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邹伯奇：荟萃中西之学的科学先驱
邹伯奇，字特夫，号一鹗，是生活在清代末年的科学家。他既对中国传统的诗书礼乐之学有深厚的积累，也对西方数学、物理和仪器制造等科学技术有独到的造诣。《南海县志》称他“能萃中西之说而贯通之”，堪称我国近代科学先驱。
邹伯奇生活的时代，正是鸦片战争之后的中国。在列强“船坚炮利”的威胁下，中国人被迫认识到，西方的科学技术并非“奇技淫巧”，而是关系到民族存亡的大事。在这种形势下，大批年轻人出国留学，期望求得富国强兵之道。
邹伯奇走的却是另一条路。他一生未曾踏出岭南一步，然而他对当时所能接触到的西方科学知识，几乎一样都没有放过。他凭着自己的聪明才智，涉猎了数学、光学、天文学、力学、声学、测绘学、机械制造等学科，均有所成就。
邹伯奇的父亲是当地的私塾老师。邹伯奇自幼聪明过人，且十分勤奋，爱好钻研书本学问，尤其对科学技术感兴趣。11岁时，他师从进士梁序镛，开始阅读数学书籍，包括《三统术》、《弧角设如》、《弧三角举如》等。经过4年的学习，在算学、测绘等方面颇有心得。1839年，邹伯奇研制出“比例规”和“度算版”，1840年又制造了“指南尺”。
邹伯奇的数学成就还体现在他一系列的著述中，为当时中国数学界填补了不少空白。1844年他撰写了《学计一得》、《磬求重心术》、《度算版释例》等书。《学计一得》以数学知识解释儒家经籍；《乘方捷法》对二项式的n次根和对数的幂级数展开式进行深入探讨，扩大了它们的应用；又撰《对数尺记》一卷，阐述计算尺的构造和它在数字计算中所起的作用。他在书中阐述的并不限于“因循中国古代数学的模式”，不少内容与今天高等数学中的内容一致，例如对数函数的幂级数展开，曲线积分，正、余弦定理等。按照邹伯奇手稿中的众多算例，可以编制出现代计算机程序，其计算结果与邹伯奇当年的结果相当吻合。其计算结果不少算至小数点后16位，这在160年前是难以想象的。
除数学外，邹伯奇还擅长绘制地图。他绘制的《舆地全图》一册，是清代有名的地图，另外他还曾绘制出《皇舆全图》（全国各省图）、《广东省地图》、《南海县地图》等，都是以实际测量的数据按比例绘制而成。他著述的《测量备要》四卷，详细地介绍了绘制地图的方法。邹伯奇对于测绘情有独钟，他曾说：“绘地难于算天，天文可坐而推，地理必须亲历。近人不知古法，故疏舛失实。因考求地理沿革，为历代地图，以补史书地志之缺。”
此外，他运用当时先进的钟表机械，设计和制造了不少天文仪器，如浑天仪、七政仪等。
邹伯奇一生最突出的成就是发明照相机。这归因于他在光学方面的深厚造诣。
1835年，17岁的邹伯奇开始研究光学。他从墨子的《墨经》、沈括的《梦溪笔谈》中寻找资料，理解吸收他们的光学理论，发现了摄影原理，26岁时撰写成《格术补》一书。书中用数学的方法叙述了平面镜、透镜、透镜组等成像的规律；对眼镜、望远镜、显微镜等光学仪器的工作原理进行了解释，透彻分析“小孔成像”的光学原理。《格术补》是邹伯奇在物理方面的代表作，是一部光学巨著，收录在《邹征君遗书》里，于1874年刊行。
在此基础之上，他对摄影（当时称为照像术）进行了全面的研究，亲手制作了摄影机，写成《摄影之器记》。书中详细记载了他制作摄影器的经历：“变而更之以木为箱，中张白纸或白色玻璃，前面开孔安简，简口安镜而退进之，后面开窥孔，随意转移而观之，名曰摄影之器。”邹伯奇还在摄影器上安装“收光”（即光圈）与“弹簧活动”（即快门）以及自制感光的玻璃底片，使之更加完善。邹伯奇摄影器已具备了照相机的构造和摄影功能，是一台简易的照相机。
邹伯奇撰写的《摄影之器记》成为世界最早的摄影文献之一。在邹伯奇的另外一些手稿中，还有详细的关于摄影机的制作及拍照成像的论述，以及制作玻璃底片的说明和冲洗照片的药物配方。
邹伯奇最大胆的猜想是关于眼睛成像的原理。邹伯奇曾说“目睛如凸镜，物光直射至睛面，折照而聚光点于睛底，合成物倒影，仍能见之”。今天我们知道，瞳孔相当于透镜，光线通过瞳孔折射后在视网膜上形成倒像，经大脑处理后成为正像。但在邹伯奇的年代，这是一个不折不扣的“奇谈怪论”，邹伯奇是如何形成这一正确认识的，至今无人知晓。
邹伯奇曾经用自己发明的照相机拍过几张自拍照，这些照片今天还保存在广州博物馆。照片上的邹伯奇，戴着瓜皮帽，穿着对襟长衫，还戴着一副眼镜。在自拍照上，有邹伯奇题写的一首诗《自照遗真》，诗曰：
“平常容貌古，通套布衣新。自照原无意，呼之有如神。均瞻留地步，觉处悟天真。樵占鳌峰侧，渔居泌水滨。行年将五十，乐道识纤尘。”
从这首诗可以看出邹伯奇性格中的耿直与幽默诙谐的一面，以及他安贫乐道的人生志趣。
邹伯奇一生不赴科举，不求仕进，以秀才身份为满足。1864年，朝廷大员郭嵩焘巡抚广东，考察邹伯奇的为人“足以矜式浮靡”且“专精数学”，特意向朝廷上书，“请置之同文馆”，清廷命地方官咨送邹伯奇到北京任职，邹伯奇却称病辞谢了。不久，曾国藩在上海创办江南制造总局，内设学堂，“请伯奇以数学授生徒”，邹伯奇还是没有接受，理由是须“家居养母”。唯一一次与官方的接触，是1864年受聘主持广东的地图绘制工作。
终其一生，邹伯奇始终是一位姿态鲜明的“民间学者”，坚持过着清贫却怡然自乐的生活。
邹伯奇常常利用自己掌握的天文学知识帮助老百姓破除迷信。当时民间传说道光十九年焚烧鸦片的那天，正是太白星经天，有干戈兵乱之兆。邹伯奇在南海学宫讲学时，就特意通过绘图的方法向学生说明，星变与灾祥并无直接联系，并预言第二年太白星还将出现。后来事实证明果然如此。
由于邹伯奇在学术上的造诣和在地方上的声望，1857年，40岁时他被推举为当时广东著名的学府——广东学海堂的学长。到学海堂后，邹伯奇不仅致力于授课、培养人才，还热衷于学术交流。他虽不善交际，但却尽量结交全国各地的学者，在自己周围，形成一个松散的学术团体，在当地营造出良好的学术研究的氛围。
邹伯奇曾经去拜访当时的岭南大儒朱次琦。传说邹伯奇一身粗布衣裳，手持一根长杆烟管，步行50里路到达九江。当时朱次琦正给学生讲课，学生们看见一个衣着寒酸的老头站在门口，禁不住哄堂大笑。朱次琦却恭敬地将邹伯奇迎进屋，当上宾款待。学生深感奇怪，交头接耳，议论纷纷。待邹伯奇落座之后，朱次琦才向学生们宣布，这就是有名的学者邹伯奇，听到这个名字，学生立刻肃然起敬。
1869年5月，邹伯奇去世，终年五十岁。邹伯奇逝世后，他的儿子把他的生平著述辑为《邹征君遗书》四卷。
《清史列传·邹伯奇传》这样评价邹伯奇：“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。”可以说是对邹伯奇这位奇才的精当评价。
当代研究科学史的专家均认为邹伯奇在中国科学史上有着举足轻重的地位。中国科学院自然科学史所研究员戴念祖指出，在鸦片战争前后的中国，能够像邹伯奇那样作出居世界前列的科技成就，是难能可贵的。戴念祖认为，邹伯奇有两项成就最令人称道：一是于1844年最先发明以摄影术测绘地图的方法，与欧洲人以摄影法作实地测绘几乎同时出现；二是以玻板摄影术最早成功地拍摄人物肖像。
综观邹伯奇的一生，虽擅长西学，却不迷信洋人。他认为西方的力学、光学、化学等技术，我国古代早有发明，甚至认为《墨子》一书可视为西学的源头；虽熟悉古文献，却不拘泥。他不参加科举，显示了他不愿为八股而读书的决心，以及吸纳西方科技的眼光与识见。他对知识和学问保持着实用主义的观念，并用一生的科学实践体现出极强的实干精神与操作能力。
如果说读书与著书是中国传统知识分子的常态，那么对“器”和“图”的重视，以及极强的动手操作能力，则显示了邹伯奇有别于中国传统读书人的一面，体现了他身上的科学精神。
梁启超在《中国近三百年学术史》一文中说：“特夫（邹伯奇的号）自制摄影器，观其图说，以较近代日出口精之新器，诚朴可笑。然五十年前，无所承而独创，又岂可不谓豪杰之士耶？”这位“豪杰之士”做过的科学实验数不胜数。他不像徐光启，从意大利人利玛窦那里获得灵感，而是独立创造，从古人的片言只字中一边演绎一边实验，开了实验科学之先河。中国近代科学，因为有邹伯奇而不再显得那么贫乏。
邹伯奇去世时给本乡子弟留下了一副楹联，其中有“创业本维艰”一语，希望后人要不畏艰险，勇于开拓。这似乎概括了这位在国学与西学中游刃有余的近代科学先驱一生所奉行的理念。
（作者系美国伊利诺伊理工学院数学与科学教育系博士）
学术名片：
邹伯奇(1819～1869)，广东南海人，清代物理学家，对天文学、数学、光学、地理学等都很有研究。他自己动手制作照相机并拍摄照片，并著有《摄影之器记》和《格术补》，专门探讨摄影技艺及理论问题。他曾独立制造了中国第一台照相机，比西方仅仅晚了4年;还曾参与测绘画出中国第一张有经纬线的中国地图，另外还测绘了广东地图、南海县地图、广州城地图、南海各司(相当于镇)地图甚至他所在的浔峰洲(金沙洲所在江岛)地图。
