摘 要 通過調研原始文獻,分別對區(qū)慶科于1911年在德國柏林大學,以及溫宗禹于同年在美國哥倫比亞大學完成的博士論文內容及相關信息做了闡釋。認為,此二人很可能分別是最早取得化學博士學位和冶金學博士學位的中國人。
關鍵詞 博士學位 化學 冶金學 歷史 中國人
中圖分類號 N09
文獻標識碼 E
收稿日期:2024 -03 -13
作者簡介:吳限,1980 年生,江蘇南京人,化學博士,材料工程博士,目前在德國弗萊貝格工業(yè)大學從事無機非金屬材料研究。Email: xian .wu@ikfvw .tu -freiberg .de。
① 按照德語習慣,這里的兩個“amino”的首字母“a”應大寫,但該論文標題卻沒這么做。
1907年,李復幾在德國波恩大學物理教授凱瑟爾(Heinrich Kayser)門下完成學業(yè),成為第一個取得物理博士學位的中國人。已有多篇文獻對李復幾及其博士論文作了介紹。相比之下,對于最早取得化學博士學位的中國人及其博士論文,尚無正式文獻予以說明,這引起了筆者的好奇。著名目錄學家袁同禮曾系統(tǒng)考查了早年在美國和加拿大、英國和北愛爾蘭以及歐洲大陸取得博士學位的中國人[1—3],所收信息包括姓名、所在大學、博士論文標題、年份等。在歐洲大陸篇中[3],有個姓名拼法為Ching -Ko Ou的留學生在1911年取得柏林大學的博士學位,袁同禮將此人的中文姓名寫作“吳金科”,其博士論文的德文原標題為“Synthese von Dipeptiden der ε -amino -n -caprons?ure und der dl -α -amino -n -caprons?ure”①,譯為中文即“ε -氨基 -n -己酸與dl -α -氨基 -n -己酸的二肽合成”,屬有機化學領域。而在北美篇中[1],則列有一拼法為Ching -Yu Wen、所示中文姓名為“溫宗禹”的留學生,也在1911年取得博士學位,畢業(yè)院校為哥倫比亞大學,其博士論文英文原標題為“The Effect of Organic and Inorganic ‘Addition -Agents’ upon the Electro -Deposition of Copper from Electrolytes Containing Arsenic”,對應的中文為“有機和無機’添加試劑’對含砷電解液的電沉積銅之影響”,顯然跟化學有關聯(lián)。經(jīng)筆者調查,此二人極有可能分別是最早獲得化學博士學位和冶金學博士學位的中國人。另外,筆者發(fā)現(xiàn),“吳金科”的中文姓名有誤,實際應為“區(qū)慶科”?,F(xiàn)將調查結果呈現(xiàn)如下。
依據(jù)袁同禮的著作中提供的信息,筆者不難找出一些收藏有該論文原印本的德國圖書館,例如格廷根大學圖書館、哈勒 -維滕貝格大學圖書館、萊比錫大學圖書館和柏林州立圖書館。位于萊比錫和法蘭克福的德國國家圖書館雖然藏書頗豐,但其所收書籍出版時間不早于1913年,因此這本1911年出版的博士論文不在其中。位于德累斯頓(筆者居住地)的薩克森州立圖書館雖未收此本,但筆者向該館的遠程借閱服務提出索書申請,拿到該論文的一份復印件,其原件收藏于南德的弗萊堡大學圖書館。筆者遂分別前往萊比錫大學圖書館和柏林州立圖書館筆者持有此二館的借書證,可申請調閱其書庫中的古籍善本。,見到了該博士論文的兩份原印本(圖1)[4]。
該博士論文共31頁(包括簡歷和致謝),封面(作者將其算作第1頁)顯示如下信息:論文標題、批準該博士論文的學校及院系(柏林弗里德里希·威廉大學即柏林大學。哲學院)、作者姓名、作者出生地(中國廣州Canton指廣州市,而非廣東省。)和正式獲得博士學位的年份日期(1911年12月20日)。此外,圖書館做的少許鉛筆標記及印章(時為柏林皇家圖書館)亦清晰可見。
第2頁顯示了該論文的兩位審閱人(E .Fischer博士教授和W .Nernst博士教授按照德國的社會與文化習慣,姓名前的頭銜(尤其是學術和高級職務頭銜)在很多語境和場合下不可省略,因此對“串聯(lián)”頭銜的中文翻譯,會顯得冗長而不自然,但也別無他法。)以及出版社名稱和地址。第3頁顯示德文“獻給我的父母”。第4頁為空白頁。第5至29頁為正式內容,后文將對這部分做詳細闡述。第30頁是作者自撰的簡歷,筆者現(xiàn)將其由德文翻譯為中文如下:
本人Ching -Ko Ou,乃醫(yī)生Pul -Bor Ou及其妻Liang氏之子,無宗教信仰,1885年10月6日生于中國廣州。至1899年于廣州的父宅中學習。1899至1903年在香港皇仁書院學習,1903年冬至1906年夏就學于天津的北洋大學。后前往美國,1906年冬至1909年夏就學于伊薩卡的康奈爾大學,1909年6月在那里獲得文學士學位。1909年冬入學柏林大學。1909年12月在這里的第一化學系通過化學行業(yè)協(xié)會考試。
本人參加了如下教授先生們的講課和練習課:
在天津:Drake,Kweichih,Lo -Tuen -Yung,Peck。
在伊薩卡:Bancroff, Blaker,Brown, Cavanaugh,Chamot, Dennis,Delbridge,Gill,Hutchinson,Nichols,Orndorff。
在柏林:E .Fischer閣下, Rubens, Stumpf,Wichelhaus。
1911年12月14日通過博士考試?!?/p>
第31頁是關于該博士論文工作的說明以及致謝,筆者由德文翻譯如下:
本論文實驗部分完成于柏林的第一化學系,始于1910年1月,止于1911年7月。
承蒙樞密顧問閣下先生E .Fischer博士教授賜予研究課題,并向他對本研究工作的開展所提供的親切而不懈的支持致以最由衷的謝意。
袁同禮在其著作中將Ching -Ko Ou的中文姓名寫成“吳金科”[3]。一百多年前的漢字轉換成拉丁字母多采用所謂的威妥瑪拼音法源于英國漢學家威妥瑪(Thomas Wade,1818—1895)。,與現(xiàn)代漢語拼音有一定差別。盡管如此,按照威妥瑪拼音法[5],“吳”的拉丁字母拼法不應是ou,而是wu,且嚴格來說,“金”的拼法也不是ching,而是chin。筆者猜測Ching -Ko Ou的中文很可能不是吳金科(至少不應姓吳)。要探明這一點,還是得回到那份博士論文。該博士論文所附的作者簡歷里蘊藏了許多有用的線索。在簡歷里,作者說自己是Pul -Bor Ou和Liang氏之子,點明了他的出身家庭和性別。又說他出國之前曾在皇仁書院和北洋大學學習。1862年由英國官方創(chuàng)建的皇仁書院是香港現(xiàn)存最早的公立中學,原名中央書院,后改名為維多利亞書院,1894年改稱皇仁書院。筆者曾向今皇仁書院校史館的工作人員詢問了有關Ching -Ko Ou的情況,對方答復,該校在第二次世界大戰(zhàn)期間遭到損毀,許多歷史資料因此喪失,而在該館可支配的資料中,未能找到相關信息。于是,筆者又將希望寄托于北洋大學的歷史資料。北洋大學始建于1895年,原名天津北洋西學學堂,次年更名為北洋大學堂,1912年改稱北洋大學校,1913年定名國立北洋大學,直至發(fā)展為今天的天津大學。據(jù)資料記載[6],該校1906—1908年由校方資助送出國的學生名單里有一人,其姓名為“區(qū)慶科”,所對應的威妥瑪拼音與Ching -Ko Ou精確匹配,且在時間上與上述簡歷中所描述的完全吻合。因此,可以肯定,Ching -Ko Ou的中文即為“區(qū)慶科”,而不是“吳金科”。該人物的真實中文姓名就此塵埃落定。
區(qū)慶科在博士論文的簡歷里僅對費歇爾(E . Fischer)表達了敬意與謝意,很顯然,費歇爾就是他的博士論文導師。德國歷史上出過許多姓氏為費歇爾的著名化學家,僅是獲過諾貝爾獎的就有三個。此費歇爾為埃米爾·費歇爾(Emil Fischer),是大名鼎鼎的有機化學家,在化學史上乃是重中之重的人物,研究領域涉及染料、糖、嘌呤、氨基酸、肽、蛋白質和脂肪等。費歇爾于1852年10月9日出生在德國萊茵蘭地區(qū)的沃伊斯基興,早年學習經(jīng)商,后入波恩大學學習化學,并跟隨那里的有機化學家拜耳(Adolf Baeyer,獲1905年諾貝爾化學獎)轉至斯特拉斯堡大學,1874年取得博士學位后,又隨拜耳遷往慕尼黑,在慕尼黑大學取得任教資格并成為那里的分析化學編外教授。1881年,他被聘為埃爾朗根大學化學教授,1885年轉至維爾茨堡大學,1892年起在柏林大學擔任化學教授,1902年因對糖和嘌呤的研究而獲得諾貝爾化學獎,成為第一個在有機化學領域獲得諾貝爾獎的化學家,同時也是第一個獲得諾貝爾化學獎的德國人,1919年去世。。
區(qū)慶科論文的第二審閱人是著名物理化學家能斯特(Walther Nernst),他因對熱力學的貢獻獲1920年諾貝爾化學獎。能斯特亦是名人中的名人,他于1864年6月25日出生在德國西普魯士的布里森(今屬波蘭),在蘇黎世、柏林、格拉茨和維爾茨堡學習,1887年在維爾茨堡大學跟隨科爾勞烏施(Friedrich Kohlrausch)取得博士學位,1889年在萊比錫大學的奧斯特瓦爾德(Wilhelm Ostwald)門下取得任教資格,1890年成為格廷根大學講師,次年成為物理化學教授,1905年前往柏林大學擔任物理化學教授,1941年去世。能斯特的研究領域包括熱力學、物理化學、電化學等。
區(qū)慶科的博士論文沒有目錄,作者將其劃分為“理論部分”和“實驗部分”。在“理論部分”(第5至10頁),先是交代了研究背景,指出,人們至今尚未通過蛋白質降解得到α -氨基 -n -己酸,而關于蛋白質腐敗過程中是否生成此物質,尚不明確。作者進一步提到,賴氨酸作為蛋白質分解產(chǎn)物于1889年被發(fā)現(xiàn),后來被證明是α -ε -二氨基 -n -己酸,自此人們開始關注自然界中的賴氨酸衍生物。對于相關的多肽化合物,只有賴氨?;嚢彼峒捌渌狒阎?。作者隨即說明,該博士論文工作旨在制備新的基于賴氨酸的肽,方法是采用ε -氨基 -n -己酸作為起始物,將其與α -溴異己酰氯進行反應,得到α -溴異己酰 -ε -氨基 -n -己酸,后者與氨反應生成亮氨酰 -ε -氨基 -n -己酸,用類似方法可得甘氨酰 -ε -氨基 -n -己酸。但在企圖制備苯丙氨酰 -ε -氨基 -n -己酸時,作者卻只能得到肉桂酰 -ε -氨基 -n -己酸,這與他的導師費歇爾此前的觀察相一致。
為得到甘氨酰賴氨酸,作者欲將氯乙酰 -ε -氨基 -n -己酸溴化,但此溴化物不能結晶,因此無法提純,故而也就得不到純的終產(chǎn)物。在采用同樣的策略制備苯丙氨酰賴氨酸過程中,亦出現(xiàn)中間產(chǎn)物提純困難的問題,且胺化反應進行不順利,故而也無法得到甘氨酰賴氨酸。
有了這些經(jīng)驗后,作者又試圖通過類似的反應途徑研究dl -α -氨基 -n -己酸,由此制備了甘氨酰 -α -氨基 -n -己酸和丙氨酰 -α -氨基 -n -己酸兩種二肽。在制備它們的過程中,沒有遇到之前實驗上的困難,表明此合成方法對它們有效。作者繼續(xù)指出,α -氨基 -n -己酸系衍生物和ε -氨基 -n -己酸系衍生物相比,前者在加熱至熔點溫度時生成酸酐,而后者則發(fā)生分解。此外,作者還提到了實驗中意外獲得的一個化合物,即β -苯基 -α -溴丙酸,但未確定其構型。最后,作者認為,基于這些實驗結果,賴氨酸二肽的研究工作將不是一件易事。
由上可見,此理論部分的內容更像是對該研究工作的一個簡短總結。緊接著在實驗部分,作者以ε -氨基 -n -己酸為起始物,制備了15種化合物,并對后14種做了詳細表征(如熔點、溶解度、元素組成等)。這15種化合物分別是:dl -α -氨基 - n -己酸、α -溴異己酰 -ε -氨基 -n -己酸、亮氨酰 -ε -氨基 -n -己酸、氯乙酰 -ε -氨基 -n -己酸、甘氨酰 -ε -氨基 -n -己酸、β -苯基 -α -溴丙酰 -ε -氨基 -n -己酸、β -苯基 -α -溴丙酰胺、肉桂酰 -ε -氨基 -n -己酸、β -苯基 -α -溴丙酰 -ε -氨基 -α -溴 -n -己酸、氯乙酰 -dl -α -氨基 -n -己酸、甘氨酰 -dl -α -氨基 -n -己酸、甘氨酰 -dl -α -氨基 -n -己酸酐、α -溴丙酰 -dl -α -氨基 -n -己酸、丙氨酰 -dl -α -氨基 -n -己酸、丙氨酰 -dl -α -氨基 -n -己酸酐。
在1924年出版的由貝格曼(Max Bergmann)費歇爾的學生,有機化學家,時任位于德累斯頓的威廉皇帝皮革研究所所長。編撰的《埃米爾·費歇爾選集》中,區(qū)慶科的博士論文被全文收錄[7]。另外,在《德國化學會通訊》1910年第1期上刊登了該學會于同年1月10日召開會議的記錄,其中列出的學會新接收的編外會員目錄中,有區(qū)慶科的名字,居住地為柏林,而貝格曼的名字亦在其中[8]。
盡管區(qū)慶科師從名師,但他從柏林大學博士畢業(yè)之后去了哪里?此后的職業(yè)生涯和生活狀況如何?這些信息,筆者目前尚未查明,有待未來進一步考證。
二 溫宗禹及其博士論文
關于溫宗禹的博士論文[9],筆者找到了加利福尼亞大學收藏本的復印件。論文封面(圖2)顯示了論文標題、作者姓名、攻讀的學位(哲學博士)和所呈交的大學及院系名稱(哥倫比亞大學純科學學院),下方是出版機構名及出版年份(1911年)。
論文的最后一頁(第62頁)上印有作者簡歷,筆者現(xiàn)由英文翻譯如下:
Ching Yu Wen于1881年12月16日出生在中國廣東省廣州市。在天津的北洋大學學習英語和中文,并準備赴美留學。1904年入學麻省理工學院,跟隨Robert H . Richards教授和Heinrich O . Hofman教授學習冶金工程,1908年畢業(yè)。1909年獲得該校的理學碩士學位溫宗禹的碩士論文題為“Heat of Formation of Some Ferro -Calcic Singulo -Silicates”,封面顯示的年份為1908。。1910年與H . O . Hofman教授一起在《美國礦業(yè)工程師研究所通報》上發(fā)表題為“一些鐵鈣硅酸鹽的生成熱”的論文簡歷里給出的英文標題是“Heat of Formation of Some Ferro -Calcic Silicates”,而原論文標題中的Heat為復數(shù)形式Heats(參見[10])。。1909年9月入學哥倫比亞大學,于采礦學院學習冶金學。
從簡歷的內容可見,溫宗禹曾在北洋大學讀書,且比區(qū)慶科入學更早。在北洋大學1895—1900年入學生名錄中,確實有溫宗禹的名字[6]。溫宗禹在碩士和博士階段學習的分別是冶金工程和冶金學,而非化學。冶金和化學是兩個不同的學科,但它們的教學和研究內容會有一定程度的交叉,因此,溫宗禹的博士論文題目和內容同時觸及冶金和化學也就不足為奇了。哥倫比亞大學于1902年規(guī)定,該校所有領域的博士學位必須由純科學學院授予[11]。因此在哥倫比亞大學采礦學院攻讀冶金學博士的溫宗禹所獲得的是該校純科學學院授予的哲學博士學位。至于“宗”的拉丁拼寫為何是“Ching”,尚不得知,筆者猜測可能與方言發(fā)音有關。
溫宗禹的博士論文共62頁,無目錄。第3頁是“致謝”,現(xiàn)由英文翻譯如下:
我要對Arthur L . Walker教授給予的親切意見致以由衷的謝意;特別感謝指導開展此研究工作的Edward F . Kern博士的寶貴建議與批評。
致謝中提到的兩個人物——沃克爾(Arthur Lucian Walker)和克恩(Edward Frank Kern),前一個應是溫宗禹的博士論文導師,后一個則應是他的實驗工作的直接指導者。沃克爾當時是哥倫比亞大學的冶金學教授(至1929年)其前任是知名冶金學家——皓(Henry Marion Howe,1848—1922)。,此前在哈佛大學擔任有色金屬冶金學講師,專長電化學冶金,發(fā)明了一種以他命名的鑄造機,1939年獲得哥倫比亞大學頒發(fā)的托馬斯·伊格斯頓獎章該獎章以哥倫比亞學院采礦學院的創(chuàng)建者托馬斯·伊格斯頓(Thomas Egleston,1832—1900)命名,目的是獎勵在工程或應用科學領域做出杰出貢獻的人。。克恩則于1901年在哥倫比亞大學獲得博士學位,根據(jù)其博士論文所附的簡歷[12],他于1897年在田納西大學獲得化學專業(yè)的學士學位,1898—1900年間在賓夕法尼亞大學讀化學研究生,博士論文完成于哥倫比亞大學的定量化學實驗室,內容是關于鈾的化學分析。此外,筆者還找到一本20世紀40年代哥倫比亞大學教職員的目錄,里面列有克恩的名字,其職務頭銜是冶金學副教授[13]。
論文第4—5頁是引言部分,指出電解液的組成乃是影響電解銅生產(chǎn)的重要因素之一,其中最為有害的是砷和銻雜質,它們會導致銅的脆化和結瘤。因此,須將砷和銻保持在低濃度。一般做法是將一部分舊電解液替換成新的,費時費力。除此之外,陰極邊緣樹狀物的形成也是電解銅過程的一個負面因素。隨后,作者列出該研究的兩個目的:一是阻止砷和銻在陰極上的沉積,二是阻止樹狀物的形成。其方法是使用有機和無機添加物。
第6—9頁為文獻調研部分,總結和評述了相關領域的研究狀況。第10—61頁為實驗部分,主要內容包括銅砷和銅銻合金的制備、陽極的制作、陽極和陰極銅中砷和銻含量的測定、砷的蒸餾操作、還原劑、銻含量的測定、電解液的制備、電解過程和儀器、電解液的循環(huán)、操作模式、陰極銅的分析取樣、不含添加試劑的電解液、含無機添加試劑(氯化鈉、鹽酸、硫酸鈉、硫酸鋁、氯化鋁)的電解液、含有機添加試劑(明膠、單寧、胨)的電解液、既含無機又含有機添加試劑的電解液。作者從實驗結果得出結論,不加添加試劑時,砷含量以及溫度會影響沉積銅的質量,可能是生成了砷酸所致;所用無機添加試劑中,氯化鈉的效果最好;所用有機添加試劑中,明膠和丹寧表現(xiàn)優(yōu)異;所用無機 -有機組合添加試劑中,氯化鈉加明膠的效果最佳,對于組合添加試劑的作用機理,尚無法給出解釋;氯化鈉加明膠是所有實驗中結果最好的一組添加劑,將它們用于含雜質的硫酸銅電解液,所得到的沉積銅呈現(xiàn)出極高的韌性和純度。
美國《冶金與化學工程》期刊在1911年第6期上刊登了溫宗禹提交給哥倫比亞大學的博士論文的主要內容[14],由于該期于6月出版,因此溫宗禹的論文提交不遲于1911年6月。這么算來,溫宗禹取得博士學位的時間極有可能比區(qū)慶科早(后者于12月20日正式獲得博士學位)。該刊同年第7期還登出了克恩和溫宗禹的聯(lián)名文章[15],內容是關于陽極和陰極銅的砷與銻含量的測定,與溫宗禹的博士論文內容直接相關。此外,《美國電化學學會志》1911年刊登了一篇溫宗禹和克恩聯(lián)名的文章[16],其標題與溫宗禹的博士論文標題同名,但在結論部分增加了一些內容。首頁上方顯示,該文章在1911年9月的美國電化學學會第20屆大會在加拿大多倫多召開。上被宣讀;下方顯示,其內容是基于溫宗禹博士在哥倫比亞大學采礦學院的冶金實驗室所從事的研究。
需要明確的是,盡管此博士論文同時涉及冶金和化學,但根據(jù)溫宗禹在哥倫比亞大學攻讀博士的院系屬性(采礦學院)和導師沃克爾的專業(yè)背景(冶金學教授),他應算作冶金學博士,而不能算作化學博士。一個可作類比的例子是中國的第一個物理博士李復幾。他的博士論文涉及的是光譜學,而光譜學同時涉及物理和化學,盡管如此,李復幾只能算作物理博士,而非化學博士,因其專業(yè)背景、論文導師以及完成論文所在的機構均是物理屬性的。
麻省理工學院提供的資料顯示見https://chinacomestomit .org/#/first -graduates/。,溫宗禹(圖3)又名溫善甫,祖籍廣東新寧(今臺山),1904年9月與另五名中國學生一起到達麻省理工學院,1908年取得該校理學學士學位,1909年又取得該校理學碩士學位,其碩士論文題目為“Heat of Formation of Some Ferro -Calcic Singulo -Silicates”,1911年在哥倫比亞大學取得博士學位,返回中國后,成為北京大學采礦與礦物學教授。另有資料顯示[17],溫宗禹返回中國后,擔任過北洋大學咨詢委員會委員,以及北京大學冶金教授、工科學長和評議會成員。
三 結語
區(qū)慶科和溫宗禹于1911年分別在德國柏林大學和美國哥倫比亞大學取得化學博士學位和冶金學博士學位。此二人應分別是最早在化學和冶金學領域獲得博士學位的中國人。本文通過挖掘原始文獻,對二人的博士論文內容及相關信息作了介紹和說明,以期充實中國和西方近代科學技術史資料庫。
致謝 筆者曾向香港皇仁書院校史館詢問Ching -Ko Ou的情況,對方工作人員Joseph Gregory S .Y . Yu及時回信與筆者交流,在此表示感謝。
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The Two Chinese Who Obtained Doctoral Degrees in Chemistry and Metallurgy in 1911
WU Xian
Abstract: The doctoral thesis of Qingke Ou finished at the University of Berlin in Germany and the doctoral thesis of Zongyu Wen finished at the Columbia University in the USA," both in the year 1911," were examined and discussed by studying the original texts. The two persons were probably the first Chinese who obtained a doctoral degree in chemistry and a doctoral degree in metallurgy," respectively.
Keywords:doctoral degree, chemistry, metallurgy, history, Chinese