奇才学贯中西不屑科举，发明中国第一台照相机一生无财无名
奇才学贯中西不屑科举，发明中国第一台照相机一生无财无名19世纪40年代，中国的教育主体仍是传统的封建教育，教育内容以儒家经典为中心。义理学，考据学、辞章学被奉为学术正统，其他则被黜为异端。士子即使是刻苦读经，考上进士，亦多无真才实学。在这样的大环境下，好好学习八股文，考取功名光宗耀祖，是绝大多数人的选择。若要跟这些儒生谈思想谈科学，未免有些痴人说梦。
可凡事都有例外，在晚清确实有一个“痴人”做出了杰出的科研成果。以至于《清史稿》这样评价他：能荟萃中、西之说而贯通之，静极生明，多具神解。而梁启超在总结中国近三百年学术史时，亦称他为“豪杰之士”。
图：梁启超，中国近代维新派代表人物
在数学上，他著有《乘方捷术》，并设计制造了对数表和刻算板；在天文学上，他制作了天球仪、太阳系表演仪等一系列仪器，还绘制出两幅巨大的赤道南、北恒星图；
图：天球仪
在地理学上，他率先采用经纬法画出全国地图，并将经过北京的一条经线定为本初子午线；在物理学上，他找到了求解各种不规则形体重心的方法，还制造了中国第一台照相机，摄影技术上达到了世界领先水平。
普通人想要在以上任一领域取得成绩都不是一件容易的事情。在当时绝大多数人都不知科学思维为何物的情况下，竟出现了一个横跨多领域的通才，真可谓奇迹。
他就是清代科学家，邹伯奇。
图：邹伯奇
1819年，邹伯奇出生在广东南海一个私塾教师家庭。得益于父亲的数理启蒙教育，邹伯奇童年并没有像大部分孩子一样死读四书五经。
在10岁那年，邹伯奇已经展现出过人的聪慧。于是同为学者的外祖父将他接到家中，并开始教他《周易》和《九章算术》。这激发了邹伯奇对古代数学的浓厚兴趣。
《九章算术》
到了11岁他开始跟从进士梁序镛学习。在求学期间，邹伯奇阅读了《三统术》、《弧角设如》等当时难得一见的珍本，由此习得了大量数理知识，为日后跨学科研究打下了坚实的基础。
尽管从小熟读古代文献，邹伯奇却不拘泥于其中。古语有“千夫诺诺，不如一士谔谔”。邹伯奇为自己改字“一谔”、“特夫”，就显示出了独树一帜的决心。
他一边积极接触各种西方科学理论，一边以中国古籍作为对照，从中发掘内在联系。“西方制器之术，中国早已有之”。从未踏出国门一步的他坚持认为西学起源于《墨子》，偏执得有些可爱。
邹伯奇真正开始对透镜成像的原理产生兴趣，源于17岁那年读到的北宋科学著作《梦溪笔谈》。作者沈括在书中对阳燧照物进行了详细的论述。
图：阳燧，古代用以聚集日光点燃物体的凹面铜镜阳燧面洼，以一指迫而照之则正；
渐远则无所见；过此遂倒。当手指接近镜面的时候，可以看到一个正立的物像；手指后移，移动到一定的位置，物像会突然消失；手指再向后移，消失的物像又重新出现，但已经是倒立的物像了。
在这一实验中，沈括论证了物体在凹面镜焦点内、焦点上和焦点以外成像的重要规律。经过对《梦溪笔谈》的仔细研究，并反复实验后，邹伯奇得出了自己的结果。
他后来在著作《格术补》中用数学的方法叙述了平面镜、透镜等成像的规律，并用平实的语言解释了望远镜、显微镜等光学仪器的工作原理。
卡尔蔡司显微镜，1911年
1844年，邹伯奇受到透镜取火的启发，制作出了摄影器，而那时他才26岁。他在手稿中详述了摄影器的制作过程。
以木为箱，中张白纸或白色玻璃；
前面开孔安筒，筒口安镜而进退之；
后面开窥孔，随意转移而观之，名曰摄影之器。这个摄影器相当于原始的照相机。只要有合适的感光材料充当底片，就可以照相了。
在此基础上，邹伯奇很快制造出我国第一台照相机。这台相机解放初曾存于南海的石门中学，可惜现已不知去向。
其实早在17世纪，欧洲人就制成了类似带有凸透镜的暗箱。直到1800年，英国的托马斯·韦奇伍德才试图将暗箱影像固定在涂有硝酸银溶液的白纸上。韦奇伍德利用的正是硝酸银在有机物存在下，遇光会还原变成灰黑色的特点。
然而，由于不懂得掌握感光时间，照片在阳光下变成漆黑一片。
图：尼埃普斯
1816年，尼埃普斯尝试用氯化银感光纸摄取影像，但在操作过程中失败了。10年之后，他改进了方法，决定使用敷上一层薄沥青的白蜡板；经过8小时的曝光，尼埃普斯终于拍摄出世界上第一张照片。但由于漫长的曝光时间，这种照相法只适用于拍摄静物。
图：《窗外》，尼埃普斯摄于1826年
1837年，法国物理学家盖达尔发明了银板照相法。这种方法利用了碘化银的感光特性，曝光时间仅需30分钟，且照片色调均匀，不易褪色。
图：《工作室一角》，达盖尔摄于1837年
在达盖尔银板照相术成功之后，直到1847年才有玻板照相术问世。玻板照相术比前者便宜，玻璃作为底片又比纸透明性强，可谓具有诸多优点。但它也未能解决拍摄人物肖像的工艺，因此人们一般将其用来制作玻璃幻灯片。
邹伯奇用自己的办法解决了这个问题。
当时摄影的难点是制作合适的感光材料。邹伯奇在一页散稿中记述了自己独特的药料配方。
配料清单上包括鸡蛋清、食盐、松香炭、火酒、鹿角汁、银粉等数十种材料，还有一些取自于岭南特有的植物。
其中蛋清是玻板照相术中极为重要的材料。我们可以从手稿中复原出大致的制作过程。将蛋清、少量食盐加纯净水以筷子打匀；
刮去浮沫，再打，将丝缕打化，再倒入盆中澄之；
俟清之后，倾入瓷盘或玻盘中待用。
使用时，将玻璃板的一面细心地放入瓷盘中，使其均匀地沾上蛋清；
之后再将其置于银盐溶液中，使之均匀地附着银盐溶液，因而就制成了银质阳面板的正片。
图：用于保存玻璃感光板的金属片盒
据学者戴念祖先生研究，邹伯奇应该是在1846-1850年间独立发明了玻板照相术。这几乎与欧洲照相术的发明进度不相上下。遗憾的是，邹伯奇没有详细记录下每种材料的用量。
邹伯奇还留下了五张玻璃板底片，虽时隔百年，仍非常清晰。其中一张半身坐像的底片现藏于广州博物馆。在1973年，还利用这张底片冲印出了极为清晰的照片。
图：邹伯奇半身像玻璃板底片
其余四张底片，据华南工学院已故教授梁恒心介绍：其中有一张是邹伯奇的小像，背景是祠堂的石级，他本人身穿白长衫，坐在凳子上，手执白团扇。
玻璃边不整齐，不是外国的商品，而以石级为背景，也不是照相馆的布景，可能是邹伯奇自己叫人代按快门拍的。
尽管没有足够证据证明邹伯奇完全独立发明了玻板照相术，但他在运用此技术拍摄肖像上，确实是国内第一人。
图：玻璃板底片
不仅在照相技术上取得领先，邹伯奇还利用摄影器推动了中国地图测绘技术的进步。
当时经线、纬线的绘制是地图测绘的高难度问题。尽管16世纪初麦哲伦已通过环球航行证明了地圆说，但地圆理论在当时的清代仍遭受压倒性的反对声音。
图：麦哲伦环球探险船“维多利亚”号
主流学说并没有影响到邹伯奇的判断，他开始着手对地圆理论展开研究。很快他就摸索出用曲线来表示经纬线的画法，并且率先将自己制作的摄影器用作绘制地图和平面测量。
与此同时，邹伯奇的研究成果也得到了官府的重视。
图：郭嵩焘
同治三年（1864年）邹伯奇受广东巡抚郭嵩焘聘请测绘广东沿海地图。其后邹伯奇还指导其弟子绘制了《浔岗洲图》、《桑圆围全图》等，并先后改绘了当时最具权威的全国地图《皇舆全览图》。
图：《皇舆全览图》，流入欧洲后于1737年出版
邹伯奇对理论的实践远不止这些，他还花费了大量的精力在研制各式各样的科学仪器上。
那时，哥白尼的日心说才传入中国不久。作为科学先驱的邹伯奇，为了说明各大行星绕太阳运行的关系，制造出了一台太阳系表演仪。这台表演仪中还包括了1846年才发现的海王星。
除此之外，他还制造了水银流溢式取准器、风雨针（气压计）等各种精巧的仪器。在设计建造日晷时，邹伯奇甚至特意考量了广州的磁偏角问题。用好友陈醴的话来说，他“读书遇名物制度必究，昼夜探索，务得其确”。正是这份探究的热情一直指引着邹伯奇去以实践验证理论。
图：日晷，利用太阳投影测定时刻的计时仪器
虽然制作了许多仪器，但直到1869年因病逝世，他都没有留下太多的成书。大量遗稿多数是为了备忘而记，很不系统。
其中一个原因是，邹伯奇在世时没有足够的经济能力为自己出书。直至去世后，他的部分书稿才在一些学者的资助下印刷出版。
学者陈澧从其遗稿中选一部分，以《邹征君存稿》为书名，与《邹征君遗书》同时刊出。这些书籍在他身后名声鹊起。其中最重要的几何光学著作《格术补》，成为了公认的清末中国科技代表作之一。
不管在古代还是现代，科学实验都需要资金投入。而在现代，如果能取得某项实用的专利，至少经费是有了着落。
但当时的邹伯奇并无外界支持，因此所有的花销都要由自己承担。原本有房有地生活富足的邹家，也抵不过他持续的实验开销。富家子弟沉迷科研后，生活却是越来越拮据。
图：伯奇陶像，作者潘柏林
其实他也不是没有伯乐赏识。当时的广东学政戴煦见邹伯奇精通训诂之学，将他破格提拔进官学。但邹伯奇对秀才的头衔并不感兴趣，依旧每天沉浸在科学实验中，没有继续踏入科场一步。
图：上海机器织布局大门
由于郭嵩焘的极力推荐，清廷也曾两次召其到京师同文馆任职。曾国藩在两江视察时，亦希望请邹伯奇到上海机器织布局旁设的书院教书。可邹伯奇都逐一推辞了邀请。
图：京师同文馆
或许当时很多人会觉得邹伯奇不懂变通错失了良机。但他们也很难理解，对于邹伯奇而言探求真理的过程已是最大的快乐。有精力花费在仕途官场上，何不多做一个实验呢。
邹伯奇的学术研究，完全凭借自己的实践。在鸦片战争前后，中国人尚能做出世界领先的科技成果，若生在一个更加重视科研的时代，是否会有更大的成就？可以肯定的是，若是缺乏了这种探究精神，文明的发展必将原地踏步。
编辑于 2017-08-02 23:25
法国人Jules Itier偷窃邹伯奇的照相技术
https://weibo.com/1104982000/O7B3SccUb
补充说明判断的推理链
https://weibo.com/7758542335/O7Gqer11I
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