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　　提 要 1669-1674年，耶穌會士南懷仁為北京觀象臺設計制造了六架歐洲式天文儀器，使中國天文儀器的精度達到了空前的水平。1713-1715年，紀理安為觀象臺添造了一架歐洲風格的地平經緯儀。1745-1754年，戴進賢、劉松齡和他們的中國合作者制造了一架璣衡撫辰儀。它遵循中國渾儀的結構舊制，采用了南懷仁用過的刻度制、零件結構和制造技術，本質上屬于復古的設計。

　　關鍵詞 天文儀器 歐洲化 清朝觀象臺

　　中外學者曾對明末和清朝前期傳入中國的天文儀器技術做了很有價值的研究，但仍留下了不少有待澄清的問題。本文試圖系統(tǒng)地描述清朝前期觀象臺的天文儀器的歐洲化過程，以及其中的某些特點。

　　明末，利瑪竇(Matthieu Ricci，1552-1610)、羅雅谷(Jacques Rho, 1590-1638)、湯若望(Johann Adam Schall von Bell, 1592-1666)等傳教士向中國人介紹了1619年以前的絕大多數(shù)歐洲儀器①，并與中國人合作試制了部分儀器。入清以后，南懷仁(Ferdinand Verbiest, 1623-1688)等傳教士在歐洲式儀器的制造和使用方面走得更遠。

　　1.南懷仁與成套歐洲式儀器

　　南懷仁于1623年10月生于比利時布魯日(Bruges)的皮特姆鎮(zhèn)(Pittem)。1640年10月入魯文(Louvain)大學藝術系學習，這里的學生在前兩個學年要學習哲學、自然科學和數(shù)學。當時多數(shù)魯文大學的教授把托勒密、哥白尼和第谷的體系當作假說[1]。1641年9月他離開這所大學，加入耶穌會。兩年后他回到魯文的耶穌會學院(Jesuit college)，1645年獲得哲學學位。在耶穌會學院的科學訓練對南懷仁來說非常重要。1652-1653年在羅馬學習了一年多的神學。1655年在塞維利亞(Sevilla)獲神學博士學位后，他要求去中國傳教，獲準。這可能是受到衛(wèi)匡國(Martin Martini, 1614-1661)的影響[2]。在離開歐洲之前，南懷仁在葡萄牙教數(shù)學。1657年4月，他隨衛(wèi)匡國的傳教組揚帆啟程，1658年7月抵達澳門。

　　1660年，皇帝批準湯若望的請求，召南懷仁來欽天監(jiān)協(xié)助工作。大概湯若望比較看重南懷仁的數(shù)學家名聲。1661年順治帝作古，朝政被保守輔臣把持。1664年9月，楊光先(1597-1669)控告湯若望、南懷仁等傳教士，湯、南等人遂遭審訊。次年1月，刑部擬定湯若望、南懷仁等傳教士為死罪。至4月和5月，南懷仁、湯若望被赦出獄。1666年7月湯若望故于寓所。1665-1668年，楊光先、吳明烜等守舊人物把持欽天監(jiān)的歷法測算工作，而南懷仁則忙于制造日晷和其它裝置，以及氣象觀測等。

　　1668年12月，南懷仁奏報吳明烜所推算的七政歷、民歷有嚴重錯誤。年輕的康熙帝令大臣會同楊光先、南懷仁等共同以實測來驗證歷法。南懷仁在拉丁文的《觀測之書》(Compedium Liber Observatonum)中記述了他們的測驗和所用的儀器，這些材料后來被他編入《歐洲天文學》(Astronomia Europaea)一書：1668年12月27-29日，南懷仁以圭表觀測證實了他的推算與太陽的實際位置一致。安文思(Gabriel de Magalhaes，1609-1677)善于制作精巧的機械儀器和各種靈巧的裝置，受到皇帝的器重。他在一夜之間為南懷仁的第二次觀測制作了一具帶有調節(jié)螺釘?shù)男鹿绫怼?669年2月1日，南懷仁到觀象臺，為火星和太陽位置推算的驗證觀測作準備。那里安置著一架 “黃道春秋分渾儀”、一架青銅象限儀、一架鐵紀限儀。他調整了渾儀的環(huán)和照準器、象限儀的方向和照準儀。2月3日，火星果然處于渾儀照準器對著的位置，太陽處于象限儀和紀限儀的照準器所對準的位置。1669年2月18日，南懷仁再次用象限儀觀測太陽緯度，又應驗了推算的結果。當晚，他還用黃道春秋分渾儀觀測了月亮的位置，結果與推算吻合。觀測時間是靠事先計算的室女宮的角宿一與子午環(huán)之間的距離確定的，觀測時用赤道渾儀找準這個位置。南懷仁還把一架直徑差不多2尺的天球儀帶到了觀象臺，以便向陪同的官員們講解他的觀測[3]。面對測驗結果，楊光先仍為自己辯解，指責南懷仁“欲毀堯舜相傳之儀器，以改西洋之儀器”[4]。然而，這種說辭再不能打動皇帝了。

　　南懷仁在《觀測之書》和《歐洲天文學》中簡要描述了他使用的儀器。青銅象限儀的半徑為2.6中國尺，每度又分為60′，裝在一個帶三個調解螺釘?shù)淖雷由稀ｈF紀限儀的半徑為5或6幾何尺①，帶有青銅支翼、照準器和中心管，弧刻度的每度分為60′。“黃道春秋分渾儀”的直徑2.5尺(一中國尺約等于一古羅馬尺)的。春分點和秋分點是黃道環(huán)與赤道環(huán)交點，“春秋分”暗示著赤道環(huán)的存在。由此推測，黃道春秋分渾儀就是明末《崇禎歷書》中所說的“黃赤全儀”。

　　我們可以肯定，儀器是前人留下的!舊的圭表和赤道渾儀是明朝使用的中國式裝置。黃道春秋分渾儀、青銅象限儀、鐵紀限儀和天球儀等歐洲式儀器應當是鄧玉函(Jean Terrenz，1576-1630)、湯若望和羅雅谷主持試制的，它們起初可能被安放在歷局或傳教士的住處，后來曾被移到觀象臺。黃道渾儀或許是明末制造的黃赤全儀。 不過，南懷仁所說的尺寸與徐光啟(1562-1633)造儀計劃所說的尺寸不同�；蛟S徐光啟的計劃在執(zhí)行時曾被修改，可能性更大的是南懷仁對儀器尺寸的描述有誤，甚至把自己后來制造的的儀器誤記為別人的作品。據考證，拉丁文的《觀測之書》在1671年或稍晚時與《測驗紀略》一起出版過[5]，那時南懷仁還沒有制造完新儀器。

　　我們再看一看南懷仁在1674年的一段說明：

　　“康熙己酉八年正月初三日[1669年2月3日]，是日立春”，“于本日午正，仁測得太陽，依象限儀，在地平上三十三度四十二分;依紀限儀，離天頂正南五十六度十八分;依黃道經緯儀，在黃道線正中，在冬至后四十五度零六分，在春分前四十四度五十四分;依赤道經緯儀，在冬至后四十七度三十四分，在春分前四十二度二十六分，在赤道南十六度二十一分;依天體儀，于立春度分所立置表，則表對太陽而全無影;依地平所立八尺零五寸表，則太陽之影長一丈三尺七寸四分五厘。六儀并用而恭互之，而立春一節(jié)皆合于預推定各儀之度分如此;則歷凡所推之節(jié)氣，其合于天行無疑矣。然非籍有合法之儀，又何從測而得之?”[6]

　　如果南懷仁沒有記錯日期的話，上述引文所說的儀器肯定是湯若望時期留下的儀器。在六架儀器中，有圭表，無地平經儀。黃道春秋分渾儀被寫為“黃道經緯儀”，赤道渾儀改稱“赤道經緯儀”，天球儀得名“天體儀”，而“表”則是中國傳統(tǒng)的圭表。有學者認為，2月3日南懷仁所用觀測工具是預先制造的木模[7]。這種猜測缺乏足夠的依據，并且與南懷仁自己的描述相左。

　　1668年底和1669年2月的觀測使傳教士命運有了轉機。由于楊、吳等所做推算與實測不符，而南懷仁據圭表觀測和西法所做的推算皆與觀象臺的實測一致，1669年3月11日禮部建議授南懷仁欽天監(jiān)監(jiān)正，但南懷仁推辭不就。4月1日康熙帝下旨任命南懷仁負責“治理歷法”。

　　歐洲人編算歷書時采用60進位制，分周天為360°，引入黃道坐標等。若繼續(xù)使用中國傳統(tǒng)儀器的刻度，就要做繁復的換算。南懷仁決定把360又1/4度和百刻制改為便于劃分刻度的360°制和60進位制。

　　觀象臺的明朝圭表、簡儀和赤道渾儀年久失修，零部件形狀有所變化，因而精度會降低。早在康熙七年(1668年)七月，南懷仁的對手、欽天監(jiān)監(jiān)副吳明烜就指出：“推歷以黃道為驗，黃道以渾儀為準。今觀象臺渾儀損壞，亟宜修整”[8]。因此，他曾提議為觀象臺添造一件“滾球銅盤”。

　　盡管南懷仁夸贊1668年底和1669年2月所用的黃道渾儀、赤道渾儀、象限儀、紀限儀等“尺寸合適，完全適合于精確的觀測”[9]，但還是計劃另造新儀器�？滴醢四�(1669年)五月，他在奏章中說：

　　“恭遇我皇上面詢臣藝業(yè)，如測量奇器等制。臣少時涉獵系所長，容臣按圖規(guī)制各樣測天儀器，節(jié)次殫心料理，以備皇上采擇省覽。”[10]

　　近來有人發(fā)現(xiàn)了南懷仁作于1664年的《儀象圖》序言，文中提到他為觀象臺繪制一系列歐洲式儀器圖[11]。在南懷仁的《儀象圖》的拉丁文本Liber Organicus(儀器之書)中，標題頁寫的是1668年。這可能說明那一年南懷仁正在設計天文儀器。1687年來華的法國傳教士李明(Louis Le Comte，1655-1728)在1696年的著作中稱，南懷仁勸說皇帝制造新儀器的[12]。而南懷仁對歐洲的耶穌會士們卻說，到過觀象臺的最重要的高級官員們[應當是禮部的]上奏皇帝，建議由他負責制造新式儀器，取代觀象臺的舊儀器[13]。此前，他已經為禮部官員和皇帝準備了設計“式樣”。南懷仁的說法較李明的更為可信。他可能認為舊儀器構造和功能不夠理想。

　　1669年8月底，禮部獲旨同意換下舊儀。9月10日，康熙帝批準禮部“照南懷仁所指式樣速造”新儀的建議：

　　“……因康熙八年七月二十七日題，八月初一日奉旨，這觀象臺不必開展建造，舊有簡儀、渾儀仍著收存，毋致?lián)p壞。其新制儀器作何安設，禮部祥看議奏。欽此。

　　欽遵于八月初三日到部。臣等隨到觀象臺，有得臺基長十庹[一庹約合五尺]二尺八寸，闊十庹二尺五寸;簡儀長二庹三尺八寸，闊一庹四尺三寸五分，高一庹三尺一寸;渾儀長一庹二尺六寸，闊一庹一尺六寸，高一庹四尺;星球[天球儀]長一庹六寸，闊一庹六寸，高一庹二尺八寸。隨問南懷仁：新造儀器共幾件，大小式樣若何?據稱，臺上新安儀器共六件，東南角黃道經緯儀，西南角地平經儀，當中赤道經緯儀，正東象限儀，正西紀限儀，正北星球[天體儀]。每件儀器約高一丈，圈徑約六尺。俱用磚臺基，約高四尺，寬長約一丈二尺。臺上板房一間。因遮儀器不便測星，應將板房移在臨城東墻。風桿原在東南角，今有礙測驗，應移在北方等語。該臣等議得見，在觀象臺舊簡儀等三件儀器若仍存在臺，則南懷仁新造六件儀器難以安設。俟南懷仁所造新儀器告成時，將簡儀等舊儀器應移于臺下廂房收存，令當值滿漢官員看守，挨班交付當值官員。既稱臺上板房一間遮蔽儀器，應移在臺東靠臺，將門向臺造作。風桿因礙測驗，將風桿亦應移在北方。其新造儀器并安設儀器臺基，應聽工部俱照南懷仁所指式樣速造可也。

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