中国光学仪器制造业奠基人

孙云球

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年)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0～600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年)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（1644～1661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。