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十三、江梅已挟春风嫩()
过了春节,孙元起清点了一下自己的积蓄。京师大学堂教习,每月五十两银子,一共领了8个月,计4oo两;崇实中学教员,每月四十块银元,也是8个月,计32o块;再加上论文所得的近3oo块银元,这是来清朝之后的全部收入。这几个月来,吃穿住行、往来应酬,都从这里面支出。如今,手头只有二百六十两银子,不到二百块银元。银元剩得少,银两剩得多,那是因为银元使用和携带方便。
现在,孙元起也算是家大业大:光“仆人”就有十个,专门负责自己的衣食住行,真是豪奢!其实,孙元起每月支付月份钱的只有五个:老佟、老赵、郑友三,每人五块银元;老赵家的、老郑家的,每月三块。至于那些“童工”,算是免费使用。即便如此,老佟加上这两家人已经盛赞“孙先生实在太慷慨了”!
银子流水价的花出去,自然得想法子赚进来,所谓“堤内损失堤外补”,否则没几个月,“孙府”上不得破产,也得裁人!京师大学堂和崇实中学给的薪水已经很丰厚,不能再去请求加工资。最后,只能从洋人身上捞钱了:继续深入开展论文“撰写”大业!
到孙家鼐、丁韪良、美国公使馆拜完年,孙元起躲在书房,把改名赵景行的大毛也赶出去,自己一个人铺开白纸,开始构思论文。剽窃方向是早就想好的,那就是解决经典物理的重大难题:“紫外灾难”。
18世纪后期,在化学反应中,人们开始察觉到热辐射现象。179o年,法国的皮克泰特进行了实验研究,证实物体能够类似于光那样产生热辐射。之后,人们开始注意研究物体的辐射与这个物体对光的吸收之间的关系。尤其是在19世纪末,由于冶金等各方面的需求,人们急于知道辐射强度与光波长之间的关系。单靠实验逐一找对应点的方法,犹如钝刀子割肉。这时候维恩和瑞利—金斯分别表了两个公式,试图解决这一问题。
维恩1896年表的公式,被称为维恩辐射定律。该定律在低温、短波区域内和实验结果符合得较好,而在高温、长波区域则不符。
瑞利分析了维恩公式,认为他的推导不严密。19oo年6月,表了瑞利辐射公式。但其中的一个系数存在错误,为金斯所纠正,故而又称瑞利—金斯定律。该定律在长波区和实验结果符合,而在短波区又不符合。而且当波长接近紫外时,计算出的能量为无限大!但瑞利—金斯等人得出的共识,是根据经典物理的理论严密推导的,瑞利和金斯也是物理学界公认的治学严谨的人,理论值与实验值在短波区的北辙南辕,使人们不得不称之为“紫外灾难”。
紫外灾难也就是经典物理的灾难。
19oo年1o月19日,普朗克在德国物理学会的会议上,以《维恩辐射定律的改进》为题报告了他的成果,史称“普朗克公式”。该公式将维恩公式和瑞利公式综合在一起,理论值与实验结果符合得较好。同年12月14日,普朗克又在德国物理学会宣读论文《关于正常光谱的能量分布定律的理论》,提出了一个假设,即能量可以划分成n个相等的小份,每个小份叫能量子,每个能量子又与频率成正比。这一天,被人们看作是量子论的诞生日,普朗克也被尊称为“量子论之父”。
孙元起论文的名字就是《辐射强度与光波长之间的函数关系》。因为此时瑞利和普朗克都还没有得出自己的定律,所以全文分为两个部分:第一部分是沿着瑞利—金斯等人走过的路,根据经典物理学的能量均分原理,严密推导出瑞利—金斯定律,但指出该定律在长波区和实验结果符合,而在短波区则存在问题,而且当波长接近紫外时,计算出的能量为无限大!认为经典物理学存在一定的问题。第二部分则是根据普朗克的方向,得出普朗克内插公式,并进一步认为能量可以划分为等份的能量子。
论文写好之后,孙元起把它邮寄给了美国的《snetce》。因为论文中“能量子”的猜想,与经典物理学界长期信奉的“一切自然过程都是连续的”原则相违背,老牌的《nature》可能对文章后一部分嗤之以鼻,删去最后一段关于能量子的论述也是极有可能生的事情。倒是开放的《snetce》,可能会更欢迎这种奇思妙想。
论文寄出没几天,京师大学堂和崇实中学都开学了。崇实中学的学生与孙元起都已经稔熟,知道他搬了新家,每日里来得更加频繁。课程还是按照上学期之初所设定的,一步步地往下走,那教材也一点点地往下编。倒是京师大学堂,刚成立不久,学生来自五湖四海,也不知道物理学到什么程度,让孙元起很是忐忑。
开学前,抽空又去拜访丁韪良一次。丁韪良说话很直接:“这些新生,都是各省保送的秀才,背诵《四书》、《五经》是行的;对于物理,怕是一窍不通。”
孙元起只好把他们放到与崇实中学一年级的水平。
趁着这个空儿,与这位老同行讨论了一下物理的课程设置:第一年讲物理学中的力学、声学;第二年讲热学、光学;第三年讲电学、磁学;第四年讲授“物理教授之次序方法”,物理教学法前身。每周都是3个小时,考虑到初次学习物理,分成三次,每次1小时。
计议已定,孙元起方回去准备。这半年多,孙元起已经会认会写很多繁体字,只是榜书时不注意还会顺手写简体字——学生们认为是“白字”——而且写得拙劣,至少比起学生们工整秀媚的蝇头小楷是差远了。如今备课准备的,就是考虑板书该写哪些字的问题。
光绪二十五年正月二十日,京师大学堂正式开课。
大学堂有格致讲堂——也就是物理教室——两处,分别是给仕学、中学两批人准备的。按照中文总教习许景澄的看法,“俟算学门径谙晓,再及格致、化学等事”,即先学好数学,再考虑学物理、化学。眼下,只有仕学院的学生在选拔进来时,数学成绩不错,可以直接学物理。
去年十一月开学的时候,已经了教材,正是孙元起呈递给孙家鼐的那几本,封面依然是“初等物理教科书”,扉页上却改成“孙元起百熙先生著,京师大学堂刊行”。孙元起见了,只能付之一笑。
即便之前在崇实中学神经已经被锻炼得粗大无比,当孙元起走进仕学院格致讲堂时还是大吃一惊:讲台下坐着二十几个人,年龄小的也有二十岁,年龄大的怕有三四十岁,大部分都留着胡髭,显得愈老成。人人面前除了砚台、毛笔之外,还摆着一套三册的物理课本。有些崭新如初,看来是一直没有开卷;有些则已经磨出毛边,想来是经常翻阅。但无论如何,都保存得非常好。他们看见自己进来,都用惊异的眼光盯着孙元起。
孙元起大致扫了一眼,用干的嗓子说道:“大家好,我叫孙元起,字百熙……”
在孙元起对自己大龄学生们感到惊奇的同时,学生们感到的震惊并不比他少。多年后,有人写文章回忆这段岁月时,还掩饰不住当时的惊奇。文中说道:
大学堂之开学也,在二十四年之仲冬,先颁诸科之教材。余试阅之,文史各本多陈词滥调,无非忠孝仁义;而西学各本,太半译自西洋,佶屈聱牙,难明其意。惟有格致教材,名曰“物理”,初以为误也。及开卷,则图文并茂,妙趣横生,寓哲理于粗浅之中,藏妙思于平白之外,并无胶涩之感,因生信服之心。如此涉浅入深,非邃于此道之巨手不能为也。视著者,署曰“孙元起百熙先生”,乃以为是学界耆宿。然问诸同行,咸云不知。
二十五年春正月,大学堂课开,同窗无不翘。上课钟声既响,一少年翩翩然入,身形修颀,面容白皙,眼神燦烁,顾盼生姿,居然美男子。众人初以为同学。及其径登讲台,又以为助教。已而开口曰:“某孙元起也,字百熙。”一座震愕,相对瞠目结舌。世传有生而知之者,余初不之信。今观诸孙先生,则信矣!
……
孙元起自然不知道学生们的震惊,因为是第一节课,而且面对的是一群大龄青年,所以讲的内容比较宽泛且丰富。先是宣讲物理的学科范畴和实际作用,再介绍经典物理学的基本框架和主要内容,接着说明课本编写的主要思想和面向对象,最后介绍本学期阶段学习的目标。就这样天南海北的扯上一通,第一节课就下课了。孙元起最后说:“第一节课,我们主要说明物理是什么,能干什么;然后明白自己要学什么,做什么。从下一节课起,我们正式开始讲授力学,希望大家能预习课本力学分册的前五页。就这样。”
看到下面学生静谧一片,没有什么疑问,便整理一下自己的讲稿,迈步走出教室。赵景行听到下课钟声,早已跑到门口候着,见孙元起出来,接过书稿装进书包,跟在孙元起背后,渐渐走远。
“哄——”讲堂中的学生顿时一反平时沉稳之态,大声讨论起来,仿佛不大声就不能表达自己的惊奇之情:
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