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刘仙洲

刘仙洲(1890~1975),原名鹤,又名振华,字仙舟。河北省完县唐兴店村人 。机械学家和机械工程教育家,中国科学史事业的开拓者。中国工程专家,中国科学院院士。

1890年1月27日 出生于河北省完县(今顺平县)。

1897年在私塾读书,经过8年学习使他精通了古汉文。

1906年,进县立高小,1907年入保定崇实中学学习。在此求学期间,正值甲午战争之后,清朝丧权辱国,他受到全国奋起反帝反封建斗争的爱国主义教育。

1908年加入同盟会,参加了辛亥革命运动。

1912年,他以5年学习成绩总平均96.4分名列前茅,毕业于保定崇实中学。

1913年入北京大学预科,第二年考入香港大学机械工程系。

1914年,考取公费,进入香港大学工学院机械系学习。

1918年,获得香港大学工程科学学士学位,毕业试卷经英国伦敦大学审查,评为“头等荣誉”(First Class Honours)。崇实中学留法勤工俭学高等工艺预备班机械学教员。历任北洋大学校长,东北大学、唐山工学院(现西南交通大学)、清华大学、昆明西南联合大学教授,清华大学第一副校长,中国机械工程学会副理事长等职。在教学过程中,为改变中国工科教学,坚持用汉语讲课,并发奋编写中文教材,成为中国自编工科大学教科书的创始人。

香港大学毕业后,刘仙洲本来有条件到英国留学,河北省高等工业学校也以高薪聘任他为讲师,但为了培养大批清寒有志青年出国深造,毅然回到母校崇实中学,担任留法勤工俭学高等工艺预备班的教员。刘少奇、李富春、李维汉都曾是这个留法预备班的学生。他不仅严格认真教好机械学这门课,而且主张学理与实践并重,远见卓识地提出“工读协作制”,即学校附设实习工厂或者工厂附设补习学校,学生在学校学理,又在工厂求实践,把学和工结合于一体,把学生和工人融合于一身,用最经济的办法造就出理论与实际兼优的工程人才。他指出,这种教育制度不仅可以解决大批清寒子弟学习的困难,而且可以纠正工科学生只注重书本、自命清高的通病。为了倡导“工读协作制”,1920年他曾上书教育当局,提出《我国工业教育应酌采工读协作制意见书》,但都被当局以“暂缓推行”、“留备采择”为名,不了了之。

1924年,年仅34岁的刘仙洲就担任了中国近代第一所大学天津的工科大学北洋大学校长。这所大学从1895年创办起就由外国教授讲课。刘仙洲锐意革新,聘请茅以升、石志仁、侯德榜、何杰等中国著名学者任教,亲手拟定《北洋大学附设工读协作制机械工学系意见书》。他原想将这所大学创办成“东方麻省理工学院”,但当时国立大学均在北洋政府统辖之下,派系影响很深,办学经费不足,难以实现意愿。

1928年,他辞去北洋大学校长职务,受聘为东北大学教授兼工学院机械工学系主任。 [1] 东北大学是在沈阳高等师范学校的基础上于1923年建立的,经费充足,发展很快,正好刘仙洲到校那年成立了工学院机械工学系。他除了主讲机械原理、热机学、经验计划等课程,并取得很好的教学效果以外,还对该系的创建作出很大贡献。

1931年,唐山交通大学(现西南交通大学)教授。1931年“九.一八“事变,日本帝国主义侵占我国东北三省,刘仙洲不愿做亡国奴,随即到唐山,受聘为唐山交通大学(今西南交通大学)教授。1932年底,受聘为清华大学教授,参加了工学院和机械工程系的筹建工作,直至1937年“七七”事变,日本强占北平为止。在这6年中,他对机械系的课程设置、教学方法以及实习工厂和热工试验室的建设等方面提出了许多行之有效的倡议。他为工学院各系主讲的机械原理和热机学,理论联系实际,深受广大师生的赞誉。

“七七”事变后,刘仙洲随校南迁到昆明,在清华大学、北京大学、南开大学三校合办的西南联合大学任教,直至1945年抗日战争胜利。在抗战大后方的艰苦岁月中,他除了出色地完成繁重的机械原理等课程教学任务外,还孜孜不倦地查阅机械工程方面的书籍和文献,从事教科书、机械名词以及中国机械发明史等方面的编写工作。

19321937年 清华大学教授。

1933年,开始编订《英汉对照机械工程名词》,成为中国机械工程名词的统一者。他长期从事机械工程发明史的研究,并积极从事农业机械的推广和中国农业机械工程发明史的研究工作。著有《机械原理》《热工学》《中国机械工程发明史》《中国农业机械方面的发明》等。

19371946年 西南联合大学教授。

19461947年 赴美国考察。

19471975年 清华大学教授,副校长。

1947年,刘仙洲访美回国路过南京时,国民政府教育部长朱家骅拟设宴邀请,请他再次出任北洋大学校长。他拒不赴宴,连夜离开南京,北上北平,于清华大学任教。后来,教育部虽公开宣布这一任命,并一再致电敦促刘仙洲赴任,但他都置之不理。

1955年选聘为中国科学院院士(学部委员)。

中华人民共和国成立后,刘仙洲继续在清华大学任教,并先后担任副校长、第一副校长。从学制长短、专业设置、教学作风、科学研究、学生工作直到校园管理,事无巨细,他都一一过问,把自己丰富的教学经验贡献于学校的建设。

1955年,刘仙洲以65岁高龄加入了中国共产党。他是解放后最早入党的知名老教授,在国内外引起强烈反响,带动了一大批著名专家入党。他还以极大的热情参加了人民政权的建设,特别是科学技术的规划工作,先后担任华北农业建设委员会委员,河北省人民政协副主席,河北省人民政府委员,全国人民代表大会第一、二、三、四届人民代表,国务院科学规划委员会机械组副组长,国家科学技术委员会技术科学学科组副组长,中国科学院技术科学部常务委员兼机械组组长等职。他还和我国其他工程界的老前辈共同发起成立学会,担任中国机械工程学会第一届理事长和第二、三届副理事长,中国农业机械学会第一届理事长。由于刘仙洲对新中国的教育和科学事业作出了重要贡献,毛泽东曾特邀他参加最高国务会议。

1975年10月 逝世于北京。

早在本世纪初,刘仙洲就认为中国工科高等教育带有浓厚的半殖民地色彩,在大学教学中都采用外国教材,长此下去,我国学术永无独立之日。于是,他发奋编写中文教材,教一门课,便写成一本教材,由普通物理、画法几何、经验计划到机械学、机械原理、热机学、热工学等,编写了15本中文教材,不愧为我国中文版机械工程教材的奠基者。他在编写这些教材过程中,参考了大量国外有关书刊,并注意联系中国实际,内容充实、条理清晰、深入浅出,深受师生的欢迎。这些教材大部分由商务印书馆先后出版,有些教科书后来又多次增订再版,并编入《大学丛书》、《万有文库》。例如《机械原理》一书长期广泛使用于各大学工科院校,哺育了我国几代工程人才。

为了编写这些教科书,刘仙洲几乎献出了自己的全部课余时间和假期。清华大学工学院院长顾毓在为刘仙洲著作所写的序言中,对这位机械工程学者“于教学之暇,孜孜不倦,努力著述,将大学机械工程之课本一而再,再而三贡献于国人”,表示钦佩。

刘仙洲在教书和编书过程中,深感我国机械名词相当混乱。许多机件只有外国名称,仅有的一些中国名称也是五花八门。同一种机件,工厂里一个叫法,科教界另一个叫法,书本上又是一种写法。例如,工厂把弹簧(spring)音译为“司不令”,联轴器(coupling)为“靠背轮”,机车前的排障器(scraper)为“猪拱嘴”,机车进退转向器月牙板(reverser)为“吊死鬼”,既不雅驯,又不统一。为了改变这种混乱状况及增加更多的名词,刘仙洲于1932年接受中国机械工程师学会的委托,编订《英汉对照机械工程名词》。他查阅了我国明代以来涉及工程的书籍数十套,汇编成记有各种名称的万张卡片,按照“从宜”、“从俗”、“从简”、“从熟”四大原则,从中选取一个恰当的名词。例如:pump一词有“恒升车”、“抽水筒”、“运水器”、“哪筒”、“邦浦”、“泵”等14种叫法,他和大家反复琢磨,最后选定“泵”;carburator叫“油壶子”,含义不清,他就按从宜的原则,改为“化油器”;cam叫偏凸轮,不够简捷,便简称为“凸轮”;Ball bearing直译为“球轴承”似乎很贴切,但考虑到当时很多人已习惯用“滚珠轴承”一词,也就从俗保留下来。有些外文名词的概念很难翻译,他常常苦思多日不得其果,于是就创造出新字,如《热工学》中重要概念熵(entropy),焓(enthalpy)等字。这项编辑工作历时一年多,汇集成11000多个名词,于1934年由商务印书馆正式出版,又于1936年、1945年两次增订,词汇由1万多增到2万多。《英汉对照机械工程名词》的出版,受到工程界的热烈欢迎。我国机械工程名词由此逐步统一起来,象“节圆”、“齿节”等机械名词,当初叫起来曾感到不很习惯,现在大家已经非常熟悉了。中华人民共和国成立后,中国科学院编定的《英汉机械工程词汇》前言中指出:“本编是在刘仙洲同志的《英汉对照机械工程名词》基础上进行编订的”。

在教书育人工作中,刘仙洲素以勤奋、严格、诲人不倦著称。他在授课期间,从不迟到早退,更不缺课:课前总是作充分准备,讲课语句简练,条理清晰,论述透彻;在黑板上写字和作图极其工整,一丝不苟。从学者感到容易接受,理解很深。他严于律己,又严格要求学生。他规定学生不得无故缺课,作业和考卷过时不收。有个学生计算飞轮半径,把小数点错移一位,1.2英尺竟成了12英尺,他严厉地指出:“半径12英尺的飞轮,那个厂房要多高?!一个工程师这样马虎将会造成多大的损失!”他在教学过程中一贯采用理论与实际相结合的教学法。让学生在听课的同时,观摩和接触实物或模型;在条件允许的情况下,让学生拆装有关机械,学会使用它们,从而加深理解原理及应用。他认为严谨正规、理论联系实际是培养工程师基本素质的重要条件。他的很多学生毕业后.在工作岗位上勤勤恳恳,认真负责,理论与实际密切结合,做出了突出的成绩,这是与刘仙洲当年潜移默化的影响分不开的。

刘仙洲长期从事农业机械的研究工作,对发展适合我国国情的农业机械作出了贡献。

1920年,华北五省大旱,他自行设计并在留法勤工俭学预备班的实习工厂试制了两种提井水的新式水车,一种用人力,一种用畜力,制造简单,效率也高。这种水车被推广200多架,受到农民好评,获得农商部颁发的奖状。抗日战争期间,他在昆明搞过改良犁、水车和排水机的研究工作,并发表论文《中国农器改进问题》。1946年,他又专程到美国考察和研究农业机械,历时一年半。他从西雅图、旧金山到芝加哥,访问了十几个州的农学院、农业实验站、农业机械厂以及灌溉工程,收集有关资料四五百种,并参加美国农业工程师学会年会,会见了该学会第一任会长戴维斯等许多著名农业工程学家。他从考察中得出见解:中国应首先偏重农业,作为推动一切建设的基础。农业机械必须适合中国国情,与其模仿外国的大型机械,不如先对我国原有的畜力机械加以改善,即机械部分改进设计,动力部分仍用畜力,然后求其发展。

刘仙洲回国后,在中国工程师学会作了题为《农业机械与中国》的学术报告,并写成20万字的教材《农业机械》,在清华农学机械系讲授。新中国成立以后,作为华北农业建设委员会委员和华北农业机械总厂顾问,他热情参加在华北推广10万台水车的工作,每周星期六到厂研究农业机械改进试验中的关键技术问题。1956年,他主持制定我国农业机械化电气化的长远规划,为我国农业科技事业发展奠定了基础。他还建议华北农业机械总厂创办农业机械专科学校,并亲自担任教务长和讲课;建议清华大学成立农业机械系和农田水利专修科,并将自己多年收藏的农业机械书刊700余册赠予学校。这些专业毕业生,今天已成为全国各地农业机械事业的骨干力量。

在中国古代机械工程的研究中,常常可以遇到同一发明有好几种彼此互异的记载,而同一记载又往往出现在好几种不同的版本中,刘仙洲总是全面掌握这些文献,逐字逐句加以校核,去伪存真,一丝不苟。例如车的发明者,相传有七八人之多,有人甚至认为诸葛亮曾经发明过能够自动运行的“木牛流马”。刘仙洲博览古今书籍,特别是宋代的几项文献,断定“木牛流马”就是今天常见的独轮小车,而且是由蒲元等多人创议,诸葛亮只是采纳制造而已。他还从西汉许慎所著《说文解字》中找到“辇”(即“一轮车”)这个字。西汉刘向著有《孝子图》,早于《说文解字》100多年,从东汉武梁祠石刻画像上,可以看到孝子董永所推的就是这种独轮车。由此可见,独轮车创始时代至少可以推到西汉,诸葛亮只是用在“难于上青天”的蜀道上运粮而已。至于把独轮车叫木牛流马,都是由于无牛马而实有牛马之功而言,正像现在把拖拉机叫“铁牛”,把摩托车叫“电驴”一样。

又如《宋史》卷一百四十九《舆服志》所载吴德仁指南车的结构,是“左右龟鹤各一”。这句话可以理解成“左有一龟,右有一鹤”,也可以解释为“左右各有一龟一鹤”。理解不同,指南车的构造也就不同:前者外围六轮,后者外围八轮。刘仙洲通过反复研究,虽然发现两种结构都有可能制造,但一定要弄得非常确切,做到可靠可信。为此,他专门请教了汉语专家,又特地考证了北京故宫太和殿前龟鹤的古迹,认定应按后一种理解,方着手绘制成图。在同书中,还记载燕肃指南车的构造,殿本宋史有“系右小平轮一匝”的话,刘仙洲怀疑“系”系“击”之误,但不轻下结论,贸然更改,而是认真查阅好几种版本,最后发现百衲本宋史中确系“击”字,才改了过来。 [2]

刘仙洲在学术上最突出的成就是对中国机械发明史的研究进行了开拓工作。国外撰写科学技术史的人,除了提到中国的四大发明外,似乎中国就没什么其他重要发明创造了。实际上,在过去四五千年中,我国人民在机械工程方面的发明创造不仅数量较多,质量较高;而且发明的时间也较早,只是缺乏记载,或者记载不详,更无图例可据。早在20年代,刘仙洲就开始发掘这些宝贵的文化遗产,1933年写出了《中国旧工程书籍述略》,1935年发表了包括交通工具、农业机械、灌溉机械、纺织机械、雕版印刷、计时器、兵工等13个方面的《中国工程史料》。在这以后的40年中,不管在怎样困难的条件下,他从未间断过搜集和研究有关资料的工作。特别是中华人民共和国成立以后,他建议在清华大学成立中国工程发明史编辑委员会,查阅我国古书籍2000多种,制成各种资料卡片16000多张。他依据这些文献和考古挖掘的最新成就,深入分析研究了我国机械工程方面的发明创造,在许多问题上作出了自己的结论。1961年他向中国机械工程学会成立十周年年会提交专著《中国机械工程发明史》第一编。在这部专著中,他系统地总结了我国古代在简单机械的各种原动及传动机械方面的发明创造,有些项目早于其他国家几百年,甚至一两千年,为人类科学技术史增添了新篇章。其中10多项重大发明创造,如东汉张衡、唐代一行与梁令瓒的水力天文仪,北宋吴德仁的指南车和卢道隆的记里鼓车,元末明初詹希元的五轮沙漏等,已复制成实物,陈列在北京中国历史博物馆。这部专著中的《中国在原动力方面的发明》一章,已译成英文(Chinese invention in power engineering)在美国出版的Engineering Thermophysics in China杂志上发表。

鉴于我国在古代机械工程发明创造中,农业机械最多,刘仙洲又于1962年发表了专著《中国古代农业机械方面的发明》。这部专著系统地说明了我国古代在整地机械、播种机械、除草机械、灌溉机械、收获、脱粒、加工机械、农村交通运输机械等方面的发明创造。日本大阪大学专门研究中国农业技术史的学者天野元之助对这部专著很感兴趣,曾在日本《东洋学报》上作了详细介绍和评论。

在中国机械工程发明史的研究中,刘仙洲既反对民族自卑,又反对夜郎自大。他主张实事求是,有就是有,无就是无,早就是早,晚就是晚。西方一般认为,机械传动的天文钟是欧洲人在14世纪初创始的。刘仙洲经过长达20年的研究认定,早在公元130年,东汉张衡的水力天文仪就已附有机械性计时器,并据此于1953年编导了一部科教片《钟》。1956年9月,他应邀到意大利出席第八届世界科学史会议。会上,英国剑桥大学教授J.李约瑟(Needham)在《中国天文钟》的学术报告中说:“通过对一些中世纪中国书籍的考察,我们可以确定在公元7~14世纪之间,中国已有创造天文钟的悠久传统”。刘仙洲在自己宣读的论文《中国在计时器方面的发明》中指出,公元2世纪,中国在齿轮的实用上已有相当高的水平,可以推断东汉张衡水力天文仪所附的计时器已经采用齿轮系作为传动机构,否则很难得到上述天文钟规律性的运动。李约瑟当场表示相信刘仙洲的这一推断,在后来发表的论文中承认,这种水力机械钟“肯定是8世纪,也许是2世纪的装置”,并引用了刘仙洲设计的这种水力机械的复原图①。他说“我早就认为,中国天文钟的传统似乎很可能是后来欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。与会专家都异常推崇地说:“想不到在这样的时候,中国已有这样复杂的发明!”但是,有的学者对此仍有疑。回国以后,刘仙洲又根据有关文献和考古新发现进行深入研究,将上述论文重新修订发表,以更加令人信服的材料对这一问题进一步作了明确回答。他确定:张衡是中国创造机械计时器的第一个人,比西方约早1000年。

在治学态度上,刘仙洲是非常刻苦、严谨的。有段时期,他每周讲课12小时,总是争取把课程安排在上午头两节,利用天亮到课前的时间备课,课后全力著述。每天写多少字的著作,他都订出计划,严格执行。

1970年,刘仙洲在他80岁生日那天,工工整整地写了一份《我今后的工作计划》,并拟出《中国机械工程发明史》第二编共10章的写作提纲,文献资料也基本齐备,但癌症使他未能完成这一宿愿。1975年10月,当他被胰腺癌折磨得一连数日不吃东西,仅靠输液维持生命时,他仍用放大镜一字字地阅读文献,用颤抖的手一字字地修改文章。在他很吃力地写完一个“燕”字后,就再也提不动笔了。这是他生平著述300万字中为后人留下的最后一个字 。

为了纪念这位我国机械工程界和工程教育界的老前辈,刘仙洲在国内外的学生和有关社会团体于1988年在清华大学设立了“刘仙洲奖学金”;于1990年刘仙洲诞辰100周年之际,在清华大学举行了纪念会,并出版纪念文集。

期刊论文

出版专著

刘仙洲为祖国工科大学教育事业,以及机械科学和中国机械发明史的研究奋斗终生,为后人留下了宝贵的精神和物质财富。


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