清末科學家鄒伯奇：發明中國第一台照相機

 

本土科學家鄒伯奇數學力學光學天文地理無所不通 領先時代

 

照相機氣壓計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，你必須對某樣東西傾注你的全部深情。”這是1997年諾貝爾獎獲得者朱棣文對哈佛大學畢業生所作演講中的一句話。當我查閱兩百年前廣州科學先驅鄒伯奇的相關資料時，這句話反復在腦海裏出現。在那個絕大多數人壓根不知道科學思維為何物的年代，“科學家”絕不是可以拿來顯擺的職業，但他孜孜不倦地鑽研數學、光學、力學、天文學乃至地理學，樂此不疲地研製照相機、氣壓計、日夜晷、天球儀和太陽系表演儀，在把自己錘鍊成百科全書式奇才的同時，也將鄒家原本豐厚的錢袋子折騰得差點見了底。只有“深情”二字，才能解釋他“苦並快樂著”的一生;也只有“深情”二字，才真正值得今日之科學家和教育家們學習和反思。

 

采寫/記者王月華

 

超越時代

 

清末嶺南書生

 

科學王國起舞

 

今天，如果自家孩子拿了物理學國際大賽的獎項，父母肯定會笑逐顏開。把時光倒推兩百年，情況就完全不同了。你很難想像會有中國小孩托著腮幫子坐在樹下，苦苦思考蘋果為什麼會掉到地上的問題。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題，也多半會挨上父母的一頓笤帚：不多背幾篇八股文，考個功名光宗耀祖，反而去整這些沒幾個人看得明白的“閒篇兒”，不是自個討打嘛?

 

不説別人，就拿晚清名臣曾國藩來説吧，小兒子曾紀鴻酷愛數學，他壓根沒給什麼鼓勵，不過是沒有打壓而已，就成了現在歷史學者眼裏不可多得的開明父親，可見數學家在當時的地位實在太低，壓根入不了主流人群的法眼。

 

再翻翻本土地方誌，狐仙蛇妖的傳説時有出現，科學家的故事卻幾乎沒影，倒不是當時一個“科學工作者”都沒有，而是這個團體實在太不顯山露水，沒幾個人理解他們工作的價值。

 

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裏成就自己的科學傳奇的。1819年，鄒伯奇出生在南海泌衝一個教書人家，父親和外祖父都是學養深厚的“數學愛好者”，因而給了他當時少有的數理啟蒙教育。這個早慧的少年表現出了極其罕見的探究精神，用同時代大儒、其知交好友陳醴的話來説，鄒伯奇“讀書遇名物制度必究，晝夜探索，務得其確”。正因熱愛探究，他發現古代“諸經義疏”中的算學錯誤後，就開始孜孜不倦研究數學，而人們司空見慣的湖光塔影，又使他一頭扎進對光學的研究中，那時他剛滿17歲。

 

這麼個滿腦子“為什麼”的早慧少年，如果非要他死記硬背，到科場裏混個功名出來，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生員(秀才)。據學者陳志國、倪根金的研究，這還是因為當時的廣東學政戴煦見鄒伯奇精通訓詁之學，才將他破格提拔進官學的，之後他再未踏入科場一步。

 

成為通才

學識橫跨幾大領域

 

把鄒伯奇這樣一個身著長袍、頭戴瓜皮帽的晚清秀才，比作科學王國裏的孤獨舞者，聽上去很不搭調，卻也符合事實。因為在自然科學幾乎被知識界全然漠視的時代背景之下，他卻在數學、光學、力學、天文、地理等諸領域都取得了不錯的成就。

 

根據學者李迪和白尚恕的研究，在數學上，鄒伯奇曾寫了《乘方捷術》一書，深入介紹了乘方、開方和對數的知識，他還自己設計了對數表和刻算板;在力學上，他找到了求解各種不規則形體重心的方法;在光學上，他獨立研製出了中國第一台照相機，其研究幾乎與歐洲同步;在天文學上，他計算了自1861年開始的若干年內五大行星的運行情況，還繪出了兩幅巨大的“赤道南、北恒星圖”;在地理學上，他率先採用經緯法畫出了全國地圖，並將經過北京的一條經線定為本初子午線。説實話，任何一個現代科學家，只要在以上任何一個領域作出成績，就足可“笑傲江湖”了，兩百年前的一個民間學者，卻可以成為橫跨幾大科學領域的通才，的確是個奇跡。

 

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。這一點，倒與文藝復習時期的最偉大通才達芬奇有得一拼。後者既是人類歷史上最偉大的畫家之一，同時還是卓有成就的數學家、物理學家、天文學家、地質學家、水力學家、建築學家、解剖學家……成就之高，令人仰止。達芬奇同樣是腦子轉得遠比筆快，除了不成系統的《達芬奇筆記》之外，少有著述傳世。

 

達芬奇生活的文藝復興時期，是世界科學初迎曙光的年代;鄒伯奇生活的晚清年間，是中國近代科學初迎曙光的年代。他們一個生活于貿易發達，中世紀的觀念桎梏漸次鬆動的佛羅倫薩;一個生活于商業繁榮，儒家傳統觀念桎梏悄然鬆動的廣州。鄒伯奇的科學成就，當然遠不能與達芬奇相提並論，但這驚人的相似，是否意味著某種歷史的必然?

 

科學精神

靈感多多 著迷製造儀器

實驗燒錢 日子越過越窮

 

既然説起了達芬奇，咱們再不妨説説一部被小資青年熱捧的美劇——《達芬奇的惡魔》。在這部“神劇”裏，牛氣沖天的青年達芬奇研製炮彈、發明照相術和照相機，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。電視劇免不了誇張，但達芬奇留下發明創造無數，卻是史實。翻開後人整理出版的《達芬奇筆記》，看一看他研製設計的“祖宗級”自行車、懸挂式滑翔機、升降機、降落傘、嵌齒輪、風速計和潛水呼吸器……種類之多，足可令人目瞪口呆。

 

靈光一閃

率先發明照相機

 

本來是為了寫鄒伯奇，結果又扯到達芬奇身上，當然不是因為他們的名字裏都有一個“奇”字，而是因為鄒伯奇對科學實驗的癡迷程度，與達芬奇有得一拼。他發明設計了大量的科學儀器，其中最著名的當屬中國第一台照相機。按自然科學史專家戴念祖的研究，鄒伯奇在用透鏡取火的時候，腦中靈光一閃，開始研製起了照相機的“鼻祖”——暗箱，當時他剛滿26歲。不過，以筆者的理解，若不是在光學研究上花了近10年工夫，鄒伯奇不會有這“靈光一閃”的時刻，比如，像你我這樣的普通人，腦中“靈光一閃”，多半隻會想著去哪撮一頓，絕不會想到什麼科學發明。

 

在一份遺稿中，鄒伯奇詳述了暗箱的製作過程：找一個木箱，前端開孔，安一個凸透鏡，箱中放一張白紙，木箱後端再開一孔，將木箱後半部分用黑布蒙上，將凸透鏡對準“拍攝”對象，影像就會清晰地出現在白紙之上。這一發明看似簡單，但從墨子做出“小孔成像”的實驗，到利用光學原理做成暗箱，中國人花了兩千年的時間。

 

暗箱研製成功後，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、苦木膠等不下數十種材料，其中一些還取自於嶺南特有的植物。再看西方，1839年，法國人達蓋爾發明瞭“銀板照相術”;1847年，歐洲人又發明瞭“玻板照相術”，用玻璃板取代了銀銅合金板。歐洲照相術的發明與改進日期被記得清清楚楚，但學者要考證鄒伯奇發明“玻板照相術”的日期，卻不是一般的困難。戴念祖先生費了好一番週折，才推測出鄒伯奇應該是在1846年～1850年之間的某一年，用“光藥水”和“雞蛋膠”獨立發明瞭玻板照相術，這幾乎與歐洲不相上下。

 

科研燒錢

富家子啃起菜根

 

照相機是鄒伯奇最廣為人知的發明，此外，他發明的科學儀器與其理論研究如影隨形。換言之，鄒伯奇癡迷于研製科學儀器，其目的就在於驗證基礎理論，這是科學精神的真正體現。在天文學上，他以自己繪製的赤道南、北恒星圖為藍本，製成了一台高約半米的天球儀，當時，哥白尼的日心説才傳入中國不久，他率先運用日心説，製造出了中國第一台太陽系表演儀;在物理學上，他造出了“水銀流溢式取準器”、氣壓計(鄒稱其為風雨針);在測量學上，他造出了多種日晷，設計時還特意考量了廣州的磁偏角問題……種種發明，盡顯奇思妙想。

 

如果放在當代，像鄒伯奇這樣創造了多個“第一”的發明家多半不用為科研經費發愁，可在兩百年前，他癡迷于科學儀器的研製，真是在跟自己的錢袋子過不去。作為一個民間學者，鄒伯奇幾乎不可能獲得任何資金支持，科學實驗又相當之燒錢，鄒家在南海有房有地，原本是個小康之家，可到了鄒伯奇手裏，日子越過越窮，昔日的“高富帥”不得不嚼起了菜根。可就算這樣，鄒伯奇仍兩度拒絕了出仕的邀請。現在，絕大多數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，定會一笑置之。雖然身處南海一隅，但他的心靈可以在太陽系裏徜徉，這樣的日子，快樂還來不及，哪用得著“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，如果當時科學研究的土壤不是那麼貧瘠，資金支持不是那麼稀缺，生活不是那麼清苦，他是不是能夠作出更大的貢獻。可以肯定的是，這個晚清年間的嶺南民間學者對科學傾注了全部深情，並由此達到了常人難以企及的高度。其實，就算到了現在，人們如果沒了這份深情，哪怕外部環境再好，又能做出什麼有價值的貢獻呢?