陈忠实先生在长篇小说《白鹿原》中所描写的人物大多是虚构的，但他对文中白鹿书院的“朱先生”的原型是有明确概述的，他正是清末关中大儒牛兆濂。
在白鹿原下，隔灞河相望有一个华胥镇，这里是中华始祖母“华胥”的故里和归葬地。清同治六年（公元年），一个男孩降生在华胥镇鸣鹤沟一户清寒的耕读之家。农民牛文博对于儿子的到来喜出望外。就在儿子出生之际，他竟梦见宋代理学的一代宗师号称“濂溪先生”的周敦颐飘然光临门庭。这位曾读过几年书，因家贫而走上经商之路的小商贩，便给儿子取名“兆濂”，字“梦周”。这冥冥之中似乎界定了牛兆濂后来的人生追求。
牛兆濂故居牛文博对儿子的教育及其重视。牛兆濂九岁入私塾，一览成诵，得了个“神童”的称号。十五岁参加县考，名列榜首。两年后从关中书院肄业，并进入书院的志学斋，专攻儒家的经学。
牛兆濂在学问方面涉猎广泛，曾遍读兵、农、钱、谷、水利、算术之书。在入志学斋一年后便充任斋长，之后还被聘为塾师，并补为廪膳生员。所谓的廪膳生员，是科举制度中的生员名目之一，这类生员每月由公家供给膳食。
当时的关中书院可谓是西北第一学府，名师满堂。牛兆濂在关中书院曾受教于柏景伟、李菊圃、黄小鲁等人。二十二岁时，参加乡试，中第二十八名举人。
柏景伟牛兆濂原本打算第二年赴京赶考，但家里突遭变故，父亲去世加上母亲患疾导致双目失明，只能丁忧在家。按照清朝的科举例制，士子中举后连续三次不赴京应试就要被革除举人之名。当时的陕西巡抚端方爱惜其才，以“孝廉”的名义奏请朝廷，为牛兆濂求情。清廷最终对其不但免予削名，而且破例嘉奖牛兆濂的孝行，赏加“内阁中书”之衔。但牛兆濂经过深思熟虑之后，毅然决定放弃功名，上书坚辞不就，居家尽孝。
晚年牛兆濂清光绪十六年（公元年），牛兆濂出任白水县彭衙书院的山长，开始沉潜儒家经史，教书育人。彭衙书院是牛兆濂教育事业的起点，也是他精研程朱理学的起点。
牛兆濂书法晚清时期，各种学术思潮竞相兴起，关中学者也出现了两大系，一是以三原贺瑞麟为领袖的捍卫传统文化的“本土派”，二是以咸阳刘古愚为领袖的融合西方思想的“改革派”，贺瑞麟专攻理学，刘古愚擅长经学。在这两派中，本土派日益式微，而改革派影响日广。
刘古愚清光绪十九年（公元年），牛兆濂北上三原县，拜理学家贺瑞麟为师。当时贺夫子还问及其当年为何坚辞功名一事。他说这是奉母之命，母亲只希望其做个好人，其他的不指望。贺夫子感念牛兆濂孝义诚恳，收为门下。并指点他遵循程朱理学之路。贺瑞麟一生都在捍卫传统文化，延续关学学脉。尽管在晚晴时各种学术思潮竞相兴起，但他坚定地将传统理学作为挽救世风人心的武器。
贺瑞麟牛兆濂接过了贺瑞麟的“学术接力棒”，自此专注儒家为己之学，身体力行。他在三原清麓精舍讲学五年，力维先师门户，毅然肩负起坚守程朱理学立场、复兴关学、挽救世风人心的神圣使命，成为关学衰微之际最坚定的守护者和接续关学学脉、振兴关学的代表人物。
晚年牛兆濂儒家的关中学派注重格物致知、经世致用，具有积极的入世精神。牛兆濂一生也奉行“学为好人”之道，有求必应，德行乡里。
在关中因大旱遭遇大饥荒之际，牛兆濂挺身而出，负责蓝田赈恤局主持全县的赈灾工作，使得饥民免于饿死道旁。他廉正清明，亲自制定局规，率先执行，并严格要求下属。他的儿子牛清德想在赈恤局谋一份差事，获得一点微薄薪水以养家，被牛兆濂言辞拒绝，并以安贫乐道责其子晓以大义。
牛兆濂在任咨议局常驻议员时，负责全省的查禁鸦片烟苗的工作。当时关中的鸦片烟害又起，罂粟种植泛滥，民众吸食成风。牛兆濂主动请缨前往烟害最重的西府一带主持禁烟工作。他对工作一丝不苟，不徇私情，从源头上遏制鸦片之害。
在陈忠实先生的小说《白鹿原》中，有一段关于“朱先生”的情节：武昌起义爆发后，陕西革命党迅速响应，光复全城，成立新政府，宣告脱离清政府统治。原陕西巡抚方升紧急从甘肃、宁夏纠集了20万人马，向西安反扑。就在这危机时刻，“朱先生”只身来到方升的军营，“凭一张嘴、一句话”就成功让其退兵……。这段充满传奇色彩的情节，并非虚构，而是由牛兆濂的真实事迹改编而来。
武昌起义爆发后，西安是第一个出来积极响应的地区。年，原陕甘总督升允“临危受命”，从甘肃紧急抽调装备精良的边防军回援，一路攻至咸阳城下。此时各方人员都出面对陕甘战事进行调停。陕西革命军秦陇复汉军也试图派遣升允旧部前去和谈止战，但前去的人却反遭升允杀害。于是陕西革命军统帅张凤翙派部下郭希仁、刘守中邀请牛兆濂和兴平的张仁斋出面劝升允罢兵。
升允升允和牛兆濂颇有渊源。清政府曾开设经济特科，选拔专门人才。时任陕西巡抚的升允向朝廷推荐牛兆濂，并支助路费让其赴京召对。牛兆濂以自己专攻儒家经史而不懂经济为由拒绝迁往。
升允后来升允改建关中书院为陕西第一师范学堂，并邀请牛兆濂为总教习。作为传统理学的继承人，牛兆濂作为传统理学士人，对新学不置可否。升允一年内书涵敦请六七次，牛兆濂以自己立志做学问，对仕途无感为由拒绝。最后作为陕西巡抚的升允派人持聘书、聘金驱车登门相接，牛兆濂才勉为其难隋之而去。但只做了三个月的总教习便因理念不合而辞职归乡，继续程朱理学的研习。虽然牛兆濂对传统理学努力坚持，但也无法扭转科举制废除和新式学堂兴起后关学衰落的大势和转型的必然。
牛兆濂书法升允对牛兆濂十分的敬重。考虑到升允和牛兆濂之间的关系，于是请牛兆濂出面和谈。牛兆濂慨然允诺，当即星夜兼程，不顾个人安危西出礼泉，亲赴升允大营，以民生之计和时局大势晓以利害，使升允罢兵。由于革命形势的迅速变化，再加上牛兆濂的巧妙劝说，升允果然撤军而去，西安城避免了一场兵祸。此事也成为牛兆濂一生的美谈。
辛亥革命胜利后，新政府仰慕牛兆濂的才学，极力邀请其出山议政，共商大事。这位传统儒家理学大师认为自己与大清君臣之分早定，每次都以身体欠佳而谢绝。
一生不愿为官的牛兆濂，把自己的毕生精力奉献给教育事业。他先后辗转执教于西安的鲁齐书院、三原的清麓书院、兴平的爱尔堂等地。他曾在蓝田的四贤祠讲学，因房舍不够用，他便和好友茂陵张元际、张元勋兄弟以及蓝田县邑贤达人士倡议捐资重修四贤祠。
四贤祠原有的六间旧房不但得到修葺，还增修新建东西厢房四间。新修好的四贤祠被命名为“芸阁学舍”。芸阁是北宋关学先贤、四贤之一的蓝田人吕大临之号，他不但是关学的中坚人物，还在整个宋代理学的发展过程中有着重要地位。取名“芸阁”也是以示纪念先贤并推崇其倡导的关中理学之意。因讲学的“芸阁学舍”在蓝水（今灞水）之滨，牛兆濂又自号“蓝川”。
芸阁学舍在牛兆濂的主持下，得到了迅速的发展。从年起，牛兆濂基本定居芸阁学舍，尊儒崇孔，研习理学，致力教育至终。牛兆濂一生桃李满天下，学生遍及全国各地乃至朝鲜、日本，最多时达余人，使得关中理学广为传播。
牛兆濂长期献身教育，他创办书院并教化百姓，积极参与和民生相关的社会事务，深受百姓爱戴，民间的百姓还送其“牛才子”、“牛神仙”的美誉。
尽管辛亥革命以后，牛兆濂以遗民自居，但是在国破家亡的民族大义面前，他义不容辞地走在前列。年，“九一八”事变爆发，东北沦陷，牛兆濂为此泫然流涕，减膳数月以志爱国之心，并积极倡导抵制日货，用攘夷之说激励学生爱国救亡。牛兆濂还公开发表《阋墙谣》、《我明告你》等抗日诗文，激励国人团结奋起，共御外侮。
当得知日军占领山海关时，已经67岁的牛兆濂悲愤不已，亲自组织起兵勇，恳请投笔从戎，效命疆场，并通电全国出师抗日。
年7月卢沟桥事变爆发后，日本向中国增派八个师团的兵力，准备大举进攻华北。消息传来，久卧病床的牛兆濂忧愤至极，病情日渐加重，于7月21日愤然辞世。
牛兆濂生性恬淡，沉默寡言，虽潜修理学，但也博学广闻。他毕生致力于两件事，讲习关学和推广乡约。一生致力于保护整理古籍，恢复程朱理学教育，延续关学学脉。他过着几亩薄田，数椽茅屋，半仓农具半仓书的耕读生活，他给关中百姓留下了“房是招牌地是累，攒上银钱是催命鬼”的民谣。他一生奉行“学为好人”之道，德行乡里。
时至今日，“牛才子”那些脍炙人口的传奇故事还在白鹿原上下流传着。作为传统关学学脉延续的代表人物牛兆濂，在他之后关中再无大儒。
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