皇朝经世文四编

计渐离透光三种镜
一为平凸镜二为双凸镜三为凹凸镜
惟渐离透光凹凸之面而半径大凸面于半径渐聚透光凹凸镜之凸面半径大于凹面半径稍有不同耳凭此六境以测透光可以纤细无余矣又有折光西人测得光线凡自空气射入水中则折光线即近于垂线自水中射入空气则折光线即远于垂线其测试之法如第十图甲为水中发光点乙为射光中丙为垂线其射光线出水面而入空气即更远于垂线若射光线之度数加多则出光线之度数亦加多如有出光线与水面平行则射光线亦不出水面而射入水中矣观乎此即可知万物折光之理既知即光之理则折光理即光羞亦可知如玻璃瓶内用醋则折光指为一三六用橄榄油则折光指为一四七用柏角油则折光指为一五三八用以脱里克醇则折光指为一三七二用磷则折光指为二二四用炭硫则折光指为一六七八皆可试用而知之也又有光力西人之测量光力或大或小或多或寡全凭藉量光力器其器甚多而以活枢量光力器为尤善如第十一图其器为克罗克司所设用极轻细之金丝或铜银等丝竹十字形如乙中加一硬铜钉如甲此钉靠于小杯凹内如丙用能任意转动其十字丝之端用圆通草片作球形如丁两黑两白装于白玻璃泡内抽尽空气而密封之此气遇光即动其转动之迟速视光力之大小光力大若干则转动即速若干光力小几度则动转即迟几度前曾有人试此种器执烛火距器二十寸则二百八十二稍内转一周距器十寸则四十五秒内转一周距器五寸则十一秒内转一周如用烛两只则所转之数视前加倍用烛三只则所转之数视前加三倍又用烛三置于小器中距器约五寸许令光行过客色玻璃则淡红色玻璃二十秒转一周紫色玻璃二十八秒转一周绿红玻璃四十秒转一周黄色玻璃二十一秒转一周蓝色玻璃三十八秒转一周橘色玻璃二十六秒转一周其转动之迟速不同实其光力之大小各异也故某种玻璃光力大某色玻璃光力小俱可一测而知也此则西人测光之法所以神而奇也一论测电之法也测电之法亦多电有浓有淡有少有多有疾有徐有大有小其为类不一故其测法亦不一也然则测浓淡果何所凭藉乎曰有妙法在昔西人测得含电之物其外廓愈大则电气愈淡其外廓愈小则电气愈浓其法如第十二图用铁轮轴裹以薄铁片数重使之加厚而以电表高悬于轴上电气放满于轮中则电表之二团离不甚远可见物加大而电反淡矣及将铁片撤去则二团立即远扬可见物加小而电反浓矣又一法可测来顿瓶之电气浓淡其所凭藉者如第十三图甲为象牙半周丁为所连之木杆乙为干稻草针针端有树心球而挂于半周心之针处其木杆之下又有针如丙可插于瓶球之上若瓶之电气愈淡则稻草成角愈小瓶之电气愈浓则稻草成角愈大故观其角度即可知其电气之浓淡也又有一法可测空气之电气浓淡如弗打测器及各种测器均可测之后有英人测得自西七月至十一月即华六月至十月也空中电气浓始增大每日之二十四小时内有两次极浓两次极淡可见无论何项电气其浓淡皆可测知也
然则测多少又何所凭藉乎曰亦有妙法在西人测电之多少其法不一而其最简便者莫如电表电表亦有三种量灵其一如第十四图用大玻璃筩一具筩内悬一铁针针尖有灯草团包以金箔其筩之周围画一度数使此表依有电之物则观其针行之度数即知其电气之多少也其二如第十五图以丝线两条悬灯草团二枚如探电式使依有电之物电寒则二团微离电多则二团远扬其三如第十六图用电架一具上插铁柱旁悬铁针有活机可以转动外加半圈如弓形圈中画以度数针上插以灯草团离开铁柱若干即可按其度数而知电之多少也又有一法可测来顿瓶电气之多少其法则凭藉量电气器如第十七图子为小瓶倒套于铜杆之外铜杆连于摩器之收筩将容电气之来顿瓶外皮连于此气之乙球而以口卯卯二瓶记子瓶容满电气所放之次数便可以子瓶测来顿瓶所容之平数其卯球之杆在申而有螺丝旋动绕可使口卯卯二球或离或即即知每次所放电气之数或少或多杆旁有分度故能测之极准也可见无论何项电气其多小亦可测知也至于电气之疾徐也每无定论惟电气之透过各物皆可知其疾徐西人测得凭过铁丝有于一秒内行至二万洋里者电过铜丝有于一秒内行过二十八万洋里里其疾徐之不同如是测之法于电线空隙之下置太平境一具上悬平板如轮令其捷于转运台电光过时返照其上观其二光之方向即可度其先后所差之分数将一秒分作八小分设若二光先后只差一小分目视必不能晰假使大轮外廓于一秒内转转百丈则是每大占一小分二光之相差必系一丈由是可定电气之疾矣徐至于电力之大小也亦有确据其测之之法无非凭藉乎器而已其器亦不一法拉待所设者名曰量化电气管微巴所设者名曰切线指南针量化电气管法用玻璃管刻分度每分能指所容气质若干复以水盛于官之右端封密之覆于发电气器水内金类片上通电气时所放气必由管内上升观其每若干时放气若干数即知其若干之大小也切线指南针法用小指南针挂于铜圈内将圈立向南北其圈一通化电气针必偏差若干度观其所偏之度数即知其电气之大小也又有白底爱所设之器其测法亦甚灵如第十八图甲为大铜杆由玻璃罩中透出上端连珠如乙下端连于亚布内脱圆板如丙此板为器底杆中作圈圈内用小指南针而能转动其用法转动全器至指南针停止不动时将电气容于乙球则电气传于铜圈指南针必偏偏若干度即电力若干大也由是可测电力之大小矣此则西人测电之法所以微而渺也以上测音测热测光测电其法可谓精矣可谓美也可谓神奇而不庸腐矣可谓精奥而非平常矣虽然以天地之大以事物之繁理必有所未穷知必有所未尽其机关奥窍者尚多有余不尽之蕴以待后人之研求是故今日之见为庸腐平常者即昔日之见为神奇奥妙者也又安知今日之见为神奇奥妙非异日之见为庸腐平常者乎所以我中国讲求西学者不贵拘执乎西法而遗变通乎西法西法所有者扩而充之西法所无者超而上之善益求善精益求精则今日以中国比西洋固不及异日以西洋视中国亦难伺矣岂不懿欤岂不懿欤
皇朝经世文四编卷十一学术
电学
电学考
泰西之士讲求邮政殚心竭智以来传信之便捷五六十年前始得电气传信之法昔人见云中电光闪烁常以比作事之速从未有知取而用之者迄今能将雷电收置器中俾为我用可谓探千古未发之秘然格致家考察电气亦已匪朝伊夕古人始琥珀磨擦令热能吸轻物后人以玻璃火漆等物摩热亦能吸轻物若质巨气足则见有火星爆出寻知五金之属皆善引之又以瓶内外黏贴锡箔蓄其气放之则有光如电作声如雷能震人击物干隆三十年美人弗兰林验试遇雷雨时以鸢于空际初见绳上丝缕蓬然竖下继则气随绳下盛之充瓶用一铁匙稍近瓶口则火星跃出迸然有声而始知用玻璃琥珀等物所出之气实与雷电无殊电学由是渐兴此种电气皆由摩擦而生谓之干电至今电报所用之气由意大利人嘎剌法尼暨佛尔塔二人究得一法系以强[水](属)与金属相感而生谓之湿[电]其法用红铜白金薄片数对重每对隔以强水浸透之厚纸复以铜丝二条连之即能生电佛氏旋因其纸易干则机无力乃以玻璃杯为电池后有人造长箱内施磁片分为数十格箱下安铜铅薄片数十对以条铜连之每对入一格箱内储以强水用时但加于箱则二金自然相感生电最旺于是湿电之学大兴或以辅化学或以佐医药然尚未得寄信之法嘉庆二十五年丹国人倭斯得始着书论电气与磁石之气无异之之法于南北设一铜丝以定南针近之则其针与丝俱相平无所吸移俟电路一合而电气运行于铜丝即是鍼改向而指东西观电气南北运行使此鍼横于东西即知地球本有电气东西运行故令针于南北定南针之所以指南北即此理也倭氏既创磁电二气合一之说法国有阿拉格与安贝尔二人复以铜丝绕成螺丝形电气过之每绕一匝则力增倍以铁为心沾电力而能吸物与磁石无异是谓磁铁电学由此益精道光十八年英人惠子敦设电线于伦敦二十四年法人设电线于巴黎是年美人莫尔斯设电线于华盛顿其法系以电运笔而画字由是妙法百出有以电运针而指字者有以电变色而传字形者甚有以运电印书机立时将所传之文字印出者近更有以电传声为德律风者而传信均用号码以审厥字尤为明显而画一迄今泰西各国郡邑村镇电线密如珠网虽在一城之中相去二三里如有要信即发一电迩来大东公司新得保护海线之法尤为精密遂能沉线海底东至中国日本南至新金山西至美国虽数万里外通传要信捷于影响迩于庭户奇妙至此神乎技矣
电气说
中国不用电气西国善用电气中国但见电掣于天西国能使电造于人奇矣哉尝读墨余录格物入门于电气之说略得梗概矣又考西人之书专言电气者如华客电报书脑挨德电学傅兰雅电气镀金书之类乃知西人于电学为专学着书甚富其说甚繁今请约言其略可乎西人以电气报信以铜丝传电千里音书一息可达也为电气水雷以铜丝传电万斛之舟一击可毁也为电气灯可代烛数千枝为电光镜可照光数十里以及电气治病电气印书电气镀金电气织布之类其功难尽述也其器则有蓄电发电增电倍电测电显电摩电吸电诸器其类则有干电湿电正电负电附电化电天空电地球电动物电诸类此其大略也若言其详则未易缕举矣今李爵于中国以电气传报造电气水雷则中国向虽不用电气今亦善用电气矣向虽但见天上之电气今亦能造人为之电气矣将见神明变通而尤善用善造智更出西人上也
论电气
有电气于天空风中在地气大半之势不可推疑但我不大知其所以使然之例而更不知其空中之功行也为此今有格学不助我以见其例所合宜其用即能查出在事有其例及其用更为明之惟我可易见有电气大行在云中于其乎常形势及变化也夫云成以阳气或以阴气所满而其下雨亦指为电气或此等或彼等在其中也有风及云形之变化大概与其电气之指示同行各人知雷云大满以电气而电光之霹雳为电之放释今时以试行得见有电归于草木与空气之为间乃恒经草木生时我不细追其正实之迹遇于空中即赖于电之例所感者但我可明以上所言若例无有或较所有为大不同则其云风之行与草木之功用亦较今所有将为不一也为此可思电气有定立而紧要之故于空中之功用按此可见有用于雷中之暴风及电之霹雳此猛烈之事乃致于空中之电如风致于热湿一般复彼还定在相搅乱之所由带其流由地所有太多至地所有太少也按我本性此极为之事感人有畏惧之意有雷云之甚为幽暗其击开惊吓之暴声其闪即使至热意之且惊怕其电光不能阻住之箭乃世间无物能拒皆言于事甚为可惧亦不关附耳于人身之害也彼所论之意胜过凡有他象乃有至上全能者显怒而警罚究此言非格物者其见此可惧之迹惟为行善之法或行善之系也所有雷霹雳与旋风所任之功用在人性之中今不能论但若有人祥言彼学其事有恶大于善即揣谋过格学与虔敬之道远矣天地中此似为毁灭之使者似空中凡有行动及气象之事皆为大计谋之分断其凡所查出之过乃显仁恩智慧之迹也
论正负电能化分水气
天地造化之所以流行者恃有电气而已以人身而论手互搓则掌闻腥疾驰则头出汗冬月且蓬蓬然如釜土气皆电之发着而成至昆虫鳞介飞走蠕蜎莫不凭电机然后能生活力之猛者电强力之弱者电少木之火赞燧也石之敲火也即电所伏藏也矿为金银铜铁山育圭璧璆琳火产钻石珠玑海出琅玕锦贝其质多端其理则祗此一元鼓荡也顾自西学流传中国人皆知电报电灯燃火炮渡金器其火力未有及电之敏捷者而不揆知诸易义离为电外虽两阳夹辅似火之腾中含一阴故正负电能化分火气此中妙用有转移干坤之功效焉盖水者轻养二气所成也何以辨之请即电气化分而辨之我尝考究西法化学谓先将玻璃盃盛满水再将铜丝两条由盃底通入其铜丝之首各连铂片铂片之止覆以载满水之玻璃管然后用电气紧接于盃底之铜丝自然一气传上面由此递彼水即渐渐化分成为轻养二气而养气聚于正电之管轻气聚于负电之管其气又必多于养气也此乃电气能化水以生原质之碻据也干坤为父母而权则归诸坎离中男中女也中女司火仍藉巽长女之力以生威故火得风则势倍炽金被炙则化熔阳极生阴与医学相表里说者论精于电学能益于国能利于民能为兵船能为救火能为车水能为铁路而鱼雷炸炮照相留声则固人所数见而不鲜也诚以[电](雷)性有二十余种之多究心格致实无穷尽无论中国未窥其奥旨即欧西亦仅得其二成已足称雄于五大部洲电学讵可忽哉其用足补水镬煤炉所未逮精此者制造之机器举重磨坚可以代人力以成功不用水镬永无炸裂之虞善在免害不事烧煤可省火工之费事件简略甚少破坏之忧启发敏捷指顾即可门行毋庸如轮船燃炭需数刻钟也而且性最和平不知伤昔者徐花农太史任学政时区君金铎曾上书自陈其从美国师学习得不传之秘凡兵船开仗无烟筒之可击船虽受炮无虑机器受伤用以缉盗缉私海面梭不患贼匪望见用为官舫无煤火薰蒸作商船少占机器地方行远处不患煤斤之不继此用电行船之利也若用之救火也城市人烟稠密栉比鳞排火患乃市井所特有宋璟置太平桶置水固不济事即令设水车仍恃人力牵挽取水难则施功有限街道狭则安顿惟艰新法有机器水龙喉射较远胜乎旧之零星喷扑不足遏祝融之怒者矣然闻警而始为发煤水沸而始能运动究属迟钝独不思燎原势盛弹指而已蔓延街数条铺数十矣倘能用电法则立刻开机洪涛随注飞若电闪之速而力量不啻倒壁之威此利于救火之至巧至新也
涝亢旱最为民间饥馑之害迩来各直省河蛟发田畴被浸成灾灾黎野或久不降雨禾麦枯槁蝗虫地震瘟疫迭出以祸群黎救时之策莫若各村落皆设水车之具各处恒苦雨潦冲基围颗粒无收卢舍居民每遭倾溺有全家掷诸波臣载小儿以木桶听人拾抚延一线之宗祧者其惨极矣夫巩固金堤业颁官帑而淋铃音苦晴霁难析外涨与内溪并溢宣泄无路即种植无期农氓束手矣问有何法以拯阻饥乎惟此电机可抵桔槔之百倍天旱则戽江河水入水满则戽污潢水出一举而二美具焉此利于农政之说也且夫我中国患积弱久矣目下掌钧衡任封圻之大臣纷纷筹度自强之术而以兴造铁路最为钜之工程但枝路需费动至数百万及其成也则干路非数千万两白镪不能筑就民力竭矣国债重矣有心者代为筹之恐所得莫偿所失也前此既创始于开平渐推广于关外迩者由天津达京师由芦沟桥达汉口南北干路已经营过半但不知收回之利益几何也果可以抵补借息而赢余否也若用电法行车则光掣风驰比之水汽煤鑪其行尤速其费尤廉兼无失火之疏虞更免煤机之重滞此利于铁路之彰明较着也其余用作电灯到处可听取之便用为开矿崇山峻岭力钜可及百尺之深或能特展心裁制为鱼电水底行船无声炮无烟炮烧敌舰于所不及防遏飞弹于所不能达此中别寓神明而非毛锥所得而尽述也夫列邦以海战称雄所赖铁甲之坚固焉耳而铁甲之中又以鱼雷为可畏现特所造鱼雷须用船驶放不能使鱼雷自行自止则敌人可以先避而我之攻击皆虚每一发后费数百金西人所窃笑也惟用电法可以从数里外而潜行于水底倘遇敌船或遇攻其前或尾攻其后使敌人见不及见自然防不胜防虽炮利船坚无有不破者矣此真保固河山之善法也余生平不好拾陈言亦不欲掠人美偶枨触乎时局多艰爰即区君振南所上花农学宪之书而伸其说之未备然言之非艰行之惟艰花农性最爱才已将区振南疏奏于朝特请录用经粤中大吏面试机器覆称可资幄帷之参矣乃以不戒于火自焚厥厂人方笑其犹号良医而饮己药转殒其躯也成败论人奚征卓识哉