奇才學貫中西不屑科舉，發明中國第一台照相機一生無財無名

19世紀40年代，中國的教育主體仍是傳統的封建教育，教育內容以儒家經典為中心。

義理學，考據學、辭章學被奉為學術正統，其他則被黜為異端。

士子即使是刻苦讀經，考上進士，亦多無真才實學。

在這樣的大環境下，好好學習八股文，考取功名光宗耀祖，是絕大多數人的選擇。

若要跟這些儒生談思想談科學，未免有些痴人說夢。

可凡事都有例外，在晚清確實有一個「痴人」做出了傑出的科研成果。

以至於《清史稿》這樣評價他：能薈萃中、西之說而貫通之，靜極生明，多具神解。

而梁啟超在總結中國近三百年學術史時，亦稱他為「豪傑之士」。

梁啟超，中國近代維新派代表人物

在數學上，他著有《乘方捷術》，並設計製造了對數表和刻算板；

在天文學上，他製作了天球儀、太陽系表演儀等一系列儀器，還繪製出兩幅巨大的赤道南、北恆星圖；

天球儀

在地理學上，他率先採用經緯法畫出全國地圖，並將經過北京的一條經線定為本初子午線；

在物理學上，他找到了求解各種不規則形體重心的方法，還製造了中國第一台照相機，攝影技術上達到了世界領先水平。

普通人想要在以上任一領域取得成績都不是一件容易的事情。

在當時絕大多數人都不知科學思維為何物的情況下，竟出現了一個橫跨多領域的通才，真可謂奇蹟。

他就是清代科學家，鄒伯奇。

鄒伯奇

1819年，鄒伯奇出生在廣東南海一個私塾教師家庭。

得益於父親的數理啟蒙教育，鄒伯奇童年並沒有像大部分孩子一樣死讀四書五經。

在10歲那年，鄒伯奇已經展現出過人的聰慧。

於是同為學者的外祖父將他接到家中，並開始教他《周易》和《九章算術》。

這激發了鄒伯奇對古代數學的濃厚興趣。

《九章算術》

到了11歲他開始跟從進士梁序鏞學習。

在求學期間，鄒伯奇閱讀了《三統術》、《弧角設如》等當時難得一見的珍本，由此習得了大量數理知識，為日後跨學科研究打下了堅實的基礎。

儘管從小熟讀古代文獻，鄒伯奇卻不拘泥於其中。

古語有「千夫諾諾，不如一士諤諤」。

鄒伯奇為自己改字「一諤」、「特夫」，就顯示出了獨樹一幟的決心。

他一邊積極接觸各種西方科學理論，一邊以中國古籍作為對照，從中發掘內在聯繫。

「西方制器之術，中國早已有之」。

從未踏出國門一步的他堅持認為西學起源於《墨子》，偏執得有些可愛。

鄒伯奇真正開始對透鏡成像的原理產生興趣，源於17歲那年讀到的北宋科學著作《夢溪筆談》。

作者沈括在書中對陽燧照物進行了詳細的論述。

陽燧，古代用以聚集日光點燃物體的凹面銅鏡

陽燧面窪，以一指迫而照之則正；

漸遠則無所見；過此遂倒。

當手指接近鏡面的時候，可以看到一個正立的物像；

手指後移，移動到一定的位置，物像會突然消失；

手指再向後移，消失的物像又重新出現，但已經是倒立的物像了。

在這一實驗中，沈括論證了物體在凹面鏡焦點內、焦點上和焦點以外成像的重要規律。

經過對《夢溪筆談》的仔細研究，並反覆實驗後，鄒伯奇得出了自己的結果。

他後來在著作《格術補》中用數學的方法敘述了平面鏡、透鏡等成像的規律，並用平實的語言解釋瞭望遠鏡、顯微鏡等光學儀器的工作原理。

卡爾蔡司顯微鏡，1911年

1844年，鄒伯奇受到透鏡取火的啟發，製作出了攝影器，而那時他才26歲。

他在手稿中詳述了攝影器的製作過程。

以木為箱，中張白紙或白色玻璃；

前面開孔安筒，筒口安鏡而進退之；

後面開窺孔，隨意轉移而觀之，名曰攝影之器。

這個攝影器相當於原始的照相機。

只要有合適的感光材料充當底片，就可以照相了。

在此基礎上，鄒伯奇很快製造出我國第一台照相機。

這台相機解放初曾存於南海的石門中學，可惜現已不知去向。

其實早在17世紀，歐洲人就製成了類似帶有凸透鏡的暗箱。

直到1800年，英國的托馬斯·韋奇伍德才試圖將暗箱影像固定在塗有硝酸銀溶液的白紙上。

韋奇伍德利用的正是硝酸銀在有機物存在下，遇光會還原變成灰黑色的特點。

然而，由於不懂得掌握感光時間，照片在陽光下變成漆黑一片。

尼埃普斯

1816年，尼埃普斯嘗試用氯化銀感光紙攝取影像，但在操作過程中失敗了。

10年之後，他改進了方法，決定使用敷上一層薄瀝青的白蠟板；經過8小時的曝光，尼埃普斯終於拍攝出世界上第一張照片。

但由於漫長的曝光時間，這種照相法只適用於拍攝靜物。

《窗外》，尼埃普斯攝於1826年

1837年，法國物理學家蓋達爾發明了銀板照相法。

這種方法利用了碘化銀的感光特性，曝光時間僅需30分鐘，且照片色調均勻，不易褪色。

《工作室一角》，達蓋爾攝於1837年

在達蓋爾銀板照相術成功之後，直到1847年才有玻板照相術問世。

玻板照相術比前者便宜，玻璃作為底片又比紙透明性強，可謂具有諸多優點。

但它也未能解決拍攝人物肖像的工藝，因此人們一般將其用來製作玻璃幻燈片。

鄒伯奇用自己的辦法解決了這個問題。

當時攝影的難點是製作合適的感光材料。

鄒伯奇在一頁散稿中記述了自己獨特的葯料配方。

配料清單上包括雞蛋清、食鹽、松香炭、火酒、鹿角汁、銀粉等數十種材料，還有一些取自於嶺南特有的植物。

其中蛋清是玻板照相術中極為重要的材料。

我們可以從手稿中復原出大致的製作過程。

將蛋清、少量食鹽加純凈水以筷子打勻；

颳去浮沫，再打，將絲縷打化，再倒入盆中澄之；

俟清之後，傾入瓷盤或玻盤中待用。

使用時，將玻璃板的一面細心地放入瓷盤中，使其均勻地沾上蛋清；

之後再將其置於銀鹽溶液中，使之均勻地附著銀鹽溶液，因而就製成了銀質陽面板的正片。

用於保存玻璃感光板的金屬片盒

據學者戴念祖先生研究，鄒伯奇應該是在1846-1850年間獨立發明了玻板照相術。

這幾乎與歐洲照相術的發明進度不相上下。

遺憾的是，鄒伯奇沒有詳細記錄下每種材料的用量。

鄒伯奇還留下了五張玻璃板底片，雖時隔百年，仍非常清晰。

其中一張半身坐像的底片現藏於廣州博物館。

在1973年，還利用這張底片沖印出了極為清晰的照片。

鄒伯奇半身像玻璃板底片

其餘四張底片，據華南工學院已故教授梁恆心介紹：

其中有一張是鄒伯奇的小像，背景是祠堂的石級，他本人身穿白長衫，坐在凳子上，手執白團扇。

玻璃邊不整齊，不是外國的商品，而以石級為背景，也不是照相館的布景，可能是鄒伯奇自己叫人代按快門拍的。

儘管沒有足夠證據證明鄒伯奇完全獨立發明了玻板照相術，但他在運用此技術拍攝肖像上，確實是國內第一人。

玻璃板底片

不僅在照相技術上取得領先，鄒伯奇還利用攝影器推動了中國地圖測繪技術的進步。

當時經線、緯線的繪製是地圖測繪的高難度問題。

儘管16世紀初麥哲倫已通過環球航行證明了地圓說，但地圓理論在當時的清代仍遭受壓倒性的反對聲音。

麥哲倫環球探險船「維多利亞」號

主流學說並沒有影響到鄒伯奇的判斷，他開始著手對地圓理論展開研究。

很快他就摸索出用曲線來表示經緯線的畫法，並且率先將自己製作的攝影器用作繪製地圖和平面測量。

與此同時，鄒伯奇的研究成果也得到了官府的重視。

郭嵩燾

同治三年（1864年）鄒伯奇受廣東巡撫郭嵩燾聘請測繪廣東沿海地圖。

其後鄒伯奇還指導其弟子繪製了《潯崗洲圖》、《桑圓圍全圖》等，並先後改繪了當時最具權威的全國地圖《皇輿全覽圖》。

《皇輿全覽圖》，流入歐洲後於1737年出版

鄒伯奇對理論的實踐遠不止這些，他還花費了大量的精力在研製各式各樣的科學儀器上。

那時，哥白尼的日心說才傳入中國不久。

作為科學先驅的鄒伯奇，為了說明各大行星繞太陽運行的關係，製造出了一台太陽系表演儀。

這台表演儀中還包括了1846年才發現的海王星。

除此之外，他還製造了水銀流溢式取准器、風雨針（氣壓計）等各種精巧的儀器。

在設計建造日晷時，鄒伯奇甚至特意考量了廣州的磁偏角問題。

用好友陳醴的話來說，他「讀書遇名物制度必究，晝夜探索，務得其確」。

正是這份探究的熱情一直指引著鄒伯奇去以實踐驗證理論。

日晷，利用太陽投影測定時刻的計時儀器

雖然製作了許多儀器，但直到1869年因病逝世，他都沒有留下太多的成書。

大量遺稿多數是為了備忘而記，很不系統。

其中一個原因是，鄒伯奇在世時沒有足夠的經濟能力為自己出書。

直至去世後，他的部分書稿才在一些學者的資助下印刷出版。

學者陳澧從其遺稿中選一部分，以《鄒征君存稿》為書名，與《鄒征君遺書》同時刊出。

這些書籍在他身後名聲鵲起。

其中最重要的幾何光學著作《格術補》，成為了公認的清末中國科技代表作之一。

不管在古代還是現代，科學實驗都需要資金投入。

而在現代，如果能取得某項實用的專利，至少經費是有了著落。

但當時的鄒伯奇並無外界支持，因此所有的花銷都要由自己承擔。

原本有房有地生活富足的鄒家，也抵不過他持續的實驗開銷。

富家子弟沉迷科研後，生活卻是越來越拮据。

鄒伯奇陶像，作者潘柏林

其實他也不是沒有伯樂賞識。

當時的廣東學政戴煦見鄒伯奇精通訓詁之學，將他破格提拔進官學。

但鄒伯奇對秀才的頭銜並不感興趣，依舊每天沉浸在科學實驗中，沒有繼續踏入科場一步。

上海機器織布局大門

由於郭嵩燾的極力推薦，清廷也曾兩次召其到京師同文館任職。

曾國藩在兩江視察時，亦希望請鄒伯奇到上海機器織布局旁設的書院教書。

可鄒伯奇都逐一推辭了邀請。

京師同文館

或許當時很多人會覺得鄒伯奇不懂變通錯失了良機。

但他們也很難理解，對於鄒伯奇而言探求真理的過程已是最大的快樂。

有精力花費在仕途官場上，何不多做一個實驗呢。

鄒伯奇的學術研究，完全憑藉自己的實踐。

在鴉片戰爭前後，中國人尚能做出世界領先的科技成果，若生在一個更加重視科研的時代，是否會有更大的成就？

可以肯定的是，若是缺乏了這種探究精神，文明的發展必將原地踏步。

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作者系網易新聞·網易號「各有態度」簽約作者

內容為【SME】公眾號原創，歡迎轉載

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