洋人也当官——清初自然科学的发展

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16世纪末叶，一些西方国家，已经开始向资本主义迈步，而古老的中国，却仍在封建社会里蹒跚。中国自然科学的某些部门，逐渐落在了一些西方国家的后面，因此，西方的一些传教士，便开始以数学、地理学、天文学、历学、医学等为媒介，力图在中国打入传教的楔子。
带着西方先进科学来传教的第一个人，是明神宗时的意大利的耶稣会士利玛窦。利玛窦为了传教，穿了佛衣，学了汉语，还跟中国官员一起，译述了《几何原本》、《乾坤体义》和《测量法义》等书。万历二十九年（1601），利玛窦死，第二年，跟他一起受到明神宗皇帝礼遇的庞迪我和熊三拔，被允许参与修历，这是明朝政府第一次允许外国人帮助政府修历。中国虽然是世界上精于历法的最早国家之一，但是，明朝的《大统历》，是承袭元朝的《授时历》而来的，已用了二百多年没作大的改动，节气误差已经很大。明朝大臣徐光启比较开明，是一贯主张学习西方历法的长处的。这样，许多传教士都想以修历为手段，博得朝廷的好感和传教的方便。有个叫汤若望的德国传教士，在天启末年跑到北京，在宣武门内的首善书院，竟开设了历局，制造历具、翻译历书。徐光启知道后，就荐举他到政府的历局编历、造具，崇祯皇帝想请他大干一番，不料明朝垮了台。
清朝一入关，汤若望毛遂自荐，向清廷献上浑天星球、地平、日晷、望远镜等仪器，9月1日，还当着朝臣准确地测验了日食。汤若望的科学知识，博得了朝廷的赏识，他于是第一个当上了中国钦天监的监正官，不久，又取得了太常寺少卿、通议大夫、通玄教师加通政使以及光禄大夫的封号和官爵。
一个洋教士，在中国当大官、受隆宠，盲目排外、夜郎自大的朝臣当然不舒服。顺治皇帝时期，吴明炫诬告汤若望，顺治皇帝没予理睬；可是，顺治皇帝死后，鳌拜专权时期，思想守旧的新安卫官生杨光先，又告汤若望等人编的时宪书上写 依西洋新法 ，是叫中国人奉西洋正朔，说：新法有错误、不准确，即使准确，也不容许洋人鼾睡于大清国的卧榻之旁，他们洋人是借历法藏身于金门，刺探朝廷机密；他们挥金是收买人心，挟大清之人尽叛清而从邪教；他们只造二百年历，南怀仁像是想使大清国祚不得无疆；他们仪器精，兵械也精，适足为大清国的隐患；他们在澳门搞了几万兵马，要夺大清朝江山 杨光先还提出： 宁可使中国无好历法，不可使中国有西洋人!
杨光先的守旧思想，正好符合鳌拜复旧、打击异己、加强专权的愿望，鳌拜等便对73岁的汤若望等洋人和其他中国钦天监官员，进行了75天的审讯和审查，冤杀了历科、春、秋、冬、中官正李祖白、宋可成、宋发、朱克显、刘有泰等人，多亏康熙皇帝的奶奶孝庄太皇太后的反对，汤若望等洋人，才免于凌迟、流徙，仅仅是被罢了官。
汤若望下台不久，杨光先和吴明烜（吴明炫之弟），分别闹了个监正、监副的官衔。可是，两人以《大统术》治历，错误屡出。
康熙皇帝亲政后，决定通过实际测验，比较新、旧历法的优劣。他多次召集比利时传教士南怀仁（汤的助手）等洋人，跟杨光先、吴明烜等讨论和测验，认定了新法的准确。鳌拜集团一倒台，康熙皇帝就给汤若望等人平了反，复用了 时宪历 ，恢复了汤若望 通微（避 玄烨 讳）教师 的封号，任命南怀仁为钦天监监副、监正。从此，钦天监不仅用西洋人，而且累进为监副、监正，直到道光皇帝时，始终络绎不绝。
三藩之乱时，南怀仁为清政府造了大小铁炮120门，轻便神武炮320门，还写了造炮、造铳的技术书《神武图说》，康熙皇帝封他为工部侍郎。
康熙皇帝对于只要不犯法度而又精通科技的西洋人，都积极加以信用。他本人对天算学有一定的造诣，但也向汤若望、南怀仁请教算学，向法国传教士张诚、白晋等学习欧几里得和阿基米德的《初等几何学》和《应用几何学》，学习天文、地理、生理解剖等科学。他聘请南怀仁等参与制定《永年历》、编纂《历象考成》等书，聘请白晋等绘制除新疆以外的全国地图《总图和分省地图》《皇舆全览图》，聘请西人教授天文、勾股等学，使晚明传入中国的西方数学，到清朝而中西荟萃、遂集大成。康熙皇帝还多次派人到外国去招聘科学家，也曾授意教士致书罗马教皇，要求派医生到中国来。由于罗马教皇两次派人干涉中国内部生活，康熙皇帝才坚决进行抵制，最后下令禁止天主教在中国流传。
康熙皇帝对自然科学的开明政策，使自然科学得到了一定程度的发展，自然科学界也闪烁出一批灿烂的群星。
清初最著名的历算学家是王锡阐（1628 1682）和梅文鼎（1633 1721）。王锡阐是江苏吴江人，他兼通中、西之学，对两家异说都能条其原委、考其得失，加之每逢夜色晴霁，总是爬上屋顶仰观星象，经常通宵不寐，因而日积月累、学问愈深，写出《晓庵新法》六卷，第一卷讲勾股割圆理论，后五卷讲推步、七政、交食、凌犯之术，对日食、月食以及金星过日（太白食日）的推算十分精确，对太阳大于地球、地球大于月亮问题的论证方法已接近现代天文学水平，他还第一个提出了日食、月食的初亏和复圆方位角的科学算法。然而，被人夸为清朝 算学第一 的，却是安徽宣城的梅文鼎。梅文鼎废寝忘餐40年，著书80余种。《古今历法通考》，是我国第一部历学史的专著，对西洋历、回回历和我国古代各种历法，都作了系统的考证、研究。梅文鼎治学踏实刻苦，攻书务求明白，求师不怕路远。为了弄清九九加减术，他遍查古籍，又研究西学，花了整整十年的时间；为了搞通历法，从授时历一直溯源到三统历、四分历，并融贯了中、西的历法理论。他对西方新的科学理论，不抱门户偏见，说： 礼可求诸野，官可问诸郊，学问岂可因为是从西方来的就抛弃吗! 他虚怀若谷，又慷慨无私，只要有人发问，他总是把自己的最新见解详告。他说： 只要这门学问能发扬光大，使古人的绝妙之学不致失传，我死且无憾，哪里想到一己的扬名! 他把元代宋世杰《四元宝鉴》中的 垛积术 （高级等差级数）加以科学的整理，创出新解，接近了近代数学水平；他和李锐一起，对汉代赵君卿的勾股弦图，进行了重新深入的研究，创出了新证法，名为 青朱出入图 ，完成了中国数学中的 演段法 （圆内接正十边形一边的平方，与圆内按正六边形一边的平方和，等于圆内接正五边形一边的平方）。康熙四十四年（1705）5月11日到13日，康熙皇帝接连三天召见梅文鼎，赐扇、赐食外，还赐了 积学参微 的御书。梅文鼎也确实攀上了清代数学的高峰。
《广群芳谱》的作者汪灏等人和《补农书》的作者张履祥，是清初农业、园艺科学方面的突出代表；我国历史上真正可以连作的最早的双季稻 御稻种 （即《红楼梦》里的 御田胭脂米 、 红稻米 ）的培育者是康熙皇帝。清初最大的水利学家是陈潢和靳辅，由张霭生编成的《陈潢河防述言》，集中地反映了当时水利学的发展水平。靳辅曾长期任职河道总督，陈潢则是靳辅的幕客和高参。他们发展了明代水利专家潘季驯的 筑堤束水，以水攻沙 的理论，提出筑堤束水和引河放水要交相使用的理论，还发明了以河水的横断面积乘水的流速来计算流量的科学的测水法，都大大丰富了我国的水利学。而康熙四十三年、五十六年（1704、1717），康熙皇帝两次派人探测河源的结果，肯定了元朝人的 河出星宿海 之说，澄清了古人的 河出昆仑 说和 潜源重发 说的错误，发现黄河发源于星宿海以西的阿尔坦河，已经接近现在探明的河源地了。
清初还有一位全才的科学家，他不但抱有经世的大略，对象纬、勾股、战阵、河渠之学都有研究，而且还是一位杰出的机械发明家。他造过运输机械，也造过装有发条的机器人。但是最重要的，他造出了 机关枪 （连珠铳）和 榴弹炮 （冲天炮）。这位杰出的科学家名叫戴梓。戴梓是浙江仁和（今杭州）人。他总结了旧铳（包括西洋火铳）的利弊而创制的 连珠铳 ，状若琵琶，有两个扳机。扳动第一个扳机，火药和子弹自动落入铳腔时，第二个扳机开始动作，如此循环不止，可以连射子弹28粒。 冲天炮 ，体长只有二尺一寸，重才三百来斤，炮弹如瓜，每颗重二三十斤，弹中有穴，可装炸药，发射时还可调节射程的远近。此炮被康熙封为 威远将军 ，在昭莫多之战中，费扬古大战噶尔丹，只用三炮就轰垮了敌营。然而，由于戴梓在参与修撰《律吕正义》（乐理书）时与南怀仁意见相左，又由于在造 冲天炮 中，南怀仁一年未造出，戴只八天即造成了，因此，深遭南怀仁的嫉恨和诬陷，被康熙皇帝流放到辽东，备受 夜拥败絮冷、晨踏冰腹空 的困苦，被赦时竟死于归途。