鄭復光

鄭復光(1780-約1862年)清代著名科學家。字元甫，又字瀚香。歙縣人。

鄭復光少年時代愛好就很廣泛，鄭復光博覽群書，研討學習中國和西方傳來的各種科學原理，探索自然物理和機械製造的奧妙。

青年時期考取監生以後，對讀書入仕漸漸顯得淡漠了，為了擴大視野，取得實證資料，鄭復光漫遊了大江南北很多省份，收集物理研究的素材，進行有針對性的科學試驗活動。

1842年，鄭復光將日常觀察和聞聽的各種自然異象，排比為200多條，用熱學、光學等原理加以系統闡釋，撰寫了《費隱與知錄》一書。

1846年，鄭復光從早年在揚州所看燈影戲中得到啟發，經過多年精心研究，寫成了《鏡鏡詅痴》5卷，集當時中西光學知識大成。在完成此書的基礎上，鄭復光製造了中國最早的一台測天望遠鏡，對神秘的天空進行了近代科學意義上的實驗觀測。

晚年，鄭復光對國外的蒸汽機動力理論又發生了較大興趣，曾致力於戰船的設計和模型製造工作，但是，由於社會原因，鄭復光的這份努力滑有對時代產生實質性的影響。

鄭復光另著有《鄭元甫禮記》(手抄本)、《鄭瀚香遺稿》(手抄本)。《安徽通志稿》有鄭復光傳。

中國清代科學家。字元甫，號浣香。安徽歙縣人。監生出身。卒年不詳。鄭復光於數學、物理學都有一定的成就。鄭復光善於融會貫通中西算術，常與當時數學名家李銳、汪萊、張敦仁等討論天算問題。鄭復光還善於用科學的道理去解釋那些容易引起當時人們“驚駭以為災祥奇怪”的自然現象，彙集了200多條，於道光二十二年（1842）纂成《費隱與知錄》一書，內容包括天文、氣象、化學、物理等自然界和日常生活中的各類現象。

鄭復光在科學上的最出色的研究是在光學方面。鄭復光經過數十年的觀察、實驗和研究，終於在道光十五年（公元1835年）

透光鏡

前後歸納出一套具有獨特形式的幾何光學理論，著成《鏡鏡詅痴》一書，於道光二十六年（1846）出版。全書共5卷，約7萬餘字，扼要地分析了各種反射鏡和折射鏡的鏡質和鏡形，系統地論述了光線通過各種鏡子（主要是凹、凸透鏡和透鏡組）之後的成像原理。具有豐富的光學知識。書中創造了一些光學概念和名詞來解釋光學儀器的製造原理和使用方法。其中有些概念名詞是錯誤的。

《鏡鏡詅痴》還對各種銅鏡的製造、對銅質透光鏡的透光原理，對於冰透鏡取火等問題，作了詳細的論述。它是中國19世紀上半葉的一部重要的光學專著，代表了清代中期中國的光學發展水平。

鄭復光，生於1780年（乾隆四十五年），卒年則可肯定在1853年以後（上海辭書出版社出版的《中國近代史詞典》載，1862年京師同文館成立，曾聘鄭復光教授算學，因病未就，未知何據？）。少年時曾取得監生（太學肄業生）的資格，但此後不再往仕途發展，終身以做家庭教師或幕僚維持生計，這是清代乾嘉之後許多醉心學術、無意功名者的謀生方式。這種謀生方式也使他得以遍歷廣東、雲南、山西、甘肅、江蘇、北京等地，結識包世臣、程恩澤、何子貞、張穆等名流學者，與汪萊、李銳、張敦仁、黃超、丁守存等精於歷算格致的人物交往。鄭復光個人的資料，除了鄭復光所寫的書略微提到外，並不多見。1877年（光緒三年）寫成的《重修安徽通志》〈人物誌？方技〉寫他：「以明算知名海內，凡天元、四元、中西各術，無不窮究入微。與程恩澤有修復古儀器之約。著有《鏡鏡詅痴》等書，尤篤風義，其師吳鎔與妻妾俱歿於京邸，無嗣，復光醵資葬於石榴庄歙義園。」「知名海內」也許有些誇張，包世臣在鄭復光的著作《費隱與知錄》（「費隱與知」是「解說疑難複雜的事情，以使大家了解」之意）序中認為：「鄭君性沉默，不欲多上人，與汪（萊）君同里，李（銳）君亦所朝夕，而名則遠遜。」是較平實的說法。《安徽通志》中提到的程恩澤，最高官位做到侍郎（副部長），阮元為程恩澤寫墓誌銘時，提到鄭復光認為注重數學的人多，而「儀器則罕有傳者」，所以想和鄭復光一起修復古儀器。鄭復光在《疇人傳三編》中，就附在程恩澤的傳裡面。

中國清代學者鄭復光長英國著名物理學家法拉第11歲。為解釋地磁現象尤其地磁偏角現象，他在其著作《費隱與知錄》中提出了“羅針偏東由於地脈”的地脈說。鄭復光的思想非常重要，鄭復光的地脈說有以下幾大突破：

1、明確賦予了地脈以確切的力學作用：“針為地脈牽掣”，地脈能夠對磁針施予力的作用。

2、在地脈說中，地脈是可以超越地面而在地球附近空間存在的。

3、將地脈抽象為無數曲線組成的曲線族：地脈“根兩極”而“止有地心一線其處最直，漸及地面不無稍曲。”將2、3兩點聯繫起來看，地脈就是根於地球兩極而在地球的體內、體外都存在的封閉的曲線族，而這些曲線又能對磁針施以力的作用。雖然言簡意賅，但地脈具備了物理場的基本屬性：像電場能對置於其中的實驗電荷施以力的作用一樣，看不見摸不到的地脈能給磁針以作用力。顯然鄭復光的地脈概念與法拉第的力線概念十分相似：是地球（大磁體）周圍存在的能對磁針給予力的作用而使之指南（或偏向）的曲線。二者相比較，鄭復光的思想還有獨特的優勢：因為地脈源於中醫經絡說，因此它自然地在磁體內部也具有；而法拉第更強調磁力線是磁體附近空間的一種物質形態。因此從空間分佈角度看，鄭復光的地脈說兼具法拉第力線思想的優點而又更為合理。

法拉第的磁力線概念

在西方，人們對法拉第的力線概念給予高度評價。J·J·湯姆孫就曾說過：“在法拉第的許多貢獻中，最偉大的一個就是力線的概念。”法拉第最早於1831年11月24日在向皇家學會宣讀他發現電磁感應的論文中，開始使用“磁力線”這個概念：“它們能用鐵屑描繪出來，或者對於它們來說，一根小磁針構成一條切線。”

至於力線與場的關係，正如後來麥克斯韋所說：“我想他（法拉第）或許會說，空間的場中是充滿了力線的……作用在每一物體上的機械作用力和電作用力則取決於連接在物體上的力線。”

需要指出的是，雖然可以肯定鄭復光的地脈與法拉第的磁力線具有同樣或至少類似的物理內涵，但鄭復光依據他的地脈說解釋地磁偏角現象還是籠統而不成功的，因為在鄭復光的地脈說基礎上解釋這一現象還需要一個基本的必備知識———地理的兩極與地磁的兩極並不完全重合，當時鄭復光並不知道這一點。鄭復光與法拉第的場論思想孰早孰晚。

鄭復光的地脈概念與法拉第的磁力線概念揭示了相同的物理內涵，而後者是場概念的先導，那麼兩人誰更早具有了場的思想呢？鄭復光出生於1780年，法拉第出生於1791年；法拉第最早於1831年即使用了磁力線的概念，但鄭復光的《費隱與知錄》1842年才得以刊行。很難知道鄭復光是否於1831年以前即產生了地脈說思想，因此場思想的“優先權”問題似乎難以裁決。然而從科學思想史的角度，還是可以給出一個推斷。

有一點十分清楚，那就是從本質上講古典原子論與經典場論是不相容的：原子論從一誕生起只承認一個離散化的量子世界，而經典場論的最大特徵是認同連續性。1837年以前法拉第一直是一個牛頓和道爾頓原子論的忠實擁護者，自1837年起，法拉第陷入病痛之中，直至1844年很少工作。此間，他反覆反思原子論，1844年明確對此表示反對。閻康年指出：“法拉第在1845年11月7日的日記中，首次提出‘磁場’一詞。這個過程表明，法拉第拋棄傳統的原子論，在觀念和實驗上為場概念的形成創造了條件。”然而在東方，鄭復光的地脈說是建立在元氣、脈絡學說之上的，而中國元氣論中的元氣本身就是充虛貫實、絕對連續的，因此鄭復光面前沒有難以逾越的離散性本體論鴻溝。從這個意義上看，鄭復光的地脈說一開始就滿足連續性的場的特點，也更早接近了場論的思想。如果謹慎起見，認為還不能十分肯定這一推斷，那麼至少有一點可以肯定，那就是鄭復光沒有受過法拉第思想的影響。因為在鄭復光所處的時代，清朝政府長期閉關鎖國，西方科學的傳入中斷了100多年。

在鄭復光的著作中可以看出他對中國的元氣說還是十分鐘情的，但在解釋地磁力的作用時，鄭復光沒有簡單借用元氣論籠統解釋，而是悟出了看不見摸不到的一根根能“牽掣”鐵針的地脈的存在，十分難得。這既需要對中國古代的元氣論、經絡說等有深刻的把握，還要藉助高度的抽象思維與創新。

鄭復光的地脈說——中國古代地磁場論的最高成就 歷史地分析了元氣、經絡、地氣和地脈的關係，認為鄭復光的地脈說在本質上相當於法拉第的磁力線思想。鄭復光比法拉第更早地具有了場論的思想，鄭復光的地脈說是中國古代地磁場論的最高成就。

鄭復光地脈說與法拉第的力線、電場和磁場思想貌異而神合，說鄭復光是中國第一個具有近代物理場論思想的人並不為過。

一部幾何光學專著 《鏡鏡詅痴》共五卷，包括四個部分，各部分再分數節，茲詳列於後：

（原注云：鏡以鏡物，不明物理，不可以得鏡理，物之理，鏡之原也，作明原。）

一、原色二、原光三、原影四、原線

五、原目六、原鏡

（原注云：鏡之制各有其材，鏡之能各呈其用，以類別也，不詳厥類，不能究其歸，作鏡類。）

一、鏡資二、鏡質三、鏡色四、鏡形

（原注云：鏡多變者惟凹與凸，察其形則凹在圓外，凸在圓內。天之大以圓成化，鏡之理以圓而神，姑作釋圓。）

一、圓理二、圓凸三、圓凹四、圓疊五、圓率

（原注云：知者創物，巧者述之，儒者事也；民可使由，不可使知，匠者事也，有師承焉。姑備所聞儒者之事，有神會焉。特詳其義述作。）

一、作造景鏡二、作眼鏡三、顯微鏡四、作取火鏡五、作地鐙鏡六、作諸葛鐙鏡七、作取影鏡八、作放字鏡九、作三稜鏡十、作多寶鏡十一、作柱鏡十二、作萬花筩鏡十三、作透光鏡十四、作視日鏡十五、作測日食鏡十六、作測量高遠儀鏡十七、作遠鏡。

第一部分相當於基本原理。第二部分則講鏡（所謂「鏡」包括現在我們所說的「鏡子」和「玻璃」）能反射光線或讓光線透過的原因，鏡的質料、顏色、形狀。第三部分講凹透鏡、凸透鏡、透鏡組的原理和成像的特點，「圓率」則對凸、凹透鏡給出定量的描述，是全書的中心，也是鄭復光用力最深，成就最大的部分。

《鏡鏡詅痴》是個令人費解的書名，在此先做一番解釋。第一個「鏡」字是個動詞，是「照」的意思，「詅痴」則有「本無才學，又喜歡向人誇耀」的意思，所以「鏡鏡詅痴」可解釋為「就鏡照物問題之愚見」。 《鏡鏡詅痴》出版於1847年，但寫作時間則早在這以前，據張穆（清代著名地理學家）在〈鏡鏡詅痴題詞〉所言，1835年（道光十五年）時，他已看到完成的初稿，而鄭復光的自序則稱：「（鄭）北華弟好深湛之思，歸而相與研尋，頗多弋獲，遂援筆記之，時逾十稔，然後成稿。」可見這部書在1825年之前即開始寫作。

既然是在1825年之前即開始寫作，1835年已完成初稿，鄭復光無法見到鴉片戰爭之後傳入的西洋科技書籍也是必然的。《鏡鏡詅痴》書中凡是引用他人他書的說法，必定註明出處，而其中所引用的西洋書籍，都是明末清初傳入的，如《遠鏡說》、《人身說概》、《儀象志》、《測量全義》等。所以《鏡鏡詅痴》一書的創作，正有如康熙之後，鴉片戰爭之前的一些數學著作，除了固有的文化遺產和明清之際翻譯的西書可資憑藉外，就必須靠作者本身的獨創性了！

《鏡鏡詅痴》曾一度可能對鴉片戰爭發生影響，根據張穆的〈鏡鏡詅痴題詞〉，1835年他初見鄭復光，鄭曾出示自製的望遠鏡，一起「窺月中窅眣，黑點四散，作浮萍狀，歡呼叫絕。」鴉片戰爭發生時，英軍利用望遠鏡，盡知中國內地的虛實，張穆拿《鏡鏡詅痴》的抄本去見主持戰局的官員，向他們推薦鄭復光，以對付英軍，但那些官員並不在意，和約成立后，事情也就不了了之。如果他被延攬，戰爭會有什麼不一樣的結果嗎？這是個引人入勝的歷史假想。

從內容的安排來看，《鏡鏡詅痴》的邏輯結構十分嚴謹，對光學的各相關問題，討論得也很全面。《中國光學史》載：「堪稱一部幾何光學專著，也是中國古代物理學史上第一部科學專著。」 《鏡鏡詅痴》內容的安排可能受到湯若望《遠鏡說》的影響（《鏡鏡詅痴》正文163頁，引述最多的書就是《遠鏡說》，達22次），茲列《遠鏡說》目錄如下：

一、利用於仰觀二、利用於直視

附：分用之利

一、利於苦近視者用之二、利於苦遠視

a.凸限全率表

b.凹限全率表者用之三、分用不如合用之無不利

一、易象不同而遠鏡獨妙於斜透以為利用之原二、射線不一而遠鏡兼攝乎屈曲以為斜透之繇三、視象明而大者繇乎二鏡之合用

一、鏡二、筒三、遠近各得其宜四、避眩便觀五、安放調停六、衰目近視用訣七、借照作畫八、慣用訣九、去垢訣

其中第一部分講用途，第二部分講原理，第三部分講造法、用法、保養法，和《鏡鏡詅痴》有相似之處。《鏡鏡詅痴》有些地方就直言「《遠鏡說》未備」，很明顯地想要補《遠鏡說》之不足。

《鏡鏡詅痴》中有許多和現在光學著作大異其趣的地方，最顯著的當然是鄭復光獨創的「順三限」、「側三限」理論。底下順便介紹該書其他的一些特點：一、正如鄭復光在第四部分的注所說的：「匠者事也，有師承焉，姑備所聞；儒者之事，有神會焉，特詳其義。」他不止在學理上推論，靠自己實驗來驗證，以建構鄭復光的光學理論，還親自觀察、訪問一些銅匠、鏡匠的實際經驗來作為佐證。

二、鄭復光會使用一些傳統的醫學概念來做為佐證，如鄭復光解釋為何眼睛能接受光線、看見物體，是因為「目中心黑點資乎腎水，亦水類也。」又如「醫家謂精不足則視物兩歧。」「目有雀盲者，……醫家謂為肝血不足，蓋肝主目，肝不足，故觸覺應異常人矣。」

三、鄭復光接受傳統對光的觀念，仍把小孔成倒像及凸鏡、凹鏡成像的原理歸納為同一類。鄭復光說：「借光取影由於交線，或因孔束之線成交，或因鏡面彎環之光線成交，其理自同。」

四、鄭復光接受傳統感應的觀念，在書中寫道：「光莫盛於日，萬光之主，火於焉生，故日性下濟，火性上炎，子母相感，形尖親上，體殊用似，而光次之。」

舉出這幾點，並不在於暗示《鏡鏡詅痴》與現代光學著作相比有多荒謬、多落伍，在此只是想說明鄭復光所建構的的確是具有中國特色的光學理論體系。在鄭復光身處的特定時空中，鄭復光在書中採用這種論述方式應該是合理的，正如十六、十七世紀歐洲的科學家說他們的著作是為了證明上帝創造的宇宙是十全十美的一樣合理。對於鄭復光，更該注意的無寧是，鄭復光只憑藉明清之際所傳入的一些西書（與後來傳入的相比，其內容有許多甚至是「錯誤」的），和傳統的光學知識，獨自創作出這樣一本結構嚴謹、條理分明的光學著作，鄭復光的獨創性是最值得敬佩的地方，說鄭復光是鴉片戰爭前中國研究光學的集大成者，是一點也不為過的。

對於透鏡，鄭復光有一個核心理論「順三限」（即「順收限」、「順展限」、「順均限」）和「側三限」（即「側收限」、「側展限」、「側均限」）。筆者限於能力，未能完全理解，這裡引述《中國光學史》的話，作一簡單介紹：「這兩組參數決定了透鏡的主要特性。這些參數之間存在一定的關係。比如『順收限』與『順展限』之比為10：9；『順均限』則等於『順收限』與『順展限』之和等等。鄭復光還分別列出『凸限全率表』與『凹限全率表』，詳細列出透鏡順、側各限的比值（見圖三）。利用這兩個表可以很方便地互求透鏡的各限。《鏡鏡詅痴》基於這個基本理論去討論各種透鏡成像的變化，指導光學儀器的研製。」第四部分講17種光學儀器的原理、製法、用法、保養方法等。

建構具有中國特色的光學理論體系 《鏡鏡詅痴》的體例也很值得注意。梁啟超在1923年寫的《中國近三百年學術史》中提到：「全書體例每篇皆列舉公例若干條，理難明者則為之解，有異說者系以論，表象或布算則演以圖（原註：全書為圖一百二十八），大抵採用西人舊說舊法者十之二三，自創者十之七八（原註：書中凡采舊說必註明，其原光公例十八條，采舊說者三，原目公例十二條，采舊說者四，余類推）。吾不解科學，不能言其與現代西人之述作比較何如，顧吾所不憚昌明者，百年以前之光學書如此書者，非獨中國所僅見，恐在全世界中亦佔一位置。」可見鄭復光注意到這個問題。

《鏡鏡詅痴》的體例很明顯地是模仿《幾何原本》，而且是自覺地模仿，其前後的科技著作似乎都沒有像它一樣，模仿得那麼徹底（在它之後另一成就極高的光學著作《格術補》，甚至還是採用傳統類似筆記式的寫法）。鄭復光在〈鏡鏡詅痴自序〉一開頭就說：「測實易，測虛難，非測虛難，虛必徵實之難也，而非虛非實則尤難。昔西士作《幾何原本》，指畫抉發，物無遁形，說遠鏡者不復能如《幾何》，豈故秘哉，良難之也。」《幾何原本》在鄭復光的心目中佔有極高的地位，而且在他的理想中，「說遠鏡者」最好是能如《幾何》，才能「指畫抉發，物無遁形」，鄭復光就是採用《幾何原本》的體例，親自去實現這個理想的「說遠鏡者」。 《鏡鏡詅痴》會有那麼多的附圖，依筆者推想，可能也是受到《幾何原本）和《遠鏡說》的影響，這兩本書的附圖都很多，尤其是前者，隨處可見，鄭復光有心模仿《幾何原本》，又要超越《遠鏡說》，自然而然地也就想到使用大量的附圖。

未受士林推重難以發生重大影響 鄭復光雖然獨自開闢了一個光學理論系統，但對於後來的光學發展似乎並沒有很大的影響。張福僖在1853年（咸豐三年，與《鏡鏡詅痴》的出版只隔了6年），就和艾約瑟合譯了《光論》。在《光論》的序中他說：「近歙鄭浣香先生著《鏡鏡詅痴》五卷，析理精妙，啟發後人，顧亦有未得為盡善者。」在他的眼光看來，西方傳入的理論當然比鄭復光的高明。此後洋務運動興起，多數人的眼光投向新譯出的西方科學書籍，和發展已十分成熟，而且還在繼續發展中的西方理論相比，《鏡鏡詅痴》可說毫無勝算，而它的命運大概也就這樣決定了！

梁啟超在《中國近三百年學術史》中，對鄭復光極為推崇，他寫道：「明末層算學輸入，各種器藝亦副之以來，如《火器圖說》、《奇器圖說》、《儀象志》、《遠鏡說》、……等或著或譯之書亦不下十餘種。后此之治歷算者，率有感於『欲善其事先利其器』，故測候之儀，首所注意，亦因端而時及他器，梅定九所創製則有勿庵揆日器、勿庵測望儀、勿庵仰觀儀、勿庵渾蓋新儀、勿庵月道儀等。戴東原亦因西人龍尾車法作蠃族車，因西人引重法作自轉車，又親制璿璣玉衡──觀天器，李申耆自製測天繪圖之器亦有數種，凡此皆歷算學副產品也。而最為傑出者，則莫如歙縣鄭浣香復光之《鏡鏡詅痴》一書。」但是結論則稱：「以前宋（《天工開物》的作者宋應星）后鄭（鄭復光）之學而不推於士林（原註：《疇人傳》中無鄭名）嘻！『藝成而下』之觀念毒人深矣。」

以梁啟超對清代學術史的熟悉，加上本身是清末學術界重要的一員，鄭復光未受士林推重，應該不假，而未受推重也就連帶的難以發生重大的影響。

也許我們只能替鄭復光感嘆說：「可惜在第二次西學傳入時，他的年紀已經太大了，不然再創一光學新高峰亦未可知！」

1.鄭復光《鏡鏡詅痴》台灣商務印書館叢書集成簡編本1966年

2.鄭復光《費隱與知錄》上海科學技術出版社1985年