书城传记华人十大科学家:竺可桢
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第3章

年轻的竺可桢决心以教育救国,从武昌到南京,10年高校教坛耕耘,中国从此开始培养勘破大自然奥秘的气象专门人才。他领导的气象研究所成立后,经过又一个10年,中国现代气象事业掀开了新的一页。

1.执教10年

竺可桢留学8年归来,看到的是满目疮痍的故国山河。尽管历史已经进入了20世纪初叶,世界各国都发生了巨大的变化,可中国仍迈着迟滞的脚步,科学技术更是远远落在西方列强的后面。

在故乡绍兴,竺可桢看到老百姓衣不蔽体,食不果腹,各种庙宇却随处可见,香烟缭绕。他还从当时的报纸上看到这样荒唐可笑的事情:那一年,湖南省久旱无雨,到了7月份,旱情更加严重。省政府的要员亲自出面,让人把两个泥菩萨从城外抬进省城长沙市,供在玉泉山。可是,天气仍然毫无下雨的迹象。于是,他们又想出新的方法,从药店里弄来老虎的骨头,用绳子拴着,投进城外的深潭,据说这样可以使深居潭水中的龙王与猛虎相斗,龙虎斗的结果会导致兴云布雨。这一招当然不见效,结果,省政府办公的大院里,搭起了大戏台,日夜不停地吹吹打打,以祈求老天爷降福赐雨。

这一切强烈地撞击着竺可桢的心灵,在科学之光照耀不到的地方,只能是愚昧和黑暗占统治地位。

当时,向竺可桢发出聘书的有上海海关、武昌高等师范学校、南京高等师范学校。其中,海关的薪俸最高。但是,中国海关从清朝即为外国列强所把持,严重损害着中国主权。他们在沿海设置了气象网,窃取中国气象情报。竺可桢日思夜想的是夺回气象主权,怎么能为了高薪去海关效力?他想,只有为国家多培养人才,才可以挽救国家。他决定去高校任教。

回到阔别8年的故里,竺可桢拜望了亲友、师长,祭悼了父母的亡灵。家里的许多事情需要他一一承担,父母的坟址低洼潮湿,等待他尽快迁移;亡兄的遗孤待抚,寡嫂居无定所……国事、家事、天下事,事事关情!竺可桢没有一味地感伤叹息,安排好家事,他怀着“科学救国”的理想,走上了高校讲台。

1919年,竺可桢应武昌高等师范学校(今武汉大学前身)的聘请,到该校教授地理学和气象学。

1920年,竺可桢又受聘到南京高等师范学校(今南京大学前身)执教。

1921年,南京高等师范学校扩建,改校名为东南大学。在竺可桢的倡议下,东南大学成立了地学系,并由竺可桢出任系主任。这是我国大学中设立的第一个地学系。地学系下设地理、气象、地质、矿物四个专业,其中的气象专业也是我国大学的第一个气象专业。中国从此开始了自己培养气象专门人才的历史。我国有建树的老一辈气象学家中,许多人都是竺可桢这时期的学生。

竺可桢讲授的课程有:地学通论、气象学、世界地理。

《气象学》是竺可桢自己编写的教材,他由浅入深地引导学生们认识空气的由来;认识不同高度的空气成分,认识温度、气压,云雾霜雪,雷雨、冰雹,风、风暴与台风……安静的课堂上,竺可桢引经据典,深入浅出,把复杂的气象学知识“润物细无声”地传授给学生。学生们跟随着他,在神奇的气象空间出入,探悉风云变幻的无穷奥秘。

《地理学》、《气象学》都属于应用型的学科。竺可桢在教学中非常重视学生实践能力的培养,野外实习是地学系各科必修的课程。

那是个星汉灿烂的夏夜,东南大学的操场上围坐着许多地学系年轻的学生。这是竺可桢召开的露天学术研讨会。他指点着美丽迷人苍穹中的星座,从二十八宿谈起,一直讲到航海、测量及农业生产。演讲中,有学生不时地提问。许多漫步在校园乘凉的外系学生也被吸引了过来,这场别开生面的学术演讨一直持续到深夜,大家才余兴未尽地散去。

竺可桢还在校园里设立了气象测候所,以训练、培养学生的实际工作能力。

东南大学校园东侧,有一个僻静的院落,叫梅庵。梅庵内环境幽雅,松青草绿,特别是春天,迎春花开得金灿灿的一片。地学系气象专业的气象测候所就坐落在这里。

测候所购置了比较齐全的仪器设备,并聘请了专人规范管理。竺可桢在这里指导学生进行观测训练,每周对观测结果进行分析。他亲自撰写气候报告,定期与国内外其他气象台相互交换。

当时东南大学气象仪器设备的完好性,观测记录的可靠性,在全国首屈一指。

竺可桢不仅仅看重学生的考试成绩,更重视学生的实际工作能力和科研能力。他任教的一些课程,不采取记分制考试,而是让学生通过运用所学习的理论知识,结合气象观测实际,写作一些专题报告。他十分鼓励并热情帮助学生进行科研和翻译。

教学之余,竺可桢埋头科研和著述。在高校执教期间,他在国内外科学刊物上先后发表论文60多篇。特别是他利用古代典籍中的物候记载研究中国历史上气候的变迁,这是竺可桢科研工作的一个创举。他的《中国对气象学的若干新贡献》、《南宋时代我国气候之揣测》、《中国历史上的旱灾》等著述,形成了他在这个领域专题研究的一次高潮。

《南宋时代我国气候之揣测》的研究思路,萌发于1923年。当时竺可桢读到一位欧洲气象学专家的一篇文章,那位专家的研究结果表明,欧洲大陆在12世纪初到14世纪初的200年间,天气比其他各世纪要冷。竺可桢想到:中国的面积和整个欧洲差不多大,气候状况也相当复杂。这位欧洲气象学家的研究结果是否能说明中国的气候问题呢?由此,他开始了自己的科学研究。

他首先分析,12世纪初到14世纪初正是中国的北宋末期到元中时期。怎样才能知道那长达200年间的气候呢?竺可桢翻开了《二十四史》。

《二十四史》这部卷帙浩繁的史书,囊括了从春秋战国到明代各个时代的政治、军事、经济、文化等各方面的史料,其中也包括对天气冷暖的记载。

可是,当时并没有温度计等观测仪器和相应的数据。竺可桢反复查找,找到了不同时期统一的气候冷暖依据:降雪。降雪是天气寒冷的标志。天冷得早,降雪就早。天冷得时间长,最后一次降雪的时间就晚。这样,从降雪次数的多少和降雪时间的早晚,就可推断那个时期的天气冷暖。

要从“二十四史”中搜集到所需要的资料,不仅需要精深的气象学专业知识,而且要精通中国的古代典籍。竺可桢从幼年时打下了深厚的文史基础,这时有了用武之地。

竺可桢把“二十四史”中各朝代关于降雪的记录都一一查阅并抄记下来。他发现,各朝代中宋朝降雪记载较多,而其中又以南宋为最多。从1131年到1264年的133年间,南宋国都临安(今杭州)春天降雪有41次之多。

接着,竺可桢对古代和现代的气候材料进行了汇集研究。这些材料证明:南宋比唐朝、明朝和现代都要冷。据此,他写出了论文。

竺可桢的研究结果使人们眼界大开。不仅使人们回望过去,还提醒人们预测未来。他使人们想到,在人类社会呈螺旋形发展的时候,自然界的气候也有某些阶段性的循环往复。当我们今天惊呼全球气候变暖,温室效应导致冰河融化、海平面上升的时候,也许一个新的寒冷的气候时代正在悄悄地到来。正如这些年参加南极科学考察的科学家所称,南极存在的大量树木化石显示,200万年前的南极曾经温暖而潮湿,树木生长茂盛,花草竞相开放。竺可桢在20世纪初,通过研究证明,地球上的气候是呈波浪形起伏不定的。

1927年,竺可桢的《论以岁差定〈尚书·尧典〉四仲中星之年代》,发表在《科学》、《史学与地学》两个刊物上。这是竺可桢在天文学史方面的重要著述,它开辟了用现代科学方法整理古代天文史料的道路。他的研究在历史学界产生了巨大的影响。

20世纪20年代,我国史学界出现了对古代史料重新估价的疑古派。作为儒家最早经典的《尚书》(又名《书经》或《书》)首先受到了怀疑,疑古派认为《书经》系后人的伪作。但另一派人认为,不能轻易地怀疑一切古籍。当两派争执不下时,竺可桢异军突起,他从《尚书·尧典》所记载的“日中星鸟,以殷仲春”“日永星火,以正仲夏”“宵中星虚,以殷仲秋”“日短星昴,以正仲冬”入手分析研究,认为这是古人在春分、夏至、秋分和冬至四个节气这一天观测天上恒星的记录。

他对此进行了周密的推论:先考虑观测时间地点(主要是纬度),再研究“鸟、火、虚、昴”属于当今的哪些星座,然后从1927年的《天文年历》中查出这些星座的赤、经数据,再将这些数据与从理论上求出四个节气时南中星的赤经数据相减,将所得到的差数用岁差常数(50.2"/年)来除,就得出了这是1927年以前多少年所观测的星象。为了检验自己的方法的正确性,他先用这个方法对确实可靠的《汉书》中的记载星相进行了试算,发现十分相符。再把它应用到《尧典》上,所得结果是:《尚书·尧典》中所记的四仲中星,除了“日短星昴”外,其他三个都是殷末周初即3000多年以前的天象。

历史学家徐炳昶读了这篇文章,无比佩服。他说:“读到竺可桢先生所著之文,欢喜赞叹,感未曾有!余以为,必须如此才能配得上说以科学的方法整理国故!这样一篇严谨的文字印出,很多浮烟涨墨的考古著作全可以抹去了!”

事情过去50多年后,科学家赵庄愚先生根据《尚书·尧典》中的上下文及参考其他古代典籍判断,认为四仲中星不是在一个地点观测的,而是在“畅谷”(今山东北部)、“明都”(今湖南长沙南部)、“昧谷”(今甘肃境内)、“幽都”(今北京一带)这4个地方观测的。这样确定了观测地点之后,再采用竺可桢的方法计算,结果证明,“日短星昴”也不例外。四仲中星属于一个系统,属于距今4000年以前的天象,也就是夏朝初年的天象。

从武昌到南京,竺可桢执教高校不觉已有10载。桃李无言,下自成蹊。东南大学新型的地学系因培养出了我国最早的一批地理学、气象学、地质学方面的专家而声名大振。30多岁的竺可桢著述颇丰,事业有成,令国内外学界瞩目。

这10年,也是竺可桢生活相对安定的10年。他于1920年与出生于书香之家的神州女学教师张侠魂结婚后,已有了长子竺津(希文)、长女竺梅和次子竺衡。

2.走马上任北极阁

中国现代的气象观测,始于1911年。当时的政府在北京东城钦天监设立了中央观象台,隶属于教育部。

1913年观象台增设了气象科,由刚从比利时留学回国的蒋丙然负责。气象科管辖张北、库伦、开封、西安等处气象测候所。另外,农业、水利、航空等部门,也设立了一些气象测候所。20世纪20年代初,由于军阀混战,这些测候所因经费短缺而陷于停顿状态。

当时在我国国土上,还有法国神父经办的上海徐家汇观象台,德国人在青岛设立的气象台,这一切给我国近代的气象事业打上了殖民地、半殖民地的色彩。竺可桢对这种状况十分愤慨焦虑。早在1916年留学美国期间,他就撰写了《中国之雨量及风暴说》,他在文章中谈到,国内洪水肆虐,造成灾难与饥馑,因为不能预测各地雨量的多少,所以难以防备。由此可知设立气象台的重要性。

1921年,竺可桢在《论我国应多设气象台》一文中说:“昔人有言,人定胜天。今日世界各国文化之优劣,可以其国人控制天然环境程度定之。因田野山林之满被丛林荆棘也,故持斧柯以戡平之。因江河湖海之足以阻绝交通也,故筑桥梁以联络,造轮船而航渡也。因风云之变更不常也,故设气象台以窥测之。”他列举了外国人在中国建气象台的实例,叹息道:“夫制气象图,乃一国政府之事,而劳外国教会之代谋亦大可耻也。”

竺可桢在笔记本上记下了这样的话:

美国的领土面积略小于中国,气象台站却有200座之多。

日本的国土面积只有中国的几十分之一,气象台站却有56座。而且,日本还对中国的沈阳、长春、天津、南京、杭州等地的气候状况进行观测,并且把测得的这些地方的气候状况和日本的神户、大阪的气候排列在一起。

1922年,中华教育改进社在济南开会,当时的中央观象台曾提出建议:拟请各省在省属各县选择一所中学或小学,负责记录当地的雨量情况。为了保证这项工作的开展,各地政府只需向每所学校多拨5元钱的仪器费。可是,由于这5元钱的经费无法落实,这个建议也就如石沉大海。

1927年北伐革命胜利,国民政府建都南京,设立了国家最高学术机关———中央研究院。蔡元培先生任中央研究院院长,杨铨(即杨杏佛)先生任秘书长。中央研究院下设观象台筹备委员会,1928年筹备委员会分为天文研究所和气象研究所,竺可桢被任命为气象研究所主任。

竺可桢离开了熟悉的校园和学生,面对中国气象事业一穷二白的局面,他心中涌动着开创中国气象事业新局面的激情,涌动着夙愿得以实现的兴奋和喜悦。

当时的中国,没有统一管理气象工作的机构,气象研究所建立后,责无旁贷地肩负起了双重任务:它既是全国气象学术研究机构,同时又是全国气象事业的领导机构。竺可桢出任气象研究所主任后,要做的事千头万绪,在筹建北极阁气象研究所的过程中,充分显示出他杰出的领导才能和实事求是的科学精神。