Vor mehr als 100 Jahren veröffentlichte dieses chinesische Wissenschaftsgenie einen Artikel in Nature

Die Veröffentlichung eines Artikels im Magazin „Nature“ ist das Ziel, das Forscher auf der ganzen Welt verfolgen. Wussten Sie? Bereits in der späten Qing-Dynastie vor über hundert Jahren veröffentlichten wir Chinesen Artikel in Nature →

Geschrieben von Li Peng. Herausgegeben von Liu Zhao.

Redakteur für Neue Medien/Li Yunfeng

Das 1869 gegründete Magazin „Nature“ ist die weltweit erste internationale, umfassende wissenschaftliche und technologische Fachzeitschrift. Die Möglichkeit, wissenschaftliche Forschungsarbeiten zu diesem Thema zu veröffentlichen, war schon immer der Traum von Forschern auf der ganzen Welt. Viele Menschen hätten wahrscheinlich nicht gedacht, dass wir Chinesen bereits vor über 100 Jahren, in der späten Qing-Dynastie, unseren ersten Artikel in Nature veröffentlicht hatten.

Wer ist dieser Chinese? Er ist Xu Shou, der die gesamte moderne Wissenschaft in China erleuchtet hat. Xu Shou war Wissenschaftler und Übersetzer. Er baute Chinas erstes Dampfschiff und wurde von Kaiser Tongzhi zum „weltbesten Handwerker“ ernannt. Er übersetzte das Periodensystem der Elemente, gründete Chinas erste moderne Schule für Wissenschaft und Technologie und veröffentlichte Chinas erste wissenschaftliche und technologische Zeitschrift ... Er war sowohl der Wegbereiter traditioneller chinesischer Handwerker als auch der Pionier moderner wissenschaftlicher und technologischer Intellektueller. Er ist als „Chefarchitekt der Wissenschaft und Technologie in der späten Qing-Dynastie“ bekannt.

▲Xu Shou (Fotoquelle/Wiki)

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Seine Angewohnheit, Dinge selbst zu überprüfen, führte ihn zu einer großen Entdeckung

Eines Tages im Jahr 1874 sah Xu Shou, der damalige Generaldirektor des Jiangnan Manufacturing Bureau in Shanghai und Mitglied des Übersetzungsausschusses des Jiangnan Manufacturing Translation Institute, das von seinem Sohn Xu Jianyin und dem britischen Missionar John Fryer übersetzte Buch „Akustik“. Es handelte sich um ein Buch über Akustik von John Tyndall, einem berühmten Physiker und Mitglied der Royal Society of London, und er blätterte es beiläufig durch.

Das übersetzte Buch „Akustik“ besteht aus 8 Bänden und 2 Büchern, etwa 80.000 Wörtern und 169 Abbildungen, die die grundlegenden Theorien und experimentellen Inhalte der Akustik detailliert beschreiben. Xu Shou war ein Mensch, der gerne nachdachte und auch gern wissenschaftliche und technologische Erkenntnisse selbst testete. Das Buch „Akustik“ führt in die Grundlagen der Schallerzeugung, Schallübertragung und Schallbildung ein. Es werden die Klänge von Saiten, Pfeifen, Glocken und Glockenspielen besprochen und auch darüber gesprochen, wie Reibungsschwingungen Klänge erzeugen können. Xu Shou liebte Musik seit seiner Kindheit. In seiner Freizeit spielte er entweder Musikinstrumente oder spielte selbst Musikinstrumente. Daher weckte dieses Buch schnell Xu Shous Interesse.

Beim Lesen des Abschnitts über Pfeifenklänge auf Seite 214 fiel Xu Shou ein Gesetz auf: „Die Anzahl der Schwingungen eines von einer Pfeife mit oder ohne Boden erzeugten Tons ist innerhalb einer bestimmten Zeitspanne umgekehrt proportional zur Länge der Pfeife …“ Das heißt, innerhalb einer bestimmten Zeitspanne muss jede Oktave beim Spielen die doppelte Anzahl von Schwingungen aufweisen, daher muss die offene Pfeife genau in zwei Hälften geteilt werden, um eine hohe Oktave zu erzeugen.

Ist das wirklich der Fall? Xu Shous alte Angewohnheit, Dinge persönlich zu überprüfen, kehrte zurück. Er baute ein 9 Zoll großes offenes Messingrohr und blies einen bestimmten Ton heraus. Dann schnitt er die Hälfte des Rohrs ab, doch als er erneut hineinblies, konnte er keinen Ton in der höheren Oktave erzeugen. Nach vielen Experimenten stellte er fest, dass er nur dann einen hohen Oktaventon präzise erzeugen konnte, wenn er einen halben Zoll des verbleibenden 4,5-Zoll-Kupferrohrs abschnitt. Dies bedeutet, dass das Längenverhältnis der beiden offenen Rohre mit Oktavunterschied nicht 2:1, sondern 9:4 beträgt.

Die Schwingungszahl des mit Unterrohr erzeugten Tons bzw. eines Tons ohne Unterrohr ist nicht umgekehrt proportional zur Rohrlänge, sondern steht im Verhältnis 9:4. Um die Richtigkeit seiner Schlussfolgerung sicherzustellen, führte er Experimente mit Musikpfeifen unterschiedlicher Länge und Durchmesser durch, und die Ergebnisse waren dieselben.

Daher glaubt er, dass die Schlussfolgerungen der westlichen Forschung falsch sein müssen. Diese Entdeckung begeisterte Xu Shou sehr und er schrieb darüber in der Abhandlung „Research on the Theory of Lvl and Plu“ und veröffentlichte sie in der 7. Ausgabe des Jahres 1880 in der wissenschaftlichen Zeitschrift „Gezhi Huibian“. In seinem Aufsatz schrieb er: „Nur der Ton, der von der Entität kommt, entspricht genau der Hälfte. Wenn also das Ganze in zwei Hälften geschnitten wird, entspricht der Ton immer noch dem Ganzen. Was den Ton betrifft, der durch die leere Ansammlung erzeugt wird, entspricht die genaue Hälfte nicht. Wenn also die Röhre mit dem gleichen Durchmesser in zwei Hälften geschnitten wird, entspricht der Ton nicht dem Ganzen und das Verhältnis beträgt neun zu vier.“

▲ Das Übersetzungsbüro des Übersetzungsbüros des Jiangnan Machinery Manufacturing Bureau, gegründet 1868 (von rechts nach links: Xu Shou, Hua Hengfang, Xu Jianyin), war eine staatliche Übersetzungs- und Verlagsagentur in der Qing-Dynastie, die als Übersetzungsbüro bezeichnet wurde. Es war dem Jiangnan Machinery Manufacturing Bureau angegliedert und war die erste staatliche Institution für die Übersetzung westlicher Bücher im modernen China (Bildquelle: Visual China).

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Das Magazin „Nature“ veröffentlichte einen Artikel, der seit über 100 Jahren unter Verschluss war

„Gezhi Huibian“ ist die älteste wissenschaftliche Zeitschrift im modernen China. Es wurde im Februar 1876 an der Gezhi Academy gegründet und von John Fryer herausgegeben. Lülü ist ein allgemeiner Begriff für die Musiktheorie im alten China. Es handelt sich um eine Wissenschaft, die sich mit der Komposition und Anwendung musikalischer Notation beschäftigt. Das Studium der Notenschrift von Pfeifen ist ein schwieriges Problem in der Musiktheorie.

Im alten China wurde die Tonleiter durch die Kombination von Saiten- und Pfeifenklängen bestimmt, wobei „Saiten zur Bestimmung der Tonleiter und Pfeifen zur Bestimmung der Tonhöhe verwendet wurden“. Die Stimmpfeife ist ein röhrenförmiges Standardinstrument mit hoher Tonhöhe und wurde schon immer mit besonderer Aufmerksamkeit bedacht. Moderne physikalische Experimente haben jedoch gezeigt, dass Saiten und Röhren unterschiedlich schwingen und dass zwischen den Gesetzen von Saiten und Röhren unterschiedliche Schwingungsgesetze bestehen. Im Laufe ihrer jahrtausendealten Geschichte hat die traditionelle chinesische Musik dieses Missverständnis nie ausgeräumt. Xu Shou hatte jahrzehntelang Musikinstrumente studiert. Aufgrund seiner eigenen Forschungen und der damals noch sehr primitiven modernen wissenschaftlichen Experimentalmethoden stand er der Theorie der Harmonie zwischen Saiten- und Pfeifenklängen ablehnend gegenüber.

In „Research on the Theory of Piano and Lvl“ widerlegte Xu Shou die seit Tausenden von Jahren in China verwendete „Theorie der Kombination von Pfeifen und Orchestern“ vollständig. Er wies sogar darauf hin, dass Zhu Zaiyus Schlussfolgerung, den Innendurchmesser des Rohrs in der Ming-Dynastie zu verringern, „in der Theorie ähnlich, aber nicht völlig konsistent“ sei. Er glaubt auch, dass die Gesetze der Windgeräusche auf Seite 214 der „Akustik“ mit der traditionellen chinesischen Theorie der Harmonie zwischen Saiten- und Windgeräuschen übereinstimmen. Daher muss das alles falsch sein.

Nachdem der Artikel veröffentlicht worden war, beriet sich Xu Shou erneut mit Fu Lanya, in der Hoffnung, dass dieser seinen Aufsatz übersetzen und an den Autor von „Acoustics“, Tyndall, schicken würde, um ihm seine experimentellen Schlussfolgerungen zu erläutern. Fu Lanya erklärte sich bereit zu helfen. Am 25. November 1880 wurde das übersetzte Dokument erfolgreich verschickt. Fu Lanya schickte jedoch nicht nur einen Brief an Tyndall über das Experiment und die aufgeworfenen Fragen, sondern schickte auch eine Kopie von Xu Shous Artikel an die Redaktion von Nature und schrieb einen Brief. Obwohl Xu Shou Tyndalls Antwort nie erhielt, veröffentlichte das Magazin Nature nach Erhalt des Artikels und des Briefes am 10. März 1881 den vollständigen Text des Artikels unter dem Titel „Akustik in China“, zusammen mit der Anmerkung des Herausgebers und der Antwort von Dr. Stone.

In der Anmerkung des Herausgebers heißt es: „Daraus können wir ersehen, dass die Korrektur eines alten Gesetzes durch echte moderne Wissenschaft in China überraschenderweise stattgefunden hat. Darüber hinaus wurde dies mit den primitivsten Instrumenten erreicht.“

Einige Forscher glauben, dass Xu Shou’s erfolgreiche Forschung auf dem Gebiet der Akustik das Ergebnis der Kombination seiner tiefgründigen Theorien und hervorragenden experimentellen Techniken ist. Damit wurde ein neues Kapitel in der Geschichte der modernen Wissenschaft in China geschrieben.

▲STONE, W. Akustik in China. Nature 23, 448–449 (1881) doi 10.1038/023448a0. Der Artikel wurde in der Kolumne „News“ des Magazins Nature veröffentlicht. Autor war gemäß den damaligen Autorenregeln der Herausgeber des Artikels, W. Stone.

Leider erhielt Xu Shou keine Nachricht darüber, ob sein Artikel in Nature veröffentlicht wurde. Vorhandene historische Materialien und Zeichen deuten darauf hin, dass Xu Shou sich der Situation nicht bewusst war. Viele Analysten sind der Ansicht, dass die Person, die das Manuskript im Namen von Xu Shou eingesandt hatte, John Fryer, nach gesundem Menschenverstand und Konvention das Journal und die Tantiemen für Xu Shous Aufsatz aus London hätte erhalten sollen. Aber warum hat Fu Lan-ya es Xu Shou nicht erzählt? Dies ist nach wie vor ein ungelöster Fall.

Im Jahr 1987 entdeckte Professor Wang Yangzong vom Institut für Geschichte der Naturwissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in der Nationalbibliothek (ehemals Peking-Bibliothek) zufällig Xu Shous Aufsatz „Akustik in China“, der in der britischen Zeitschrift Nature erschienen war. Erst dann erfuhr die chinesische Wissenschaftsgemeinschaft, dass der chinesische Wissenschaftler Xu Shou vor über 100 Jahren eine wissenschaftliche Arbeit in Nature veröffentlicht hatte.

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„Ich habe meinen Job nicht richtig gemacht“, wurde aber ein wissenschaftliches Genie

Xu Shou wurde 1818 in Wuxi in der Provinz Jiangsu, einer Heimatstadt des Kunsthandwerks, geboren. Er war ein Mann von großer Individualität. Sein Weg zur kaiserlichen Prüfung war nicht einfach. Bei der altmodischen „Jungenprüfung“ bestand er nicht einmal die Prüfung zum Schüler. Da er nie Ruhm und Reichtum erlangt hatte, gab er schließlich auf und machte sogar eine kühne Aussage: „Ich werde die Jungenprüfung versuchen, aber da ich finde, dass sie nutzlos ist, werde ich es aufgeben.“ Die allgemeine Bedeutung lautet: „Ich habe die Prüfung so viele Jahre lang abgelegt, aber immer noch nicht bestanden. Ich habe keinen Nutzen daraus gezogen und nichts Praktisches gelernt. Ich möchte nicht mehr studieren.“

Das bedeutet nicht, dass Xu Shou dekadent war. Er änderte seinen Lebensweg und konzentrierte sich auf die „praktischen Studien“ der Zeit, also auf das Wissen, das sich mit dem Studium und der Lösung praktischer Probleme befasste und die Methoden hervorhob, das Land zu regieren und dem Volk zu nützen. Xu Shou stammte aus einer armen Familie. Um seinen Lebensunterhalt zu verdienen und seine Familie zu unterstützen, während er studierte, musste er gleichzeitig Landwirtschaft betreiben und ein Geschäft führen und sich durch den Verkauf von Getreide etwas dazuverdienen.

Obwohl das Leben hart war, war das Studium freier, da man nicht mehr an der kaiserlichen Prüfung teilnehmen musste. Die Bücher, die er las, erweiterten sich von den Vier Büchern und Fünf Klassikern auf: „Das Buch der Lieder“, „Tribut von Yu“, „Frühlings- und Herbstannalen“, „Buch von Han“, „Anmerkungen zum Klassiker der Wasserwege“ usw. Obwohl einige Bücher noch immer im Bereich Literatur und Geschichte lagen, hatte sich sein Schwerpunkt geändert. Beim Lesen alter Bücher begann er, bewusst die Berge, Flüsse, Produkte, geografischen Merkmale usw. in den Büchern aufzulisten und sie dann mit modernen Karten zu vergleichen, wodurch er viele geografische Veränderungen von der Antike bis zur Gegenwart zusammenfasste.

Wuxi in der Provinz Jiangsu, wo Xu Shou lebte, war seit der Antike ein Land mit reichlich Fisch und Reis. Es ist auch ein Land des Kunsthandwerks und hat eine lange Tradition feiner Handarbeiten. In diesem Umfeld interessiert er sich auch sehr für die handwerkliche Produktion. Historische Aufzeichnungen belegen sein Hobby: „In seiner Jugend beschäftigte er sich gern mit Metallbearbeitung und fertigte viele Werkzeuge von Hand.“

Dies war auch der Grund, warum er sich später von den alten Bergen und der Geographie abwandte und sich wissenschaftlichen Forschungen zuwandte, die zu der Zeit eher praktischer Natur waren, wie etwa Mathematik, Astronomie und Kalender, Physik, Musik, Medizin, Mineralogie usw. Darüber hinaus begann er auch, einige westliche wissenschaftliche Werke zu studieren, die aus der Ming-Dynastie übersetzt worden waren. Nach und nach entwickelte er sein eigenes Verständnis von Wissenschaft und Technologie und verfügte auch über ein gewisses Grundverständnis der Maschinenbautechnik seit der westlichen Industriellen Revolution.

▲ Von Xu Shou, Xu Jianyin und John Fryer übersetzte Bücher (Bildquelle: Wiki)

Später traf Xu Shou seinen lebenslangen Freund Hua Hengfang, der im modernen China ebenfalls ein berühmter Mathematiker und Wissenschaftler war. Die beiden halfen sich gegenseitig und gingen zur Morrison Education Society, die von Missionaren der British London Missionary Society in Shanghai gegründet wurde, um wissenschaftliche Kenntnisse zu erlernen. So lernten sie den großen Gelehrten der damaligen Zeit, Li Shanlan, kennen.

Mit der Hilfe von Li Shanlan konnten die beiden Bücher über moderne westliche Physik, Zoologie, Pflanzen und Tiere, Mineralogie usw. lesen und kaufen und auch entsprechende Instrumente erwerben. Von da an begann Xu Shou seine eigene Reise physikalischer Experimente. Da er für sein Optikstudium kein dreieckiges Glas kaufen konnte, schliff er sein Kristallsiegel per Hand zu einem Dreieck, um das Siebenfarbenspektrum zu beobachten.

Xu Shou war sehr neugierig. Während andere mit der Landwirtschaft und dem Lesen von Aufsätzen beschäftigt waren, dachte er den ganzen Tag über seltsame Dinge nach. Genau wie beim Optikstudium eignete er sich das theoretische Wissen an, indem er einige Experimente durchführte, die er ausprobieren konnte. „Dieser Mann ist krank und braucht eine Behandlung!“ sagten einige Leute um ihn herum. Allerdings eignete er sich hierdurch zunächst viele wichtige physikalische Kenntnisse an. Später eignete er sich durch Selbststudium und Experimente einige moderne chemische Kenntnisse an.

Auf diese Weise wurde im modernen China ein „wissenschaftliches Genie“ geboren!

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Selbstgebautes Dampfschiff, chinesische Namen für das Periodensystem

Mitte der 1860er Jahre begann Xu Shou mit der Entwicklung von Dampfschiffen zu experimentieren. Es gab damals keine Baupläne oder Informationen über Dampfmaschinen in der rückständigen späten Qing-Dynastie. Das Einzige, was sie verwenden konnten, war ein einfaches Diagramm einer Dampfmaschine aus dem modernen westlichen Wissenschaftsbuch „New Edition of Natural History“. Um Dampfmaschinen besser zu verstehen, gingen Xu Shou und Hua Hengfang oft ans Flussufer, um ausländische kleine Dampfschiffe zu beobachten und Tag und Nacht intensive Forschungen durchzuführen. Nach drei Monaten trugen ihre Forschungen endlich einige Ergebnisse bei: Sie hatten erfolgreich Chinas erste Dampfmaschine gebaut.

Es handelt sich um eine kleine Dampfmaschine mit einem Zylinderdurchmesser von 1 Zoll 7 Minuten und einer Motordrehzahl von nur 240 Umdrehungen pro Minute. Kurz darauf installierten Xu Shou und andere diese kleine Dampfmaschine auf einem kleinen Holzboot von etwa einem Meter Länge. Die experimentellen Ergebnisse waren jedoch nicht optimal. Es blieb nach 500 Metern stehen. Xu Shou konnte dieses Ergebnis nur schwer akzeptieren und beschloss, seine Forschung fortzusetzen. Nach einem Ausfall fand Xu Shou schnell die Ursache heraus und ersetzte den ursprünglichen Dampfkessel durch einen Rauchrohrkessel, wodurch das Problem der unzureichenden Gasversorgung gelöst wurde. Zwei Monate später gelang diesem „kleinen Dampfer“ endlich seine Probefahrt auf dem Anqing-Fluss.

Nach unermüdlichen Bemühungen gelang es schließlich, Chinas erstes Dampfmaschinenschiff zu entwickeln. Das Schiff hat eine Tragfähigkeit von 25 Tonnen, ist 17 Meter lang und hat eine Verdrängung von 45 Tonnen. Während einer Probefahrt im Unterlauf des Jangtse legte das Schiff in weniger als 14 Stunden 360 Kilometer flussaufwärts zurück, mit einer Geschwindigkeit von etwa 25 Kilometern pro Stunde. und für die Rückfahrt flussabwärts waren es nur 8 Stunden, bei einer Geschwindigkeit von etwa 28 Meilen pro Stunde.

Das Schiff erhielt den Namen „Huanghu“, der sich aus den Worten „Huanghu durchstreift daher die Flüsse und Meere und ertrinkt in den großen Sümpfen“ aus „Strategien der Streitenden Reiche“ ableitet. Dies schuf einen Präzedenzfall für die moderne Schiffbauindustrie meines Landes.

▲Die „Huanghu“ ist das erste Dampfschiff, das in der Schiffbaugeschichte meines Landes gebaut wurde (Bildquelle: Wiki)

Im Jahr 1874 gründeten Xu Shou und John Fryer die Gezhi-Akademie in Shanghai und stellten einige ausländische Gelehrte ein, um Naturwissenschaften zu lehren. Gleichzeitig holte er sich auch Hilfe von weiteren ausländischen Gelehrten und übersetzte gemeinsam mit ihm über 100 Bücher über Naturwissenschaften, von denen die meisten einen Bezug zur westlichen Chemie hatten. Darunter befindet sich die in meinem Land erstmals im Buch „Chemical Identification“ veröffentlichte „Vergleichstabelle berühmter chinesischer und westlicher Elemente“, in der 63 chinesische Namen chemischer Elemente aufgeführt sind. 51 davon wurden zuerst von Xu Shou entwickelt und 36 sind noch heute in Gebrauch.

Mehr als ein Jahrhundert ist vergangen, seit der chinesische Name des Periodensystems geschaffen wurde, und die Zahl der chemischen Elemente ist von über 60 auf rund 100 gestiegen. Die chinesischen Namen neu entdeckter Elemente folgen jedoch im Allgemeinen noch immer den damals von Xu Shou verwendeten Prinzipien. Xu Shou ist daher als „Vater der modernen chinesischen Chemie“ bekannt.

Quellen:

1. „Xu Shou, der letzte chinesische Handwerker und Pionier der modernen wissenschaftlichen und technologischen Intellektuellen, der erste Chinese, der einen Artikel in Nature veröffentlichte.“ Xinhua Daily Telegraph. 25.06.2019

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

2. „Wie konnte Xu Shou während der unwissenden späten Qing-Dynastie Chinas erstes motorisiertes Kriegsschiff mit bloßen Händen bauen?“ 》.Tencent.com

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

3. „Warum Xu Shou in der späten Qing-Dynastie als „erster erfahrener Handwerker“ gepriesen wurde“. Zhu Yafu. Shaanxi Arbeiterzeitung. 29.05.2018

4. „Xu Shous Aufsatz von 1881: Akustik in China“. Xu Hong, Xu Fuzhang, Bao Zhengyi. 28.09.2012

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

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