提 要 天文學(xué)是一門古老的科學(xué)，自有人類文明史以來(lái)，天文學(xué)就有重要的地位。天文學(xué)(Astronomy)是研究宇宙空間天體、宇宙的結(jié)構(gòu)和發(fā)展的學(xué)科。內(nèi)容包括天體的構(gòu)造、性質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律等。文章發(fā)表在《科技信息》上，是自然科學(xué)期刊論文發(fā)表范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞 天文儀器 歐洲化 清朝觀象臺(tái)

　　天文學(xué)是人類運(yùn)用所掌握的最新的物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等知識(shí)以及最尖端的科學(xué)技術(shù)手段，對(duì)宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文現(xiàn)象進(jìn)行專業(yè)研究的一門科學(xué)。它是一門基礎(chǔ)學(xué)科，也是一門集人類智慧之大成的綜合系統(tǒng)。

　　1669-1674年，耶穌會(huì)士南懷仁為北京觀象臺(tái)設(shè)計(jì)制造了六架歐洲式天文儀器，使中國(guó)天文儀器的精度達(dá)到了空前的水平。1713-1715年，紀(jì)理安為觀象臺(tái)添造了一架歐洲風(fēng)格的地平經(jīng)緯儀。1745-1754年，戴進(jìn)賢、劉松齡和他們的中國(guó)合作者制造了一架璣衡撫辰儀。它遵循中國(guó)渾儀的結(jié)構(gòu)舊制，采用了南懷仁用過(guò)的刻度制、零件結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)，本質(zhì)上屬于復(fù)古的設(shè)計(jì)。

　　中外學(xué)者曾對(duì)明末和清朝前期傳入中國(guó)的天文儀器技術(shù)做了很有價(jià)值的研究，但仍留下了不少有待澄清的問(wèn)題。本文試圖系統(tǒng)地描述清朝前期觀象臺(tái)的天文儀器的歐洲化過(guò)程，以及其中的某些特點(diǎn)。

　　明末，利瑪竇(Matthieu Ricci，1552-1610)、羅雅谷(Jacques Rho, 1590-1638)、湯若望(Johann Adam Schall von Bell, 1592-1666)等傳教士向中國(guó)人介紹了1619年以前的絕大多數(shù)歐洲儀器①，并與中國(guó)人合作試制了部分儀器。入清以后，南懷仁(Ferdinand Verbiest, 1623-1688)等傳教士在歐洲式儀器的制造和使用方面走得更遠(yuǎn)。

　　1.南懷仁與成套歐洲式儀器

　　南懷仁于1623年10月生于比利時(shí)布魯日(Bruges)的皮特姆鎮(zhèn)(Pittem)。1640年10月入魯文(Louvain)大學(xué)藝術(shù)系學(xué)習(xí)，這里的學(xué)生在前兩個(gè)學(xué)年要學(xué)習(xí)哲學(xué)、自然科學(xué)和數(shù)學(xué)。當(dāng)時(shí)多數(shù)魯文大學(xué)的教授把托勒密、哥白尼和第谷的體系當(dāng)作假說(shuō)[1]。1641年9月他離開(kāi)這所大學(xué)，加入耶穌會(huì)。兩年后他回到魯文的耶穌會(huì)學(xué)院(Jesuit college)，1645年獲得哲學(xué)學(xué)位。在耶穌會(huì)學(xué)院的科學(xué)訓(xùn)練對(duì)南懷仁來(lái)說(shuō)非常重要。1652-1653年在羅馬學(xué)習(xí)了一年多的神學(xué)。1655年在塞維利亞(Sevilla)獲神學(xué)博士學(xué)位后，他要求去中國(guó)傳教，獲準(zhǔn)。這可能是受到衛(wèi)匡國(guó)(Martin Martini, 1614-1661)的影響[2]。在離開(kāi)歐洲之前，南懷仁在葡萄牙教數(shù)學(xué)。1657年4月，他隨衛(wèi)匡國(guó)的傳教組揚(yáng)帆啟程，1658年7月抵達(dá)澳門。

　　1660年，皇帝批準(zhǔn)湯若望的請(qǐng)求，召南懷仁來(lái)欽天監(jiān)協(xié)助工作。大概湯若望比較看重南懷仁的數(shù)學(xué)家名聲。1661年順治帝作古，朝政被保守輔臣把持。1664年9月，楊光先(1597-1669)控告湯若望、南懷仁等傳教士，湯、南等人遂遭審訊。次年1月，刑部擬定湯若望、南懷仁等傳教士為死罪。至4月和5月，南懷仁、湯若望被赦出獄。1666年7月湯若望故于寓所。1665-1668年，楊光先、吳明烜等守舊人物把持欽天監(jiān)的歷法測(cè)算工作，而南懷仁則忙于制造日晷和其它裝置，以及氣象觀測(cè)等。

　　我們?cè)倏匆豢茨蠎讶试?674年的一段說(shuō)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，仁測(cè)得太陽(yáng)，依象限儀，在地平上三十三度四十二分;依紀(jì)限儀，離天頂正南五十六度十八分;依黃道經(jīng)緯儀，在黃道線正中，在冬至后四十五度零六分，在春分前四十四度五十四分;依赤道經(jīng)緯儀，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;依天體儀，于立春度分所立置表，則表對(duì)太陽(yáng)而全無(wú)影;依地平所立八尺零五寸表，則太陽(yáng)之影長(zhǎng)一丈三尺七寸四分五厘。六儀并用而恭互之，而立春一節(jié)皆合于預(yù)推定各儀之度分如此;則歷凡所推之節(jié)氣，其合于天行無(wú)疑矣。然非籍有合法之儀，又何從測(cè)而得之?”[6]

　　康熙八年八月十四日題。本月十六日奉旨依議。”[14]

　　設(shè)計(jì)制造工作由南懷仁主持。參加此項(xiàng)工作的還有工部官員郎翁英、圖哈齊，欽天監(jiān)官員劉蘊(yùn)德、孫有本和天文生等30人。在1670年8月20日的一封信中，南懷仁說(shuō)儀器已經(jīng)完成了一半：

　　“我寄給您工部以我提出的原型為基礎(chǔ)負(fù)責(zé)制造的最佳黃銅天文儀器的設(shè)計(jì)或草圖，目的是一旦將舊儀器遷走，就把它們放入‘數(shù)學(xué)塔’[觀象臺(tái)]。我稱之為草圖是因?yàn)檫@些設(shè)計(jì)與已經(jīng)完成一半的那些儀器并不完全一致，在上帝的幫助下，那些儀器肯定要在今年內(nèi)完成。”[15]

　　南懷仁還用拉丁文把他們的活動(dòng)介紹給歐洲的教士們，“以便類似的事件再發(fā)生時(shí)他們能預(yù)備要做的工作”[25]。附有《儀象志》序文的Liber Organicus(儀器之書(shū))可能是從1668年開(kāi)始編寫(xiě)，到1674年或此后才寫(xiě)完[26]。南懷仁把它獻(xiàn)給了羅馬教皇[27]。1675或1676年，他寫(xiě)出Astronomiae apud Sinas restitutae mechanica centum et sex figuris adumbrata (簡(jiǎn)稱Mechanica)，描述了《儀象圖》的106個(gè)圖版。在中文記述、Liber Organicus和Mechanica等論著的基礎(chǔ)上，南懷仁在1678年至1680年初之間完成了《歐洲天文學(xué)》的拉丁文書(shū)稿[28]。

　　1683年，書(shū)稿隨柏應(yīng)理(Ph. Couplet，1624-1692)到達(dá)歐洲，1687年在德國(guó)迪林根(Dillingen)出版。書(shū)中記述了1668年12月至1669年4月歐洲天文學(xué)在中國(guó)的恢復(fù)，以及此后耶穌會(huì)士在天文儀器、日晷、機(jī)械學(xué)、數(shù)學(xué)、彈道學(xué)、水力學(xué)、靜力學(xué)、光學(xué)、透視畫(huà)法、蒸氣動(dòng)力、計(jì)時(shí)技術(shù)、氣象學(xué)和音樂(lè)學(xué)等14個(gè)領(lǐng)域的活動(dòng)與成就。作者介紹這些科技成就的目的是：第一，他想讓每位讀者都清楚，耶穌會(huì)為獲得皇帝和王爺們的仁慈付出了巨大的努力，以便打開(kāi)傳教的通道;第二，他想鼓勵(lì)未來(lái)可能繼承中國(guó)教區(qū)的人以極大的細(xì)心、尊敬和愛(ài)來(lái)?yè)碜o(hù)最美的數(shù)學(xué)之神，因?yàn)樗齻儗椭鷤鹘淌拷咏实酆屯鯛攤儯瑥亩Ｗo(hù)宗教事業(yè);第三，他在Liber Organicus中已經(jīng)描繪了天文儀器和其它有關(guān)的儀器[29]。

　　2.舊式儀器的添造

　　18世紀(jì)，觀象臺(tái)的人員仍使用南懷仁的儀器，并補(bǔ)造了舊式儀器。

　　2.1. 紀(jì)理安與地平經(jīng)緯儀

　　德國(guó)傳教士紀(jì)理安(又譯作紀(jì)利安或紀(jì)里安，Bernard-Kilian Stumpf，1655-1720)于1694年7月來(lái)華，1711-1720年在欽天監(jiān)負(fù)責(zé)“治理歷法”。《欽定儀象考成》稱，康熙五十二年(1713年)，“命紀(jì)利安制地平經(jīng)緯儀”，即地平經(jīng)度象限儀[42]。《皇朝文獻(xiàn)通考》補(bǔ)充說(shuō)：“五十二年二月，命臣紀(jì)利安制地平經(jīng)緯儀，以銅為之，其制……”[43]。《欽定大清會(huì)典圖》則說(shuō)：“康熙五十四年(1715年)合地平、象限二儀為一”[44]。按這個(gè)時(shí)間差來(lái)推測(cè)，紀(jì)理安等人用了兩年的時(shí)間為觀象臺(tái)制成了這個(gè)裝置。

　　目前掌握的歷史文獻(xiàn)說(shuō)明不了朝廷添造地平經(jīng)緯儀的動(dòng)機(jī)或起因。按理說(shuō)，既然南懷仁的地平經(jīng)儀和象限儀還能正常發(fā)揮作用，那似乎就沒(méi)必要再造兼具兩者功能的地平經(jīng)緯儀。是誰(shuí)提出添置新儀的呢?

　　難道紀(jì)理安覺(jué)得沒(méi)有必要再像南懷仁那樣為儀器寫(xiě)一部圖說(shuō)?人們找不到關(guān)于這架儀器的詳細(xì)記載，它的身世引起了后人的不同猜測(cè)。美國(guó)1900年司密遜學(xué)會(huì)的報(bào)告書(shū)認(rèn)為，它是法國(guó)路易十四贈(zèng)給康熙帝的儀器。常福元懷疑，紀(jì)理安把法國(guó)的禮品冒充為自己的作品，以博取皇帝的歡喜[45]。

　　這段奏文支持了紀(jì)理安造儀器的說(shuō)法。

　　再者，與18世紀(jì)的法國(guó)天文儀器相比，紀(jì)理安的儀器顯然是過(guò)時(shí)。如果認(rèn)為法國(guó)人故意把落后的裝置當(dāng)成精品送給中國(guó)皇帝，這似乎不合情理。我們認(rèn)為，紀(jì)理安在中國(guó)監(jiān)造儀器的可能性是存在的。如果能在清朝禮部或工部的文獻(xiàn)中找到有關(guān)的記述，那我們就可以作出一個(gè)肯定的結(jié)論。

　　地平經(jīng)緯儀的設(shè)計(jì)風(fēng)格完全是歐洲古典式的。它等于把南懷仁的地平經(jīng)儀和象限儀又合成一架儀器，其主要觀測(cè)部件與羅雅谷的《測(cè)量全儀·儀器圖說(shuō)》中描繪的地平經(jīng)緯儀基本相同，與第谷的地平經(jīng)度象限儀相近。

　　這架儀器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)方面與南懷仁的儀器有不少相同或相似之處。它的象限儀立軸與南懷仁象限儀的軸一樣。伏兔(軸座)的結(jié)構(gòu)與南懷仁地平經(jīng)儀的伏兔沒(méi)有差別。它的地平圈和象限弧的角度刻度劃分方法與黃道經(jīng)緯儀相同，最小刻度也是1′。簡(jiǎn)略的文字記載沒(méi)有說(shuō)明窺衡上是否有一種能夠細(xì)分1′刻度的指線。

　　1902年，法國(guó)人歸還地平經(jīng)緯儀時(shí)，上邊缺少了窺衡。銅器鋪的師傅為它配制了一條窺衡[47]。1995年，修復(fù)者補(bǔ)制了窺衡、鉛垂，窺衡上沒(méi)有細(xì)分1′刻度的指線。我們不知道補(bǔ)制的窺表(照準(zhǔn)器)是否與原設(shè)計(jì)的完全一樣。

　　2.2. 戴進(jìn)賢、劉松齡與璣衡撫辰儀

　　利瑪竇、湯若望、南懷仁和紀(jì)理安等傳教士的儀器都屬于歐洲式的設(shè)計(jì)。到18世紀(jì)中葉，又出現(xiàn)了另一種嘗試。

　　耶穌會(huì)士戴進(jìn)賢(Ignatius Koegler, 1680-1746)，曾在英戈?duì)柺┧?Ingostadt)大學(xué)教授數(shù)學(xué)和東方語(yǔ)文。1716年8月抵澳門，翌年奉召到北京，在欽天監(jiān)佐理歷政。1722年初接任“治理歷法”。1725年升任欽天監(jiān)監(jiān)正，六年后加禮部侍郎銜。1742年，他和徐懋德、明安圖(?-1764)、何國(guó)宗(?-1766)等編就《歷象考成續(xù)編》。耶穌會(huì)士劉松齡(Augustin de Hallerstein, 1703-1774)于1735年入京，到欽天監(jiān)協(xié)助戴進(jìn)賢工作，1743年升補(bǔ)監(jiān)副。

　　允祿等考察了南懷仁的黃道、赤道二儀，于1745年5月1日向皇帝報(bào)告了在雍和宮鑄造大儀的計(jì)劃：

　　“今應(yīng)按其尺度制造，謹(jǐn)用五分之一擬制式樣，恭呈御覽，伏候圣訓(xùn)，再鑄造儀器。……今郎中佛保現(xiàn)在雍和宮辦理鑄造之事，請(qǐng)就便交與佛保處，遵旨用舊儀、座架廢銅鑄造。如有不敷，再行配搭添補(bǔ)。臣等已派出內(nèi)務(wù)府郎中楊作新、公議副總領(lǐng)葉文成、臣館算學(xué)教習(xí)何國(guó)棟、原任欽天監(jiān)五官正劉裕錫，會(huì)同監(jiān)制督工。臣等不時(shí)前往查看，一切作法仍會(huì)同西洋人戴進(jìn)賢、劉松齡等商酌辦理。”[56]

　　乾隆帝對(duì)上述請(qǐng)求作了如下批示：

　　“好。照議辦理。依此五分之一式樣制造銅儀一座進(jìn)呈。”[57]

　　與戴進(jìn)賢、劉松齡等人商議“一切作法”這個(gè)說(shuō)法表明，傳教士發(fā)揮了重要作用，甚至可以說(shuō)他們指導(dǎo)了制作工作。1745年8月14日，允祿等在奏折中再次提到儀器模型，并稱大型儀器為“三辰儀”：

　　和歷代中國(guó)渾儀相比，璣衡撫辰儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，刻度精，設(shè)計(jì)和制造時(shí)間長(zhǎng)，裝飾造型華麗。因此，有人稱贊它是“清朝一代最杰作的天文儀器”[62]。然而，從儀器的技術(shù)特點(diǎn)和功能來(lái)審視，這種贊譽(yù)似言過(guò)其實(shí)，因?yàn)樗胁蝗莺鲆暤蔫T造缺陷[63]，它的刻度沒(méi)超過(guò)南懷仁的儀器。雖然它的帶十字線的窺衡要比南懷仁的縫隙式照準(zhǔn)器的瞄準(zhǔn)精度高，但比當(dāng)時(shí)歐洲儀器上帶測(cè)微計(jì)的望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)儀落后得多。參與制造的傳教士?jī)H遵皇帝的意愿而對(duì)歐洲的新技術(shù)視而不見(jiàn);中國(guó)匠師對(duì)歐洲新儀器了解不夠或者不得要領(lǐng)，似乎對(duì)另一個(gè)世界(歐洲)的技術(shù)進(jìn)步有很大的距離感。

　　綜上所述，制造者先以“三辰公晷儀”為基礎(chǔ)制作了模型“三辰儀”，最后制就成品“璣衡撫辰儀”。設(shè)計(jì)思路與觀象臺(tái)儀器的歐洲化趨勢(shì)相反，中國(guó)的鑄造工藝還在發(fā)揮著一定的作用。這表明，清朝的儀器技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)歐洲化的過(guò)程，但并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)徹底的歐洲化。

　　天文學(xué)是以觀察及解釋天體的物質(zhì)狀況及事件為主的學(xué)科，通過(guò)觀測(cè)來(lái)收集天體的各種信息。因而對(duì)觀測(cè)方法和觀測(cè)手段的研究，是天文學(xué)家努力研究的一個(gè)方向。天文學(xué)主要研究天體的分布、運(yùn)動(dòng)、位置、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)及起源和演化。

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