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鲁迅对蔡元培毕恭毕敬，自称“晚生”。从信中可知，北大方面想让周作人教言语学和美学，但周作人认为“均非所能，略无心得，实不足以教人”。经与蔡元培沟通，蔡同意聘任周作人。鲁迅马上给周作人写信，敦促他即刻北上，稍后又汇去旅费“兴业汇券”九十元。
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1917年4月1日，周作人到达北京，住绍兴会馆内鲁迅之补树书屋。是夜，兄弟二人长谈。鲁迅日记载：“夜二弟自越至……翻书谈说至夜分方睡。”周作人日记也载：“至四时睡。”经过多次协商，周作人在北大国史编纂处谋得一份工作，一员大将留在了北京新文场。
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周作人在国史编纂处刚刚工作了二十余天，可能是水土更易等原因，开始出麻疹，发烧生病，鲁迅怕他受风，一切方便之事全在室内，然后由鲁迅去倒入院中的茅厕。甚至连给蔡元培的假条，都由鲁迅代写：
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鹤庼先生左右：
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谨启者：起孟于前星期发热，后渐增。今日延医诊视，知是瘄子。此一星期内不能外出受风，希赐休暇为幸。专此，敬请道安。
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晚周树人谨状，五月十三日
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后来鲁迅以此为素材，写成小说《弟兄》。
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1917年9月4日，周作人收到了北京大学的正式聘书，上面写着：“敬聘周作人先生为文科教授，兼国史编纂处编辑员。”并言定教授月薪初级为240元，随后可以加到280元。担任的课程是欧洲文学史与罗马文学史，分别为每周三学时，共六学时，还需现编讲义。
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周作人从地方中学教员一下升为中国最高学府的教授，颇有些不知所措，只得事事仰仗兄长。他白天把讲义草稿写好，晚上交鲁迅修改，第二天再誊清稿件，交学校油印备用。一年后，周作人计草成希腊文学要略一卷、罗马文学一卷、欧洲中古至18世纪文学一卷，合成一册《欧洲文学史》，作为北京大学丛书之三，由商务印书馆出版。这是周作人的第一部学术著作，也是兄弟友情的一个纪念。周作人教学之外，还参加了“改良文字问题”与“小说研究”课题的研究，并作了《日本近三十年小说之发达》的讲题，报告正式发表后，产生了很大影响。通过自己的学术与教学活动，周作人逐步为北京大学的同行所承认。
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周作人进入北大，是其人生的一大转机。这一方面是鲁迅多方留意、积极物色的结果，也是蔡元培大胆举贤的结果。周作人晚年对此不忘，《知堂回想录》中竟有七篇专门忆述蔡，足见蔡在周心中的分量。蔡元培对周氏三兄弟都有奖掖之恩，但相较于鲁迅后期对于蔡元培的微词和怨言，周作人对蔡元培的怀念和评判，堪称公允。这种差异恐怕是亲自为二弟向蔡元培谋职的鲁迅自己也无法预料到的。
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1920年底，周作人的右肋又患了肋膜炎，这对鲁迅而言更是雪上加霜。所谓“肋膜炎”，鲁迅1921年致信宫竹心，说“肋膜炎是肺与肋肉之间的一层膜发了热，中国没有名字，它们大约与肺病之类并在一起，统称痨病。这病很费事，但致命的不多”。
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为周作人治病的医疗费用甚剧，鲁迅的经济负担极其之重。这年的3月16日，他才收到先一年11月下半月工资150元，入不敷出。本月29日，鲁迅从齐寿山处借钱50元。同日，周作人病势恶化，移住山本医院。
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此后一个月，鲁迅的窘境非常明显：
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4月1日，向许寿裳借款100元；4月5日，向齐寿山借款50元；4月7日，竟然卖掉了所藏《六十种曲》一部，得40元；4月12日，竟然不得不贷款：“下午托齐寿山从义兴局借泉二百，息分半”；4月27日，久旱逢甘霖，收到了先一年12月上半月工资150元，但只顾得上给齐寿山还20元；4月29日，为了取区区34元代课费，还专门往女高师跑了一趟。
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1922年，鲁迅（后排左一）与周作人（前排左一）同框
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周作人从山本医院出院后，因人多嘈杂的八道湾不适宜疗养，鲁迅甚是着急，亲自去西山碧云寺为他寻找休养的房间。5月27日清晨，鲁迅携工往西山碧云寺，租定碧云寺内般若堂西厢房，作为周作人的养病处。这天整理完毕，午后经过海甸停饮，一时大醉，当为借酒浇愁。
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6月2日周作人到香山碧云寺休养，9月21日返寓。鲁迅曾先后借款700元用作医疗费用。其中碧云寺三个多月的租金是100元，7月18日和9月17日各付50元。有零有整，似为友情价，或者一口价。这其中的6月11日对鲁迅而言是个欢畅的日子，他一次性收到当年1月、2月两个月工资共计600元，不仅马上还掉了义兴局的200元贷款和6元利息，还为直隶水灾捐款15元，付煤钱27元，此后一段时间再没有向别人借钱。
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碧云寺位于海淀区香山公园东北角。元皇庆元年（1312），仁宗皇帝重修香山大永安寺，并更名为“甘露寺”。至顺二年（1331），耶律阿勒弥创建碧云庵。一直到明正德十一年（1516），御马监太监于经修缮碧云庵，并改庵为寺。
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周作人在碧云寺养病期间，潜心研读佛经，以消遣苦闷。鲁迅此前和此后也经常给他买佛经，并在星期天到西山探望。现存有鲁迅此段时间写给周作人的17封信，鲁迅对周作人关切之深一望可知。“汝身体何如，为念”这样的字眼比比皆是。大夫要求每天早中晚散步三次，鲁迅则嘱咐“我想昼太热，两次也好”。“散步之程度，逐渐加深，以不疲劳为度。”“汝之所谓体操，未知是否即长井（日本医护人员）之所谓深呼吸耶，写出备考。”周作人附近住了一位“疑似肺病之人”，鲁迅便劝慰他不要紧张，但也不要到那人窗下。在周作人休养的三个月中，鲁迅患小恙数次，却从不向家人说起，只是自己吃点药，休息两天，但对周作人的关切远胜对自己的关切。
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休养期间的周作人潜心研读佛经，在一些文章里也经常引用佛理，如《山中杂信》《胜业》《吃菜》《入厕读书》《谈戒律》《释子与儒生》等。
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他在《山中杂信》中写道：“近日天气渐热，到山里来往的人也渐多了。对面的那三间房，已于前日租去，大约日内就有人搬来。般若堂两旁的厢房，本是‘十方堂’，这块大木牌还挂在我的门口。但现在都已租给人住，以后有游方僧人来，除了请到罗汉堂去打坐以外，没有别的地方可以挂单了。”“般若堂里早晚都有和尚做功课，但我觉得并不烦扰，而且于我似乎还有一种清醒的力量，清早和黄昏时候的清澈的磬声，仿佛催促我们无所信仰、无所归依的人，拣定一条道路精进向前。”字里行间，有着冷静的咏叹，还是很励志的。当然，他之所以能如此咏叹，是因为前面有一个为他奔波的哥哥。
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周氏兄弟失和前，周作人一直生活在鲁迅的庇护之下。鲁迅自己承受着艰辛和痛苦，为周作人搭出遮风挡雨的温室，使他成名成家。鲁迅的好友许寿裳曾说，鲁迅“对于作人的事，比自己的还要重要，不惜牺牲自己的名利统统来让给他”。可以说，没有鲁迅的帮助，周作人日后很难取得如此大的成绩。
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