皇朝经世文四编卷十一学术

译《皇朝经世文四编》卷十一 学术

电学

电学考

西洋人士讲求邮政，殚精竭虑以来，传递信息的便捷，直到五六十年前才得到利用电气传递信息的方法。古人看见云中电光闪烁，常用来比喻事情迅速，从未有人知道取而用之。到现在能够将雷电收集放置在器具中，使之为我们所用，可以说探得了千古未发的奥秘。然而格致学家考察电气，也已非一朝一夕。古人起初将琥珀摩擦生热，能吸引轻小物体；后人用玻璃、火漆等物摩擦生热，也能吸引轻小物体。如果物体大且电气充足，就会看见火星爆出。随即知道金属类都善于引导电气。又用瓶子内外粘贴锡箔，蓄积电气，释放时就有光如电，声音如雷，能震人击物。乾隆三十年，美国人富兰克林试验，遇到雷雨时放风筝在空中，起初看见绳上丝线蓬然竖起，接着电气随绳而下，收集充满瓶中。用一把铁匙稍微靠近瓶口，火星就跃出，发出迸裂的声音，这才知道用玻璃、琥珀等物产生的电气，实际上与雷电没有区别。电学从此逐渐兴起。这种电气都是由摩擦产生，称为干电。至今电报所用的电气，由意大利人伽伐尼和伏打两人研究得到一种方法，是通过强酸与金属相互作用产生，称为湿电。其方法是用红铜、白金薄片数对重叠，每对之间隔着浸透强酸的厚纸，再用两条铜丝连接，就能产生电气。伏打随即因为纸容易干，导致机器无力，于是用玻璃杯作为电池。后来有人制造长箱，内部放置磁片，分为数十格，箱下安装铜铅薄片数十对，用铜条连接，每对放入一格，箱内储存强酸。使用时只要加盖于箱，两种金属自然相互作用产生电气最旺盛。于是湿电之学大盛，有的用来辅助化学，有的用来辅助医药，然而尚未得到传递信息的方法。嘉庆二十五年，丹麦人奥斯特开始著书论述电气与磁石之气无异的方法，在南北方向设置一根铜丝以固定指南针，靠近时指针与铜丝都保持水平，没有吸引移动。等到电路一旦闭合，电气在铜丝中运行，指南针就改变方向指向东西。观察电气南北运行，使指南针横于东西，就知道地球本有电气东西运行，所以让指南针在南北方向固定，指南针之所以指南北，就是这个道理。奥斯特既然创立磁电二气合一的说法，英国有阿拉戈和安培两人又用铜丝绕成螺旋形，电气通过时，每绕一圈力量增加一倍，以铁为芯，沾染电力而能吸引物体，与磁石无异，这叫做磁铁。电学由此更加精进。道光十八年，英国人惠斯通在伦敦设置电线。二十四年，法国人在巴黎设置电线。这一年，美国人莫尔斯在华盛顿设置电线，其方法是用电气驱动笔来写字，从此妙法百出。有用电气驱动针来指示字的，有用电气变色来传递字形的，甚至有用电气驱动印刷机，立刻将所传递的文字印出来的。近来更有用电气传递声音的德律风，而传递信息都用号码，以审查其字，尤为明显且统一。到现在西洋各国郡邑村镇，电线密如珠网，即使在一座城中，相距二三里，如果有重要信息，就发送一电报。近来大东公司新得到保护海底电线的办法，尤为精密，于是能够沉线海底，东到中国日本，南到新金山，西到美国，虽然数万里之外，通传重要信息，比影子和回声还快，比庭院门户还近，奇妙至此，真是神乎其技了。

电气说

中国不使用电气，西洋善于使用电气。中国只看见电闪在天上，西洋能使电由人制造。奇怪啊！曾经阅读《墨余录》《格物入门》，对于电气的说法，略知梗概。又考察西洋人的书籍，专门论述电气的，如《华客电报书》《脑挨德电气学》《傅兰雅电气镀金书》之类的，才知道西洋人对于电学是专门学问，著书非常丰富，其说法非常繁杂。现在请简要说明其大概，可以吗？西洋人用电气传递信息，用铜丝传递电气千里，音信一息可达。制造电气水雷，用铜丝传递电气，万斛的大船一击可毁。制造电气灯，可替代数千枝蜡烛；制造电光镜，可照亮数十里；以及电气治病，电气印书，电气镀银，电气织布之类，其功效难以尽述。其器具则有蓄电、发电、增电、倍电、测显、摩电、吸电等各种器具；其类别则有干电、湿电、正电、负电、附着电、化学电、天空电、地球电、动物电等各种类别。这是其大概。如果要说其详细，就不容易一一列举了。现在李爵在中国，用电气传递信息，制造电气水雷，那么中国以前虽然不使用电气，现在也善于使用电气了。以前虽然只看见天上的电气，现在也能制造人为的电气了。将看到神明变通，而且更加善于使用、善于制造，智慧更超过西洋人了。

论电气

天空中有电气，风在地面，气大半的趋势不可推疑。只是我不太知道使其如此的原因，而更不知道其在空中的功行。为此，现在有格致学不帮助我看见其例子所合宜，其用即能查出在事有。

译其规律，以及其应用更为明确。只有我能轻易看见，云中有强大的电流运行，关乎其通常的形态及变化。云由阳气或阴气充满而成，而其降雨也被归因于电流，或此类或彼类电流存在于其中。风及云形的变化，大体与电流的指示同步。众所周知，雷云充满电流，而闪电霹雳是电流的释放。如今通过实验可见，电流归于草木与空气之间，这常在草木生长时发生，我不细究其确切的轨迹，但在空中相遇时，即依赖于电流规律所感应的现象。但我可以明确，如果上述规律不存在，或与现有规律大不相同，那么云风的运行与草木的功能，也将与现今不同。因此可以思考，电流在空中具有确立且重要的功能。据此可见，雷中的暴风及闪电霹雳，这些猛烈之事乃由空中的电流所致，如同风导致湿热一般。此外，它仍确定在相互干扰的原因中，携带其流动从地中过多之处至地中过少之处。按我的本性，这种极端之事使人产生畏惧之意。雷云极为幽暗，其劈开惊吓的巨响，其闪光即使带来热意且令人惊怕，其电光如无法阻挡的箭矢，世间无物能抗拒，皆言此事极为可惧，也不关乎对人身之害的附耳传闻。其所论之意胜过其他现象，乃有至上全能者显怒而警示惩罚。探究此言并非格物学者，其见此可惧之迹，仅为行善之法或行善之联系。所有雷霹雳与旋风在人性中所任之功，今不能论述。但若有人详言，其学此事恶大于善，即揣谋过格物学与虔敬之道远矣。天地中这似为毁灭之使者，似空中凡有行动及气象之事宜皆为大计谋之分，断其凡所查出之过错，乃显仁恩智慧之迹也。

译论正负电能化分水气

天地造化之所以能够流行不息，依靠的不过是电气罢了。以人体为例，双手互相搓擦，掌心就会发出腥味；快速奔跑，头部就会出汗，冬天更是热气腾腾，如同锅釜蒸腾一般。这些土气现象，都是电气发动显现而形成的。至于昆虫、鳞甲类、飞禽、走兽、蠕动之物，没有不凭借电气才能生存的。生命力旺盛的，电气就强；生命力微弱的，电气就少。木头摩擦生火，燧石敲击取火，这正是电气潜伏藏匿的地方。矿产中的金银铜铁，山间孕育的玉璧美石，火中产生的钻石珍珠，海里出产的琅玕锦贝，它们的质地虽然多种多样，但其根本原理只是这一元气的鼓荡激荡罢了。

然而自从西方学术流传开来，中国人都知道电报、电灯、燃烧火炮、电镀金器，它们的火力没有比得上电气那样敏捷的，却不推究知晓《易经》中的义理：离卦代表电。离卦外表虽然是两个阳爻夹辅，看似火势腾升，但中间含有一阴爻，所以正负电气能够化分火气，其中的妙用有着转移乾坤的功效。

大概水是由轻气（氢气）和养气（氧气）组成的。怎么辨别呢？请就通过电气化分来辨别。我曾经考究西方的化学方法，说先将玻璃杯盛满水，再将两条铜丝从杯底通入，铜丝的顶端各连接一片铂片，铂片的上面覆盖着装满水的玻璃管，然后用电气紧紧连接在杯底的铜丝上，自然一股气传到上面，由此传递到彼处，水就渐渐化分，成为轻气和养气，而养气聚集在正电的玻璃管中，轻气聚集在负电的玻璃管中，其气体体积必然多于养气。这是电气能够化分水以产生原质的确凿证据。

乾坤为父母，而权柄则归于坎离，即中男和中女。中女掌管火，仍然借助巽卦长女的力量来产生威势，所以火得到风就势头加倍炽烈，金属被炙烤就熔化，阳极生阴，这与医学互为表里。谈论的人说精通电学，能够有利于国家，能够造福百姓，能够用于兵船，能够用于救火，能够用于抽水，能够用于铁路，而鱼雷炸炮、照相、留声更是人们常见而不稀罕的了。确实因为电性有二十多种之多，深入研究格致之学实在无穷无尽。无论中国尚未窥见其深奥宗旨，即使欧洲西方也只得到了其中的两成，已经足以称雄于五大洲，电学岂可忽视？

它的作用足以弥补水锅、煤炉所不及的地方。精通此道的人，制造机器，举重磨坚，可以代替人力以成功，不用水锅，永远没有炸裂的担忧，好处在于避免危害，不烧煤，可以节省火工的费用，事件简略很少，没有破坏的忧虑，启动敏捷，指顾之间即可运行，不必像轮船烧炭那样，需要花费数刻钟的时间。而且性质最和平，不知道伤害人。

从前徐花农太史担任学政时，区君金铎曾经上书自陈，他从美国老师那里学习得到了不传之秘：凡是兵船开战，没有烟囱可以攻击，船虽然受到炮击，不用担心机器受伤。用来缉盗缉私，海面穿梭不担心贼匪看见。用作官船，没有煤火熏蒸，作商船少占机器地方，航行远处不担心煤炭不继。这是用电行船的好处。

如果用来救火，城市人烟稠密，房屋像梳齿和鱼鳞一样排列，火患是市井特有的。宋璟设置太平桶储水，固然无济于事，即使设置水车，仍然依靠人力牵挽取水困难，那么施功有限；街道狭窄，安置就艰难。新法有机器水龙，喷射较远，胜过旧法零星喷扑不足以遏制祝融之怒的情况。然而听到警报才开始发动，煤水沸腾才能运动，终究属于迟钝。难道不想到燎原之势旺盛，弹指之间，蔓延几条街，数十家店铺了吗？如果能够用电法，立刻开机，洪涛随之注入，快如电闪，力量不亚于倒壁之威。这是利于救火的至巧至新之处。

涝灾和旱灾，最为民间饥馑之害。近来各直省河蛟发作，田地浸泡，成为灾害，灾民遍野，或者长久不降雨，禾麦枯槁，蝗虫、地震、瘟疫迭出，以祸害群黎。救时的策略，不如各村落都设置水车器具。各处常苦于雨水冲刷堤基，颗粒无收，卢舍居民每遭倾覆溺亡，有全家抛入波涛，载小儿以木桶，听人拾取抚养，延续一线宗祧的，其惨烈极了。巩固金堤，已经颁发官帑，而淋铃音苦，晴天难以解析，外涨与内溪并溢，宣泄无路，即使种植无期，农民束手无策了。问有什么方法可以拯救阻饥呢？只有这电机可以抵得上桔槔的百倍，天旱则戽江河水入田，水满则戽污潢水出田，一举而两美具焉，这是利于农政的说法。

况且我中国患积弱久矣，眼下掌钧衡、任封圻的大臣，纷纷筹度自强之术，而以兴造铁路为最大的工程。但是支线需要费用动辄数百万，等到建成，那么干线非数千万两白银不能筑就，民力竭尽了，国债沉重了。有心的人代为筹划，恐怕所得不能补偿所失。前此既创始于开平，逐渐推广于关外，近来由天津达京师，由芦沟桥达汉口，南北干线已经经营过半，但不知收回的利益几何？果真可以抵补借息而有余利吗？如果用电法行车，则光掣风驰，比起水汽煤炉，其行尤速，其费尤廉，兼无火灾的疏虞，更免煤

译机械笨重迟缓，这正是铁路优势明显之处。其余用于电灯，各地都能享受其便利；用于开矿，崇山峻岭，力量巨大可及，百尺之深，或许能独出心裁，制造出鱼雷水底行船、无声炮、无烟炮，在敌人来不及防备时烧毁敌舰，在飞弹无法到达的地方进行防御遏制，这其中另有神妙之处，不是笔墨所能完全叙述的。各国凭借海战称雄，所依靠的不过是铁甲的坚固罢了，而在铁甲之中，又以鱼雷最为可怕。现在所制造的鱼雷必须用船发射，不能使鱼雷自行前进或停止，那么敌人可以提前躲避，而我们的攻击都落空，每发射一次耗费数百金，被西方人暗中嘲笑。只有用电的方法可以从数里之外潜入水底，如果遇到敌船，或者从前方攻击，或者从后方追击，使敌人看不见。既然看不见，自然防不胜防。即使炮利船坚，没有不被攻破的。这真是保卫河山的良法。我生平不喜欢拾人牙慧，也不愿掠人之美，偶尔触动于时局艰难，于是就在区君振南呈给花农学宪的书信基础上，阐述其未尽之意。然而说话不难，实行才难。花农生性最爱惜人才，已经将区振南的奏疏上呈朝廷，特别请求录用。经过广东大吏面试，机器被认为可以供军机处参考。却因不慎失火，自己烧毁了工厂。人们正嘲笑他犹如号称良医却饮下自己的药，反而丧命。以成败论人，怎能验证卓越的见识呢！

译化学

论木炭

凡是木材经过火烧，必定会变成灰烬。这是因为木材的其他成分中也含有炭。这种炭质是由轻养二气（氢气和氧气）与空气中的氧气结合而成的，一旦经过火烧，就会变成炭强气（二氧化碳）和水，随即消散。如果不在空气中燃烧，不能与空气结合，反而不会变成灰烬，而是形成炭，仍然保持木材原本的形态。这是因为与木材成分结合的只有热量，而没有空气与其他物质再次结合的缘故。这种变化最容易观察。只需要在一个玻璃筒内装满木材并加热，其原理与烧炭的方法相似。而制作炭的方法，是将木材放置在地下或地上，用土覆盖，留出孔洞以通入空气。孔洞内进入的空气不足以支持燃烧。经过十多天后，打开查看里面的木材，发现全部变成了炭而没有灰烬。虽然火烧的力量猛烈，但木材的形状完全没有改变，即使是树皮和生长在树皮上的菌类，也如同未经火烧的状态一样。只是木材颜色变得深黑且质地变脆，形状干枯，体积缩小而已。之所以变黑变脆，正是表明其体质的改变。如果计算木材变成炭的数量多少，又要根据木材的老嫩干湿来论定。而平均数量，一百斤木材烧成的炭不过二十二斤。在截劈木材时，容易受到空气的影响，导致炭的产量减少。必须用水浸湿，在将木材放入地下的时候。○炭的体质内有很多微小的孔隙，这是因为经过火烧后物质消散所留下的空隙，因此具有极大的吸附能力。用显微镜观察炭体的孔隙，其形状垂直且密集均匀。无论炭的长短，都能通气。用显微镜观察短炭的这一端，也可以透过另一端，大约直径一寸，其孔隙多达五百七十二万四千个。如果把炭和重物沉入水中，上面覆盖容器提出，里面的气体，其孔隙则会产生气体。这就表明了其内部所含气体的多少。每一立方寸的炭能吸附一百立方寸的阿么尼亚气（氨气），五十立方寸的磺强轻气（硫化氢）。这两种气体是由腐败物质产生的，气味极难闻。因为有这种吸附能力，所以又可以吸附食物即将变质时的恶味。凡是想要储存食物，担心久放变质，在食物中放置炭就没有这种弊端。只有硬木炭吸附臭味的能力更大。西方有一种红硬木炭，比其他炭吸附阿么尼亚气的能力多出一百十一倍。还有一种槟榔壳硬皮制成的炭，其体内的孔隙虽然肉眼看不见，但吸附能力尤其大。如果把炭体中的孔隙注满空气中的氧气，放置在硫化氢气体中，炭孔所吸附的硫磺与食气（此处疑为误译，结合上下文应指硫化氢中的氢或其他成分，原文意指化学反应）结合，变成磺强水（硫酸），再与氢气、氧气结合，就变成了水。○那些由腐败物质产生的气体，都含有毒性，所以炭能吸附腐败物质产生的臭味的功能更为重要。把炭末撒在即将变质的物品上，是极佳的方法。现在又新制了许多药水、药气，即氯气与金〇灰钻（此处疑为特定化学名词，依原文直译）等类。从前没有这些药水与药气的时候，凡是治病医院等处，都在盘中撒上炭末，排列在病人房间内，作为预防传染的方法。但这种办法仍然不如药水、药气的方法好，因为炭末不能将房间中的恶臭全部消除，只能避免有炭处的地方。虽然如此，方法也非常巧妙。然而西方国家的窗户都留有透气孔，上面有玻璃转动以流通内外空气，兼有装入炭末的纱线，以使外来不洁的空气经过炭的吸附力，必须先被消除，人就不会受到伤害。即使进入热病和各种传染病房间，也用蓄有炭末的纱线遮掩口鼻，以躲避传染之气。而各处街道的排水沟眼上覆盖一层炭末，作为引导沟内污秽之物。其中产生的秽浊之气，又有新出的方法，将沟旁支撑煤气灯的竿子做成外实内空，以引导沟内污秽之气由此上升，经过煤灯火烧就可以消除。每天饮用的水，也必须经过炭过滤，才能将水中所含的秽物产生的硫化氢都被炭质吸附。即使收藏食物的木桶里面，也适宜烧成一层炭形，这样就没有食物变质的弊端。或者病人口干想喝水，也适宜用火烤成炭形的馒头一片，倒水浸泡在下面，那么水中所含的物质尽被改变，味道也变得甘美。如果炭放置时间很久，必定会吸入湿气，使用不洁净时，应该先烘干，其吸附消除腐败臭味的能力才大。

以上所说的炭的吸附力，只论述了其吸附气体的能力。不知道木炭的性质，又能将溶解在水中的液体，以及坚固的物体，都可以吸附其内含的物质。比如用红色葡萄酒与炭末调和，过滤后红色消失，形状如同清水，因为色素被吸入炭内，所以如此。再兑入淡反酸水（酸性溶液），那么炭内吸入的红色仍能显现出来。即使非常浑浊的水，用炭过滤的方法，也能吸去污秽，改为洁净，而且饮用也适口。只是木炭吸附色素的能力，不及动物炭，即火烧的骨灰的能力大。西方国家白糖颜色的洁白，都是用炭过滤所致。而烧酒中含有谷精，所谓谷精，是一种不洁的油状物质，所以饮酒必然导致皮肤和眼睛颜色变红，就是这个东西。在酒中放置炭，吸去谷精，就没有这种弊端了。○炭用于制作火药，这里不再详细论述。

译烧炭所产生的热量，比烧木所产生的热量，要多出一倍。烧木所产生的热气中，含有许多水气和其他气体，而纯炭则没有这些。然而，虽然炭的用途很多，但炭的弊端也不容忽视。比如在密闭严密、空气不流通的房间内，点燃炭火盆，炭火产生的强气无法向外扩散，往往会导致人熏死。如果将烧红的炭经过水气，就会产生“炭养”（一氧化碳），其原理与煤气所产生的“炭轻气”相似，大致都属于有毒气体。如果将一片炭养散布在百斤空气中，就会立即变成人无法呼吸的气体，吸入必死无疑。几年前在巴利地方，曾想利用这种气体代替煤气灯使用，人们都不肯听从，因为担心熄火之后，炭强气积聚在室内，导致人遭受熏毒。用炭摩擦铜器，光泽格外明亮。画工绘制大幅图画时，必须先在画面上撒炭，勾勒出轮廓规模，然后再用笔点染。炭与铁结合，可以制成纯钢。现在人们多用炭与铜结合，效果也很好。画工描绘烟云的形态气势，也必须使用炭。食物中也多用炭。而且炭不会过热，所以放在盛物的容器内，能够产生凉意。火轮船上的水气锅，采用炭覆盖的方法，其产生的热气不易向外散失，又可以用于其他用途。但炭最奇妙的地方，在于能够运载空气。然而，论及内外使用炭的地方，固然很多，而医生治病使用炭的地方，也不少，但以柳木炭为最佳。比如用于热病，可以防止传染，而且有增强体力的作用，也可用于腹胀胸闷、痢疾、消化不良、呃逆、呕吐酸水等病症。炭的制作形式，无论是饼状、片状、散末、丸状等都可以。如果与馒头、胡麻面等混合，就可以作为治疗疮疡的药物。或者用炭制作刷牙散，能够去除牙垢，对牙釉质没有伤害，而且能去除口臭和牙根腐烂的气味。上文已经论述过，炭有去除颜色的能力，也可以用来解毒。比如红信石、绿信石、鸦片、马钱子等类药物就是如此。没有什么可奇怪的，炭这种东西，其本体坚固、持久不变，而且无法熔化，也无法升华消散。天下所有的事物，没有一种能熔化炭的。由此就可以知道其本体的坚固。古代的时候，有用炭埋在地下作为界限的，到现在已经几十年了，仍然没有改变形状。而在古墓旧迹的地方，也常常能看到里面有炭。看到两千年前用五谷烧制的炭，现在的人还能分辨出这炭是用什么谷物烧制的。即使是金、铜、石这类物质，也是由纯炭精华合成的，但不是极大的压力无法制造出来。

译论炭气、炭质、体用各有区别

我曾考察过炭气这一物质，地壳中所容纳的非常多。比如动植物的腐烂、酿造的发酵、各种物品的焚烧、动物的呼气，都含有它。而在石灰与白石粉中，这种气体尤其多。获取它的方法，是用洁净的木炭在养气（氧气）或抑空气（氮气）中燃烧，就能得到。然而这样得到的还不是很纯，必须用含有炭的杂质，如白石粉、石灰之类，装在瓶子里，加入稀硫酸或盐酸，就能得到纯净的炭气。这种气体是各种气体中最重的，可以把它注入这个容器，再倒入那个容器，因为它比空气重一半以上，性质非常奇特，既能致死，也能生物。如果把点燃的蜡烛放在杯子里，将炭气倒进去，蜡烛立刻熄灭；或者把燃烧旺盛的木炭放在这种气体里，也会立刻熄灭。因为它最能灭火，所以在煤矿井发生危险时，有人会用这种气体来救援。它更能杀伤人和动物，如果人偶然吸入，喉头会迅速关闭不让空气进入，不一会儿就会死亡。牲畜遇到它，立刻毙命。凡是人们聚集在狭小的屋子里，火炉四处摆放，房间不通风，就会感到困倦而导致头昏脑闷，就是这个原因。常常有人在冬天把窗户封严，在床前烧炭火安稳睡觉，不让这种气体排出，吸入越多，于是导致长睡不醒。还有人进入枯井、阴沟、煤矿、酒池中，不知道预防而误死的日益增多，这都是不明白化学原理的人。如果知道这个道理，应该在进入之前，先用新烧制的木炭燃烧旺盛，或者用新石灰或冷水吸收消灭这种气体，然后再进入，也就没有什么妨碍了。〇如果有人被这种气体触死而需要抢救，应迅速将死者放在空气流通的地方，用冷水浇遍全身，用力擦拭四肢，渐渐就可以复苏。这就是炭气对人和动物的危害。它能生物，是因为植物的生长，也依赖呼吸，与人没有不同。它们吸入的气体都是炭气，呼出的气体是养气。而人和动物吸入的气体是养气，呼出的气体是炭气。如果没有炭气，那么各种植物必定死亡。植物死亡就不能呼出养气，而让人类长期积聚吸入，人类将把天地间的养气吸尽，也只能束手待毙了。这也可见大自然创造生物，各自适合其用途，使得炭气和养气时时变换，人和动物才得以生生不息。世上有人因为炭气而一并责怪炭质，这也是太不思考了。炭质燃烧后发出的炭气，能害人固然如此，难道不知道炭如果不让它变成气体，就能对人有益吗？世间常用的炭，是由木头制成的。取炭的方法不一，将植物加热而散发其气质，但加热时不让它燃烧，剩下的就是炭。或者用木头浸泡在硫酸里，越变越黑，也是炭。也有用陶法取炭的，陶炭的方法，是将地挖坑，把柴料放在里面，然后加火密封，就制成炭。或者用柴料堆积后，用湿泥和草封固，不让空气泄漏，焙烤一个月，也制成炭。时间越久，得到的炭越多。这几种方法都可以取炭，只有制造火药所用的炭，必须用最好的。方法是用一个铁箱，把柴料装满，上面留一个孔，下面加火，经过长时间就制成。如果用骨头、象牙以及一切动物，也能制成炭，只是用十一两骨头，只能得到一两炭而已。炭的用途，不只是可以烹饪饮食，如果把盛装流质的各桶内壁烧制成炭，即使存放数百年，也不损坏。它更与养气有很大的亲和力，所以能分解金矿中的养气而提取金，这类都用炭烧熔，炭吸收其养气而成为纯金。它最大的用途，能消灭一切恶气，其灭气的力量，动物炭更胜于植物炭。无论什么东西，极腐烂极臭，人受不了闻，如果用新炭研成细粉，铺在臭物上面，虽然仍然腐烂但不臭。西方人因此制作一种口罩，用铁丝布两层，中间夹着炭屑，罩在口鼻上，空气透过炭屑，所有秽恶之气都被吸收殆尽，从而不受其害了。医院诊治时疫，解剖时疫死者以及在船舱、阴沟、积污场所，使用这种器具可以避免染病，而且能作过滤器，水被污染，取炭澄清，自然能清除恶浊。加入新炭粉，摇动自然能甘甜芳香。人如果误食植物毒药，如鸦片、莫飞、阿片等，之前用炭粉和水立即饮用，就能消除毒性而不害人，并能消除各种物品的颜色，想要提炼糖使其纯净。将粗色的黄糖溶解于水，用动物炭过滤，一煮干就变成白糖。西方国家的墨水和红酒、黑酒，用动物炭过滤，那么色、香、味三者都没有了。炭对人的益处，有如此之多，同一物质，得其用则养生，不得其用则戕害生命，也唯有神明洞察，取决于人罢了。

化学应当学习论

现在聚集谈论实学的人，不是说格物算法，就是说天文地理，效仿西方方法的人，不是说洋阵洋操，就是说英文英语。哪里知道这些只是西学的皮毛，而不是其精义呢？泰西有化学，与格物算法相互表里，与天文地理相抗衡，文字语言由此而开启，妙蕴行兵布阵，也凭借它而激发灵机。推行于朝廷，固然可以强兵富国；坚守于个人，也可以益寿延年。于是鲁钝的人苦于它精深，聪明的人又鄙视它琐碎，这是可惜的。请谈谈化学的道理，化学

译所谓化学，就是物质分解与化合的意思。充满天地之间的万物，其数量多得无法用亿兆京垓秭壤沟涧正载等极数来穷尽，但考察其基本元素，不过六十六种而已。如果不是通过分解与化合，那么仅仅只有这六十六种元素罢了，哪里会有数量无穷无尽的万物呢？然而，想要考察它们是如何分解、如何化合，用什么方法分解、用什么方法化合，什么元素与什么元素分解，什么元素与什么元素化合，分解之后变成什么形态，化合之后形成什么物质？其中有着深奥的道理，需要艰苦的努力，不是三言两语就能说清楚的，也不是三个月或一年就能弄明白的。既然无法详尽说明，姑且就富国强兵、卫生益寿这几个大方面来谈谈化学的功效。富国的当务之急是开矿，这是人人都能说的。以五金为例，难道可以随意挖掘土地、开凿山石吗？必定要在开采之前，按照方法进行分析，了解含金量的多少；开采之后，按照方法进行提炼，了解出金率的盈亏。方法越精细，得到的金子越多，而且节省人工。其他如工艺制造，无非是化学所发扬光大的；照相镀金，无非是化学所展现出来的。有人说：这些都是平民百姓的事，起初并不是君子所应该做的。哪里知道，虽然做工的劳力属于平民，但其中的原理法则必定出自君子之手呢？所以我说道：化学可以富国。中国的枪药子弹大多从西方国家购买，虽然常设局制造，也归西方人掌管。唉，那些中国工匠，无非像奴仆一样供人使唤罢了。如今既然想要与西方国家抗衡，而军器却必须依赖强大的敌人，谁胜谁败，显而易见。难道不想想，西方人也和我们一样是人，中国人的心思甚至也有胜过西方人的地方，但遇事却都远远落后，这没有别的原因，是因为化学的明白与精通，远远不如西方人。假如我们中国人对于化学，也像西方人那样专心致志，有什么枪炮不能制造，有什么药弹不能制作呢？所以我说道：化学可以强兵。至于治疗疾病的药材，中国虽然有炮制、煎炒等方法，西方人则运用化学的原理去除渣滓，提取精华。同样的药，中国药用几两，西药只用几钱；同样的病，中国药喝半杯，西药只服几滴。吞咽既容易，去病又快，事半功倍，说的就是这个道理。况且通过分解与化合的原理来考察药材，就知道某种药与什么物质性质相同。因此，中国外科有用珍珠粉的，西方人则知道珍珠与石灰石性质相同，于是舍弃昂贵的珍珠而采用廉价的石灰石。中国医生又有用朱砂的，西方人则用淡轻四绿代替。又如蛋白与轻粉混合，就会凝结成固定物质。由此类推，遇到服用轻粉中毒的人，用蛋白来解毒，毒性自然无法扩散，难道会没有效果吗？人们常说西医技艺超群，却不知道他们得益于药材，实际上是得益于化学。西方医生必定从化学入门。西方人的寿命如今比过去长，纵观中西，都有明显的证据。所以我说道：化学可以益寿。卫生要务在于这三者，此处论述不详。想要阅读完整的书籍，已有译本。而它对上有利于国家，对下有利于个人，这个说法确实无可替代。有志之士，怎么能舍弃化学而不学习呢？

译论化学

上海设立的制造局所翻译的西方书籍，无不有益于人类事务；而在这些书中，尤其没有比化学更重要的了。中国古人论述物理等事的书籍，其内容并非如此，其意图也非如此。一旦见到西方所谓化学的精深造诣，才恍然大悟中国关于物理的书籍，仅仅知晓万物的外部形态，而对于万物内部的蕴藏，尚未能深知其奥妙。至于西方的化学，对于创造万物的道理，已经被西方人深深了解，万物变化生成的原理，本来已经显露；其中一二三点经过西方人阐发其精微之处，所取得的成就更为不少。万物自有天地生成时的原始物质，将这些原始物质各自分为细小的颗粒，这些颗粒有固定的形状，而各种物质既然各自有相互结合的性质，才能以确定的比例相调和而成为各种物体。现在因为颗粒极其细微，即使是最精密的显微镜，也无法确定其大小的真实形状；然而有学者推测，假设将一寸分为二百八十八兆份，从兆份中取出一份，便得到每一颗粒的大小，由此也足以知道其细微了。原始物质既然分为数十类，想要用几种物质合成一种物体，乃是依靠各种物质调和而成的。各种物体如火、石、铁、空气，由两种或三种物质结合而成，而所形成的各种物体中所含的原始物质，都有固定的比例，丝毫未曾有细微的差错。最奇特的是，由两三种物质分解成各种物体时，其比例都有相互增加的规律，才开始符合相对结合的定例。如今化学家们，都能将各种物体分解还原为其原始物质，也能用原始物质相调和而合成多种物体。化学对人类事务的益处实在无法尽言：在制作物料方面，则珍惜材料、精炼质地，而且方法另有超出常规方法不及之处；在耕种土地方面，因为知道某地缺乏什么、某物尚缺什么，于是引导栽培灌溉；在医术方面，能够考察百药的实质，根据病症适宜补益或去除而照此用药。各种工匠的行业，实在无不依赖化学。这就是化学能够供给人类事务的原因，而西方人士倾心于这门学问，又何必奇怪呢？我所期望于中国的是，各位学者既然想要继承这门学问，果真能够中西互相争胜、辅助其宏大举措，或许几代之后，后人既蒙受其大利，也可以追忆说：“这项功业虽然由西方首创，也是我国前人接续勤劳才大大奏效的。”如果再能在功业上再加功夫，不更加美好吗？追溯西方化学之所以能够长进，大概是因为从前有狂人被术士迷惑，梦想长生不老的金丹，炼金之术，只在于熬炼调合、熔铸的方法，认为只要得其精髓，自然可以成功。于是日夜劳苦练习，不停止，直到或者厌倦产生，或者疾病发作才放手。然而他们熬炼熔铸的辛劳，虽然对于所图谋的目标最终未能得到，但也有不同的见解。有见识的人看到这种方法，历年竭力穷尽思考，于是兴起化学，所以化学才开始兴盛。后来的化学家果真能够推广并增益它，或许不辜负狂人的梦想，更能超越有见识者的方法，岂不是化学的大幸事吗？

重学

重力行车说

曾经听说西方学问中有重学这一门类，虽然曾经游历欧洲、美洲各洲，未曾与当地人士考究其实质，心中私下怀疑。昨日见报纸记载虹口路新造的飞龙岛设有自行车招人乘坐，起初不知道岛的形状如何，又不知道为何命名为岛，更不知道车为何能自行。等到与茂苑赋秋生前往观看，才恍然大悟，于是对赋秋生说：“这确实是重学的一个方面，绝不可以浅薄地看待。只是可惜广告中没有说明白，导致有志之士不知道它是什么东西，登车的人也不知道它有何用处，令人慨叹良久。”于是想到我与亚士尼为能，也相识已久，曾承蒙他赠送我高铁路图说一册，〇即此车的制造原理。这辆车承载重物从高向低行驶，势如建瓴，利用其重力坠落，便趁势激发向上。一坠一激之间，车子自然行走。如果再延长轨道，便自然能承载重物到达远方，不耗费人力，不耗费马力，不借助火力，不借助蒸汽力，妙用无穷，值得称取。凡是一切煤矿、铁矿、铜矿、铅矿运输货物到达船只，最为适用。那些矿场离水边稍远的，尤其合适，既不费力，又极迅速，有什么比这更方便的呢！听说往年直北曾用此车搬运重物，由天津到北京，大概就是载三海中的机器铁路。后来听说河南郑工堵筑溃堤，也依靠购买此类车辆运载泥土到达堤坝，既方便取土，又节省人力，以致容易合龙，这真是大有裨益的工具。又听西方人说：“每天坐此车行走一次，可以避免疾病。因为人身五脏六腑安顿在腹部，久滞不动，难免有壅塞阻滞的祸患。此车从高向低行驶，其速度非常人坐车可比，一经脱卸出于不意，没有不惊动精神而牵动脏腑的。脏腑一动，则气之闭塞的也开通了，食物停滞的也运化了。比起火车、马车碾动，更为得力，这对于养生之道不无小补。”然而这辆车岂可与其他玩具同日而语呢？麦君不讲中国文理，不能立一文以自我声明，而只在报章上招人乘坐。人们读报前往游玩的，也就随意乘坐，漠然视之，只觉得此身忽然被其压抑而降，忽然

译被它牵引着上升，升降没有定规，不能自主，也不知道是谁在主宰，不像做官的人可以凭借自己的力量攀附而上升，可以因为别人的排挤而下降，在升降之间，自己和他人都可以主宰。等到仔细观察它的构造，平整通达，不过是一个固定的坐具罢了。除了四个轮子之外，完全没有机械轴心，然后才感叹它构思的巧妙绝伦，以及测算的精微细致。我不懂力学，即使登上这辆车，也只是知道它这样运行，却不知道它为什么这样运行，所以略作这番解说以阐明它，仍然希望这里精通力学的人，就我的解说加以引申，并且通过测算详细陈述，才不辜负麦先生的一片苦心啊。至于麦先生的为人，精明干练，曾对我国有功，经地方长官保荐升任总兵官。身虽享有二品的官阶，却安分守己，不炫耀才华，不逞意气。眼下暂且休息六个月，旅居洋场，娶中国的女子，住中国的房屋，穿中国的衣服，吃中国的食物，绝不以中国的大人物自夸，也是一位有道德的人。以他的才力，让他办理中国的铁路，必然得心应手，有显著的成绩可观。像这重力行车一事，只不过是他的副业罢了。尤其奇怪的是，这里的人不认识重力行车的好处，只惊叹轻力行车的乐趣。轻力行车是什么？就是近日制造的用马驾驶、装有钢丝轮轴的车。轮子用钢丝制成，轻便容易，边缘包着象皮，行驶在地上没有声音。车既异常迅疾，坐在里面或站在旁边的人，都没有噪音刺耳的烦恼。古人诗说：“车走雷声语未通”，如果乘坐这辆车，那么即使低声细语，也听得清清楚楚。我们中国原本有蒲轮安车的说法，是国家礼贤下士的典制，相提并论，为什么中西差异如此悬殊，奢侈和节俭如此不同呢？我旅居欧洲时，知道有这种车制，因为眼睛没看到，未曾询问西方人士。据说这种钢丝车辆是盗贼乘坐的，取它行驶无声，奔驰较快，以防失主家追赶抓获。所以西方士绅商人、衣着冠带的人，绝不乘坐。看本地旅居的西方人，虽然殷实富有，也没有这种车制，也可以恍然大悟了。这里的豪客，大都是不学无术的人。如果是录事参知这类官员，就只追求奢华，其他还有什么顾惜的呢？而一两个衣着冠带、重视礼法的人，千万不要随波逐流，让西方人笑话。这是我所厚望的啊？因为谈论重力行车，而纵论及此，希望不要讥笑我像冯谖弹剑唱歌那样发牢骚。

译何良栋《皇朝经世文四编》第一卷

《皇朝经世文四编》第十二卷 学术

汽学

汽车源流考

汽车的制造始于西洋，近来则在中外通行。然而中国的铁路，只有天津的開平、台湾的基隆两处煤矿作为开端，其余虽然奉皇帝诏令在沿海各省一律创建，但直到如今十年，仍然没有动工。即使东三省之间，已经修筑到山海关，却因庆典急需，又将工程挪移应用，以至于工程时作时辍，未能迅速完工。难道是因为火车铁路无用吗？不是的，是工程费用不足。不知道火车铁路行驶如飞，有事时用来运兵，无事时用来运货，瞬息千里，实际上弥补了轮船的不足，并与电报并行相辅。所以西洋各国，国势最强大的，其铁路也最多，富国强兵，都可以从火车铁路逐渐达到。曾经考察西洋汽车铁路，以美国最多，其工程费用以英国最贵，而其始创则以法国最早。西历一千七百年，西洋人曾有想用水汽代替人力的，于是开始有人创立自行车的说法。然而过了几十年却没有成功。到了乾隆己丑年，即西历一千七百六十九年，法国人喀诺忒首创一辆车，内置水锅、两个汽筒以及火门、汽管等物，使煮水产生蒸汽进入汽筒中，推挽交替作用，鼓动车轮使其自行在道路上行驶，但当时还没有铁轨。大家都称它为自行车，这就是汽车的开始。过了两年，法国兵部听到这个消息，认为它是行军的利器，于是命令白来禽仿照他的方法并加以放大，用红铜做圆锅，又放置汽筒，其推机路长十三寸，每平方寸蒸汽约产生十九磅的压力，做一个直径四尺的火轮，置于两个汽筒之间，以鼓动整个车轮，重约八百四十磅，整车重约十二吨，可抵五匹马力，每小时行驶四英里半。只是锅小蒸汽不够用，每行驶四分之一小时，必须停车煮汽，等到蒸汽充足，才能再次行驶，所以其制度仍然不完善。嘉庆壬戌年，即西历一千八百零二年，英国人突来肥息克开始制造铁轨，到辛未年，即一千八百十一年，英国人造成一匹马的车，制作卧锅，中间为空火道，将两个单行汽筒置于锅上，一半藏在锅内，一半露在外面，推其机路很长，挺杆向上衔于杠杆的一端，另一端则有摇杆向下连接曲拐转动。行轮轮辋与轨面都有齿相互啮合而行驶，每平方寸蒸汽产生四十至五十磅不等的压力。至此规模略备，于是流行于世。十五年后还有使用它的。道光戊申年，即西历一千八百四十八年，美国人鲍温制造气车，用八个轮子，中间有两个齿轮。平地用八个轮子，山道兼用齿轮。车前放置两个汽筒，直径各十七寸，推机路长二十二寸，挺杆向下斜动八个轮子齿轮的上部。另外有两个汽筒，筒径十七寸，推机路长十八寸挺杆向下专门驱动齿轮。齿轮不用时，则用一个小汽筒提起。起锅炉内有一百一十二个小火管，直径各二寸。整车重三十吨。癸酉年，即一千八百十三年，西洋人孩得利参用突氏的方法，另外制造一辆车。锅炉用生铁铸造，汽筒一个，直径六寸。后来因为锅小蒸汽不够用，又制造一辆车，火道环绕炉周，略似倒焰炉的方法。两个汽筒直立于锅炉两旁，推机路向上，挺杆直接连接杠杆的一端，另一端则是摇杆，向下连接曲拐，曲拐附着于齿轮啮合四个轮子而行驶。

嘉庆甲戌年，西历一千八百十四年，英国人司梯文生自己制造一辆车，四个轮子，直径各三寸，熟铁铸造炉，长八尺，直径三十四寸，中间为空火道，直达直径二十寸，立两个汽筒，直径各八寸，推机路向上，长二十四寸，借助齿轮相互啮合而行驶，略如孩得里的方法，前后轴心相距五尺，轮的内层附着齿轮，直径二十四寸，两个轮子中间又有一圈小齿轮，轮重三十吨，每小时行驶四英里。乙亥年，西历一千八百十五年，司梯文生又制造一辆车，重十吨半，牵引重三十六吨又四分之一吨，又在前后轴端各设曲拐，用链条连接，使前后轮旋转以减小阻力，又过了几年，才开始改用挈杆附着于轮面，用竹下摄之。林威次因为轮子承受车的压力太重，创用挺簧以减小滞力，只是弹簧有涨缩之力，汽筒直立，推机路因此有震动的隐患，司梯文生改用小汽筒以代替弹簧之力。英国人南佛尔认为锅炉必须体积小而火切面多，体积小则轻，火切面多则气力大，于是制作穿心管的方法，从此以后精益求精。老开忒车是司梯文生在乙酉年，即一千八百二十二年制造的；恼佛尔胎车制于己丑年，即一千八百二十九年；白来次惠忒与意莱格生两位机器师所造，庚寅年，即一千八百三十年。海克倭次又采用新法，锅炉内为单火道，内部有水管纵横其间如十字形，层层递进，又放置汽筒