摘 要 中国传统天文学的内容、方法和目标不会引发仪器的近代化。天文学的特殊地位使它的兴衰深受朝廷态度的影响。与文艺复兴以后的欧洲不同，科学和技术尚未纳入明清社会的主要知识建制。来华传教士致力于开拓宗教事业，缺乏跟踪欧洲仪器技术前沿的需要和意识，对欧洲的新进展了解不多。他们的敲门砖性的科技活动不足以将中国科技引向近代欧洲那种探索性的研究。传统科技适应了小农经济的延续。人们满足于自己的文化传统。只有很少的工匠们有机会了解传教士的技术。外来的仪器技术很难走出钦天监和皇宫。

关键词：天文仪器，技术，东渐，影响，因素

Abstract


The content, methods and aims of the traditional Chinese astronomy could not initiate modernization of instruments. Rulers’ attitude influenced the rise and decline of astronomy that occupied a special place in society. The Chinese emperors only requested the missionaries to compile precise calendars and to calculate eclipses. By the end of the 19th century, China had not brought science and technology into the main organizational system of knowledge ,e.g. imperial examination system.

The missionaries worked at the Imperial Bureau of Astronomy for the purpose of missionary work and did not yearn for invention. After they left Europe, it was not easy for them to keep abreast of the new technology of the West. Their scientific work, which was a stepping-stone to success in substance, could not lead Chinese science up to the exploratoy research in modern Europe.

The Chinese society lacked the motivation to continuously explore new knowledge and to reform instruments. Chinese people were mainly satisfied with their own cultural tradition. Only a few of technicians and craftsmen might get oppertunities to have a good understanding of the missionaries’ science and technology. The instrument-making technology from Europe was detained in the Imperial Bureau of Astronomy and the Imperial Palace.



Key words astronomical instrument, technology, introdution, influence, factors



自16世纪末开始，欧洲传教士开始在中国开拓宗教事业。他们将欧洲科学和技术传入中国，导致某些中国科技领域的一定程度上的欧洲化。其中，天文学和天文仪器的变化在社会上引起了很大反响。分析这段历史，有助于理解中西文化的特质、异同与融合。

1600年前后，耶稣会士利玛窦（Matthieu Ricci, 1552-1610）将欧洲的天球仪、星盘和日晷等小型仪器介绍给中国人。1629年起，邓玉函（Jean Terrenz, 1576-1630）、汤若望（Johann Adam Schall von Bell, 1592-1666）、罗雅谷（Jacques Rho, 1590-1638）等传教士应徐光启的邀请供职皇家天文机构，在《崇祯历书》等书籍里描述了十几种欧洲式天文仪器，包括托勒密（Ptolemy）时代的仪器、第谷（Tycho Brache）的仪器和伽利略的望远镜。传教士和徐光启（1562-1633）等人还试制和使用了部分欧式仪器。

1669-1674年，耶稣会士南怀仁（Ferdiand Verbiest, 1623-1688）为北京观象台主持设计制造了黄道经纬仪、赤道经纬仪、地平经仪、象限仪、纪限仪和天体仪各一架，刊刻了有关设计图纸和说明书。它们取代了浑仪和简仪等传统仪器，使中国天文仪器的精度达到了空前的水平。南怀仁主要参考了第谷的设计，同时吸收了中国的造型艺术。他将欧洲的机械加工工艺与中国的铸造工艺结合起来，实现了他的设计。

1713-1715年，纪理安（Bernard-Kilian Stumpf, 1655-1720）为观象台添造了一架欧洲风格的地平经纬仪。1745-1754年，戴进贤（Ignatius Koegler, 1680-1746）、刘松龄（Augusein de Hallerstein, 1703-1774）和他们的中国合作者按照乾隆帝的意愿，为观象台制造了一架玑衡抚辰仪。它遵循中国浑仪的结构旧制，采用了南怀仁用过的刻度制、零件结构和制造工艺。

传教士先后介绍了30多种仪器或仪器零部件，以及20余项机械设计和制造技术。他们所造仪器与同时期的欧洲产品相比则是落伍的，但在中国历史上是先进的。它们之中的大多数对于中国人来说属于新知识，但却未能广泛传播。有些技术仅停留在书本描绘阶段，有些仪器只是御用品。

传教士的技术很少离开钦天监、皇宫和教堂。由于北京以外的地方不建造天文台，民间仪器制造者在大型实用观测仪器方面难有作为。参与钦天监工作的工匠们没能把欧洲的零件设计和制造方法（如螺旋、切削加工装置）用于改造中国传统的机械或发明新技术。

回顾欧洲仪器传入中国的过程，我们要问：为什么有的新知识能被接受，而有些外来知识却不能在中国生根和广泛传播？中国社会是怎样选择技术的？这恐怕要从技术传播的文化、社会因素来考察。



一、天文学传统的影响



中西天文学在内容、目的和方法等方面的差别影响了西学东渐的效果。

中国古天文学与占星学交织在一起，“天文”一词有星占的含义。天文学分成天象观察和历法推步两部分，实际上是以历法为中心的。历法主要研究太阳、月亮、五星的运动规律，正确安排年、月、日、时等的次序。历法推算要经受天象观测结果的检验，而最重要检验手段就是利用日食和月食的观测。借助于有效的观测方法和仪器，以积累下来的观测资料和实测为基础，不断总结日、月、五星的运动规律，采用合理的数学推算法，建立一套编制历法的方法或者说理论，最终就可以制得实用的历法。古代仪器的精度不如近代高，但长期的观测积累可以弥补精度的不足，这正是中国天文学的长处。

实践表明，宋代和元代的仪器技术可以满足编制和检验历法的基本需要。只要根据地理位置的变化和准确的实测，改进基本设计数据，保持甚至提高精度，仪器就应当大致满足元代以后天文学家的要求。《授时历》被改编为《大统历》沿用到明代，多次出现日食、月食推算与实测不符的现象，这主要是因为造历者满足于祖制和旧历法本身的不足。比如，《授时历》对天体运动规律的认识还不够准确，所用的数学方法也有缺陷。这样，时间一长，推算的误差就明显了。明代仿造了元末留下的仪器，但时间久了，铜铸的仪器就会变形，降低精度。由于岁差的存在，正统浑仪会随着时间的流逝而增加黄道经纬度的测定误差。毫无疑问，仪器结构的改进和刻度的进一步精细化，有助于编制精确的星表和历法。然而，对不思进取者来说，单纯的仪器改进意义不大。

中国天文学重视观测日食、月食和异常天象，却对方位数值的精确度要求不高[1]。异常天象的观测只要求指出粗略的位置和时间。测日食和月食时，注重时间、食甚的准确记录，并不苛求精细的位置测定。本文已经在第三章中给出了明清历局和钦天监的观测实例。

中国天文学在观测和历法推算等实用性方面不逊于近代科学以前的欧洲天文学，但在宇宙论方面却比较薄弱。盖天说、浑天说和宣夜说在两汉时期已有重大发展，但都未形成关于宇宙结构的严格系统的理论。浑天说是17世纪以前中国最权威的宇宙学说。它认为天包着地并可以转到地下去，这相当于希腊的以地球为中心的球面运动概念[2]。《张衡浑仪注》认为：“天地各乘气而立，载水而浮”。后来，浑天说又提出地球浮于气中的新解释。宣夜说否定有形质的天的概念，认为日、月和其它星星悬浮于虚空之中并靠气来运动。以上学说构成了中国天文学思想的基本内容。

中国哲学注重人文和伦理。中国思想家和天文学家似乎满足于用无形的、可变的“气”和辩证逻辑解释宇宙的各种现象。历法的编制也不依赖于复杂的结构理论。作为天文学的工具，中国数学实质上是算学，而缺少演绎几何学。这可能不利于理论的建立，并且弱化具体的结构概念。在这个背景下，中国天文学家缺乏足够的从物质结构角度深入探索宇宙和观测天体的意识。南怀仁、纪理安、戴进贤和钦天监的中国学者没制造望远镜也就不奇怪了。类似地，三棱镜传入中国以后，成了猎奇的对象，没有激发出人们做光学实验、研究光学规律的热情。

再者，面对可变的“气”和观测中天象的变化，“天不变”的观念并没有左右天文学家的头脑。这样，在满足了历法编制的情况下，天文学家可以用可变性和“气”去理解天象的变化，而不再苛求仪器的精度。中国学者似乎并不想进一步探究“气”的构成。在欧洲，从德谟克利特（Democritus，前460-370）到伽利略，都有一种从结构方面来解释物质现象的倾向。认识的深化和精确化，必然要求改进和发明用于观察、测量和实验的仪器。

亚里士多德和托勒密把天球看作以地球为中心的有形质的同心水晶球结构，天体固定在天球上。这个观念曾长期束缚欧洲天文学家的思想，将他们引向建立复杂的几何结构模型的道路。文艺复兴以后，观测技术的进步和对宇宙几何模型的探索使欧洲天文学研究朝着重建理论模型、改进观测手段和追求精度的方向迅速发展，天文学的内容日益丰富，研究范围越来越宽，仪器的种类和用途逐渐增加。为了观测天象的微小变化，他们尽可能提高仪器的精度。第谷仪器采用的横截线刻度法本质上属于几何学传统。

值得注意的是，观察、实验、分析和理论化等方法将十七世纪的科学推入了近代时期。近代天文仪器开辟着新的研究领域，它们在实用方面也越来越超出了编算历法的需要，成为认识太阳系乃至宇宙的工具。传教士告别了欧洲，也远离了近代科技发展的主流。他们主要关心如何让中国人接受他们的宗教信仰。正如Chapman所看到的，中国皇帝和朝廷所要求的一切只是一部精确的历法、预测日月食、激发关于自然哲学的饭后闲谈。而这些都可以由一位以一大集第谷仪器教育出来的欧洲人，按照几乎定型的方式来提供[3]。中国人把传教士的西法当作修历的“新法”，而不是认识世界的新方法。

规律的深入认识当然依靠观测仪器的进步。不过，当南怀仁为观象台制造出仪器以后，清朝就少了改进观测手段的冲动。法国传教士带来先进的观测仪器是为做法国科学院安排的工作，而不是为了给中国朝廷修历。《历象考成》和《仪象考成》的编纂以及玑衡抚辰仪的制造不是因为南怀仁的仪器不合用。

中国在仪器的使用方面也与欧洲有差异。元以前，中国人观测天体位置主要靠浑仪。习惯上，似乎并不在一个天文台同时使用几种观测天体位置的仪器。郭守敬时期，已经注意到利用不同的测量仪器做观测，将观测结果“互相参考”[4]。不够，虽然出现了简仪和浑仪并存的局面，但起主要作用的还是简仪，似乎并不强调经常性的多仪并用。第谷时代的欧洲天文观测者习惯于多器并用，来华传教士也坚持这么做。南怀仁设计了多件观测仪器，因为他认为：“仪愈多愈精，而测验乃愈密”[5]。

总而言之，中国的科学还没有脱离它的古典范式。它的天文学传统是限制仪器近代化的重要因素之一。为了进一步认识明清仪器技术的发展，我们还有必要探讨文化传统、社会环境和传教士的活动诸方面的影响。



二、文化传统和社会环境的影响



中国天文学在古代社会生活中占有特殊的地位，天文机构、天文仪器和颁布历法往往是政权的象征，仪器是重要的礼器。自然的“天”被神话为有意志的万物的主宰，人的行为和德行应当符合天意，人间的皇帝被看作天的儿子。皇帝秉承天意，拥有统治天下的权力。为了证明自己“受命于天”和满足实际需要，历代统治者要制订历法，利用占星学来了解或解释所谓的“天意”，为天文学研究披上了神秘的星占神学外衣。他们一方面建立和控制天文机构，支持部分天文学家的工作，另一方面因担心别人利用天学谋反，因而有时禁止民间私习天文。朝廷办天文机构，使一部分学者有条件研究天文学和制造仪器，使中国不断延续自己的天文学传统，连续观测了许多天象。本来，民间天文学家是一支重要的力量。当朝廷严厉而有效地禁止民间研习天文学时，一些人才就被压制甚至被扼杀，学问和技术的发展就缺乏活力。只有官方实际控制力较弱或比较开明时，民间天文学家才容易有所作为。朝廷的政权状况、皇帝的态度和开明程度竟如此重要，真是“成也萧何，败也萧何”。

从维护王朝秩序角度看，明朝的统治术已经成熟，并趋于保守。当权者非常看重如何稳固权力，加强对思想和行为的控制，使专制统治发展到空前的程度。强调三纲五常等伦理规范的程、朱理学成为官学，朱熹注释的《四书》、《五经》等被尊为不可冒犯的经典，知识分子被八股取士的科举制度引向仕途，遵守祖制的积习严重。这种社会评价机制不会鼓励人们下工夫从事科技创新活动。因历法与占星术的关系不够紧密，故明以前有的王朝禁止民间私习天文，却未禁止民间研究历法。明朝前期则专制到了禁止民间私习历法的地步。官方天文机构不图创新，民间天文活动处于沉寂状态，仪器技术停滞不前也就不足为奇了。

与中国的情况不同，欧洲的重要天文学家不一定属于官方机构。有些古代欧洲天文学家的出色研究因得不到官方的资助而中断。近代欧洲天文学的繁荣得益于不同地区的官方和民间天文学研究，以及频繁的交流。天文机构和活动呈现出多点多元、此起彼伏的局面，使仪器技术不断进步。

现实的需要总是推动科技发展和传播的动力之一。明孝宗年间（1488-1506年），放松了对民间天文活动的禁锢。明万历年间，中国天文学和仪器技术衰落到了难以编制符合天象的历书和维持必要的观测精度的地步，这种困境和讲求实学的风气的抬头为天文学的复兴和外来技术的立足提供了机会。耶稣会带来了使用价值较高的的欧洲科学[6]，这正适应了中国对应用科学的要求。中国学者主要是较好地吸收了传教士介绍的欧洲古典天文学知识。再者，欧洲天文学、几何学和算法的同时传入为中国人理解、制造和使用欧洲式仪器的提供了科学保证。

另外，某些断事人的个人因素也是不容忽视的。朱元璋击碎计时装置，不会鼓励在他周围的人去创造仪器。明末，朝廷对文化的约束渐松，徐光启这样的士大夫推崇西学的先进方法，在明末欧洲天文学和仪器技术的东渐过程中发挥了重要作用。

为了治理天下，清朝可以采用汉文化。类似地，只要西洋人不做损害政权的事并且能帮助朝廷，皇帝就愿意任用通晓欧洲科学技术的传教士，对欧洲宗教也采取了宽容的态度。南怀仁之所以在钦天监恢复欧洲天文学的主导地位，制造和使用欧洲式仪器，在一定程度上是因为康熙帝的开明和他对新知识的追求或猎奇。他把南怀仁这样的传教士请进皇宫，向他们学习欧洲的天文学、数学，通过观测来验证传教士讲解的关于天球和地球的理论及其应用。康熙帝还派宫廷的各种工匠到传教士的住处，参观他们制作各种两脚规、比例尺、象限仪、弧矢仪等实用数学仪器（[7]，100）。皇帝经常练习使用这些仪器。他不仅勤勉地检验各行星的亮度、行星间的距离和它们距地球的距离，而且还想让它们的运动、轨道和整个理论被各种仪器演示出来。康熙帝的态度为远道而来的传教士和欧洲科学提供了保护伞，助长了民间研习天文的热情。当天文学进入中国人之中甚至被皇帝接受之后，几何学、大地测量学、静力学、日晷原理、透视绘画法、水力学、音乐和所有欧洲科学都穿上了精心织成的珍贵外衣，作为漂亮的陪伴者进入了宫廷（[7]，101）。

在皇家看来，精巧的仪器、钟表和其它欧洲器物都是属于皇家的礼器，是臣民孝敬皇帝的奢侈用品、观赏物和玩具。观象台的仪器比御用仪器少得多，宫廷成了收藏御用仪器的陈列室和仓库。1758年7月8日，太监胡世杰向乾隆帝呈上一台西洋旋床（车床）。但皇帝并不想把它推广的到社会中去，而是下旨：“将旋床上铜铁活计并木箱俱各收拾光亮，见新得时在水法殿摆。”[8] 许多欧洲技术就这样被收藏起来，难以走出宫廷和其它皇家机构。

康熙帝是少有的对科学有浓厚兴趣的帝王，但是，熏陶他的主要是以儒家学说为代表中国文化，而不是产生皇家学会和法国科学院的那种文化，他的世界观不同于CharlesⅡ和LouisⅩⅣ[6]。他以一种个人猎奇和欣赏的态度来学习有用、有趣的欧洲科学，没有要求更多的人学习这种不属于科举考试内容的知识，更未将它们视为基本社会文化的一部分。当时，中国文化在大多数中国人心中的主体地位是天经地义的，人们尚未感到必须从整体上引入欧洲科学技术的观念、方法、知识和认识世界的精神。从这种感悟到19世纪下半叶才随着社会的空前危机而出现。

传教士对欧洲科技的介绍已经超出了天文学和仪器的范围。艾儒略(Julius Aleni, 1582-1649)应中国学者的请求，写成《西学凡》，于1623年将它刊刻。它介绍了欧洲的文、理、医、法、教、道六科，其中理科包括逻辑学、自然哲学、形而上学、数学和伦理学。文中讲到欧洲人对发明创造、数学及其应用的重视。然而，中国社会对欧洲天文学的有限需求限制了西学在这个国家的传播和发展。直到清末，钦天监的主要任务仍限于推算历法和观察日食、月食与异常天象等。与传教士有接触的中国学者对近代西学和西方社会尚未达到较准确的较全面的理解和把握，他们缺乏的是进一步接触西学的机会，以及足够的求新动机和刺激等。

中国官方过于看重实际目标，决定采用西法后就长期依赖传教士操办天文工作，满足于他们制订的历法和观象台的仪器。总的来说，朝廷和钦天监没有着意培养通晓欧洲科学理论和仪器技术的人才。钟表制造的情况也大致如此。大概朝廷把西洋科技专家当成了召之即来的臣民，不需要培养另造仪器的本国技术专家。我们没有发现有关中国学者通过学习拉丁文来主动阅读欧洲科技文献的记载。