导言：
作为中国历史上最早派驻国外的正、副大使，郭嵩焘、刘锡鸿二人在伦敦观摩了多场科学实验。以他们的日记为基础，本文力图展现维多利亚时代英国社会生活中的一股新气象，也就是科学家对于公众了解科学的关注；同时尝试以郭、刘各自的文化修养与知识品味来解读他们对待科学实验的不同态度。
撰文｜刘钝（清华大学特聘教授，中国科学院自然科学史研究所退休研究员）
责编｜伊默、姚兰婷
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一、中国公使与伦敦社会生活的新时尚
中国自古以天朝自居，只有接续不断的“远夷慕化”而无遣使常驻他国的先例。1860年以后，西方列强陆续向中国派出常驻公使，而直到光绪元年（1875）英国翻译官马嘉理（Augustus Raymond Margary, 1846-1875）在云南遭戕，在驻华公使威妥玛（Thomas Francis Wade, 1818-1895）及其背后的西方列强的威胁下，清廷被迫同意道歉，这才有了向外派驻使节之议。
由于肩负代表官方道歉与考察夷情的特殊使命，无论是清廷还是英方对领衔使节的品行、学识和资历都有相当高的要求，最终热心参画洋务的福建按察使郭嵩焘（1818-1891）被选中，并以礼部左侍郎（正二品，相当于外交部第一副部长；为便于考察军事与兵工，抵英后清廷又增授其兵部左侍郎即名义上的国防部第一副部长）的身份派驻英国。与此同时，主持外交事务的总署大臣中，以及参赞军国大计的军机处中，都有人因郭嵩焘奏参云南巡抚岑毓英，以及英人对其表露出来的好感而放心不下；更重要的是为了制衡权势日隆的直隶总督兼北洋大臣李鸿章，最终决定派出地位低下、刚愎衿张的刑部员外郎（从五品）刘锡鸿（？-1891）出任副使。关于郭、刘龃龉以至互相参劾的细节已有大量论述，本文不赘。
19世纪下半叶的大英帝国正逢国力鼎盛期，对外用兵拓殖使其成为一个真正的“日不落帝国”，国内则因工业革命的成功和君主立宪制的完善而呈现繁荣生机。同时，承续经验主义传统的英国科学也取得了辉煌的成就，从法拉第发现电磁感应现象到麦克斯韦电磁学统一理论的完成，标志着蒸汽时代向电力时代的过渡。达尔文的生物进化论更对基督教的创世论造成巨大冲击。当其时也，科学被融入维多利亚文化之中，“言必称科学”成了一种社会时尚，科学中的种种怪异思想和新奇发现也成为上流社会交际场中的重要谈资[Lightman 1997, p. 3]。
►一幅表现19世纪初英国上流社会新时尚的科学漫画（James Gillray，1802）
图题为“气体力学中的新发现”，站在讲台右侧手持鼓风皮囊的是化学家戴维（Humphry Davy, 1778-1829），他身边的演讲者是资格更老的物理学家伽内特（Thomas Garnett, 1766-1802），地点则是王家研究院。戴维是发现化学元素最多的人，也是发现法拉第的伯乐。
与此同时，一些声名显赫的学者开始致力科学知识的普及，标志性的事件是1860年圣诞前夕，法拉第在其工作的王家研究院，一连六个晚上以《蜡烛的燃烧》为题向公众介绍化学、光学和热学知识，这就是他那著名的“烛光演讲”。“法拉第讲座”后来成了王家研究院的一个传统活动，每年于圣诞节前一周举行，连续五至六天直到圣诞夜降临，故而又称“圣诞讲座”。
法拉第的弟子丁铎尔（John Tyndall, 1820-1893）更是一位向公众普及科学知识的高手。丁铎尔主持了1861-1879年间每逢单年，以及1882、1884年共12个年份的“圣诞讲座”。他又与赫胥黎（Thomas Huxley, 1825-1895）、斯宾塞（Herbert Spencer, 1820-1903）等九人组成了一个“X俱乐部”，以向公众普及科学知识为宗旨。在将近20年的时间里，这个小小的精英团体几乎主导了英国所有的科学组织活动。举例来说，从1873年到1885年之间，皇家学会的会长就全都是X俱乐部的成员 [Heyck 1982, p.101]。
►1856年法拉第在王家研究院作有关力学的演讲
前排正中坐着的是维多利亚女王的夫君阿尔伯特亲王和两个小王子
图片来源：《伦敦新闻画报》(The Illustrated London News)
►1869年丁铎尔在王家研究院作有关电学的演讲
图片来源：《伦敦新闻画报》
中国使节一行人于1877年1月21日晚抵达英都伦敦，各大报纸对此事均作了报道。整整一个月之后，销量很大的《伦敦新闻画报》还刊出了郭、刘二人的版画肖像并附英籍译员马格里（Halliday Macartney, 1833-1906）所撰事略。对此刘锡鸿的日记引述道：“伦敦新闻纸将正使与余状貌书刻传世……马格理以华言译之，其文扬诩正使学问、履历；甚至谓余学虽优，不如正使，故文翰不足以入词林，而武略则独擅，胆气尤大，亦肯办事，在中国曾充大统领与捻匪战，治军严整，为贼所畏，且亦曾与英军对仗。”[刘锡鸿 1986, 页94-95]
►《伦敦新闻画报》（1877年2月21日185页）上刊出中国正、副公使到任的消息
中国使节的到来在伦敦上流社会引起了轰动，一时公卿富绅、贵妇淑女争相拜谒或投刺邀访，人们以能够结识中国使节为荣，郭、刘二人为此也忙得不亦乐乎。
本文仅就郭、刘日记*共中**同言及的几场活动加以讨论。同文馆出身的张德彝（1847-1918）在活动中充当翻译且也留下了日记。以下诸节，先说明时间地点，次列出三份日记的内容，最后给以必要的解释和点评。
二、斯博德斯武得家茶会
1877年3月24日，也就是中国使节抵达伦敦两个月后，使馆收到物理学家斯博德斯武得（William Spottiswoode，1825-1883）的茶会（tea party）邀请，郭、刘率一干随员欣然前往斯宅，原来这个茶会是一场科学表演。
今天学习物理的人很可能不知道斯博德斯武得是何许人，然而在维多利亚时代的英国他可不是等闲之辈。质言之，他是X俱乐部的九个创始成员之一，从1853年起就是皇家学会会员，在此故事发生的第二年被选为皇家学会会长（1878-1883）。笔者甚至揣度他热衷科学社交的动机就包括为今后在皇家学会上位做铺垫。
斯氏出身苏格兰富商家庭，父亲是下院议员和承办王室业务的印刷商，因此家境殷实。他自己以头等数学荣誉资格毕业于牛津大学，曾担任王家研究院司库（1865-1873）、伦敦数学会会长（1870-1872），专长高等代数中的判别式理论，业余研究梵文，对地理学和实验物理也有贡献。根据他的友人、探险家和优生学倡导者高尔顿（Francis Galton, 1822-1911）的说法：“斯博德斯武得是英国科学社团的领袖人物，通过由各阶层才华出众人士组成的一个广泛联系网，他在伦敦城里和乡间的居所成了重要的社交中心。”[Galton 1883, p.490] 斯博德斯武得曾多次邀请郭嵩焘及其随员出席他以及他的老师丁铎尔举办的科学讲座，并向中国客人介绍了许多英国科学家与社会名流。
►斯博德斯武得 照片来源：Wiki
郭嵩焘当日日记写道：
初十日（此当公历1877年3月24日），斯博德斯武得邀看电气光，盖即用两电气线含炭精以发其光。用尖角玻璃照之，其光分五色。云凡白光中皆含五色。以五色灰（会）聚而和之，其色皆白，以白能含诸色故也。以三尖角玻璃平当电气光，则光斜出，为平面出光，两面斜处有伸缩，其光随之以射出平面也。[郭嵩焘 1984, 页140-141]
刘锡鸿与张德彝的日记甚为相似，但后者更为详细：
初十日丙申，晴。未正，同马清臣、凤夔九随二星使乘车行三四里，赴司柏的斯伍家茶会。伊为英国名士，精于光学。乃与其师丁达，同请入内室演试之。夫光学者，所以明色之变也。其法四面遮闭黑暗，正面挂大白布一幅，对面立木架，上置高灯。射光于布，其光力与日光同，系以炭然火，置诸镜匣。炭小如指之一节，铜筒如小杯而圆。光之由筒照于白布者，其大数围如月。隔以方玻璃，犹一色也。以三楞玻璃映之，则光分五色，界画井井，如红、黄、白、蓝、黑，放红绸条于红色中，其色不变；移入绿光，则变为蓝；移入白光，则变为黄。又锲水晶使稍分厚薄，转诸镜匣中，则其光善于变色。烧水晶使之热，再浸以冷水亦变色；劲力以握玻璃亦变色，缓则无色。又以盐炼木爇火，则人面及五色之物皆蓝。以五色画一车轮而急转之，则第见其白。合五色粉而匀之，亦变为白。[张德彝 1986, 页362]
刘锡鸿的记录是：
初十日午刻，斯博的斯武德请茶会，与其师丁达演光学以助谈柄。光学者，所以明色之变也。其法以炭燃火置诸镜匣，炭小如指之一节，镜小如杯，而圆光之印诸帐幔者，则大数围。隔以方玻璃，犹一色耳。以三角玻璃映之，则其光五色灿然，界画井井。于是挈红缯以附诸红光，缯之红不改。附诸绿光，则缯变为蓝。附诸白光，则变为黄。又锲水晶使稍分厚薄，转诸镜匣中，则其光善于变色。烧水晶使热，复凉以水，亦变色。劲力以握玻璃，亦变色，缓之则无色。又以盐炼木爇火，则人面及五色之物皆蓝，以五色画一车轮而急转之，则第见其白。合五色粉而匀之，亦变为白。[刘锡鸿 1986, 页114]
这次“科学茶会”的主题是演示光学知识，由斯博德斯武得和丁铎尔共同主持。是日群贤毕至，英才云集，郭嵩焘当晚就记下若干宾客的姓名与专长，只是由于时间仓促，又是请人（英文翻译马格里）传声，因此错误难免[郭嵩焘 1984，页141]。10天之后他又托请斯博德斯武得“开示其会友单，略记其人数”，由是可知与会者中包括外交部前部长、驻印度将军与领事、舰队司令、现任政府官员等共13人，物理学家、化学家、天文学家、数学家、地理学家、植物学家、海洋学家、经济学家、土木工程学家、博物学家、水文学家、人口学家、博物馆专家以及东方学家等科学家与学者共25人 [郭嵩焘 1984，页149]。
郭嵩焘日记中的这份名单上，基本可以确定到场的科学家有物理学家丁铎尔（“定大为英国名人，无所不通，在中国已早闻之”）、生物学家赫胥黎（“曰赫喀斯里，并通海产”）、数学家克利福德（William Kingdon Clifford, 1845-1879，“曰克里茀尓得……工勾股算法”）、化学家格拉斯通（John Hall Gladstone, 1827-1902，“曰格来斯登，并工化学”）、植物学家胡克（Joseph Dalton Hooker，1817-1911 “曰虎喀，工花草学问”）、天文学家哈金斯（William Huggins, 1824-1910, “曰侯根斯，并工天文”）、生物学家兼探险家高尔顿（“曰家尔登，工地理”）等（按以上诸人皆为皇家学会会员）。郭嵩焘还提到，有两位化学家本在邀请名单之列但当日有事未能到场：其一为下文将要提到的“帝拿罗”（谛拿尔娄，Warren de la Rue，1815-1889），另一位是发现氦元素并于1869年创办《自然》杂志的“罗克尔”（洛克耶，Joseph Norman Lockyer，1836-1920）。
三位中国外交官的记录都提到了光的解析与合成，以及棱镜的折射和分光作用，这是牛顿的伟大发现之一。相比起来，刘、张的观察报告更为完整也更有趣，许多细节为郭所不及，例如他们都提到“明色之变”，其实是演示由托马斯•杨（Thomas Young, 1773-1829）最早提出，不久前才被德国人赫姆霍兹（Hermann von Helmholtz, 1821-1894）加以完善的三元色理论（Trichromatic theory）；此外他们还提到介质的折射率随压力、温度而变化，介质厚度对折光角度的影响，以及铜或钾盐燃烧所产生的颜色（其实是元素的特征光谱）等。郭嵩焘则对光源加以描述，观察到其来自两碳极间的电弧。
郭、刘出使之前，总署曾“奏请饬出使大臣，应将交涉事件、各国风土人情，详细记载，随时咨报”[尹仲容 1971, 下册页551]。从以上所引文字来看，刘、张日记的相似度极高且后者叙述更详，考虑到张的随员地位，他不可能抄录副使的日记；只能是担任翻译的他向刘提供了文字材料或自己的日记，后者再加以摘录以便咨报国内，刘锡鸿的水平和秉性由此可见一斑。不久郭嵩焘就发现刘锡鸿编造日记，称其“以同行两月有余，并未闻有日记，徒以蓄意倾轧，于此中巧加诬蔑，而借之以献殷勤”[郭嵩焘 1984, 页277]，本文引用的例子有利于揭露这一晚清文坛造假事件的内幕。
三、王家研究院热力学讲座
在斯博德斯武得家的茶会上，郭嵩焘等人已经一睹科学大牛人丁铎尔的风采，大概也知道他的某些著作已（或正要）被译成中文，其日记中称“定大为英国名人，无所不通，在中国已早闻之”[郭嵩焘 1984，页149]；又言丁铎尔及其门生组织的讲座“每礼拜或一会，或再，或三，相与讲求热学、光学、化学之精微，可谓极学问之能事矣”[郭嵩焘 1984，页156] 。每周一会或两三会恐系讹传或误记，活动频繁则是确定无疑的。半个月后，中国使馆再次收到斯博德斯武得发来的邀请，郭嵩焘欣然接受，率众前往阿尔贝马勒大街的研究院出席丁铎尔的热力学演讲，时在1877年4月12-13日间。
在此前一天，郭、刘还曾一道造访“波里得克尼克英斯谛土申”（或如刘记“坡里提克呢克音司得究甚”）即工艺研究院（Polytechnic Institution），译作“格物局”或“格致书院”。下文所引刘记“入水不濡”的铁钟一节，实际上就是前一天参观工艺研究院的节目。
►江南制造局翻译出版的部分丁铎尔物理学著作：《声学》（1874）、《光学》（1876）、《电学纲目》（1881），“田大里”即作者的又一译名
欲知这场热力学讲座的实况，请看郭嵩焘的日记：
二十九日(此当公历1877年4月12日)……斯博德斯武得函约赴罗亚得英斯谛土申，听定大论热学。亦诸学者公建，专务实学。定大顷定礼拜四日一会讲，因往观之。集者数百人，坐次高下相环，而缺其前一面，设巨案，左右遮护如柜。定大立其中，论火轮机器以热生力，亦可由力生热。设木上下相关，而贯曲铁圆柱其中，以手转之。上为圆孔，倾铅末其内，铁转愈疾，则上孔热发而铅熔如汞。倾水其内，加盖则腾沸，其气上冲，盖偾起二三尺。又粗铁线一根，持铁椎疾椎之，铁线热发，可以引火。铁钻一具，引木板疾钻之，即火发。玻璃瓶贮水，颈粗盈握，握固而引机疾转之，其水内沸，上加木盖，亦偾起数尺，皆以力生热之意也。
三十日(此当公历1877年4月13日)……是夜重至罗亚得英斯谛土申，赴斯博得斯武得之约，所演皆电学也。自云电学之理甚微。所造电气桶内，安电线六千馀里，为电气箱之最著者。电线转至数十百重，置铁条其中，引电气过，则铁条即变为吸铁，既过则仍常铁也。若置钢铁其中，一过电气，即成吸铁。故曰电气能化吸气，吸气亦能化电气也。[郭嵩焘 1984, 页158-160]
这是连续两天的活动记录。“罗亚得英斯谛土申”或“洛亚音司的究慎”即王家研究院（Royal Institution），张译作“集经书院”。这是不同于皇家学会（Royal Society）的另一个科学机构，创建于1799年[McCabe & James 1984]。值得指出的是坊间许多读物乃至学界人士一直混淆两者，如黎金等人选译的《圣诞科学讲座》（湖南教育，1999），其“内容简介”、“作者介绍”和“译者的话”中都说“圣诞讲座”是由皇家学会主办的，其实从19世纪初到如今，圣诞科学讲座一直就是王家研究院联系公众的一个主打品牌。
►位于伦敦阿尔贝马勒大街的王家研究院 刘钝摄
丁铎尔于1853年开始在此常年主持“法拉第讲座”，1854年被任命为该院自然哲学教授，1867年法拉第去世后继任院长 [Smith 1920, p. 333]。
►丁铎尔 图片来源：Wiki
郭嵩焘的报告非常有趣，特别是第一天关于丁铎尔在王家研究院主持热力学讲座的记录。他所描述的演讲厅的环境与现场气氛，可以与一些有关的历史图像（如本文所附法拉第与丁铎尔演讲的图片）相互参照：“集者数百人，坐次高下相环，而缺其前一面，设巨案，左右遮护如柜”；更重要的是，他详尽地记下了机械能与热能相互转化的实验过程。第二天的日记则描述了由斯博得斯武得演示的电磁转换，其中还刻画了电磁铁的构造及性能：“电线转至数十百重，置铁条其中，引电气过，则铁条即变为吸铁，既过则仍常铁也”。
►丁铎尔演讲大纲（RI MS JT 4-7c-349） RI惠准使用
上图是笔者在王家研究院的丁铎尔档案中发现的一份“实验演讲”（Experiments Lecture）提纲，此为“演讲一”，主题是热，时间是1877年，文字非常简练，共由14个小片段或实验组成，依次为：
1. 木球、铅球从天花板坠落，斜塔，基尼和羽毛。（Balls of wood and lead to let fall down from ceiling. Leaning tower, guinea & feather.）
2. 26磅重物置桌前。（26-lb-weight in front of table.）
3. 铅球坠落铁板，与手比较，热的力量。（Ball of lead let fall on plate of iron. compare with hand. power of heat.）
4. 背面连接的锡板，铜球，铜球扔进冷水。（Tin plate with junction at back. Copper ball. Cold water in which to plunge copper ball.）
5. 波义耳实验。（Boyle’s experiment.）
6. 刀和砧板，锯和木头，纽扣和软木塞。（Knife & knife board. Saw & wood. Button & cork. ）
6a. 摩擦两块冰。（Friction of two pieces of ice.）
7. 摩擦*醚乙**至沸腾，小片和支柱，很好。（Boil ether by friction. Bit & brace. Very good.）
8. 磁场中*醚乙**沸腾，两次可熔的金属[?]（Boil ether in magnetic field. Twice Fusible metal [?]）
9. 敲打钉子令其红热。（Reddening of nail by nail maker.）
10. 两种形式的点火器。（Fire syringe in two forms.）
11. 膨胀制冷，试管中的云，来自瓶。（Chill of expansion. Clouds in experimental tube. From bottle.）
12. 氧气中的金刚石。（Diamond in oxygen.）
13. 钢在氧气中迸裂。（Steel spring in oxygen.）
14. 炭在氧气中发声。（Charcoal bark in oxygen.）
比照郭嵩焘日记，我们发现这份演讲提纲的内容与郭嵩焘第一天观摩到的科学实验颇多契合之处。又查王家研究院网站http://www.rigb.org/assets/uploads/docs/ListofLecturers.pdf
其上列有1825-2009年所有圣诞讲座的信息，1877年的主持人正是丁铎尔，讲题是“可见的与无形的热”（Heat, Visible and invisible）。这里容我插一点题外话，包括本人在内的许多当今教授，似乎没有PPT演示设备就不知道怎样讲课了，华罗庚夹着几根粉笔上讲台、陈寅恪抱着一包袱书进教室的盛况早已不复存在。看到丁铎尔这份“实验演讲”提纲，遥想当年王家研究院报告大厅里的热闹景象，人类的某些本领是否会随着技术的进步而退化乃至消亡殆尽呢？
张德彝的日记虽简，却紧扣热力学的主题，可与郭嵩焘的头一天日记互相参照。他写道：
二十九日乙卯……随二星使至集经书院，英名洛亚音司的究慎，听丁达公冷热气论。伊言天地氤氲，本为冷气，其体最重；火气最轻，以之入物，可凌空而不坠，可入水而不濡。凡物注气既满，其力必足，能达远，能摧坚。并以多物试验之。[张德彝 1986, 页373]
刘锡鸿的记录比较空泛，一开始提到伏打式蓄电池和电力的传输，其后热学、天文、“气学”各拉扯上一点，其“气学”部分实抄自张德彝；又称“惟力学……尚未及睹”，完全不能把握丁铎尔所示能量转换实验的意义。其文为：
电学者，以小筒盛两金并硫磺水，入铜铁线于水中，但使其线相接万千里不断，则电气直及万千里，可以裂金石，碎铜铁，可以击人至毙；置之暗室，则其光闪烁，与天上之电无异是也。热学者，金木之类互相磨压，力重则生火，凡物闭郁久亦生火是也。天文学者，日不动而地动，月与五星皆动，月为地影所掩则有圆缺之类是也。气学者，天地之气最重，火气最轻，入火气于皮球，人驾之可以凌空而起；入火气于铜铁大钟，以机器压而实之，人坐其内，入水不濡（伦敦有馆，曰坡里提克呢克音司的究甚者，其铁钟可坐四人，曾令演试之以为戏）；凡物注气既满，其力足达远而摧坚是也。光学说见前。廿八至三十，连日观艺师演此。惟力学、化学，尚未及睹。此皆英人所谓实学。其于中国圣人之教，则以为空谈无用。中国士大夫惑溺其说者，往往附和之。[刘锡鸿 1986, 页127]
陪着正使连赶三日，日记中已流露出厌烦之意，称“此皆英人所谓实学。其于中国圣人之教，则以为空谈无用。中国士大夫惑溺其说者，往往附和之”；“彼之实学，皆杂技之小者。其用可制一器，而量有所限者也”；最后又引《论语》子夏说“虽小道，必有可观者焉；致远恐泥，君子不为”[刘锡鸿 1984，页128]，嘲讽郭嵩焘的意思非常明显。
四、谛拿尔娄家听讲电学
这一节需要辨析之处很多。首先要知道下面郭记中的谛拿尔娄（或谛拿罗）、刘记中的德拉陆义，以及张记中的戴蕾吕实际上是一个人，就是那天因故未能出席斯博德斯武得家茶会的化学家“帝拿罗”，以往文献引用时多有混乱而不知同为一人。按谛拿尔娄生于法国，早年在巴黎受教育，其父也是一位成功的印刷商，兼营文具，在伦敦创建了著名的文具店Warren Stationery，至今仍在营业。谛拿尔娄在天文摄影方面有许多发明，连续数年在邱园天文台拍摄太阳表面照片，亦曾为著名的天文学家赫歇尔（John Herschel, 1792- 1871）拍摄日、月食等天象，被称为天体摄影学的创始人[Rothermel 1993]。谛氏于1850年成为皇家学会会员，1864年荣获皇家学会奖章，1864-1866年担任皇家天文学会会长。他在化学与电学方面也有重要贡献，是氯化银电池和铂金丝电灯泡的发明者，对气体放电现象也有研究，曾两度出任伦敦化学学会会长 。
►谛拿尔娄 图片来源：Wiki
其次需要辨析的是郭嵩焘去谛拿尔娄家的次数。按刘、张二人的说法，谛家距使馆不远，俩人均指正、副二使与众随从一道步行前往，时在“三月十五日”；此外，张德彝日记一向严谨，不但逐日连贯，连天气、事件辰刻都一一具注，他在前一天的日记中完全没有提到科学演示的事情，而“十五日”明记“巳正”（上午十点）获邀，“随二星使步至其家”，屋内“玻璃筒罐、木匣等具，罗满四壁”的景象均与郭记“收贮电气八千八百瓶”的描述相契合。但郭记称“十四日谛拿尔娄约至其家听讲电学”，一个合理的解释是：第一天（“十四日”即1877年4月27日）郭嵩焘去了谛拿尔娄家，当然带着译员，否则他无法听懂演讲，但没有副使刘锡鸿与张德彝等其他随员；第二天他又携副使等一干人再度造访。因此上表中郭嵩焘所记与刘、张二人所记不是同一天的事：前者是郭独自听讲电学；后者是他们三人均在场观摩的一次活动，内容是先演示与照相术有关的硝酸银溶液的配置与金属银还原，后演示电学。
下面先来看郭嵩焘的记录，我们发现他对几个电学实验的观察十分认真，描述简练精当，领悟也相当准确。他在4月27日的日记中写道：
十四日（此当公历1877年4月27日）谛拿尔娄约至其家听讲电学。收贮电气八千八百瓶。略记其言电学精处：
其一，以小铜丝分引电气，谓之“耽误”，可以“耽误”至万分。耽延愈多，则受电气之力愈微。制小木箱贮铜丝而插牌其中，由一分至万分，分牌计之。安设电报，中途有断处，亦可由分数以推知其里数，而知其断处当得几万几千几里。
其一，张玻璃管引电气，而硝强、磺强、盐强为色各异，入管内辄成小轮，或斜射如鱼骨，以气之纾疾为光之疏密，力愈弱则光愈散。
其一，引轻气以敌电气。张玻璃管吸取轻气纳入之，而引电气过其中，则成小圆轮，疏疏落落，用水银压之，吸轻气外出而光又聚。
其一，电气相接而过，稍空分杪则中断，尽引八千八百瓶之电气则力厚，穿空而过，可及三分寸之一。
其一，化水为气，以分数验之，气愈多则力愈紧。用两铜锥系金丝其端，鼓气以通电气，约历时一分半，双引电气至锥端，其声相薄如雷，而金线立化（白金丝化成一小粟，黄金丝则化入玻璃片，若界画然）。化气多少，其力可及若干万里，皆可以分数测之。
其一，电气之力化为吸气。安指南针于架，前后两轮，约电气线数十重，引电气过而针自动移，亦视所引起多少为所移分数。
关于第一个实验，有人认为“不知所云”，又怀疑文中的“耽误”是delay的意思。实际上，只要把“耽误”理解成电阻（resistance），立刻就明白这一实验是演示欧姆定律的，那个贮有铜丝的小木箱是个电阻箱或类似于惠斯通电桥的装置。值得一提的是，此处还提到了这种装置在有线电报通讯中的应用，藉以判断电路中的故障所在。欧姆定律是电学中的基本定律，故此作为电学演示的第一个内容。郭嵩焘基本准确地描述了实验，特别记下了“耽延愈多，则受电气之力愈微”，也就是电流与电阻成反比这一要点，这是很不错的成绩[刘钝 2007，页118]。
第二个实验是演示不同盐溶液的导电性质及电离现象，“硝强”、“磺强”、“盐强”分别对应硝酸、硫酸和盐酸。
第三个实验应是演示气体中的放电现象，“轻气”即氢气。
第四个实验旨在说明两个问题：第一是由串联电源获得高压；第二是演示高压放电。
第五个实验描述得不够清楚，“化水为气”可能是指电解水产生氢气和氧气,再令之复为接合，产生足以使金和白金熔解的高温 。
最后一个实验是电磁转换，“吸气”即磁力。
可以看出，谛拿尔娄所演示的，除了电学的基本原理之外，还有一些不久才被人研究的现象，也包括他自己正在从事的研究，甚至是当时的前沿课题。故此当郭嵩焘“询以电气入玻璃管而成轮花，何也”，他的回答是“此自然如此，其理尚未能格也”。郭嵩焘又提到谛氏向他介绍自己正在从事的彩色照相试验，称“加入此药乃具五色，然不能久。再过数年，当有法使其色久而不变”[郭嵩焘 1984，页179]。
不知为什么，郭嵩焘“十五日”（1877年4月28日）日记的内容乃是在公使馆接见两位英国绅士，向彼咨询赴华煤矿专家的人选，又阅读刚送到的国内来信及《申报》等[郭嵩焘 1984，页179]，丝毫没有提及率众二度造访谛氏观看化学实验的事；但刘、张二人的日记都明言“十五日”那天郭也在场。这里又存在着两种可能性：一种是前一日郭听讲电学时已与谛氏约定翌日再率下属前来，而第二天他的日程安排甚紧，未能出席全程活动；另一种就是郭记错了日期，也就是中国公使馆人员访问谛拿尔娄家只有“十五日”一次，而郭记“听讲电学”正是演讲的第二部分，也就是刘因腹痛而致他和张德彝都未能毕观的“嗣演电气”的内容。
现在来看另外俩人的日记，二者的相似性再次得到印证。张德彝在日记中写道：
丁丑三月十五日（此当公历1877年4月28日）辛未，阴凉。距公署北半里许，有名士戴蕾吕者，善化学、电学各艺。巳正请往观其试验……随二星使步至其家。屋宇不宏阔，而玻璃筒罐、木匣等具，罗满四壁。
先以银纳强水中，银即化为粉，入盐少许，则银粉下沉。泻去强水炼之，则银粉黝黑如碎牛角。再以火吹之，则复成银。据云，凡物炼之化形，皆可还原。如以四两炭灼火，置于二斤重之玻璃罩中。炭化灰后衡之，重仅数分。若封固其罩而烧之，与罩同衡，仍是二斤四两。盖玻璃罩物，最不泄气，故炭虽化，其气仍存。如以皮带兜取其气，合灰炼之，仍为炭。又烧炭室中，其气外散，草木受之，复成炭材。燃煤炉内，其灰下扑，地土受之，复毓煤胎。铁置久而生锈，刮而炼之，仍为铁。嗣试电气，与前所见无异。
因刘星使偶报采薪之忧，彝随先回，惜未尽观其艺。[张德彝 1986, 页385]
刘锡鸿的日记是这样的：
使寓之北半里许，有明士德拉陆义者善杂艺，十五日（此当公历1877年4月28日）请正使与余观其演试。先以银纳镪水中（镪水以磺或硝石合轻气、养气成之），银化为粉；入盐少许，则银粉下坠，泻去镪水而炼之，则银粉黝黑如切碎之牛角；再以火吹之，则仍为银。据其言曰，凡物化形，皆可炼之，以还原物。如以炭灼火，罩诸玻璃中，玻璃二斤，炭四两。及炭化灰，则数分耳。然合玻璃封固而衡之，犹是二斤四两也。盖炭虽化，而气固在也（玻璃罩物最不泄气）。以皮带兜取其气，合灰炼之，仍复为炭。置铁于檐下，久而生锈，刮其锈以炼之，仍复为铁。又如爇炭于室，其气外散，草木受之，则复成炭材。燃煤于炉，其灰下扑，地主受之，则复毓煤胎。是故人死复生而为人，畜死复生而为畜，此物理之固然，无可疑者。其立论如是。嗣演电气，与前所见，大略不殊。
是日，余患腹痛，未及毕观其艺，偕德明（张德彝）先归。[刘锡鸿 1986, 页137]
他们首先记述的是硝酸银溶液的配置与银的还原实验，这应该是精通照相术的谛拿尔娄最擅长表演的节目。不过两人的记录中有一个重要的细节，就是有关物质不灭原理的解释，这是专门“记其言电学精处”的郭嵩焘所不及的。又按照张德彝的说法——“据云，凡物炼之化形，皆可还原”，似乎谛拿尔娄没有真的以燃烧木炭来演示这一原理，而是接着刚做过的金属银还原实验阐述而已，抑或张德彝自己的发挥。
不过令人扫兴的是，在抄录了张德彝叙述这一重要科学原理的文字之后，刘锡鸿又别出心裁地发表谬论——“是故人死复生而为人，畜死复生而为畜，此物理之固然，无可疑者”，这就又见出其悟性的低劣和思想的荒谬了。
五、余论
由于文化修养与知识品味的差异，郭、刘二人在领悟与消化西方科学知识上的高下是非常明显的。郭嵩焘出身湘阴名门，与曾国藩、左宗棠均为儿女亲家，又与李鸿章、沈葆桢、沈桂芬等同科进士，曾供职翰林院、值南书房，咸丰年间随曾国藩参赞湘军，在江浙一带开始接触洋务，特别是在上海参观过英国炮舰、墨海书馆等，出国之前就对西方科技文明有了一定的认识[郭嵩焘 1980，页31-34]。同治初年应李鸿章邀入幕淮军，先后出任苏松粮道、两淮盐运使，又署广东巡抚，任上更多涉猎洋务[尹仲容 1971]。抵达英国后，郭嵩焘对各种社交活动，包括形形色色的“科学茶会”与“科学讲座”始终抱着浓厚的兴趣。他对科学家从事科普工作有很高的评价，称“此邦学问日新不已，实因勤求而乐施以告人，鼓舞振兴，使人不倦，可谓难矣。”[郭嵩焘 1984，页159]
反观刘锡鸿，其父以贩鱼为生，是一个出身低微的无名小辈。他于道光二十八年（1848）考中举人，其时郭嵩焘已入翰林院一年。刘早年入广西从剿太平军有功，咸丰六年（1856）曾在广州参与抵抗英法联军的战斗，因克复西炮台“奖刑部员外郎”，这是他出使前的最高头衔。刘后来居然以炮兵专家自居，写过两篇相关的奏折（即“访求筑造炮台模式折”与“筑造炮台未尽事宜书”，并见《刘光禄遗稿》）。
郭、刘在使英途中的一段插曲，也颇能说明二人的禀性及对待新鲜事物的态度。1876年12月13日，当中国使节乘坐的英国轮船驶达新加坡时，受到海峡殖民地总督哲威里（William Francis Jervois, 1821-1897）的热情接待。哲氏本是一位军事工程师，对筑城术特别是沿海城堡的设计有精到研究，被英国当局委派考察若干海外殖民地的防御工事。显然，对于新加坡这个战略要地，他在任上一定会加以特别注意，故此安排中国使节参观当地炮台，大概也有炫耀的成分。郭嵩焘观后印象深刻，特别欣赏兼顾军事目的与生活起居的种种人性化设计，称“其制度规模与中国炮台绝异”[郭嵩焘 1982，页112]；刘锡鸿对此炮台却显得不屑一顾，称其“因山为之，布置殊疏略，台下栋宇云连，绝碍施炮……英人得毋有南顾之忧乎？”[刘锡鸿 1986，页55] “关公面前耍大刀”，此之谓也。
据笔者粗略统计，在出使英国的两年之内，郭嵩焘日记中涉及科学技术的内容竟有130多天，可以说是从有常驻使节以迄今日，所有中国大使中最勤奋、最虚心、最热衷科学的一位。刘锡鸿仅在刚来的两个月里参观过几场科学演示活动，本文已经全部述及，后来他的兴趣完全转移到挑剔正使的言行和打小报告上，在伦敦的科学沙龙和研究机构里就见不到其身影了。
这里有必要谈一下译员的情况。郭、刘二使均不懂英语，为郭嵩焘处理英文文案并担任翻译的主要是英籍雇员马格里。他本是乾隆年间来华的马嘎尔尼伯爵（George Macartney, 1737-1806）的后人，第二次*片鸦**战争期间以军医身份来华，后来退役加入戈登（Charles George Gordon, 1833-1885）指挥的常胜军，又娶了个中国老婆乃是太平天国纳王郜云官的侄女。1863年李鸿章在苏州背信弃义*杀屠**太平降将，惹得戈登几乎要与他决裂，这次事件中被杀的“八王”之首就是马格里的中国外戚郜云官。马格里毕业于爱丁堡大学医学院，应该具备足够的自然科学基本训练，后来也因在华服务有功而被英国王室授爵[Boulger & Crichton-Browne 1908]。
至于在以上三场活动中为刘锡鸿担任翻译的张德彝，则是京师同文馆初创时招收的10名学生之一，曾被清廷多次派至国外，后来也跻身驻外公使，成为一名职业外交官；此外他还当过光绪皇帝的英文老师。张德彝在同文馆的老师则包括傅兰雅(John Fryer, 1839-1928)、丁韪良(William Alexander Parsons Martin, 1827-1916)等对传播西方科学知识发挥过重要作用的西方人士。按照丁氏拟定的教学计划，馆生在专攻一国语言之外，还应兼修科学。作为同文馆高材生的张德彝，出国前也应具备一些基本的西方自然科学知识。本文所引关于“明色之变”的观察，以及那个以“据云”开头的有关物质不灭原理的解说，就很能说明张氏对科学原理的领悟能力；特别是后者，很可能是他在看完谛拿尔娄的金属还原演示之后，根据自己早年所学插入日记中的。张德彝勤于著述，留有记述其海外见闻的《航海述奇》共八部，是“走向世界系列”中出场最多的一个角色。
弗兰西斯•培根（Francis Bacon, 1561-1626）以降，经验主义在英国大行其道，观察与实验成为近代科学的一个重要标志。及至维多利亚时代中期，科学已经开始职业化，一方面有人从事高度专业的科学研究，另一方面受教育人群迅速增长，这样就出现了公众了解科学的社会需要，科学家普遍相信科学中的新发现对于社会进步具有重要的意义。在这种情况下，科学实验已不仅仅是科学家们在实验室或自然环境中探索宇宙奥秘的专利，它被带进了学校课堂、报告厅、剧场甚至私人社交沙龙，scientific experiment变成了scientific demonstration。
正是适应了这样的社会需要，一些热心向公众普及科学知识的学者成了维多利亚时代的英雄，其社会声望甚至可以攀比同时代最伟大的科学家。举例来说，赫胥黎与丁铎尔在公众中的知名度，就一点不比他们所追随的大师达尔文与法拉第小。他们生前的社会声望如日中天，推进科学繁荣与社会进步厥功甚钜，其事迹行状应该成为科学史家研究的对象。
一般的科学史著作只关注那些在历史上留下巨大足迹的人物，众多二、三流科学家的事迹是很难进入研究者眼界的。如果不是翻检几位中国外交官的记录，如果不是对维多利亚时代科学家的社会活动有着特殊的兴趣，今天有多少人会关注丁铎尔、斯博德斯武得和谛拿尔娄这些人物呢？
就本文涉及的科学实验来说，内容是十分丰富的，从中可以看出丁铎尔们当年的努力和成就。他们把历史上的、自己实验室里完成的、甚至刚刚设计出来的种种实验搬到公众面前，其中既有对各种奇妙自然现象的演示（如光的解析与合成、折射率的变化、火焰的颜色、电磁转换、水的分解、金属还原、高压放电、盐溶液电离），也有对基本科学原理的阐释（如能量转换、物质不灭、三原色原理、欧姆定律），还有关于科学知识应用的说明（如蒸汽机、电磁铁、通讯线路故障的检测、照相术、潜水钟），甚至包括本人正在从事的研究项目（如彩色照相术）。
对于来自一个不知近代科学为何物的国度、自幼读经、出身仕途的郭嵩焘们来说，能够基本看懂听懂实验的内容，并且留下了相当准确和详尽的记录，说明科学真理能够逾越国界、语言、意识形态与文化传统，更说明丁铎尔们当年普及科学的努力是非常成功的。
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参考文献：
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本文原载《科学文化评论》2010年第7卷第4期。2017年3月作者增修并配图以用于本号刊发。此次刊发限于格式删去了脚注，感兴趣的读者请参阅原刊。
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