提 要 天文學是一門古老的科學，自有人類文明史以來，天文學就有重要的地位。天文學(Astronomy)是研究宇宙空間天體、宇宙的結構和發展的學科。內容包括天體的構造、性質和運行規律等。文章發表在《科技信息》上，是自然科學期刊論文發表范文，供同行參考。

　　關鍵詞 天文儀器 歐洲化 清朝觀象臺

　　天文學是人類運用所掌握的最新的物理學、化學、數學等知識以及最尖端的科學技術手段，對宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文現象進行專業研究的一門科學。它是一門基礎學科，也是一門集人類智慧之大成的綜合系統。

　　1669-1674年，耶穌會士南懷仁為北京觀象臺設計制造了六架歐洲式天文儀器，使中國天文儀器的精度達到了空前的水平。1713-1715年，紀理安為觀象臺添造了一架歐洲風格的地平經緯儀。1745-1754年，戴進賢、劉松齡和他們的中國合作者制造了一架璣衡撫辰儀。它遵循中國渾儀的結構舊制，采用了南懷仁用過的刻度制、零件結構和制造技術，本質上屬于復古的設計。

　　中外學者曾對明末和清朝前期傳入中國的天文儀器技術做了很有價值的研究，但仍留下了不少有待澄清的問題。本文試圖系統地描述清朝前期觀象臺的天文儀器的歐洲化過程，以及其中的某些特點。

　　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)等傳教士向中國人介紹了1619年以前的絕大多數歐洲儀器①，并與中國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。

　　1.南懷仁與成套歐洲式儀器

　　南懷仁于1623年10月生于比利時布魯日(Bruges)的皮特姆鎮(Pittem)。1640年10月入魯文(Louvain)大學藝術系學習，這里的學生在前兩個學年要學習哲學、自然科學和數學。當時多數魯文大學的教授把托勒密、哥白尼和第谷的體系當作假說[1]。1641年9月他離開這所大學，加入耶穌會。兩年后他回到魯文的耶穌會學院(Jesuit college)，1645年獲得哲學學位。在耶穌會學院的科學訓練對南懷仁來說非常重要。1652-1653年在羅馬學習了一年多的神學。1655年在塞維利亞(Sevilla)獲神學博士學位后，他要求去中國傳教，獲準。這可能是受到衛匡國(Martin Martini, 1614-1661)的影響[2]。在離開歐洲之前，南懷仁在葡萄牙教數學。1657年4月，他隨衛匡國的傳教組揚帆啟程，1658年7月抵達澳門。

　　1660年，皇帝批準湯若望的請求，召南懷仁來欽天監協助工作。大概湯若望比較看重南懷仁的數學家名聲。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的歷法測算工作，而南懷仁則忙于制造日晷和其它裝置，以及氣象觀測等。

　　我們再看一看南懷仁在1674年的一段說明：

　　“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，仁測得太陽，依象限儀，在地平上三十三度四十二分;依紀限儀，離天頂正南五十六度十八分;依黃道經緯儀，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，則表對太陽而全無影;依地平所立八尺零五寸表，則太陽之影長一丈三尺七寸四分五厘。六儀并用而恭互之，而立春一節皆合于預推定各儀之度分如此;則歷凡所推之節氣，其合于天行無疑矣。然非籍有合法之儀，又何從測而得之?”[6]

　　康熙八年八月十四日題。本月十六日奉旨依議。”[14]

　　設計制造工作由南懷仁主持。參加此項工作的還有工部官員郎翁英、圖哈齊，欽天監官員劉蘊德、孫有本和天文生等30人。在1670年8月20日的一封信中，南懷仁說儀器已經完成了一半：

　　“我寄給您工部以我提出的原型為基礎負責制造的最佳黃銅天文儀器的設計或草圖，目的是一旦將舊儀器遷走，就把它們放入‘數學塔’[觀象臺]。我稱之為草圖是因為這些設計與已經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完成。”[15]

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

　　1683年，書稿隨柏應理(Ph. Couplet，1624-1692)到達歐洲，1687年在德國迪林根(Dillingen)出版。書中記述了1668年12月至1669年4月歐洲天文學在中國的恢復，以及此后耶穌會士在天文儀器、日晷、機械學、數學、彈道學、水力學、靜力學、光學、透視畫法、蒸氣動力、計時技術、氣象學和音樂學等14個領域的活動與成就。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，耶穌會為獲得皇帝和王爺們的仁慈付出了巨大的努力，以便打開傳教的通道;第二，他想鼓勵未來可能繼承中國教區的人以極大的細心、尊敬和愛來擁護最美的數學之神，因為她們將幫助傳教士接近皇帝和王爺們，從而保護宗教事業;第三，他在Liber Organicus中已經描繪了天文儀器和其它有關的儀器[29]。

　　2.舊式儀器的添造

　　18世紀，觀象臺的人員仍使用南懷仁的儀器，并補造了舊式儀器。

　　2.1. 紀理安與地平經緯儀

　　德國傳教士紀理安(又譯作紀利安或紀里安，Bernard-Kilian Stumpf，1655-1720)于1694年7月來華，1711-1720年在欽天監負責“治理歷法”。《欽定儀象考成》稱，康熙五十二年(1713年)，“命紀利安制地平經緯儀”，即地平經度象限儀[42]。《皇朝文獻通考》補充說：“五十二年二月，命臣紀利安制地平經緯儀，以銅為之，其制……”[43]。《欽定大清會典圖》則說：“康熙五十四年(1715年)合地平、象限二儀為一”[44]。按這個時間差來推測，紀理安等人用了兩年的時間為觀象臺制成了這個裝置。

　　目前掌握的歷史文獻說明不了朝廷添造地平經緯儀的動機或起因。按理說，既然南懷仁的地平經儀和象限儀還能正常發揮作用，那似乎就沒必要再造兼具兩者功能的地平經緯儀。是誰提出添置新儀的呢?

　　難道紀理安覺得沒有必要再像南懷仁那樣為儀器寫一部圖說?人們找不到關于這架儀器的詳細記載，它的身世引起了后人的不同猜測。美國1900年司密遜學會的報告書認為，它是法國路易十四贈給康熙帝的儀器。常福元懷疑，紀理安把法國的禮品冒充為自己的作品，以博取皇帝的歡喜[45]。

　　這段奏文支持了紀理安造儀器的說法。

　　再者，與18世紀的法國天文儀器相比，紀理安的儀器顯然是過時。如果認為法國人故意把落后的裝置當成精品送給中國皇帝，這似乎不合情理。我們認為，紀理安在中國監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中找到有關的記述，那我們就可以作出一個肯定的結論。

　　地平經緯儀的設計風格完全是歐洲古典式的。它等于把南懷仁的地平經儀和象限儀又合成一架儀器，其主要觀測部件與羅雅谷的《測量全儀·儀器圖說》中描繪的地平經緯儀基本相同，與第谷的地平經度象限儀相近。

　　這架儀器在結構設計和零件設計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)的結構與南懷仁地平經儀的伏兔沒有差別。它的地平圈和象限弧的角度刻度劃分方法與黃道經緯儀相同，最小刻度也是1′。簡略的文字記載沒有說明窺衡上是否有一種能夠細分1′刻度的指線。

　　1902年，法國人歸還地平經緯儀時，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，修復者補制了窺衡、鉛垂，窺衡上沒有細分1′刻度的指線。我們不知道補制的窺表(照準器)是否與原設計的完全一樣。

　　2.2. 戴進賢、劉松齡與璣衡撫辰儀

　　利瑪竇、湯若望、南懷仁和紀理安等傳教士的儀器都屬于歐洲式的設計。到18世紀中葉，又出現了另一種嘗試。

　　耶穌會士戴進賢(Ignatius Koegler, 1680-1746)，曾在英戈爾施塔特(Ingostadt)大學教授數學和東方語文。1716年8月抵澳門，翌年奉召到北京，在欽天監佐理歷政。1722年初接任“治理歷法”。1725年升任欽天監監正，六年后加禮部侍郎銜。1742年，他和徐懋德、明安圖(?-1764)、何國宗(?-1766)等編就《歷象考成續編》。耶穌會士劉松齡(Augustin de Hallerstein, 1703-1774)于1735年入京，到欽天監協助戴進賢工作，1743年升補監副。

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

　　“今應按其尺度制造，謹用五分之一擬制式樣，恭呈御覽，伏候圣訓，再鑄造儀器。……今郎中佛保現在雍和宮辦理鑄造之事，請就便交與佛保處，遵旨用舊儀、座架廢銅鑄造。如有不敷，再行配搭添補。臣等已派出內務府郎中楊作新、公議副總領葉文成、臣館算學教習何國棟、原任欽天監五官正劉裕錫，會同監制督工。臣等不時前往查看，一切作法仍會同西洋人戴進賢、劉松齡等商酌辦理。”[56]

　　乾隆帝對上述請求作了如下批示：

　　“好。照議辦理。依此五分之一式樣制造銅儀一座進呈。”[57]

　　與戴進賢、劉松齡等人商議“一切作法”這個說法表明，傳教士發揮了重要作用，甚至可以說他們指導了制作工作。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”：

　　和歷代中國渾儀相比，璣衡撫辰儀結構簡潔，刻度精，設計和制造時間長，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，從儀器的技術特點和功能來審視，這種贊譽似言過其實，因為它有不容忽視的鑄造缺陷[63]，它的刻度沒超過南懷仁的儀器。雖然它的帶十字線的窺衡要比南懷仁的縫隙式照準器的瞄準精度高，但比當時歐洲儀器上帶測微計的望遠鏡照準儀落后得多。參與制造的傳教士僅遵皇帝的意愿而對歐洲的新技術視而不見;中國匠師對歐洲新儀器了解不夠或者不得要領，似乎對另一個世界(歐洲)的技術進步有很大的距離感。

　　綜上所述，制造者先以“三辰公晷儀”為基礎制作了模型“三辰儀”，最后制就成品“璣衡撫辰儀”。設計思路與觀象臺儀器的歐洲化趨勢相反，中國的鑄造工藝還在發揮著一定的作用。這表明，清朝的儀器技術經歷了一個歐洲化的過程，但并沒有實現徹底的歐洲化。

　　天文學是以觀察及解釋天體的物質狀況及事件為主的學科，通過觀測來收集天體的各種信息。因而對觀測方法和觀測手段的研究，是天文學家努力研究的一個方向。天文學主要研究天體的分布、運動、位置、狀態、結構、組成、性質及起源和演化。

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