太平天国革命和第二次鸦片战争失败以后,清朝统治者中有一部分人感到,中国的科学技术太落后,枪炮太差了,如果再这样下去,会危及到清王朝的统治。因此,他们搞起洋务运动,购买外国的机器,办起一些工业来。

这时,曾经在美国留学过的爱国知识分子容闳提出了一项建议,希望清政府能不断地派学生到美国去留学,掌握先进的科学技术知识。容闳的用意,是让这些学生学成回国后,把中国搞得富强起来。热衷于搞洋务运动的一些官员,接受了这项建议,并奏请朝廷批准,接着,各省推选留学生。那时,各地都没有学过西方科技知识和外国语言文字的青年,所以必须挑选儿童,到美国去从头学起。

广东省挑中的儿童中,有一个名叫詹天佑的,他祖上是安徽省婺(wù)源县(今属江西省),后来移居广东。1861年(清咸丰十一年),詹天佑就出生在广东南海县。广东挑选留美儿童时,他正好11岁,年龄合格。他父亲是个茶商,和外界接触较多,愿意让他去,这在当时算是思想非常开通的。因为去遥远的美国读书,毕竟是件陌生的事。到那里去的华工,有不少病死异乡;留学生的命运究竟怎样呢?谁也不能保证。清政府怕负责任,要选中留学的儿童家长都签一份“出洋志愿书”,上面写明“倘有疾病生死,各安天命”。就这样,詹天佑作为中国第一批官费留学生,于 1872年(清同治十一年)登上轮船,出发去美国了。

1878年(清光绪四年)5月,詹天佑考入耶鲁大学土木工程系,专门攻读铁路工程。他并不是一个死读书的学生,和美国学生很合得来,一起游泳、滑冰、钓鱼、打球。詹天佑尤其喜欢打棒球。当时,中国学生组织了一个中华棒球队,詹天佑就是这个队的队员。因为他棒球打得好,在耶鲁大学出了名。他还阅读了大量欧洲文学作品,但是,对自己的专业课程,丝毫也没有放松。一、二年级时,他获得过数学奖学金。毕业时,他又考了第一名。他写的毕业论文题目是《码头起重机的研究》,很有学术价值。当时在中国驻美公使馆中工作的容闳,为了让一部分成绩优良的学生学得更好些,打算选派一些学生进美国陆海军学校深造。詹天佑被选中了。但是,美国政府不让中国学生学习军事,这件事只能作罢。正在这时,清政府忽然下令,把全部留学生撤回中国。这个消息对留学生是个很大的打击。因为这时全体留学生中,只有两人取得了学位。绝大部分人没有学完就回国,岂不是半途而废?清政府为什么做出这样荒唐的决定呢?原来,它按照“中学为体,西学为用”的方针,只准学生到美国去学习技术知识,而不肯让他们接受西方思想的影响。专任留学生学监吴子登,忠实地执行了这个方针,对留学生的行动监视得很严。他一贯指责学生参加打球之类的运动,干涉他们的衣服式样更不准留学生进教堂,可是,留学生和美国的学生接触多了,生活方式渐渐受到了影响。他们总觉得,脑后拖着条辫子不太雅观,穿着长袍活动也不方便。有些学生提出,要像美国学生一样穿西服;胆子大一点的,甚至提出要剪掉辫子。这样一来,可惹下大祸了。留学生要穿洋人的服装,这还了得!尤其是那根辫子,清政府把它看做是自己统治权力的象征,要把它剪掉,岂不是想丢掉根本?如果这样,学了技术对清政府统治还有何用?为此,吴子登将这些事报告给清政府,说如果让这些学生成了异端,贻害无穷。清政府接到报告后,立即命令留学生全部回国。詹天佑还算幸运,是取得学位的两个学生中的一个。他抱着满腔的热情和希望,要把自己学到的本领献给祖国。

1881年7月,詹天佑和他的同学们回到祖国。10月间,他被派到福建水师学堂学习驾驶海船。原来清政府以为,大多数留学生没有完成学业,所以在国内让他们重新学习。詹天佑学的是铁路,竟派他去学轮船驾驶。詹天佑无法反对,便在水师学堂里认真学习。第二年6月,他以一等第一名的成绩毕业。11月,就被派到“扬武”号军舰上担任驾驶官。

中法战争爆发后,法国军舰开进马尾港,包围了福建水师。中国军舰却接到命令,不准先开火。于是,福建水师处于十分不利的地位。詹天佑见情势危急,就对管带张成说:“法国军舰来了这么多,显然是想消灭我们。我们虽然接到不准先开火的命令,但也不能不做好应战准备。”张成也赞成这个意见,所以命令全舰士兵严阵以待。果然,法国军舰偷袭,“扬武”号军舰立即发炮回击,在闽江口与法国军舰激战近6个小时。这艘军舰上有5个学生,他们都学有所长,所以在战斗中技术操作非常熟练。詹天佑的表现尤其突出。在战斗中他毫不畏惧。当军舰中炮,有士兵落水时,他奋不顾身地跳进水中,仗着留学时学得的高超的游泳技术,一连救起了好几个人。但是,由于法国军舰多,中国舰队的指挥也不恰当,这一仗,中国水师的损失很大。

1881年,詹天佑忽然接到命令,要他离开福建水师,前往中国铁路公司工作。詹天佑高兴极了,铁路是他的专长,现在终于有了发挥他专长的机会。詹天佑被公司总办伍廷芳聘请为“帮工程师”,作为外国工程师的助手,参加修筑唐山到天津的铁路。在铺设唐津铁路的工程中,詹天佑直接到工地指挥施工,从早到晚,从不吝惜自己的精力。经过80天的努力,铺轨工程完成了。

这条铁路的关键性工程,是滦河铁路。1892年,这项工程开始。由于滦河河床的泥水很深,打桩难度很高。当时,英国的施工技术是世界第一流的,金达便决定由英国人喀克斯包工承建。可是施工时,还是遇到前所未遇的困难;加上施工时水涨流急,喀克斯失败了。在无法进展的情况下,他请日本人来帮忙。日本人的技术并不比英国人高明,对此也无能为力。喀克斯又只得再将工程包给德国。德国工程师采用了空气打柱法的新技术,但结果还是失败了。

詹天佑接受任务后,立即仔细研究了滦河河床的地质构造和其他方面的资料,并且穿着工作服,到施工现场进行实地调查和测量。他发现,在这里打桩,确实难度极大,怪不得英、日、德三国工程师都失败了。经过反复比较,他选准了合适的筑桥地点,并决定用压气沉箱法进行桥墩施工。这种方法,在中国从未使用过,是否能成功没有把握。因此,詹天佑加倍小心,仔细计算。当潜水员潜入水底施工时,他常常站在现场的岸上,随时研究和解决出现的问题。终于,这个新方法试验成功了。桥基工程顺利完成后不久,滦河大铁桥的工程也全部按期完成。这一成功,解决了唐津铁路的关键问题,詹天佑也因这次成功而名声大振。那些富有经验的外国工程师,不得不佩服这位初露才华的中国工程师。 1905年5月,詹天佑接受清政府的一项任命,担任由北京到张家口的京张铁路总办兼总工程师。以前,中国的铁路的建筑都是由外国人承包的,京

张铁路则是中国自己修筑的第一条重要干线。因此,詹天佑肩上的担子不轻。京张铁路全长200公里,并不算长。但是它要经过内外长城间的燕山山脉,沿途要穿越许多险峻的山岭。其中尤以南口到岔道城的“关沟段”最为险峻,工程十分艰难。詹天佑负责修建这条铁路的消息传开后,国内外许多人都认为,这条路不可能修成。接着,他便全力投入了筑路工程。当时中国非常贫穷,要花费大量的资本投入这条铁路,那是不可能的。因此詹天佑在筑路时,提出了三项修筑要求:花钱少,质量好,完工快。施工中首先要解决的,是找一条最合理的工程路线。詹天佑搜寻了大量的文字资料,还亲自访问沿线的居民。他冒着塞外的寒冷和风沙,骑着一头小毛驴,带着助手们在崎岖的山路上奔波。白天翻山越岭,测绘地形,晚上在油灯下核对资料,绘图计算。他几乎走遍了整个京张路工程地区,取得了全部有关资料和数据,制定出三条线路方案,最后选择了最理想的一个。线路大多在崇山峻岭中穿行,这给工程造成了无数困难。为了克服这些困难,詹天佑把总工程师办公处搬到工地上,与工程人员一起工作,及时解决难题。

八达岭是个天险,铁路经过这里,只能挖掘隧道。隧道深长难挖,詹天佑经过仔细考虑,决定采用分段施工和中距离凿进的方法。分段施工,就是分别从计划的隧道的两端向中间同时凿进;中距离凿进法,则是在计划的隧道中段上面开一口大井,直达隧道的深度,然后再向洞的两端开凿。采用这种方法,时间快,但是必须做到十分精确,为了保证精确无误,詹天佑总是亲自定线、定位,甚至检查每个炮眼的直径、距离和位置。过八达岭,全用隧道是不可能的。隧道只能有一定的长度,还需要设法使火车安全地爬上八达岭,这就需要解决坡度大的难题;尤其是青龙桥地段,山多坡陡,火车爬上来既困难又危险。为了解决这一难题,詹天佑做出了一项创造:他运用“折反线”的原理,设计出了一段“人”字形的线路,使火车沿着斜的陡坡上山;经过一段距离后再折返,朝另一方向斜着爬坡。这样就降低了坡度,不用挖隧道,由两台机车一拉一推,就可以使列车安全上坡。经过詹天佑和全体技术人员、工人4年的辛勤劳动,京张铁路终于在1900年8月全线竣工,比计划提前了两年,还剩余了28万余两白银。这条200公里长的铁路,共有4条隧道,总长1700多米,架桥125座,涵洞200多个,动土石2亿立方,工程是十分浩大的,当时有人称赞它是“祖龙望而夺气”,意思是说,造万里长城的秦始皇看到这条铁路,也要被吓倒的。詹天佑出生在广东,前来参观的广东代表兴奋地向他祝贺说:“詹总办独运匠心,不借助外国人一分一毫的力量,造好了这条铁路,为中国人扬眉吐气。”詹天佑听了这些赞扬的话,谦虚地回答:“这是造铁路的一万多员工的力量,不是我个人的力量。”

1919年4月24日,詹天佑因病去世,年仅58岁。他在世上的时间不算长,但在中国铁路史上做出的贡献,却是十分巨大的。