<p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 聞聽清華大學科學博物館（籌）正在展出《海外奇器一一晚清士人眼中的西方科技世界》展，懷著太多的疑惑和不解走進展廳。隨著一個個的單元介紹，勾起了我極大的興趣和好奇心。此展由水陸交通、街頭見聞、西人器用、博物致知、格致之學五個單元組成。以個人的興趣和被奇器的吸引，僅介紹其中部分展品。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">總序言</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 自19世紀中葉，一些中國知識分子踏出國門，開眼看世界。無論是精密的科學儀器，還是先進的技術設備，無不令他們眼花繚亂、驚異無比。彼時，西方世界已邁入一個嶄新的科學時代：科學理論迅速轉化為技術成果，科技水平成為綜合國力的象征。蒸汽火車和遠洋航海連接起國內外市場，大宗工業(yè)化產品走入了千家萬戶，自然標本收集等博物實踐成為時尚，科學傳播蔚然成風。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 讓我們追隨一個多世紀前晚清出洋人士的腳步，通過他們的文字記錄和本館科學藏品，再度感受那個由蒸汽與電力、好奇心與征服欲所構筑的全新世界。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 第一單元 水陸交通</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 1847年，林鍼前往美國工作兩年并寫成游記。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 1866年，斌椿等五人赴歐洲考察，歷時4個月。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 1868年，蒲安臣、志剛率清朝第一支外交使團訪間英、美、俄等十一國，歷時近3年。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 1872到1875年，120名12歲左右的“幼童”先后4批赴美留學。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 1876年，郭嵩燾抵達倫敦，成為中國歷史上首位駐外使臣。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 同年，李圭作為工商業(yè)代表參加美國費城博覽會。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 1877年，首個駐日外交使團抵達日本長崎。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 出洋遠行的這些晚清士人，很快便經歷了自己人生中的許多第一次：初登輪船，初見航海儀器，初乘火輪車、初遇蒸汽機。鐵路和蒸汽船拉近了各地的聯(lián)系，而蒸汽機的廣泛應用徹底政變了工業(yè)生產方式。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 這段旅程，正如斌椿所言，“巨艦出直沽壯游從此始”。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 帶煤水車的“帕特號”克蘭普頓</b></p><p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">?機車模型</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 克蘭普頓機車是由英國工程師托馬斯?盧塞爾?克蘭普頓（1816-1888）設計的一種蒸汽機車，于1843年獲得專利，幾年后投入生產。其顯著特點是鍋爐的高度較低、驅動輪較大，使得機車的重心可以盡量降低，實現(xiàn)了速度和穩(wěn)定性的提高。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 六分儀</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 在八分儀的基礎上進一步改良，形狀為六分之一圓的扇形，從而使測量范圍達到120°。觀測者手持六分儀，讓望遠鏡鏡筒保持水平，并從望遠鏡中觀察被測天體經地平鏡反射所成的像；同時要調節(jié)指標臂，帶動指標鏡，使被測天體與望遠鏡中所見的地平線相重合。觀測者可從分度弧上的刻度直接讀出天體的高度角。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 航海測深儀</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 兩面各有一個刻度盤，對轉子的轉數(shù)進行計數(shù)。一個讀數(shù)從0到30英尋，另一個讀數(shù)從0到150英尋。兩端分別拴上繩子和金屬塊后扔入水中，測深儀在下降的過程中轉子可以自由旋轉；當接觸到海底再向上拉起繩子時，會自動鎖定，船員將其拉回到船上后可以讀取測量結果。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 第二單元 街頭見聞</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 19世紀中期，倫敦、巴黎、紐約人口達百萬，成為世界上人口最多的城市。工廠和制造業(yè)的興起使城市不斷擴張。鐵路橋梁、公共交通、 供水系統(tǒng)等設施改善了城市生活條件。但伴隨著工業(yè)化的進程，污染和噪音導致了新的社會問題。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 與此同時，攝影術的發(fā)明為記錄風景名勝、山川草木、樓宇人物提供了高效便捷的手段，也為市井生活增添了全新的娛樂方式。 對于初次踏上異國街頭的晚清旅人，萬事萬物都顯得如此新奇。他們觀“西洋鏡”、覽“西洋景”，還有不少人來到照相館，“攝人影入鏡”，拍下人生中的第一張照片。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ “瑪格麗特女士號”單缸蒸汽機</b></p><p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">?演示模型</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 蒸汽機主要由汽缸、活塞、滑閥配汽機構、調速器、曲柄連桿機構和飛輪等部分組成。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 梁式蒸汽機模型</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 在樞軸上轉動的橫梁用于將力從垂直活塞施加到垂直連桿上。梁式蒸汽機通常體形巨大，廣泛應用于許多重工業(yè)中，如用來從礦井和水利工程 中抽水。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 斜軸蒸汽拖拉機模型</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 該模型的原型為英國基特森與休伊森公司于1861年制造的“伏爾坎號”拖拉機。 早在19世紀初，當蒸汽機在鐵路上得到普遍應用時，它也被作為一種廉價的動力形式引入農業(yè)領域，用于驅動當時農場合作的各種機器。蒸汽拖拉機往往體形龐大、堅固耐用，但同時也笨重、緩慢、難以操控。盡管如此，拖拉機給農業(yè)和公路運輸帶來了革命性變化，當時其他的原動力只有馱馬。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 大真視鏡</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 這是由光學儀器制造商、攝影師卡史.龐蒂（1823－1893）針對旅游和藝術鑒賞市場發(fā)明制造的觀片器。觀眾觀看彎曲木框上的特制幻燈片，體驗光學錯覺，而利用反射光或透射光觀看則感受白天和黑夜的不同效果?；脽羝卸鄬又挝?，主要包括蛋白照片、織物支撐物、水彩畫紙、藍色薄紙和白紙。大真視鏡的頂部、側面和背面均有門板。頂部和側面的門板內側有反射鏡，背面的門板打開時會露出一面磨砂玻璃。當只有頂部門板打開，光線照射到幻燈片正面時，看到的是黑白的白晝景象。當只有背面門板打開，光線從幻燈片背面射入時，看到的是彩色的夜晚景象。蛋白照片上扎有若干小孔，會產生華燈初上的效果，令夜景更加迷人。如果依次打開再關閉頂部板和背面門板時，觀眾可欣賞從白天轉換黑夜的戲劇性場面。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 第三單元 西人器用</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 19世紀，科技蓬勃發(fā)展。法拉第一麥克斯韋的電磁理論預示了電氣時代的到來，貝爾和愛迪生等人的發(fā)明深刻影響了人類生活。留聲機讓聲音不再稍縱即逝；電報和電話使信息能夠在遠距離間快速傳遞；電燈點亮了城市的夜空。而縫紉機、打字機等眾多工業(yè)制品的問世，推動了西方社會在不同領域的變革。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 1871年，張德彝出版了用于漢字的《電信新法》：1876年，李圭在美國費城世博會上看到了發(fā)明不久的打字機；1877年，駐英使團在倫敦見到了剛剛問世的電話；1878年，郭嵩燾預言電燈將取代煤氣燈；1896年，李鴻章在德國拍攝X光片，看到了自己左顴骨內的彈頭，同年，他把英國產的一臺縫紉機獻給慈禧太后…面對這些新奇之物，晚清士人或驚嘆，或贊揚，或鄙夷，但無需贅言的是，這些西人器用催生了中國人的諸多思考。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 愛迪生D型</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 留聲機是托馬斯?愛迪生（1847-1931）研發(fā)電報機和電話時的產物。該機器有兩套膜片 - 針裝置，一個用于錄音，一個用于回放。聲波使膜片上的針頭發(fā)生振動，在外面包裹著錫箔紙的、布滿槽紋的圓筒上造成刻痕。用手柄轉動圓筒，針頭劃過聲槽，聲音得以重現(xiàn)。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 1877年，該機器一經問世就引起了巨大轟動。愛迪生設想留聲機的最大用途是記錄講話，減少現(xiàn)場速記的壓力，而推向市場后，人們卻更喜歡用它來聽音樂。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 這件展品是愛迪生于1908年研制的一款組合型圓筒留聲機。同年，愛迪生公司在對抗碟形唱片的過程中推出了4分鐘圓筒唱片。這款留聲機最大的特點是可以使用兩種唱頭，分別可以播放2分鐘和4分鐘長的圓筒唱片。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 301型講壇形壁掛式電話</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 早期電話的部件龐大笨重，需要妥善布置在壁箱中，里面裝有振鈴電感器的馬蹄形磁鐵、線圈和連接裝置。由于麥克風（送話器）對振動很敏感，并且需要在相對靜止的位置和特定的距離講話，因此麥克風被安裝在木板上，電話整體固定在墻上。電話右側的手柄用于啟動設備并聯(lián)系到交換機。聽筒（受話器）懸掛在電話左側。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 19世紀末，愛立信公司成為迅速發(fā)展的電話行業(yè)龍頭，開始聘請技藝精湛的櫥柜制造商來制作美觀的壁箱。這件展品因外觀似講壇而得名，電話中間有一個斜面書寫臺，打開后可以看到內部部件。電池隱藏在底部繪有裝飾的金屬板后面。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 手搖式縫紉機</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 縫紉機是在第一次工業(yè)革命期間發(fā)明的，在19世紀初期得到發(fā)展，目的是減少服裝公司的手工縫紉工作量，提高紡織業(yè)的勞動效率?？p紉機從19世紀50年代開始批量生產，將婦女從無休止的手工縫紉的苦差事中解放出來。早期的縫紉機通過不斷轉動飛輪手柄或腳踏踏板裝置來提供動力。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 快捷型手搖式縫紉機</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 手搖式縫紉機外觀小巧、占用空間少。它只能用一只手操作縫料，因此只能縫制一些簡單縫件。腳踏式縫紉機將腳踏板的上下往復運動變成皮帶輪的旋轉運動，與手搖式縫紉機相比，使用更為方便靈活，能完成相對復雜的縫紉工作。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 據(jù)1896年8月19日的《曼徹斯特衛(wèi)報》報道，李鴻章出訪英國期間參觀了縫紉機廠，親自操作了手搖式和腳踏式縫紉機。廠長送李鴻章兩臺縫紉機。他一合留作自用，另一臺獻給慈禧太后?？p紉機在西方很快成為了一種普通的家用機械，在出口亞洲國家之初更多是一種上流社會女性的身份象征。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 摩爾斯電報站</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 電報的發(fā)明徹底改變了遠程通信的方式。電報發(fā)明之前，信息從一個地點發(fā)送到一個遙遠的地點需要幾天、幾周甚至幾個月的時間。19世紀50年代，電報電纜聯(lián)通了大西洋兩岸，從倫敦到紐約的信息只需幾分鐘就能到達。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 電報是一種使用電信號長距離傳送文本的通信形式。該過程涉及將信息發(fā)送到電報局，信息通過電報線路傳輸?shù)绞占烁浇碾妶缶郑缓笙⒈粓髣諉T記錄下來送到收件人手中。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 該展品從左至右包括：避雷器、手搖紙帶軸、電報機、發(fā)報電鍵和帶響鈴的電報檢流計。電報機的電磁鐵驅動紙帶移動，同時彈簧發(fā)生振動，印刷裝置會在紙帶上印出點和劃。避雷器用于電報設備免受電報線路如遭雷擊而造成的損壞。檢流計用于檢測電報站電路中的電流。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 第四單元 博物致知</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> “博物熱” 是維多利亞時代的一大流行文化。鐵道和航海線路延長擴張，縱橫交錯的郵遞體系逐漸建立。人們深入奇境遠地，大量收集和交易自然標本，并用便攜顯微鏡和手持透鏡加以觀察研究。大英博物館和皇家動物園等公共機構擺滿了來自地球各個角落的珍禽異獸和骨骼化石。豐富多彩的博物實踐為生物學、地質學等領域的發(fā)展奠定了重要基礎。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 從晚清士人的記錄中，我們看到，他們在外國友人家中的“科學茶會”賞玩日光顯微鏡，在天文臺用望遠鏡觀看天空，甚至走進鏡片加工廠一探究竟—顯微鏡和望遠鏡讓他們看到了前所未見的神奇世界。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 日光顯微鏡（實物）</b></p><p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">?↓ 工作原理（效果圖）</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 日光顯微鏡是著名光學儀器制造商約翰. 卡夫于1740年左右研制的一種投影顯微鏡。中間的木板設計使其能夠安裝在有開口的窗戶或墻體上。反射鏡置于室外，但可在室內通過連桿調整角度。同時，位于室內的鏡筒保持不動。日光顯微鏡利用太陽光經反射鏡和透鏡照亮標本，將標本的圖像放大，并投射到黑暗房間中的屏幕或墻上供人觀看。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">↑ 各式19世紀顯微鏡玻片</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 卡爾佩珀型復式單目顯微鏡</b></p><p class="ql-block">? 1725-1730年，英國科學儀器制造商埃德蒙?卡爾佩珀（約1670-1737）對安裝在三角支架上的傳統(tǒng)顯微鏡進行了改進，增加了一層載物臺，并在底座中心和載物臺一側安裝了兩個凹面鏡，用來聚光照亮標本。</p><p class="ql-block"> 卡爾佩珀將其稱為“雙反射顯微鏡”。這一設計很快被眾多制造商效仿，并在18世紀上半葉大受歡迎，對日后復式顯微鏡的設計方式產生了奠基性影響。</p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 缺點是分體式的支架使玻片的放置變得困難，且調焦機制相對簡陋。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 該展品的伸縮鏡筒由木、膠合紙板和綠色皮革制成，插入包裹著粉色鰩魚皮的外筒中。綠色鏡筒外標注有幾段由點形成的圈，對應不同物鏡的齊焦位置。配件收納在木制底座的抽屜中。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 1?英寸中天望遠鏡</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 一種帶有精密刻度盤的小型望遠鏡，主要用于精確觀測恒星位置。天文臺曾廣泛使用這類望遠鏡以便編制航海年歷供水手用于天文導航，或設置精密時鐘（如航海鐘）的時間。在天文學中，“中天”指天體在周日運動的過程中經過當?shù)刈游缛Φ臅r刻。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 第五單元 格致之學</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 科學文化興起并滲透于西方社會，維多利亞時期的英國尤甚：培根開創(chuàng)的實驗科學傳統(tǒng)使演示實驗成為一種景觀，法拉第、丁鐸爾等聲名顯赫的學者致力于向公眾做科普演講，規(guī)模工業(yè)化的機械印刷技術使得書刊變得廉價易得T這些都促進了科學的傳播。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 明末清初以來從西方傳入的自然哲學學說被稱作 “格致之學”，這一譯法直到20世紀初才逐漸被“科學”取代。當晚清的知識分子在西方的大學、博物館、圖書館徜徉瀏覽，或在英國皇家研究院參加科普講座、觀看演示實驗，他們眼中的“格致之學”又是怎樣的呢？</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 地月運行儀</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 該儀器通過機械聯(lián)動而轉動，其功能為演示地球繞日和月球繞地運動。立柱上部可裝入一根代表太陽的蠟燭，側面有一個反光罩。該儀器還能演示地球的自轉方向以及繞太陽公轉的軌道是如何導致晝夜和四季變化的。立柱下方的圓盤上標有黃道十二宮，有一個指針指示著太陽在黃道上的位置。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 大英博物館</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 動物展廳，擠滿了前來度假的游客約1845年</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 靜電起電機</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 當一個帶電體（如玻璃或硬橡膠圓盤）導致另一個靠近但不接觸的物體內電荷重新分布，靜電感應現(xiàn)象從而產生。圓盤邊緣均勻分布著若干可產生高壓電荷的金屬觸點。兩個同軸且平行的圓盤轉動時，其中一個圓盤通過黃銅電刷與金屬觸點摩擦產生電荷，與另一圓盤上的觸點發(fā)生靜電感應，將電荷存儲到兩側的萊頓瓶中。和空氣泵一樣，靜電起電機至今仍是物理課堂上經典的電學演示實驗教具。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 大型格雷戈里反射式望遠鏡</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? 與使用凸透鏡的折射式望遠鏡不同，反射式望遠鏡使用凹面鏡組合或凹面鏡—平面鏡組合來觀測和放大物體。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 格雷戈里反射式望遠鏡的名稱來源于蘇格蘭數(shù)學家和天文學家詹姆斯?格雷戈里（1638-1675）。他于1663年發(fā)表了一種反射式望遠鏡的創(chuàng)新設計，但本人沒有制造能力。直到1673年，格雷戈里反射式望遠鏡才被英國實驗物理學家羅伯特 胡克（1635-1703）制造出來。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 格雷戈里反射式望遠鏡的主鏡和副鏡均為單面為平面的凹面鏡。光線進入望遠鏡到達鏡筒底部較大的主鏡。主鏡將光線反射回鏡筒上方的副鏡。副鏡反射回的光線通過主鏡上的小孔聚焦在目鏡。鏡筒側面附有尋星鏡和焦距調節(jié)裝置。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">↑ 展廳局部</span></p> <p class="ql-block">↑ 展廳局部</p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">↑ 展廳局部</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> ↑ 部分科學雜志，供觀展者閱讀，讀后要放回原處，不可帶走。</span></p> <p class="ql-block" style="text-align:center;"><b style="font-size:22px;">↑ 結語</b></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 科學器物不僅是科學的重要組成部分，也是人類文明進步的見證。透過晚清士人生動形象的記載，我們可以想象他們在海外初次接觸科學儀器的驚異之感。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> 彼時，清政府的洋務運動引入了大量的科學技術，聰慧的幼童和少年也已開始留學歐美，并將在未來成為中國近代化的先鋒，一個充滿著機遇和挑戰(zhàn)的全新時代即將開啟。</span></p> <p class="ql-block"><span style="font-size:20px;"> ↑ 最后留個作業(yè)，請對照摩爾斯電碼表</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:20px;">? ↓ 破譯下面這句話</span></p>