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谁是第一个发Nature的中国学者?

  来源:知社学术圈

  曾有文章称中国近代著名科学家徐寿师长是第一位发外Nature论文的中国人。据称这篇“论文”商议的是笑器的声学题目,发外在1881年3月10日的Nature。原形是否真的如此呢?吾们答读者的请求,对此予以考证,效果有许众有有趣的发现。

  徐寿的声学发现

  在1881年3月10日的Nature, 实在可以找到这篇“论文”,有照片为证,发外在当期的448页,商议中国的声学题目:

  可是题目来了,读者们不必要郑重就可以发现,这篇题为Acoustics  in China的“论文”,编辑在起头就注解了,其实是一封读者来信,是晚清著名传教士John Fryer在1880年6月1日由上海写给著名的物理学家、英国皇家学会会员John Tyndall教授,同时投给Nature发外的。而收到这封信的W.H。 Stone博士,在1881年1月8号,还对这封信做了点评,附在信后一并发外。以下是论文的一连照片:

  可题目是,这篇“论文”涉及到三幼我,初望貌似和徐寿师长都异国什么有关。不过详细浏览的话,信中商议的声学题目,实在是徐寿师长不悦目察到的,而且徐寿的儿子和傅兰雅,也就是John Fryer,还一首将Tyndall教授的声学专著翻译成中文:

  从信中可以望出,徐寿通知傅兰雅,Tyndall教授的声学专著称启齿或者闭口管里的震动模式的个数与管子的长度成反比:

“in both stopped and open pipes the number of vibrations executed in a given time is inversely proportional to the length of the pipe”

  然而他发现这个结论只适用于弦和闭口管,而并不适用于笛、箫等含有启齿的管状体。徐寿经历实验发现:长度为9英寸的黄铜管,从其吹气口吹气,可发出一个特定音符(共振频率),但砍失踪一半后,却不声援该音符的八度音(2倍频);只有将其长度再减往0.5英寸,仅仅剩下4英寸时,才可以声援八度音。这个修整比例也许是4/9,与他所知的声学理论相悖。所以,徐寿期待也许注释为什么启齿管与闭口管和弦的震动特性不按照相通规律,并想晓畅对于任何启齿管的长度修整比例及计算手段。

  在信后的点评中,Tyndall教授挑到徐寿(Fryer)的这一不悦目察是准确的,并指出其书上有注解表明启齿管一端封闭后其声援的音符比两端启齿管的八度音(1/2倍频)略幼。Stone博士进一步指出徐寿期待晓畅的修整值是可以求解的。Mr。 Bosanquet的实验钻研发现启齿管的修整值约0.635r(r为管子半径),吹气口的修整值约0.59r。Mr。 Bosanquet还指出,理想Bernouilli(伯努利)方程是倘若气体(波)在管中的状态是不息的;但笛子和箫有一系列的反射点和面,产生的反射信号会修整Bernouilli理论预言的共振频率。

  由于回信点评的注释略显含糊,吾们也请示了中国科学院深圳进步技术钻研院声学行家蔡飞燕钻研员。蔡博士是武汉大学物理系卒业,不息凝神人造声场的理论及其在生物医学工程中的行使钻研。她注释道:

  1。 理想伯努利方程可描述绝炎可反的可压缩气体的能量守恒,也许推导出理想声波基本方程。经历声波的基本方程与理想边界条件,可以解析计算出理想弦和闭口管的共振模式、频率与长度的有关,并也许得出共振模式的个数与管子的长度成反比有关;

  2。 然而笛子和箫,有两处并不悦足理想条件,即两端的启齿和管上的幼孔组织:

  a) 对于启齿管,管中的流体 (波) 在管口处边界条件是突变的,不悦足数学中的完善柔或硬边界条件,所以也不及够直接从方程中解析计算其共振模式。长度与共振模式的有关不再是线性的,所以其模式、共振频率与长度的有关必要进走修整。Harold Levine 和Julian Schwinger (1965年诺贝尔物理学奖获得者) 在1948年Physical Review文章上厉格求解了启齿管修整值约0.6133a,且随着频率添高 (ka 变大),修整值越来越幼[1]。如下图所示 

计算的尾端修整l/a(a为管半径)与归一化频率ka之间的有关计算的尾端修整l/a(a为管半径)与归一化频率ka之间的有关

  b) 管上有声孔,也会修整管中的共振模式、频率与长度的有关。

  总之,由于笛子和箫不悦足震动方程的完善编制,由震动方程解析计算获得的模式或频率与长度的线性有关必要进走正当修整。

  经历文献调研,已有学者对这类题目做了编制的理论钻研[2][3],定性注释如下图所示:

  笛子的声学长度(可声援其最矮共振频率的半波长)比其组织长度要长,答为几何长度+修整启齿长度k1+修整声孔长度k2。其中启齿处的震动空气可以近似解析为一个半球状微气泡的声场。其修整值k1≈2r/3 ;声孔处可近似转化为柱状体的声场,其修整值k2无近似外达,其与声孔的大幼、形状、做事频率等均有有关,详细推导可以参考文献[2]和[3]。

  中国第一篇Nature论文?

  至此,这篇声学“论文”的来龙往脉答该相等明了了。徐寿发现笛子和箫不悦足声学方程的展望,将此通知他的良朋傅兰雅。傅兰雅给Tyndall教授写信请示,并投给了Nature。Stone博士对信做了点评,并将其在Nature发外了出来。

傅兰雅、徐寿、与John Tyndall傅兰雅、徐寿、与John Tyndall

  一个有有趣的点是,即便在100众年前,要发外一篇Nature“论文”,也必要显耀的身份与地位的,即便是像读者来信如许的文字。徐寿自不必说,傅兰雅也是传怪杰物,晚清著名传教士和翻译巨匠,在华30余年的时间里,翻译或与他人相符译的西方著作129部,而且和徐寿一路竖立格致私塾,出版科普杂志《格致汇编》。他后来往了美国,担任添州大学东方说话文学教授。1911年,傅兰雅还施舍6万两白银,在上海创办盲童私塾。而John Tyndall教授则是英国皇家学会会员。这篇文章自然源于徐寿的郑重不悦目察与实验,与傅兰雅和Tyndall的地位也不无有关。但所以说徐寿发外了一篇Nature论文,甚至是发Nature论文的第一个中国人,就有点牵强了。

  那么,原形谁发外了中国的第一篇Nature 呢?

  带着这个题目,吾们在Web of Science以中国(China)为地址做了检索。遗憾的是Web of Science 收录自1900年最先,此前无法查证。以下是吾们的发现:

  第一篇来自中国的Nature“论文”出现在1904年,作者是A。 Tingle,也是一位老外。查找原文发现,这是一篇只有三段的读者来信,写的是竹子开花:

  读下来可以发现,Tingle以前四月在山东经历了他闻所未闻的竹子开花,当地老平民视为不祥之兆,所以写信给Nature读者请示:

“Can your botanical readers give me any information about the flowering of the bamboo?”

  此君落款是山东省济南府皇家省立私塾,想必是一位外教或者传教士。从Web of Science可以发现,他还陆不息续在Nature发外过一些如许的豆腐干读者来信,但要说是中国第一位Nature作者,也是牵强了。Web of Science检索出来的前几位,都是老外,情形也和Tingle的读者来信大同幼异:

  那么,第一位发外Nature论文的中国人,到底是谁呢。

  第一个发外Nature论文的中国人

  中国人在Nature发外的第一篇厉格意义上的学术论文,出现在1930年, 作者是YH Woo。

  这自然是远近著名的物理进步吴有训师长了,时任清华大学物理系教授,以编制、精湛的实验为康普顿效答实在立做出了主要贡献,却与诺贝尔奖擦肩而过。而这篇论文所钻研的,正是他以此著名的X光散射题目:

  至此,第一位发外Nature论文的中国学者,就水落石出了。不过既然已经走了这么远,也许趁便再查一下自在后新中国发外Nature的第一人:

  这篇论文到1979年才展现,来自邹承鲁师长。而这,是检索出来的自1900年以来来自中国的第24篇Nature论文,包括那些读者来信。而截至2017年,以China为地址检索出来的Nature论文,已经有1231篇:

  固然说Nature论文只是一个缩影,从中也可望出吾们在科学周围走过的百年历程。

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