清代科学家邹伯奇：发明中国第一台照相机

　　邹伯奇（1819-1869）清代科学家。他对天文学、数学、光学、地理学等都很有研究。《南海县志》称他“尤精于天文历算，能萃中西之说而贯通之。”他十七岁开始研究光学，对北宋科学家沈括“格术”（研究光线通过焦点成倒像的原理）之说作了详尽的探讨，并经过反复实验，写成《格术补》，当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。他对摄影（当时称为照像术）进行了全面研究，亲自制造了摄影机，用这部摄影机为自己拍摄的照片至今还保存在广州博物馆。他的《摄影之器记》和另一篇文稿论述了光学原理、暗箱制作、感光板制造以及拍摄、冲洗等方法，是我国第一部系统的、全面的摄影著作。

　　邹伯奇不迷信古人、洋人和经典，他认为西方的力学、光学、化学等技术，我国古代早有发明。他善于实践，很多科研项目他都亲自试验，亲自进行设计和制造。1869年5月，邹伯奇因急病去世，终年五十岁。

　　他发明的摄影测绘技术，略早于西方；他发明的玻板照相术，几与西方同步

　　鸦片战争前后，正是中国处于内忧外患的时期。此时，西方科学正处于突飞猛进的阶段。然而，这一时期的中国科技并非一无是处。根据中国科学院科学史研究所研究员戴念祖多年的研究，广东人邹伯奇就做出了居世界前列的科技成就。特别是在摄影方面，邹伯奇在此期间有两项成就令人称道：（1）他于1844年最先设计以摄影术测绘地图的方法，并约略与欧洲同时以摄影法作实地测绘；（2）他以玻板摄影术最早成功地拍摄人物肖像。

　　用摄影器测绘地图。

　　从上世纪六七十年代起，戴念祖就开始研究邹伯奇并与邹的后代有了交往。据戴念祖介绍，邹伯奇在其文《摄影之器记》中说：“岁在乙末（即道光十五年，公元1835年，邹伯奇17岁）”，因读《梦溪笔谈》中塔倒影与阳遂倒影同理，他开始对透镜成像的研究发生兴趣：“甲辰岁”（道光二十四年，公元1844年，邹伯奇26岁），因用透镜取火，引申触类而做摄影器。这种摄影器，实际上就是“取景器”或者“景画器”。通过一个凸透镜（邹伯奇称之为“中高镜”）进入暗箱的外景物之像现于箱内一白净纸上，以彩笔在该白纸上依像摩画，即成“平远山水一幅”。对于摄影器和景画器，邹伯奇在它留下的文章中进行了详细说明。

　　邹伯奇制摄影器（左）和景画器草图（右）

　　戴念祖说，景画器是明天启六年（1626年）由德国耶稣会士汤若望在其《远镜说》中介绍到中国的。其后郑复光（1780-约1853年）等人亦曾对此作过描述。欧洲人用它作风景绘画。邹伯奇又从耶稣会士传入中国的测量著作中有关“以平镜测高”的几何原理得到启发，立即将景画器用作绘制地图和平面测量。《摄影之器记》就绘图与测量方法也留下了很具体的说明。同时邹伯奇也清楚知道，画纸必须处于物镜焦平面上，因此，被画之物或地域不宜太分散、远近相差太大，这才能使所“画与当面景色无少异”。同治三年（1864年）广东巡抚郭嵩焘（1818~1891年）聘请邹伯奇测绘广东沿海地图。由邹伯奇指导其弟子们绘的《浔岗洲图》、《桑圆围全图》等，都是以此摄影法测绘的。

　　邹伯奇于1844年做成摄影器之时设计了摄影绘地图法，并于1864年进行了实地绘制。虽然他以摄影法绘制的是小地域性的地图，其方法本身也类似以平板绘图器所进行的现场绘略图，然而，无论如何，这摄影绘图本身为现代空中测地图、勘测地表地质打开了技术之门。

　　18世纪的玻板照相术

　　戴念祖称，邹伯奇的摄影器也就是照相机。只要有感光化学物和配置感光板，照相即可成功。根据其他学者的调研，邹伯奇解决了这些问题。

　　在邹伯奇的一篇散存文章中，述及了摄影机的湿板照相法和湿板照相的操作过程。邹伯奇还留有一页散稿，记述了有关这些化合物的药料配方。在这个药料配方中，邹伯奇是最早定名了“硝酸”、“盐酸”、“醋酸”三类酸性物质。这批药料从19世纪50年代起都可以在澳门购买，但邹伯奇多以本地产原料配制。

　　在药料配方中，鸡蛋胶是玻璃摄影术中极为重要的化学物品，其主要成分是蛋清（即蛋白）。戴念祖说，其中，“气水”可能是蒸馏水，加明矾，是以之净化水质。将蛋清、少量食盐加纯净水以筷子打匀（搅打时间不宜过短），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。这蛋清能称为玻板或纸面的令人满意的银盐载体。将玻板或纸的一面细心地放入盛有蛋清的瓷盘中，使其均匀地黏连蛋清之后，再将其置于银盐溶液中，使之均匀地附着着银盐溶液，因而就制成了银质阳面板或纸（或胶片）的正片。早期玻璃板照相术迟迟未成功，就是因为未曾发现蛋清胶及其耐心细致的操作法。但是，每种药料的数量，邹伯奇没有详尽的记录。

　　邹伯奇以他自制的照相机和感光化合物拍了许多照片。其中一块自拍像玻璃底版迄今尚珍藏在广州市博物馆。1973年，戴念祖还用这底版冲印了极为清晰的邹伯奇相片。

　　摄影术，东西方同步？

　　戴念祖说，早在17世纪，欧洲人制成了带有凸透镜的暗箱，已为摄影术的发明做好了准备。直到1800年，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或白皮上，然而，因不知道如何掌握感光时间，照片在阳光下变成漆黑一片。1816年，尼普斯用氯化银感光纸取影，但他从负片翻转成正片的过程中失败。10年之后，他用了长达8小时的曝光时间，以犹太沥青做感光底片拍摄了世界上第一张照片。后来，尼普斯又做了改进，使感光时间只需2-3小时。但它仍然只能用于拍风景。1837年，法国物理学家盖达尔才以银板照相法，以相对较短的时间拍摄了一张较清晰和能保存持久的照片。1839年8月19日，达盖尔将其操作方法公诸于众。这一日期，称为摄影术的诞生日。

　　据戴念祖介绍，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。但是，蛋清玻板照相术发明后，欧美尚未解决其照人物肖像的工艺，一直用其制作玻璃幻灯片。邹伯奇却使之成功地拍照人物肖像，这大概是与他的“药料配方”和欧洲不尽相同颇有关系。在时间上，胶棉湿板照相术是在1851年获得成功的。胶卷摄影术是在19世纪80至90年代之际才得以形成，因为他与胶片制作的化学工艺密切相关。

　　邹伯奇的玻板照相术是什么时候获得成功的？戴念祖说，这个问题尚无定论，1999年10月6日，邹伯奇后裔邹锡良给他打来电话说，已发现比本文图（即自拍像）早10年左右邹伯奇自拍像。戴念祖据此推测，邹伯奇在1853年前后已以内感玻板照相术拍摄了人物肖像。他表示，从邹伯奇的“自照遗真”断定他于1863-1866年间在西方传入中国的摄影术启示下以玻板照相术开创了中国摄影业，这是毫无疑问的。

　　纵使邹伯奇不是玻板照相术的独立发明者，他亦理应享有以玻板照相术拍摄人物获得成功的荣誉。他还认为，英国传教医师德贞于1863年底在北京崇文门内开设照相馆。他以中文撰写的有关摄影的著作《脱影奇观》刊刻于1873年。此时，邹伯奇已谢世4年整，因此他所写下的有关摄影的文稿，是中国最早相关的科学文献。

　　在欧洲，摄影术用于测绘工作始于法国陆军军人洛斯达，他于1851年起开始进行试验，于1861年完成了弗塞利斯附近一个小村庄的测绘。1858年他还在气球上作了空中摄影测绘的尝试。1888年，洛矶山（RockyMountains）大面积测绘工作就是以此方法进行的。对此，戴念祖表示，“东西方人几乎同时实施摄影测绘术，而在设计思想方面，邹伯奇要比洛斯达早几年。