邹伯奇的摄影地图和玻板摄影术

戴念祖

(中国科学院自然科学史研究,北京 100010

摘要:鸦片战争前后,中国人尚能做出居世界前列的科技成就是难能可贵的。邹伯奇在此期间有两项成就令人称道:(1)他于1844年最先设计以摄影术测绘地图的方法,并约略与欧洲同时以摄影法作实地测绘;(2)他以玻板摄影术最早成功地拍摄人物肖像。

关键词:邹伯奇;光学史:地图史:摄影史

中图分类法TB8-092

文献标识码A        文章编号1000-0798200002-0168-07

1 以摄影器测绘地图

  邹伯奇在其文《摄影之器记》中说:“岁在乙末(即道光十五年,公元1835年,邹伯奇17岁)”,因读《梦溪笔谈》中塔倒影与阳遂倒影同理,他开始对透镜成像的研究发生兴趣;“甲辰岁”(道光二十四年,公元1844年,邹伯奇26岁),因用透镜取火,引申触类而做摄影器【1】。这摄影器,实即“取景器”或者“景画器”。通过一个凸透镜(邹伯奇称之为“中高镜)进入暗箱的外景物之像现于箱内一白净纸上,以彩笔在该白纸上依像摩画,即成“平远山水一幅”。

  就其摄影器和景画器,邹伯奇写道:

  以木为箱,中张白纸或白色玻璃,前面开孔安筒,筒口安镜而进退之。后面开窥孔,随意转移而观之,名曰摄影器”【1

  “画地图之法,余尝制为摄影之器。以木为方箱,前面开孔、置中高镜,中张一净白薄纸,后面为门。将此器前面向所欲绘之处,以黑布蔽后面开门视之,则此地诸物悉见纸上,形色位置不失毫厘。”【1

  “若以白色玻璃变纸之平面为浑圆边各底板,镜居圆心令可转侧四游,各向四方描。写毕用火(光)映之于平面纸上。合为一图,则其八面形式一目了然。绘图之法,莫密于此。”【1

  这摄影器和景画器如图1

  景画器是明天启六年(1626年)由德国耶稣会士汤若望(J.A.Schall von Bell.1591-1666)在其《远镜说》中介绍到中国的。其后7郑复光(1780-1853年)等人亦曾对此作过描述【2】。欧洲人用它作风景绘画。邹伯奇又从耶稣会士传入中国的测量著作中有关“以平镜测高”的几何原理得到启发,立即将景画器用作绘制地图和平面测量。《摄影之器记》就绘图与测量方法写道:

  “如欲描写,别去其后面(即去除摄景器暗箱后盖-笔者注),别加黑布并人帐之。若先于一出描写一幅,依直边移远若干丈尺,别描写一幅。度其差数,以为比例。而山木楼台远近高卑之数尽得焉。如先画得一树,距中线左一寸,树距镜一尺。中线者从镜面直射与纸为正角也,左移远五丈,又画得此树距中线左一寸五分。其差五分与移五丈之比同于画树距镜一尺与镜距真树百丈之比。又如量画树得高四分,其与距镜一尺之比亦同于真树高四丈与距离镜百丈之比。则知此树高四丈,离初测处百丈也。此又测量之变而加捷者。或以镜向地,平则影见于纸上,其度与地上真数之比同于纸距镜与镜距平地之比。可省重测,但不能及远。”【1

邹伯奇进而指出,在不同地点对同一地区所绘画的两幅图,“以两幅各较其差角(以所绘各地距镜心之远近高下求之-原注;“差角”实即为上述之比例-笔者注),即得各地之远近,可以画为平面图矣。”如若各地点所绘之比数相同,如前所述,可将这些绘画投影于同一平面上,“则其八面形式一目了然”。也就是说,如此则可获得一张完好之地图。同时邹伯奇也清楚知道,画纸必需处于物镜焦平面上,因此,被画之物或地域不宜太分散、远近相差太大,这才能使所“画与当面景色无少异”。同治三年(1864年)广东巡抚郭嵩焘(1818~1891年)聘请邹伯奇测绘广东沿海地图。由邹伯奇指导其弟子们绘的《浔岗洲图》、《桑圆围全图》等,都是以此摄影法测绘的。

  邹伯奇于1844年做成摄影器之时设计了摄影绘地图法,并于1864年进行了实地绘制。虽然他以摄影法绘制的是小地域性的地图,其方法本身也类似以平板绘图器所进行的现场绘略图,然而,无论如何,这摄影绘图本身为现代空中测地图、勘测地表地质打开了技术之门。

  在欧洲,摄影术用于测绘工作始于法国陆军军人洛斯达(Aime Laussedat,1819-1906),他于1851年起开始进行试验,于1861年完成了弗塞利斯(Versailles)附近一个小村庄的测绘。1858年他还在气球上作了空中摄影测绘的尝试。1888年,洛矶山(Rocky Mountains)大面积测绘工作就是以此方法进行的[3]。由此可见,东西方人几乎同时实施摄影测绘术,而在设计思想方面,邹伯奇要比洛斯达早几年。

2 邹伯奇的玻板照相术

  邹伯奇的摄影器也就是照相机。只要又感光化学物和配置感光板,照相即可成功。根据梁恒心和李迪的调研,邹伯奇解决了这些问题。梁恒心的论文《邹伯奇摄影史料初探》写于1962年,由中国摄影学会广东分会以单行本印发。该文较详细地公布了邹伯奇有关摄影仪器、方法、过程、化学物的配制等散存于世的文献。但今天,梁的文章已难于见到。为了讨论问题的方便,笔者将大段摘引梁、李文章中的有关资料。

  在邹伯奇的一篇散存文章中,述及摄影机的湿板照相法。其中就摄影机及摄影方法写道:

  故此而作暗箱,其一端嵌有凸鉴是用凸鉴以面风景或人物,则暗箱内有风景或人物之小像在焉。使此像映于(百——梁注)色玻璃(如图甲、乙——邹氏原注,图已佚)而前后动其玻璃则像可鲜明,迨取出此玻璃,换用别种玻璃板,此玻璃板乃以受光作用之一种药料涂于其表面者也(药料见理化精祥内——邹氏原注),斯时箱内之像,遇此善感之化合物,则像之明处以其作用玻璃板之药物,使先变其性质,而像之暗处则反之,故其像唯留痕迹之于表面,此痕迹则像之明处现为暗,像之暗处(则现为明——笔者注),故可得物之小照也。”

  “则现为明”四字或邹氏原稿漏,或梁抄漏。

  就湿板照相得操作过程,邹伯奇又接着写道:

  “一以(强水或)枧水洗玻璃片,去其腻,再以请水漂之,去其咸,以火炙干,以粉擦侯用。

  二以凸鉴暗箱对人安置,取其鉴内影所照之玻璃暗片大小合度。校其收光,得形明朗。乃视天色光暗,加鉴中光限,初见形暗,细视实明晰乃合。如太光则濛,太阴则薄也.

  三以已擦之玻璃阴片,两指持一小角,(过罗甸)光药水于上,要速而匀,余仍纳樽中、俟一息,稍干浸于银水桶中.此桶放在黑暗房中,不得见光,常常取此看,见成淡绿色无水纹为度.乃安在夹板内,提出安照鉴箱中,拔其盖,再去其凸鉴口弹簧活动。照片之久暂,视药力之烈缓、天光之明暗,此在乎人之测度矣。照毕下盖,提夹板放入房内,取出以显影水浇之,见人形眉目以现,急以请水洗极净,视其面色厚薄:如厚也安留形水中浸之;如薄以加厚水和淡银水浇其上,摇动见其面厚。去其加厚水以请水淋之极净,遂浸于留形水中,侯消尽,取出晾干,以白漆过之则成阴板矣。乃以银质阳面板合度复于画上,以晒板匣夹之,于大太阳中晒板,刻取看,其面成赭色乃合。取出,夹于书勿令见光,洗晒毕,于夜间以清水一盅,将有画之板放入,以手拍之,令银粉去尽,过清水数次,乃以真金水浸之,见其色以变黑为度。取出浸于清水中,换水数次,浸于留形水中,过一宿,晾干,以黑漆涂底则成功矣。”

  这段文字引自梁文校对稿。梁恒心对其印刷文本作了校对。李迪文于此桶。操作程序“一”之中,“枧水”即今“碱水”,以洗玻璃片之用。梁文校对稿误加“强水”,以致李迪文亦桶。鸦片战争前后所谓“强水”,是指硝酸。因此,添加“强水”二字乃误。操作程序“三”中,“过罗甸光药水”①或称“过罗甸”或称“过药水”,二名重复——前者为西名译音;后者为邹伯奇自制。它们都是银盐溶液在玻板上的载体。“过罗甸”即英文collodioncolodium,今译胶棉、硝棉胶、俗称棉花水。李迪、白尚恕文误断为“系Latin之音译“。玻璃板光滑,在其上均匀冲过胶棉水或邹伯奇自制光药水后,其表面有黏性,可以挂住银盐溶液。待那种涂有过罗甸或光药水的玻片“稍干浸于银水桶中”,就制成了湿性玻璃银盐板。“凸鉴口弹簧活动”即今曰“快门”。操作程序“三”中各步骤完全符合照相物理过程合银盐感光变化的化学过程。其中“玻璃阴片”今称“负片”;“银质阳面板”今称“正片”,它是涂有银盐溶液的玻璃板。由此可见,邹伯奇的摄影术是玻璃摄影术photography on glass)

  上述操作过程中涉及的化学物质有:枧水(今碱水)、光药水(过罗甸)、银水(银盐溶液)、显影水、留形水、加厚水、真金水、白漆和黑漆。邹伯奇还留有一页散稿,记述了有关这些化合物的药料配方:

  “光药水:木挽(槵)子,阳起石蕊(观音岩有),红信石铁锈水(滴水岸有),食盐。

  银粉:银薄,水银(滤过),白铅,硝酸。

  显影水:青矾,火酒,醋酸,食盐。

  加厚水:盐酸,硝酸,气水,火酒。

  留形水:鹿角汁,火酒,红丹(即金坭)

  金水:真金薄,硝酸,石灰,食盐。

  银水 :银粉,醋酸,枧水,火酒。

  白漆:桃树胶,苦木胶,火酒化。

  黑漆:松香炭,京墨炭,火酒化。

  鸡蛋胶:鸡蛋白,食盐,明矾,气水。”

  在这药料配方中,首先令人惊讶的是,邹伯奇是最早定名“硝酸” 、“盐酸”、“醋酸”三类酸性物质。这批药料从19世纪50年代起都可以在澳门购买,但邹伯奇多以本地产原料配制。光药水中,“木槵子”,槵是果木,产于闽粤等地,其果称为“木槵子”,可煎取胶汁;阳起石蕊即阳起石,其化学成分为Ca(Mg,Fe)·SiO(OH);红信石铁锈水,即红砷镍矿(NiAs)。后二者似是为煎取木槵子胶汁所用。邹伯奇以此胶代替棉胶。有银粉和银水的成分,可见感光剂为硝酸银或硝酸汞。显影水与《脱影奇观》所载相同[5],其中青矾,又称绿矾,其成分为FeSO·7HO。加厚水是为了去除玻板上未手阳光作用的银(或汞)离子。留形水即今日定影液,其中“鹿角汁”,据梁恒心文为氨水;“红丹”即PbO,古代丹家称其为鈆丹、朱粉。邹伯奇留形水与同时的西方定影液大有不同,西方多用含钠的苏打(如:NaCO)类物。或许,梁恒心推断有误,“鹿角汁”可能为含钠、钙的物质,那么它和西方的定影液的成分与功用就基本相同了。金水中缺盐酸(HCL),仅用硝酸或硝酸与盐酸比例不当,都不能将金箔溶化。此金水配方是邹伯奇原稿缺失,或是梁恒心抄漏,不可考。金水中 HAuCl可定正片的黑白程度。

  在药料配方中,鸡蛋胶是玻璃摄影术中极为重要的化学物品,其主要成分是蛋清(即蛋白)。其中,“气水”可能是蒸馏水,加明矾,是以之净化水质。将蛋清、少量食盐加纯净水以筷子箸打匀(搅打时间不宜过短),刮去浮沫,再打,将丝缕打化,再倒入盆中澄之。俟清之后,倾入瓷盘或玻盘中待用。这蛋清能称为玻板或纸面的令人满意的银盐载体。将玻板或纸的一面细心地放入盛有蛋清的瓷盘中,使其均匀地黏连蛋清之后,再将其置于银盐溶液中,使之均匀地附着着银盐溶液,因而就制成了银质阳面板或纸(或胶片)的正片。早期玻璃板照相术迟迟未成功,就是因为未曾发现蛋清胶及其耐心细致的操作法。遗憾的使,邹伯奇的这份有关药料配方的手稿未曾留下各种化学物质的具体数量。

  邹伯奇以他自制的照相机和感光化合物拍了许多照片。其中一块自拍像玻璃底版迄今尚珍藏在广州市博物馆。20世纪6070年代,亦即时隔百余年之后,还用这底版冲印了极为清晰的邹伯奇相片(图2)。

  在进一步讨论邹伯奇的玻板摄影术的研制并完成的具体时间之前,让我们简略地回顾西方摄影术史。

  早在17世纪,欧洲人制成了带有凸透镜的暗箱,已为摄影术的发明做好了准备。人们期待着能感光的化学物质的发现。1727年,舒尔茨(J.H.Schulze,1687~1744)发现银盐在阳光下变黑。遗憾的是,在此后近一个世纪,人们没有将光学和化学结合起来。直到1800年,韦奇伍德(T.Wedgwood,1771~1805)才试图将暗箱影像固定在涂有硝酸银溶液的白纸或白皮上,然而,因不知道如何掌握感光时间,照片在阳光下变成漆黑一片。1816年,尼普斯(J.N.Niepce,1765~1833)用氯化银感光纸取影,但他从负片翻转成正片的过程中失败。10年之后,他用了长达8小时的曝光时间,以犹太沥青做感光底片拍摄了世界上第一张照片。后来,尼普斯又作了改进,使感光时间只需2~~3小时。但它仍然只能用于拍风景,因为任何一个试图照自己像的人,都不能忍受在阳光下纹丝不动地坐2~3个小时。1837年,法国物理学家盖达尔(L.J.M.Dagrerre,1787~1851)才得以银板照相法,以相对较短的时间拍摄了一张较清晰和能保存持久的照片。达盖尔将银铜合金板的一面裸置于碘化银蒸汽之中,使该面附着一薄层可感光的碘化银,经20~30分钟曝光,表面形成隐约图像;再将其置于一个盛有60℃ 汽化水银的箱内显影,20分钟后,被曝光部分形成有光泽的画面,未被感光的碘被溶解,而成阴暗图像。这就是所谓达盖尔银板照相术。1839819日,达盖尔将其操作方法公诸于众。这一日期,称为摄影术的诞生日。此后,人们作了许多改进,又发明了碘化银纸和蜡纸照相术、以蛋清印像或胶棉(即所谓“过罗甸”“湿板的玻璃板照相术、明胶乳剂照相术。与此同时,照相机也有了许多改进。

  胶卷摄影术是在19世纪8090年代之际才得以形成,因为他与胶片制作的化学工艺密切相关[3]

  在达盖尔银板照相术成功之后,直到1847年才有玻板照相术问世。后者比前者便宜,又比纸的透明性强,有许多优点。但是,起初人们不知道如何在玻板上固定银盐。当发现蛋清是它的优良载体后玻板照相术才成功。只要在玻板上附着一薄层均匀的带有几滴碘化钾溶液的蛋清,不仅银盐溶液易黏着其上,且在显影、定影、漂洗过程中,银盐浮在玻板上且不容易被置换的难题就迎刃而解。但是,蛋清玻板照相术发明后,在欧美尚未解决其照人物肖像的工艺,一直用其制作玻璃幻灯片[3]。邹伯奇却使之成功地拍照人物肖像,如图2的玻璃底版迄今仍明暗清晰。这大概是与他的“药料配方”和欧洲不尽相同颇有关系。

  胶棉湿板照相术是在1851年获得成功的。

  邹伯奇的玻板照相术何时获得成功?这个问题在梁恒心、李迪文及其他一些论著中均未深究。王锦光说:“邹伯奇远在1844年就开始研制照相机并且获得成功嗣后还摸索配制感光材料,又取得了很好的结果。“[6]一些摄影史著作,仅泛泛地称邹伯奇为中国摄影先驱、始祖[7],至于先、始到何时,就不再追究了。

  据梁恒心文中引用清代周寿昌《思益堂日札》卷九记载,1846年广州已出现外国人携摄影机为中国人照相。此时来华的外国摄影师定是利用达盖尔于1839年发明的银板照相术,或碘化银纸或蜡纸照相术。博学多能的邹伯奇很可能从此学到了感光、显影、定影、冲洗等一系列摄影工艺和有关化学药料的知识。与此同时邹伯奇已制成摄影器并用以绘制地图,只要有一点相关信息,对于善思考和制作的邹伯奇而言就足够了。或许,可以推测,邹伯奇于1846~1850年之间的某一年,用“光药水”和“鸡蛋胶”而独立地发现了玻板照相术;当1851年西方又发明胶棉湿板照相法并在此后传入中国之时,他便在上引散稿的“光药水”旁加上了“过罗甸”三字。这个推测是否恰当,尚等证实。

  又根据梁恒心文,邹伯奇手稿中有一些像赞诗词。其中一首题为“自照遗真”。邹伯奇写道:

  平常容貌古,通套布衣新,自照原无意,呼之有如神,均瞻留地步,觉处悟天真,樵佔鳌峰侧,渔居水滨,行年将五十,乐道识纤尘。”

  “自照原无意”,说明邹伯奇的像是自己拍摄的;“行年将五十”,说明他自拍时的年龄。一般而言,人过45或在45~48之间都可以自称“行年将五十”。这表明,邹伯奇自拍像时1863~1866年间拍的。图2与此年龄相当。但这诗是为哪一张照片所题,难予断定。

  这样,自拍照的时间与上述推测邹伯奇独立发现玻板照相术相距16年左右。这里,并非有矛盾。完全可以独立发现于前,自拍照于后。唯不足之处,推测其独立发现的证据尚付阙如。

  自然,从邹伯奇的“自照遗真”断定他于1863~1866年间在西方传入中国的摄影术启示下以玻板照相术开创了中国摄影业,这是毫无疑问的。纵使邹伯奇不是玻板照相术的独立发明者,他亦理应享有以玻板照相术拍摄人物获得成功的荣誉。

  英国传教医师德贞(John Hepburn Dudgeon,1837~1901)1860年来华,1963~1867年任英国驻华使馆医师及北京英国教会医院(设在北京崇文门内,其时称之为“施医院”)院长。因其在国内喜玩照相,并携有“聚影匣”(照相机)来华,故在众人的鼓励下,1863年底他在北京崇文门内开设照相馆。他以中文撰写的有关摄影之书《脱影奇观》刊刻于同治癸酉年(1873)年。值得称道的是,该书全面地介绍了当时的摄影术,包括有关摄影化合物的名称、分子式。1877年,另一本有关摄影之著作,即英国传教士傅兰雅9John Fryer,1839~1928)和中国科学家徐寿(1818~1884)合译的《色相留真》由上海江南制造局刊版。《脱影奇观》刊刻时,邹伯奇已谢世4年整,他所写下的有关摄影的文稿,是中国最早相关的科学文献。

  邹伯奇(1819~1869年),幼名汝昌,字一谔,号特夫、特生,又号徽君,广东南海人。其字“一谔”之“谔”(直话直说之意)非“鄂”(湖北省简称),亦非“鹗“(鸟名),不能不辨矣。

  附记 本文稿于1999920日完成之后,邹伯奇后裔邹锡良于106日电话告之,已发现比本文图210年左右邹伯奇自拍像。据此信息可知:邹伯奇在1853年前后已以内感玻板照相术拍摄了人物肖像。特此附记,以备查考。

  致谢  内蒙古师范大学李迪先生、广州市博物馆保管部叶笑萍主任于19998月惠赠与本文第二节文字相关材料;邹伯奇自拍像是1975年通过广东省科委情报所刘国英女士帮助,由广州市博物馆惠赠的,特此致谢!

参考文献:

[1]     邹伯奇.摄影之器记[A]. 邹徽君遗书• 存稿[M].同治十三年(1874)活字线装本.

[2]     郑复光.镜镜詅痴 •取景器[M].连筠籎丛书本.

[3]     Chares Singeer et al.A history of Technology[M].Vol.V.Oxford Univ.Press,1958.448~449,722~729.

[4]     李迪,白尚恕.我国近代科学先驱邹伯奇[J]. 自然科学史研究,198434):378~390.

[5]     []德贞,脱影奇观• 配发影水阳法[M].同治癸酉(1873)被北京清和月刻本.

[6]     王锦光,洪震寰.中国光学史[M].长沙:湖南教育出版社,1986183~184.

[7]     伍素心.中国摄影史话[M].沈阳:辽宁美术出版社,1984.