清末科學(xué)家鄒伯奇：發(fā)明中國第一臺(tái)照相機(jī)

 

本土科學(xué)家鄒伯奇數(shù)學(xué)力學(xué)光學(xué)天文地理無所不通 領(lǐng)先時(shí)代

 

照相機(jī)氣壓計(jì)日夜晷天球儀太陽系表演儀無所不造 名震廣府

 

“生命太短暫，所以不能空手走過，你必須對(duì)某樣?xùn)|西傾注你的全部深情。”這是1997年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者朱棣文對(duì)哈佛大學(xué)畢業(yè)生所作演講中的一句話。當(dāng)我查閱兩百年前廣州科學(xué)先驅(qū)鄒伯奇的相關(guān)資料時(shí)，這句話反復(fù)在腦海里出現(xiàn)。在那個(gè)絕大多數(shù)人壓根不知道科學(xué)思維為何物的年代，“科學(xué)家”絕不是可以拿來顯擺的職業(yè)，但他孜孜不倦地鉆研數(shù)學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、天文學(xué)乃至地理學(xué)，樂此不疲地研制照相機(jī)、氣壓計(jì)、日夜晷、天球儀和太陽系表演儀，在把自己錘煉成百科全書式奇才的同時(shí)，也將鄒家原本豐厚的錢袋子折騰得差點(diǎn)見了底。只有“深情”二字，才能解釋他“苦并快樂著”的一生;也只有“深情”二字，才真正值得今日之科學(xué)家和教育家們學(xué)習(xí)和反思。

 

采寫/記者王月華

 

超越時(shí)代

 

清末嶺南書生

 

科學(xué)王國起舞

 

今天，如果自家孩子拿了物理學(xué)國際大賽的獎(jiǎng)項(xiàng)，父母肯定會(huì)笑逐顏開。把時(shí)光倒推兩百年，情況就完全不同了。你很難想象會(huì)有中國小孩托著腮幫子坐在樹下，苦苦思考蘋果為什么會(huì)掉到地上的問題。就算真有特聰明好奇的孩子，想安安靜靜做幾道有難度的算術(shù)題，也多半會(huì)挨上父母的一頓笤帚：不多背幾篇八股文，考個(gè)功名光宗耀祖，反而去整這些沒幾個(gè)人看得明白的“閑篇兒”，不是自個(gè)討打嘛?

 

不說別人，就拿晚清名臣曾國藩來說吧，小兒子曾紀(jì)鴻酷愛數(shù)學(xué)，他壓根沒給什么鼓勵(lì)，不過是沒有打壓而已，就成了現(xiàn)在歷史學(xué)者眼里不可多得的開明父親，可見數(shù)學(xué)家在當(dāng)時(shí)的地位實(shí)在太低，壓根入不了主流人群的法眼。

 

再翻翻本土地方志，狐仙蛇妖的傳說時(shí)有出現(xiàn)，科學(xué)家的故事卻幾乎沒影，倒不是當(dāng)時(shí)一個(gè)“科學(xué)工作者”都沒有，而是這個(gè)團(tuán)體實(shí)在太不顯山露水，沒幾個(gè)人理解他們工作的價(jià)值。

 

早慧少年

探究問題不眠不休

 

鄒伯奇就是在這樣貧瘠的土壤里成就自己的科學(xué)傳奇的。1819年，鄒伯奇出生在南海泌沖一個(gè)教書人家，父親和外祖父都是學(xué)養(yǎng)深厚的“數(shù)學(xué)愛好者”，因而給了他當(dāng)時(shí)少有的數(shù)理啟蒙教育。這個(gè)早慧的少年表現(xiàn)出了極其罕見的探究精神，用同時(shí)代大儒、其知交好友陳醴的話來說，鄒伯奇“讀書遇名物制度必究，晝夜探索，務(wù)得其確”。正因熱愛探究，他發(fā)現(xiàn)古代“諸經(jīng)義疏”中的算學(xué)錯(cuò)誤后，就開始孜孜不倦研究數(shù)學(xué)，而人們司空見慣的湖光塔影，又使他一頭扎進(jìn)對(duì)光學(xué)的研究中，那時(shí)他剛滿17歲。

 

這么個(gè)滿腦子“為什么”的早慧少年，如果非要他死記硬背，到科場(chǎng)里混個(gè)功名出來，那可就太“毀人不倦”了。還好，沒人硬逼著鄒伯奇走科舉的路子，他的最高頭銜不過是個(gè)生員(秀才)。據(jù)學(xué)者陳志國、倪根金的研究，這還是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的廣東學(xué)政戴煦見鄒伯奇精通訓(xùn)詁之學(xué)，才將他破格提拔進(jìn)官學(xué)的，之后他再未踏入科場(chǎng)一步。

 

成為通才

學(xué)識(shí)橫跨幾大領(lǐng)域

 

把鄒伯奇這樣一個(gè)身著長袍、頭戴瓜皮帽的晚清秀才，比作科學(xué)王國里的孤獨(dú)舞者，聽上去很不搭調(diào)，卻也符合事實(shí)。因?yàn)樵谧匀豢茖W(xué)幾乎被知識(shí)界全然漠視的時(shí)代背景之下，他卻在數(shù)學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、天文、地理等諸領(lǐng)域都取得了不錯(cuò)的成就。

 

根據(jù)學(xué)者李迪和白尚恕的研究，在數(shù)學(xué)上，鄒伯奇曾寫了《乘方捷術(shù)》一書，深入介紹了乘方、開方和對(duì)數(shù)的知識(shí)，他還自己設(shè)計(jì)了對(duì)數(shù)表和刻算板;在力學(xué)上，他找到了求解各種不規(guī)則形體重心的方法;在光學(xué)上，他獨(dú)立研制出了中國第一臺(tái)照相機(jī)，其研究幾乎與歐洲同步;在天文學(xué)上，他計(jì)算了自1861年開始的若干年內(nèi)五大行星的運(yùn)行情況，還繪出了兩幅巨大的“赤道南、北恒星圖”;在地理學(xué)上，他率先采用經(jīng)緯法畫出了全國地圖，并將經(jīng)過北京的一條經(jīng)線定為本初子午線。說實(shí)話，任何一個(gè)現(xiàn)代科學(xué)家，只要在以上任何一個(gè)領(lǐng)域作出成績，就足可“笑傲江湖”了，兩百年前的一個(gè)民間學(xué)者，卻可以成為橫跨幾大科學(xué)領(lǐng)域的通才，的確是個(gè)奇跡。

 

有趣的是，鄒伯奇一生“好覃思而懶著述”，留下的成書寥寥，大量遺稿只為備忘而記，很不系統(tǒng)。這一點(diǎn)，倒與文藝復(fù)習(xí)時(shí)期的最偉大通才達(dá)芬奇有得一拼。后者既是人類歷史上最偉大的畫家之一，同時(shí)還是卓有成就的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家、地質(zhì)學(xué)家、水力學(xué)家、建筑學(xué)家、解剖學(xué)家……成就之高，令人仰止。達(dá)芬奇同樣是腦子轉(zhuǎn)得遠(yuǎn)比筆快，除了不成系統(tǒng)的《達(dá)芬奇筆記》之外，少有著述傳世。

 

達(dá)芬奇生活的文藝復(fù)興時(shí)期，是世界科學(xué)初迎曙光的年代;鄒伯奇生活的晚清年間，是中國近代科學(xué)初迎曙光的年代。他們一個(gè)生活于貿(mào)易發(fā)達(dá)，中世紀(jì)的觀念桎梏漸次松動(dòng)的佛羅倫薩;一個(gè)生活于商業(yè)繁榮，儒家傳統(tǒng)觀念桎梏悄然松動(dòng)的廣州。鄒伯奇的科學(xué)成就，當(dāng)然遠(yuǎn)不能與達(dá)芬奇相提并論，但這驚人的相似，是否意味著某種歷史的必然?

 

科學(xué)精神

靈感多多 著迷制造儀器

實(shí)驗(yàn)燒錢 日子越過越窮

 

既然說起了達(dá)芬奇，咱們?cè)俨环琳f說一部被小資青年熱捧的美劇——《達(dá)芬奇的惡魔》。在這部“神劇”里，牛氣沖天的青年達(dá)芬奇研制炮彈、發(fā)明照相術(shù)和照相機(jī)，試造原始飛行器，搗鼓1.0版潛水服和潛水艇，總之是上天下海，無所不能。電視劇免不了夸張，但達(dá)芬奇留下發(fā)明創(chuàng)造無數(shù)，卻是史實(shí)。翻開后人整理出版的《達(dá)芬奇筆記》，看一看他研制設(shè)計(jì)的“祖宗級(jí)”自行車、懸掛式滑翔機(jī)、升降機(jī)、降落傘、嵌齒輪、風(fēng)速計(jì)和潛水呼吸器……種類之多，足可令人目瞪口呆。

 

靈光一閃

率先發(fā)明照相機(jī)

 

本來是為了寫鄒伯奇，結(jié)果又扯到達(dá)芬奇身上，當(dāng)然不是因?yàn)樗麄兊拿掷锒加幸粋€(gè)“奇”字，而是因?yàn)猷u伯奇對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的癡迷程度，與達(dá)芬奇有得一拼。他發(fā)明設(shè)計(jì)了大量的科學(xué)儀器，其中最著名的當(dāng)屬中國第一臺(tái)照相機(jī)。按自然科學(xué)史專家戴念祖的研究，鄒伯奇在用透鏡取火的時(shí)候，腦中靈光一閃，開始研制起了照相機(jī)的“鼻祖”——暗箱，當(dāng)時(shí)他剛滿26歲。不過，以筆者的理解，若不是在光學(xué)研究上花了近10年工夫，鄒伯奇不會(huì)有這“靈光一閃”的時(shí)刻，比如，像你我這樣的普通人，腦中“靈光一閃”，多半只會(huì)想著去哪撮一頓，絕不會(huì)想到什么科學(xué)發(fā)明。

 

在一份遺稿中，鄒伯奇詳述了暗箱的制作過程：找一個(gè)木箱，前端開孔，安一個(gè)凸透鏡，箱中放一張白紙，木箱后端再開一孔，將木箱后半部分用黑布蒙上，將凸透鏡對(duì)準(zhǔn)“拍攝”對(duì)象，影像就會(huì)清晰地出現(xiàn)在白紙之上。這一發(fā)明看似簡單，但從墨子做出“小孔成像”的實(shí)驗(yàn)，到利用光學(xué)原理做成暗箱，中國人花了兩千年的時(shí)間。

 

暗箱研制成功后，鄒伯奇開始孜孜不倦地尋找感光材料。他的配料清單上有雞蛋清、食鹽、松香炭、火酒、鹿角汁、紅信石鐵銹水、銀粉、桃樹膠、苦木膠等不下數(shù)十種材料，其中一些還取自于嶺南特有的植物。再看西方，1839年，法國人達(dá)蓋爾發(fā)明了“銀板照相術(shù)”;1847年，歐洲人又發(fā)明了“玻板照相術(shù)”，用玻璃板取代了銀銅合金板。歐洲照相術(shù)的發(fā)明與改進(jìn)日期被記得清清楚楚，但學(xué)者要考證鄒伯奇發(fā)明“玻板照相術(shù)”的日期，卻不是一般的困難。戴念祖先生費(fèi)了好一番周折，才推測(cè)出鄒伯奇應(yīng)該是在1846年～1850年之間的某一年，用“光藥水”和“雞蛋膠”獨(dú)立發(fā)明了玻板照相術(shù)，這幾乎與歐洲不相上下。

 

科研燒錢

富家子啃起菜根

 

照相機(jī)是鄒伯奇最廣為人知的發(fā)明，此外，他發(fā)明的科學(xué)儀器與其理論研究如影隨形。換言之，鄒伯奇癡迷于研制科學(xué)儀器，其目的就在于驗(yàn)證基礎(chǔ)理論，這是科學(xué)精神的真正體現(xiàn)。在天文學(xué)上，他以自己繪制的赤道南、北恒星圖為藍(lán)本，制成了一臺(tái)高約半米的天球儀，當(dāng)時(shí)，哥白尼的日心說才傳入中國不久，他率先運(yùn)用日心說，制造出了中國第一臺(tái)太陽系表演儀;在物理學(xué)上，他造出了“水銀流溢式取準(zhǔn)器”、氣壓計(jì)(鄒稱其為風(fēng)雨針);在測(cè)量學(xué)上，他造出了多種日晷，設(shè)計(jì)時(shí)還特意考量了廣州的磁偏角問題……種種發(fā)明，盡顯奇思妙想。

 

如果放在當(dāng)代，像鄒伯奇這樣創(chuàng)造了多個(gè)“第一”的發(fā)明家多半不用為科研經(jīng)費(fèi)發(fā)愁，可在兩百年前，他癡迷于科學(xué)儀器的研制，真是在跟自己的錢袋子過不去。作為一個(gè)民間學(xué)者，鄒伯奇幾乎不可能獲得任何資金支持，科學(xué)實(shí)驗(yàn)又相當(dāng)之燒錢，鄒家在南海有房有地，原本是個(gè)小康之家，可到了鄒伯奇手里，日子越過越窮，昔日的“高富帥”不得不嚼起了菜根?？删退氵@樣，鄒伯奇仍兩度拒絕了出仕的邀請(qǐng)?，F(xiàn)在，絕大多數(shù)人將他的選擇解讀為清苦守志，可我不揣冒昧，覺得假如鄒伯奇聽到這樣的言論，定會(huì)一笑置之。雖然身處南海一隅，但他的心靈可以在太陽系里徜徉，這樣的日子，快樂還來不及，哪里用得著“清苦守志”?

 

可惜的是，鄒伯奇只活了50歲就辭世了。歷史沒有假如，所以我們不能問，如果當(dāng)時(shí)科學(xué)研究的土壤不是那么貧瘠，資金支持不是那么稀缺，生活不是那么清苦，他是不是能夠作出更大的貢獻(xiàn)。可以肯定的是，這個(gè)晚清年間的嶺南民間學(xué)者對(duì)科學(xué)傾注了全部深情，并由此達(dá)到了常人難以企及的高度。其實(shí)，就算到了現(xiàn)在，人們?nèi)绻麤]了這份深情，哪怕外部環(huán)境再好，又能做出什么有價(jià)值的貢獻(xiàn)呢?