李艳
在湖南省双峰荷叶镇天坪村曾国藩的故居“白玉堂”里,有一架小小的机器,这是中国历史上第一台蒸汽机的复制品。它就诞生于曾国藩一手创办的中国近代第一家军械工厂——安庆内军械所。
安庆内军械所,1861年由曾国藩创设于安徽怀宁安庆大观亭,是清末洋务运动中最早的官办新式兵工厂。安庆内军械所创设之初命名为安庆军械所,“内”字为曾国藩后来添加,这其中可是大有玄机。
1861年,曾国藩率湘军顺江而下,在鄱阳湖口与太平军大战,几经对峙、反复拉锯后终于攻破安庆城。湘军入皖,曾国藩却没有庆功的心情,在安庆指挥部里,他拟定了四大计划,即续办团练、造机器船、造枪炮、造火药。为此要筹建机器局,他命令两江下属遍访机巧能人,目标是建成一个生产火药、炸炮、劈山炮、子弹、小火轮的近代军工厂。
1862年1月,曾国藩正式命名筹办的机器局为“安庆内军械所”。军械所的行政办公地点就在今安庆市东门沿江路航道段往北15米处。所内筹建机器局、火药局、善后局、谷米局、百货厘局等。
曾国藩在“安庆内军械所”名字上的斟酌,一方面可以归之为他的政治智慧,另一方面也可以反映出那些以他为代表的“洋务运动”领军人物“振我国邦”的勃勃雄心。
政治方面,曾国藩的湘军是由地方乡勇组建而成,不直接隶属于清廷,而后又在与太平军作战的过程中不断壮大,成为当时新兴的中坚力量。曾国藩虽然为清剿太平军立下巨大功劳,但是清廷在重用他的同时,对他也相当猜忌。因此如果大张旗鼓兴建自己的兵工厂,难免会引起朝中大员的非议。为了消除朝廷的疑心,谨慎行事的曾国藩绞尽脑汁地在名称中加了个“内”字。
这样一来,安庆“内”军械所代表的含义就是,这只是湘军内部的一个兵工厂,湘军只是一支地方武装,并没有图谋不轨和“放眼天下”的野心,加一个“内”字是为了让清政府放心。
“内”字更本质的含义,还在于创办军械所的资金来源于湘军军费开支,其生产的子弹、火药、炸炮、劈山炮、火轮船等武器器械全部用来供给湘军及其支部楚军、淮军,也就是说从资金来源和产品分配看,这个军工厂完全是内向的。
此外,曾国藩还坚持安庆内军械所全用中国人,工人一小部分是从湘军中选拔,另一部分是蔡国祥准备接收阿斯本舰队未成而留下的200名士兵。曾国藩的这种想法根源于在镇压太平天国的过程中,深切地体会到“实赖洋炮之力”。曾国藩的具体想法是“购买外洋器物……购成之后,访募覃思之士,智巧之匠,始而演习,继而试造”,即从外国购买机器,由中国人仿造。曾国藩相信只要“智者尽心,劳者尽力,无不能制之器,无不能演之技”。一方面认识到“洋炮之力”确实要强于中国的大刀长矛,但另一方面他也坚信凭中国人的智、力,完全可以造出不逊于洋人的“器物”。
曾国藩曾为了朝廷“借师助剿”之事,发出了“愧耻难当”的悲叹,视为中国之“大耻”。“中华之难,中华当之”,以此来看“内”字还蕴含着要与洋人外器争一口民族之气的深意。
安庆内军械所和后来的江南制造局相比,经历了手工工场向机械化、半机械化操作的机器工厂的转变,但是不可否认安庆内军械所采用的手工制造方式是创举,也是发展过程中必不可少的起步阶段。
当时的军事工业和民用企业中,最主要的发动机是蒸汽机。蒸汽机的应用标志着机器代替了手工劳动,全部机械化的生产以此为根基,对中国近代工业的发展具有决定性的意义。
中国第一台蒸汽机就诞生在安庆内军械所,它的制造者是近代著名数学家徐寿、华衡芳。在筹建军械所时,江苏巡抚薛焕将徐、华二人送至曾国藩帐下,此二人精通光学、数学等近代自然科学,是当时曾国藩视野内了解西方较多的中国科学家,但二人共同的缺陷是都缺乏实际工艺经验。可见两人能够研制出第一台蒸汽机实属不易。
早在19世纪50年代,徐寿与华蘅芳就从《博物新编》一书中获得了有关轮船制造,特别是有关蒸汽机和锅炉动作原理、机器制造工艺知识。徐寿还曾依据《博物新编》中汽机略图,制成轮船汽机小样。除《博物新编》外,当时魏源的《海国图志》中也有一些关于制造蒸汽机和火轮船的文章,其中《火轮船图说》图文并茂,详细说明了蒸汽机的全部机件、结构以及蒸汽的流通路线。在收集了一系列制造轮船的资料以后,徐寿等人还到安庆江边察看外轮的行驶情况,并上船观察和测绘轮机的动作和主要部件。两位数学家就这样一步一测,凭着实测和数学基础设计出了图纸。
各项工作准备就绪后,徐寿等即着手进行锅炉和蒸汽机的建造。凭借着高超的技艺,他们用原始的手工方法制造出了蒸汽机模型所需的各类零部件。经过3个月的奋战,完全由中国人自己制造的第一台蒸汽机終于研制成功。该机以锌类合金制造,汽缸直径1.7寸,引擎转速每分钟240转。以这台蒸汽机的结构来看,可与当时世界上最先进的蒸汽机媲美,其结构及功能都是世界上第一流的。
曾国藩在日记中骄傲地写道:“华蘅芳、徐寿所作火轮船之机来此试演。其法以火蒸气贯入筒,筒中三窍:闭前二窍则汽入前窍,其机自退而轮行上弦;闭后二窍则汽入后窍,其机自进而轮行下弦。火愈大则汽愈盛,机之进退如飞,轮行亦如飞,约试验一时。窃喜洋人之智巧我中国人也能为之,彼不能傲我以其所不知矣。”
1862年7、8月间,制造出我国第一台蒸汽机后,同年底,“黄鹄”号的雏形——中国第一艘小火轮试制成功。据《清史稿》记载,1863年安庆军械所实现了一艘暗轮蒸汽船的试航,这艘船更像是一条载有蒸汽机的3尺长的木船模型。而到了1864年初春,曾国藩登上了长约9米,两侧装有大轮的中国人自己研制的明轮蒸汽船。到1866年,在安庆一号蒸汽暗轮船和安庆一号蒸汽明轮船的基础上,放大船样,改制试航,终于造出了和当时世界上其他轮船性能相当的“黄鹄”号。
“黄鹄”号轮船,为木壳明轮船,以蒸汽为动力,载重25吨,长55尺,高压引擎,单汽筒,直径一尺,长二尺。主轴长十四尺,直径二寸四分。锅炉长十一尺,直径二尺六寸,机器集中在船的前半部,在长江试航,顺流时速大约28华里,逆流时速约16华里。制造这艘轮船除回转轴、锅炉所需钢材为舶来品,其他一切设备和工具完全采用国产材料自己制造,全部造价白银八千两左右。在中国科技史上,“黄鹄”号的制造开创了我国的近代造船业。
如果要探究中国近代最早的科研基地在哪里,那么安庆内军械所当之无愧。这里汇聚了一大批近代工业发展所需的科技和人才,也形成了科研院所的雏形。
安庆内军械所权辖除前述数局外,还下设3处手工工场:造船厂在安庆城西门,今德宽路老染织厂;火药厂在东门,今人民路第一小学与迎江区政府办公楼之间;火炮场在北门,今南庄岭。各厂在技术专家指导下统一运作。
在试制火轮的同时,安庆军械所还研制成功了“坐劈山炮”(又称西式开花炮、西瓜炮),它能“发射开花炮弹,或称炸弹,能在半空炸裂”。专家研究表明,那时安庆制造的“西瓜大炮”在国防上的作用相当于今日的导弹,其威力可见一斑。在早年的鸦片战争中,林则徐和他的炮师丁拱辰已用手工制造铁(铜)炮,但都是实心弹,惟安庆内军械所所造为前膛炮,也可用手工翻砂铸成,威力如前。有限的史料中,还留有安庆内军械所仿制国外各种手枪、加特林机关枪等记录。
安庆内军械所此后聚集了一批当时中国著名的科学技术专家,除徐寿、华蘅芳之外,还有龚芸棠、徐建寅、华世芳、张斯桂、李善兰、吴嘉廉等,更有我国著名的“留学生之父”,中国第一个耶鲁大学毕业生容闳。
徐寿、华蘅芳对学习西方自然科学、工程技术都有很深的兴趣,热衷科学实验。徐寿的设计和制作能力很强,据称“制器置机,皆出寿手制,不假西人”。除造船外,后来还供职于上海江南制造局,建议设置西方自然科学、工程技术书籍翻译馆,先后译书数十部,有船、炮、枪弹等多项发明,还参与筹办了大冶铁矿、开平矿物局、漠河金矿,推广机器缫丝技术等。他是最早系统介绍当时的西方化学知识的化学家,所创的很多化学译名沿用至今。
华蘅芳研习数学,在制造蒸汽轮船的工作中主要负责“推求动理,测算汽机”。1867年起主要在江南机器制造总局翻译近代科学技术书籍。1887年起,先后任教于天津武备学堂、武昌两湖书院、江南机器制造总局等处。华蘅芳与外国人合译多种关于数学、矿物学、地学、气象学的科学技术书籍,其中《决疑数学》《三角数理》《代数术》《微积溯源》等,将代数学、三角学、微积分学、概率论介绍入中国;《金石识别》《地学浅说》将近代地理学知识传入中国。
徐建寅是徐寿之子,现代兵工学家。在随父研造“黄鹄”号时,“屡出奇思以佐之”,任职江南机器制造局后,又协助其父研制轮船多艘,开中国造船工业之先河。徐建寅父子与西人傅兰雅、金楷理协作翻译了《化学分策》《冷机尺寸》《炮和铁甲论》等西方科学技术论著。其间,徐建寅还与傅兰雅等在上海创办格致书院,为传播近代科学知识、兴办近代科学教育起了示范作用。1875年筹办山东机器局,是今天山东化工厂的前身。1886年会办金陵机器局,采用西法制成新式后膛招枪和铸钢。1889年维新变法时任农工商督办,后任福建船政局马尾造船厂提调,湖北省营务总办,保安火药局、汉阳钢药厂督办。著译有《造船全书》、《兵学新书》、《化学分原》、《水雷录要》、《欧游杂录》等40余种。
容闳于1863年被这些科技界的友人急召去安庆谒见曾国藩,会谈中曾国藩接受了容闳“觅制器之器”(购买制造枪炮的机器)的建议,并出巨资委托容闳出国购买制器之器。容闳抵美购办机器100多种,为江南制造局的成立奠定了基礎。容闳最具开创性的成就是通过曾国藩、李鸿章和丁日昌,说服朝廷并亲手向海外输送了我国首批留学生,为中国近代工业化做出了巨大的贡献。