鄧 亮 賈 浩

(1.清華大學(xué)科學(xué)技術(shù)史暨古文獻(xiàn)研究所，北京 100084；2.中國(guó)國(guó)家博物館圖書(shū)資料部，北京 100006)

仿制西方艦船是洋務(wù)運(yùn)動(dòng)中的一項(xiàng)重要工作。在洋務(wù)運(yùn)動(dòng)前期，經(jīng)歷過(guò)購(gòu)買(mǎi)船炮，建廠仿制自造，后又有停造輪船的爭(zhēng)議。[2]鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)前后，已有丁拱辰、潘世榮等人試制過(guò)蒸汽機(jī)輪船，但效果均不彰顯。同治元年(1862)徐壽、華蘅芳等受李鴻章委派試造輪船，四年建成“黃鵠”號(hào)。此后，洋務(wù)派先后開(kāi)辦江南制造局、福州船政局等近代軍工廠，生產(chǎn)輪船和蒸汽機(jī)，建造日多。[3]在洋務(wù)派成員中，有一個(gè)特殊的人物董毓琦，試圖打破仿造西方蒸汽機(jī)動(dòng)力輪船的模式，另辟蹊徑建造所謂“氣行輪船”。他同時(shí)還有強(qiáng)烈的夷夏情結(jié)，試圖通過(guò)自己的努力，實(shí)現(xiàn)“用夏變夷”。這一思想不僅體現(xiàn)在他的造船事業(yè)上，在其數(shù)學(xué)研究中也有類似表達(dá)。

目前，有關(guān)董毓琦的傳記描述或研究成果較少，其事跡也不甚清楚。比如《疇人傳》四編為其立傳，但僅介紹了字號(hào)、籍貫、官職，及其著作《星算補(bǔ)遺》[4]，而且傳中所稱曾任廣東海陽(yáng)縣、梁安縣知縣，并不準(zhǔn)確。錢(qián)寶琮編寫(xiě)的《浙江疇人著述記》有他的生平和著述的簡(jiǎn)要介紹，其資料來(lái)源是其幾部著述的序言，內(nèi)容也十分簡(jiǎn)略。[5]臨海市政協(xié)文史資料委員會(huì)編纂的《歷史文化名城臨?！分校卸涛暮?jiǎn)要介紹他的生平及其在天算方面的成就，并附有其主要著作名錄。[6]福州市地方志編纂委員會(huì)編《福州人名志》[7]、福州市馬尾區(qū)編寫(xiě)的《馬尾區(qū)志》[8]中收錄了他的簡(jiǎn)介。陳婷博士論文中論及他測(cè)算彗星之事，但對(duì)其他方面則殊少涉及。[9]對(duì)于其制造氣行輪船事，杜石然等所著《洋務(wù)運(yùn)動(dòng)與中國(guó)近代科技》[10]、宋子良等編《通向工業(yè)化之路》[11]、史仲文與胡曉林主編的《中國(guó)全史》[12]、陳支平與陳春聲所著《中國(guó)通史教程》[13]均有提及，但認(rèn)為這種船是中國(guó)最早的內(nèi)燃機(jī)輪船，并給予很高評(píng)價(jià)。筆者認(rèn)為，董毓琦所造的并非內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力輪船。本文擬通過(guò)分析相關(guān)史料，對(duì)其生平事跡、氣行輪船的建造及對(duì)西方數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)等方面作一初步研究。

1 董毓琦生平及著述

董毓琦，字子珊，浙江臨海人，附貢生，洋務(wù)派官員，兵學(xué)家，天算學(xué)者。他自稱董其昌后裔[14]，其父董煒(1798～1883)為道光年間歲貢，曾為候選訓(xùn)導(dǎo)[15]，擅長(zhǎng)天文歷算。他大約出生于道光十一年(1831)[16]，先后就學(xué)于杭州的紫陽(yáng)書(shū)院和詁經(jīng)精舍。咸豐元年(1851)開(kāi)始鉆研天文學(xué)，并曾向當(dāng)時(shí)在華的西方學(xué)者請(qǐng)教星圖等相關(guān)問(wèn)題。[17]咸豐三年撰成用于星占的《笠寫(xiě)壺金》。四年入江蘇巡撫吉爾杭阿幕府，協(xié)助鎮(zhèn)壓小刀會(huì)，此舉大約為其入仕之契機(jī)。[18-19]其后有數(shù)次較為成功的星占預(yù)測(cè)。另?yè)?jù)其自述，曾于“庚申、辛酉、壬戌、癸亥四載”，即1860至1863年間“環(huán)游地球”。[20]同治二年(1863)在安徽做官，三年在休寧、四年在績(jī)溪任職[21]。五年端午節(jié)前履職廣東海陽(yáng)[22]，但同年仲秋又回到皖城藩署(即安徽安慶布政使衙門(mén))，受代理布政使吳坤修之托制造渾儀。六年在六安知州任上[注]據(jù)《清代縉紳錄集成》，同治二年至五年春，海陽(yáng)知縣為廣西橫州人施紹文，同治四年至六年春，六安知州為長(zhǎng)沙人曹光漢([26]，卷26，346頁(yè); 卷27，60頁(yè); 卷27，248頁(yè); 卷30，267頁(yè))。董毓琦此期間的官職可能是短暫的署理，并非實(shí)授。。[23]七年赴京引見(jiàn)，總理衙門(mén)大臣文祥有意委以京師同文館教習(xí)，未就，返回安徽。[24]

光緒二年(1876)，董毓琦受新任兩江總督沈葆楨、江寧布政使梅啟照的委托，籌辦金陵算學(xué)局。此后近十年，他主要從事建造氣行輪船一事。造船失敗后，他撰寫(xiě)了9000余字的《試造氣行輪船始末》(以下簡(jiǎn)稱《始末》)一文，詳細(xì)敘述此事的前因后果。[25]

光緒二年，董毓琦請(qǐng)?jiān)鞖庑休喆?，并得到沈葆楨、梅啟照、安徽巡撫裕祿、江寧布政使孫衣言的批示，籌防局撥款3000兩試造，后又得沈葆楨養(yǎng)廉銀2000兩資助，在上海租界開(kāi)廠。四年八月初七(1878年9月7日)，所造一丈小船在護(hù)城河試水成功。與此同時(shí)，另有大船在虹口建造。由于造船所需不少，撥款不足用，多方申請(qǐng)資助未果，他便典賣(mài)家產(chǎn)墊付其余資金。五年(1879)夏，他隨沈葆楨進(jìn)京，由都察院代為條陳造船事，得到光緒帝諭旨批示撥款3000兩。六年(1880)，造成氣船“混沌”號(hào)，在上海試航，五月初三(6月10日)由上海向南京進(jìn)發(fā)，次日在福山海面遇颶風(fēng)受損，淹死五品官林四。緩行至南京后，兩江總督劉坤一等欲親自上船驗(yàn)看，被他以船壞為由拒絕。經(jīng)查驗(yàn)后，籌防局于八月將船接管，他請(qǐng)求自修未果。六年九月十二日(1880年10月14日)，李鴻章、丁日昌奏氣船不適用，但免于賠償撥款[注]又據(jù)《光緒實(shí)錄》卷120記載，光緒六年九月，劉坤一上奏此事。其文為：“現(xiàn)月，劉坤一奏折：又奏同知董毓琦試造氣行輪船，不適用，請(qǐng)免賠繳。得旨，所有領(lǐng)用銀三千兩，著免其賠繳。”。

董毓琦決定再行自建氣船，繼續(xù)變賣(mài)家產(chǎn)得千余兩，并獲得寧紹道捐款百兩。光緒六年十月十七日(1880年11月20日)，他所搭乘的漢陽(yáng)輪沉沒(méi)，本人雖獲救幸免于難，但所籌款項(xiàng)丟失。然而他并未就此放棄，終于在七年十一月新造一船“混初”號(hào)。八年二月廿三日(1882年4月10日)，兩江總督左宗棠命其駕駛新船赴南京試驗(yàn)。十月及十二月中兩次試駕，均因故未能終試。直到九年正月，方得以與籌防局火輪比試。從結(jié)果來(lái)看，氣船起步較快，但續(xù)航能力稍嫌不足。左宗棠試圖讓其到機(jī)器制造局任職，被他以官職小行事不便推辭。左宗棠震怒，船交機(jī)器局停修，人則被咨回安徽。十年五月，福建船政大臣何如璋邀他至福州，稱氣船若合宜，擬擴(kuò)充大用。六月機(jī)器運(yùn)抵福建，隨即因七月初三(8月23日)馬尾海戰(zhàn)失利而事寢。此后，其造船活動(dòng)不復(fù)進(jìn)行。

造船失敗后，董毓琦留任福州船政繪事院，參與數(shù)學(xué)教學(xué)，后又承擔(dān)學(xué)生管理工作。光緒十六年(1890)，積功擢升福建邵武府知府，于十七年八月補(bǔ)授。[26-27]但旋因開(kāi)罪于閩浙總督譚鐘麟，至十九年被罷，以候補(bǔ)道留用。此后，他北上追隨裕祿，在盛京、福州、京師等地軍中，先后任職馬步營(yíng)、福州船政、神機(jī)營(yíng)等機(jī)構(gòu)[28-29]。庚子(1900)年八國(guó)聯(lián)軍攻陷北京后，下落不明。

董毓琦的天算著作主要收錄在《星算補(bǔ)遺》《盛世參苓算稿》《天代蒙泉細(xì)草》之中?！缎撬阊a(bǔ)遺》書(shū)名頁(yè)顯示出版于同治丙寅(1866)，但實(shí)際內(nèi)容有稍晚者。該書(shū)分二冊(cè)，包括《笠寫(xiě)壺金》《交食南車》《髀矩測(cè)營(yíng)》《視徑舉隅》《籌筆初梯》《九環(huán)西解》《胡氏宕田算稿》和《梅心集》。另《疇人傳》四編中稱尚有《倉(cāng)田辨正》《珠算探驪》兩種，未見(jiàn)傳世?！妒⑹绤④咚愀濉钒ā妒⑹绤④摺贰盾嚂?shū)一統(tǒng)釋例》和《九章補(bǔ)例》?！短齑扇?xì)草》包括《天元加減乘除釋例》《天元晰理衍草》《天代蒙泉細(xì)草》《算學(xué)辟邪崇正說(shuō)》。另有《治河管見(jiàn)》《鶼吟草》《籌算》《梅心續(xù)集》(附《試造氣行輪船始末》)、《捷緯探驪》《五蕙齊芳閣吟草》《火鳥(niǎo)圖說(shuō)》《捫虱余譚》等。

至于董毓琦的家庭生活，在他所刻的《五蕙齊芳閣吟草》中有所記載。該書(shū)是一部閨閣詩(shī)鈔，記錄了其四位妾室、一位兒媳的詩(shī)作。根據(jù)其中的描述可知，他五娶，生子三人。嫡配林珊梅，臨海人，道光癸卯(1843)娶，光緒乙酉(1885)六月初一卒。妾陳氏杭州人，李氏臺(tái)州人，范氏寧波人，王氏黃巖人。范氏對(duì)數(shù)學(xué)有一定的了解，比如董毓琦在繪事院任職時(shí)，有學(xué)員來(lái)咨詢算學(xué)難題，當(dāng)他尚在猶豫時(shí)，范氏立即給出答案。長(zhǎng)子壽楨生于同治乙丑(1865)績(jī)溪任上，孿生子壽棟、壽梁生于同治丁卯(1867)六安任上，兄弟三人在隨父至福建船政時(shí)，均入西法學(xué)堂。

2 氣行輪船動(dòng)力：源于傳統(tǒng)抑或仿制西方？

董毓琦在《始末》末附圖一幅(圖1)，藉此可一窺其所造氣行輪船的外貌。圖中，其船式名為“混沌船式”，橢球形，有殼，有船體，有炮位，有瞭望室。但由于他并未給出具體的內(nèi)部圖示，所以不知其操縱機(jī)關(guān)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置等構(gòu)造。那么，董毓琦所設(shè)想并建造的氣行輪船是什么樣的船呢？

圖1 氣行輪船圖(采自文獻(xiàn)[25])

根據(jù)《始末》記載的兩只大船航行情況，可以大致了解氣行輪船的性能。其中，“混沌”號(hào)機(jī)器未壞時(shí)從吳淞到福山日行400里，機(jī)器損壞后從江陰到南京日行100余里?！盎斐酢碧?hào)曾三次與火輪船在南京比試。光緒八年(1882)十月比試時(shí)一小時(shí)能行駛24里，因火輪氣表爆炸、氣船齒輪折碎而止。臘月再比時(shí)，氣船一小時(shí)可行駛25里，但未到通濟(jì)門(mén)即擱淺作罷。九年正月二十四日(1883年3月3日)，氣船和24槳炮劃同時(shí)從旱西門(mén)出發(fā)，氣船快出3里，后來(lái)火輪船拖炮劃至三汊河才趕上，次日行駛180里，氣船在前，到瓜州時(shí)火輪超過(guò)，到鎮(zhèn)江時(shí)比火輪晚一刻(半小時(shí))。由這些敘述可知，“混沌”號(hào)未壞時(shí)速度約為每小時(shí)16里；“混初”號(hào)則能達(dá)到每小時(shí)24～25里，比24槳炮劃快。與火輪船相比，氣船初駛較快，而續(xù)航能力不及。按照180里遲到半小時(shí)算，用于比試的火輪船速度大約是每小時(shí)26～27里?？梢?jiàn)，董毓琦所造氣行輪船的速度尚可，但機(jī)件較易受損。

氣行輪船的動(dòng)力果真是前述《洋務(wù)運(yùn)動(dòng)與中國(guó)近代科技》等著作所稱的內(nèi)燃機(jī)嗎？筆者認(rèn)為并非如此。因?yàn)槎圭凇妒寄芬晃拈_(kāi)篇，就提出制造之緣由、理論、外觀與功效：

竊以天地自然之氣，七政隨宗動(dòng)。天左旋，每日繞地球九萬(wàn)，孰令致之？氣使然也……擬仿天輪之氣一百二十九萬(wàn)六千杪，日輪之氣三千六百杪，月輪之氣四萬(wàn)七千六百杪，五星諸輪遞有加減，則一氣洪鈞，鼓九重而摩蕩。氣何以鼓七政？諸輪交搭，偏重之力鼓之。如天平法碼，左右均一千斤，五雀六燕適平，若左加一兩則左降而右升，右加一兩則左升而右降，以一兩偏重之物，升降千斤之輪，易如反掌，其它不待言矣。……不用煙囪風(fēng)渾，形如渾沌，四周俱包鐵甲，似蛋殼中空，旁開(kāi)炮眼。子落圓穹船背，滑墮水中，近于敵船，即洞其腹。([25]，1a～1b )

從中可以看出，董氏自恃在天文學(xué)、算學(xué)方面有所長(zhǎng)，因此試圖利用日月五星運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的自然力(天地自然之氣)，巧妙地運(yùn)用四兩撥千斤之術(shù)，以較小的驅(qū)動(dòng)力來(lái)馭動(dòng)沉重的輪船。那么，較小的驅(qū)動(dòng)力又從何而來(lái)呢？

《始末》一文中，董毓琦引用《申報(bào)》報(bào)道光緒四年(1878)所造小船事，稱丈余機(jī)器小船可不燒煤而自能行走。查閱八月初十(9月10日)的《申報(bào)》，還有一些描述，稱機(jī)器被布蒙上，有好事者想用竹竿揭開(kāi)布，船主為保密，急忙停止機(jī)器，不料使得機(jī)器突然被損毀。[30]光緒六年(1880)，洪汝奎奏稱“混沌”號(hào)之所以能行走，不過(guò)憑借人力。董毓琦辯稱，火輪船是以人力點(diǎn)火，以火驅(qū)動(dòng)機(jī)器，而氣船則是以人動(dòng)鐵，以鐵帶動(dòng)機(jī)器；并稱他揣摩半世才領(lǐng)悟四兩撥千斤之法，主要在于輪齒之多寡、輕重之搭配；接著強(qiáng)調(diào)氣船沒(méi)有槳櫓篷帆，從上海逆水逆風(fēng)行駛到金陵，就是靠機(jī)運(yùn)。從《始末》所附圖可知船體為橢球體，并無(wú)槳櫓蓬帆在外，當(dāng)是用水輪替代槳櫓，然而董毓琦回復(fù)中堅(jiān)稱的“機(jī)運(yùn)”究為何種系統(tǒng)，仍未可知。

對(duì)于“混初”號(hào)，《始末》轉(zhuǎn)載《申報(bào)》光緒七年十一月十一日(1881年12月2日)的報(bào)道，稱此船造好?？吭谏虾Ｊ?，有人進(jìn)入機(jī)艙觀看，發(fā)現(xiàn)僅以一指之力撥動(dòng)龍頭，就能使水輪快速運(yùn)轉(zhuǎn)，并贊嘆其機(jī)器具有四兩撥千斤、借力取巧之法。由此可以想見(jiàn)氣行輪船機(jī)件設(shè)計(jì)精巧、操作靈便，但龍頭應(yīng)該只是一個(gè)啟動(dòng)裝置，動(dòng)力系統(tǒng)依然不明。

涉及氣船的機(jī)械構(gòu)造時(shí)，董毓琦始終語(yǔ)焉不詳，今人只能據(jù)其只言片句整理出一些部件：

乃以重價(jià)覓西國(guó)最精機(jī)工，其算輪齒以橢圓法步其中徑，若尋常以徑求周，不合齒路，故一試再試，否則重來(lái)，三五迭更始合軌跡，刻下木機(jī)，將次成功，小試己能自轉(zhuǎn)。若諸件湊齊，則四方風(fēng)動(dòng)無(wú)疑矣。([25]，4a)

查得發(fā)昌廠內(nèi)制就車光大小齒盤(pán)及抽水桶、天平架坯、抽壓板坯、大小夾頭坯共二十八件，計(jì)重四千四百七十九磅。又查得順昌廠內(nèi)制就大小齒盤(pán)、皮條盤(pán)、天平腳等大小共五十八件，計(jì)重六千七百零四磅。兩廠合付規(guī)銀一千零六十兩○一錢(qián)二分。又制造模樣等項(xiàng)銀七百兩零，制造船殼銀一千四百兩，業(yè)用去銀三千一百六十兩零，與董丞領(lǐng)過(guò)二千款項(xiàng)尚不懸殊。據(jù)稱升降桶應(yīng)用二十四個(gè)，尚短二十二個(gè)，齒輪八十余個(gè)，尚短二十余個(gè)，其中應(yīng)配機(jī)軸、水輪、天平、總軸等件，合計(jì)已就之工約有三分之一，添配齊全約須添款八千金。([25]，5a～5b)

綜上可知，氣行輪船的部件至少包括15種：齒輪80余個(gè)(已完成約60個(gè))，升降桶24個(gè)(已完成2個(gè))，以及抽水桶、天平架、天平腳、抽壓板、大小夾頭、皮條盤(pán)、船殼、機(jī)軸、水輪、總軸、龍頭、天軸、地軸等?？赡苓€有其他的部件。各個(gè)部件組裝成一個(gè)整體，但具體的尺寸大小及如何運(yùn)轉(zhuǎn)等問(wèn)題，《始末》中未有更多介紹。

憑借上述部件，能夠推測(cè)出董毓琦所造的是內(nèi)燃機(jī)嗎？?jī)?nèi)燃機(jī)的工作原理是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，即通過(guò)燃料與空氣混合燃燒產(chǎn)生熱能，氣體受熱膨脹，通過(guò)機(jī)械裝置轉(zhuǎn)化為機(jī)械能對(duì)外做功。氣行輪船既不燃煤，所附圖中亦無(wú)進(jìn)氣和排氣裝置，且根據(jù)整理出的建造部件，完全看不出通常意義下內(nèi)燃機(jī)的影子，故可排除氣行輪船的動(dòng)力為內(nèi)燃機(jī)。

既然如此，氣行輪船為何能夠僅以一二人力撥動(dòng)龍頭，就帶動(dòng)沉重的船體前行呢？其機(jī)械構(gòu)造的藍(lán)圖為何？筆者推測(cè)，董毓琦是受到中國(guó)古代水運(yùn)儀象臺(tái)或類似裝置的啟發(fā)，而加以改進(jìn)運(yùn)用到船只上的。宋代蘇頌所制水運(yùn)儀象臺(tái)，是古代機(jī)械設(shè)計(jì)的集大成者，其構(gòu)造包括動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)，部件有地極、天輪、天軸輪、地軸輪、受水壺等40余個(gè)。氣行輪船已知有15種部件，較《新儀象法要》中為少，但兩相比較，可發(fā)現(xiàn)二者可能存在淵源。

以《新儀象法要》[31]中的天衡圖(圖2)為參照，可以看出：氣行輪船中有天平的使用，水運(yùn)儀象臺(tái)中有樞衡、樞權(quán)；氣行輪船中的大小夾頭，或許就是左右天鎖；氣行輪船中的觸發(fā)機(jī)關(guān)龍頭為水運(yùn)儀象臺(tái)的關(guān)舌；氣行輪船中的天軸、地軸、總軸、升降桶、水輪、抽壓板等，可與水運(yùn)儀象臺(tái)的鐵天軸、地極、樞軸、升水壺、撥牙機(jī)關(guān)對(duì)應(yīng)。另外，水運(yùn)儀象臺(tái)中已有運(yùn)用齒輪。至于抽水桶，若不是升降桶，或可對(duì)應(yīng)于水運(yùn)儀象臺(tái)的受水壺或退水壺，而皮條盤(pán)則為連桿裝置的替代。

圖2 天衡圖([31]，卷下，17b)

董毓琦具有較高天文學(xué)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)，這或許是他能夠從水運(yùn)儀象臺(tái)中得到啟發(fā)的原因。這可從以下三方面得到輔證。其一，他對(duì)天文學(xué)、算學(xué)頗有研究，且有制造渾儀的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。其二，其船體設(shè)計(jì)如雞蛋，并命名為混沌船式，明顯受到渾天說(shuō)“渾天如雞子”的啟示。其三，《始末》論述氣行輪船動(dòng)力來(lái)源時(shí)，特意描述了日月五星的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，這說(shuō)明其設(shè)計(jì)靈感來(lái)自對(duì)天體運(yùn)行的感悟。又，他在《算學(xué)辟邪崇正說(shuō)》中論及西學(xué)中源，在提到輪船時(shí)稱“機(jī)器肇于公輸木鳶、孔眀流馬，有宋鄱陽(yáng)之戰(zhàn)，以水激輪，名千里船，西國(guó)擴(kuò)為輪舶”[32]，也可作為其氣行輪船為水力運(yùn)行設(shè)想的旁證。當(dāng)然，他也許還參考了晚清翻譯的汽機(jī)類著作，以及圓錐曲線等數(shù)學(xué)知識(shí)，比如運(yùn)用橢圓求中經(jīng)等計(jì)算齒輪數(shù)據(jù)，皮條盤(pán)的使用使得動(dòng)力傳送系統(tǒng)更具功效等。傳統(tǒng)機(jī)械中多用木齒輪，也有金屬齒輪的案例，但多嚙合不密，耐用性差，而漸開(kāi)線齒輪和皮帶無(wú)疑是西方近代機(jī)械的重要發(fā)明。

也許存在另一種可能，即氣行輪船的動(dòng)力裝置是一種借鑒了蒸汽機(jī)傳動(dòng)裝置構(gòu)造的人力驅(qū)動(dòng)機(jī)械。董氏所稱驅(qū)動(dòng)天體運(yùn)行的“氣”實(shí)為萬(wàn)有引力，不可能用來(lái)開(kāi)船，能被用作動(dòng)力的“氣”或指重力。氣船的動(dòng)力裝置或?yàn)橐环N由配重和齒輪組構(gòu)成的省力機(jī)械，通過(guò)人力使一組配重升降運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再用齒輪組將力量傳導(dǎo)到槳輪，推動(dòng)船只前進(jìn)。

部件中出現(xiàn)的“天平架”“天平腳”“天平總軸”組合起來(lái)，就是氣船動(dòng)力裝置的核心部分——“天平”。雖然《始末》并未詳述天平的運(yùn)行原理，但在其《盛世參苓算稿》中有關(guān)輪船的題目中有所論及：

設(shè)明輪船下水，用天平升降，明輪徑三丈，則輪周九丈，天平一升一降，計(jì)快四秒，而輪一周九丈九。一點(diǎn)鐘三千六百秒，每里一百八十丈，天平升降四秒，而輪周九丈，一點(diǎn)鐘三千六百秒，得輪九百周，應(yīng)行八千一百丈，下水之快四十五里。[33]

董毓琦筆下用于帶動(dòng)明輪的“天平”極有可能是步進(jìn)式橫梁發(fā)動(dòng)機(jī)(Walking Beam Engine)中部的架構(gòu)裝置。步進(jìn)式橫梁發(fā)動(dòng)機(jī)是早期明輪蒸汽船采用的一種驅(qū)動(dòng)設(shè)備，依靠立式蒸汽機(jī)活塞升降帶動(dòng)設(shè)于支架上的步進(jìn)梁(Walking Beam)，再由其帶動(dòng)明輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其外觀上的顯著特征就是高高聳立，如同巨大天平一樣的步進(jìn)梁架(圖3)[34]。這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造比較方便，19世紀(jì)50至60年代一度流行。美國(guó)內(nèi)戰(zhàn)期間，南北雙方均有不少艦只以這種方式驅(qū)動(dòng)。

歷史使命越光榮，奮斗目標(biāo)越宏偉，前進(jìn)道路越艱巨， 執(zhí)政環(huán)境越復(fù)雜，我們?cè)揭鰪?qiáng)憂患意識(shí)，越要從嚴(yán)治黨，扎扎實(shí)實(shí)做好高校黨建工作并切實(shí)提高黨建工作效率，讓我們黨永遠(yuǎn)立于不敗之地，為全面建成小康社會(huì)、實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興之路而做出自己的一份貢獻(xiàn)。

圖3 步進(jìn)梁式蒸汽機(jī)示意圖([34]，封底)

步進(jìn)式橫梁傳動(dòng)裝置制造相對(duì)便捷，且容易將蒸汽機(jī)替換為人力機(jī)器，這也可能是董氏仿造的緣由。采用步進(jìn)式橫梁傳動(dòng)裝置推進(jìn)的船只，最大的弱點(diǎn)是梁架暴露在外，很容易被敵方炮火損壞。為此，他又給氣行輪船配備了“形如混沌”的整體式外罩，可將步進(jìn)梁架和明輪一并包裹在內(nèi)，以圖達(dá)到一舉兩得之效。

有關(guān)步進(jìn)式橫梁發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造的知識(shí)，可從江南制造局譯書(shū)館關(guān)于西方蒸汽機(jī)的譯著中獲得。董毓琦開(kāi)始建造氣行輪船時(shí)，可供參考的相關(guān)著作已有同治十年(1871)刊行的《汽機(jī)發(fā)軔》、十一年刊行的《汽機(jī)必以》和十二年刊行的《汽機(jī)新制》。在這三部著作中，最有可能為他使用的當(dāng)屬《汽機(jī)新制》。

《汽機(jī)新制》英文原版名為《陸地和船用現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)與鍋爐規(guī)格的實(shí)用準(zhǔn)則》(Practicalrulesfortheproportionsofmodernenginesandboilersforlandandmarinepurposes)，作者是英國(guó)工程師白爾格(Nicholas Procter Burgh)，首次出版于1865年，經(jīng)傅蘭雅(John Fryer， 1839～1928)翻譯、徐建寅整理后，于1873年出版發(fā)行。這是一本關(guān)于各類蒸汽機(jī)及傳動(dòng)裝置構(gòu)造的著作，其中第2卷“杠桿汽機(jī)”(Beam Engine)就專門(mén)介紹了步進(jìn)式橫梁發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和各部分構(gòu)造，比如凸輪、凹輪、斜齒輪、凝水柜、起水杠桿、飛輪、恒升車、單行恒升筒、添水筒等部件。董毓琦氣船已知的部件中有齒輪、橢圓齒輪、水桶及應(yīng)有的提水設(shè)備等，兩者之間或有聯(lián)系。第8卷中又提供了250馬力杠桿汽機(jī)和船用明輪各部件的尺寸與比例。當(dāng)時(shí)正在南京的董毓琦，獲得此書(shū)并不困難，且完全有能力根據(jù)書(shū)中信息仿制出縮小比例的傳動(dòng)裝置和明輪。

綜上所述，董毓琦設(shè)想的氣行輪船的動(dòng)力來(lái)源，絕非內(nèi)燃機(jī)，也不是自然之氣，而是人力驅(qū)動(dòng)，輔以省力裝置，通過(guò)齒輪、皮帶等傳動(dòng)運(yùn)行的一套精巧的機(jī)械裝置。其機(jī)械傳動(dòng)裝置，或許受到水運(yùn)儀象臺(tái)或其他傳統(tǒng)機(jī)械裝置的啟發(fā)，或許是參照西方步進(jìn)式橫梁傳動(dòng)裝置，也可能是兩者的結(jié)合。

即便如此，由于他未給出詳細(xì)的機(jī)械構(gòu)造圖樣及其具體的運(yùn)行原理，描述中也未給出全部部件，因此仍有一些疑問(wèn)。比如水力應(yīng)是氣船運(yùn)行的重要傳動(dòng)力，但它是如何運(yùn)行，人力如何配合？可能是一開(kāi)始就以人力蓄水到高位，當(dāng)氣船啟動(dòng)后，則水力激輪運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)輔以人力以某種省力的提升裝置將水提升補(bǔ)水，但隨著時(shí)間推遲，水力減弱，則速度減慢，這也符合氣船先快后慢的實(shí)際運(yùn)行狀況。又如龍頭是單純的啟動(dòng)裝置，還是帶有控制功能的裝置？是否具有單獨(dú)的控制系統(tǒng)？均有待進(jìn)一步研究。

3 “既明西法，諱言西法”：對(duì)西算的應(yīng)用與認(rèn)知

董毓琦自矜于星算有所得，著作也多以天文、算學(xué)內(nèi)容為主。他的數(shù)學(xué)知識(shí)多涉及勾股、弧角、天元術(shù)等，相關(guān)著述普遍具有為解決實(shí)際問(wèn)題而作的顯著特點(diǎn)。例如《髀矩測(cè)營(yíng)》和《視徑舉隅》，雖只涉及簡(jiǎn)單的勾股知識(shí)、相似三角形原理等，但它們成書(shū)于清政府鎮(zhèn)壓太平天國(guó)的戰(zhàn)爭(zhēng)之際，寫(xiě)作目的是為向清軍傳授如何在戰(zhàn)場(chǎng)上測(cè)量駐地城防，體現(xiàn)了明確的現(xiàn)實(shí)意義。[35]又如他在同治年間游宦安徽時(shí)，曾解決休寧胡、汪兩族有關(guān)田地的糾紛，進(jìn)而撰著《胡氏宕田算稿》。根據(jù)田圖的數(shù)據(jù)來(lái)看，此田的總體形狀是一個(gè)長(zhǎng)方形，分田則是不規(guī)則三角形。雖然具有三角學(xué)知識(shí)的人能計(jì)算，但要算出具體的數(shù)據(jù)也頗費(fèi)工夫，并非如清華大學(xué)藏本中批語(yǔ)“此等算法，稍具勾股者即能之，何必著書(shū)立說(shuō)，嘵嘵不休，以自矜云明察也?！盵注]清華大學(xué)藏《星算補(bǔ)遺》本眉批。

董毓琦的數(shù)學(xué)工作還體現(xiàn)在其教學(xué)上。他于光緒十年(1884)到福建后，曾在船政繪事院短暫任教，并將自己編撰的習(xí)題匯為《盛世參苓算稿》與《天代蒙泉細(xì)草》供學(xué)生自學(xué)。其《盛世參苓算稿》中所附的22道題目以天文、算學(xué)、機(jī)器、電學(xué)、氣學(xué)、化學(xué)、重學(xué)、管駕等與船政有關(guān)的項(xiàng)目設(shè)置算題，涉及營(yíng)房點(diǎn)兵、兵船遇險(xiǎn)根據(jù)天象計(jì)算距離、炮彈飛行距離、鐵鏈鎖江、鐵騎切割等。這些融合多種學(xué)科知識(shí)的算題，被當(dāng)時(shí)的同事批評(píng)為迂闊不適用。而董毓琦也對(duì)船政學(xué)堂遵循西式教育、不輔以中國(guó)傳統(tǒng)天文學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的教學(xué)方法頗多微詞。[33]教法、內(nèi)容相對(duì)因循守舊，與船政學(xué)堂倡導(dǎo)的西式教育沖突不斷，可能正是他很快失去教學(xué)機(jī)會(huì)的原因。

盡管董毓琦對(duì)康熙以來(lái)的所謂祖制推崇備至，認(rèn)為“我圣祖仁皇帝天縱亶聰，集中西之大成，制《數(shù)理精蘊(yùn)》《歷象考成》諸編，為千古不磨之業(yè)，通之則智珠在握，擴(kuò)之得炮械輪機(jī)，近如立方馭氣缸馬力，勾股馭炮法高低，定率馭輪銅機(jī)鐵，三角馭遠(yuǎn)近高深，弧度馭九重星目”([36]，1b)，但在具體的研究中依然有一二新得，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。其一是根據(jù)對(duì)橢圓線的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)造正荔葉線、斜荔葉線兩種新的幾何圖形。然而這兩種圖形均為不規(guī)則多邊形，而非曲線。根據(jù)其幾何制圖法，可知其參照了橢圓的構(gòu)造方式，如果再輔以更多的點(diǎn)，將它們連接起來(lái)，就是橢圓線，因此可以反映出他對(duì)橢圓的性質(zhì)及作圖法已然了解。其二是“就剩歸原捷法”，載于《九章補(bǔ)例》。這一方法變化自配分比例問(wèn)題，在算理上并無(wú)特別稱道之處，但在論證過(guò)程中，有一個(gè)現(xiàn)象卻是值得關(guān)注，即是西方代數(shù)符號(hào)的使用。董毓琦對(duì)西方數(shù)學(xué)符號(hào)的使用，早期著作中采納李善蘭等翻譯的《代數(shù)學(xué)》中的代數(shù)符號(hào)系統(tǒng)，到福建船政后開(kāi)始使用阿拉伯?dāng)?shù)字及其他少量西式數(shù)學(xué)符號(hào)。比如用“中西合法命分借數(shù)比例”再次驗(yàn)證時(shí)，使用了阿拉伯?dāng)?shù)碼，這在當(dāng)時(shí)的中國(guó)學(xué)者中也是不多見(jiàn)的。又如他在《車書(shū)一統(tǒng)釋例》中首先開(kāi)列“中西字?jǐn)?shù)合參釋略”，用中文數(shù)字、阿拉伯?dāng)?shù)碼、歌訣、法語(yǔ)讀音、英語(yǔ)讀音、電報(bào)碼等對(duì)照，開(kāi)列1～10這10個(gè)數(shù)字。[37]就董毓琦的著作而言，其中僅反映出10個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字、少數(shù)西文字母，以及乘號(hào)、等號(hào)、開(kāi)方、分?jǐn)?shù)、指數(shù)等。

總體而言，董毓琦對(duì)西方數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)及其知識(shí)來(lái)源大約有三個(gè)方面：其一是明清之際的耶穌會(huì)士傳入的西方數(shù)學(xué)知識(shí)，包括三角、比例等，主要通過(guò)《數(shù)理精蘊(yùn)》《歷象考成》《梅氏叢書(shū)輯要》等著作而來(lái)；其二是晚清傳入的西方微積分知識(shí)、符號(hào)代數(shù)學(xué)以及圓錐曲線、解析幾何等知識(shí)；其三是他到福建船政繪事院后參與教學(xué)活動(dòng)時(shí)學(xué)習(xí)西算而來(lái)。

盡管董毓琦對(duì)西方數(shù)學(xué)有所了解與運(yùn)用，在一定程度上指出中西數(shù)學(xué)融會(huì)的意義，但在認(rèn)識(shí)上又存在矛盾，未能深入的理解與認(rèn)同，更多地體現(xiàn)出固守中國(guó)傳統(tǒng)算學(xué)，以及對(duì)清代各種御制經(jīng)典的尊崇。相對(duì)于其對(duì)西方數(shù)學(xué)的了解而言，他在三角、代數(shù)等方面持有西學(xué)中源的觀點(diǎn)，而對(duì)微積分則表現(xiàn)出明確的批評(píng)態(tài)度。

比如他在《九環(huán)西解》序中稱李善蘭翻譯的《代微積拾級(jí)》一書(shū)頗為高深，即便精于數(shù)學(xué)者也難很快領(lǐng)悟，但它不過(guò)是西方人創(chuàng)新居奇而已，有如三角、借根方、代數(shù)一樣，中國(guó)學(xué)者最初也驚詫不已，但實(shí)際上是中國(guó)的勾股、天元、四元術(shù)。如果以古代天元術(shù)為根基，則西方代數(shù)也就不足為奇。知道代數(shù)知識(shí)，那么微積分就迎刃而解。又如他在《天代蒙泉細(xì)草》序言中認(rèn)為，南宋秦九韶的大衍術(shù)、正負(fù)開(kāi)方術(shù)、方程和較等都是天元術(shù)、代數(shù)的權(quán)輿，其后郭守敬、朱世杰等人將天元術(shù)發(fā)揚(yáng)光大，而西方數(shù)學(xué)將它變?yōu)榻韪剑幻番湷梢蕴煸g(shù)破解秘密，于是又變成代數(shù)再次居奇?！爸蟹o(wú)美不該，毋庸置喙?！鷶?shù)僅馭雜糅和較，紙上空談，無(wú)補(bǔ)實(shí)用；而微積各級(jí)馭無(wú)窮小、無(wú)窮多，咄咄書(shū)空，癡人說(shuō)夢(mèng)?！?[36]，1a)

董毓琦在不同著作中對(duì)代數(shù)、微積分已有一些批判，其《算學(xué)辟邪崇正說(shuō)》一文則集中加以論述，并將中西數(shù)學(xué)的對(duì)抗上升到正邪之爭(zhēng)的高度。這篇文章是針對(duì)《代微積拾級(jí)》而作，最初寫(xiě)于同治七年(1868)，光緒十二年(1886)夏補(bǔ)刊。文中，他首先描述算學(xué)有中西二法，進(jìn)而提出一個(gè)固步自封的觀點(diǎn)，認(rèn)為只有勾股、開(kāi)方、弧角才是數(shù)學(xué)“諸法正宗”，此外皆為異端邪說(shuō)。隨即又沿用西學(xué)中源說(shuō)的觀點(diǎn)，稱西人變天元術(shù)為借根方，變四元術(shù)為代微積拾級(jí)，又稱代數(shù)本已無(wú)用，微積分則是步入歧途。接著以《代微積拾級(jí)》中第一題“今有勾有股弦和求股”為例，認(rèn)為西法太過(guò)繁復(fù)，不如依中法計(jì)算更簡(jiǎn)便。繼而更是對(duì)微積分加以批判，稱“如下文微積等級(jí)以無(wú)窮小之小點(diǎn)推至無(wú)窮多，費(fèi)多少心思作無(wú)益之論”。最后再次強(qiáng)調(diào)要以中法勾股、開(kāi)方、弧角、八線、四元等為正宗，認(rèn)為“既明其術(shù)，知其為算學(xué)中之八股，技成無(wú)用不可，為初學(xué)津梁”，同時(shí)評(píng)論西方天算知識(shí)稱“有明歌白尼、第谷、利瑪竇、熊三拔、羅雅谷、湯若望、穆尼閣等，其歷法皆正正之旗，徐光啟所譯新法歷書(shū)藉資考證，圣祖仁皇帝心實(shí)嘉之，所制《歷象考成》兼用第谷、刻白爾、葛西尼之法，故法有可采則采之，如六宗二簡(jiǎn)以馭弧，均數(shù)橢圓以步象，其立法未始不精，不可盡掩西之美。若《代微積拾級(jí)》，直斥之為異端。”([32]，3a)由此可見(jiàn)，董毓琦要的辟的“邪”即指李善蘭翻譯的《代微積拾級(jí)》，而要光大的“正”是中國(guó)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)知識(shí)，以及康熙以來(lái)各種御制經(jīng)典中的西方數(shù)學(xué)知識(shí)。

當(dāng)然，對(duì)于具備一些幾何知識(shí)的中國(guó)學(xué)者來(lái)說(shuō)，解決勾股題目自然不難，但董毓琦據(jù)此以否定《代微積拾級(jí)》，甚至其中的微積分知識(shí)，則實(shí)屬對(duì)微積分的精髓不了解。根據(jù)董毓琦的著述來(lái)看，他有相當(dāng)?shù)膸缀喂Φ祝瑢?duì)借根方、天元術(shù)、四元術(shù)等代數(shù)學(xué)知識(shí)也有了解，所以他要理解《代微積拾級(jí)》中幾何學(xué)部分的知識(shí)并不難。然而微積分既是建立在“極限”的基礎(chǔ)上的一個(gè)數(shù)學(xué)分支，也是一種數(shù)學(xué)思想?！盁o(wú)限細(xì)分”即微分，“無(wú)限求和”即積分。微積分對(duì)當(dāng)時(shí)的中國(guó)學(xué)者來(lái)說(shuō)卻是全新的知識(shí)，而僅用此前的代數(shù)學(xué)知識(shí)想要全然理解并非易事。盡管董毓琦自稱對(duì)《代微積拾級(jí)》有深入研究，“朝夕揣摩，到融會(huì)貫通，知為嚼蠟”，然而，實(shí)際上他并未能理解微積分的奧妙。

董毓琦的這一觀念也許是其早期受傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教育的影響。他少年入學(xué)紫陽(yáng)書(shū)院時(shí)，擔(dān)任山長(zhǎng)的是著名數(shù)學(xué)家項(xiàng)名達(dá)。項(xiàng)名達(dá)潛心研究算學(xué)，著述甚豐，代表作有《勾股六術(shù)》《三角和較術(shù)》《開(kāi)諸乘方捷術(shù)》《割圓捷術(shù)》《象數(shù)一原》，其中前三種合刊為《下學(xué)庵算術(shù)三種》印行。他數(shù)學(xué)上的主要貢獻(xiàn)是割圓方面的研究。1843年撰成的《割圓捷術(shù)》，在無(wú)窮級(jí)數(shù)上已有較高成就，影響很大。其遺著《象數(shù)一原》中，又附錄了“圓周求徑”術(shù)，即根據(jù)求橢圓周長(zhǎng)公式推出了圓周率倒數(shù)公式。這在中國(guó)數(shù)學(xué)史上是第一次，是非常重要的成就。[38]在紫陽(yáng)書(shū)院的學(xué)習(xí)，為董毓琦的算學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)，項(xiàng)名達(dá)的三角和較術(shù)與微積分思想也給他留下了深刻的印象，令他堅(jiān)定以至于頑固地認(rèn)為中國(guó)傳統(tǒng)算學(xué)無(wú)美不該，當(dāng)日后面對(duì)解析幾何和微積分等西方傳入的近代數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，始終不愿意虛心接受。

顯然，李善蘭對(duì)董毓琦的批評(píng)有所了解，并為其著作撰跋一篇，附于《算學(xué)辟邪崇正說(shuō)》之后。其文如下：

同治二年(1863)，余在曾文正幕府，適子珊游宦皖城，講求中法，余以《代微積拾級(jí)》示之，不旋踵而青藍(lán)過(guò)勝，既明西法，諱言西法。七年(1868)秋，子珊赴部引見(jiàn)，乏于川資，文中堂擬派同文館會(huì)教，而伊不屑小就，返棹皖江。蓋天學(xué)彼勝于余，代學(xué)余勝于彼，倘得同聚一堂，彼此切磋，統(tǒng)地球當(dāng)推第一。但其聰明過(guò)人，別三日刮目相待，且胸中杜庫(kù)曹倉(cāng)，融會(huì)中西，故能高視一切，于今中外算家見(jiàn)子珊當(dāng)避三舍焉。近見(jiàn)其論說(shuō)，雖詆余，實(shí)愛(ài)余也。余不敏，癖于西而略于中。以志吾過(guò)，今雖有志挽回，而老將就木。子珊寖寖有為，其續(xù)吾志，參以中法也可。海寧友生壬叔李善蘭謹(jǐn)跋于京師同文館。乙丑佛生日。[24]

其中，“乙丑”應(yīng)有誤。如果是同治乙丑，則為同治四年(1865)，顯然與文中所提及的其他時(shí)間不合。另?yè)?jù)中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史所藏本，中有墨涂，改“乙丑”為“丁丑”，即光緒三年(1877)，似符合此文的寫(xiě)作時(shí)間。李善蘭1868年入同文館天文算學(xué)館任算學(xué)總教習(xí)。又，根據(jù)董毓琦的相關(guān)表述看，他對(duì)微積分的態(tài)度在1868年進(jìn)京前后有些變化。在之前的《九環(huán)西解》序言中雖然也認(rèn)為微積分中法同樣可解，但尚未絕對(duì)排斥，語(yǔ)氣相對(duì)比較緩和。至于董氏不就同文館教職，他自己未明確緣由。根據(jù)其較多參與實(shí)際事務(wù)性生平事跡看，更可能是認(rèn)為教職不能發(fā)揮其經(jīng)世致用的才能；或是嫌同文館教職位太低，因?yàn)槔钌铺m就任算學(xué)總教習(xí)第二年才獲封從七品銜中書(shū)科中書(shū)；也許還與李善蘭對(duì)西算的認(rèn)識(shí)態(tài)度相悖有關(guān)，比如他認(rèn)為李氏“為京師同文館總教，棄中法以授徒，于今其法盛行，而中法原原本本，皆遁荒野矣”。([36]，1a)根據(jù)文義，李善蘭對(duì)董毓琦看似多有贊許，實(shí)則并不認(rèn)同其觀點(diǎn)。其中“既明西法，諱言西法”一語(yǔ)，基本可以作為董毓琦的評(píng)語(yǔ)，但他對(duì)西法并非全然明了，也并非完全不言。

4 余 論

綜前所述，董毓琦主要活動(dòng)于同治光緒間，正值洋務(wù)運(yùn)動(dòng)興盛時(shí)期，宦游期間與朝內(nèi)外多位洋務(wù)派重臣有交誼，其造船事業(yè)不僅得到洋務(wù)派大員的支持與資助，還因此獲任知府職位。由此可見(jiàn)，他是洋務(wù)派體系中的人物之一。董毓琦典賣(mài)家產(chǎn)墊資造船，不僅是其忠君愛(ài)國(guó)之體現(xiàn)，也是其洋務(wù)實(shí)踐的體現(xiàn)，但也不能排除有邀功鉆營(yíng)之嫌疑。他對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)天算知識(shí)、明清以來(lái)傳入之西方數(shù)學(xué)有一定的了解，認(rèn)識(shí)到中西算學(xué)融匯的意義，且有一些創(chuàng)見(jiàn)，又因?qū)ξ⒎e分知識(shí)無(wú)深入領(lǐng)會(huì)而極力駁斥，視為異端?？傊?，雖然他自視天文學(xué)、算學(xué)水平甚高，但其數(shù)學(xué)水平遠(yuǎn)不及李善蘭。究其個(gè)人對(duì)西學(xué)的態(tài)度而言，他持有較為強(qiáng)烈的夷夏情懷，提出“用夏變夷”，這在其造船或數(shù)學(xué)工作中均有體現(xiàn)。

董毓琦建造氣行輪船始于光緒二年，正值朝野停造輪船爭(zhēng)議結(jié)束不久，可謂正逢其時(shí)。西方列強(qiáng)對(duì)清政府的壓力，也是他夷夏情結(jié)的背景之一。建造氣行輪船一事，其心可嘉，其行可嘆。雖然有精巧之機(jī)械設(shè)計(jì)，但不具實(shí)用，究其原委，實(shí)與大勢(shì)相違背使然。但為什么要舍棄蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等先進(jìn)技術(shù)，逆勢(shì)而行建造氣行輪船？或許這體現(xiàn)出他對(duì)夷夏之防的擔(dān)憂、對(duì)自立自強(qiáng)的渴望，以及對(duì)傳統(tǒng)古法的尊崇。比如在《試造氣行輪船始末》開(kāi)篇即指出為了不受制于人，故而用夏變夷，提出制造氣行輪船的設(shè)想。在光緒十年五月給兩江總督解釋造船事宜的上書(shū)中，同樣指出“用夏變夷”為中國(guó)自強(qiáng)之計(jì)。此后又屢屢強(qiáng)調(diào)不能將軍國(guó)大事全部寄托在仿制上，必須對(duì)洋人西術(shù)予以足夠的警惕，一味仿制西人火船，是拾人唾余，不可能制勝于人，必須自主創(chuàng)設(shè)新法等等。盡管他造氣行輪船不算成功，但這種追求自立創(chuàng)新的舉動(dòng)，在當(dāng)時(shí)中外引起不小的轟動(dòng)，也贏得時(shí)人的贊許與思索。例如《申報(bào)》記載，其氣行輪船試航時(shí)觀者眾多。又如，時(shí)人陳澹然在《權(quán)制》卷4“助成”篇中舉例董毓琦造船、蕭開(kāi)泰造凹面鏡等事[39]，以呼吁晚清政府加大對(duì)制造人才的資助。甚至連越南庚辰(1880)科會(huì)試也將董毓琦造船事跡作為第四場(chǎng)試題，用以考察舉子們對(duì)于科技知識(shí)的了解。[40]

同樣地，董毓琦這一夷夏之防的擔(dān)憂，主張“用夏變夷”之說(shuō)，在其數(shù)學(xué)觀點(diǎn)上也得以反映，比如對(duì)微積分的無(wú)知與駁斥、崇尚古法中法、提倡西學(xué)中源說(shuō)等等。對(duì)于如何處理中算與西算的關(guān)系，他在著作中多處明確提出“用夏變夷”。比如在《算學(xué)辟邪崇正說(shuō)》中稱“即欲兼通西算，用夏變夷，未聞變于夷者也”[32]。《車書(shū)一統(tǒng)釋例》中開(kāi)列中西字?jǐn)?shù)，其意并不是要介紹阿拉伯?dāng)?shù)字，而是董氏企圖“車同軌，書(shū)同文”，以顯示其用夏變夷之意。又如在《九章補(bǔ)例》中采用了西法，卻不忘標(biāo)榜自己的身份是“用夏變夷主人”。再如在《梅心續(xù)集》中收錄其一篇為李鏐所作的書(shū)序中稱西方借根方、代數(shù)學(xué)只得到天元術(shù)部分內(nèi)容，稱贊李鏐“為近時(shí)天元首屈一指，使西人借根代數(shù)望而卻行，庶幾用夏變夷，同鄉(xiāng)有同志焉”[41]。如此種種，說(shuō)明他對(duì)西方數(shù)學(xué)有一定的了解，認(rèn)識(shí)到西方數(shù)學(xué)有其長(zhǎng)處，需要去會(huì)通它們，進(jìn)行選擇性的吸收與應(yīng)用，但在會(huì)通方式上則要以中法古法為根基，為正宗，以此去改變西方數(shù)學(xué)，使之納入中國(guó)傳統(tǒng)算學(xué)之中。明清之際傳入的西方數(shù)學(xué)知識(shí)尚屬于初等數(shù)學(xué)范疇，與中國(guó)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)多有吻合，能夠較順利地與中算結(jié)合起來(lái)解釋。即便19世紀(jì)中葉傳入的西方近代數(shù)學(xué)知識(shí)中，代數(shù)學(xué)也與可借助中國(guó)傳統(tǒng)天元術(shù)、四元術(shù)能夠較好地理解。對(duì)于這些容易理解的西方數(shù)學(xué)知識(shí)，董毓琦主張“用夏變夷”，使之納入中國(guó)傳統(tǒng)算學(xué)，然而，微積分卻沒(méi)有較好的傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的參照，其理解困難，加之個(gè)人夷夏觀念，因此表現(xiàn)出強(qiáng)烈的排斥。

董毓琦處理夷夏關(guān)系的思想與同期洋務(wù)運(yùn)動(dòng)的指導(dǎo)思想“中學(xué)為體、西學(xué)為用”看似異曲同工，但實(shí)際操作上則不一致。洋務(wù)派所提倡的“師夷長(zhǎng)技以制夷”“中體西用”等思想，是為了將西方先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)服務(wù)于維系清政府統(tǒng)治。而董毓琦雖身處洋務(wù)派體系，并在建造輪船時(shí)真的去踐行，其目的卻是要以中國(guó)傳統(tǒng)技法創(chuàng)造出戰(zhàn)勝西法的奇跡。盡管其建造氣行輪船以失敗告終，但至少說(shuō)明了深入學(xué)習(xí)西方科學(xué)技術(shù)的必要性，當(dāng)時(shí)施行的引進(jìn)技術(shù)加以仿制的作法是必然的可行方案，自主創(chuàng)新并不能一蹴而就。

最后，本文主要探討董毓琦在氣行輪船的制造、數(shù)學(xué)方面的工作及其“用夏變夷”觀念，故而對(duì)其家世、生平、交游等細(xì)節(jié)僅作簡(jiǎn)要鋪陳，這有待專文介紹。此外，對(duì)其氣行輪船的具體構(gòu)造及運(yùn)行原理，以及他在環(huán)球旅行、星占學(xué)、天文學(xué)、地理測(cè)繪、軍事實(shí)踐等其他領(lǐng)域的論述，仍有待于對(duì)既有史料的繼續(xù)分析與新史料的發(fā)現(xiàn)。

后記及致謝本文為兩位作者合作完成。其中鄧亮約于2010年開(kāi)始相關(guān)研究，主要對(duì)董毓琦的生平作了粗略考證，并整理其造船經(jīng)過(guò)，分析其數(shù)學(xué)活動(dòng)，但在綜述及生平考證中有較多的疏漏與缺失。研究結(jié)果于2011年作為附錄納入博士后出站報(bào)告，題為“董毓琦及其中西數(shù)學(xué)思想”；人物生平節(jié)略編入2012年出版的《疇人傳合編校注》中；數(shù)學(xué)部分于2013年在海南第五屆全國(guó)數(shù)學(xué)史與數(shù)學(xué)教育研討會(huì)上報(bào)告，題為“董毓琦對(duì)中西數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)”。此后又約于2014年底，提出其氣船為人力啟動(dòng)，水力運(yùn)轉(zhuǎn)，可能受到水運(yùn)儀象臺(tái)的影響。賈浩于2011年關(guān)注此研究對(duì)象，并于2014年完成博士論文《晚清士人兵學(xué)家軍事實(shí)踐活動(dòng)研究——以董毓琦為中心》。其中對(duì)董毓琦的家世、教育、生平作了全面細(xì)致的考察，附有年表；也對(duì)造船活動(dòng)詳細(xì)分析，指出其為人力驅(qū)動(dòng)，推測(cè)其可能的動(dòng)力裝置為步進(jìn)式橫梁發(fā)動(dòng)機(jī)，參考了《汽機(jī)新制》；同時(shí)也對(duì)其星占活動(dòng)及天算教學(xué)活動(dòng)有較深入研究。兩位作者相互獨(dú)立研究，結(jié)果有部分重疊，也有一些可相互印證。本文得到中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)史研究所韓琦研究員、清華大學(xué)馮立昇教授的悉心指導(dǎo)與細(xì)致修改，清華大學(xué)劉薔教授在臺(tái)灣時(shí)幫助查閱資料，特此致謝!