100年以上前、この中国の天才科学者はネイチャー誌に論文を発表した。

ネイチャー誌に論文を掲載することは、世界中の研究者が追求する目標です。知っていましたか？ 100年以上前の清朝末期にはすでに、中国人はネイチャー誌に論文を発表していた→

執筆：李鵬編集者：劉昭

ニューメディア編集者/李雲鋒

1869 年に創刊された Nature 誌は、世界最古の国際的な総合科学技術雑誌です。これに関する科学研究論文を発表できることは、世界中の研究者が常に追い求めてきた夢でした。おそらく、100年以上も前の清朝末期に、私たち中国人がすでに『ネイチャー』誌に最初の論文を発表していたとは、多くの人は考えもしなかっただろう。

この中国人は誰ですか？彼は中国の近代科学全体を啓蒙した徐寿です。徐寿は科学者であり翻訳家でもありました。彼は中国初の蒸気船を建造し、同治帝から「世界最高の職人」に任命された。彼は元素周期表を翻訳し、中国初の近代的な科学技術学校を設立し、中国初の科学技術雑誌を出版しました。彼は中国の伝統的な職人の先駆者であると同時に、近代科学技術知識人の先駆者でもありました。彼は「清朝後期の科学技術の主任設計者」として知られている。

▲徐寿（写真出典/wiki）

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自分で物事を検証する習慣が彼を偉大な発見へと導いた

1874 年のある日、当時上海江南製造局の総経理であり、江南製造翻訳研究所の翻訳委員会のメンバーであった徐寿は、息子の徐建銀とイギリス人宣教師ジョン・フライヤーが翻訳した『音響学』という本を目にしました。これは、ロンドン王立協会の会員で有名な物理学者ジョン・ティンダルが書いた音響学に関する本だったので、彼は何気なくそれをめくってみた。

翻訳書「音響学」は全8巻2冊、約8万語、図版169点からなり、音響学の基礎理論や実験内容を詳細に解説しています。徐寿は考えるのが好きな人であり、科学技術の知識を自分で試すことも好きでした。本書「音響学」では、音の発生、音の伝達、音の形成の原理を紹介しています。弦楽器、パイプ、ベル、チャイムの音について説明し、摩擦振動によってどのように音が生成されるかについても説明します。徐寿さんは子供の頃から音楽が大好きでした。彼は暇な時には、楽器を演奏したり遊んだりしていました。そのため、この本はすぐに徐寿の興味をそそりました。

214 ページのパイプの音に関する部分を読んでいるとき、Xu Shou は「一定時間内に底のあるパイプ、または底のないパイプから発せられる音の振動数は、パイプの長さに反比例する」という法則に目を留めました。つまり、一定時間内に、どのオクターブでも演奏時の振動数が 2 倍になる必要があるため、高いオクターブを出すには、開いたパイプを正確に半分に切断する必要があるということです。

本当にそうなのでしょうか？徐寿は、自分で物事を確認するという昔の習慣が再び戻ってきた。彼は9インチのオープン真鍮管を作り、ある音を吹き出しました。それから彼は管の半分を切り落としましたが、もう一度吹いたとき、より高いオクターブの音を出すことができませんでした。何度も実験を重ねた結果、残りの 4.5 インチの銅管を半インチ切断することによってのみ、高いオクターブの音を正確に出せることが分かりました。これは、オクターブ差のある 2 つの開管の長さの比が 2:1 ではなく、9:4 であることを意味します。

下管のある音と下管のない音の振動数は管の長さに反比例せず、9:4の比率になります。彼は結論の正しさを確かめるために、長さや直径の異なる楽器用パイプを使って実験を行ったが、結果は同じだった。

したがって、彼は西洋の研究の結論は間違っているに違いないと信じています。この発見に徐寿は非常に興奮し、論文「緑と緑理論の研究」を書き、1880年第7号の科学雑誌「格之慧編」に掲載した。彼は論文の中で、「実体から発せられる音だけが正確に半分に対応するので、全体を半分に切っても、音は依然として全体に対応する。空の集積によって発せられる音については、正確に半分は対応しないので、同じ直径の管を半分に切っても、音は全体に対応せず、その比率は9対4である」と書いている。

▲1868年に設立された江南機械製造局翻訳局翻訳室（右から徐寿、華恒芳、徐剣銀）は、清代の官営翻訳出版機関で、翻訳局とも呼ばれていた。江南機械製造局に所属し、近代中国で西洋書籍を翻訳する最初の政府運営機関であった（画像提供：Visual China）

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ネイチャー誌は100年以上封印されていた記事を掲載した

『格之慧編』は我が国の近代における最古の科学雑誌です。 1876年2月に葛西学術院で創刊され、ジョン・フライヤーによって編集された。ルルとは、古代我が国における音楽理論の総称です。音楽記譜法の構成と応用を研究する科学です。楽譜パイプの研究は音楽理論における難しい問題です。

古代中国では、弦の音と管の音を組み合わせて音階を決定し、「弦で音階を決定し、管で音程を決定」していました。ピッチパイプは管状の高音の標準楽器であり、常に特別な注意が払われてきました。しかし、現代物理学の実験では、弦と管の振動の仕方は異なり、弦と管の法則には違いがあることが示されています。何千年もの歴史を通じて、中国の伝統音楽はこの誤解を正したことは一度もありません。徐寿は何十年も楽器を研究してきた。彼は自身の研究と当時の非常に粗雑な現代科学実験方法を通じて、弦楽器と管楽器の音の調和理論に対して否定的な態度をとっていました。

徐寿は『ピアノと音階の理論の研究』の中で、中国で数千年にわたって使われてきた「管と楽団を結びつける理論」を全面的に否定した。彼は、明代の朱在玉が管の内径を小さくするという結論は「理論的には似ているが完全に一貫しているわけではない」とさえ指摘した。彼はまた、『音響学』214ページにある風音に関する法則が、弦音と風音の調和に関する中国の伝統的な理論と一致していると考えています。したがって、これはすべて間違っているに違いありません。

論文が発表された後、徐寿は再び傅蘭耶に相談し、彼が自分の論文を翻訳して「音響学」の著者であるティンダルに送り、実験の結論を説明してくれることを期待した。傅蘭耶は協力することに同意した。 1880年11月25日、翻訳された論文は無事発送されました。しかし、傅蘭牙は実験と提起された疑問についてティンダルに手紙を送っただけでなく、徐寿の論文のコピーをネイチャーの編集部に送り、手紙も書いた。徐寿はティンダルの返事を受け取ることはなかったが、論文と手紙を受け取った後、ネイチャー誌は1881年3月10日に「中国における音響学」というタイトルで、編集者の注記とストーン博士の返事とともに論文の全文を掲載した。

編集者の注釈にはこう書かれている。「このことから、真の現代科学による古代の法則の修正が中国で驚くべきことに起こったことが分かる。しかも、これは最も原始的な器具を使って達成されたのだ。」

徐寿の音響学分野における研究の成功は、彼の深遠な理論と優れた実験技術の組み合わせの結果であると考える研究者もいる。これにより、中国の近代科学史に新たな一章が刻まれた。

▲STONE, W. 中国における音響。ネイチャー23、448-449（1881）doi10.1038/023448a0。この記事はネイチャー誌の「ニュース」欄に掲載されました。当時の著作権規則によれば、著者は記事の編集者である W. ストーンでした。

残念ながら、徐寿氏は自分の論文が『ネイチャー』に掲載されたかどうかについて何の知らせも受け取っていない。現存する歴史資料や標識から、徐寿はこの状況を知らなかったことがわかる。多くのアナリストは、常識と慣例に基づけば、徐寿に代わって原稿を送ったジョン・フライヤー氏が、ロンドンから送られた徐寿の論文のジャーナルと印税を受け取るべきだったと考えている。しかし、なぜ傅蘭牙は徐寿に言わなかったのでしょうか?この事件は未解決のままです。

1987年、中国科学院自然科学史研究所の王揚宗教授は、国立図書館（旧北京図書館）で、英国の雑誌「ネイチャー」に掲載された徐寿の論文「中国の音響学」を偶然発見した。中国の科学界が、100年以上も前に中国の科学者徐寿がネイチャー誌に科学論文を発表していたことを知ったのは、その時になってからだった。

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「仕事をきちんとやっていない」が科学の天才になった

徐寿は1818年に手工芸の故郷である江蘇省無錫に生まれました。彼は非常に個性的な人物だった。彼の科挙への道は平坦ではなかった。旧式の「男子試験」では、学者になるための試験にも合格しなかった。名声も富も得られなかった彼はついに諦め、大胆な発言までしました。「男子の試験に挑戦してみるが、無駄だと分かったので、やめよう」一般的な意味は、「何年も試験を受けていますが、まだ合格していません。何の利益も得られず、実用的なことは何も学べていません。もう勉強したくない」ということです。

これは徐寿が堕落していたことを意味するものではありません。彼は人生の進路を変え、当時の「実学」、つまり、実際の問題を研究して解決し、国を治め民を利する方法を重視する学問に目を向けました。徐寿は貧しい家庭の出身です。勉強しながら生計を立てて家族を支えるために、彼は農業と商売を同時に行い、穀物を売って小銭を稼がなければなりませんでした。

生活は厳しかったが、科挙を受ける必要がなくなったため、勉強はより自由になった。彼が読む本も四書五経から『詩経』『禹貢』『春秋実録』『漢書』『水経注』などに広がった。文学や歴史の分野の本もいくつか残っていたが、彼の焦点は変化していた。彼は古代の書物を読んでいるとき、書物に記された山、川、産物、地形などを意識的にリスト化し、それを現代の地図と比較しながら、古代から現代までの多くの地理的変化をまとめるようになりました。

徐寿が位置していた江蘇省無錫は、古来より魚と米が豊富な土地であった。また、手工芸の地でもあり、優れた手工芸品の長い伝統があります。こうした雰囲気の中で、彼は手工芸品の制作にも非常に興味を持っています。歴史的な記録には、彼の趣味が次のように記されている。「彼は若い頃、金属加工が好きで、多くの道具を手作りしていた。」

また、このため、彼は後に古代の山岳や地理学から離れ、数学、天文学や暦、物理学、音楽、医学、鉱物学など、当時より実用的な科学研究に目を向けるようになりました。さらに、彼は明代から翻訳された西洋の科学書の研究も始めました。彼は徐々に科学技術に対する独自の理解を深め、西洋の産業革命以降の機械技術についても基本的な理解を身につけました。

▲徐守、徐建銀、ジョン・フライヤーが翻訳した書籍（画像出典：wiki）

その後、徐寿は生涯の友人である華恒芳と出会いました。華恒芳もまた、現代の我が国で有名な数学者であり科学者でもありました。二人は互いに助け合い、科学知識を学ぶために上海の英国ロンドン宣教協会宣教師らが設立したモリソン教育協会に通った。こうして彼らは当時の偉大な学者、李山蘭と知り合うことになったのです。

李山蘭の助けにより、二人は西洋近代物理学、動物学、動植物学、鉱物学などの書籍を読んだり購入したりすることができ、また関連機器も購入した。それ以来、徐寿は独自の物理実験の旅を始めました。光学を研究するために三角形のガラスを買うことができなかったため、彼は水晶の印を手で三角形に研磨し、七色のスペクトルを観察しました。

徐寿は強い好奇心を持っていた。他の人たちが農作業やエッセイの読書に忙しいとき、彼は一日中奇妙なことを考えていた。光学を学ぶのと同じように、彼は試せる実験をいくつか行いながら理論的な知識を学びました。「この男性は病気なので治療が必要です！」周りの何人かの人がそう言った。しかし、これを通じて彼は当初、多くの重要な物理学の知識を習得したのです。その後、彼は独学と実験を通じて現代化学の知識を習得しました。

こうして、現代中国に「科学の天才」が誕生したのです！

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自家製蒸気船、周期表の中国語名

1860年代半ば、徐寿は蒸気船の開発実験を始めました。当時、後進的な清朝末期には蒸気機関に関する設計図や情報は存在しなかった。彼らが利用できたのは、西洋近代科学書『新版自然史』に載っていた蒸気機関の簡単な図だけだった。徐寿と華恒芳は蒸気機関をより深く理解するために、頻繁に川辺に行き、外国の小型蒸気船を観察し、昼夜を問わず集中的な研究を行った。ついに3か月後、彼らの研究は成果を生み、中国初の蒸気機関の開発に成功した。

これはシリンダー直径が1インチ7分で、エンジン速度が毎分わずか240回転の小型蒸気エンジンです。その後すぐに、徐寿らは、この小型蒸気機関を長さ約1メートルの小さな木造船に取り付けました。しかし、実験結果は理想的ではありませんでした。 500メートル走行した後停止しました。徐寿はこの結果を受け入れることが難しいと感じ、研究を続けることを決意した。故障後、徐寿はすぐに故障の原因を突き止め、元の蒸気ボイラーを火管ボイラーに交換し、ガス供給不足の問題を解決しました。 2ヵ月後、この「小型蒸気船」はついに安清河での試験航海に成功した。

たゆまぬ努力の末、ついに中国初の蒸気機関船の開発に成功しました。この船は載貨重量25トン、全長17メートル、排水量45トンである。揚子江下流域での試験航海中、船は時速約16マイルの速度で14時間足らずで225マイルを上流へ航行した。帰りは時速約28マイルの速度で下流に向かってわずか8時間しかかかりませんでした。

この船は『戦国兵法』にある「黄湖は川や海をさまよい、大沼に溺れる」という言葉に由来して「黄湖」と名付けられました。これにより、我が国の近代造船業の先例が開かれました。

▲「黄湖」は我が国の造船史上初の蒸気機関船です（画像出典：wiki）

1874年、徐寿とジョン・フライヤーは上海に葛志書院を設立し、自然科学を教えるために外国人学者を雇いました。同時に、彼はさらに多くの外国人学者の協力を求め、西洋化学に関するものを中心に自然科学に関する書籍100冊以上を共同翻訳した。そのうち、『化学同定』という本には、わが国初の「中西有名元素対照表」が掲載され、化学元素の中国語名が63個紹介されました。そのうち 51 個は Xu Shou によって最初に作成され、36 個は現在でも使用されています。

周期表の中国語名が作られてから1世紀以上が経ち、化学元素の数は60以上から約100に増加しました。しかし、新しく発見された元素の中国語名は、今でも当時の徐寿が使用した原則に従っています。そのため、徐寿は「近代中国化学の父」として知られています。

参考文献:

1. 「最後の中国職人であり、近代科学技術知識人の先駆者であり、『ネイチャー』誌に論文を発表した最初の中国人である徐寿」新華社デイリー・テレグラフ。 2019-06-25

https://m.sohu.com/a/322742802_723051/

2. 「徐寿は、無知な清朝末期に、どのようにして中国初の動力付き軍艦を素手で建造したのか？」》.Tencent.com

https://new.qq.com/omn/20200314/20200314A0DQ5O00.html

3. 「なぜ徐寿は清朝末期に『第一の熟練工』と賞賛されたのか」朱亜夫。陝西工人日報。 2018-05-29

4. 「徐寿の1881年の論文：中国における音響学」徐宏、徐福章、鮑正儀。 2012-09-28

http://www.shtong.gov.cn/node2/n189673/n86869/n87136/n87138/u1ai131009.html

制作：サイエンス・セントラル・キッチン

制作：北京科学技術ニュース |北京科学技術メディア

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