在19世纪中叶的中国,鸦片战争的炮火轰开了闭关锁国的清王朝大门,也惊醒了一批有识之士。面对西方列强的“坚船利炮”,以曾国藩、李鸿章为代表的洋务派提出了“师夷长技以制夷”的主张,掀起了一场旨在自强求富的洋务运动。在这场运动中,一位来自江苏无锡的民间工匠——徐寿,以其非凡的科学天赋和实干精神,成为中国近代科技史上的标志性人物。
徐寿,字生元,号雪村,1818年2月26日出生于无锡钱桥社岗一个耕读之家。他自幼聪颖过人,虽早年丧父,家境清贫,却展现出对科学技术的浓厚兴趣和非凡才能。不同于当时大多数读书人追求科举功名的道路,徐寿毅然放弃了八股科举,转向研究“经世致用”的实学。他广泛涉猎数学、物理、化学、机械等各领域知识,尤其擅长工艺制作,曾自制指南针、象限仪、自鸣钟等精密仪器,其技艺之精湛已闻名乡里。
中国第一台实用蒸汽机的诞生1861年,曾国藩在安徽安庆设立内军械所,这是中国近代最早的兵工企业。
曾国藩通过江苏巡抚薛焕的推荐,发现了徐寿这位“精研器数、博涉多通”的奇才,将其招入幕府。当时,清军水师仍使用传统的帆桨动力战船,在机动性和战斗力上远逊于西方蒸汽动力舰船。认识到这一差距的曾国藩,将研制蒸汽机的重任交给了徐寿及其同乡好友、数学家华蘅芳。
面对这一艰巨任务,徐寿团队面临的困难超乎想象。当时中国既无现代制造业基础,也缺乏系统的科技资料,他们仅能从英国传教士合信编译的《博物新编》中获取一张蒸汽机的简略图示,以及魏源《海国图志》中零散的介绍。为弥补知识空白,徐寿等人还专程到停泊在安庆江边的外国轮船上实地观察蒸汽机运作。凭借过人的悟性和扎实的工艺基础,徐寿带领团队经过三个月的艰苦攻关,于1862年7月成功制造出中国第一台实用蒸汽机。
这台蒸汽机模型汽缸直径1.7英寸,转速达每分钟240转,其运转成功令曾国藩欣喜不已,在日记中写道:“窃喜洋人之智巧,我中国人亦能为之,彼不能傲我以其所不知矣。”这一成就标志着中国工业开始从手工制造迈向机器制造的新时代。“黄鹄号”轮船的研制与历史意义蒸汽机研制成功后,徐寿团队立即投入到更具挑战性的任务——建造中国第一艘蒸汽动力轮船。
1863年,在徐寿、华蘅芳及徐寿次子徐建寅的共同主持下,安庆内军械所开始了轮船的试制工作。1864年,随着清军攻陷南京,军械所迁至南京,轮船研制工作也随之转移。在南京,徐寿团队总结了前期经验,对设计进行了重要改进:将暗轮改为明轮,并将低压蒸汽机升级为高压蒸汽机。经过近三年的不懈努力,1865年4月,中国第一艘自主设计建造的蒸汽动力轮船终于竣工,曾国藩亲自将其命名为“黄鹄”号,取意《战国策》中“黄鹄因是以游乎江海,淹乎大沼”的典故,寓意如大鸟般翱翔江海。“
黄鹄号”的技术参数体现了当时中国工匠的卓越智慧:船长55华尺(约17米),排水量45吨,载重25吨;采用双联卧式蒸汽机,单式汽缸,锅炉为苏格兰式回烟烟管汽锅;航速在顺流情况下可达每小时约12.8公里(8小时行225里),逆流时约为每小时8公里(14小时行225里)。尤为难得的是,除少量钢板需进口外,所有零部件包括精密的压力计、阀门等均由徐寿父子亲自监制,真正实现了自主创新。“黄鹄号”的成功研制在中国近代科技史上具有划时代的意义。上海英文报纸《字林西报》特别报道了这一成就,指出“黄鹄号”是在没有外国模型和外援的情况下完全由中国人独立完成的。同治皇帝因此赐予徐寿“天下第一巧匠”的称号,以表彰其开创性贡献。这一成就不仅开启了中国近代造船工业的先河,更极大鼓舞了民族自信心,证明了中国人完全有能力掌握西方先进技术。
徐寿在科学技术领域的卓越成就,与其独特的个人品质和科学精神密不可分。他坚持实验验证的科学方法,曾为验证光分七色的原理,将自己的水晶图章磨制成三棱镜;为理解弹道抛物线,设置多组靶标进行实测。他崇尚“究察物理,推考格致”的求实精神,认为工艺制造必须以科学知识为基础,而科学原理又需通过工艺制造来体现。
徐寿的在几乎没有正规科学教育环境的晚清,他通过自学掌握了多门学科知识。他与华蘅芳等志同道合者组成学术小团体,相互切磋砥砺。为获取最新科技知识,他们多次赴上海墨海书馆购买西方书籍,并向数学家李善兰请教。这种对知识的渴求和开放态度,使他在缺乏系统教育的情况下仍能达到当时科技前沿水平。
除蒸汽机和轮船外,徐寿的贡献还体现在多个领域:他是中国近代化学的启蒙者,首创了钠、钙、镍、锌等化学元素的中文命名;他参与创办了中国第一所科技学校——格致书院;他翻译了大量西方科技著作,与傅兰雅合作译书达17年之久。1881年,他关于声学定律的研究论文《考证律吕说》在国际权威期刊《自然》杂志发表,成为中国最早在国际科学期刊发表论文的学者之一。
徐寿从一位民间工匠成长为“中国近代科学先驱”的历程,展现了中华民族的智慧与创造力。在工业基础几乎为零、科技资料极度匮乏的条件下,他和他的团队凭借坚定的信念和实干精神,开创了中国近代机械工业的先河。从“黄鹄号”开始,中国的造船工业逐步发展壮大。
1868年,江南制造局建造的“恬吉”号轮船下水,此后又陆续建造了“操江”、“测海”、“威靖”等军舰,其中“海安”号载重达2800吨,配炮26门,代表了当时中国造船技术的最高水平。这些成就的取得,与徐寿等先驱者打下的基础密不可分。