厚重濮阳由濮阳历史文化学者史国强 题写
徐有贞 画像
天下上最早的水箱放水流体力学物理实验
明代徐有贞在台前县沙湾的科学实验
领先欧美科学家同类实验近400年
史国强
徐有贞是明朝历史上有分外影响的人物之一。他策划 “夺门之变”，并陷害于谦，有“秦桧第二”之称；他管理黄河，疏瀹运河成功，被誉为明代治河浚漕的“四大名臣”之一；他字画成绩很高，工于诗词，可谓诗、书、画三妙，被称为“吴门书派”的先导。但徐有贞有一件很值得记述的大事，他在今濮阳市台前县沙湾村落进行的水箱放水流体力学实验，是天下上最早的水力学科学实验，早于欧美科学家同类实验近400年，在世界力学史和科学史上霸占主要地位。
明正统十三年（1448年）黄河在新乡八柳树决口，大水直冲山东寿张、张秋、沙湾（今属台前县）一带，致使运河河道被毁，南北漕运险些中断，直接影响着京师的供给。明王朝先后派大员到沙湾管理漕运，但工程均遭失落败。到景泰三年（1452年）黄河又冲决沙湾运道北岸，挟运河之水东奔入海。第二年五月黄河再决沙湾北岸，“掣运河水入盐河，漕舟尽阻。”其时，黄河决口5年未堵，百姓流落，漕运停航，朝野舆论哗然，管理黄河、疏通漕运的呼声日益飞腾。这年十月，明代宗亲自主持廷议，任命徐有贞为都察院佥都御史主持治河疏漕。
徐有贞，字元玉，吴县（今苏州）人，宣德八年进士，选为庶良士，授翰林院编修，以“善奇策”有名。景泰四年（1453年）十月，徐有贞到来沙湾，审时度势，方案治河。
现在的台前县沙湾一带，明代属山东省阳谷县张秋镇统领。运河河道台前段虽然只有25里长，但它南承东平湖，北通聊城、临清，是越黄河跨金堤的关键河段。以是，元明清三代大凡管理黄河疏通漕运的水利工程基本上都选在沙湾地方。
徐有贞对沙湾周围百余里的地形水势进行了详细勘察，决定采纳置水门、开支河、浚河道的“治河三策”，并上报朝廷。对付开支河的举措朝廷高下都认为可行，但对付开一条支河分流，还是开多条支河分流却有不同见地。大多数朝臣力主开一条支河分流，说是能节省人力物力，涉及州县较少，便于操作。唯独徐有贞坚持要开数条支河分流，认为季候已进初冬，治河工程益快不益慢，冬景象候不利于施工。皇上求运河通航心切，虽然赞许徐有贞的治河方针，但碍于多数朝臣反对，也不好力挺徐有贞，特殊是有的阁臣提出多开支河未必比一条支河泄洪快的疑虑，也使得明代宗迟疑不决。在这种情形下，徐有贞想出了水箱放水的实验，想藉此来证明自己决策的精确。
这次试验是在徐有贞驻沙湾治河衙门进行的。他首先选择了两个容量大小完备相同的水瓮，在底部一个水瓮开一个大孔，另一个水瓮开几个小孔。几个小孔的面积和一个大孔的面积相等。然后在两个水瓮中注入同样多的水，并同时放水，试验那个水瓮里的水先流干。结果是开有几个小孔的水瓮里的水先流完。恰在此时，朝廷的督察特使来到沙湾，徐有贞再次进行试验。青鸟使亲见多孔水瓮放水先于一孔水瓮，也认定黄河分流泄洪应多开支河，遂回奏皇上，得到允准，其他朝臣也“不复再言”。
徐有贞的这次水瓮放水试验在当时的文人条记中就有记载。明代方以智在其著作《物理小识》中说：“徐有贞张秋治水，或谓当浚一大沟，或谓多开支河。乃以一瓮窍方寸者一，又以一瓮窍之方分者十，并实水开窍，窍十者先竭。”明代墨客李东阳在记述户部侍郎白昂治河业绩时写了《宿州符离桥月河记》一文，个中说道：“国朝凡四决，后为张秋都御使徐公治之。有挠其议曰：‘不能塞河而顾开之邪？’青鸟使至，徐出示二壶，一窍、五窍者各一，注而泻之，则五窍者先涸。使归其颠末议定。此白公之所亲闻也。”李东阳所说的徐公便是徐有贞。
从上述记载可知：
一、徐有贞做水瓮（水壶、水箱意同）放水实验确有此事，在当时就有传闻，白昂曾亲耳听到过。徐有贞做放水实验是在1453年，当时白昂18岁。时隔34年后，白昂也成为治水能臣，他以徐有贞开支河分洪为履历，取获胜利。
二、两则记载稍有不同，一说开五孔，一说开十孔。考李东阳记载早于白以智，距徐有贞实验韶光不远，而白昂又是亲闻者。按此，徐有贞水箱放水实验打水瓮一开一孔，一开五孔的可能性大些。但也不用除当年徐有贞曾采纳几种方法开有不同孔数进行数次试验的可能。白以智和李东阳不过取材不同罢了。退一步说，无论开一孔或者开十孔，都无碍徐有贞曾进行水箱放水实验的史实，反而可以证明徐有贞进行实验时的态度是十分严明负责的。
三、从《物理小识》中可知徐有贞在两个水瓮底部开一孔和开十孔的面积完备相等，十个方分恰好是一个方寸。可见徐有贞因此非常科学的态度对待这次实验的，实验前曾有严密的思考和论证。后人曾做过打算，徐有贞开十个小孔的水瓮比开一个大孔的水瓮早约6秒将水放完。
四、对实验结果记载同等。须要澄清的是，两则记载都说徐有贞水箱放水实验是在山东张秋，而未说在沙湾。当时的沙湾属山东阳谷县张秋镇统领，二地相距仅5公里，徐有贞治河衙门设在沙湾。现在，张秋镇仍属山东阳谷，而沙湾已划入河南省台前县，沙湾村落至今仍有徐有贞衙门遗址。徐有贞当年进行水箱放水实验在他的沙湾衙门进行是在情理之中，合乎常理的。
这种水箱放水实验，后世称之为水力学实验或流体力学实验。
水力学实验是19世纪流体力学家十分关注的科学实验。法国科学家、工程师彭赛列和洛斯布罗斯于1827年~1835年，美国矿业工程师、流体力学家史密斯于1885年都曾经做过水箱放水实验，方法和徐有贞基本相同，实验结果一样，只是把陶制水瓮换成了铁制水箱。欧美科学家实验的目的是测定小孔的放水系数。1453年徐有贞水箱放水实验之后，直到19世纪才有法国和美国科学家进行同样实验，比徐有贞在台前沙湾的实验晚了近400年。应该肯定，徐有贞是天下上最早做这种水箱放水实验的人，而台前县沙湾村落是天下上最早进行水力学科学实验的地方，在中国科技史乃至天下科学史上都应该霸占一席地位。
诚然，徐有贞水箱放水实验的目的并不是为了去测定放水系数，那时中国的学者还没有“放水系数”的物理观点，小孔出流和河渠槽流是完备不同的两类流体力学问题。徐有贞企图以前者的实验去证明后者的分流主见的精确，用现在的水力学不雅观点来看是行不通的。但是徐有贞的这种实验开了水力学实验的先河。徐有贞通过实验取得了朝野共识，在沙湾建水门（沙湾今仍有徐有贞建“通源闸”遗迹）、浚运河，并指挥开支河分流，取获胜利，赢得了史家和科学界的称颂和肯定。
2001年5月，湖南教诲出版社出版了展示中国物理学发展轨迹的巨著《中国物理学大系》，个中《力学史》记载了明代徐有贞的水箱放水实验。这部著作由诺贝尔物理学奖得到者李政道教授任学术顾问，中国科学院高能物理研究所所长、建造正负电子对撞机工程的组织者之一叶铭汉院士任名誉主编，主编是科学史家戴念祖。书中盛赞徐有贞“是一位学者，他在山东治黄成功并在西方之前近400年做水箱放水实验，是科学史上的大事宜”，“徐有贞的水箱放水实验与彭赛列等人完备相同。从实验哀求的小孔尺寸到实验结果都基本同等。徐有贞是天下上最早做这种水箱放水实验的人”。并说，“这一实践充分表明中国人素有尊重科学的传统。”中国科学院材料史研究院孙淑云在《读〈中国物理学大系·力学史〉感悟之一》一文中说：“明代徐有贞所做出的大大超越时期的水箱放水实验，……中国的徐有贞在欧美人之前近400年就做出了这个纯科学的实验，这确实是值得大书特书的中国古代科学事宜。”
