清末著名科学家:徐寿
 蔡 臻

徐寿(1818226日——1884924),字生元,号雪村,江苏无锡人,清末著名科学家,中国近代科学之父,中国科学技术近代化学的奠基人,中国近代造船、造舰、造蒸汽机和军事工业的奠基人,被誉为最像穿越者的科学家。


 徐寿画像


中国近代化学的启蒙者

 

在中国,系统地介绍近代化学的基础知识大约始于19世纪60年代。在这一方面,徐寿做了重要的工作,许多科学史专家都公推徐寿为中国近代化学的启蒙者。

据其好友华蘅芳之父华翼纶载:(徐寿)曾祖讳士才,祖讳审法,父讳文标,世为望族。徐氏世居无锡,力田读书,是一个比较贫苦的农民家庭。徐寿的祖父审发务农的同时兼作商贩,家境日渐富裕。但徐寿的父亲文标26岁过早去世了,其时徐寿年仅4岁,母亲宋氏含辛茹苦,将他和两个妹妹抚养成人。童年徐寿是赖学精,借口家塾教师水平差,经常逃学。10岁时,母亲将徐寿送到镇上读书,徐寿学习态度大变,走上幼娴贴括,习举业之路。他的母亲对他要求十分严格,望他日后高中状元,讨个官做。自幼聪颖的徐寿,不但饱读诗书,还对这些古文有许多自己的独特见解。青少年时,徐寿学过经史,研究过诸子百家,受到许多人的称赞。然而他参加旧式童生考试时,却没有成功,竟连个秀才都没考上。经过反思,他感到学习八股文实在没有什么用处,于是毅然放弃了通过科举做官的打算。此后,他开始涉猎天文、历法、算学等书籍,准备学习点科学技术为国为民效劳。


徐寿老照片


17岁时,徐寿的母亲去世。科举考试的落榜加上母亲的去世,他更毅然决然开始通往经世致用之学——科学而这一时的放弃,换来他走向了人生的巅峰。他的志向一瞬间清楚无比:以经世致用之学,寻富国强民之路!

那时正是鸦片战争前夜,清皇朝已经走向衰亡,社会矛盾日益突出,青年徐寿立下了不二色,不妄语,接人以诚毋谈无稽之言,毋谈不经之语,毋谈星命风水,毋谈巫觋谶纬的座右铭,抱定了经世致用的宗旨,开始在经籍中学习研究有用之学。他研读《诗经》和《禹贡》等经书时,将书中记载的山川、物产等列之为表,研读《春秋》、《汉书》、《水经注》等历史、地理著作,则注意古今地理的沿革变迁。凡是有用之学,他无不喜好。

徐寿的家乡无锡是著名的鱼米之乡,也是远近闻名的手工业之乡。那里有许多能工巧匠。这种风气也影响了徐寿,他从小就爱好工艺制作,少好攻金之事,手制器械甚多。大概正是由于这一爱好使他由博览群书逐渐转而致力于科学技术的研究。徐寿在科技方面的兴趣极为广泛,举凡律吕(音乐)、几何、数学、天文历法、物理、医学、重学(力学)、矿产、汽机、光学、电学等等,就没有一样是他不喜欢的。

他不仅潜心研究中国历代的科技典籍,对于明末清初从欧洲翻译过来的西方科技著作也认真加以研究。他认为工艺制造是以科学知识为基础的,而科学的原理又借工艺制造体现出来,所以他推崇究察物理,推考格致的求实精神。结果,这不仅使他的科学修养大为提高,也使他制作工艺器械的水平日趋提高。他曾自制过指南针、炮用象限仪、甚至是结构极其复杂的自鸣钟


象限仪, 用于测量火炮倾斜角,检查火炮瞄准和火炮的角度


那时根本没有进行科学教育的学校,而徐寿更不知道什么是科学家。但是,他所做的一切都与现代的科学理念完全相符。他求知若渴地翻遍历代的科技典籍和西方科技著作。此外,他还研究制造出好几种古代乐器。而这几种古代乐器。也带领着徐寿通往了更宽广的科学之路。母亲去世后,徐寿靠修理农具、乐器等维生。一次,他去县城修一架七弦琴,他精湛的手艺和非凡的谈吐,引来了举人华翼纶的注目。那时的华翼纶想给小儿子华蘅芳(青年数学家),找个亦师亦友的玩伴,让他更好地学习科学技术。华翼纶颇有爱才之心,于是特意将徐寿邀至家中,介绍给正研习数学的大儿子华蘅芳。徐寿和华蘅芳一见面就觉相见恨晚,二人都喜欢科学之道,茫茫大清朝,徐寿觉得自己终于有一个可以一起谈论科学技术的人了。之后,徐寿和华蘅芳便成了志趣相投,相见恨晚的忘年之交(徐寿比华蘅芳大15岁)。

在当时闭关锁国的大清王朝,能学到的科学知识实在有限。所以徐寿和华蘅芳两人也结伴,到处寻找科技发烧友,只要弄到一本科学书就互相传抄,学习新知识和互相交流。之后,徐寿与华蘅芳一起来到上海,拜访了对数学、天文学、力学和植物学都有研究的近代著名科学家李善兰。李善兰当时正在上海墨海书馆从事西方近代物理、动植物、矿物学等书籍的翻译。他们虚心求教、认真钻研的态度给李善兰留下了很好的印象。这次从上海回乡,他们不仅购买了许多书籍,还采购了不少有关物理实验的仪器。

回家后,徐寿自己仔细研习,根据书本上的提示进行了一系列的物理实验。为了攻读光学,买不到三棱玻璃,他就把自己的水晶图章磨成三角形,用它来观察光的折射和光的七彩色谱。他发奋攻读,结合实验攻读物理,使他很快地掌握了近代的许多物理知识。有一次,他给包括华蘅芳的弟弟华世芳在内的几个孩子作物理实验演示。先叠一个小纸人,然后用摩擦过的圆玻璃棒指挥纸人舞动。孩子们看了感到很惊奇和可笑。通过这样的演示,他就把他学到的摩擦生电的知识传授给了他人。

1856年,徐寿再次到上海,读到了墨海书馆刚出版的、英国医生合信编著的《博物新编》的中译本,这本书的第一集介绍了诸如氧气、氮气和其他一些化学物质的近代化学知识,还介绍了一些化学实验。这些知识和实验引起了他的极大兴趣,他依照学习物理的方法,购买了一些实验器具和药品。根据书中记载,边实验边读书,加深了对化学知识的理解,同时还提高了化学实验的技巧。除了做验证实验外,徐寿还能触类旁通。他试做了许多《博物新编》里还未有定论的实验,并得到了一些新的研究成果。他独自设计了一些实验,他的创造能力和动手能力都极强,许多实验要用到的器材、工具,都是从他那双巧手得来的。坚持不懈地自学,实验与理论相结合的学习方法,终于使他成为远近闻名的掌握近代科学知识的学者。


《博物新编》


那时,他还认真研读了《博物新编》中关于现代蒸汽机的原理,甚至经常跑到西洋人的轮船上,探究其造法。在那个闭关锁国、封建落后、民智不开的清朝,徐寿的奇技淫巧完全是异类,更是引来不少关注。很快,徐寿等人的事迹也传到洋务派曾国藩耳中。

 

创制成功中国第一艘机动轮船“黄鹄”号

 

1860年,在太平军攻打苏南地区时,有两个兵丁闯进徐寿家中强索银圆。因为没能如意,竟然挥刀砍向徐寿的后颈,顿时皮开肉绽,鲜血喷涌,脑后的辫子都被生生砍断,所幸没有丧命。徐寿的儿子上前夺刀,也被砍断右臂,落下残疾。

经此劫难,徐寿再也不愿在家乡逗留。1861年秋,恰逢两江总督曾国藩招募人才筹办安庆内军械所。第二年初,华蘅芳和徐寿以及徐寿的儿子徐建寅应曾国藩的邀请前往,从事机械制作的研究,专办制造事宜。

曾国藩见外国船舰在中国横行无忌,而中国对他们毫无办法抵御,十分担心。而当时洋炮和兵船都是非常昂贵的,曾国藩决定召集能工巧匠、技术高手自己试行制造。

18624月,徐寿等人进入安庆内军械所后,接到的第一个任务便是自制轮船。依据当时的国情来看,自制轮船谈何容易。古代中国的造船业规模虽一直名列世界前茅,但是多是以人力和风力为动力的原始木船。与西方近代以蒸汽机为动力的铁甲船一对比,鸿沟显而易见。


中国古代的内河船


徐寿父子和华蘅芳等人先是合作制成了蒸汽机。他们没有现成的蒸汽机图纸,手头只有《博物新编》这本书上的一张蒸汽机略图。他们就到停泊在安庆长江边的一艘外国小轮船上仔细观察研究。关于轮船的核心技术蒸汽机,徐寿早已从西方的机械书中烂熟于心,设计图成竹于胸。而擅长数学的华蘅芳,则在测算、绘图,配置动力等方面给予他帮助。

18627经过反复分析研究和精心设计,华衡芳、徐寿等人用3个月时间成功研制出第一台完全由中国人制造的蒸汽机。这是中国近代工业的一个了不起的进步。《曾文正公手书日记》卷14中记载:“同治元年七月初四日,华衡芳、徐寿所作火轮船之机来此试演。其法以火蒸气贯入筒。筒中三窍。闭前二窍则气入前窍,其机自退而轮行上弦;闭后二窍则气入后窍,其机自进而轮行下弦。火愈大则气愈盛,机之进退如飞,轮行亦如飞。约试演一时。”曾国藩非常满意,感叹道“窍喜洋人之智巧,我中国人亦能为之,彼不能傲我以其所不知矣。”同年底,他们又试制成一艘小火轮,成为后来“黄鹄”号的雏形。1863年初开始生产各种劈山炮和开花炮弹。

1864年,太平天国的南京被清军攻陷,曾国藩便把内军械所由安庆迁到南京,轮船的研制也就移到南京继续进行。徐寿等人根据小火轮船试制的经验,大轮船采用明轮推进,并改低压蒸汽机为高压蒸汽机。

1865年,徐寿等人又合作制成了中国第一艘机动轮船“黄鹄”号。“黄鹄”号蒸汽轮船是我国自己设计建造的第一艘蒸汽机明轮船。造价白银八千两。“黄鹄”号17,航速6节。自重25吨。据1868831上海《字林西报》报道,这艘船载重25吨,长55华尺;蒸汽机为双联卧式蒸汽机复机,单式汽缸,倾斜装置,汽缸直径1华尺,长2尺;锅炉为苏格兰式回烟烟管汽锅,长11尺,直径26寸;锅炉管49条,长8尺,直径2寸;主轴长14尺,直径2.4寸。船舱在主轴后面,机器都集中在船的前半部。这艘轮船所用材料除了用于主轴、锅炉及汽缸配件之铁购自外洋,其它一切器材,包括雌雄螺旋、螺丝钉、活塞、气压计等,均由徐氏父子之亲自监制,并无外洋模型及外人之助黄鹄号的落成,也使徐寿在科技界声名大噪起来。

“黄鹄”号的诞生意义深远,该船试航于扬子江,在不到14小时内逆流行驶了225里,时速约16里;而返回时顺流仅用了8小时,时速约28里。当曾国藩长子曾纪泽去北方省父时,这艘轮船将他的坐船托至高邮,他对轮船的性能甚为满意,曾国藩遂将轮船命名为黄鹄”号。黄鹄”号是中国人自行研制,并以手工劳动为主建造成功的中国第一艘机动轮船,它的建造揭开了中国近代船舶工业发展的帷幕。

 

翻译西方书籍和创建格致书院

 

就在“黄鹄”号轮船建成并且引起世间轰动时,1867年,徐寿也因出众的才学,被调往从事军工生产的江南制造总局。然而,他并不满足现阶段的只求技术,而不求科学原理的洋务派思想。徐寿一上任,就向曾国藩建议四件事:开煤炼铁,自造大炮,操练水师,翻译西书。但曾国藩与徐寿在思想高度还存在一定差距。那时,他只想着用洋技术造出轮船即可,对本国的科技发展和学习西方真正的科学理念不太上心。所以,曾国藩就以其轮船以外之事,勿遽推广言之为由,一口拒绝了徐寿的所有请求,回信斥责“不得要领”,还教训他专心加速制造轮船,不要妄论其它事情。在清朝廷大员眼中,像徐寿这样的科技人员只是一种为我所用的雇佣关系,而不是可以参与谋划重大决策的官员。


格致书院


很快,由徐寿设计的近代第一艘军舰惠吉号诞生。虽说徐寿在遵照上级指示专心做轮船,但是关于第四条的翻译西书,他却怎么也说服不了自己放手。被曾国藩拒绝,他就迂回地找到江南制造局会办的冯骏光和沈宝靖。他用试探的口气,以小试之名,提出先翻译几本西书,看看效果。这个既不会得罪曾国藩大人,又能开始译西书的曲线译书法,自然也得到了冯、沈二人的同意。之后小试初译的三本书,也完全在徐寿的意料中,一改曾国藩以往的反对态度。他不但对徐寿赞赏有加还大力支持,更是建议另起学管以习翻译。于是,徐寿便转而专心翻译西方书籍的工作,在江南机器制造总局内专门设立了翻译馆,由徐寿担任总管。为了更好的翻译西书,徐寿高薪聘来了英国传教士傅兰雅、伟烈亚力等人负责口译。而徐寿、徐寅成、华蘅芳等熟悉西方科技的中国人则负责理解,形成文字。一批略通西方科技的人才也加入到翻译工作中。


近代第一艘军舰“惠吉号”


英国人傅兰雅原先是圣公会海外传教士,他少年时期就对中国十分向往。傅兰雅受雇任江南制造局翻译馆译员,前后达28年,翻译科学技术书籍110多种。在翻译馆的工作中,徐寿与傅兰雅合作最为紧密。傅兰雅参与翻译的西方书籍占到一半以上。徐寿也是中方人员中唯一坚持长期译作的学者。徐寿刊登在《自然》杂志上的那篇论文,就是由傅兰雅译成英文的。徐寿这译书,一译就是17年,译著书共计137部,约290余万字。其中徐寿更是以化学译著最为出名,他译著的化学书籍和工艺书籍有13部,被称为近代化学的先驱。他将西方近代化学中的各个分支,无机、有机、定性、定量、物化以及实验方法和仪器等都完整引入我国,翻译的书籍还成了我国第一批化学教材。此外,徐寿更是首创了化学元素汉译名的原则。他选择用罗马音的首音(或次音),找到同音字,加上偏旁,用于化学元素的译名。我们现在必背的元素周期表,也大部分都出自于他的翻译。他对当时的中国科技和工业发展产生了巨大的推动力。徐寿还较全面地翻译介绍了西方先进科学,推动了中国的科技和工业的发展。曾国藩对徐寿作岀了“精研器数,博学多通”的高度评价。

为了传授科学技术知识,徐寿和傅兰雅等人于1875年,在上海创建格致书院。格致书院,中国近代著名书院之一。格致书院校址在英租界福州路元芳花园北首(今上海市格致中学处),格致书院于清光绪二年(1876)落成,同时建成的还有博物馆和藏书楼各一座。学制十年,预科一年,初级三年,高级六年。分英语、华文两部。从格致书院的办学目的和教育内容、方法,与其他教会学堂以及洋务学堂、旧式书院都有明显的不同。其主旨是:使“中国便于考究西国格致之学、工艺之法、制造之理”。而学生在书院中掌握了“格致机器、象纬舆图、制造建筑、电气化学”等科学技术,便能够“有益十时、有用于世”,达到“为国家预储人才,以备将来驱策”的目的。

格致书院是中国第一所教授科学技术知识的学校,开设有矿物、电务、测绘、工程、汽机、制造等多门课程。此外,在格致书院,徐寿还定期举办科学讲座,边讲科学知识边做实验表演,效果显著。几乎是与格致书院成立的同时,徐寿和傅兰雅也编辑出版了我国最早的科技期刊《格致汇编》。《格致汇编》是中国近代最早的以传播科学知识为宗旨的科学杂志,开创了在当时封闭、落后的中国进行科学启蒙、普及现代科学知识的先河。


《格致汇编》

 

在《Nature》上发表第一篇文章的中国人

 

Nature》(《自然》)杂志是世界上历史悠久的、最有名望的科学杂志之一。它最早出版于186911月,问世之后就受到科学界的广泛关注,成为一份国际性跨学科的科学杂志。能够在《Nature》、《Science》等国际一流核心期刊上发表论文,是科研人员梦寐以求的成就。世界各国的科学家都将能够在《自然》杂志上发表文章看作是非常荣耀的事情。而中国早在130多年前,就有人在《自然》杂志上发表过论文,这是令国人非常骄傲与自豪的事情。


1881年徐寿发表在《Nature》上的文章


1881年,《自然》杂志上刊登了一篇题为“声学在中国”的文章,文章以实验为根据,推翻了著名物理学家约翰·丁铎尔在声学中的定论,纠正了伯努利定律。在文章中,他对传统声学定律空气柱的振动模式(即伯努利定律),提出质疑,并用现代的科学矫正了一项古老的定律。当时的《Nature》编辑都评价这非常出奇这篇文章的作者,就是被称为晚清科技总设计的近代中国科学家——徐寿。


徐寿石像


徐寿自幼聪慧好学,立志科技报国。一生多创造,多发明。被誉为晚清“第一巧匠”。除了是第一个在《Nature》上发表文章的中国人,他还凭借自己的聪明才智和精湛技艺,在中国科技领域创造了多个第一:中国第一台蒸汽机的制造者,第一艘机动轮船的制造者,化学元素的中文命名者,第一艘军舰的制造者,第一所教授科技知识的学校——格致学院的创办者,第一场科学讲座的举办者,第一本科技期刊、第一批化学翻译本的出版者……


徐寿父子、傅兰雅等人翻译的书籍


徐寿是近代中国的科技先驱和工匠先贤,他为祖国创造发明了“十五个第一”,震动了整个世界。徐寿为研究化学和金属所创造的文字至今乃为中国的科技发展发挥着无可替代的巨大作用。徐寿造字的故事流芳百世,他对历史的贡献惊动当时的大清帝国,同治皇帝亲笔写下“天下第一巧匠”御匾。徐寿是徐氏家族的光荣,徐寿是中华民族的骄傲。


徐寿的纪念章


值得一提的是,徐寿的次子徐建寅,也是一位在许多科技领域中卓有建树的科学家。甚至为国家的兵工事业献出了宝贵生命。1900年,他应湖广总督张之洞的邀请到湖北汉阳钢药厂总办研造之事,几个月就制成了我国自行生产的第一代无烟火药,打破了洋人对中国的技术封锁。19013月,因火药发生意外爆炸不幸遇难,年仅57岁。成为中国近代第一位殉难于事业的科学家。

徐寿一生将全部心血倾注于国家的科学教育及科学宣传普及事业上。他不求功成名就,更不求达官厚禄,兢兢业业地致力于引进和传播国外的科学技术,对近代科学技术在中国的发展作出了不朽的贡献。徐寿病逝于上海致格书院,享年67岁。清朝廷追封他为二品官员,李鸿章赞扬他:讲究西学,实开吾华风气之先。或许徐寿这些人,在整个科学史上的成就微不足道。但是在封闭和黑暗的清朝,他们的一举一动都散发着无尽的光辉。