著书有风险　“入坑”需谨慎

自2013年起，笔者长期担任本科生“物理化学”课程的助教，积累了不少心得体会，并参与到系里的课程改革中去。本文即是相关生活的一点体现。

傅献彩主编的《物理化学》第五版（2005）第300页上有一幅硫酸铵-水的水盐相图（图1），对相图略有所知的读者都会知道，这是形成简单低共溶物的二组分体系代表相图。但这幅图上有两条线（PY与PX）很奇怪，明明不可能是相分界线，却被标成了粗实线，正文中也找不到一处解释的文字。这学期学生前来答疑时，有人问到这一点，引起了我索隐的兴趣。

图1　《物理化学》（第五版）水盐相图

我手里就有该书的第四版（1990），这版中也有这张图（图2），不过显然与第五版的图面貌相差较大。《物理化学》2005年重版时全部改绘了套色插图，旧版中的线描图都舍弃了。第四版显然正确地将这两条线标记为点划线，暗示这是用来说明问题的辅助线（如图中其他虚线一样）。但正文中也并没有说明这两条线的用处。此外，第四版的许多细节与第五版不同：x、y、z点都是用小写字母标记的（而第五版是大写字母）；y与R点之间存在一段虚线（而第五版中没有这段线）；x点的位置更接近60%处。后面我们将看到，这几个细节是重要的。

图2　《物理化学》（第四版）水盐相图

为了查考辅助线的准确意义，我又去图书馆借来该书的第一版（1961）、第二版（1965）、第三版（1979）参看。第三版的正文和图与第四版基本一致（除了纵坐标为摄氏温标外）。第一、二版则在正文中多出一段文字，揭示了这两条辅助线的用处：用来从图上直接读出两相区的成分比例。设x点为硫酸铵质量分数为60%的点，则根据杠杆规则，y、z两点分别是两相组成，线段xy和xz的长度之比是z与y对应的组分的质量之比。那么根据相似三角形的规则，先从0点过y作直线交右坐标轴于P点，再延长Px线到横坐标轴上的a点，则a点对应的横轴值（约31%）就是z代表的硫酸铵固体在两相混合物中所占质量。第一版和第二版的主要区别是第二版将第一版手绘的图（图3）改成了印刷版线描图。

图3　第一版水盐相图的手绘图（复制）

到此回顾，就可以看出该书此图的流变过程：第一版首先引入了插图和图示读出杠杆规则的方法，但图表略显简陋；第二版沿袭并改绘成印刷版线描图；第三版删去了正文文字，但此图仍然没有改绘；第四版保持了第三版的内容，只是做了国际单位制的矫正；第五版本应利用全部改绘的机会修正这个错误，但修订者已经对此图来源缺乏了解，结果导致了错误的扩大。前面我们提到了第五版和第四版该图的细节不同，现在看来都正好反映了绘图者的误解：小写字母标记各个点是为了与图上其他用大写字母标记的另一套点区分；y与R点之间没有虚线会使得辅助线完全无法理解；x点的位置也是固定的而不是随意的。

该书之所以形成了这样的流变过程，与其历史有关。1961年第一版时正值“三年困难”时期，印刷精度有限，纸张都是泛黄、粗糙的。加之书成众手（虽然以南京大学的讲义为底稿，但还有北大、复旦、吉林、北师大等学校参与，不乏陈懿、江元生、刘若庄等后来的院士），不可能面面俱到。第二版由傅献彩先生为主修订，弥补了第一版的缺憾。第三版是在“文化大革命”后1979年教材出版高峰中诞生的，增删内容较多，时间也较紧，有小的疏漏是难免的。第四版仅在第三版基础上稍作修改，编者疏忽了这一点。本来第五版重绘插图，是修正这张图的机会，但可能傅先生自己已经不能亲力亲为每个细节，而重绘者又对此图来源认识不清，反而导致了进一步错误的产生。

到此，该书引起的困惑已经被解决了。下面有两个附带的问题：第一版的图是有所借鉴的吗？这个相图的真实情况又如何呢？在深入研究中，这两个问题也得到了解决。经过对清华图书馆所藏相图相关书籍的爬梳，我在1946年出版的由F. F. Purdon和V. W. Slater所编的Aqueous Solution and the Phase Diagram（《水溶液及其相图》）一书中找到了这张图的原图（图4）。该书第二章图2-1就是硫酸铵的水盐相图，其相关文字描述与傅献彩书中基本一致，连各点所标的字母符号也都基本符合，使人猜测这应是第一版书中的图的来源。此书绘制这张相图所用的溶解度数据引自Landolt-Bornstein手册，这是一个建立于1883年的化学数据库，现属Springer集团。

图4　 《水溶液及其相图》中的原图

另一个问题也很有趣。硫酸铵的水盐体系相图仍然持续被人们关注，最近仍有报道。2007年，K. D. Beyer等人在Journey of Physical Chemistry A上发表文章，报道了他们用DSC（差示扫描量热）和FTIR（傅立叶变换红外光谱）实验测定硫酸铵-硫酸-水三元体系相图的结果（J. Phys. Chem. A,2007, 111, 479-494）。该文中给出了新的硫酸铵水盐体系相图（图5），说明在固相区还存在着硫酸铵从顺电性（p-）到铁电性（f-）的二级相变过程（图中以虚线显示）。

图5　新的硫酸铵水盐体系相图

这个小小的问题，引起几点反思，值得提几句。尽信书不如无书，经典教材也要带着批判眼光阅读。尤其是中文世界里流传了数十年的教材，其取材、结构、文字和图片细节，都可能在版本流变中发生复杂的变化。傅先生的《物理化学》，总的看来还是第三、四版较好，前两版受时代约束较大，第五版已经非作者原意。这就让我想到当时学习有机化学时，胡跃飞老师执意要用胡宏纹先生那套《有机化学》第二版而不是最新版的事情来。

有人讥之为陈陈相因、了无新意，称国内化学类中文教材落后国际数十年。从内容上说，确实有这个问题，并且很多教材都没有及时标注参考文献的习惯，这与西方现代教科书还有很大差距。但现在认真写教材的人已经不多了，大部分都是书成众手，一锅杂烩而已。少数有心者，又难免陷入自大的陷阱。结合自己的写作经历，对写书中间要碰到的各种问题更有体会，因此对编书者的这些错误也多了一份理解与包容。著书有风险，“入坑”需谨慎。

但虽说如此，目前国内教材也确实面临着断代问题。仅就物理化学这个二级学科而言，现时还没有一本中文经典教材能够跟上当代物理化学发展的趋势。彭笑刚的《物理化学讲义》有心做引路者，但目前看来还需要继续打磨。前不久读了诺贝尔奖得主I. Prigogin与人合写的Modern Thermodynamics一书，其深入浅出的风格和深刻全面的内容都让人眼前一亮。希望在不久的将来，能够看到这个领域优秀的中文教科书生产出来。

定稿于2015年5月28日

发表于微信公众号“听石先生的文字”