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元清两朝的异族统治对中国历史的科技文化发展有什么不利影响?

  香港最真正最准资料机械食品企业宣传片短视频拍摄制作的重要性–山东济南上山传媒坚守日本国内生产的磁铁厂商 - 产业元清是历代科学技术文化发展最好的时期,但真正的科学是清朝才出现,元朝的辉煌是在数学领域,当时在方程计算领域领先欧洲400多年,明朝则是有史以来第一愚昧无知朝,最辉煌的成就是失传了之前历代几乎所有的数学天文学知识,虽然经过清朝的抢救挖掘求证恢复了大部分,但依旧有一部分现在也无法重新求证破解出来。

  科学是一定要具有逻辑性理论原理的,有了这个才具备推导发展性,才能从简单到复杂,从错误到正确,可以说在清朝以前中国的科学就是大鸭蛋。

  明朝徐光启曾请洋教士翻译了欧几米德几何原理的前6章,这是中国最早与科学这2个字沾点边的东西,但仍不是科学,因为给徐光启翻译几何原理前6章的洋教士根本就没打算将欧洲逻辑性科学原理输入中国,所以所翻译的几何原本不但不全还把逻辑性原理部分全部删除了,没任何推导性,只起到给腐明无知之徒开开眼界,见识见识教会深不可测的智慧神通,树立教会神圣权威的作用。

  中国真正的科学是大清才有,康熙学几何原本时就指出,不知破题原理只知结论是无用的,当时康熙的西洋老师也承认,徐光启请人翻译的几何原本忽略了最关键的部分,没有逻辑性,所以单是死记硬背,原理一无所知,极难学通,于是就将法国学校里的欧几米德几何原理翻译了过来,这才是中国逻辑性科学的萌发,虽然也是只翻译了6章,但就这6章就开启了中国科学之大门,在康熙版几何原理问世后,短短几年时间就有人推导出了新的几何原理达到了第7章的内容,不久有人又推导出了第15章内容,也就从这时开始,中国的物理,化学都有了起步,到康熙后期微积分理论也在中国发展出来了,道光时期甚至有了世界知名数学专家,所以说即使欧洲没爆发工业革命,大清迟早也会爆发工业革命,蠢螟连3000斤大炮都铸不合格,大清过万斤大炮都能轻易铸出,正是大量运用了数学与物理知识的缘故。下面就是大清鸦战之前学术理论发展的概况:

  在中国数学发展史上,清代是由古典数学向近代数学的转型时期。这一时期,数学研究是相当活跃的,就数学家人数和有关专著的数量而言,超过了以往的任何时代。虽然明代中国数学的整体水平已落后了,到了明末与正在兴起和迅速发展的西方近代数学相比差距越来越大,但清代中国的数学家刻苦钻研和不懈努力,在发掘、整理、继承和发扬中国传统数学,以及消化、吸收和深入研究引进西方数学等方面,仍然取得了不少重要的和具有独创性的成果,作出了令人瞩目的贡献,并且逐渐完成了由常量数学到变量数学和由初等数学到高等数学的演变。

  对数的引进:明代末年,由于历法改革的需要,陆续引进了欧氏几何学、三角学和笔 算等西方数学。入清之后,这项工作仍在继续进行,其中最重要的是由波兰 传教士穆尼阁(J.N.Smogolenski,1611—1656)和薛凤祚所介绍的对数方法。 薛凤祚(1600—1680),字仪甫,山东益都金岭镇(今属山东淄博)人,与 清初著名天文学家和数学家王锡阐有“南王北薛”之称。他早年曾向明代学 者魏文魁学习中国传统的天文历算方法。五十多岁时又在南京向穆尼阁学习 西方天文学和数学等科学知识。所著《历学会通》于 1664 年刊行。

  《历学会通》共分正集、续集和外集三部分,主要讲述天文学,此外还 有数学、医药学、物理学、水利、火器、兵法等内容。名为“会通”,表明 他的目的是想把中法西法融会贯通起来。该书的数学部分主要是传自穆尼阁 的《比例对数表》(1653 年),《比例四线新表》和《三角算法》等各一卷。

  《比例对数表》和《比例四线 的六位对数表和六 位三角函数(正弦、余弦、正切、余切)对数表。书中把今天所说的“对数” 称为“比例数”或“假数”,并简单解释了把乘除运算化为加减运算的道理。 这是对数方法在中国的首次介绍。对数是 17 世纪最重要的发现之一,它有效 地简化了繁重的计算工作。在对数、解析几何和微积分这三种当时西方最重 要的数学方法中,也只有对数比较及时地传入了中国。《三角算法》所介绍 的平面三角和球面三角知识,比《崇祯历书》中有关三角学的内容更丰富。如平面三角中包含有正弦定理、余弦定理、正切定理和半角定理等,且多是运用三角函数的对数进行计算。球面三角中,增加了半角公式、半弧公 式、达朗贝尔公式和纳皮尔公式等。

  明末清初还传入了西方的一些计算工具,如纳皮尔算筹、伽利略比例规、计算尺(尚无游标、滑尺)、筹式计算器和帕斯卡计算器(机械式加法器) 等。这些计算工具有些是外国制造的,有些则是国内自行研制的,现今仍收 藏在故宫博物院。由于这些计算工具的实际运算效率并不高,远不如珠算, 因而并没有得到广泛的应用。在 17 世纪,我国有四算之称,即珠算、笔算、 筹算(非指中国古代用算筹进行的筹算)和尺算,后三者都是由西方传入的, 但当时主要和普遍使用的仍是珠算。

  明末西方数学和天文学的传入,在中国学术界引起了巨大的反响, 引进与反引进的斗争有时是相当激烈的。当时中国学术界对待引进的西方科 技知识的态度,基本上有三种。一种是不分精华与糟粕,一概否定,盲目排斥,如明末冷守中和魏文魁等。 另一种态度以明末徐光启、李之藻等为代表。他们努力学习西学,在引进西方科技知识方面作出了一定的贡献。但是,他们对于西方传教士的政治目的缺乏应有的警惕,而对于西方科技知识则过于推崇,无论先进或不先进、适用或不适用,往往是兼收并蓄,一概照搬,缺乏分析。此外不求原理只求结论。例如徐 光启对中国传统数学和西方数学就有不少偏激之词。他认为《几何原本》有 “四不必”:不必疑,不必揣,不必试,不必改。而相反地,却把中国古代 数学说得一钱不值,“所立诸法芜陋不堪读”,在《刻同文算指序》中又说 “网罗艺业之美,开廓著述之途。虽失十经,如弃敝履矣”。中西数学有不同的传统,各有自己的特色。徐光启的这些思想显然是非常片面的和错误的。

  而清代则有一些人如阮元、戴震等,他们主张“西学东源”说,认为几何学即勾股,代数学来自天元术,西方数学全部来源于中国。这种思想当然与历史事实不符,只能造成阻碍学习外国先进科学技术知识的不良影响。

  第三种是以梅文鼎和王锡阐为代表,对于中西数学和天文学进行了比较深入的 分析和研究。梅文鼎认为“法有可采何论东西,理所当明何分新旧”,“务集众长以观其会通,毋拘名相而取其精粹”,这种有分析,有鉴别,实事求是,洋为中用的科学态度,与对于外来文化 盲目排斥或盲目崇拜的两种错误倾向是有根本区别的。

  梅文鼎(1633—1721),字定九,号勿庵,安徽宣城(今安徽宣州市)人。毕生研究数学和天文学,著述繁富,约有 80 余种之多,被乾嘉学派誉为 “(清初)历算第一名家”。康熙帝曾在一次南巡归途中召见梅文鼎,连续 三天与他讨论天文学和数学问题,并亲书“绩学参微”四字予以表彰。在数 学方面,梅文鼎对于当时的中西数学进行了相当全面的研究,几乎涉及初等数学的各个领域。在梅文鼎之孙梅瑴成编选的《梅氏丛书辑要》中,收集了梅文鼎的数学著作 13 种共 40 卷,其中包括《笔算》5 卷,《筹算》2 卷,《度 算释例》2 卷,《方程论》6 卷,《少广拾遗》1 卷,《勾股举隅》1 卷,《几 何通解》1 卷,《方圆幂积说》1 卷,《几何补编》4 卷,《平三角举要》5 卷,《弧三角举要》5 卷,《堑堵测量》2 卷,《环中黍尺》5 卷。这些著作对当时已传入中国的算术、几何、代数、三角、比例规、纳皮尔算筹等西方数学知识,作了系统的整理和全面的阐述,并且取得了不少独创性的研究成果,如关于正多面体和半正多面体的研究,关于球体积的计算,关于以投影 原理解球面三角问题等。梅文鼎的数学著作还有一个特点,就是用浅显易懂 的语言来叙述比较复杂的数学问题,正如阮元所说“其论算之文务在显明, 不辞劳拙,往往以平易之语解极难之法,浅近之言达至深之理,使读其书者不待详求而又可晓然”,这也是非常难能可贵的。梅文鼎的数学工作,在有清一代吸收和消化西方数学知识过程中,起了会通中外,继往开来的重要作用。

  明末《崇祯历书》中已经介绍了从西方引进的三角函数表的编造方法,即所谓六宗、 三要和二简法。但这种造表法利用普通三角函数关系公式推算,相当繁琐,并且也不能算出任意角的三角函数值。此后陆续有人研究这一问题,但未取得重大突破。清初康熙年间,法国传教士杜德美(P.Jartoux,1668—1720)曾介绍三个无穷级数公式,当时称之为“圆径求周”、“弧背求正弦”和“弧 背求正矢”,相当于圆周率π的展开式以及正弦和正矢的幂级数展开式:梅瑴成将其记载在《梅氏丛书辑要》的附录《赤水遗珍》中。这些公式提供了计算任意角度三角函数值的简捷算法,受到当时数学家的欢迎。但由于杜德美没有给出这三个公式的证明,因而造成了理解上的困难。首先对此进行深入研究的是数学家和天文学家明安图。明安图,字静庵,蒙古正白旗人,生年不详,约卒于 1763 年。毕生在钦天监从事天文工作,曾任时宪 科五官正,晚年升任钦天监监正。他经过 30 余年的不懈努力,把中国古代数学与引进的西方数学结合起来,创造了割圆连比例法和级数回求法,终于圆满地证明了上述三个公式,并且推导出另外六个公式,其中较重要的有反正弦和反正矢的幂级数展开式:明安图的数学专著是《割圆密率捷法》4 卷。这部书在他生前未能完成,后由其学生和儿子续成出版(1774 年)。此外,他还曾参加编著《历象考成》、《历象考成后编》和《仪象考成》等重要天文学著作,并曾两次亲赴新疆地区测绘地图,在天文学和地图测绘学等方面作出了杰出的贡献。

  清代关于无穷级数的研究是一个相当活跃的领域。明安图之后,董佑诚(1791—1823)在《割圆连比例图解》中又采用不同方法得到了关于弧、弦、 矢三者关系的四个公式,简化了明安图的结果。项名达(1789—1850)在《象数一原》中,又把这四个公式简化成两个公式。项名达还和戴煦(1805—1860) 共同发现了指数为有理数的二项式定理。在《外切密率》中,戴煦首先得到 了正切、余切、正割、余割、反正切、反正割等三角函数和反三角函数的幂级数展开式。李善兰也进行了这方面的研究,但用的是他所发明的“尖锥术”。 徐有壬(1800—1860)的《测圆密率》和《造表简法》,则对于清代数学家 关于三角函数展开式的研究成果,作了较为全面的总结。此外,戴煦的《对 数简法》和李善兰的《对数探源》,给出了自然对数的幂级数展开式。由此 可见,清代数学家已经基本上解决了初等函数的幂级数展开式问题。虽然这些成果在时间上有一部分晚于西方数学家的同类成果,但这都是中国数学家刻苦钻研独立作出的贡献,并且其中用到的数学方法已经有了微积分思想的萌芽,从而为顺利接受解析几何和微积分学等近代数学知识,实现由传统数学向近代数学的演变,奠定了重要的思想基础。

  这一时期关于椭圆的研究也有了新进展。项名达的《椭圆求周术》及戴 煦为之补作的图解,提出了正确的椭圆周长公式。项、戴的这项工作是中国数学家关于二次曲线研究的最早的重要成果。

  李善兰(1811—1882),字壬叔,号秋纫,浙江海宁人,清时期的著名数学家、天文学家、翻译家和教育家,我国近代科学的先驱者。自幼爱好 数学,青少年时代自学和研读了许多中西数学和天文学典籍。三十岁以后, 已有很高的数学造诣,并陆续发表了一些数学和天文学方面的重要研究成 果。1852 年,李善兰到上海墨海书馆,与英国汉学家、传教士伟烈亚力(A.Wylie,1815—1887)等人合作,翻译出版了《几何原本》后 9 卷,以及《代数学》、《代微积拾级》、《谈天》、《植物学》等西方近 代科学著作,其中《代微积拾级》是第一部译成中文的解析几何和微积分学 著作,为近代科学在我国的引进与传播作出了杰出的贡献。李善兰的主要学术专著是《则古昔斋算学》(1867 年)13 种 24 卷,包括《方圆阐幽》1 卷,《弧矢启秘》2 卷,《对数探源》2 卷,《垛积比类》4 卷,《四元解》2 卷,《麟 德术解》3 卷,《椭圆正术解》2 卷,《椭圆新术》1 卷,《椭圆拾遗》3 卷,《火器线 卷,《对数尖锥变法释》1 卷,《级数回求》1 卷,《天算或 问》1 卷,其中记载了他在传统数学领域的主要成就。例如,“尖锥求积术” 是李善兰创造的一种独特的数学方法。在《方圆阐幽》中,李善兰首先列出 十条预备定理作为推算的基本依据,并且以求圆的面积为例,说明尖锥术的 具体应用。他利用尖锥术得到了圆面积展开式,三角函数和反三角函数展开式以及自然 对数展开式等许多很有意义的结果。李善兰在《垛积比类》中,深入和全面 地研究了三角垛、乘方垛、三角自乘垛、三角变垛等求和问题,发现了多种类型的代数恒等式,其中尤其著名的是三角自乘垛求和公式。这一公式现在通称“李善兰恒等式”,章用、华罗庚、图兰?帕尔(匈牙利)等现代数学家都对它进行了新的探讨。李善兰对于数论问题也曾作了不少研究。他在《考数根法》中,独立证明了费马定理,即如果 ap-1 能被 N 整除,且 N 为素数,那末 N-1 必能被 P 整除。但 N-1 能被 P 整除,仅是 N 为素数的必要条件而不是充分条件。他指出了这个定理的逆定理不成立,并给出另外几个有关素数的判定方法。李善兰:《方圆阐幽》、《弧矢启秘》、《对数探源》,均见《则古昔斋算学》。

  在中国古代传统数学中,关于有限项级数的求和问题,是一个相当有成 绩的领域。如宋元时代的垛积招差术,提出了许多种高阶等差级数的求和公 式。在清代,又有不少人继续从事这方面的工作。如康熙时的数学家陈世仁(1676—1722)撰《少广拾遗》,专门讨论垛积术,得到一系列新成果。

  中国古代很早就发明了先进的十进位值制记数法。但在长期的历史发展过程中,也曾涉及到其他的进位制。例如《易经》的六十四卦,体现了二进制的思想,西汉扬雄《太玄经》的八十一首,体现了三进制的思想。清代数学家汪莱所著《叁两算经》,则是中国数学史上第一次系统探讨非十进制算术的论文。文中论述了二至九进制的理论和算法,列出了二至九进制的乘法表,并讨论了非十 进制除法运算有否整数和有限小数商的情形。这是清代数学中一项非常值得称道的成就。

  项名达在《开诸乘方捷术》中,创用逐次逼近法开高次方。他与戴煦所得到的四个递推公式,为高次方程的近似计算问题提供了有效的新方法。他 在《象数一原》中提出的待定系数法,也是无穷级数研究中的一种重要方法。 在画法几何方面,我国古代很早就掌握了用富有立体感的平面图形来表 现空间物体的绘图技巧。许多建筑图样、绘画和雕刻作品运用了正投影、透 视、轴测图等如今属于画法几何的方法。元代天文学家郭守敬《授时历草》 和明代的《营造正式》等都画出了相当准确的二视图。清代康熙时的数学家年希尧(?—1739),对于引进的西方透视画法钻研了三十余年,撰写出我 国第一部透视学专著《视学》(1729 年),把我国的制图理论和方法提高到一个全新的水平。《视学》所附图版极其精美,绘制的建筑图样比例准确,层 次分明,立体感强,这在中国传统科学著作中是很罕见的。《视学》中论述 的透视学原理主要有量点法、双量点法、截距法、仰望透视法、阴影作法等,其中有些内容早于西方画法几何的奠基人法国数学家蒙日。

  清代是中国天文学发展史上的一个非常特别的时期。从总体上看,中国传统意义上的古代天文学走向衰亡,从一门实用的为社会所需要的科学逐渐变为一种属于古代文化范畴的科学遗产,成为科学史研究的对象;清代在中国新生长起来的建立在欧洲天文学基础上的天文学,逐渐与国际接轨,成为近代天文学的一部分。这是一个从传统天文学体系缓慢变化为近代天文学体系的时期。再往后成为现代意义上的天文学。

  《西洋新法历书》与《时宪历》的颁行:顺治元年(1644)七月,礼部左侍郎李明睿上书,提出“查得明朝旧制, 历名大统,今宜另更新名。”显然依照历代改朝换代另立新历的惯例,清政府迫切需要一部新历。此前不久,原在明历局参与编纂《崇祯历书》的德国 传教士汤若望曾仔细推算了当年八月的日食,并上书说:“臣于明崇祯二年来京,曾依西洋新法厘定旧历。今将新法所推本年八月初一日日食,京师及各省所见食限分秒并起复方位图象进呈,乞届期遣官测验。”汤若望的做法 正好迎合了编制新历的需要。八月初一,清政府派大学士冯铨和汤若望共赴 灵台验测,事后冯铨复奏:“用大统术、回回术所推,交食食刻均差,独按 西洋新法所推一一吻合”,肯定了汤若望的预测结果,同时也肯定了西洋历 法。此后,清廷谕示:“旧法岁久自差,非官生推算之误。新法既密合天行, 监局宜学习勿怠玩”,并决定由汤若望主持,按西法推算编制新历。新历完 成后,摄政王多尔衮奉旨批准将新历定名《时宪历》,颁行天下。同年十一 月,汤若望被任命为钦天监监正,第一次由外国人执掌了钦天监。新法成为 清政府的官方历法。在随后的一两年里,汤若望将原有 137 卷的《崇祯历书》删改压缩成 103卷,更名为《西洋新法历书》,进呈给清政府。他在上呈新法的奏文中说: “臣创立新法,规制仪象,以测诸曜视行”,“臣阅历寒暑,昼夜审视,著 为新历百余卷”,而没有提及明末徐光启和历局中众人的工作。《西洋新法历书》是当时钦天监官生学习新法的基本著作和推算民用历书的理论依据。 以《西洋新法历书》为基础,取天聪戊辰(清皇太极天聪二年,1628 年)为 历元编制的《时宪历》,在清初除中间五年外,前后行用了八十余年。

  罗马教廷和耶稣会派遣传教士来华的根本目的是要不断扩大天主教在CHINA的影响,以便获得政治上和经济上的利益。明末清初,天主教在华势力确实获得了迅速的发展,如据毕嘉统计,在 1651~1664 的 14 年间,新受洗入教者已超过十万人。但是天主教义也与中国传统的儒家思想不合,同时围绕历法改革的“新旧之争”也一直在继续进行,终于在清政府钦天监引发了一场激烈的斗争。顺治十七年(1660),安徽歙县人官生杨光先向礼部上《正国体呈》,说《时宪历》上有“依西洋新法”五字,是“窃正朔之权以予西洋”。只是当时汤若望受宠正深,礼部未予上报。康熙三年(1664)七月,杨光先在鳌拜、苏克萨哈支持下再向礼部呈递《请诛斜叫状》,控告汤若望等传造妖书,窥视朝廷机密,内外勾结,教会二十年来收徒百万,布党京省要害之地,图谋不轨等。又附上《摘谬论》和《选择议》,指责号称万年历的历法只编了二百年和“选荣亲王葬期用洪范五行,山向、日月俱犯忌杀”。经清政府会审, 结果汤若望与另外七名钦天监官员被判凌迟,五人被判斩首。后因北京接连 五日发生地震,按例减刑,只有李祖白等五名钦天监官员处斩。清政府同时任命杨光先为钦天监监正。此后,汤若望于康熙五年(1666)去世,各省传教士被押往广州驱逐出境。守旧势力的这一次胜利依靠的是政治,而不是天文学本身,并且也不能证明传统天文学优越于西洋新法。杨光先虽被任命为钦天监监正,但他实际上不懂天文学,“但知推步之理,不知推步之法”,在五次辞职未准,不得已就任后,只好废《时宪历》复用《大统历》。由于《大统历》已经过时, 钦天监大统科的人员又未能积极配合,所以采用《大统历》的做法并不行得通,杨光先又不得不起用原回回科历官吴明烜,改用回历方法制历。回回科官员本来就“虚糜廪禄,毫无职司”,对中国民用历法所知甚少,回历本身 也已过时,难以担此重任,因而随后几年间出了不少差错。康熙七年(1668) 十一月,比利时传教士南怀仁上书指责杨光先、吴明烜的历法不合天象,后经验证属实,于是又彻底废除了《大统历》、回回历法,重新起用《时宪历》。康熙八年,鳌拜伏诛,南怀仁再次上告,结果一翻前案,汤若望及被斩五人 皆平反赐恤,杨光先则拟斩而因年老赦归。新法与守就势力的这次较量以守就势力的失败告终,此后南怀仁渐受宠。

  清代钦天监的天文工作仍沿袭旧制。其工作内容主要有三项:1.编算每年行用历书,并译成满蒙文字;2.管理观象台,进行天象观测;3.掌管标准 计时工作,并负责为重大活动选择吉日、辨识禁忌等事务。由此可见,当时 的天文学仍然是以历法和星占为皇家服务的“应用技术”,并没有将它作为 需要发展的科学来对待,穿新鞋又走了老路。从这个意义上说,传统天文学还有强大的影响,具有汉化欧洲天文学的潜能。

  《西洋新法历书》刊行后,成为编制每年时宪历的依据,也成为中国学 者学习和研究西方天文学的主要资料之一。但由于《西洋新法历书》实际上 出自多人之手,对西洋新法的叙述不够清晰和系统,不少内容隐晦难通,加 之时有错讹和图表不符之处,如康熙帝曾研究过它并亲自进行日影测量,发现新法历书中一些数据已不够准确,所以编修一部经中国学者整理、解释并 订正错讹的新书是很有必要的。康熙五十年(1711),康熙帝指出:“天文 历法,朕素留心,西法大端不误,但分刻度数之间积久不能无差”,要求礼 部并钦天监招考天算人才,加强天文实测,准备重新修订《西洋新法历书》。 康熙五十三年修书工作开始进行,他又谕示:“今修书宜依古历规模,用今 之数目算之”,确定了编修新著的基本原则。此次重修历时九年,于 1722 年完成《历象考成》42 卷。《历象考成》为《律历渊源》的第一部,分上下 两编。上编 16 卷名《揆天察纪》,讲天文理论;下编 10 卷名《明时正度》, 讲计算方法,并附算表 16 卷。《历象考成》在理论阐述、数据精度和逻辑结 构上比《西洋新法历书》有所进步,如根据实测确定了新的黄赤交角;计算 平太阳时和真太阳时的时差,考虑到太阳近地点每年有移动所产生的影响; 计算月食时采用了月面方位等。但它总体上采用的仍是西方天文学中的第谷 体系,数据也多为第谷所定,这在当时已经落后,并且随着年代的增加,误差也越来越大。

  雍正八年(1730)六月,据《历象考成》推算日食,与观测不符,于是钦天监监正明图奏请校修《历象考成》。后由在钦天监供职的传教士戴进贤和徐懋德根据法国天文学家卡西尼的计算方法,重修日躔、月离两表附于书 后。但是,这次新编的日躔表和月离表,没有给出关于天文理论和使用方法的说明,难以掌握,以至钦天监内的中国人只有蒙古天文学家明安图会用, 这当然是不能令人满意的。因而在乾隆二年(1737)组成以戴进贤、徐懋德 为主,由明安图等协办的“增修表解图说”班子,并于乾隆七年编成《历象 考成后编》10 卷。后编比前编有较大的进步,如抛弃了过时的小轮体系,应用了开普勒第一定律(椭圆运动定律)和第二定律(面积定律),增补了关 于视差、蒙气差的理论与采用了较精确的数据等。

  清代观象台比前代有很大的进步,如增加了仪器,改换了刻度等,以适应新的天文理论和天象观测的需要。康熙八年(1669)清政府命南怀仁督造新仪,并于康熙十二年制成六件大型天文仪器,计有赤道经纬仪(用于测量 天体的赤经差和赤纬)、黄道经纬仪(测量黄经差和黄纬)、地平经仪[测量 地平经度(方位角)]、地平纬仪(又称象限仪,用于测量天体的地平纬度)、 纪限仪(测量二天体之间的角距离)与天体仪(即天球仪,相当于古代的浑象,可用于演示或推算天体位置以及出没和中天时刻等)。南怀仁还写成《灵台仪象志》一书,说明上述仪器的原理及使用方法,末附一份全天星表,他 也因此而被提升为钦天监监正。康熙五十四年(1715),法国传教士纪利安 又造地平经纬仪,并为了安装它而重新调整了观象台上陈列的其他仪器。这 件仪器实际上是地平经仪和地平纬仪两仪的组合。清观象台上最后安装的一 件大型仪器叫玑衡抚辰仪(用法与赤道经纬仪相同,但可直接测量赤道经纬度),于乾隆九年(1744)由德国传教士戴进贤主持开始制造,乾隆十九年 竣工,是八件仪器中最有中国传统风格的一种。玑衡抚辰仪仿照古代浑仪的 结构,制作精美,分度刻划准确,而刻度则如其他仪器,为一圆周 360 度制。 以上八件天文仪器至今仍保存在北京古观象台上。与我国传统的天文仪器相比,其改进之处在于它们在设计制造和安装方面比较精细;采用了西方通行的 360 度制和 60 进位制;刻 度盘上加有游标,提高了读数精度;黄道经纬仪上装设有黄极圈等,另外, 纪限仪是过去所没有的。

  乾隆四年(1739),戴进贤奏请增修《灵台仪象志》的星表部分,乾隆 九年,钦天监发现黄赤交角比《灵台仪象志》出版时已有显著的变化,因此 又奏请清政府重新测算星表,与研制玑衡抚辰仪同时进行,并于乾隆十七年(1752)由戴进贤主持编成《仪象考成》32 卷,1756 年刊行。乾隆曾亲自为之作序,说此事使“天官家诸星纪数之缺者,补之序之,紊者正之”。《仪 象考成》首两卷介绍玑衡抚辰仪的性能和用法,后 30 卷是星表。其中载录传 统星官 277 个共 1319 颗星,比《灵台仪象志》多 16 个星官 109 颗星,又增 添了传统天文学中没有的星 1614 颗,南天极附近 23 个星官 150 颗星,合计BR共 300 个星官 3083 颗星。这是清代发表的又一份全天星表,据研究,它们主要是参照新出版的欧洲星表的数据编撰而成的。

  道光二十二年(1842),清政府决定重测星表。这时在钦天监中已无外国传教士,参加工作的全是中国官员,他们于道光二十五年完成了《仪象考 成续编》32 卷。续编中收入 3240 颗星,与《仪象考成》相比,新增 163 颗 星,并删减了这次没有观测到的 6 颗星。中国天文学家独立测算完成的这一巨著,反映了中国天文学的进步。中国天文学家不仅独立承担了大量的观测 工作,并根据新的观测结果对原有星表进行了修订,而且还提出了许多独到的见解。例如,他们否定了认为恒星亮暗不同是由于恒星直径大小不同的说法,而以恒星离我们的远近距离来加以解释,并且提出恒星本身的变化也会 造成恒星亮度的变化,从而纠正了传教士所传授的关于恒星等方面的错误概念。

  清代钦天监以外的天文学研究工作是十分出色的。中国学者出于实践需要和对天文学的爱好,再加上对洋人把持钦天监的局面总觉得脸上无光,于是一部分人致力于研究挖掘古代天文学,希望找回昔日的光荣;一部分人努力学习和掌握西方数学和天文学,借鉴彼方之长,弥补我方之短,以利应用;还有一些学者可说是学擅中西,对于中西天文学的长处与存在的问题都有所阐发,因而在传统天文学与欧洲天文学两个方面都形成了活跃的研究风气,取得了不少在有清一代很有影响的研究成果。

  梅文鼎是这一研究的开路先锋。他致力于阐发西学要旨,表彰中学精萃, 对传统天文学与欧洲天文学展开了全面的研究。他在《历学骈枝》5 卷,《古今历法通考》58 卷,《明史历志》等著作中,对于中国传统天文学中的历 法沿革、基本原理、计算方法、仪器、图表等,作了全面的论述。尤其是他对《授时历》和《大统历》的深入阐释,例如关于日、月不等速运动对合朔 时刻的影响,关于日月交食的计算,用几何方法解释《授时历》求日食和月 食食限时刻的原理,接近球面三角学的黄赤坐标换算法,三次差内插公式以 及对《大统历》错误数据的校正等,更是常常为人们所称道。梅文鼎对伊斯兰天文学也有所探讨。在《历学骈枝》、《回回历补注》中,他对回回历法五星行度,本轮运行以及西域星表的考算,是研究回回历的重要成果。关于西方天文学,他著有一本学习西法的入门著作《历学疑问》,介绍了西方天文学中的小轮学说和偏心圆理论等。书中提出西法有些内容为中历所无,可添补中法之未备,兼收并取,以使历法更为完善,这本书康熙曾亲加批点。 这方面的著作还有《五星管见》、《交食》、《七政》、《恒星纪要》等, 对于西方推算日月食和日月五星位置的方法以及星表等,作了较系统的整理 和阐述。但他宣扬的西学东源说,如提出西方天文学体系,其本源出自中国古代盖天说等,则是荒谬的,并且产生了一些不良的影响,使不少人对西方天文学的兴趣大打折扣。

  清代乾嘉学派的许多学者,对中国古代天文学也有很深的研究,成果颇多。他们认为通经必须博史,而经书史著中又有十分丰富的天文历法内容, 并且历代各家历法中有不少难解之处,这些都是“通经博史”途径上的拦路石,应予充分研究。如李锐校注过汉代三统历、后汉四分历和乾象历,复原了宋代奉元历、占天历。他还根据何承天调日法研究了各家历法的日法、朔 余,著有《日法朔余强弱考》。汪曰祯计算出从西周至清初两千五百多年的朔闰时刻,写成《历代长术辑要》10 卷,这部书成为后来研究历史年代学的重要参考文献。这方面的另一项突出成就,是先后由阮元、罗士琳、诸可宝、 黄钟骏主编的巨著《畴人传》及其续编。《畴人传》的编写历经百年,前 46 卷成于嘉庆年间,最后一编竣工于光绪二十四年。该书是一部上至传说时代, 下至编书年间著名的数学家、天文学家传记,生平从简,学术成就多录,堪 称洋洋大观的天文学史专著。

  王锡阐(1628—1682)是众多民间天文学家中的一位佼佼者。他的天文学代表作《晓庵新法》,被收入《四库全书》。他还著有《丁未历稿》、《三 辰晷志》、《汉书日食辨》、《字母原始》等,收入《木犀轩丛书》、《晓庵先生文集》中的天文著作还有:《历法表》、《大统历法启蒙》、《历策》、《历说》、《日月左右旋问答》、《五星行度解》、《推步交朔序》、《步 交会》、《测日小记序》等。王锡阐是一位既不盲从,也不守旧,很有创见的杰出天文学家。他亲自进行各种天文观测,深入研究中西学说,“考正古法之误而存其是,择取西说之长而去其短”,并且作出了许多创造性的贡献。 例如,他对于汤若望因不懂得平气与定气的区别,不懂周天度数的中西划分方法各有特色等,而对《大统历》妄加评议,提出了批评。他也指出以《西洋新法历书》为代表的西法,并非完全正确无误,如关于日、月视直径的论 述,推算日月交食时不加月亮运动的改正数等,都是错误的,在五星的小轮 模型和水星、金星公转周期等方面也都存在问题。同时他也指出了《授时历》、《大统历》的一些缺点。而在《晓庵新法》中提出的关于日、月食时初亏和复圆的方位角,金星和水内行星凌日,月掩行星和五星凌犯初终时刻等计算 方法,则是他的新成就。此外,撰有《历学会通》,系统介绍欧洲天体运动计算方法的薛凤祚,竭力推崇西学的江永,福建学者游艺等也都对天文学的 发展有不少贡献。

  王贞仪(1768—1797)是一位有作品传世的民间女天文学家,这在封建社会中是很少见的。她在天文方面做过大量工作,但其天文著作由于清末以后因民国战乱频繁多已失传,现仅存《岁差日至辨疑》、《盈缩高卑辨》、《经星辨》、《黄赤二道解》、《地圆论》、《勾股三角解》等,收于《金陵丛书》之《德风亭集》。总的 说来,这一时期民间天文学家比钦天监的天文工作面更广,更为活跃,许多成果成为科学史研究的珍贵资料。

  波兰天文学家哥白尼创立的日心说和他的不朽名著《天体运行论》,为 近代天文学的建立和发展奠定了基础。我国早在明末为历法改革而编译的《崇祯历书》中,就已大量引用《天体运行论》中的材料,并把哥白尼列为欧洲四大天文学家之一。但是,当时参与编译工作的耶稣会士并未把哥白尼学说 的核心“日心地动说”介绍给中国学者。

  最早把哥白尼学说介绍到中国来的是波兰传教士穆尼阁,时间大约在清代初年。当时,由于受到耶稣会纪律的约束,穆尼阁还不可能对这种具有革命性的科学理论作全面的和系统的介绍,因而只能私下向中国学者透露其部分内容和要点,而且透露的范围是极其有限的,影响也不大。但随着对西方和传统天文学的深入研究,有些学者如梅文鼎、刘湘煃、江永等独立地产生了一些具有近代天文学意义的思想。如江永曾明确指出:“五星皆以日为心,如磁石之引针”,然而很可惜,这种含有太阳引力思想的看法并没有引起太多深入的思考。出于编修历法和天象观测等需要,清政府不断传入一些西方近代天文学的新成果。如乾隆七年(1742)完成的《历象考成后编》应用了开普勒的椭圆运动定律和面积定律,但是传教士们对开普勒定律进行了改造,将地球放在椭圆焦点的位置上,让太阳绕地球运动。《皇朝礼仪图式》(1759 年)收录的两件天文仪器、浑天合七政仪及七政仪,则是演示哥白尼太阳系学说的仪器,七政仪还配有钟表机械,可以自动演示地球和行星绕太阳的运动。

  乾隆二十五年(1760),法国传教士蒋友仁向乾隆皇帝进献《坤舆全图》,在地图周围附有一些涉及天文学内容的示意图及文字说明。在这些附图和文字说明中,已经肯定了哥白尼学说,并介绍了正确的开普勒定律以及地球为椭圆形等欧洲天文学的最新发展。不过,《坤舆全图》和两件演示太阳系的仪器都被锁进了深宫内院,只有个别的中国学者见到过。因此日心说在中国只有极少数学者知道。又过了三十多年,《坤舆全图》才以《地球图说》为名正式出版,但此学说与传统说法大异,一些守旧者不愿意承认,大学者阮元奉命为该书作序却说“不必喜其新而宗之”。这部最早介绍哥白尼学说的著作,虽使更多的人对哥白尼学说有所了解,但实际上在当时并未产生多大的影响。一直到 1859 年李善兰与伟烈亚力译出《谈天》(即英国天文学家赫歇尔的名著《天文学纲要》)之后,哥白尼学说和近代天文学才真正得到了广泛的传播。

  气象观测与气象记录:天气现象与农业生产及许多活动都有密切的关系,因此,清政府对于气象观测工作是很重视的,并且建立了一套相当完善的制度。例如,康熙、乾 隆时期曾将改进后的雨量器发放至全国各地,要求及时上报雨泽情况。现在 第一历史档案馆中还保存有大量各地上报雨情的奏折。清政府还令钦天监和 各地气象观测部门逐日观测阴晴和雨雪等天气现象,并将观测结果缮写成《晴 雨录》,按月呈报皇帝阅看。有些《晴雨录》已包括阴晴、雨雪、雷电、风 向等内容,关于雨雪情况还特别注明下雨和下雪的起止时间和程度,实际上 已很接近于现代的气象观测记录簿。此外,对于特殊的天气现象如初雷情况 等,钦天监要进行详细观测并以“题本”形式奏呈。保存至今的北京、南京、 苏州、杭州等地的大量《晴雨录》以及钦天监题本、各地奏折等气象档案, 是研究各地气候变化的重要参考资料。在《清史稿》、《清实录》及各地方 志中,还记载有恒寒、恒阴、冰雹、雷震、大雨、大水、少雪、干旱以及飓 风等灾害性天气和反常的气候现象,其项目之多、范围之广和记载之详,是 以前各代所无法相比的。这些记载经过系统的整理,有助于了解或研究天气 情况特别是灾害性天气形成的规律。

  我国古代已发明多种用于测量雨量、雪量、风向和空气湿度的器具。康熙九年(1670)比利时传教士南怀仁又制成两种新的气象仪器。一种称为“验燥湿器”,实际上就是用鹿筋作感湿质的湿度计。其依据可能是英国物理学 家胡克提出的用羊肠线测湿的原理。另一种称为“验冷热器”,在 U 型管一 端有充气的小球,管内有水,当外界温度变化时,球内气体体积发生膨胀或 收缩,于是引起 U 型管另一侧水位变化,以水位及其升降指示温度及其变化。 这实际上是以空气作感温质的早期温度计。据张山来《虞初新志》记载,此 后不久,我国学者黄履庄也制造出了与此原理相同且结构相仿的“验燥湿器”和“验冷热器”。

  清代一些从事月令和农事研究的学者,也辑录了不少与预报天气有关的 谣谚,这些谣谚是广大劳动人民在生产和生活中长期积累的经验的总结。如 继元娄元礼等《田家五行》、明徐光启《农政全书》后,乾隆时编纂的《授 时通考》、梁章钜撰《农候杂占》等,都收集了很多这方面的内容。此外, 在社会上尤其是在星相和医卜等江湖术士手中,还流传着冠以《白猿经》的 各种著作。这类著作虽然常常假托诸葛亮或刘伯温的名义,并载有大量封建迷信的内容,被蒙上一层浓厚的神秘色彩,但其中有些关于天气现象的材料, 是这些江湖术士出于特定目的进行收集或长期观测的结果,仍具有一定的科学价值。例如大约成书于清代初年的《白猿献三光图》(略称《三光图》, 抄本),主要描述云与天气的关系,共附有云图 132 幅。《三光图》序称, 按此图所绘云象可“预知风雨之期”,如“东西黑白云来掩日,无风自长, 两边会合,主当夜子时有暴风猛雨”,“满天淡白云若鱼鳞,散后日色无光, 主有大风七日”,并给予了科学解释,前者可解释为夏季白天两块对流云发展合并后,积雨云体扩大,对流更为强烈,易导致严重的雷雨天气,后者表示卷积云变化很快, 多见于气旋或锋面前部,反映上层大气处于不稳定状态,因此未来易有大风天气。这类记述是有科学根据的,并且这种图文结合的形式,生动形象,易于掌握,可说是在气象观测和天气预报方法上的一大进步。上海图书馆藏《诸 葛武侯白猿经风雨占图说》附有一幅《日火下降旸气上升图》。这幅图以图 解形式说明了太阳幅射在空气对流中的作用,并且对于风、云、雷、电、雨 等的形成原理和过程,以及水汽上升,成云致雨,润湿地面及渗入地下的水 分循环情况,作了较合理的解释,这是我国古代气象理论的一项杰出成就。 在其他一些著作中也有不少涉及天气经验的资料,至今仍有一定的参考价值。如康熙《台湾府志风信》指出:“清明以后,地气自南而北,则以南 风为常风。霜降以后,地气自北而南,则以北风为常风。若反其常,则台飓将作,不可行舟。”

  清代在气象理论的探讨方面,也有一些新的进展。如清初著名学者和地理学家刘献廷(1648—1695),通过对湖南、广东、江苏、北京等地植物生长情况的研究,不仅肯定了各地区物候现象有南北和东西的差异,而且指出: “今历本亦载七十二候,本之月令,乃七国时中原之气候也。今之中原,已 与月令不合,则古今历差为之。今于南北诸方,细考其气候,取其确者,不妨多存几句,传之后世,则天地相应之变迁,可以求其征矣。”这一段话说明当时所编物候历只是抄袭古代记载,已与实际情况不符,并提出古今气候 有变化而未来气候仍将有变化,进而建议多记录一些物候现象以作为未来气 候变化研究的依据。他的这些论述及建议是很有创见的。

  清初天文学家游艺, 福建建宁人,曾参考中学西学有关著作一百余种,编著《天经或问》一书,以问答形式回答当时人们有关天文、气象和地理方面的疑难问题。书中《地》 卷比较全面地讲解了气象方面的知识,例如对于云、雨、露、霜、雾、雹、 雪、霰、风、雷、电、霞、虹、晕、霾等天气现象,大多作了有一定科学依据的解释,完全摆脱了清代以前的迷信说法,其中有些内容来自西学。这部著作曾传入日本,在日本产生了不小的影响。

  清代处于封建社会晚期,在物理学方面,如光学研究及器具制作有一定的成就之外,传统的五行迷信内容基本停顿。同时,清初来华的西方传教士则带来了一些西方近代物理学知识,因此清代物理学内容已与传统物理几乎没有关联。

  比重的测定:康熙初年,西方的一些物质比重常数传入中国,数值较我国历来沿用值准确,因而推动了在我国的重新测定工作。梅瑴成主持测定了赤金、纹银、 水银、红铜、白铜、黄铜、钢、生铁、熟铁、高锡、六锡、倭铅、黑铅、白玉、金珀、白玛瑙、红玛瑙、砗磲、青石、白石、红石、象牙、牛角、沉香、 白檀、紫檀、花梨、楠木、黄杨、乌木、油、水等三十二种物质的比重,并 将测定结果记载在他主持编撰的《增删算法统宗》卷一中。我们若将所测各 值根据清代及现今的度量衡加以换算,则可知当时的测定值与今值相当接近。

  乾隆年间还进行过各地泉水比重的测定。当时由于北京玉泉的水最轻, 故以玉泉水为基准,“曾制银斗较量玉泉之水,每斗重一两”,然后用这一量器去测定其他地方的水的比重。刘岳云在《格物中法》卷二“玉泉记”中 记载了此事及各地的水重。

  比利时传教士南怀仁撰著的《新制灵台仪象志》(1674),在第二卷中, 介绍了较多的力学知识,包括材料的强度、物质的比重、物体的重心与稳度, 简单机械如杠杆、滑轮、螺旋、斜面等的应用及其作用,等等。在第四卷中 介绍了“垂线球仪”即单摆的知识,包括单摆的等时性、摆动周期与振幅无 关、周期平方与摆线长度成正比等,以及作为用单摆计时的例子,介绍了自由落体的下落距离与时间的平方成正比。书中有些内容引用了伽利略的著述,这些著作的使得近代物理学在中国得到推广。大量测量比重,硬度,等数值的物理仪器也因此出现,不过总体来说清代对物理学的运用并不广泛,主要是用于园林的建设,因为清朝一代大型园林建设非常多,尤其大型建筑材料的运输安装都必需依靠力学原理,否则难以完成。因此物理学方面的研究力学一直占据主要位置,并很长时间里并没有把近代物理学推广到工业生产用途方面。

  清代有关热学知识的发展并不多。南怀仁在所著《验气图说》(1671)及《新制灵台仪象志》中提到了某些热学方面的内容,如介绍了欧洲十七世纪早期有关空气温度计、以及弦线扭转式吸湿性湿度计的原理、结构和应用等知识。热学对清代的金属冶炼技术有很大帮助,可以铸造很大的金属铸件,但总的来说,对热学无论研究还是应用都很有限,也是主要为皇家园林建设服务。

  有关声学的研究及实验清代记述不多。 郑光祖《一斑录》卷三“物理”篇记载了一些有关声学的认识。如空气振动成声及声可以被反射:“空中融气有所震而成声。前有一墙,曲声为勒转,必成应声。若墙外有圈洞,则愈甚。故山多之处,应声百出,其变也。” 使用“顺风耳”传声或听声:“顺风耳用铜制,或如喇叭而较大。人以口就 之而喊,其声洪大可闻于隔山对江。若以耳就之,所闻亦较朗。”他还写道, “人家墙壁以空甏横砌而成,使口尽向内,则室中所作之声尽收入甏,而贴 邻不闻”。这里空甏起了隔声的作用。这与方以智在《物理小识》中的记述 相同。另外,他还说到“凡平地数十里外人马大众行声,可探之于地下。法 以四五尺大竹通去其节,直埋入地,留尺上出,以耳就之,其声轰轰然”。 这种方法与古代的“瓮听”、“地听”一样,都是利用固体传声和气腔共振 的原理。不过康熙帝对声学亦甚关注。他曾探讨过声音的共振现象,认为“相声相应, 自然之至理也”。他还特别研究过测量声速的问题:“朕以算法较之,雷声不能出百里。其算法依黄钟准尺寸,定一秒之垂线,或长或短或重或轻,皆有一定之加减。先试之铳炮之属,烟起即响,其声益远益迟,得准比例而后 算,雷炮之远近即得矣。朕每测量过百里,虽有电而声不至,方知雷声之远近也。”他的方法是利用单摆(即南怀仁在《新制灵台仪象志》中所介绍的 “垂线球仪”)测定时间,先测出从看到烟起至听到炮声的时间间隔,再比较从闪电到雷声的时间间隔,从而推断出声源的距离。

  清代物理学与传统物理学有所关联的只有部分光学方面的研究,卢兆漋、郑光祖等均有关于针孔成像和面镜成像方面的观察和记述,基本上与沈括的研究和认识类同。郑光祖《一斑录》卷三写道:“舟上撑篙,篙入水如曲。渔人猎鱼鳖, 照所见,不获也,须求之于下乃获。碗中置一钱于底,遥望不克见,注水于 碗,令极满,则钱影浮于水面。”我国自古以来虽然有许多关于大气光学现象及其他的记载,其中一些现象与折射密切相关,但总的说来,对折射现象的研究较少,当时人们对折射的认识仅止于此。

  我国自制眼镜始于清初,孙云球即是苏州眼镜业的创始人。他先是制造眼镜,后来制成“千里镜”(望远镜),还制造过“存目镜”(放大镜)、 “万花镜”、“鸳镜”、“半镜”、“夕阳镜”、“多面镜”、“幻容镜”、 “察微镜”(显微镜)、“放大镜”、“夜明镜”等七十种光学仪器和器具, 后人誉之为“巧妙不可思议”。他写成《镜史》,总结制镜经验,在当时“市场依法制造,各处行之”,为中国光学仪器发展史作出过重要贡献,可惜《镜史》已因民初战乱佚失。

  黄履庄也研究制作过“千里镜”(望远镜)、“临画镜”、“显微镜”等。值得注意的是制造“瑞光镜”,其“制法大小不等,大者径五六尺,夜以一灯照之,光射数里,其用甚巨。冬月人坐光中,遍体生温,如在太阳之下”。这是属于聚光装置。

  清代的光学著作,以郑复光的《镜镜詅痴》和邹伯奇的《格术补》为代表作。郑复光继承中国古代传统的光学知识,同时又吸收明末清初西方传入我国的近代光学知识,加以研究并融会贯通,写成几何光学专著《镜镜詅痴》。 该书分四个部分:1.“明原”,阐述光学基本概念、几何光学基本定律;2. “类镜”,论述几种反射镜和折射镜的质料和性能,着重介绍几种方形透镜 的特性及光学现象;3.“释圆”,论述圆形透镜的性质,包括凸、凹透镜的 成像规律,成像特点,透镜组的成像,及凸、凹透镜之间的量的关系;4.“述 作”,阐述十七种光学仪器和器具的制造和使用方法等。其中,“释圆”部 分是全书的重点,是郑复光用力最深、成就最大的部分,他建立了单个透镜 的“顺三限”和“侧三限”以及透镜组的“距显限”和“变显限”的理论, 这是在当时郑复光独自试验和研究建立起来的独特的理论体系。郑复光还在他的另一著作《费隐与知录》中,讨论了有关针孔成像、冰透镜取火、近视眼、远视眼及眼睛的调节等有关光学方面的一些问题。

  邹伯奇(1819~1869),对光学理论的研究成果主要集中在《格术补》一书中。该书深入 讨论了透镜成像原理和成像公式,他得到透镜物距、像(“影”)距和焦距(“日限”)之间的定量关系:“置日限尺寸自乘为实,以物距镜减日限为 法除之,得影加远之数”;“或置日限尺寸为实,以物距镜乘之,物距镜减 日限除之亦同”;“若先有影距镜数,与物距镜相乘,与物距镜相并为法除 之,得此镜之日限”。我们如果以 u、v 和 f 分别表示物距、像距和焦距,上 面三句话用式子可分别表示为三个式子,实际上就是透镜成像的高斯公式。

  邹伯奇还讨论了透镜组的焦距、几种折射望远镜和反射望远镜(即伽利略式、 开普勒式、格雷高里式、和卡塞格林式望远镜)以及放大镜、显微镜的结构 和原理,眼睛和视觉的光学原理等。邹伯奇还是我国照相术的先驱。他曾制成“摄影之器”(实为一种取景器),并用来绘画景物。之后在此基础上, 研究制成了我国第一台照相机。

  邹伯奇于1844年制造出“摄影器”。他所著的《摄影之器记》中记述了这个新技术:做一个木箱,前面开孔,孔上安装一个圆筒,筒口装透镜,筒能进退、自由调节焦距;木箱的中间装一框架,上置白色玻璃或白纸;木箱后再开一“窥孔”,整个木箱固定在三角架上,摄影器就完成了。摄影器制成后,邹伯奇又改制成照相机,还研制出滤色镜、玻板照相术、显影剂和定影剂配方。欧洲在1847年才发明蛋清玻板照相术,但一直未能解决拍摄人物肖像的工艺,一直用其制作玻璃幻灯片。而邹伯奇的玻板照相术,却能成功拍摄人物肖像,是中国对世界摄影技术的重要贡献。

  世界公认的最早的照相机是法国风景画家盖达尔(L.J.M.Dagrerre)发明的“银板照相法”,于1839年公之于众。可以说,在摄影术上,中国和西方几乎是同步发明。上世纪50年代,邹伯奇的后代还保留着他亲自研制拍成的5张玻璃底片,用这些底板冲印出极为清晰的邹伯奇自拍照片。现在唯一留下来的一块邹伯奇自拍像的玻璃底片,珍藏在广州博物馆。这块相隔100多年的底片竟然还能洗出清晰的照片,让人不得不对邹伯奇当年制作的经得起考验的“产品质量”产生敬意。

  邹伯奇在科学技术上有多方面的成就。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。

  南怀仁所著《新制灵台仪象志》第四卷,较多涉及光学知识,主要是关于光的折射和色散。该书是最早涉及西方关于折射现象的研究和知识的中文著作,所述基本上是自托勒密之后至十七世纪初以前西方对折射现象的认识。书中所列光在空气—水,水—空气,空气—玻璃,玻璃—空气,水—玻 璃及玻璃—水界面上发生折射时的折射角度表(南怀仁称其为“气水差”、 “水气差”、“气玻璃差”、“玻璃气差”、“水玻璃差”、“玻璃水差”) 的数值有很大的误差,有些还是错误的。他也没有及时地把折射定律介绍到我国。该书对于棱镜色散和虹霓生成的解释,出自牛顿以前西方对色散的认识,即认为色散是由于透明体的厚度不同而引起的,当然,这种解释是完全错误的,在清中叶被中国学者所更正。总体上说西方光学知识的传入,对清代光学知识理论只起了个引导作用,清代的光学研究成果主要还是本国学者的刻苦钻研取得。

  指南针和罗盘广泛应用于航海,在清代,指南针更加广泛普遍地被应用于航海。康熙年间,闽浙总督满 保奉命巡海,加强台湾等地防卫,曾进呈《西南洋各番针路方向图》。徐葆光出使琉球,他撰写的《中山传信录》卷一“针路”条,即有我国出使海船使用旱针的最早记载。乾隆年间,周煌出使琉球,撰成《琉球国志略》,书 中首卷绘有旱罗经图及针路图。

  刘献廷《广阳杂记》有一段记载:“磁石吸铁,隔碍潜通。或问余曰:‘磁石吸铁,何物可以隔之?’犹子阿孺曰:‘惟铁可以隔耳。’其人去复来,曰:‘试之果然。’余曰:‘此何必试,自然之理也。’”显然当时已 了解磁屏蔽现象,但不知其原理,只能用“自然之理”来笼统地加以解释。 康熙帝曾对磁偏角进行过观测:“定南针所指,必微有偏向,不能确指正南,且其偏向各处不同,而其偏之多少亦不一定。如京师二十年前测得偏三度,至今偏二度半。各省或偏西或偏东,皆不一。惟盛京地方得正南,今不知改易否也。《大观本草注》谓,丙丁皆火位,庚 辛受其制,物理相感耳。而推求真南之道,昔人未尝言之。朕曾测量日影, 见日至正南影必下垂,以此定是正南真向也。”清代人们已通过观测知道磁偏角因地因时而异(《康熙几暇格物编》上册,卷上“定南针”)

  清代物理学实际很多领域不亚于欧洲,但传统的阴阳五行物理学理论则基本完全废弃,清代物理学可以说就是近代物理学。

  清代前期,我国的化学仍处于继承传统与学习西方的知识积累阶段,尚未形成一门独立的学科。与此同时,欧洲则处于近代化学的孕育与发轫时期, 陆续发现了碳酸、氢、氮、氧、氯等重要气体和锌、镍、磷、钨等重要元 素并相继建立了化学元素概念,科学的燃烧学说,化学基本定律和原子论。 但这些新发现并没有及时传入我国,鸦片战争之前中国的化学理论并不全面。鸦片战争以后,随着英国医生合信著《博物新编》,徐寿和傅兰雅合译《化学鉴原》等出版,中国的化学才开始真正走上了近代化学的发展道路。

  清代康熙、乾隆时期,与化学工艺有关的一些传统手工业技术,如冶金、 纺织、陶瓷、造纸、制盐等,获得了进一步的发展,其中有些工艺技术不仅 引起欧洲工商界的关注,而且受到一些化学家的重视,对欧洲化学的发展产生了一定的影响。赵学敏《本草纲目拾遗》就有制取乌头生物碱的完整记载。在欧洲,德国化学家泽迪内尔(F.Sertüner)于 1817 年制得吗非碱,被认为是世 界上最早发现的生物碱,而提取乌头碱则到 19 世纪中叶才实现。

  清代前期来华的耶稣会士也曾介绍一些西方的化学知识,但其数量与天文、数学、火器、技艺等是无法相比的,并且基本上属于西方古典化 学的范畴。其中有关物质理论的内容,如古希腊亚里士多德的四元素(土、 水、气、火)学说,在西方影响很大,而在中国则几乎没有产生什么影响。 在这些化学知识中,对于中国学者来说,无机酸及其性质是一种既有理论价值又有实际意义的新鲜知识。如赵学敏《本草 纲目拾遗》载:“强水,西洋人所造,性最猛烈,能蚀五金。王怡堂先生云, 其水至强,五金八石皆能穿漏,惟玻璃可盛。西人造强水之法,药止七味, 入罐中熬炼,如今之取露法,旁合以玻璃瓶而封其隙。下以文武火叠次交炼, 见有黑气入玻璃管中,水亦随气滴入。黑气尽,药乃成矣。此水性最猛烈, 不可服食。西洋凡画洋画,必须镂版于铜上者,先以笔画铜,或山水人物, 以此水渍其间一昼夜,其渍处铜自烂,胜于雕刻,高低隐显无不各肖其妙。 铜上有不欲烂处先用黄蜡护之,然后再渍。俟一周时,看铜有烂痕,则以水 洗去强水,拭净蜡迹,其铜版上画已成,绝胜雕镂,且易而速云。”赵学敏 在这里介绍了硝酸(即强水)的性能和制造方法(蒸馏时出现的黑气应为二 氧化氮),以及硝酸在锓制铜版画方面的实际应用。18 世纪中叶,乾隆曾命宫廷画师意大利人郎世宁(G.Castig-lione,1688—1766)等人绘制《武功图》16 幅送往欧洲锓制铜版,亦曾命人将圆明园西洋建筑测绘成图,在国内锓制铜版印刷,说明当时我国已经掌握了制取硝酸并应用于铜版印刷的技术。

  此外,赵学敏还介绍了在外科临床上用硝酸治疗痈疽的方法。赵学敏《本草纲目拾遗》中关于氨水的记载也是涉及西方化学药物的一条重要资料。该书将氨水称为“鼻冲水”,明确指出:“鼻冲水,出西洋, 舶上带来,不知其制。番舶贮以 玻璃瓶,紧塞其口,勿使泄气,则药力不减。气甚辛烈,触人脑,非有病不 可嗅。岛夷遇头风伤寒等症,不服药,唯以此水瓶口对鼻吸其气,即全身麻 颤出汗而愈,虚弱者忌之。宜外用,勿服。治外感风寒等症,嗅之大能发汗。”“鼻冲水”这一名词现已不用,但从其来源、贮藏方式、气味、性能等方面 来判断,可确认为现在人们所熟知的氨水,而其药用范围和施用方法则古今已有很大不同。从《本草纲目拾遗》中可以看出,当时我国已有氨水进口,但并未掌握制作方法。

  中国的科学,除了元清与宋外都特差劲,螟朝更是个大鸭蛋,不仅自身毫无成就,还令前朝学识几乎全面失传。中国数学知识在螟朝几乎全面失传。方程是由中国首创的,高次方程在元朝就有了,比西方早400多年。但螟朝竟到了失传的地步,后来大清在韩国发现《四元玉鉴》简介残版带回国内,才被抢救挖掘出来,并结合西方代数学,进行发展写成了《方程论》,《方程论》的一些内容欧洲竟是200年后才全部掌握。《方程论》问世极大的鼓舞了当时大清学者,当时还是康熙时期,洋人传教士皆认为自螟以后,中国人对数学已经一窍不通了,《方程论》问世后大跌各国传教士眼镜,从此不敢再小觑中国数学水准。《方程论》被传教士传入欧洲以后取得了极大兴趣,刺激了欧洲的数学发展。

  数学是物理学,化学以及各类自然科学学科的基础,而代数学又是其它数学学科的基础。方程论发展出的线性代数,就是现代数学,代数学也就逐步地转入到对代数体系的研究而直至现在。中国传统数学被大部抢救挖掘出来是《畴人传》问世之后,那都是乾嘉时期了,即使是康熙时期写的《方程论》,虽称融贯中西所得,有了不少突破与创新,但对于元朝《四元玉鉴》而言那也是不全的,只是《四元玉鉴》内的一部分加上利用西学创新的部分,比较完整的《四元玉鉴》内容是到乾隆-嘉庆时期才被求证出来,但依旧有一部分到现在也无法破解,可见蠢螟破坏力之大!!!嘉乾学派的考据学实际非常的重要,并非钻故纸堆的迂腐之徒,要知经过螟代失传,前代数学理论都只剩下一些模糊的结论介绍,连求证过程都不知道了,没有嘉乾学派的考据求证一一得出求证过程,谁还能知道中国在历史上曾经在数学领域有过那样的辉煌???何况考据求证的本身就是数学知识的突破,把不懂的搞懂,把失传的恢复,这是大功一件!!!

  当然,由于在瘩螟之前,中国的数学实际领先而非落后,自然当越来越多的古代数学知识被挖掘考证出来以后,一些考证派学者会有西方数学不过就是根据我国早就有的东西发展出的东西而已,因此降低了国人西学的兴趣,但无论无何嘉乾考据学派,绝对不是什么保守落后!!!

  中国的科学,除了元清与宋外都特差劲,螟朝更是个大鸭蛋,不仅自身毫无成就,还令前朝学识几乎全面失传。中国数学全是螟朝失传,直到清朝嘉庆时期才经过几代学者的钻研,才给大部分重新抢救恢复过来,螟朝绝对是中国有史以来开天辟地第一愚昧朝。

  清朝实际是科学人材辈出的朝代,清朝的研究成果,有的居于世界领先水平,或与世界保持同步,或为中国独创。如方以智的三棱晶能把光分成五色,比牛顿分光实验早30年;孙云球发明探照灯比俄罗斯人制造成探照灯早98年;黄履庄发明世界上第一辆自行车;薄珏制造千里镜用于发炮比西欧各国早15年。再如,《物理小识》中记载中国炼焦的方法比欧洲开始炼焦早146年;王锡阐天文学研究成果与欧洲古典天文学成果相比,不相上下,中国还略胜;张履祥在《补农书》中总结的小麦移种技术,比国外早300年;陈司成是世界上最早用砷剂治疗梅毒病的实践与成果,早于西方近百年;戴煦对幂级数的研究成果比法国数学家的成果早29年。明安图最早研究卡塔兰数,明安图的研究至少比欧拉早至少十年,更比卡塔兰本人的研究早一个世纪;故明安图是现在公认的卡塔兰数研究的先行者。明安图、欧拉、卡塔兰三位数学家各自独立研究,切入点各不相同,却得到了相同的结果,相映成趣。

  清朝没有爆发工业革命关键还是科举的原因,愿意学习掌握高级科学的人太少了,而实际运用大多是为了修造园林或搞历法,推广不利。

  清时期除了化学确实明显不如欧洲以外,在数学,天文学,物理学方面与西方差距很小,而且各有高下,根本就不是全面落后,全面落后的只有瘩螟

  编四库全书毁禁的都是荒诞不经,怪力乱神,五行邪说,无耻淫秽有伤风化,诱导人民不尊礼仪不敬正统的邪书,以及反朝廷,反北方正统的邪说。

  明朝愚昧无知,生产力极端落后,就是因为啥书都不多惟有荒诞不经,怪力乱神,五行邪说,无耻淫秽有伤风化特别多的缘故,那些什么解释火药为:硫磺乃极阳之物,白硝乃极阴之物,炭火焚之使其阴阳相激迸裂发火的所谓大螟科学著作,留着有屁用呀,这东西要编入了四库全书,别说乾隆皇帝的脸面了,就连大清的脸面都丢尽了。所以这些大螟科学著作还是该仍垃圾堆就扔垃圾堆为好。

  编四库全书都是乾隆时期了,那些什么笔谈开物这些笑话大螟科学著作,谁看了不发笑???这东西要是混进四库全书里要给乾隆看见了,那还不把编修给斩了才怪。四库全书的编修无论文理都是一流学者,那些荒诞不经,低级下流的所谓大螟科学著作与文化精粹,那100%是会被发现删禁的。可这些被删禁的垃圾,竟成了蝗虷的手吟强国法宝,TMD去好好打听打听,四库全书的文学与理学方面都是什么人在充当编修,认不认的出垃圾和宝贝???文字狱禁的就是文学方面的裹小脚,这可让黄蚶痛苦了,纷纷嚎曰:要不是大清禁了裹小脚,中国早就殖民仙女大星云了!