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清代科學家鄒伯奇:發明中國第一臺照相機

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鄒伯奇(1819-1869)清代科學家。他對天文學、數學、光學、地理學等都很有研究。《南海縣誌》稱他“尤精於天文歷算,能萃中西之說而貫通之。”他十七歲開始研究光學,對北宋科學家沈括“格術”(研究光線通過焦點成倒像的原理)之說作了詳盡的探討,並經過反覆實驗,寫成《格術補》,當中用數學的方法敘述了平面鏡、透鏡、透鏡組等成像的規律;對眼鏡、望遠鏡、顯微鏡等光學儀器的工作原理進行了解釋。他對攝影(當時稱爲照像術)進行了全面研究,親自制造了攝影機,用這部攝影機爲自己拍攝的照片至今還保存在廣州博物館。他的《攝影之器記》和另一篇文稿論述了光學原理、暗箱製作、感光板製造以及拍攝、沖洗等方法,是我國第一部系統的、全面的攝影著作。

鄒伯奇不迷信古人、洋人和經典,他認爲西方的力學、光學、化學等技術,我國古代早有發明。他善於實踐,很多科研項目他都親自試驗,親自進行設計和製造。1869年5月,鄒伯奇因急病去世,終年五十歲。

清代科學家鄒伯奇:發明中國第一臺照相機

戴念祖根據鄒伯奇自拍像玻璃底版(時隔百餘年後)於1972年沖印的照片

他發明的攝影測繪技術,略早於西方;他發明的玻板照相術,幾與西方同步

鴉片戰爭前後,正是中國處於內憂外患的時期。此時,西方科學正處於突飛猛進的階段。然而,這一時期的中國科技並非一無是處。根據中國科學院科學史研究所研究員戴念祖多年的研究,廣東人鄒伯奇就做出了居世界前列的科技成就。特別是在攝影方面,鄒伯奇在此期間有兩項成就令人稱道:(1)他於1844年最先設計以攝影術測繪地圖的方法,並約略與歐洲同時以攝影法作實地測繪;(2)他以玻板攝影術最早成功地拍攝人物肖像。

用攝影器測繪地圖。

清代科學家鄒伯奇:發明中國第一臺照相機 第2張

從上世紀六七十年代起,戴念祖就開始研究鄒伯奇並與鄒的後代有了交往。據戴念祖介紹,鄒伯奇在其文《攝影之器記》中說:“歲在乙末(即道光十五年,公元1835年,鄒伯奇17歲)”,因讀《夢溪筆談》中塔倒影與陽遂倒影同理,他開始對透鏡成像的研究發生興趣:“甲辰歲”(道光二十四年,公元1844年,鄒伯奇26歲),因用透鏡取火,引申觸類而做攝影器。這種攝影器,實際上就是“取景器”或者“景畫器”。通過一個凸透鏡(鄒伯奇稱之爲“中高鏡”)進入暗箱的外景物之像現於箱內一白淨紙上,以彩筆在該白紙上依像摩畫,即成“平遠山水一幅”。對於攝影器和景畫器,鄒伯奇在它留下的文章中進行了詳細說明。

清代科學家鄒伯奇:發明中國第一臺照相機 第3張

鄒伯奇制攝影器(左)和景畫器草圖(右)

戴念祖說,景畫器是明天啓六年(1626年)由德國耶穌會士湯若望在其《遠鏡說》中介紹到中國的。其後鄭復光(1780-約1853年)等人亦曾對此作過描述。歐洲人用它作風景繪畫。鄒伯奇又從耶穌會士傳入中國的測量著作中有關“以平鏡測高”的幾何原理得到啓發,立即將景畫器用作繪製地圖和平面測量。《攝影之器記》就繪圖與測量方法也留下了很具體的說明。同時鄒伯奇也清楚知道,畫紙必須處於物鏡焦平面上,因此,被畫之物或地域不宜太分散、遠近相差太大,這才能使所“畫與當面景色無少異”。同治三年(1864年)廣東巡撫郭嵩燾(1818~1891年)聘請鄒伯奇測繪廣東沿海地圖。由鄒伯奇指導其弟子們繪的《潯崗洲圖》、《桑圓圍全圖》等,都是以此攝影法測繪的。

鄒伯奇於1844年做成攝影器之時設計了攝影繪地圖法,並於1864年進行了實地繪製。雖然他以攝影法繪製的是小地域性的地圖,其方法本身也類似以平板繪圖器所進行的現場繪略圖,然而,無論如何,這攝影繪圖本身爲現代空中測地圖、勘測地表地質打開了技術之門。

清代科學家鄒伯奇:發明中國第一臺照相機 第4張

18世紀的玻板照相術

戴念祖稱,鄒伯奇的攝影器也就是照相機。只要有感光化學物和配置感光板,照相即可成功。根據其他學者的調研,鄒伯奇解決了這些問題。

在鄒伯奇的一篇散存文章中,述及了攝影機的溼板照相法和溼板照相的操作過程。鄒伯奇還留有一頁散稿,記述了有關這些化合物的藥料配方。在這個藥料配方中,鄒伯奇是最早定名了“硝酸”、“鹽酸”、“醋酸”三類酸性物質。這批藥料從19世紀50年代起都可以在澳門購買,但鄒伯奇多以本地產原料配製。

在藥料配方中,雞蛋膠是玻璃攝影術中極爲重要的化學物品,其主要成分是蛋清(即蛋白)。戴念祖說,其中,“氣水”可能是蒸餾水,加明礬,是以之淨化水質。將蛋清、少量食鹽加純淨水以筷子打勻(攪打時間不宜過短),颳去浮沫,再打,將絲縷打化,再倒入盆中澄之。俟清之後,傾入瓷盤或玻盤中待用。這蛋清能稱爲玻板或紙面的令人滿意的銀鹽載體。將玻板或紙的一面細心地放入盛有蛋清的瓷盤中,使其均勻地黏連蛋清之後,再將其置於銀鹽溶液中,使之均勻地附着着銀鹽溶液,因而就製成了銀質陽面板或紙(或膠片)的正片。早期玻璃板照相術遲遲未成功,就是因爲未曾發現蛋清膠及其耐心細緻的操作法。但是,每種藥料的數量,鄒伯奇沒有詳盡的記錄。

清代科學家鄒伯奇:發明中國第一臺照相機 第5張

鄒伯奇以他自制的照相機和感光化合物拍了許多照片。其中一塊自拍像玻璃底版迄今尚珍藏在廣州市博物館。1973年,戴念祖還用這底版沖印了極爲清晰的鄒伯奇相片。

攝影術,東西方同步?

戴念祖說,早在17世紀,歐洲人制成了帶有凸透鏡的暗箱,已爲攝影術的發明做好了準備。直到1800年,韋奇伍德才試圖將暗箱影像固定在塗有硝酸銀溶液的白紙或白皮上,然而,因不知道如何掌握感光時間,照片在陽光下變成漆黑一片。1816年,尼普斯用氯化銀感光紙取影,但他從負片翻轉成正片的過程中失敗。10年之後,他用了長達8小時的曝光時間,以猶太瀝青做感光底片拍攝了世界上第一張照片。後來,尼普斯又做了改進,使感光時間只需2-3小時。但它仍然只能用於拍風景。1837年,法國物理學家蓋達爾才以銀板照相法,以相對較短的時間拍攝了一張較清晰和能保存持久的照片。1839年8月19日,達蓋爾將其操作方法公諸於衆。這一日期,稱爲攝影術的誕生日。

據戴念祖介紹,在達蓋爾銀板照相術成功之後,直到1847年纔有玻板照相術問世。但是,蛋清玻板照相術發明後,歐美尚未解決其照人物肖像的工藝,一直用其製作玻璃幻燈片。鄒伯奇卻使之成功地拍照人物肖像,這大概是與他的“藥料配方”和歐洲不盡相同頗有關係。在時間上,膠棉溼板照相術是在1851年獲得成功的。膠捲攝影術是在19世紀80至90年代之際才得以形成,因爲他與膠片製作的化學工藝密切相關。

鄒伯奇的玻板照相術是什麼時候獲得成功的?戴念祖說,這個問題尚無定論,1999年10月6日,鄒伯奇後裔鄒錫良給他打來電話說,已發現比本文圖(即自拍像)早10年左右鄒伯奇自拍像。戴念祖據此推測,鄒伯奇在1853年前後已以內感玻板照相術拍攝了人物肖像。他表示,從鄒伯奇的“自照遺真”斷定他於1863-1866年間在西方傳入中國的攝影術啓示下以玻板照相術開創了中國攝影業,這是毫無疑問的。

縱使鄒伯奇不是玻板照相術的獨立發明者,他亦理應享有以玻板照相術拍攝人物獲得成功的榮譽。他還認爲,英國傳教醫師德貞於1863年底在北京崇文門內開設照相館。他以中文撰寫的有關攝影的著作《脫影奇觀》刊刻於1873年。此時,鄒伯奇已謝世4年整,因此他所寫下的有關攝影的文稿,是中國最早相關的科學文獻。

在歐洲,攝影術用於測繪工作始於法國陸軍軍人洛斯達,他於1851年起開始進行試驗,於1861年完成了弗塞利斯附近一個小村莊的測繪。1858年他還在氣球上作了空中攝影測繪的嘗試。1888年,洛磯山(RockyMountains)大面積測繪工作就是以此方法進行的。對此,戴念祖表示,“東西方人幾乎同時實施攝影測繪術,而在設計思想方面,鄒伯奇要比洛斯達早幾年。

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