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晚清“第一巧匠”为何在《自然》发文
原创  朱亚夫  发布时间:2018-05-25 08:42:22

  创建于1869年的《自然》是国际领先的科学周刊,被认为是顶级的科研杂志之一。可你是否知道,第一个在《自然》发表文章的中国人是谁?他就是被誉为晚清“第一巧匠”的徐寿。早在1881年,徐寿就有论文见诸《自然》。

  今年正好是徐寿诞生200周年。出身“草根”的徐寿,凭借自己的聪明才智和精湛技艺,在中国的科技领域创造了许多个第一,如第一台蒸汽机的制造者、第一艘机动轮船的制造者、第一艘军舰制造者等。他以“工匠”之身一举成为近代科学先驱,因此同治皇帝曾赐他“天下第一巧匠”的称号。

  1874年的一天,时任上海江南制造局总办兼江南制造翻译馆翻译委员的徐寿,看到儿子徐建寅和英国传教士傅兰雅合译的《声学》一书,就随手翻阅起来。

  徐寿自小喜欢音乐(古称律吕),一有余暇,不是吹奏,就是把弄乐器。《声学》这部书介绍了发声、传声和成音的原理,谈到了弦音、管音、钟磬之音,还讲到了摩擦震荡生音。读到第214页管音部分时,一条定律引起了徐寿的注意:“有底管、无底管发出声音的震动数,在一定时间内,皆与管的长度成反比……在一定时间内,任何八度音阶必是吹奏震动数的两倍,因此开口管必须准确地截去一半,才能发出高八度音。”

  徐寿有个习惯,对于书上讲述的定律,总喜欢亲自验证。于是,他动手做了一支9英寸开口的铜管,吹出了某一个音调,后截去铜管的一半,再吹时却并不能吹出高八度的音。只有再将这余下的4.5英寸铜管截去半英寸,才能准确地吹出高八度的音。这也就是说,有底管、无底管发出声音的震动数,并不与管的长度成反比,而是9比4的比例。为了确证,他又用不同长度、不同直径的乐管做试验,结果都一样。

  徐寿对这一发现高兴极了,又找来《乐律全书》等书籍,来进一步印证自己的观点,最后还写出一篇声学论文《考证律吕说》,发表于1880年第7期的科学期刊《格致汇编》上。文中,先引用《书》《孟子》《礼》有关律吕的论述,接着笔锋一转提出这样的问题:“律管之制,以损益相生之数定之,与五声之高下相较,逐级依级数而渐浊,故至半黄钟而不与正黄钟相应。”这个问题存在已经很久了,可“自古至今常有论及者,然究不能发明之所以然”。最后,徐寿明确提出自己的发现和观点。

  文章发表后,徐寿又找傅兰雅商量,希望他将自己的论文翻译后寄给《声学》的作者——英国物理学家丁铎尔。傅兰雅对徐寿追根究源的科学态度深为赞赏,故欣然同意。不过,傅兰雅除了将这一实验和提出的问题写信寄给丁铎尔之外,还将徐寿的论文抄件寄给了《自然》编辑部。

  《自然》杂志于1881年3月10日改题为《声学在中国》将此文发表,并加编者按:“以真正的现代科学矫正一项古老的定律,已经非常出奇地在中国发生了。”还有人进一步感叹,“这个鲜为人知的事实的论证,竟是来自那么遥远的(中国),而且是用那么简单的实验手段获得的,这是很有意思的。”

  正所谓“是金子总会发光”,傅兰雅一个不经意的动作,成就了徐寿在国际上的地位。他的论文“矫正了一项古老的定律”,值得今天的学人学习和思考。(朱亚夫)

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