導讀

8歲登基的清朝皇帝康熙，除了接受傳統教育以外，對西方科學尤其是數學很感興趣。他以多位來華傳教士為師，向他們虛心學習數學。從歐幾里得定律證明到立體幾何求解，從平方到開方，從繪圖到計算，康熙無不精通，是一位名副其實的“理工男”。

01

一名“理工男”的養成

康熙帝熱衷西學，曾命法國人張誠、白晉（法國人）、葡萄牙人徐日升、比利時人安多等傳教士每日輪班進宮，系統地為其講授西方科學知識。

首先進講的是《幾何原本》。每天早晨，傳教士白晉、張誠等人就來到宮中，在皇上用餐的地方進講。白晉、張誠口授講稿，康熙認真聽講，反復練習，親手繪圖，有不懂的地方立即提問。

康熙為了更深入了解歐幾里得的幾何學，命人將明末的《幾何原本》漢譯本翻譯成滿語，并讓傳教士學習滿語。張誠在日記中寫道：“他閱讀了我們用韃靼文（即滿文）寫出的定律，令我們解釋給他聽。皇上在透徹理解之后，把我們所講，親自動筆寫了一遍，竟與我們的口授相符，只有名詞和文理稍微變動。”

學習這些幾何知識后，康熙很快愛上幾何，他最喜歡的是用儀器進行測距，年紀與今天中學生相仿的康熙帝是這樣學習數學應用題的：他先測量一物體長度，再命人將此物體拿到遠方，由他使用測距儀器，對此物體與自己的距離進行估算。為驗證自己的計算準確與否，他又讓人拿著木桿和繩索，當場土法測距，結果往往與計算數值非常接近。每做對一道這樣的應用題，少年康熙都會非常興奮。

幾年后，在乾清門聽政時，康熙帝就當眾向大臣演示了南懷仁當年技驚四座的日影推算和檢驗方法，借助日晷表，在乾清門內廣場上畫出了當天正午的太陽陰影所在位置。到了正午，“日影與御筆畫處恰合，毫發不爽”。

康熙的西學功力大增，曾親自主持過天文測量，也熱衷于教授官員幾何與測繪知識，還組織傳教士和中國學者采用西法在全國范圍內進行大地測量，繪制了《皇輿全覽圖》。康熙帝還自稱“常留心格物之學”，對自然現象充滿好奇，自然留心西學，信任傳播西學的傳教士。

02

西洋教師南懷仁的六大儀器

康熙的第一位西洋教師南懷仁主持欽天監后，為解決現有明代儀器的誤差問題，親自設計督造天體儀、赤道經緯儀、黃道經緯儀、地平經儀、象限儀和紀限儀等6件大型天文儀器，被視為我國古代首批中西結合的天文儀器。這批儀器都是成噸重的大家伙，南懷仁借鑒了第谷·布拉赫在其著作《機械學重建的天文學》中的設計。

第谷是丹麥人，是望遠鏡用于天文觀測前，純肉眼觀測時期數據最準確的天文學家。1576年，丹麥國王弗雷德里克二世將汶島賜予他作為新天文臺臺址，并許諾他一筆經費。于是，第谷在丹麥與瑞典間的汶島開始建立“觀天堡”，并在這里設置4個觀象臺，配備齊全的儀器，直到1599年，第谷在這里工作20多年，取得一系列重要成果，創制大量的天文儀器。

南懷仁參考第谷的創制，為觀象臺配置了六大儀器：天體儀用于演示星體在任一時刻位置；赤道經緯儀用于測量天體的赤道經度及真太陽時；黃道經緯儀用于測量天體的黃道經度、緯度，隨之利于測定二十四節氣；地平經儀用于測量天體的地平經度；象限儀用于測量天體的地平高度或天頂距；紀限儀用于測定60°內任意兩顆天體角距離和日、月的角直徑。

南懷仁所設計的六件天文儀器，以天體儀為核心，安放在觀象臺南側正中，其左為赤道儀，其右為黃道儀，再次為地平經儀和地平緯儀（象限儀），最后為六分儀（紀限儀）。

當年，為了幫助中國官員熟悉使用這些儀器，在制造和安裝觀象臺新儀器的同時，南懷仁還將各種儀器的制造原理、安裝和使用方法等，詳細記述，繪圖立說。康熙十三年（1674年），他將16卷《靈臺儀象志》進呈康熙皇帝。

南懷仁的主導思路是專器專用，用專門的儀器來測量特定的天文數據，以修正、編訂歷法。中國古代天文儀器長期是一器多能，代表就是渾儀，這是我國古代測量天體的儀器，其理論基礎是古代“渾天說”原理，現藏江蘇南京紫金山天文臺內的明代渾儀由六合儀、三辰儀、四游儀和窺管等部件，以及升龍、整云、水跌等支承附件組合而成。

整個儀器分為內、中、外三層，力求在一個圓心內同時呈現多個天文數據用于觀測，十分復雜。銅環的層層疊扣已經達到了遮擋觀測視線的程度，沒法談精度。郭守敬的簡儀，其思路就是簡化渾天儀，將其部分功能分到周邊，南懷仁的思路也與之有相通之處，這對于觀測當然是有好處的。但缺點是儀器過多分工過細，會使原先用一架儀器便容易測得的數據，要換用幾架新儀分別求測，不僅費時費力，也容易導致附加誤差。

到康熙晚年，傳教士紀理安（德意志人）又監制了地平經緯儀，放在觀象臺臺頂，主要用來測天體方位角和地平高度。為制造這臺新儀器，元代郭守敬創制的簡儀被其當作廢銅熔化（注：現保存在南京紫金山天文臺的簡儀是明代正統二年即1437年的復制品），這不能不說是中國傳統天文學文物的重大損失。

盡管當時還未引進歐洲的望遠鏡技術，但是這些儀器較傳統的天文儀器在精度上都有很大提升。利用這些儀器，中國的天文學家進行了長達200多年的觀測工作。南懷仁設計監制的儀器，典雅精美，不僅是觀測天象的儀器，也是瑰麗的藝術品，它們作為中西科學交流的歷史見證，至今仍陳列在北京古觀象臺。

南懷仁除了將天文歷法進一步編訂外，還在三藩之亂時替清軍鑄造大炮。南懷仁所設計的火炮有三種被選入清代國家典籍——《欽定大清會典》。其一是“神威將軍”炮，其二是“武成永固大將軍”炮，其三是“神功將軍”炮。為表彰南懷仁的功績，康熙授南懷仁工部右侍郎職銜。

03

青銅古典天文儀器的最后杰作

康熙晚年，由于所謂的中國禮儀問題，天主教遭到禁止。雍正上位后，繼承了康熙晚年的禁教政策，但在宮廷中仍然保留了西洋人的位置，還戴上了西洋進貢的眼鏡。

雍正在宮中看到康熙時代留下來的西洋溫度計、望遠鏡、玻璃鏡之類，有些不認得的，就讓傳教士進宮來“認看”。有些東西，雍正覺得“甚好”，然后交給內務府造辦處仿制，并把上面的西洋字改成中文。

在康雍乾三代，欽天監長期由西洋傳教士主持，德國天文學家、耶穌會來華傳教士戴進賢后來就當上了欽天監監正。乾隆九年（1744年），乾隆皇帝到觀象臺，看到臺上的儀器都是西洋的構造和制度，遂下令欽天監按照渾儀的制度、西法的刻度鑄造一架中西合璧的新儀，璣衡撫辰儀被譽為“大型青銅古典天文儀器的最后杰作”。璣衡撫辰儀儀重 5145 千克，儀高 3.379 米，現位于北京古觀象臺臺頂。

康熙初年南懷仁監制的天體儀、赤道經緯儀、黃道經緯儀、地平經儀、象限儀和紀限儀，康熙末年紀理安監制的地平經緯儀，到了乾隆年間，戴進賢創制的璣衡撫辰儀，幾代耶穌會士結合當年西洋天文學成果制造的大型天文儀器，在觀象臺矗立多年之后，迎來又一批西洋人。這是19世紀末的一批西洋旅行者，他們把觀象臺的儀器照片傳回西方，甚至傳到1889年的世界博覽會上。

1900年，八國聯軍侵入北京，德、法兩國侵略者曾把這8件儀器連同臺下的渾儀、簡儀平分，各劫走5件。法國將儀器搬到法國使館，在1902年歸還觀象臺。德國則將其運至波茨坦宮展出，在第一次世界大戰后，根據凡爾賽和約規定，這批天文儀器于1921年被裝運回國，重新安置在觀象臺上。

南懷仁：中西文化交流史上的先驅

南懷仁，比利時人，天主教耶穌會傳教士。1658年隨衛匡國神父來華，最初在陜西傳教。順治十七年（1660年），南懷仁奉詔入京，成為欽天監監正、德國傳教士湯若望的助手。后來，他成為康熙皇帝的科學啟蒙老師，他擅長機械制造，精通天文歷法，懂兵器，是清初最有影響的傳教士之一。

南懷仁不僅對中國天文歷學的發展、火炮的鑄造有非常大的功勞，而且在開闊中國人對世界的視野方面也有很大貢獻。他曾編撰了數種地理學著作、繪制了數種地圖，它們成為17世紀地理學和地圖學在中國發展的標志。其中最具代表性的就是1674年刊刻的《坤輿全圖》及《坤輿圖說》。

《坤輿全圖》是中國古代中文版世界地圖的集大成者，是近代以來第一份兩半球式比較完整的世界地圖。南懷仁的《坤輿全圖》與利瑪竇的《坤輿萬國全圖》一樣，是來華傳教士繪制的比較有影響力的世界地圖。

1688年，南懷仁去世，康熙皇帝親自撰寫祭文：“爾南懷仁，秉心質樸，四野淹通。來華既協靈臺之掌，復儲武庫之需……追念成勞，易名勤敏。”康熙此諭，用滿漢兩種文字刻在南懷仁碑碑陰，碑陽用漢文和拉丁文鐫刻。迄今為止，用三種文字刻寫碑文實屬少見。康熙皇帝還為他舉行隆重葬禮，并賜謚號“勤敏”。

在明清之際來華而后來客死中國的傳教士中，南懷仁是唯一一位身后得到謚號的。

羅山、吳沂玲/文