重讀通識經典研討會（二）暨會前教學工作坊
牛頓《自然哲學之數學原理》
29-30.12.2023
香港中文大學
自2012年始，所有香港中文大學本科生都須修讀通識教育基礎課程。課程包括「與自然對話」及「與人文對話」兩個科目；其中「與自然對話」以閱讀科學經典為主，啟發同學了解和思考人類對自然的探索以及人在自然中的地位。牛頓的《自然哲學之數學原理》（《原理》）是一本劃時代巨著。它標誌著探索宇宙的方法進入了新時代：以經驗為基礎，以測量為準繩，著重數學推演而非哲學思辨；也揭示了人類所處的宇宙是機械式的世界。學生閱讀《原理》，不僅能了解牛頓如何建立宇宙體系，更重要的是認識到牛頓之所以偉大，不單在於他發現了自然定律和尋找到數學定理，更在於他帶來了新的宇宙觀。宇宙不復是天地法則相異的二分世界，而是各部分皆遵從相同定律的一體系統。「與自然對話」原來已選取了《原理》裏定義和公理的部分，由2023–24學年開始更加入了第三卷有關推論原則的部分和全書的總釋。
《原理》這部科學經典標誌著十六至十七世紀歐洲科學革命的顛峰，帶來嶄新的世界觀，啟發後世採用以經驗為基礎的定量方法來探索大自然。然而，自《原理》出版三百多年以來，科學家的世界觀和探索自然的方法是否絲毫沒變？我們對這本經典著作有沒有新的理解？再往前追溯，我們對《原理》出版時的社會背景和歷史脈絡有沒有新的認識？通識教育基礎課程開辦至今已逾十載，際此讓我們重讀經典。就《原理》於通識教育的意義，我們舉辦《自然哲學之數學原理》研討會，邀請專家學者就以下範圍報告教學和研究心得：
- 一、對文本的理解：《原理》提出一些基本定義，如質量、動量，還有力學的三大定律，這些定義與定律該如何理解？第三卷開首列出了牛頓所採用的自然哲學推論原則，總釋則總結了牛頓對上帝、自然定律的看法。這些內容背後有甚麼信息？以上內容的淵源也很值得仔細探討。通識課程在深度上未必與主修課程相同，但教師對文本正確而嚴謹的理解，始終是教授經典不可或缺的基礎。
- 二、文本的背景：雖然《原理》的內容大多是理論性的，但作者牛頓始終活在一個具體的文化背景和歷史脈絡中。這些文化背景和歷史脈絡有沒有影響到《原理》的寫作及其內容？
- 三、後世對文本的回應：文本隱含一套世界觀和探索自然的方法。自《原理》出版後已經過三個多世紀。在這段漫長的歲月裏，科學家的世界觀和探索自然的方法有沒有任何改變？這些改變對我們理解《原理》帶來甚麼啟迪？
- 四、文本與教學：《原理》這部科學著作，涉及不少理論和抽象概念，對部分學生而言尤其困難。在通識基礎課程裏教授《原理》多年，身為教師的有甚麼教學心得可以總結出來？
香港中文大學有不少對牛頓力學深感興趣的教師、研究生和本科生，其中有些正考慮開設相關通識課程，嘗試把相關內容加入現有課程，或打算將來當中學物理教師。教師當然需要具備比教學內容更深更廣的知識，例如，以牛頓力學為基礎而發展出來的拉格朗日力學和哈密頓力學、兩種力學對已有的概念（例如，座標、對稱）帶來的新觀點，以及它們與統計力學和量子力學的連繫。本研討會前將舉行教學工作坊，介紹教授牛頓力學的教師需具備的基礎知識。
