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中国光学仪器制造业奠基人——孙云球
2019/3/8 0:41:11    作者:  顾晓红 来源:     【字 号:  】   点击量:1468

孙云球(1630-1662年) 字文玉、泗滨,吴江七都人,明末清初光学仪器制造家和奠基人。他是中国民间最早制造望远镜的人,还研制出察微镜、放光镜、夜明镜等七十余种光学仪器,并总结制镜经验,写成《镜史》一书,在中国乃至世界光学仪器发展史上具有重要地位,被誉为“明末清初科学巨人”。


明崇祯三年(1630年),孙云球出生于一个已衰落的官宦之家。父亲孙志儒,字茂叔,号大若,吴江七都双石桥人,崇祯十六年(1643)癸未科进士,授福建莆田知县。清军入关后,孙志儒弃官归故里,谢绝众多朋友推荐,以塾师谋生。母亲董如兰,字逸隽,号慕园,吴县人,懂诗书。孙云球自幼聪颖异常,得母亲亲授经史,十三岁中秀才,后两次乡试未果,遂淡于功名。孙志儒故去之后,家境中落,孙云球偕母寓居苏州虎丘,生计艰难。十五、六岁的孙云球挑起了家庭的重担,依靠卖药草的一点微薄收入来维持母亲和自己的生活。尽管如此,孙云球并未丧志,他勤奋好学,钻研刚从西方传入的数学知识,探讨测量、算指、几何之法。他对制造发明颇有天赋,尝准自鸣钟,造自然晷,应时定刻,昼夜自旋,风雨晦明,不违分秒

他为中国眼镜业的发展作出了重要的贡献。据文献记载,宋朝就有人尝试制造眼镜,用天然水晶的折射来纠正视力;元朝,从西域传入眼镜,名叫“叆叇”,但是价格昂贵,非一般人所能享用;明代,眼镜仍是珍贵的稀罕之物,出现了拿在手中的一片镜,俗称单照镜,其原理类似于现在的放大镜,可以随身携带,但不能架在鼻梁上。明代姑苏四大才子之一的祝允明(亦称“祝枝山”)就因高度近视,常用单照镜借光。孙云球看到许多人由于视力不佳,做事不便,便暗下决心,要研制一种不用手持可以架在鼻梁上的眼镜。他赴杭州向陈天衢学习光学,还把一批杭州学者请到苏州一起讨论、研究。孙云球把从他们那里学来的简略且原始的光学知识具体化,掌握了磨片对光技术。当时,从国外传入的眼镜镜片都是用玻璃磨制的。他从宋朝人研究眼镜的例子中得到启发,采用水晶作为镜片的原料。经过多次试验,孙云球终于磨制成各种水晶的凹凸镜片。他配制眼镜的一个显著特点是能根据眼疾患者年龄大小、疾症不同而随目配镜,可以以年别者老少花,以地分者远近光,让患者配到适合自己眼睛的镜片。他分别磨制好24种度数的老花镜、近视镜和童光镜,让顾客自试,看哪一种最合适便为之配制该种眼镜。这其实就是现在所谓的“主觉验光”。若他能提供0600度眼镜的话,与现在25度一档的“主觉验光”已无显著差别。当然,他的随目配镜应不含“他觉验光”。但能给患者提供24种选择,在当时也是非常难得了。据《〈镜史〉弁言》记载,孙云球的舅舅董德其近视甚为严重,阅文缮写,在见寸以内,康熙十七年(1678)参加乡试,借助孙云球所制眼镜,顿使目光远一尺有余。董氏中举,眼镜功不可没。孙云球不但依据不同视力缺陷磨制出各种度数的镜片,让需要者能根据视力的不同而佩戴眼镜,达到清楚视物的效果,而且对眼镜的结构形状也进行较大的改进,使原来只能手拿的单镜片眼镜发展到可以架在鼻梁上的双镜片眼镜。由于孙云球制镜技艺高超,轰动了全国,每天前往他家购买、定做镜片的人络绎不绝。


在孙云球短暂的一生中,他制造的各类光学仪器达七十余种,把中国的光学制造业推向了一个新的起点。

在孙云球研制的光学仪器中,望远镜常被人们提及。他把磨制的凸透镜和凹透镜组合在一起制造出望远镜(当时称千里镜)。虽然比欧洲正式发明望远镜晚了50年左右,但比日本自制望远镜早130年。这在中国光学史上占有重要的地位。孙云球所研制的望远镜性能良好。据《吴门补乘》记载,浙江天台有一个名叫文康裔的人,患有严重近视,他曾和孙云球一道登上虎丘山,用孙云球制的望远镜远眺,看到苏州城内的楼台塔院近在眼前,清晰可辨,天平、灵岩、穹窿诸峰苍翠挺拔,历历在目,不禁赞叹不已,视为神技。

孙云球还制有存目镜,用这种镜来观察物体,百倍光明,无微不瞩,能将极细小的东西,看得一目了然。这有可能是一块放大镜或一架简单的显微镜。单个放大镜在此之前已经存在,宋代已用水晶照物,明代已有单照,但那些放大镜很难达到此处所说的存目镜的效果。所以,孙云球所发明的存目镜,极有可能是一架简单显微镜,即具有较高放大倍数的凸透镜。另外,察微镜也是孙云球的发明之一。如果说存目镜是一种简单显微镜的话,那么察微镜就应该是一种复合显微镜。对于孙云球来说,制造复合显微镜的技术障碍并不存在。因为他能够制造望远镜,在制造望远镜过程中,只要稍稍改变一下透镜的装置方法,望远镜就会变成一架复合显微镜。只是由于他英年早逝,加上中国当时科学状况的限制,这架显微镜在当时的科学研究中,未能发挥它应有的作用。

还有一种万花镜(有的书上称为百花镜),能化一物为数十者能视一物化为数十, 这种镜会使一个像变成多个,有些类似于今天的万花筒,估计其结构是一种呈菱形折射的镜片,依靠光线的多次反射形成群像。还有令人面目全非、啼笑皆非的“幻容镜”,大约类似现在的哈哈镜。


值得一提的还有半镜。这种半镜,不太可能是现代意义上的双焦点眼镜,它应该是一种半圆盘形的眼镜,即眼镜仅仅有下面半块透镜,佩戴者眺望远方时可以直接通过上部,不必借助镜片。这种形式的眼镜现在有时还能看到,它特别适合老花眼之类视者使用。孙云球当时能制作出这种眼镜来,是一个极大的进步。

另外,孙云球还研制出“放光镜 ”,这是探照灯一类的装置,他以凹面镜作反光镜放在光源后,使光线向一个方向传播,照得很远。这是孙云球的卓越创造,比1779年俄罗斯人库里宾制成的“探照灯”早一百多年。

除了这些仪器之外,孙云球还磨制过多面镜、夜明镜、鸳鸯镜、夕阳镜、火镜、端容镜、焚香镜、摄光镜、夕阳镜、佐砲镜等等。这些仪器性能和用途各异,但均巧妙不可思议。孙云球总结多年制镜经验,写成《镜史》一卷,他的母亲亲自为该书写序。该书系统阐述制镜的历史、原理和方法,各地制镜者均据此制造光学镜片。在孙云球的影响下,苏州逐渐成为全国有名的眼镜制造基地。眼镜的价格也一路走低,最终使一般老百姓都能购买使用。据明末清初的书画收藏大家孙承泽称“眼镜初入中国,名曰叆叇,惟一镜之贵,价准匹马。今则三五分可得,然不过山东米汁烧料。玻璃者贵矣,水晶尤贵。水晶之墨色者,贵至七八金,余值以渐而减。真读书之一助也”。清叶梦珠《阅世编》中也有记载顺治(16441661年)以后价渐贱,每副值银不过五六钱。近来苏杭人多制造之,遍地贩卖,人人可得,每副值银最贵者不过七八分,甚而四五分,直有二三分一副者,皆堪明目,一般用也

到了乾隆嘉庆年间,苏州又出了一个擅长制造眼镜的储三山,进一步发展了孙云球的制镜等技术。后来苏州虎丘一带制镜人,利用孙云球的创造,自制“影戏”(或称影灯戏,就是利用幻灯放画片)和“西湖景”(或称“西洋景”,或称“洋片”,用放大镜来放大画片),后逐渐传遍各地。

清朝康熙元年(1662年),孙云球去世,年仅33岁。但是,他的发明创造及他写的《镜史》一书,成了中国科技历史上难以磨灭的记忆,世代传诵。孙云球在光学仪器方面的创造也引起了国外学者的注意,研究中国科学技术史的英国剑桥大学教授、著名科学家李约瑟在苏州博物馆参观时,对孙云球的创造发明很感兴趣,并将他的成就记入自己的专著中。

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