華衡芳,出生于世宦門第。1861年為曾國藩擢用,和同鄉(xiāng)好友徐壽(字雪村)一同到安慶的軍械所,繪制機械圖并造出中國最早的輪船“黃鵠”號。他曾三次被奏保舉,受到洋務派器重,一生與洋務運動關系密切,成為這個時期有代表性的科學家之一。同治四年(1865年)曾國藩﹑李鴻章合奏創(chuàng)設江南制造局,華衡芳參加了該局的計畫和開創(chuàng)工作。同治七年(1868年)江南制造總局內(nèi)開設翻譯館,華衡芳為近代科學知識特別是數(shù)學知識在中國的傳播,起到了重要的作用。
華衡芳 - 生平簡介
華衡芳,機械工程專家、數(shù)學家。字若汀,生于道光十三年,卒于光緒二十八年。江蘇常州金匱(今無錫市)人。少年時酷愛數(shù)學,遍覽當時的各種數(shù)學書籍。青年時游學上海,與著名數(shù)學家李善蘭交往,李氏向他推薦西方的代數(shù)學和微積分。中國早期掌握和傳播近代科技的代表人物之一。與徐壽等人試制成中國第一艘實用的以蒸汽機為動力的輪船,主持制成硝酸和氫氣球。在數(shù)學研究領域,取得了開方術、積較術、數(shù)根術等方面的成就,翻譯了多種近代科技書籍,較早地將近代礦物學、生物進化論、概率論等介紹到中國。為中國科技的近代化作出了貢獻。
華衡芳,字畹香,號若汀。1833年出生于江蘇金匱(今無錫)南延鄉(xiāng)蕩口。其父華翼倫為舉人,官至四品。華衡芳自幼對四書五經(jīng)不感興趣,卻對算學入迷。其父為他買回了一些古算書,使他在青少年時代就系統(tǒng)地學習了中國傳統(tǒng)數(shù)學。他還與同縣的徐壽(1811年~1884年)互相造訪,商討學問,結為至交。他倆曾去上海墨海書館拜訪翻譯西方近代科技書籍的數(shù)學家李善蘭(1811年~1882年),并結識了容閎(1828年~1912年)和外國傳教士偉烈亞力(A.Wylie,1815年~1887)、傅蘭雅(J.Fryer,1839年~1928年)等人,開闊了眼界。華衡芳不僅鉆研書本,而且還重視實證和動手實踐,這在當時的知識界是十分可貴的。他和徐壽曾在家鄉(xiāng)將水晶印章磨成三棱鏡作白光的分色實驗,還測試過槍彈彈道的拋物線。
1861年秋,兩江總督曾國藩籌辦安慶軍械所。于1862年初華衡芳和徐壽應曾國藩的邀請前往,專辦制造事宜。1865年,曾國藩會同李鴻章在上海創(chuàng)辦江南機器制造總局,并調(diào)華衡芳、徐壽前往“建筑工廠,安置機器”。1867年,華衡芳、徐壽開始與外國人合譯西方近代科技書籍。翌年制造局內(nèi)設翻譯館。從此,華衡芳把主要精力用于譯書,同時進行數(shù)學等方面的研究。1876年格致書院成立后,他前往執(zhí)教10余年,并參加院務管理工作。1887年他到李鴻章創(chuàng)辦的天津武備學堂擔任教習。1892年到武昌的兩湖書院、自強學堂講授數(shù)學。1896年回到江南制造局的工藝學堂,任數(shù)學教習。1898年回到家鄉(xiāng),在無錫竢實學堂任教。1902年逝世。他畢生致力于研究、著述、譯書、授徒,工作勤奮,敝衣粗食,淡泊名利,不涉宦途,在科技方面做了大量的工作。
華衡芳 - 試制機械
約在1857年,華衡芳和徐壽在上海研讀了合信(B.Hobson,1816年—1873年)于1855年寫的《博物新編》,對蒸汽機有了初步的了解。1862年,他和徐壽、吳嘉廉、龔蕓棠、徐建寅等人在安慶內(nèi)軍械所試制輪船。他們以《博物新編》中的圖文等為主要參考資料,由華衡芳負責“推求動理,測算汽機”,徐壽負責“造器置機”、制造小樣。開始時,他們還曾到外國輪船上觀察,“心中已得梗概”。經(jīng)過3個月的努力,終于制成一臺缸徑1.7英寸(43毫米)每分鐘240轉的小蒸汽機,“甚為得法”。于是,著手設計制造輪船。1863年制出螺旋槳推進的輪船,但“行駛遲鈍,不甚得法”。1865年3月終于在南京試制成木質(zhì)明輪輪船,曾國藩“勘驗得實”后,將其命名為“黃鵠”號。該船長55尺,重25噸,時速20余里,蒸汽機為單缸,缸徑1尺,缸長2尺,回轉軸、鍋爐和煙囪的鋼鐵是進口的。
華衡芳對泊來的技術產(chǎn)品并不迷信。江南制造局的龍華火藥廠,為配制火藥每年需花費大量白銀進口“鏹水”(即硝酸)。華衡芳決心自制“鏹水”,經(jīng)多次試驗,終于主持制成了合格的產(chǎn)品,成本僅為進口價的1/3。在天津武備學堂時,中國駐德國人員購回一臺新式試彈速率機,但不知如何使用。華衡芳運用自己的數(shù)理知識分析它的原理,幫助人們掌握了它的用法。天津武備學堂準備仿制一種中法戰(zhàn)爭時所用的行軍瞭望氣球,以供學員演試。德國教習不相信中國人能演放和仿制。華衡芳對外國人的譏笑非常氣憤,親自主持試制,終于在1887年仿制成了直徑5尺的氫氣球并試飛成功。
華衡芳 - 研究成果
華衡芳的數(shù)學研究成果主要見于他的著作《行素軒算稿》,出版于1882年。1897年再版本共收入6種書27卷。在《開方別術》等著作中,他提出求整系數(shù)高次方程的整數(shù)根的新方法——“數(shù)根開方法”,李善蘭評價此法“較舊法簡易十倍”。在《積較術》等著作中,他討論招差法在代數(shù)整多項式研究和垛積術中所起的作用,其中的“諸乘方正元積較表”和“和較還原表”在組合數(shù)學和差分理論中都有一定的意義。在《數(shù)根術解》等著作中,他討論了“篩法”,還用諸乘尖堆法證明了費馬素數(shù)定理與歐拉證法相似。他的數(shù)學成就倍受當時數(shù)學界的贊譽。他的《學算筆談》一書論述了數(shù)學理論、數(shù)學思想和學習數(shù)學的方法。這部獨具特色的書在19世紀90年代再版多次,被許多學堂和書院當作數(shù)學教材,以致“東南學子,幾乎家有其書”。
華衡芳與外國人合譯出版了12種171卷近代科技著作,內(nèi)容泛及數(shù)學、地質(zhì)學、礦物學、航海、氣象、天文學等。比起他的數(shù)學研究工作,他譯書的成就更大、影響更廣。他與瑪高溫(D.J.-MacGowan)于1869年合譯出《金石識別》,將近代礦物學和晶體物理學知識系統(tǒng)介紹到中國。這部書的原版是美國地質(zhì)學家和礦物學家代那(J.D.Dana)的《礦物學手冊》(ManualofMineralogy,1848年)。此后,華衡芳與瑪高溫又合作將英國地質(zhì)學家賴爾(C.Lyell)的《地質(zhì)學綱要》(ElementsofGeology)譯為《地學淺釋》,首次向中國介紹了賴爾的地質(zhì)進化均變說和達爾文的生物進化論。他與傅蘭雅合譯了多種數(shù)學著作,介紹了代數(shù)學、三角學、微積分等,其中《決疑數(shù)學》是中國第一部概率論譯著。華衡芳追求譯著文義“明白曉暢,不失原書之真意”,后人稱贊他的譯著“足兼信、達、雅三者之長”。華衡芳等人的譯著在中國近代科學啟蒙中發(fā)揮了重要作用。
華衡芳同外國學者合作翻譯的書籍一類屬于礦物、地質(zhì)、氣象和軍事工程等,一類是數(shù)學。他同英國人傅蘭雅共譯出《代數(shù)術》25卷(1872年),《微積溯源》8卷(1874年),《三角數(shù)理》12卷(1877年),《代數(shù)難題解法》16卷(1879年),《決疑數(shù)學》10卷(1880年),《合數(shù)術》11卷(1887年),《算式解法》14卷(1899年)等。
《代數(shù)術》與《微積溯源》是繼李善蘭同偉烈亞力合譯《代數(shù)學》與《代微積拾級》(1859年)之后的兩部重要著作,特別是《決疑數(shù)學》是中國編譯的第一部概率論著作,表明當時譯者已認識到概率論作為數(shù)學工具在研究社會某些問題中的作用。華衡芳譯作文字明白曉暢,內(nèi)容豐富多彩,使高等數(shù)學的基礎知識和基本方法得以進一步傳播。他還介紹了西方數(shù)學家和數(shù)學史。他是李善蘭之后引進西算影響最大的人。
華衡芳的數(shù)學著作有:《開方別術》1卷(1872)年,《數(shù)根術解》1卷,《開方古義》2卷(1880年),《積較術》3卷,《學算筆談》6卷(后續(xù)6卷),《算草叢存》4卷(后續(xù)4卷)。以上六種收入文集《行素軒算稿》(1882年)中。此外,還有啟蒙讀物《算法須知》、《西算初階》等。他的研究側重于傳統(tǒng)數(shù)學,主要在三個方面:開方術為解整系數(shù)高次方程。數(shù)根術為初等數(shù)論中素數(shù)理論及應用。積較術即招差術,為有限差分法。他的研究總的說來受到當時中算發(fā)展水平的限制,其成就主要在早期離散數(shù)學方面,《積較術》可以看作是他的代表作。該書第二、三卷創(chuàng)造“諸乘方正元積較表”和“積較還原表”,是兩種相關的計數(shù)函數(shù),可以與第一、二種斯特數(shù)建立函數(shù)關系;書中并給出兩組互反公式,屬于廣義麥比烏斯反演;另外他的研究還涉及若干組合恒等式以及有重復組合的母函數(shù)定理等,這些都屬于計數(shù)理論的范圍,在組合數(shù)學、差分學中有一定意義,推進了中國早期組合數(shù)學的發(fā)展。
華衡芳 - 個人評價
華衡芳先后在江南制造總局和天津機器局擔任提調(diào),光緒二年(1876年)在上海格致書院擔任教習。他在晚年轉向教育界,從事著述和教學。他對數(shù)、理、化、工、醫(yī)、地以及音樂等學科有廣博的學識,并注重科學研究。他編寫了深入淺出的數(shù)學講義和讀本,以專著《學算筆談》進行數(shù)學評論,對于培養(yǎng)人才和普及科學殊多貢獻,成為有聲望的一代學者。光緒十三年(1887年)他曾在天津武備學堂中任教習,光緒十八年(1892年)在湖北武昌主講兩湖書院。他的學生江蘅、楊兆鋆等以及胞弟華世芳(字若溪,1854年~1905年)受到他的影響都成為數(shù)學家。
華衡芳的治學精神反對歷來算家喜“炫其所長而匿其所短”、只講算法而“秘匿”算理的風氣;他注重數(shù)學教育,曾說“吾果如春蠶,死而足愿矣”,把發(fā)展數(shù)學的希望寄托于后學;在數(shù)學評論中闡明了他的數(shù)學教學思想,像“觀書者不可反為書所役”等精辟見解,表明他的方法論中已具有辯證的內(nèi)容;華衡芳的哲學觀點散見于著述之中,兼有唯心、唯物的成分,尚未形成思想體系。
華衡芳官至四品,但非從政。他不慕榮利,窮約終身,堅持了科學、教育的道路,與李善蘭、徐壽齊名,同為中國近代科學事業(yè)的先行者。
華衡芳 - 主要著作
主要論著
1、華衡芳.《行素軒算稿》.匯刻于光緒八年(1882年).其中包括:開方別術1卷,數(shù)根術解1卷,開方古義2卷,積較術3卷,學算筆談前6卷.1893年再版續(xù)有學算筆談后6卷,算草叢書前4卷.1897年又續(xù)算草叢書后4卷.
2、華衡芳.《算法須知》.1887年收入傅蘭雅主編的格致須知.
3、華衡芳.《西算初階》.1896年收入馮桂芬等輯的西算新法叢書.
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華衡芳 - 參考資料
1、http://www.gmw.cn/content/node_5425.htm
2、王渝生.華衡芳.《中國近代科學的先行者和傳播者》.自然辯證法通訊,1985(2).60—74.
3、王渝生.華衡芳.見:《中國古代科學家傳記》,下冊.北京:科學出版社,1993.1245—1252.
4、夏林根.華衡芳.見:《中國近代科學家》.上海:上海人民出版社,1988.151—159.
5、張柏春.《中國近代機械簡史》.北京:北京理工大學出版社,1992.