在《自然》雜志發表論文是全球科研人追求的目標。你知道嗎？早在百余年前的清朝晚期，我們中國人就已經在《自然》上發表過論文→創刊于1869年的《自然》雜志是世界上最早的國際性、綜合性科學技術期刊。能夠在上面發表科研論文，歷來都是全球科研人孜孜以求的夢想。很多人大概不會想到，早在100多年前的清朝晚期，我們中國人就已經在《自然》上發表過第一篇論文。這個中國人是誰呢？他就是啟蒙了整個中國近代科學的徐壽。徐壽集科學家、翻譯家于一身，制造了中國第一艘輪船，是同治皇帝欽點的“天下第一巧匠”；他翻譯了元素周期表，創辦了中國近代第一所教授科學技術的學校，發行了中國第一種科學技術期刊……他既是中國傳統工匠的謝幕者，也是近代科技知識分子的開路人，被稱之為“晚清科技總設計師”。▲徐壽 (圖片來源/wiki)喜歡親自驗證的“老毛病”讓他有了大發現1874年的一天，時任上海江南制造局總辦兼江南制造翻譯館翻譯委員的徐壽，看到兒子徐建寅和英國傳教士傅蘭雅(John Fryer)合譯的《聲學》一書，這是著名物理學家、英國皇家學會會員約翰·丁鐸爾所著的關于聲學的書籍，于是就隨手翻閱起來。翻譯出來的《聲學》全書8卷2冊，約8萬字，插圖169幅，詳盡地描述了聲學基本理論和實驗內容。徐壽是個喜歡琢磨的人，也喜歡對一些科學技術知識親自動手檢驗。《聲學》這部書介紹了發聲、傳聲和成音的原理，談到了弦音、管音、鐘磬之音，還講到了摩擦震蕩會產生聲音。徐壽自幼就喜歡音樂，余暇之余，他不是吹奏就是把弄樂器。因此，這本書很快就引起了徐壽的興趣。讀到第214頁管音部分時，一條定律引起了徐壽的注意：“有底管、無底管發出聲音的震動數，在一定時間內，皆與管的長度成反比……”也就是說在一定時間內，任何八度音階必是吹奏震動數的兩倍，因此開口管必須準確地截去一半，才能發出高八度音。真的是這樣嗎？徐壽喜歡親自驗證的“老毛病”又犯了。他動手做了一支9寸開口的銅管，吹出了某一個音調，后截去銅管的一半，再吹時卻并不能吹出高八度的音。經過多次實驗，他發現只有再將這余下的4.5寸銅管截去半寸，才能準確地吹出高八度的音。這也就是說，兩支相差八度音的開口管的長度比例不是2：1，而是9：4。有底管、無底管發出聲音的震動數，并不與管的長度成反比，而是9：4的比例。為了確保結論的正確性，他又用不同長度、不同直徑的樂管做試驗，結果都一樣。因此，他認為西方的研究結論應該是搞錯了。這個發現讓徐壽很興奮，于是他將其寫入了論文《考證律呂說》中，并發表在1880年第7期的科學期刊《格致匯編》上，他在文中寫到，“惟聲出于實體者正半相應，故將其全體半之，而其聲仍與全體相應也。至于空積所出之聲，則正半不應，故將同徑之管半之，其聲不與全體相應，而成九與四之比例”。▲1868年設立的江南機器造制總局翻譯館的翻譯處（從右至左：徐壽、華蘅芳、徐建寅），為清朝官辦的翻譯出版機構，簡稱翻譯館，附設于江南機器制造總局，是近代中國第一個由政府創辦的翻譯西書機構 (圖片來源/視覺中國)《自然》雜志發文，塵封了100多年《格致匯編》是我國近代最早的科學雜志，1876年2月在格致書院創刊，由傅蘭雅擔任主編。律呂是我國古代樂律學的統稱，是研究律制構成與應用的科學，律管研究更是律學研究中的難題。中國古代一向采用弦音和管音相合的方式確定音律，“以弦定律，以管定音”。律管即管式高音標準器，歷來受到特別重視。然而，現代物理學實驗表明，弦振動和管振動的方式不同，弦律和管律是有區別的。在數千年的歷史長河中，中國傳統音樂一直沒有糾正這種錯誤的認知。徐壽對律管研究已達數十年，通過自己的研究和當時非常簡陋的現代科學實驗的方式，他對弦音和管音相合論持否定態度。在《考證律呂說》中，徐壽徹底否定了中國延續千年的“管弦結合論”。他甚至指出，明代朱載堉縮小管內徑的結論，“理雖近似，尚未密合”。并且他認為，《聲學》第214頁管音部分定律恰好與中國傳統的弦音和管音相合論不謀而合。因此，這應該都是搞錯了。文章發表后，徐壽又找傅蘭雅商量，希望他將自己的論文翻譯后寄給《聲學》的作者——丁鐸爾，向他說明自己的實驗結論。傅蘭雅同意幫忙。1880年11月25日，翻譯好的論文順利寄出。不過，傅蘭雅除了將這一實驗和提出的問題寫信寄給丁鐸爾之外，還將徐壽的論文抄件寄給了《自然》編輯部，并寫了一封信。盡管徐壽始終沒有等到丁鐸爾的回信，但《自然》雜志在收到論文和信件以后，于1881年3月10日改題為《聲學在中國》將此文全文發表，以及編者按語和斯通博士的復信。編者按語中說：“從中我們可以看到，以真正的現代科學矯正了一項古老的定律，已經非常出奇地在中國發生了。何況這是用最原始的器具來加以實現的。”有研究者認為，徐壽在聲學領域的成功研究，正是他的高深理論與高超實驗技術相結合的成果。從而在中國近代科學史上書寫了嶄新的篇章。▲STONE, W. Acoustics in China (聲學在中國). Nature 23, 448–449 (1881) doi 10.1038/023448a0. 文章發表在《自然》雜志“News”欄目，按照當時的署名規范，作者項登記的是文章的編輯W. Stone遺憾的是，徐壽并沒有得到他的論文是否在《自然》上發表的消息。現有史料和跡象表明，徐壽不知其情。很多分析認為，根據常識和慣例，代寄稿件人傅蘭雅應該會收到倫敦寄來徐壽論文的期刊和稿酬。但傅蘭雅不告知徐壽，這是為什么？這到現在還是一樁懸案。1987年，中國科學院自然科學史研究所王揚宗教授在國家圖書館（原北京圖書館）意外地發現英國《自然》雜志發表的徐壽論文《聲學在中國》。直到這時，中國科學界才得以知曉，早在100多年以前，中國的科學家徐壽就已經在《自然》上發表科學論文了。“不務正業”，卻成了科學奇才徐壽1818年出生于手工業之鄉江蘇無錫，是個非常有個性的人，他的科舉之路并不順利，在舊式的“童子舉”中，他竟連個秀才都沒考上。一直沒有取得功名的他最后干脆打了退堂鼓，甚至放出豪言“嘗一應童子試，以為無裨實用，棄去”。大概意思是：“考了這么多年，還沒考中，什么好處都沒得到，也沒學到什么實用的東西，我不學了。”這并不是說徐壽頹廢了，他給自己的人生換了一條跑道，將目光放到了當時的“經世之學”，也就是主張研究和解決實際的問題，講求治國利民之道的學問。徐壽家境貧寒，在讀書的同時，為了謀生，以及養活家人，他不得不一邊務農，一邊經商，通過販賣糧食來賺取一些差價。日子雖然辛苦，但是沒有科舉考試后的讀書卻很自由了。他閱讀的書籍也從之前的四書五經擴大為：《詩經》《禹貢》《春秋》《漢書》《水經注》等，雖然一些書籍仍是文史范圍，但是他的關注點已經變了。他在閱讀古籍的時候，開始有意識的將書中的山川、物產、地理形態等等羅列出來，再和近代的地圖比較，總結了很多地理的古今變遷。徐壽所在的江蘇無錫自古就是物產豐富的魚米之鄉，同時也是手工之鄉，自古就有好手工的習俗。在這種氛圍中，他也對手工藝的制作很有興趣。史料曾對他這一愛好有所記載：“少好攻金之事，手制器械甚多。”也是因為此，讓他后來從古代的山川地理中脫離開來，轉向當時更有實用價值的科學研究中，比如:數學、天文歷法、物理、音律、醫學、礦學等等。并且，他也開始學習從明代開始翻譯的一些西方科學著作，漸漸的他對科學技術有了自己的認知，對西方工業革命以來的機械工藝也有了一些基本的了解。▲徐壽、徐建寅和傅蘭雅合作翻譯的書籍 (圖片來源/wiki)后來，徐壽遇到了他一生的摯友華蘅芳，他也是我國近代著名的數學家和科學家。兩人一起互相幫助，還特意到上海英國倫敦會傳教士創辦的墨海書館，學習科學知識，也因此結識了當時的大學者李善蘭。在李善蘭的幫助下，兩人得以閱讀、購買西方近代物理、動植物、礦物學等書籍，還購買了相關儀器，從這之后，徐壽便開始了自己的物理實驗之路。為了學習光學，買不到三棱玻璃的他，就徒手把自己的水晶圖章磨成三角形，用以觀察七彩色譜。徐壽有著強烈的好奇心，當別人都忙著種地讀八股，他卻整天琢磨一些奇奇怪怪的東西。就像學習光學一樣，他一邊學習理論知識一邊進行可以嘗試的一些實驗。“這人有病，得治！”他身邊的一些人說。然而正是這樣，他初步掌握了不少重要的物理知識。而后他又通過自學、實驗掌握了一些近代的化學知識。就這樣，中國近代的一位“科學奇才”產生了！自制蒸汽機輪船，給元素周期表中文命名19世紀60年代中期，徐壽開始嘗試研制蒸汽輪船。當時落后的晚清并沒有蒸汽機的圖紙和資料，唯一能用得上的就是西方近代科技書《博物新編》中的一張蒸汽機的簡略圖。為了更加了解蒸汽機，徐壽同華蘅芳常到江邊觀察外國小輪船，經過夜以繼日地潛心研究。終于在3個月后，他們的研究有了些許成果——成功制成中國第一臺蒸汽機。這是一臺小型的蒸汽機，氣缸直徑1寸7分，引擎轉速每分鐘只有240轉。不久后，徐壽等人便將這臺小型蒸汽機安裝在一艘長約1米的木制小船上，但是實驗效果并不理想，行駛500米后便停了下來，徐壽對這個結果難以接受，決定繼續研究。經過一次失敗，徐壽很快就弄清了故障原因,并用火管鍋爐代替了原來的汽鍋，解決了供氣不足的問題。兩個月后,這艘“小火輪”終于在安慶江面試航成功。經過不懈的努力，中國第一艘蒸汽機輪船終于被成功研制出來。該船載重量25噸，長17米，排水量45噸。該船在長江下游試航時，在不到14小時內逆流行駛了225里，時速約16里；而返回時順流僅用了8小時，時速約28里。這艘輪船被命名為“黃鵠”，語出《戰國策》中的“黃鵠因是以游乎江海，淹乎大沼”。這開啟了我國近代造船業的先河。▲“黃鵠”號是我國造船史上第一艘自制的汽機輪船 (圖片來源/wiki)1874年徐壽同傅蘭雅在上海創辦格致書院，聘請一些外國學者傳授自然科學知識。與此同時，他也尋求更多外國學者的幫助，共同翻譯了100多種自然科學方面的書籍，其中，大部分都是與西方化學相關的。其中在《化學鑒原》一書中，發表了我國第一張《中西名元素對照表》，當時共介紹63 個化學元素中文名稱，由徐壽首創的有51個，依舊沿用至今的達36個。徐壽命名元素周期表中文名到現在已經一個多世紀過去了,化學元素從60多種增加到100來種。但新發現元素的中文定名，依舊大體遵循徐壽當年運用的原則。徐壽也因此被稱之為“中國近代化學之父”。參考文獻：1.《中國傳統工匠的謝幕者和近代科技知識分子的開路人，首個《Nature》發論文的中國人——徐壽》.新華每日電訊.2019-06-25https://m.sohu.com/a/322742802_723051/2.《在蒙昧的清末時期，徐壽是如何徒手造出中國第一艘機動軍艦的？》.騰訊網https://new.qq.com/omn/20200314/20200314A0DQ5O00.html3.《徐壽為何被譽為晚清“第一巧匠”》.朱亞夫.陜西工人報.2018-05-294.《1881年徐壽論文：《聲學在中國》》.徐泓 徐福彰 包正義.2012-09-28http://www.shtong.gov.cn/node2/n189673/n86869/n87136/n87138/u1ai131009.html撰文/李鵬 編輯/劉昭出品：科普中央廚房 監制：北京科技報 | 北科傳媒歡迎分享到朋友圈未經授權謝絕轉載舉報/反饋
【資訊關鍵詞】：
