清朝前期观象台天文仪器欧洲化发表自然科学论文期刊网

　　提 要 天文学是一门古老的科学，自有人类文明史以来，天文学就有重要的地位。天文学(Astronomy)是研究宇宙空间天体、宇宙的结构和发展的学科。内容包括天体的构造、性质和运行规律等。文章发表在《科技信息》上，是自然科学期刊论文发表范文，供同行参考。

　　关键词 天文仪器 欧洲化 清朝观象台

　　天文学是人类运用所掌握的最新的物理学、化学、数学等知识以及最尖端的科学技术手段，对宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文现象进行专业研究的一门科学。它是一门基础学科，也是一门集人类智慧之大成的综合系统。

　　1669-1674年，耶稣会士南怀仁为北京观象台设计制造了六架欧洲式天文仪器，使中国天文仪器的精度达到了空前的水平。1713-1715年，纪理安为观象台添造了一架欧洲风格的地平经纬仪。1745-1754年，戴进贤、刘松龄和他们的中国合作者制造了一架玑衡抚辰仪。它遵循中国浑仪的结构旧制，采用了南怀仁用过的刻度制、零件结构和制造技术，本质上属于复古的设计。

　　中外学者曾对明末和清朝前期传入中国的天文仪器技术做了很有价值的研究，但仍留下了不少有待澄清的问题。本文试图系统地描述清朝前期观象台的天文仪器的欧洲化过程，以及其中的某些特点。

　　明末，利玛窦(Matthieu Ricci，1552-1610)、罗雅谷(Jacques Rho, 1590-1638)、汤若望(Johann Adam Schall von Bell, 1592-1666)等传教士向中国人介绍了1619年以前的绝大多数欧洲仪器①，并与中国人合作试制了部分仪器。入清以后，南怀仁(Ferdinand Verbiest, 1623-1688)等传教士在欧洲式仪器的制造和使用方面走得更远。

　　1.南怀仁与成套欧洲式仪器

　　南怀仁于1623年10月生于比利时布鲁日(Bruges)的皮特姆镇(Pittem)。1640年10月入鲁文(Louvain)大学艺术系学习，这里的学生在前两个学年要学习哲学、自然科学和数学。当时多数鲁文大学的教授把托勒密、哥白尼和第谷的体系当作假说[1]。1641年9月他离开这所大学，加入耶稣会。两年后他回到鲁文的耶稣会学院(Jesuit college)，1645年获得哲学学位。在耶稣会学院的科学训练对南怀仁来说非常重要。1652-1653年在罗马学习了一年多的神学。1655年在塞维利亚(Sevilla)获神学博士学位后，他要求去中国传教，获准。这可能是受到卫匡国(Martin Martini, 1614-1661)的影响[2]。在离开欧洲之前，南怀仁在葡萄牙教数学。1657年4月，他随卫匡国的传教组扬帆启程，1658年7月抵达澳门。

　　1660年，皇帝批准汤若望的请求，召南怀仁来钦天监协助工作。大概汤若望比较看重南怀仁的数学家名声。1661年顺治帝作古，朝政被保守辅臣把持。1664年9月，杨光先(1597-1669)控告汤若望、南怀仁等传教士，汤、南等人遂遭审讯。次年1月，刑部拟定汤若望、南怀仁等传教士为死罪。至4月和5月，南怀仁、汤若望被赦出狱。1666年7月汤若望故于寓所。1665-1668年，杨光先、吴明烜等守旧人物把持钦天监的历法测算工作，而南怀仁则忙于制造日晷和其它装置，以及气象观测等。

　　我们再看一看南怀仁在1674年的一段说明：

　　“康熙己酉八年正月初三日[1669年2月3日]，是日立春”，“于本日午正，仁测得太阳，依象限仪，在地平上三十三度四十二分;依纪限仪，离天顶正南五十六度十八分;依黄道经纬仪，在黄道线正中，在冬至后四十五度零六分，在春分前四十四度五十四分;依赤道经纬仪，在冬至后四十七度三十四分，在春分前四十二度二十六分，在赤道南十六度二十一分;依天体仪，于立春度分所立置表，则表对太阳而全无影;依地平所立八尺零五寸表，则太阳之影长一丈三尺七寸四分五厘。六仪并用而恭互之，而立春一节皆合于预推定各仪之度分如此;则历凡所推之节气，其合于天行无疑矣。然非籍有合法之仪，又何从测而得之?”[6]

　　康熙八年八月十四日题。本月十六日奉旨依议。”[14]

　　设计制造工作由南怀仁主持。参加此项工作的还有工部官员郎翁英、图哈齐，钦天监官员刘蕴德、孙有本和天文生等30人。在1670年8月20日的一封信中，南怀仁说仪器已经完成了一半：

　　“我寄给您工部以我提出的原型为基础负责制造的最佳黄铜天文仪器的设计或草图，目的是一旦将旧仪器迁走，就把它们放入‘数学塔’[观象台]。我称之为草图是因为这些设计与已经完成一半的那些仪器并不完全一致，在上帝的帮助下，那些仪器肯定要在今年内完成。”[15]

　　南怀仁还用拉丁文把他们的活动介绍给欧洲的教士们，“以便类似的事件再发生时他们能预备要做的工作”[25]。附有《仪象志》序文的Liber Organicus(仪器之书)可能是从1668年开始编写，到1674年或此后才写完[26]。南怀仁把它献给了罗马教皇[27]。1675或1676年，他写出Astronomiae apud Sinas restitutae mechanica centum et sex figuris adumbrata (简称Mechanica)，描述了《仪象图》的106个图版。在中文记述、Liber Organicus和Mechanica等论著的基础上，南怀仁在1678年至1680年初之间完成了《欧洲天文学》的拉丁文书稿[28]。

　　1683年，书稿随柏应理(Ph. Couplet，1624-1692)到达欧洲，1687年在德国迪林根(Dillingen)出版。书中记述了1668年12月至1669年4月欧洲天文学在中国的恢复，以及此后耶稣会士在天文仪器、日晷、机械学、数学、弹道学、水力学、静力学、光学、透视画法、蒸气动力、计时技术、气象学和音乐学等14个领域的活动与成就。作者介绍这些科技成就的目的是：第一，他想让每位读者都清楚，耶稣会为获得皇帝和王爷们的仁慈付出了巨大的努力，以便打开传教的通道;第二，他想鼓励未来可能继承中国教区的人以极大的细心、尊敬和爱来拥护最美的数学之神，因为她们将帮助传教士接近皇帝和王爷们，从而保护宗教事业;第三，他在Liber Organicus中已经描绘了天文仪器和其它有关的仪器[29]。

　　2.旧式仪器的添造

　　18世纪，观象台的人员仍使用南怀仁的仪器，并补造了旧式仪器。

　　2.1. 纪理安与地平经纬仪

　　德国传教士纪理安(又译作纪利安或纪里安，Bernard-Kilian Stumpf，1655-1720)于1694年7月来华，1711-1720年在钦天监负责“治理历法”。《钦定仪象考成》称，康熙五十二年(1713年)，“命纪利安制地平经纬仪”，即地平经度象限仪[42]。《皇朝文献通考》补充说：“五十二年二月，命臣纪利安制地平经纬仪，以铜为之，其制……”[43]。《钦定大清会典图》则说：“康熙五十四年(1715年)合地平、象限二仪为一”[44]。按这个时间差来推测，纪理安等人用了两年的时间为观象台制成了这个装置。

　　目前掌握的历史文献说明不了朝廷添造地平经纬仪的动机或起因。按理说，既然南怀仁的地平经仪和象限仪还能正常发挥作用，那似乎就没必要再造兼具两者功能的地平经纬仪。是谁提出添置新仪的呢?

　　难道纪理安觉得没有必要再像南怀仁那样为仪器写一部图说?人们找不到关于这架仪器的详细记载，它的身世引起了后人的不同猜测。美国1900年司密逊学会的报告书认为，它是法国路易十四赠给康熙帝的仪器。常福元怀疑，纪理安把法国的礼品冒充为自己的作品，以博取皇帝的欢喜[45]。

　　这段奏文支持了纪理安造仪器的说法。

　　再者，与18世纪的法国天文仪器相比，纪理安的仪器显然是过时。如果认为法国人故意把落后的装置当成精品送给中国皇帝，这似乎不合情理。我们认为，纪理安在中国监造仪器的可能性是存在的。如果能在清朝礼部或工部的文献中找到有关的记述，那我们就可以作出一个肯定的结论。

　　地平经纬仪的设计风格完全是欧洲古典式的。它等于把南怀仁的地平经仪和象限仪又合成一架仪器，其主要观测部件与罗雅谷的《测量全仪·仪器图说》中描绘的地平经纬仪基本相同，与第谷的地平经度象限仪相近。

　　这架仪器在结构设计和零件设计方面与南怀仁的仪器有不少相同或相似之处。它的象限仪立轴与南怀仁象限仪的轴一样。伏兔(轴座)的结构与南怀仁地平经仪的伏兔没有差别。它的地平圈和象限弧的角度刻度划分方法与黄道经纬仪相同，最小刻度也是1′。简略的文字记载没有说明窥衡上是否有一种能够细分1′刻度的指线。

　　1902年，法国人归还地平经纬仪时，上边缺少了窥衡。铜器铺的师傅为它配制了一条窥衡[47]。1995年，修复者补制了窥衡、铅垂，窥衡上没有细分1′刻度的指线。我们不知道补制的窥表(照准器)是否与原设计的完全一样。

　　2.2. 戴进贤、刘松龄与玑衡抚辰仪

　　利玛窦、汤若望、南怀仁和纪理安等传教士的仪器都属于欧洲式的设计。到18世纪中叶，又出现了另一种尝试。

　　耶稣会士戴进贤(Ignatius Koegler, 1680-1746)，曾在英戈尔施塔特(Ingostadt)大学教授数学和东方语文。1716年8月抵澳门，翌年奉召到北京，在钦天监佐理历政。1722年初接任“治理历法”。1725年升任钦天监监正，六年后加礼部侍郎衔。1742年，他和徐懋德、明安图(?-1764)、何国宗(?-1766)等编就《历象考成续编》。耶稣会士刘松龄(Augustin de Hallerstein, 1703-1774)于1735年入京，到钦天监协助戴进贤工作，1743年升补监副。

　　允禄等考察了南怀仁的黄道、赤道二仪，于1745年5月1日向皇帝报告了在雍和宫铸造大仪的计划：

　　“今应按其尺度制造，谨用五分之一拟制式样，恭呈御览，伏候圣训，再铸造仪器。……今郎中佛保现在雍和宫办理铸造之事，请就便交与佛保处，遵旨用旧仪、座架废铜铸造。如有不敷，再行配搭添补。臣等已派出内务府郎中杨作新、公议副总领叶文成、臣馆算学教习何国栋、原任钦天监五官正刘裕锡，会同监制督工。臣等不时前往查看，一切作法仍会同西洋人戴进贤、刘松龄等商酌办理。”[56]

　　乾隆帝对上述请求作了如下批示：

　　“好。照议办理。依此五分之一式样制造铜仪一座进呈。”[57]

　　与戴进贤、刘松龄等人商议“一切作法”这个说法表明，传教士发挥了重要作用，甚至可以说他们指导了制作工作。1745年8月14日，允禄等在奏折中再次提到仪器模型，并称大型仪器为“三辰仪”：

　　和历代中国浑仪相比，玑衡抚辰仪结构简洁，刻度精，设计和制造时间长，装饰造型华丽。因此，有人称赞它是“清朝一代最杰作的天文仪器”[62]。然而，从仪器的技术特点和功能来审视，这种赞誉似言过其实，因为它有不容忽视的铸造缺陷[63]，它的刻度没超过南怀仁的仪器。虽然它的带十字线的窥衡要比南怀仁的缝隙式照准器的瞄准精度高，但比当时欧洲仪器上带测微计的望远镜照准仪落后得多。参与制造的传教士仅遵皇帝的意愿而对欧洲的新技术视而不见;中国匠师对欧洲新仪器了解不够或者不得要领，似乎对另一个世界(欧洲)的技术进步有很大的距离感。

　　综上所述，制造者先以“三辰公晷仪”为基础制作了模型“三辰仪”，最后制就成品“玑衡抚辰仪”。设计思路与观象台仪器的欧洲化趋势相反，中国的铸造工艺还在发挥着一定的作用。这表明，清朝的仪器技术经历了一个欧洲化的过程，但并没有实现彻底的欧洲化。

　　天文学是以观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科，通过观测来收集天体的各种信息。因而对观测方法和观测手段的研究，是天文学家努力研究的一个方向。天文学主要研究天体的分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化。

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