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邹伯奇

邹伯奇(1819年8月5日 [1] -1869年 [2] ),广东南海县大沥镇泌冲人,幼名汝昌,字一鹗,又字特夫、征君 [3] 。中国清代物理学家、学者、中国近代科学先驱 [4]

邹伯奇17岁的时候开始研究光学。到了1844年制成照相机,邹伯奇也因而被世人称为“中国照相机之父 [5] ”。他还制造过望远镜、显微镜、七政仪等,同时又是近代墨学研究第一人 [6]

邹伯奇绝大部分的遗稿及自制的仪器都留给了后人 [7] 。邹伯奇一生著作很多,但大多数是未完成稿。他逝世后,学者陈澧从其遗稿中选一部分,以《邹征君存稿》为书名,与《邹征君遗书》同时刊出,传播于世 [2]

嘉庆二十四年(1819年),邹伯奇出生在南海泌冲一个教书人家,父亲和外祖父都是学养深厚的“数学爱好者”,因而给了他当时少有的数理启蒙教育 [9] 。10岁时被身为南海儒林知名诗人的外祖父接到家中,教他《周易》、《九章算术》等,为邹伯奇日后研习西方文化和科学知识埋下了兴趣的种子。后来,邹伯奇又曾经拜酷爱算术的梁序镛为师,在承教儒家经典的同时,跟随梁序镛学习了大量古代数学知识 [5]

道光十五年(1835年),17岁的邹伯奇因读《梦溪笔谈》中塔倒影与阳遂倒影同理,他开始对透镜成像的研究发生兴趣。发现古代“诸经义疏”中的算学错误后,就开始孜孜不倦研究数学,而人们司空见惯的湖光塔影,又使他一头扎进对光学的研究中 [9-10]

道光二十四年(1844年),邹伯奇发明、制成了中国第一台照相机。设计了摄影绘地图法 [10] 。他还写了《度算版释例》,说明“度算版”的原理和使用方法 [2]

道光二十五年(1845年),邹伯奇撰写的《摄影之器记》成为世界最早的摄影文献之一 [6]

咸丰三年(1853年),他设计制造了“对数尺”,该尺有多种功能,除一般的计算之外,还能作气节、天文、体积等计算 [2]

咸丰七年(1857年),邹伯奇任学海堂学长 [1] ,与经学大师陈澧过从甚密,陈常请邹伯奇为他解决学术难题 [2]

同治三年(1864年),进行了摄影绘地图法的实地绘制 [10] 。郭嵩焘特疏将邹伯奇推荐给朝廷,邹伯奇称病推辞。曾国藩在两江视察时,希望让邹伯奇在上海机器局旁设的书院教书,亦未成 [11]

同治四年(1865年),广东巡抚郭嵩焘聘请他主持测绘《广东沿海地图》。邹把自己创立的“以圆绘圆”法改进为椭圆画法。他认为,地球两极半径比赤道半径小,是椭圆形的,在测算时,应“以椭圆曲率算之”。使绘图技术趋于准确 [2]

同治八年(1869年),因病逝世,葬于故乡南海县泌冲 [2]

邹伯奇的摄影器也就是照相机。只要有感光化学物和配置感光板,照相即可成功。根据学者的调研,邹伯奇解决了这些问题 [10]

在邹伯奇的一篇散存文章中,述及了摄影机的湿板照相法和湿板照相的操作过程。邹伯奇还留有一页散稿,记述了有关这些化合物的药料配方。在这个药料配方中,邹伯奇是最早定名了“硝酸”、“盐酸”、“醋酸”三类酸性物质。这批药料从19世纪50年代起都可以在澳门购买,但邹伯奇多以本地产原料配制 [10]

在药料配方中,鸡蛋胶是玻璃摄影术中极为重要的化学物品,其主要成分是蛋清(即蛋白)。戴念祖说,其中,“气水”可能是蒸馏水,加明矾,是以之净化水质。将蛋清、少量食盐加纯净水以筷子打匀(搅打时间不宜过短),刮去浮沫,再打,将丝缕打化,再倒入盆中澄之。俟清之后,倾入瓷盘或玻盘中待用。这蛋清能称为玻板或纸面的令人满意的银盐载体。将玻板或纸的一面细心地放入盛有蛋清的瓷盘中,使其均匀地黏连蛋清之后,再将其置于银盐溶液中,使之均匀地附着着银盐溶液,因而就制成了银质阳面板或纸(或胶片)的正片。早期玻璃板照相术迟迟未成功,就是因为未曾发现蛋清胶及其耐心细致的操作法。但是,每种药料的数量,邹伯奇没有详尽的记录 [10]

邹伯奇以他自制的照相机和感光化合物拍了许多照片。其中一块自拍像玻璃底版珍藏在广州市博物馆。1973年,戴念祖用这底版冲印了极为清晰的邹伯奇相片 [10]

此前的1839年,法国的达盖尔制成了第一台实用的银版照相机,它是由两个木箱组成,把一个木箱插入另一个木箱中进行调焦,用镜头盖作为快门,来控制长达三十分钟的曝光时间,能拍摄出清晰的图像。邹伯奇的相机发明与此相去不远。有研究者指出,目前并没有证据证明邹伯奇的相机曾经参考了达盖尔的发明,所以很有可能他是独立完成了相机的发明 [4]

邹伯奇另一个突破性的成就,就是将他的研究成果运用到地图绘制上来。在地图绘制方面,经线纬线的绘制在当时是一个高难度的问题。尽管地球球形说在15世纪末已经得到了西方的广泛认可,但是清代听说到这个信息比西方整整晚了200 多年,当时甚至仍有多数压倒少数的声音反对球形说。而当时已经是科学先行者的邹伯奇却是欣然接受了这个理论,并迅速进行研究 [6]

邹伯奇认为,“用半度切线法,内密外疏,与实数不符”。他研究出用曲线表示经纬线的画法,因为地球是圆形的,“以圆绘圆,其形乃肖也”。邹伯奇摸索出用曲线来表示经纬线的画法,也开始设计和运用摄影来绘制地图,他的摄影绘图为古老的中国实地实测、勘测地表地质打开了一扇尘封之门,他也成为了现代地图绘制的科学先驱 [6] 。他先后用自己的方法改绘了当时最具权威的全国地图《皇兴全图》(共66幅),成为了当时最为“洛阳纸贵”的地图。另外,他率领弟子绘制的家乡地图《广东省地图》、《南海县地图》、《浔冈州地图》 [6]

邹伯奇又从耶稣会士传入中国的测量著作中有关“以平镜测高”的几何原理得到启发,立即将景画器用作绘制地图和平面测量。《摄影之器记》就绘图与测量方法也留下了很具体的说明。同时邹伯奇也清楚知道,画纸必须处于物镜焦平面上,因此,被画之物或地域不宜太分散、远近相差太大,这才能使所“画与当面景色无少异”由邹伯奇指导其弟子们绘的《浔岗洲图》、《桑圆围全图》等,都是以此摄影法测绘的。这摄影绘图为现代空中测地图、勘测地表地质打开了技术之门 [10]

在物理学方面,著有《磬求重心术》、《求重心说》、《格术补》等,分别论述力学和光学问题;在数学方面,著有《乘方捷术》三卷,第一卷讲乘方和开方,第二卷讲对数,第三卷为乘方、开方、对数之应用;在天文学方面,邹伯奇绘制过《赤道南恒星图》、《赤道北恒星图》,制作过“天球仪”、“太阳系表演仪”。在邹伯奇的时代,中国学术界对哥白尼的太阳中心说还有争议,邹伯奇制作的仪器,以太阳为中心,显示出进步的天文学思想。他还用天文学理论,考证了中国古籍中关于天文学现象论述的正误,写了《夏少正南门星考》等论文十几篇,有很高的学术价值。在仪器制作方面,他还研制了“浑圆水准仪”、“水银溢流式水准器”、“风雨针”(气压计兼测高仪》等 [1]

在地理学上,他率先采用经纬法画出了全国地图,并将经过北京的一条经线定为本初子午线 [9]

邹伯奇一生“好覃思而懒著述”,留下的成书寥寥,大量遗稿只为备忘而记,很不系统 [9] 。邹伯奇在世时没有经济能力为自己出书,直到他去世后,邹伯奇的部分书稿在广东一些学者的资助下,才得以印刷流传 [7]

邹伯奇的遗作主要编印为《邹征君遗书》、《邹征君存稿》,在他身后名声鹊起。其中最重要的《格术补》,由湖南长沙名士、数学家丁取忠主持重印,邀请殷家补注,最终由认识邹伯奇的王运出资完成湖南白芙堂本刊印事务,是公认的清末中国科技代表作之一。他最有影响的是一片短文《摄影之器记》,是中国通用了的“摄影”一词的开创之作 [13]

泌冲村的邹氏宗姓是在宋代迁居于此,对此,邹伯奇也做了一番考证,考证得出宋朝大臣邹浩是泌冲村邹氏祖先 [1]

邹伯奇在广东儒林中小有名气,被视作为奇人。他有一个至交是晚清广东大儒陈璞,邹伯奇去世后,陈璞将他的遗作进行了整理 [13]

邹伯奇走科举的路子,他的最高头衔不过是个生员(秀才)。据学者陈志国、倪根金的研究,这还是因为当时的广东学政戴煦见邹伯奇精通训诂之学,才将他破格提拔进官学的,之后他再未踏入科场一步 [14]

邹伯奇曾经一身粗布衣,手持一根长杆烟管一身清贫打扮,步行50里路到九江拜见岭南大儒朱次琦。当时朱次琦正在上课,其学生看见邹伯奇落魄穷酸的样子,禁不住哄堂大笑,而朱次琦却恭敬地将邹伯奇迎过来,当上宾款待,学生议论纷纷,待邹伯奇落座安顿好之后,朱次琦才向学生们宣布,来客是有名的科学家邹伯奇。得知邹伯奇是步行50里路前来,朱次琦及其学生更是肃然起敬 [6]

坊间对邹伯奇在清代能独立研制第一台相机大为好奇,邹当时把很多功劳归功于中国古代各种科技书籍,尤其是《梦溪笔谈》,他说:“然非《梦溪笔谈》之有以启其衷,岂能顿悟。”对此,广州博物馆的李老师认为,也不能排除西方技术的传入,当时西学东渐,虽然欧洲人不会传授技术,邹伯奇也不与洋人打交道,但当时已经有很多欧洲科技书籍传入广州 [7]

邹伯奇毕生醉心于科研和教育,他的手稿其实有一部分留在学海堂。由子孙保管的部分资料大多在20世纪50年代捐献给了广州博物馆,收藏在 “五层楼”内,还有少部分手稿在上世纪80年代时借给了内蒙古大学一位教授。“这批手稿多是他生前所写,也有部分是他的子孙抄录,也有一些是从《学海堂集》、《邹征君遗书》、《南海县志》,甚至有关的碑刻碑文中摘录下来,有教案,也有书信,十分珍贵。” 这些手稿内容多是数字排列,有时甚至连续10张、8张都是密密麻麻的数字,虽然先人偶有标注,但都是用古文讲数学,简直不知道这是什么 [15]

2009年,邹氏后人将邹伯奇的手稿复印件交到了中山大学研究者的手中。看完手稿后,研究者纷纷对邹伯奇在数学方面的造诣大为惊叹。据实验表明,邹伯奇众多算例提出的计算步骤,可以编制成现代计算机程序,而且得出的运算结果与计算机高度一致。因此,邹伯奇的运算思维也被称为“伯奇密码” [7]

梁启超在著作《中国近三百年学术史》中,谈到清代算学等学术时,数度将邹伯奇列为科技方面的代表人物之一,其中最重要的评价是:“特夫又自制摄影器。观其图说,以较现代日出日精之新器,诚朴可笑,然在五十年前无所承而独创,又岂不可谓豪杰之士耶? [13]

《南海县志》称,不赴科举、终其一生仍是秀才的邹伯奇“能荟萃中西之说而贯通之,为吾粤向来名儒所未有” [1]

《清史稿》则评价称“聪敏绝世,覃思声音文字度数之源。尤精天文历算,能荟萃中、西之说而贯通之,静极生明,多具神解。”

戴念祖:“在鸦片战争前后,中国人尚能做出居世界前列的科技成就是难能可贵的。”“邹伯奇的学术研究,完全凭借自己的实践,比如说当时世界上普遍使用的四种望远镜,他没有见过实物,自己揣摩、研究,自己制作出来了” [1]

伯奇公园位于泌冲村建设大道和伯奇南路交叉口地方,泌冲村和广州只是一水之隔,所以从黄岐镇前往广州的客车很多经过这个路段。伯奇公园占地4227平方米,于1994年秋奠基兴建1996年10月落成。通过各方面的支持和资料搜集,伯奇纪念室的资料不断完善,吸引了不少摄影爱好者前来参观 [1]

由于曾经的邹氏宗祠早已经完全被拆了,不复存在了,连一个砖头都不剩。1994年,族人只能在伯奇公园内新建一个宗祠 [1]

1994年,在邹伯奇曾孙邹孟才的带领下,泌冲村在村旁修建了一座伯奇公园,用以纪念先祖功绩。伯奇公园内绿树成荫,中间有一“伯奇铜像“,这四个字的落款为前国务院副总理邹家华所题 [7]

1999年,泌冲村希望在公园内建立一邹伯奇铜像,村民认为,邹伯奇在中国科学史上留下重重一笔,梁启超曾赞其为“豪杰之士“,为其题字的也应该很有分量才行。正好,泌冲籍的原南海政府官员去北京开会,受到国务院副总理邹家华的接见,当时这位官员想起铜像一事,向邹家华提起题字一说,并向他做了简介,邹家华副总理认为邹伯奇很伟大,他很高兴,当即同意题字 [7]

为了纪念邹伯奇的重要贡献。中国摄影家协会、广东省摄影家协会、广东省佛山市南海区人民政府主办“伯奇杯”全国创意摄影大展,此大展已成为广东乃至全国的重大摄影品牌活动 [4]

大沥持续3年举办伯奇杯全国创意摄影大展,并成功创建了“省摄影之乡”,通过大赛打响了邹伯奇摄影文化品牌 [1]

2013年12月,大沥镇正式推出“中国伯奇”网,让市民进一步了解伯奇文化及其精神 [16]


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