郑复光（清代科学家）

人物简介

郑复光(1780-约1862年)清代著名科学家。字元甫，又字瀚香。歙县人。

郑复光少年时代爱好就很广泛，郑复光博览群书，研讨学习中国和西方传来的各种科学原理，探索自然物理和机械制造的奥妙。

青年时期考取监生以后，对读书入仕渐渐显得淡漠了，为了扩大视野，取得实证资料，郑复光漫游了大江南北很多省份，收集物理研究的素材，进行有针对性的科学试验活动。

1842年，郑复光将日常观察和闻听的各种自然异象，排比为200多条，用热学、光学等原理加以系统阐释，撰写了《费隐与知录》一书。

1846年，郑复光从早年在扬州所看灯影戏中得到启发，经过多年精心研究，写成了《镜镜詅痴》5卷，集当时中西光学知识大成。在完成此书的基础上，郑复光制造了中国最早的一台测天望远镜，对神秘的天空进行了近代科学意义上的实验观测。

晚年，郑复光对国外的蒸汽机动力理论又发生了较大兴趣，曾致力于战船的设计和模型制造工作，但是，由于社会原因，郑复光的这份努力滑有对时代产生实质性的影响。

郑复光另著有《郑元甫礼记》(手抄本)、《郑瀚香遗稿》(手抄本)。《安徽通志稿》有郑复光传。

个人经历

中国清代科学家。字元甫，号浣香。安徽歙县人。监生出身。卒年不详。郑复光于数学、物理学都有一定的成就。郑复光善于融会贯通中西算术，常与当时数学名家李锐、汪莱、张敦仁等讨论天算问题。郑复光还善于用科学的道理去解释那些容易引起当时人们“惊骇以为灾祥奇怪”的自然现象，汇集了200多条，于道光二十二年（1842）纂成《费隐与知录》一书，内容包括天文、气象、化学、物理等自然界和日常生活中的各类现象。

郑复光在科学上的最出色的研究是在光学方面。郑复光经过数十年的观察、实验和研究，终于在道光十五年（公元1835年）

透光镜

前后归纳出一套具有独特形式的几何光学理论，著成《镜镜詅痴》一书，于道光二十六年（1846）出版。全书共5卷，约7万余字，扼要地分析了各种反射镜和折射镜的镜质和镜形，系统地论述了光线通过各种镜子（主要是凹、凸透镜和透镜组）之后的成像原理。具有丰富的光学知识。书中创造了一些光学概念和名词来解释光学仪器的制造原理和使用方法。其中有些概念名词是错误的。

《镜镜詅痴》还对各种铜镜的制造、对铜质透光镜的透光原理，对于冰透镜取火等问题，作了详细的论述。它是中国19世纪上半叶的一部重要的光学专著，代表了清代中期中国的光学发展水平。

详细介绍

郑复光，生于1780年（乾隆四十五年），卒年则可肯定在1853年以后（上海辞书出版社出版的《中国近代史词典》载，1862年京师同文馆成立，曾聘郑复光教授算学，因病未就，未知何据？）。少年时曾取得监生（太学肄业生）的资格，但此后不再往仕途发展，终身以做家庭教师或幕僚维持生计，这是清代乾嘉之后许多醉心学术、无意功名者的谋生方式。这种谋生方式也使他得以遍历广东、云南、山西、甘肃、江苏、北京等地，结识包世臣、程恩泽、何子贞、张穆等名流学者，与汪莱、李锐、张敦仁、黄超、丁守存等精于历算格致的人物交往。郑复光个人的资料，除了郑复光所写的书略微提到外，并不多见。1877年（光绪三年）写成的《重修安徽通志》〈人物志？方技〉写他：「以明算知名海内，凡天元、四元、中西各术，无不穷究入微。与程恩泽有修复古仪器之约。着有《镜镜詅痴》等书，尤笃风义，其师吴镕与妻妾俱殁于京邸，无嗣，复光醵资葬于石榴庄歙义园。」「知名海内」也许有些夸张，包世臣在郑复光的著作《费隐与知录》（「费隐与知」是「解说疑难复杂的事情，以使大家了解」之意）序中认为：「郑君性沉默，不欲多上人，与汪（莱）君同里，李（锐）君亦所朝夕，而名则远逊。」是较平实的说法。《安徽通志》中提到的程恩泽，最高官位做到侍郎（副部长），阮元为程恩泽写墓志铭时，提到郑复光认为注重数学的人多，而「仪器则罕有传者」，所以想和郑复光一起修复古仪器。郑复光在《畴人传三编》中，就附在程恩泽的传里面。

研究突破

中国清代学者郑复光长英国著名物理学家法拉第11岁。为解释地磁现象尤其地磁偏角现象，他在其著作《费隐与知录》中提出了“罗针偏东由于地脉”的地脉说。郑复光的思想非常重要，郑复光的地脉说有以下几大突破：

1、明确赋予了地脉以确切的力学作用：“针为地脉牵掣”，地脉能够对磁针施予力的作用。

2、在地脉说中，地脉是可以超越地面而在地球附近空间存在的。

3、将地脉抽象为无数曲线组成的曲线族：地脉“根两极”而“止有地心一线其处最直，渐及地面不无稍曲。”将2、3两点联系起来看，地脉就是根于地球两极而在地球的体内、体外都存在的封闭的曲线族，而这些曲线又能对磁针施以力的作用。虽然言简意赅，但地脉具备了物理场的基本属性：像电场能对置于其中的实验电荷施以力的作用一样，看不见摸不到的地脉能给磁针以作用力。显然郑复光的地脉概念与法拉第的力线概念十分相似：是地球（大磁体）周围存在的能对磁针给予力的作用而使之指南（或偏向）的曲线。二者相比较，郑复光的思想还有独特的优势：因为地脉源于中医经络说，因此它自然地在磁体内部也具有；而法拉第更强调磁力线是磁体附近空间的一种物质形态。因此从空间分布角度看，郑复光的地脉说兼具法拉第力线思想的优点而又更为合理。

法拉第的磁力线概念

在西方，人们对法拉第的力线概念给予高度评价。J·J·汤姆孙就曾说过：“在法拉第的许多贡献中，最伟大的一个就是力线的概念。”法拉第最早于1831年11月24日在向皇家学会宣读他发现电磁感应的论文中，开始使用“磁力线”这个概念：“它们能用铁屑描绘出来，或者对于它们来说，一根小磁针构成一条切线。”

至于力线与场的关系，正如后来麦克斯韦所说：“我想他（法拉第）或许会说，空间的场中是充满了力线的……作用在每一物体上的机械作用力和电作用力则取决于连接在物体上的力线。”

需要指出的是，虽然可以肯定郑复光的地脉与法拉第的磁力线具有同样或至少类似的物理内涵，但郑复光依据他的地脉说解释地磁偏角现象还是笼统而不成功的，因为在郑复光的地脉说基础上解释这一现象还需要一个基本的必备知识———地理的两极与地磁的两极并不完全重合，当时郑复光并不知道这一点。郑复光与法拉第的场论思想孰早孰晚。

郑复光的地脉概念与法拉第的磁力线概念揭示了相同的物理内涵，而后者是场概念的先导，那么两人谁更早具有了场的思想呢？郑复光出生于1780年，法拉第出生于1791年；法拉第最早于1831年即使用了磁力线的概念，但郑复光的《费隐与知录》1842年才得以刊行。很难知道郑复光是否于1831年以前即产生了地脉说思想，因此场思想的“优先权”问题似乎难以裁决。然而从科学思想史的角度，还是可以给出一个推断。

有一点十分清楚，那就是从本质上讲古典原子论与经典场论是不相容的：原子论从一诞生起只承认一个离散化的量子世界，而经典场论的最大特征是认同连续性。1837年以前法拉第一直是一个牛顿和道尔顿原子论的忠实拥护者，自1837年起，法拉第陷入病痛之中，直至1844年很少工作。此间，他反复反思原子论，1844年明确对此表示反对。阎康年指出：“法拉第在1845年11月7日的日记中，首次提出‘磁场’一词。这个过程表明，法拉第抛弃传统的原子论，在观念和实验上为场概念的形成创造了条件。”然而在东方，郑复光的地脉说是建立在元气、脉络学说之上的，而中国元气论中的元气本身就是充虚贯实、绝对连续的，因此郑复光面前没有难以逾越的离散性本体论鸿沟。从这个意义上看，郑复光的地脉说一开始就满足连续性的场的特点，也更早接近了场论的思想。如果谨慎起见，认为还不能十分肯定这一推断，那么至少有一点可以肯定，那就是郑复光没有受过法拉第思想的影响。因为在郑复光所处的时代，清朝政府长期闭关锁国，西方科学的传入中断了100多年。

在郑复光的著作中可以看出他对中国的元气说还是十分钟情的，但在解释地磁力的作用时，郑复光没有简单借用元气论笼统解释，而是悟出了看不见摸不到的一根根能“牵掣”铁针的地脉的存在，十分难得。这既需要对中国古代的元气论、经络说等有深刻的把握，还要借助高度的抽象思维与创新。

个人成就

郑复光的地脉说——中国古代地磁场论的最高成就 历史地分析了元气、经络、地气和地脉的关系，认为郑复光的地脉说在本质上相当于法拉第的磁力线思想。郑复光比法拉第更早地具有了场论的思想，郑复光的地脉说是中国古代地磁场论的最高成就。

郑复光地脉说与法拉第的力线、电场和磁场思想貌异而神合，说郑复光是中国第一个具有近代物理场论思想的人并不为过。

个人专著

一部几何光学专著 《镜镜詅痴》共五卷，包括四个部分，各部分再分数节，兹详列于后：

（原注云：镜以镜物，不明物理，不可以得镜理，物之理，镜之原也，作明原。）

一、原色二、原光三、原影四、原线

五、原目六、原镜

（原注云：镜之制各有其材，镜之能各呈其用，以类别也，不详厥类，不能究其归，作镜类。）

一、镜资二、镜质三、镜色四、镜形

（原注云：镜多变者惟凹与凸，察其形则凹在圆外，凸在圆内。天之大以圆成化，镜之理以圆而神，姑作释圆。）

一、圆理二、圆凸三、圆凹四、圆叠五、圆率

（原注云：知者创物，巧者述之，儒者事也；民可使由，不可使知，匠者事也，有师承焉。姑备所闻儒者之事，有神会焉。特详其义述作。）

一、作造景镜二、作眼镜三、显微镜四、作取火镜五、作地镫镜六、作诸葛镫镜七、作取影镜八、作放字镜九、作三棱镜十、作多宝镜十一、作柱镜十二、作万花筩镜十三、作透光镜十四、作视日镜十五、作测日食镜十六、作测量高远仪镜十七、作远镜。

第一部分相当于基本原理。第二部分则讲镜（所谓「镜」包括现在我们所说的「镜子」和「玻璃」）能反射光线或让光线透过的原因，镜的质料、颜色、形状。第三部分讲凹透镜、凸透镜、透镜组的原理和成像的特点，「圆率」则对凸、凹透镜给出定量的描述，是全书的中心，也是郑复光用力最深，成就最大的部分。

作品介绍

《镜镜詅痴》是个令人费解的书名，在此先做一番解释。第一个「镜」字是个动词，是「照」的意思，「詅痴」则有「本无才学，又喜欢向人夸耀」的意思，所以「镜镜詅痴」可解释为「就镜照物问题之愚见」。 《镜镜詅痴》出版于1847年，但写作时间则早在这以前，据张穆（清代著名地理学家）在〈镜镜詅痴题词〉所言，1835年（道光十五年）时，他已看到完成的初稿，而郑复光的自序则称：「（郑）北华弟好深湛之思，归而相与研寻，颇多弋获，遂援笔记之，时逾十稔，然后成稿。」可见这部书在1825年之前即开始写作。

既然是在1825年之前即开始写作，1835年已完成初稿，郑复光无法见到鸦片战争之后传入的西洋科技书籍也是必然的。《镜镜詅痴》书中凡是引用他人他书的说法，必定注明出处，而其中所引用的西洋书籍，都是明末清初传入的，如《远镜说》、《人身说概》、《仪象志》、《测量全义》等。所以《镜镜詅痴》一书的创作，正有如康熙之后，鸦片战争之前的一些数学著作，除了固有的文化遗产和明清之际翻译的西书可资凭借外，就必须靠作者本身的独创性了！

《镜镜詅痴》曾一度可能对鸦片战争发生影响，根据张穆的〈镜镜詅痴题词〉，1835年他初见郑复光，郑曾出示自制的望远镜，一起「窥月中窅眣，黑点四散，作浮萍状，欢呼叫绝。」鸦片战争发生时，英军利用望远镜，尽知中国内地的虚实，张穆拿《镜镜詅痴》的抄本去见主持战局的官员，向他们推荐郑复光，以对付英军，但那些官员并不在意，和约成立后，事情也就不了了之。如果他被延揽，战争会有什么不一样的结果吗？这是个引人入胜的历史假想。

作品释义

从内容的安排来看，《镜镜詅痴》的逻辑结构十分严谨，对光学的各相关问题，讨论得也很全面。《中国光学史》载：「堪称一部几何光学专著，也是中国古代物理学史上第一部科学专著。」 《镜镜詅痴》内容的安排可能受到汤若望《远镜说》的影响（《镜镜詅痴》正文163页，引述最多的书就是《远镜说》，达22次），兹列《远镜说》目录如下：

一、利用于仰观二、利用于直视

附：分用之利

一、利于苦近视者用之二、利于苦远视

a.凸限全率表

b.凹限全率表者用之三、分用不如合用之无不利

一、易象不同而远镜独妙于斜透以为利用之原二、射线不一而远镜兼摄乎屈曲以为斜透之繇三、视象明而大者繇乎二镜之合用

一、镜二、筒三、远近各得其宜四、避眩便观五、安放调停六、衰目近视用诀七、借照作画八、习用诀九、去垢诀

其中第一部分讲用途，第二部分讲原理，第三部分讲造法、用法、保养法，和《镜镜詅痴》有相似之处。《镜镜詅痴》有些地方就直言「《远镜说》未备」，很明显地想要补《远镜说》之不足。

作品特点

《镜镜詅痴》中有许多和现在光学著作大异其趣的地方，最显著的当然是郑复光独创的「顺三限」、「侧三限」理论。底下顺便介绍该书其他的一些特点：一、正如郑复光在第四部分的注所说的：「匠者事也，有师承焉，姑备所闻；儒者之事，有神会焉，特详其义。」他不止在学理上推论，靠自己实验来验证，以建构郑复光的光学理论，还亲自观察、访问一些铜匠、镜匠的实际经验来作为佐证。

二、郑复光会使用一些传统的医学概念来做为佐证，如郑复光解释为何眼睛能接受光线、看见物体，是因为「目中心黑点资乎肾水，亦水类也。」又如「医家谓精不足则视物两歧。」「目有雀盲者，……医家谓为肝血不足，盖肝主目，肝不足，故触觉应异常人矣。」

三、郑复光接受传统对光的观念，仍把小孔成倒像及凸镜、凹镜成像的原理归纳为同一类。郑复光说：「借光取影由于交线，或因孔束之线成交，或因镜面弯环之光线成交，其理自同。」

四、郑复光接受传统感应的观念，在书中写道：「光莫盛于日，万光之主，火于焉生，故日性下济，火性上炎，子母相感，形尖亲上，体殊用似，而光次之。」

举出这几点，并不在于暗示《镜镜詅痴》与现代光学著作相比有多荒谬、多落伍，在此只是想说明郑复光所建构的的确是具有中国特色的光学理论体系。在郑复光身处的特定时空中，郑复光在书中采用这种论述方式应该是合理的，正如十六、十七世纪欧洲的科学家说他们的著作是为了证明上帝创造的宇宙是十全十美的一样合理。对于郑复光，更该注意的无宁是，郑复光只凭借明清之际所传入的一些西书（与后来传入的相比，其内容有许多甚至是「错误」的），和传统的光学知识，独自创作出这样一本结构严谨、条理分明的光学著作，郑复光的独创性是最值得敬佩的地方，说郑复光是鸦片战争前中国研究光学的集大成者，是一点也不为过的。

研究理论

对于透镜，郑复光有一个核心理论「顺三限」（即「顺收限」、「顺展限」、「顺均限」）和「侧三限」（即「侧收限」、「侧展限」、「侧均限」）。笔者限于能力，未能完全理解，这里引述《中国光学史》的话，作一简单介绍：「这两组参数决定了透镜的主要特性。这些参数之间存在一定的关系。比如『顺收限』与『顺展限』之比为10：9；『顺均限』则等于『顺收限』与『顺展限』之和等等。郑复光还分别列出『凸限全率表』与『凹限全率表』，详细列出透镜顺、侧各限的比值（见图三）。利用这两个表可以很方便地互求透镜的各限。《镜镜詅痴》基于这个基本理论去讨论各种透镜成像的变化，指导光学仪器的研制。」第四部分讲17种光学仪器的原理、制法、用法、保养方法等。

理论体系

建构具有中国特色的光学理论体系 《镜镜詅痴》的体例也很值得注意。梁启超在1923年写的《中国近三百年学术史》中提到：「全书体例每篇皆列举公例若干条，理难明者则为之解，有异说者系以论，表象或布算则演以图（原注：全书为图一百二十八），大抵采用西人旧说旧法者十之二三，自创者十之七八（原注：书中凡采旧说必注明，其原光公例十八条，采旧说者三，原目公例十二条，采旧说者四，余类推）。吾不解科学，不能言其与现代西人之述作比较何如，顾吾所不惮昌明者，百年以前之光学书如此书者，非独中国所仅见，恐在全世界中亦占一位置。」可见郑复光注意到这个问题。

《镜镜詅痴》的体例很明显地是模仿《几何原本》，而且是自觉地模仿，其前后的科技著作似乎都没有像它一样，模仿得那么彻底（在它之后另一成就极高的光学著作《格术补》，甚至还是采用传统类似笔记式的写法）。郑复光在〈镜镜詅痴自序〉一开头就说：「测实易，测虚难，非测虚难，虚必征实之难也，而非虚非实则尤难。昔西士作《几何原本》，指画抉发，物无遁形，说远镜者不复能如《几何》，岂故秘哉，良难之也。」《几何原本》在郑复光的心目中占有极高的地位，而且在他的理想中，「说远镜者」最好是能如《几何》，才能「指画抉发，物无遁形」，郑复光就是采用《几何原本》的体例，亲自去实现这个理想的「说远镜者」。 《镜镜詅痴》会有那么多的附图，依笔者推想，可能也是受到《几何原本）和《远镜说》的影响，这两本书的附图都很多，尤其是前者，随处可见，郑复光有心模仿《几何原本》，又要超越《远镜说》，自然而然地也就想到使用大量的附图。

反面信息

未受士林推重难以发生重大影响 郑复光虽然独自开辟了一个光学理论系统，但对于后来的光学发展似乎并没有很大的影响。张福僖在1853年（咸丰三年，与《镜镜詅痴》的出版只隔了6年），就和艾约瑟合译了《光论》。在《光论》的序中他说：「近歙郑浣香先生着《镜镜詅痴》五卷，析理精妙，启发后人，顾亦有未得为尽善者。」在他的眼光看来，西方传入的理论当然比郑复光的高明。此后洋务运动兴起，多数人的眼光投向新译出的西方科学书籍，和发展已十分成熟，而且还在继续发展中的西方理论相比，《镜镜詅痴》可说毫无胜算，而它的命运大概也就这样决定了！

梁启超在《中国近三百年学术史》中，对郑复光极为推崇，他写道：「明末层算学输入，各种器艺亦副之以来，如《火器图说》、《奇器图说》、《仪象志》、《远镜说》、……等或着或译之书亦不下十余种。后此之治历算者，率有感于『欲善其事先利其器』，故测候之仪，首所注意，亦因端而时及他器，梅定九所创制则有勿庵揆日器、勿庵测望仪、勿庵仰观仪、勿庵浑盖新仪、勿庵月道仪等。戴东原亦因西人龙尾车法作蠃族车，因西人引重法作自转车，又亲制璿玑玉衡──观天器，李申耆自制测天绘图之器亦有数种，凡此皆历算学副产品也。而最为杰出者，则莫如歙县郑浣香复光之《镜镜詅痴》一书。」但是结论则称：「以前宋（《天工开物》的作者宋应星）后郑（郑复光）之学而不推于士林（原注：《畴人传》中无郑名）嘻！『艺成而下』之观念毒人深矣。」

以梁启超对清代学术史的熟悉，加上本身是清末学术界重要的一员，郑复光未受士林推重，应该不假，而未受推重也就连带的难以发生重大的影响。

也许我们只能替郑复光感叹说：「可惜在第二次西学传入时，他的年纪已经太大了，不然再创一光学新高峰亦未可知！」

主要著作

1.郑复光《镜镜詅痴》台湾商务印书馆丛书集成简编本1966年

2.郑复光《费隐与知录》上海科学技术出版社1985年