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孙云球

  孙云球,明末光学仪器制造家,字文玉,或字泗滨,江苏吴江县人。生于明崇祯(1628—1644年)初,卒于清康熙(1662—1735年)初,享年仅33岁。

个人简介

        孙云球出身于一个已衰落的官宦之家。其父孙志儒,曾做过福州、漳州知府。其母董如兰,是个有知识的妇女,孙云球著作的序,就是他母亲写的。孙云球年幼时,随父母迁居苏州虎丘山畔,他自幼聪颖异常,13岁即为吴江县乡学生。不久父亲去世,家境中落,又遇明朝灭亡清军南下,生计艰难,他遂以采集出售中草药谋生。虽然如此,孙云球并未丧志,仍勤奋好学,钻研刚从西方传入的数学知识,探讨测量、算指、几何之法。他精于器械制造,《吴县志》说他“精于测量,凡有所制造,时人服其奇巧。”为了校准自鸣钟,他制造了“自然晷”,这是一种据日影以定时刻的仪器。经过使用后证明,以之判定时刻,十分准确。

相关记载

        据文献记载,眼镜在元代已从西域传入我国,但是其价格昂贵,非一般人所能享用,至明代,眼镜仍是珍贵的稀罕之物,到了晚明,杭州成为我国早期眼镜制作的中心。孙云球年轻时就到杭州去学习制镜技术,而在他的思想中又接受了利玛窦等西方传教士传入的几何、物理等科学知识,经过自己制作眼镜的实践积累和探索,最后终于掌握了“磨片对光”技术,创造性地用水晶材料磨制成镜片,还创造了磨制镜片的牵陀车。经他一番悉心研究改进之后,使磨镜对光技术有了很大的提高,他能根据眼疾患者年令大小、疾症不同,而随目配镜,而且还可以“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。在磨制凸透镜和凹透镜的基础上,他又利用水晶石磨制成存目镜、万花镜、鸳鸯镜、放大镜、幻容镜、夜明镜、千里镜(望远镜)等各类光学制品,使广大的眼疾患者能减轻痛苦。他的好友文康裔在《读〈镜史〉书后》中写道:“其远镜尤为奇幻,偕登虎丘巅,远观城中楼台塔院,若招致几席,了然在目;睹彼天平、邓尉、穹隆诸峰,崚嶒苍翠,如列目前,体色毕现。神哉!技至此乎!向见时晷,愚谓奇亦至矣,何幸又得此幻观也?先生曰:‘是未足以尽其奇耳。’更以存目镜相贻,试之两眸,心旷神怡,百倍光明,无微不瞩。先生资我披览诵读者,殆锡我以如意珠也。悉之有数十种类,各有不同,而功用亦迥别。”孙云球在制作实践和科学研究的基础上还写了一本眼镜制作方面的专著《镜史》,“令市坊依法制造,(眼镜)遂盛行于世。”(《虎阜志》)眼镜的价格也一路走底,最终使一般的老百姓都能消费得起。“顺治(1644—1661)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。”(清叶梦珠《阅世编》)

求学历程

        孙云球生平最大的成就在于光学制作。他曾赴杭州向陈天衢学习光学,陈则学自利玛窦、汤若望。他还曾把一批杭州学者请到苏州一起讨论、研究。苏州还有个富有科学技术知识的薄珏,他的年龄稍长于孙云球,曾经制造过望远镜和浑天仪,对于孙云球有一定影响。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,利用苏州的琢玉工艺,成功地磨制了各种凹凸透镜,并在此基础上制作了大量光学仪器,把我国民间光学制造业推向了一个新的起点。

成就及荣誉

         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。这些仪器早已荡然无存,所幸的是《吴县志》在介绍孙云球时,提到了他所发明的一些仪器的名称,使我们得以窥其一斑。 在孙云球研制的光学仪器中,望远镜常被人们提及。他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,孙云球曾和他一道,登上虎丘山,用自制的望远镜眺望,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。文康裔赞叹不已,视为神技。

         另外,孙云球还为苏州眼镜业的发展做出了重要贡献。用以矫正视力的眼镜并非孙云球所发明,孙云球的贡献在于他创造性地采用水晶为原料,磨制成各种凹凸镜片,并根据近视、远视不同情况,“随目对镜”,使人们配到适合自己眼睛的镜片,“以年别者老少花,以地分者远近光”,从而使视力得到矫正。这种水晶眼镜在当时很引人注目,人们不惜出重资购买,苏州眼镜业也就在此基础上兴盛起来了。

        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。考虑到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”,但那类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。

        还有一种“万花镜”,“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。

        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。

        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,它特别适应于老花眼之类视者使用。孙云球当时能制作出这种眼镜来,也是一个进步。

        除了这些仪器之外,孙云球还磨制过多面镜、夜明镜、幻容镜、鸳鸯镜、放光镜、夕阳镜等等。这些仪器性能和用途各异,但均“巧妙不可思议”。孙云球还总结多年制镜经验,写成《镜史》一卷,他的母亲董如兰亲自为该书写序。这本书的问世,对后世光学仪器制造技术影响很大,可惜的是它后来失传了,使我们今日难以窥其全貌。

作品及评价

个人作品

        他著有专著《镜史》,制造的各类光学仪器达七十余种。

社会评价

        被誉为明朝科学巨人,是我国著名的发明家。

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