的地位。

  曹:拿着这些专著去申请доктор,这个доктор对应于法国的Doctor d’etat(国家博士)。

  赵:是的,他还跟朗道做了一段时间。我继续说我读кандидат的过程,开始两年要过三门考试,相当于美国的minimum(最低量),规定两门专业课和一门哲学课,研究生的哲学相当于政治课,哲学课不是那么好通过的,尤其对我们外国人,语言比科学课难。

  赵:是自然哲学,主要是恩格斯的《自然辩证法》、《反杜林论》,和列宁的《唯物论与经验批判论》。用俄文看这一些内容相当费劲,我拿中文对照着看。前两年内我把这两门考试通过了,专业方面我通过了量子力学。他们的考试不是笔试,一般是几个教授组成的委员会,以问答的形式评审是否通过。量子力学我在国内学过。

  赵:我在本科时没学过量子力学,是做助教的时候听了张宗燧先生的量子力学课,没有考试,但我还是认真学了。在苏联,我的量子力学是通过了,还有一门是物理学史方面的考试。物理学史的考试比较费劲,但我的导师还是比较通融的,他说:“你准备一个量子力学史的报告,教授听过后给你打分就算通过了”。所以我的物理学史考试是做了一个关于量子力学史的调研报告,就这样通过了。后来读量子力学史的文献还是尽量找俄文和英文的。

  赵:个人的专业不是自己能决定的,得国内决定。1956年时国内政治气氛稍微宽松了一些,当时很多对专业不满的人想转专业,像郝柏林、陈春先,都是1956年换了专业,我当时也动了换专业的念头。身边的朋友也都支持我改专业,我就给教育部打报告要求改专业。当时政治宽松,基本都批准了。可是三年读研期限我已经用掉了两年,领导同意我改专业后还能增加一年,这样做才能够在苏联再有两年的时间。论文需要得到杂志发表的认可,这需要半年,做论文的时间只有半年。通过了量子力学考试,还有一门专业课需要考,只剩一年半,时间很紧,在这种困难情况下,我找了好几个教授都不接受,幸好弗拉索夫知道后,表示愿意接受我。我的物理学史导师是莫斯科大学物理系的党委书记,弗拉索夫是副书记,我找导师时他经常见到我,所以他对我有印象。他主动邀请我去他的组,就这样跟了弗拉索夫。当时也别无选择,只有他肯接受。弗拉索夫规定我代替物理学史考试的专业课是电动力学,也是以调研报告的形式通过评审。接下来一年半时间主要是跟着弗拉索夫做研究。

  曹:我很高兴知道您和刘寄星老师一样都做过等离子体。等离子体是一种高温态同时又是多组元的复杂体系,包括离子、电子、中性原子甚至处于激发态的原子,包括光场,这样极端复杂的体系,从物理学本身和等离子体的应用来看又非常非常重要。客观地说,我们国内整个物理学教育,似乎在等离子体方面是欠缺的。比如说我在科大读物理系……

  曹:虽然等离子体是最强的,但我作为物理系的学生,都没读过等离子体。在国防及民用等方面,等离子体状态的物质是经常遇到的,比如现代的高超音速武器,整个武器的环境某一种意义上说会进入到低电子浓度的等离子体状态范围。但我们在等离子体的教育方面是比较欠缺的。在过去的几十年里,您对这方面做过哪些针对性工作?

  曹:这也是我的感觉,当初我读大学时,近代物理系是开等离子体课的,当时的教材是徐家鸾编写的。当时我读等离子体,就感觉很凌乱,不知道在说什么。今天我们如果给本科生或是研究生开等离子体的课,该从哪儿着手让初学者觉得这不仅是一个重要领域而且是还算概念清晰的?我知道您写过《电浆基本理论》,您在准备这本书时有哪些考虑?

  赵:我觉得等离子体这个学科,从理论物理角度讲是非常不干净的、极为凌乱的学科,里面的实际问题都不是一个简单的理论模型所能解决的,要考虑的因素,也许别的地方能忽略,但等离子体里不可忽略,把所有因素考虑进去又没法做。能够做出些成果的往往是做过很多近似假设凑出来的,这个理论结果的有效范围都不好说。

  曹:这就是我读等离子体时的感觉,例如引入屏蔽长度,当时怎么也建立不起这种物理概念。没有给出这个量引入时的语境以及这个量的适用范围…

  赵:屏蔽长度还是比较明确的概念。但不符合此条件的情况相对来说比较多,这时概念就不能用,等离子体就有这个特点。国内老一代(我的老师这代人)的物理学者,躲不开这门学科,是因为在实际运用中非常重要。

  赵:搞核武器离不开,搞气象需要,包括宇宙,进入大气环境时周围的状态属于等离子体等等。我后来体会到,若不是做实际的应用问题,做等离子体方面的理论研究是没有多大意义的。只有根据实际问题,做一个合适的假设再作近似的计算,不合适再换。老一辈的科学家遇到实际问题都是现学现做,搞核武器的人在这方面花了很大的力气,这是必然要遇到的问题。等离子体问题还是非线性的。线性的理论也许还能做的很美,非线性的就做得很不干净。

  曹:回到您的这本《电浆基本理论》。 我们几年前在《物理》杂志上“咬文嚼字” plasma这个词,您坚持将其回归“电浆”,刘寄星老师也谈过您写这本书的心路历程,先不谈这些。您这本书目前哪些地方在用?推进等离子体教学是不是还是挺费劲的?大学里是不是安排不出时间?

  物理所、南京大学天文系和紫金山天文台的研究人员讲过课,留下一本油印的讲稿。后来北京九所(应用物理计算数学研究所)翻印多次,多年当作研究生的教材,还被那里的研究生录成电子版。若干年前刘寄星鼓励并帮助我将此讲稿成书出版。

  赵:我在苏联一年半时间里搞等离子体物理,论出来了,等了半年有杂志接收了就可以答辩,基本是两年的时间毕业了,通过了кандидат。回国后本来打算做一些等离子体有关方面的科研,结果没机会,慢慢就搁置了。但等离子体的问题我一直在思考……

  曹:您对教学投入了很多的心血。很多大学评职称有时强调科研产出,这对您有什么影响?我问个也许不该问的问题,您是哪一年评上的教授?

  曹:我记得郑伟谋先生有句话很有意思:“赵老师用得着评博导吗?他是我们所有人的导师。”您1978年评上教授后,1980就有了《电磁学》这本教材,当时有这个撰写任务吗?

  曹:我读大学时,电磁学教材是您出的那本书,光学是母国光的,固体物理没有书,是打字机打印的东西。回想起来太可怜了….

  曹:您不知道拿到一本书还带有油墨香是怎样一种感觉。我还清楚地记得读大二时,高年级学生占座时放了一本曾谨言先生的量子力学(红皮的,科学出版社的),我翻了两页。其他的像电磁学、光学这些书,从高中过来的人大体还有些直观感觉,但读量子力学读第一章不知道在说什么。

  曹:实在不知道在说什么。我们的物理教育,思维方法的培养似乎是不在考虑范围之内…

  国内物理学界众所周知,赵凯华先生在北京大学兢兢业业教书育人、著书立说70载,桃李满天下,是亚洲最早、也是目前唯一获得国际纯粹物理与应用物理联合会国际物理教育奖章的教育大家。2020年5月26日,北京大学物理学院举行集会,庆祝赵凯华先生90华诞和从教70年。值此庆贺之际,我们回顾追寻赵先生成长之路,学习先生热爱祖国、精忠奉献祖国物理教育事业之精神和品德,学习先生豁达理性的人生态度和乐于助人、善于助人的为人之道,学习先生潜心研究、著书立说、教书育人的能力和技艺,以期更好地进行物理学教育和人才教育培训工作。

  赵凯华先生1930年5月26日生于美国纽约,不满周岁即随父母返回祖国。其父赵迺抟先生任教北京大学经济学系55年,并担任系主任18年,是我国当代著名的经济学家和教育家,对我国经济学人才培养做出了巨大贡献。赵凯华16岁入北京大学物理系学习,20岁留校任教,随后留学苏联,跟随著名物理学家弗拉索夫教授学习等离子体物理,获副博士学位后旋即听从祖国召唤,返回北京大学物理系任教,并在1983年11月至1991年2月担任物理系系主任。尽管形式上先生已退休多年,但除了著书立说之外,先生现在仍参与基础物理教学中心和理论物理研究所的教学研究活动。其弟赵匡华1955年毕业于北京大学化学系,曾任北京大学化学系教授,工作至退休。赵先生聪慧过人,5岁半即入小学学习,11岁入中学学习,16岁以同等学力考入北京大学物理系学习(因为尚未高中毕业)。

  据先生自己回忆[1],那时的中小学不乏优秀的教师和良好的教育学生的方式。例如,小学的一位国语老师教育学生的方式很特别,他预先布置学生们预习下一堂要学的课文,课堂上由学生轮流按照自己的准备解释生词和难懂的段落,然后同学们进行讨论,老师从旁启发,最后作出总结。说起那段往事,先生很有感触地说:“如今许多青少年独立思考的能力得不到良好的发展,是因为他们从小接受的是灌输式教育。他们的思想和观点,都是别人硬塞进去的,而我们受到的早期教育不是这样的,课堂上同学们各抒己见,自由发表观点,有时候还争论得很热烈,在自由的环境中发挥我们的想像力。”由此知,现在被推崇备至的“翻转课堂”、“混合式教学”等所谓的国外先进教育学生的方式方法其实在我国的现代教育中早就实施。

  关于先生进入北京大学物理系学习,按照现在大家惯常的观点,他应该报考经济系,子承父业,况且当时他还没有学过物理(那时候的课程安排是高三才教授物理)。从其后来对我国物理学人才培养的贡献来看,先生报考北京大学物理系很值得称颂。回忆当时的情况,赵先生在接受《物理》杂志编辑王进萍女士采访时说[1]:“我平时喜欢阅读各类杂志,有一次在一本杂志上看到介绍光谱可以揭示太阳的化学成分时,觉得物理太神妙了。在准备入学考试的前两个月,我自学了高三物理和解析几何,并有了填报专业时是报数学还是报物理的犹豫。基于平时的认知和认真考量,我明确树立了物理学探索的是自然的奥秘、是认识自然的基础、并且学物理能兼顾数学、而学数学难以兼顾物理的观念,于是填了三个志愿:物理、物理、物理。这个决心是我自己下的,从来就没同家长或老师商量过。其实我报考北大,原来中学里几乎没人知道。这在当时是很普通的事,而现在完全不可能了。”16岁的赵凯华幸运地按照自己的意愿进入北京大学物理系。与现在相比,那时的课程内容并不繁多,但当时的老师讲课相当提纲挈领,学生必须课后通过阅读参考书自己学习弄懂具体细节。对于所有问题,先生都一步一步进行认真推导和演算,直到做出结果,弄通弄懂。由此可知,兴趣驱动之威力。

  先生出身书香门第,所受教育和熏陶更是积极向上。在1945年8月上旬听闻美国在日本投下时,先生的母亲带领他们兄弟四人连夜赶制国旗一面,准备迎接祖国光复。作者觉得,赵先生学成归国后,义无反顾地服从国家需要,将主要精力投入物理学教育和人才教育培训,并矢志不渝,与其自幼受到良好的爱国主义教育所养成的家国情怀、责任担当,具有莫大的关系。

  1958年先生从苏联学成归来,学校领导和系领导与其谈话,希望他将主要精力放在教学和人才教育培训方面,先生表示以国家需要为重,服从安排,自此即投入了他目前仍乐此不疲的物理学教育和人才教育培训事业[2]。

  当时,受大环境所迫,教学秩序混乱,先生仍尽力而为,为同学们提供指导。1960年,教学秩序回到正常状态,但时值三年困难时期,师生吃不饱饭,通常都是无精打采。然而,讲台上的赵先生总是精神饱满,在300多人的大班上,运足底气、提高嗓门,以极具穿透力和感染力的声音为同学们讲授。有投入自然就有回报,赵先生当时虽然年轻,但他的全力投入赢得同学们的极大赞誉。后来先生对于课堂讲授形成观点“教师讲课像演员演戏,到了台上就要投入,要进入角色,才会有感染力”。

  据前辈们回忆和他自己回忆,先生讲课之前总要参阅大量中外资料,按照自己的理解,斟酌取舍、编排顺序,以与学生对话的方式来进行讲授,从而引导学生跟着自己的思路,循序渐进,节节深入,浑然天成。这使得同学们觉得不是在学习理解接受知识,而是在亲身参与知识的提炼形成过程。受过先生亲传的同学们普遍反映,听赵教授的课会入迷,以至于下课了还不舍得走,缠着先生追根问底,耽误吃饭也不在乎。并且,先生遇到同学,随时随地都可能展开讨论。例如,2005年夏的一天,先生到学院图书馆查资料,与在那里自习的同学相遇,他们即兴讨论的场景被同事抓拍了下来。这样的随时随地与同学们讨论的事情是先生一心为了学生成长、时刻为同学们答疑解惑的常态。而在不知不觉中将同学们引入神奇美妙的物理学殿堂的教学,同学们的收获之大自然不言而喻。像赵老师这样将概念和原理阐述透彻严谨的讲授风格是我们每一位教师最起码要学习的。

  先生对于课程内容材料的选取如数家珍,信手拈来即体系完整,富有启发。本世纪初,由原物理系、原技术物理系的核物理部分、原地球物理系的大气和气象部分、原天文系和原重离子物理研究所合并成立物理学院之后,学院开始计划实施新的教学和人才教育培训模式。先生热情参加调研,就新的模式方案、课程教学体系、支撑保障体系等框架和细节都献言献策。经过赵先生等前辈学者的大力帮助,形成了“以模块化课程为依托,以科研训练与实践为引导的自主学习和创造新兴事物的能力训练为核心”的多模式培养方案,率先在北京大学(现在已推广到全国)实施“纯粹科学、应用科学和多学科宽基础交叉科学多模式自主选择”等多通道的培养模式,对核心基础课程实施按深度广度和要求不同分为至少两类、增加基础和专业选修课、与研究生课程打通的课程教学体系,并且普通物理(五门)、四大力学、数学物理方法、固体物理等主要基础课程每学期都滚动开课,使学生能够真正以自己的兴趣和志向为引导选择自身修读的课程和修读进度,实施学生在教师指导下的完全选课和学分制,并且本科生进入教授的课题组接受科研训练进行科研实践。随着这一全新的以学生成长为中心的培养方案的实施,为满足不同学生选择的需要,新培养方案中增设了介于物理和非物理之间的基础物理课程,首要的是开设一门3学分的力学课程,既适用于宽基础交叉科学的物理类学生选修,也适用于工学、信息科学、化学等学科对物理基础要求比较高的学生选修。先生不仅仅为新教学方案的设计出谋划策,还身体力行地承担这门新开课程的教学任务,为其他老师示范相同名称但不一样的要求的课程的具体讲授和其它相关的教学环节。为加强科研训练与实践,在这一新的培养模式下增加了相当大一部分前沿类和实践类的课程,先生作为骨干成员参加“指导研究”等课程的建设和讲授。

  先生讲课在教学内容选取和讲授方法上一再探究、精益求精,尤其是将深奥的物理原理与清晰的直观图像密切相连。例如关于安培环路定理的证明,他就三次修改证明方法[3]。《电磁学》第一版是以无限长载流导线的磁场为例,采取从特殊到一般的证明,这个证明简单明了,同学们非常容易听懂,但是不够严谨;1984年出版的第二版中改为从电流元出发,用毕奥—萨伐尔定律加以严格证明;在《新概念物理教程电磁学》卷中他又用载流线圈与磁偶极层的等价性来证明,这个证明不仅物理图像更清楚,理论证明也同样严谨,并且更有助于讨论宏观电磁学与微观电磁学的关系。再如,将温度与热量关系模拟成大坝中水位与泻洪量(重力势能改变)、将微观系统的能级及系统状态的简并度模拟成楼房的楼层及楼层上的房间数等等,都不得不令人拍手称绝。

  先生讲课经常“自找麻烦”,对于教学内容中的难点,尤其是概念深奥、计算推导复杂的难点,部分有所谓经验的教师(包括很多教材之中)或采用“可以证明”的搪塞之语,或讲一些似是而非的所谓道理,将核心难点绕过去。这样,不求甚解的同学被哄得很满意。先生对待难点从来都是“知难而进”,具体做法是:在讲解难点之前先警告同学下面要讲的内容很难懂,然后花时间一步一步地将最难的地方仔细剖析,把矛盾和困难挑开讲透,揭示问题的核心和要害。这样自然会有“您说今天讲的内容难,我怎么没觉得呀,都懂了”之效果。先生还极其重视教学相长,大家都知道,《新概念物理教程电磁学》卷与《电磁学》第二版相比有较大的变动,前者以现代的观点认真审视原书的内容与结构,强调了对称性原理和守恒量的应用。其实这是先生及同事们在基础物理课程教学中给同学们讲授物理学的基础原理——对称性及其破缺、并接受同学们质疑、与同学们交流讨论,然后总结凝练而成。这也说明,“教”与“学”互为表里,教师从同学们提出的问题中和与同学们的讨论中受到启发,可以大幅度提升其教学和学术水平。当然,教师用心投入是教学相长的关键。

  先生的课之所以精彩,吸引人、启发人,与他在讲授基础课的同时重视教学研究和科学研究、及时将物理学及相关学科研究的新近成果融入教学密不可分。仍以电磁学课程的建设为例,20世纪80年代,先生关于电磁学教学内容深入研究的成果就在《大学物理》和《物理教学》发表了十多篇论文,这些研究成果中的多数内容,除了及时融入课堂教学外,后来还收纳在《电磁学》(第二版)和《新概念物理教程电磁学》卷中。另一个典型是,先生自己讲,他从未放过对每年诺贝尔物理学奖得奖工作及相关学科诺贝尔奖获奖工作的研究,认真考虑这些工作与基础课程内容的关系,以便以本科生可接受的讲授方式介绍给同学们。他认为讲授基础课需要深厚的积淀,更要求教师不断地学习,因为知识发展很快,基础课程内容本身虽然貌似没有艰深的知识,其实其原理深奥、影响深远,将前沿研究情况和成果渗透到课程中,不但可以展示基础课程的魅力,更加有助于对同学们学习及研究兴趣的激发、对创新精神和能力的培养。通过这样的方式鼓励同学们开阔眼界,培养同学们的广泛兴趣,至少对同学们在日后的工作中触类旁通、游刃有余大有裨益。

  “宝剑锋自磨砺出”。先生功力之深厚有目共睹,这也是“功夫不负有心人”的典型例证。按先生的夫人郭竹第女士的说法[1],赵先生骨子里就是个书蟲,惟读书是务;他这辈子买的最多的是书,不论出门做什么,总是拿本书,只要有空就看。他经常会为一个问题苦思冥想几个星期,甚至睡梦中都在解题。夫人常说:“对老赵而言,什么节假日,包括睡觉吃饭,都不重要,唯一要紧的就是学问。你不让他学那才难受呢。他只要钻进书堆里,就会把什么都抛到九霄云外。”说起先生挤时间、抓时间勤奋学习,北大同仁常以左图所示景况教育我们后辈,那是1976年夏,受唐山地震灾害波及,考虑老旧房子抵抗地震能力很差,为避免危险,北京等多地的人民群众都居住生活在临时搭建的简易抗震棚内,赵先生家当然是其中一员。在如此困难艰苦的条件下先生仍坚持学习,实乃我辈楷模。从另一个角度来看,我们常说“机会是给有准备的人准备的”,先生抓紧一切可通过的时间,勤奋学习,及时充实提升个人,并取得巨大成就正是这句箴言的典型例证。

  人才培养不仅仅在于课堂授课,还在于课外辅导、交流讨论、科研训练与实践以及教师的治学风范、学术造诣等潜移默化的因素。对于同学们选择拟进入的培养通道和选修课程及其进度的指导是实施新的培养方案的重要一环。我们大家都知道,现在的同学很少有过自己做出合理的选择、自己做出决定的经验,尤其是北京大学的同学绝大多数都是其高中老师和家长做出的决定的执行者,因此就需要及时的强有力的选课和综合指导。为此学院成立了以笔者之一王稼军为主任的由学院各系所优秀教师代表组成的选课与综合指导委员会,赵先生热情参加选课与综合指导委员会的工作,并发挥及其重要的作用,每周都与同学们谈话,对同学们选择进入的通道、选修课程及研修进度等进行具体的指导。直到现在,先生还时刻惦记关心对同学们进行选课和综合指导的工作,经常表示有什么需要他来做的,尽管告诉他。

  北京大学师资力量强大,但仅是一所大学,学生容量有限。为提高全国高等学校物理学专业的教育教学质量和中学的教育教学质量,赵先生及时将其对课程建设和教学内容做研究的结晶转化为教材,据不完全统计,自1978年与陈熙谋先生合著的《电磁学》第一版面世到现在,赵先生出版《电磁学》、《光学》(与钟锡华先生合著)、《定性与半定量物理学》、《新概念物理学教程》(力学、热学、电磁学、光学、量子物理系列教材)、《电浆基本理论》、《新概念高中物理读本》等(多版次)教材和专著47部。

  谈论和学习先生的著书立说,最值得称道的除了其《电磁学》(系列)之外,不得已提的是其《定性与半定量物理学》和《新概念物理学教程》。随着改革开放的深入,国内对国际上物理学教育开展情况、各国教材和教学风格逐渐了解、熟悉。为使我国物理教育向欧美注重物理图像和基础原理的教学风格与要求靠拢,赵先生在北大物理系为1985级同学首开“综合物理选题——物理中的定性方法”课程,当时这门课程的定位是:在同学们学习过普通物理(包括原子物理学)以后,横向对一些共同的问题进行讨论,加深对问题的理解。先生的课程内容和精彩讲授深深地吸引了大家,并使同学们耳目一新,大多有醍醐灌顶之感。从1988年起,先生就课程相关联的内容先后在《大学物理》连续发表了27篇文章,阐述“定性与半定量物理学”。通过对这27篇文章进行进一步的提炼,1991年出版了《定性与半定量物理学》(高等教育出版社)。该书一出版就受到物理学界的广大教师学生的欢迎。赵先生率先在物理学前沿和基础物理教学之间架起一座桥梁,从而打开了面向21世纪物理学教学内容和课程教学体系改革的序幕,在国内物理教学界产生了重要影响。对于该著作的较具体的评论请参见文献[4]。关于《新概念物理学教程》的编著,在2020年5月26日的庆祝会上,笔者又聆听了先生的深情回顾。21世纪之前我们的祖国的基础物理学教材对经典物理和量子物理初步的主要内容都有系统完整的描述(包括实验基础、实验现象、理论表述及其框架体系),但是与国际上的先进教材和各著名高校的实用讲义相比,缺少深层次基础原理层面上的讨论和与当前研究现状与前沿进展情况的联系。为解决这一问题,至少弥补这一缺陷,先生独坐斗室,潜心苦读了大量中外书籍和学术刊物,撷取众家所长,将深层次基础原理深入浅出地融入基础内容,对前沿进展和基础内容在前沿研究中的应用以“开窗口”的形式融入教材,从而形成了《新概念物理学教程》这一系列宏篇巨著。在该系列著作的编著过程中,对每一知识点,先生都与合著者和其他同事们认真推敲,一丝不苟,在听取大家讨论意见后,他都再与合著者仔细查证资料出处的准确性、确认科学依据的充分性和严谨性以及概念表述的精确性。对于特别难懂的内容,他还充分的利用北京大学物理系同学中的一部分学习超前很多、水平高超的优势,请一些同学研读,让他们从学生的角度提出自己的感受和评价,并以之作为修改依据。

  前面介绍先生的讲课风格时曾经说明《新概念物理教程电磁学》与《电磁学》之差别,这里又粗略地介绍了《新概念物理学教程》丛书的编著过程。事实上,先生的每一部(不同版次的)著作都有巨大的差异,都是先生教学研究和实践的及时反映。说起先生著作之精妙、影响之深远,以《电磁学》一书为例,从1978年出版,至今一直被国内多数高等学校理科物理学教学所采用,发行量一百多万册,现在我国物理学科教学和研究领域的核心人物无不声称是抱着先生的《电磁学》成长起来的。再以《新概念物理教程》为例,该套教材自1995年其第一本出版发行以来,不仅深受国内广大基础物理课程教师的青睐,成为案头必备的首选参考书,据传是在日本、韩国和新加坡等国大学的图书馆中收藏的仅有的内地以中文出版的物理类教材。再者,关于这将近50部的教材和专著,网络上有评之为“先生巨著三系,金声玉振”(三系指大中学教材两个系列和科研专著系列),并且高等教育出版社将先生的教学研究论文等汇集成卷、冠名《木铎金声集》出版,也可作为学术界和教育界对先生的著作和教学教育及人才培养的远见卓识的广泛接受程度的一个标志。

  除了自己笔耕不辍,著书立说,启迪后人,先生还担任《大学物理》期刊主编近三十年、担任《物理》杂志副主编十多年、担任教育部物理学与天文学教学指导委员会副主任、中国物理学会副理事长、中国物理学会物理教学委员会主任、中国物理学会名词委员会主任十多年,为我国物理学教育的开展和水平提升积极谋划、身体力行,为国人科学素质的提高和科学用语的规范贡献了极大的力量。

  十年前为准备祝贺先生八十华诞的文集,本刊编辑采访先生时谈及好教师的标准问题。先生认为:“好教师的标准除了向学生展示科学知识的魅力、点燃他们的好奇心、培育学生的自信和独立思考能力外,最重要的一点是,尽职的教师懂得赏识学生,老师的一句真诚赞扬也许会影响学生的一生;也要了解困难学生问题之所在,在要害上予以点拨,并鼓励他们的信心。”先生脱口而出的好教师的标准其实就是对他当时已从教60年对学生培养的成果进行总结的经验之谈。先生是这么说的,也是这么做的,并且不仅对北京大学的同学。这次庆祝先生九十华诞的消息一出,尽管由于疫情影响,不方便举行大规模的庆祝活动,但网络上回忆受先生支持提携、感恩戴德的文章不计其数,这里节选湖南大学刘全慧教授的网络文章如下:“四十年前,有株洲学生指出先生教材有误,先生专信谢之。德莫大也。先生有恩于我焉!二十多年前,引我入《大学物理》编委会,入中国物理学会物理教学委员会,至今仍是。”笔者与全慧教授联系得知,在四十年前他还是中学生时,曾写信告诉先生其《电磁学》教材中有些观点表述不当、并且还有一些笔误。赵先生接信后认真考虑了全慧指出的问题,发现改写一下确实表述更严谨,于是亲笔给全慧回信表示感谢和鼓励。刘全慧更加勤奋学习,顺利考入心仪的大学,并师从彭桓武先生攻读博士学位,之后返回故乡,为家乡的人才培养奉献力量。在工作中,全慧实践先生对他的鼓励,积极引导并培养同学们批判性思维的精神和能力,积极培养同学们创新性研究的能力,其指导的本科生在他提出的“几何动量”基础上重建了“几何势能”概念、建立曲面上的量子化方案的傲人成果。从其贺词可以体会他对先生的感激之情,也可以感知先生对批评意见的大度、对后辈的鼓励、扶持和提携。

  先生经常挂在嘴上的话还有“一枝独秀不是春,百花齐放春满园”等,因此无论是对于北京大学物理学科内部的课程和教学团队建设,还是对全国其他各高校的师生,先生都积极支持、倾囊相授。在北京大学物理学院,一贯坚持传统,大力加强教学团队和课程组建设,坚持每周至少一次的课程组研讨和每学期至少一次全院教学研讨会。

  以先生本尊领衔的电磁学课程为例,经过一起努力,电磁学课程一直是北京大学优秀课程,并于2003年被评为国家级精品课程,2013年被评为国家级精品资源共享课程,2018年被认定为国家级精品在线开放课程。

  笔者作为赵先生本单位同事,当然近水楼台先得月。赵先生为1985级首开“综合物理选题——物理中的定性方法”课程,笔者之一王稼军是这门课的辅导老师,这是一门新课,用的是赵先生自编的讲义(该讲义后来以《定性半定量物理》出版)。先生总是在上课前把要讲的主要内容与王稼军交代清楚,并且与她讨论习题,加以指导,不但使她受益匪浅,顺利地完成了辅导任务,而且得到了先生身体力行的教导,更深刻地体会了赵先生的教学理念和教育思想。再如,笔者之一刘玉鑫第一次为北京大学物理系同学上大课是1998年春季学期与先生一起合上“热学”,先生主讲平衡态的状态方程和微观状态的统计分布规律以及非平衡态中的输运部分,刘玉鑫主讲热力学和相变部分。刘玉鑫主讲期间的每次上课之前,先生都与刘玉鑫一起认真推敲教案,鼓励将新近的进展和存在的问题融入教学,上课时先生都亲临教室听刘玉鑫讲课,课后及时总结、提出改进指导意见。在先生的影响和指导下,刘玉鑫后来编著的《热学》教材也已成为国内深受好评的现代教材。一方面受先生耳提面命,另一方面受先生的治学作风、教学理念和讲授风格等的潜移默化,教学科研兼顾,学术和教学水平快速提升,如今王稼军和刘玉鑫都已成长为国家教学名师。

  对于京外地区的兄弟高校,由于有些在地域上相距较远,路途上要比较长的时间,不方便先生和其他名师具体参与其课程建设和课堂讲授,因此培训教师就成为提高教学质量的重要措施和支撑方式。尤其是上世纪末的五年,先生担任国家教育部物理学与天文学专业教学指导委员会副主任,并任理科基础物理教学指导组组长。这五年正值我国高等教育深化改革、提高质量的五年,是为进入21世纪打基础的五年,也是基础物理教师队伍新旧交替的五年。赵先生和委员们深感这一届指导委员会的责任重大,本着积极进取、稳妥求实的态度,大力推进理科基础物理教学改革的进程,在面向21世纪教学内容和课程教学体系改革、教材建设、青年教师培训等方面做了大量的工作,取得了很明显的成效[3]。在这期间,先生全力支持力学、热学、电磁学、光学、原子物理暨近代物理、非物理类理科基础物理、物理演示实验等全国性教学研究会的工作,在指导组成员中指定了专人联系或参与各教学研究会的领导工作,通过指导和参与教学研究会的活动来推动上述工作的开展。5年中经教育部批准在全国范围内先后举办教导学生的经验交流和教学研讨会19次,约有835人次参加。先生本人身体力行,奔走于全国各地高校之间,仅为《新概念物理教程》就开办过8次全国性的讲习班,共有500多位老师参加,这对各高校尤其是教学资源和师资队伍实力不够强的基层学校起到了雪中送炭的作用,有些年轻老师从讲习班起步走上了基础课的讲台,有的甚至于成为赵凯华教授教学改革和教材建设的合作者。即使是在先生退休后,还经常有学校邀请他作学术报告和讲座,平均每年约6—7次,他尽管年事已高,每次总是欣然接受。他希望教师队伍尽快成长,尽其所有地向年轻教师传授自己几十年的教导学生的经验和心得,在北京大学举办的教学论坛上,他说“讲课是一种享受,我喜欢讲课”。他对教学的热爱,他的师德,他崇尚科学的精神,对新事物的敏感,对青年教师的支持帮助以及在教学中的激情感染了每一个听过他课的学生和教师。

  赵先生对我国基础物理教学内容现代化的改革倾注了大量心血。他将多年积淀的教导学生的经验、讲课心得、科研感受和前沿知识凝聚在所著的教材中,除了赢得了有口皆碑的称赞,并被誉为木铎金声,也获得了多项奖励。其中,《电磁学》(与陈熙谋合著)于1988年获高等学校教材国家优秀奖,《光学》(与钟锡华合著)于1988年获高等学校教材国家优秀奖,《定性与半定量物理学》于1995年获国家教委优秀教材一等奖,《新概念物理教程力学》(与罗蔚茵合著)于1997年获国家级教学成果奖一等奖,《新概念物理教程热学》于1998年获国家教委科学技术进步奖一等奖,他牵头的教学改革项目“电磁学系列课程的改革和建设”于2005年获国家级教学成果一等奖。

  赵先生的博学笃志留给同学们的不单单是扎实的基础知识,还有对知识所持有的那种认真和热爱的态度以及对知识灵活自如地应用于再创造知识和发明新技术的能力。为表彰他对物理教育教学做出的巨大贡献,教育部物理学与天文学教学指导委员会基础物理课程指导分委员会和中国物理学会物理教学委员会于2008年联合授予赵凯华教授“物理教学杰出成就奖”。

  先生教育教学水平的精湛高超和对于物理教育和人才培养的贡献不仅在国内有口皆碑,在国际上也受到广泛肯定和一致称赞。基于先生的学术水平、教学教育水平和贡献以及推动国际物理教育教学领域交流合作等的贡献,国际纯粹和应用物理联合会(IUPAP)于2016年授予先生国际物理教育奖章(亚洲获此殊荣的第一人,目前为止亚洲获此殊荣的唯一一人)。

  总之,先生勤奋刻苦,学富五车,学术造诣高深宽广;先生献身祖国的教育事业,教育和人才培养理念先进,勤于实践,精于教学,为国家培养了不计其数的学术精英和技术骨干;先生笔耕不辍,著书立说,惠及众生;先生师德师风高尚,乐于助人,善于助人……先生奉献之多,居功至伟,处处事事都为我们树立了榜样,岂是十数页、数十页文字所能表达。因此,就此辍笔。最后,改写北京大学物理学院的同事秦克诚教授在《木铎金声集》中的一段文字作为本文结尾:十多年前,先生被风湿性多肌痛折磨难耐,如今先生思维敏捷、精神矍铄,步履矫健。这除了感谢医生的高明医术和家人的周到照料外,还有一个原因,那就是古人所云的“仁者寿”。先生豁达理性的心态、勤于用脑乐于奉献的习惯、善于锻炼的健身之道显然对其身体健康有莫大的益处。

  先生执教七十载,学生无数,他执教的理念、对物理学的执着和热爱影响了无数新一代的物理学研究者和教育者,并为我们树立了榜样。让我们踏着先生的足迹,学习先生的品德、理念、精神、学识、技艺,为我国物理学及相关学科人才的培养贡献力量。