十二 郑复光和《镜镜痴》

郑复光(1780—？)，字浣芗，一作浣香，又字元甫，自号与知子，歙县人，晚清著名科学家。早年郑复光从师于著名学者吴镕。他虽曾取得监生功名，但由于厌恶科场，遂毅然放弃猎取功名的道路，开始潜心治学的生涯。他以充幕和教读为生，使他得以遍游中国南北，所到之处，注意了解当地地理形势、气侯物产、生产技术情况，为科学研究积累大量素材。他博览群书，善于吸取前人的科技成果，广结名流、学者、能工巧匠，不仅扩大了自已在科学上的知识面，而且有机会了解当时一些最新的科技领域。他潜心科学，孜孜不倦，锲而不舍，著述宏富，在科学上做出了多方面的贡献。
在数学领域，他“以明算知名海内，凡四元几何、中西各术无不穷究入微。”(民国《歙县志》)他著有《周髀算经浅注》、《割圆弧积表》、《正弧六术通解图法》、《笔算说略》、《筹算说略》等，还有一部几何学手稿，未刊行。
在物理学领域，他对流体力学及热学方面有重要贡献。他深入研究了浮力定律，对热传导方式及物质吸热性能也有独到的见解。他还十分关注气象学，曾收集各地许多气象谚语，或据以证明某种气象理论，或据以批驳某些错误、迷信说法，或结合实际情况对某些谚语的合理性进行分析。在仪器制作和工程机械方面，他成功制成一架望远镜，用来观察月球、日食和月食。他将西方传入的多用比例规改进成结构更加简单的比例矩；他曾设计一种潜水换气装置和虹吸装置，切于实用。他还是我国从事蒸汽轮船研究的先驱之一。
郑复光在科学上的最大贡献就是几何光学。这些成就集中反映在他所著的《镜镜痴》中。他积十余年之功于1835年写成该书初稿，后经深入琢磨，反复修改，于1847年刻印出版，全书五卷，约7万字，它是我国历史上第一部光学著作，分“明原”、“类镜”、“释圆”、“述作”四部分，每一部分又包括若干篇。
“明原”部分论述基本的几何光学概念，内容涉及颜色的虚实浓淡，发光体之光与反射体之光、物影与物像、光线的种类与照射规律、人眼的光学机理、镜子的类别等等。其中包括对几何光学中光的直进、光的独立传播和光的反射三条基本定律的正确阐述。
“类镜”部分内容涉及铜、汞、锡、玻璃、水晶和玻璃纸等制镜材料的光学性能与质量标准，有色镜的不同用途，平面镜及几种透明柱体的光学特性，其中包括对折射现象的大量描述。
“释圆”部分论述透镜成像的总规律，凸透镜、凹透镜的成像特点；透镜的成像情况，还对决定单个透镜及透镜组特性的一些基本光学量，提出了一系列参数。
“述作”部分收录了17种光学器械，几乎包括了当时所有的光学仪器和工具，虽然不尽是郑复光所发明，但他一一对其进行了深入的分析研究，或作理论上的阐述；或详其制作方法；或述其使用、保养方法；或比较其优长短缺，内容大多切于实用。
《镜镜痴》是郑复光继承我国古代光学知识，同时吸收西方光学知识加以融汇贯通而写成的几何光学专著，不但内容全面，而且颇多创见。如关于小孔成像、凸透镜成像、全反射等的解释，多有独到之处。对于老花眼、近视眼原因的研究也有新的进展，尤其是决定透镜特点的“顺三限”、“侧一限”的研究更具特色。对决定透镜组成像特点的“距显限”、“变浅限”的讨论也是独创。他尝试将几何学及定量方法引入光学研究，注重探讨单个透镜以及透镜组的各种特征量之间的关系，取得可喜的成果，不仅具有理论意义，对光学仪器的研制也具有指导作用。
他还著有《费隐与知录》一书，其中有关光学的内容，或以《镜镜痴》中的理论为依据，对光学现象加以解释，或对《镜镜痴》中提出的某些问题进行再探讨、未涉及的问题进行补充论述。 本书与《镜镜痴》相互补充，互为表里，是郑复光光学研究中的重要组成部分。
在清代实行闭关锁国的情况下，郑复光无法了解西方的全部光学知识，因此在某些问题上也存在模糊甚至错误的看法，不可能达到近代光学水平，但从总体上说，他的理论与西方光学理论并不矛盾。他把中国光学研究的水平推到一个前所未有的高峰，在中国近代科技史上做出了不可磨灭的贡献。