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TUhjnbcbe - 2025/3/15 9:33:00

在《自然》杂志发表论文是全球科研人追求的目标。你知道吗?早在百余年前的清朝晚期,我们中国人就已经在《自然》上发表过论文→

创刊于年的《自然》杂志是世界上最早的国际性、综合性科学技术期刊。能够在上面发表科研论文,历来都是全球科研人孜孜以求的梦想。很多人大概不会想到,早在多年前的清朝晚期,我们中国人就已经在《自然》上发表过第一篇论文。

这个中国人是谁呢?他就是启蒙了整个中国近代科学的徐寿。徐寿集科学家、翻译家于一身,制造了中国第一艘轮船,是同治皇帝钦点的“天下第一巧匠”;他翻译了元素周期表,创办了中国近代第一所教授科学技术的学校,发行了中国第一种科学技术期刊……他既是中国传统工匠的谢幕者,也是近代科技知识分子的开路人,被称之为“晚清科技总设计师”。

▲徐寿(图片来源/wiki)

喜欢亲自验证的“老毛病”让他有了大发现

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(JohnFryer)合译的《声学》一书,这是著名物理学家、英国皇家学会会员约翰·丁铎尔所著的关于声学的书籍,于是就随手翻阅起来。

翻译出来的《声学》全书8卷2册,约8万字,插图幅,详尽地描述了声学基本理论和实验内容。徐寿是个喜欢琢磨的人,也喜欢对一些科学技术知识亲自动手检验。《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,还讲到了摩擦震荡会产生声音。徐寿自幼就喜欢音乐,余暇之余,他不是吹奏就是把弄乐器。因此,这本书很快就引起了徐寿的兴趣。

读到第页管音部分时,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……”也就是说在一定时间内,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。

真的是这样吗?徐寿喜欢亲自验证的“老毛病”又犯了。他动手做了一支9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。经过多次实验,他发现只有再将这余下的4.5寸铜管截去半寸,才能准确地吹出高八度的音。这也就是说,两支相差八度音的开口管的长度比例不是2:1,而是9:4。

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9:4的比例。为了确保结论的正确性,他又用不同长度、不同直径的乐管做试验,结果都一样。

因此,他认为西方的研究结论应该是搞错了。这个发现让徐寿很兴奋,于是他将其写入了论文《考证律吕说》中,并发表在年第7期的科学期刊《格致汇编》上,他在文中写到,“惟声出于实体者正半相应,故将其全体半之,而其声仍与全体相应也。至于空积所出之声,则正半不应,故将同径之管半之,其声不与全体相应,而成九与四之比例”。

▲年设立的江南机器造制总局翻译馆的翻译处(从右至左:徐寿、华蘅芳、徐建寅),为清朝官办的翻译出版机构,简称翻译馆,附设于江南机器制造总局,是近代中国第一个由政府创办的翻译西书机构(图片来源/视觉中国)

《自然》杂志发文,尘封了多年

《格致汇编》是我国近代最早的科学杂志,年2月在格致书院创刊,由傅兰雅担任主编。律吕是我国古代乐律学的统称,是研究律制构成与应用的科学,律管研究更是律学研究中的难题。

中国古代一向采用弦音和管音相合的方式确定音律,“以弦定律,以管定音”。律管即管式高音标准器,历来受到特别重视。然而,现代物理学实验表明,弦振动和管振动的方式不同,弦律和管律是有区别的。在数千年的历史长河中,中国传统音乐一直没有纠正这种错误的认知。徐寿对律管研究已达数十年,通过自己的研究和当时非常简陋的现代科学实验的方式,他对弦音和管音相合论持否定态度。

在《考证律吕说》中,徐寿彻底否定了中国延续千年的“管弦结合论”。他甚至指出,明代朱载堉缩小管内径的结论,“理虽近似,尚未密合”。并且他认为,《声学》第页管音部分定律恰好与中国传统的弦音和管音相合论不谋而合。因此,这应该都是搞错了。

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——丁铎尔,向他说明自己的实验结论。傅兰雅同意帮忙。年11月25日,翻译好的论文顺利寄出。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,并写了一封信。尽管徐寿始终没有等到丁铎尔的回信,但《自然》杂志在收到论文和信件以后,于年3月10日改题为《声学在中国》将此文全文发表,以及编者按语和斯通博士的复信。

编者按语中说:“从中我们可以看到,以真正的现代科学矫正了一项古老的定律,已经非常出奇地在中国发生了。何况这是用最原始的器具来加以实现的。”

有研究者认为,徐寿在声学领域的成功研究,正是他的高深理论与高超实验技术相结合的成果。从而在中国近代科学史上书写了崭新的篇章。

▲STONE,W.AcousticsinChina(声学在中国).Nature23,–()doi10./023a0.文章发表在《自然》杂志“News”栏目,按照当时的署名规范,作者项登记的是文章的编辑W.Stone

遗憾的是,徐寿并没有得到他的论文是否在《自然》上发表的消息。现有史料和迹象表明,徐寿不知其情。很多分析认为,根据常识和惯例,代寄稿件人傅兰雅应该会收到伦敦寄来徐寿论文的期刊和稿酬。但傅兰雅不告知徐寿,这是为什么?这到现在还是一桩悬案。

年,中国科学院自然科学史研究所王扬宗教授在国家图书馆(原北京图书馆)意外地发现英国《自然》杂志发表的徐寿论文《声学在中国》。直到这时,中国科学界才得以知晓,早在多年以前,中国的科学家徐寿就已经在《自然》上发表科学论文了。

“不务正业”,却成了科学奇才

徐寿年出生于手工业之乡江苏无锡,是个非常有个性的人,他的科举之路并不顺利,在旧式的“童子举”中,他竟连个秀才都没考上。一直没有取得功名的他最后干脆打了退堂鼓,甚至放出豪言“尝一应童子试,以为无裨实用,弃去”。大概意思是:“考了这么多年,还没考中,什么好处都没得到,也没学到什么实用的东西,我不学了。”

这并不是说徐寿颓废了,他给自己的人生换了一条跑道,将目光放到了当时的“经世之学”,也就是主张研究和解决实际的问题,讲求治国利民之道的学问。徐寿家境贫寒,在读书的同时,为了谋生,以及养活家人,他不得不一边务农,一边经商,通过贩卖粮食来赚取一些差价。

日子虽然辛苦,但是没有科举考试后的读书却很自由了。他阅读的书籍也从之前的四书五经扩大为:《诗经》《禹贡》《春秋》《汉书》《水经注》等,虽然一些书籍仍是文史范围,但是他的

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