明末首部望远镜专论《远镜说》补考

2018-10-10 07:38石云里

安徽师范大学学报（自然科学版） 2018年4期

石云里

(中国科学技术大学科技史与科技考古系，安徽合肥 230026)

《远镜说》是明末来华传教士完成的第一部介绍望远镜的中文著作，同时也是第一部系统介绍欧洲近代早期光学知识的著作。全书后来被收入代表清朝官方天文学体系的《西洋新法历书》一书，对清朝天文学与光学的发展都产生过显著的影响。此前对此书的考证很不充分，以至著名的研究者都认为，此书是根据欧洲著作翻译或者仿写的，但并未找到真正的西文底本。为此，我们对该书的内容进行了补充考证，结果发现，此书素材来源多样，甚至包含有作者自己的观测结果，因此并不是一部简单的翻译或者仿写的作品，而是作者根据自己掌握的相关知识独立编纂的一部著作。

1 成书背景

1609年，伽利略(Galileo Galilei,1564—1642)听说荷兰人发明了一种视远为近的仪器，就很快投入研制，使其放大率得到很大的提高。他创造性地将自己制作的望远镜用于天文观测，揭开了天体探索和天文学研究的崭新篇章，影响极为深远。

伽利略首次通过望远镜观测了太阳系内各大天体，发现月球表面并不平滑，透过望远镜能够看到比肉眼所见更多的恒星，还能看到木星带有四颗卫星，等等。他于1610年3月出版《星际信使》(SidereusNuncius)一书，介绍了自己发明的望远镜以及过去几个月来的观测发现。该书引起极大的轰动，首版五百册很快被一售而空。而在这一年接下来的时间里，伽利略又相继通过望远镜发现了金星的位相变化、太阳黑子以及土星的奇特外观(由土星环造成，但由于当时望远镜的放大率不足，人们尚不了解这一点)等现象，并在1613年出版的《关于太阳黑子及其性质的纪实与推演》(IstoriaeDimostrazioniintornoalleMacchieSolari)中正式公布。

就在这个时候，来华传教的耶稣会士发现中国人对他们介绍的欧洲天文学知识非常感兴趣，并且明朝的官方历法在天象预报和节气安排上也屡屡出错，亟待改革。为了迎合中国人的口味与需求，以获得明朝政府允许他们留华传教的许可，在华耶稣会士一方面呼吁耶稣会总会派遣更多精通天文学的会士来华，另一方面则努力用中文出版各种普及欧洲天文学知识的著作。

作者简介:石云里(1963—),男,安徽黄山市人,安徽师范大学物理系1981级校友.中国科学技术大学科学史专业硕士和博士,兼哈佛大学和MIT博士后,教育部新世纪优秀人才,国际东亚科学史学会前副主席,现任中国科学技术大学科技史与科技考古系教授兼系执行主任,全国高等学校历史学类专业教学指导委员会委员,国际科技史与科技哲学联盟科技史分部古代与中世纪天文学委员会主席,中国科学技术史学会天文学史专业委员会主席,教育部中国大学精品视频公开课《科学简史·科学革命篇》以及《科学简史·中国科学篇》主讲人.在国内外期刊发表学术论文近百篇,出版学术著作数部.

引用格式：石云里.明末首部望远镜专论《远镜说》补考[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2018,41(4):307-313.

1615年，葡萄牙耶稣会士阳玛诺(Emmanuel Diaz，1574—1659)在其中国追随者的帮助下完成了《天问略》一书。除了一些基本的欧洲天文学知识，书中最后还首次向中国读者简要介绍了天文望远镜的发明和据此作出的新天文学发现：“近世西洋精于历法一名士，务测日月星辰奥理，而哀其目力尪羸，则造创一巧器以助之。持此器观六十里远一尺大之物，明视之，无异在目前也。持之观月，则千倍大于常。观金星大似月，其光亦或消长，无异于月轮也。观土星，则其形如上图，圆似鸡卵，两侧继有两小星。其或与本星联体否，不可明测也。观木星，其四围恒有四小星，周行甚疾，或此东彼西，或此西而彼东，或俱东俱西。但其行动与二十八宿甚异，此星必居七政之内，别一星也。”显然，这时望远镜还没有传到中国，所以阳玛诺最后又补充道：“待此器至中国之日，而后详言其妙用也。”[1]

最早把望远镜带到中国来的是德国耶稣会士邓玉函(Johann Schreck，1576—1630)和汤若望(Johann Adam Schall von Bell，1591—1666)等，他们都是奉耶稣会总会之命来华，试图通过帮助明朝政府改革历法而为传教活动提供庇护的，因此在数学和天文学等方面都受到过较好的训练。邓玉函自1590年开始先后在弗莱堡大学(University of Freiburg)和纽伦堡的阿尔特多夫大学(University of Altdorf)学习医学，1600到1603年在巴黎成为著名数学家、符号代数学的创立者维达(Franois Viète，1540—1603)的学生或者合作者。1603年进入帕多瓦大学(University of Padua)学习医学，伽利略当时正在该校任教。到了1611年，他又继伽利略而成为当时著名的科学社团山猫学院(Accademia dei Lincei)的第七名成员[2]。至于汤若望，在完成基础教育后，他于1607年进入耶稣会在罗马开办的日耳曼与匈牙利学院(Collegium Germanicum et Hungaricum)学习，并于1610年完成学业。1613到1617年，他又进入耶稣会创办的罗马学院(Collegio Romano)继续深造。在大学期间，他不但修习神学课程，在数学和天文学方面也打下了很好的基础。在1611年5月，他还参加过罗马学院为欢迎因望远镜天文发现而一举成名的伽利略而举行的聚会，对伽利略的新发明与发现有着很好的了解[3]。

1618年4月，邓玉函和汤若望等一批耶稣会传教士从里斯本起航前来中国，于1619年7月到达澳门。邓、汤二人把望远镜带来中国，一方面是出于专业兴趣，另一方面则显然是为了在中国宣传欧洲天文学，并为参与中国的历法改革做准备。为了扩大欧洲天文学的影响，汤若望1623年在北京时成功进行了两次月食预报，引起了部分明朝官员的关注，并因此写成《测食略》一书，对欧洲天文学中有关日月食成因的知识进行了介绍。在其中国门徒李祖白的帮助下，他在1626年完成了一部望远镜为主题的著作，也就是《远镜说》。

2 主要内容

根据韩国国立奎章阁档案馆所藏明刊本《远镜说》[4]，全书卷首有《远镜说自序》一篇，主要强调了观察对物理学研究的重要性：“人身五司，耳、目为贵，无疑也。耳与目又孰为贵乎？昔亚里斯多[注]即古希腊哲学家亚里士多德(Aristotle)。称耳为百学之母，谓凡授受以耳，学问所以弥精弥广也。若目司，巴拉多[注]即古希腊哲学家柏拉图(Plato)。称为理学之师，何者？盖当其陡与物遇，见其然即索其所以然。由粗入细，由有形入无形。理学始终，总目为牗矣。”这应该体现了近代欧洲科学中的经验主义对汤若望的影响。

自序之末署有“天启六年岁次丙寅仲秋八月[注]即1626年9月20日至10月19日之间。太西洋汤如望题”，序后为《远镜说目》，即全书目录。正文前有“远镜图”一幅，是出现在中文文献中的第一幅望远镜图。正文卷端题名为“西洋汤如望著，后学李祖白订”。其中，李祖白就是汤若望的中国门徒。由于李祖白在康熙初年杨光先反教案中因信奉和著书宣传天主教于1665年被处斩，后来的清版《远镜说》中也就将他的名字删除了。

从上述署名来看，在《远镜说》写成时，汤若望的中文名字还是“汤如望”，而不是后来通用的汤若望。这一点可以从汤若望在此前写成的《测食略》中的署名中得到应证：其中的“总论”前、“复大冢宰崧翁李老先生命测月食书”后以及上卷和下卷前均有汤若望署名，从奎章阁所藏的该书明刊本来看，四处署名也都是“汤如望”[5]。清版《测食略》和《远镜说》中的署名全部变成了“汤若望”，且“若”字显然是经过挖补加入的。

全书正文共四章，标题依次为“利用”、“附分用之利”、“原繇”和“造法、用法”。其中，“利用”章共分两节：“利用于仰观”一节介绍望远镜在天文观测上的应用，包括对月面山谷、金星位相、太阳黑子、木星卫星、土星两旁“小星”(实际为土星光环)以及恒星密集天区的观测结果，主要是伽利略的观测发现；“利用于直视”一节介绍望远镜在地面(提到军事上的应用)和海上目标观察以及投影绘画(投影暗箱)等方面的应用。“附分用之利”章介绍组成望远镜的凸透镜(“中高镜”)和凹透镜(“中洼镜”)各自的用途，分三节：“利于苦近视者用之”介绍了用凸透镜矫正远视(“苦近视者”)的效果与原因，“利于苦远视者用之”介绍了用凹凸镜矫正近视眼(“苦远视者”)的效果与原因，“分用不如合用之无不利”说明如果将凸透镜和凹透镜组合起来使用，则适用于提高所有人的视力。“原繇”章阐述相关的光学原理，共分三节，分别介绍了折射(“斜透”)、透镜折射光线的原由，以及两种透镜合用而能放大望远的原因。“造法、用法”章介绍望远镜的制作与使用，共分九节，内容包括镜片和镜筒的制备、镜筒长度的调节、防眩、支架的使用、近视患者(“短视人”)对望远镜的使用、利用望远镜作画(即投影暗箱)、望远镜的调试与清洁、如何利用望远镜观测天体和日月食，等等。

全书另配有16幅插图，可谓图文并茂。

3 底本的问题

作为近代研究明清中西交流史的大家，方豪(1910—1980)较早对望远镜传入中国和朝鲜的历史进行了系统研究，同时对《远镜说》底本问题提出了推测，认为该书编译自希尔图里(Girolamo Sirtori)的《望远镜:成就伽利略星际观察仪器的新技艺》(Telescopium,sivearsperficiendinovumilludGalilaeivisoriuminstrumentumadsidera，以下简称《望远镜》)[6]。该书完成于1612年，1618年才正式出版[7]。但是，德礼贤(Pasquale D’Elia，1890—1963)通过内容比较确定，《远镜说》并非对该书的翻译，不过他仍然相信其主要线索必定就是取自该书[8]。但是，从我们对两书内容的对比来看，《远镜说》不仅不是编译自《望远镜》，甚至也不能说是根据后者的主要线索编写出来的。

首先，两部著作的结构、重点和写作目的完全不一样。《远镜说》是一部对望远镜进行普及性介绍的著作，因此首先用很大的篇幅介绍了其功能(“利用”与“附分用之利”两章，共12.5面)，尤其突出了其在天文观测以及视力矫正方面不寻常的功用；其次又以较大的篇幅细致地解释了透镜以及望远镜的工作原理(“原繇”章，共9.5面)，以达到解疑释惑的目的；最后才介绍了望远镜的制作与使用方法(“造法、用法”章，共10.5面)，其中关于制作的内容只占1面的篇幅，十分简要地介绍了物镜(“前镜”)、目镜(“靠眼镜”)和镜筒，或者更确切地说只是介绍了望远镜主要部件，另外还简单提了一下物镜与目镜的放大率需要适当配置的原则，而关于用法则用了9.5面。由此可见，《远镜说》要突出的重点不是望远镜的制作程序与工艺，而是其功能、原理与使用，所针对的是对望远镜没有太多了解的读者，为的是向他们展示这种仪器的奇妙与功用，以引起他们对这件仪器的兴趣。

与之相比，《望远镜》[9]则是一部关于望远镜制作的专业性技术手册，由三部分组成，共分31章。其中第一部分5章，主要介绍望远镜的一些基础知识，包含有对望远镜主要部件的介绍，以及望远镜的放大率问题；第二部共包括22章，十分详细地介绍了望远镜各部件的制作过程与具体工艺，包括相关材料、工具、选材过程、加工程序，尤其是透镜的磨制方法等等，都十分详尽；第三部分则只有4章，是关于望远镜及其制法的一些附加性讨论与说明。全书的重点一目了然，也就是第二部分。作者完全没有涉及伽利略等人的望远镜天文新发现、透镜和望远镜的视力矫正与加强功能、透镜与望远镜的光学原理以及望远镜的各种使用方法等内容。

其次，正是由于存在上述不同，《远镜说》的内容基本上也都与《望远镜》无关，因此书中的知识素材必定有其他来源。例如，《远镜说》“利用”篇在介绍通过望远镜对月面和恒星进行的观测时配了一组插图。通过比较不难发现，其中的“月初四形”、“月上弦形”、“积尸气之图”和“觜宿之图”等均取自伽利略的《星际使者》[10]，只不过第二幅图对伽利略原图做了上下180°旋转，而后两幅图则对伽利略原图做了左右镜像翻转和上下180°旋转(图1)；而在介绍金星位相时所用的“金星消长上下弦之图”、在介绍日出日落见到“太阳边体龃龉如锯齿，日面有浮游黑点”等现象时所用的“太阳之图”、在介绍木星卫星时所用的“四星随木星之图”等则显然取自德国耶稣会天文学家沙依纳(Christopher Scheiner,1573/75—1650)的《对天文学争论与传言的数学探究》(Disquisitionesmathematicae,decontroversiisetnovitatibusastronomicis，简称《数学探究》)(图2)[11]，只不过汤若望对原图进行了一些调整，以便能更加清晰地传达自己想要表达的意思。

图2 《远镜说》(左)取自《数学探究》(右)的插图

图3 沙依纳发明的望远镜太阳观测装置

沙依纳是耶稣会著名的天文学家，在伽利略之后不久开展望远镜天文观测，因此在太阳黑子的发现及其成因的解释上与伽利略发生过公开争论，对金星位相、木星卫星以及土星的奇特外观也都进行系统的观测与讨论。在开展望远镜天文观测的同时，沙依纳注重对观测装置的改进。例如，为了避免用望远镜对太阳进行观测对眼睛造成的伤害，沙依纳发明了望远镜投影观测装置，并于1614年在《天体的折射会或者对日食现象展示》(Refractionescoelestessivesolisellipticiphaenomenonillustratum，简称《天体折射》)公布(图3)[12]。这台仪器可以将太阳的图像投影到一张作为接收屏(图中的ABCD板)的白纸上，既可以保护眼睛，又能够对黑子的位置以及日食食分进行测量和记录。《远镜说》“造法、用法”章“避炫便观”条实际就介绍了这种方法：“视太阳又有两法：一加青绿镜，如上所云；一不必加青绿镜，只以镜筒两相合宜，以前镜直对太阳，以白净纸一张，置眼镜下，远近如法，撮其光射，则太阳本体在天在纸，丝毫不异。若用硬纸尺许，中剪空圆形，冒靠后镜上，则日光团聚，下射纸面，四暗中光，黑白更显，体相更真矣。”而在最后的“用镜测交食法”条中，则进一步介绍了如何用这种装置观测日食和月食，在投影白纸上直接测定食分的方法。其文字中的“若用硬纸尺许，中剪空圆形，冒靠后镜上”实际上就对应于图3中的GHIK和MNOP等板子。

尽管汤若望利用了来自《星际使者》、《数学探究》和《天体折射》等书中的素材，但《远镜说》也不是对这几部著作内容的翻译或者仿写。《星际使者》只报道了伽利略对月面、恒星和木星卫星的望远镜观测结果和分析解释，而没有设计望远镜的原理、制造和使用等问题。《数学探究》则是一部理论天文学著作，结合当时欧洲出现的新理论和新发现，依次讨论了宇宙体系(尤其是对宇宙无限观点与哥白尼日心地动体系的批判和对第谷体系的辩护)、月亮、太阳、金星、木星和土星的组成、运动与性质。书中尽管讨论了有关这些天体的望远镜发现，但也没有涉及望远镜本身。至于《天体折射》则主要讨论的是大气对天体的折射及其对太阳和日食观测的影响。所以，汤若望在《远镜说》中对这几部著作的使用仅限于从中获取自己所需要的材料，而没有也没法进行直接的翻译和仿写。

4 “土星之图”的来源

通过对《远镜说》内容的细致分析不难发现，除了大量使用欧洲文献中的文图素材，必要时汤若望也在书中展示自己的工作结果。书中的一幅“土星之图”(图4)应该就是出自他自己的手笔。这幅图所显示的是伽利略用望远镜对土星奇特外观的观测结果：“用以观土星，则见两旁有两小星，经久亦近土，竞合而为一，如卵两头有二耳焉。”图中不仅画出了土星的奇特外形，还画出了其周围的一些恒星。

其实，1614年2月，沙依纳也在他任教的英戈施达特(Ingolstadt)对土星的奇特外观进行过系统观测，结果就发表在《数学探究》中，那里也同样配有一张插图(图5)[13]。按照沙依纳的解释：在1614年2月12、13和14日夜间，土星位于F处，从望远镜里看去，它边上带有G和H两颗“小星”，此时月亮位于I，金星位于K[注]利用Stellarium软件反推可知，这幅图反映的是1614年2月12日的天象。；而当运动到恒星D附近时，土星变成了完美的圆形；而等运动到恒星C附近时，土星则变成了带有两个小耳朵的模样。

图4 《远镜说》中的“土星之图”

图5 《数学探究》中的土星观测图

粗看上去，《远镜说》的“土星之图”与沙依纳的土星图有不少相似之处，尤其是下方的两团云气以及土星带耳朵的样子。但是，两图的不同之处同样也是一目了然。首先，“土星之图”中没有月亮和金星的踪影，也没有望远镜以及F、D两处土星的外观。另外，周围的恒星背景也不相同。尤其突出的是，“土星之图”中用短线连画出了三个星座。从外形上来看，它们显然属于中国星官体系，从左到右依次是毕宿、参宿和天船。而通过对土星相在这些星座中位置的分析不难发现，这幅图同样不是一幅随便画出的示意图，而是实际观测的结果。

土星的公转周期大约是29.5年，它在恒星背景上的位置移动比肉眼可见的其他几颗行星都要慢。利用当代天文历书Alcyone Ephemeris可以算出，从1610年到《远镜说》成书的1626年，土星位于“土星之图”所示位置时的黄道经度范围应该在70°-85°之间，对应的日期是1619年5月到1620年4月之间(图6)[注]笔者感谢褚龙飞副教授帮助进行的计算。。而由于毕宿是接近天赤道的星官，并且开口大体向东；所以，“土星之图”中所画的应该是西方地平线上的天象；否则，毕宿的开口应该是向下的。考虑到这一点，则“土星之图”所呈现的这种景象只能出现在1619年11月到1620年4月之间日落之后到日出之前的时段中。如果把图中土星上方的那颗恒星看成是该区域内土星附近最亮的一颗星，也就是天关星，那就可以把观测的时间进一步限定在1619年年底到1620年年初(图7)。

图6 利用Alcyone Ephemeris反推出的1619年3月到1620年

图7 Stellarium软件反推的1620年1月1日凌晨2:00土星在澳门

5月土星所在的天区(毕、参两宿分别是金牛Taurus和猎西方地平线上的位置户Orion两座的一部分)

根据汤若望的传记，他是在1619年7月15日抵达澳门，直到1622年夏天才得以离开那里进入中国内地。因此，这幅“土星之图”应该就是他滞留澳门期间实际观测结果的记录。显然，他不满于《数学探究》中那幅土星图，因此亲自按照沙依纳所介绍的方法对土星外观的变化进行了验证性的观测，并以星图的形式观测结果记录下来，最终收入《远镜说》中，以取代沙依纳的原图。他显然知道，与沙依纳的土星图相比，这幅“本土化”了的插图对中国读者会更有吸引力。

5 结语