[物理史] 第一個月球的達蓋爾銀版攝影

第一個月球的達蓋爾銀版攝影
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News，2013年1月）

達蓋爾（Louis Daquerre）

無論從地面的望遠鏡，或像哈伯太空望遠鏡等儀器拍攝出高解析度的星球彩色照片，是現今天文學研究的主要方法，但以前並非都是如此。在發明攝影術之前，天文學家必須將他們在望遠鏡中之所見手繪出來，時常會遺漏重要的細節；天文學家再將原先的初圖重畫複製，錯誤也不知不覺地存在畫中。一直到達蓋爾發明銀版照相法後，天文學家才找到了更好的方法。

1814 年，一位名叫尼埃普斯（Nicéphore Niépce）的法國人開始試驗記錄光線的方法，兩年後成功經由暗箱將影像轉至紙張上。1822 年，他找出了讓此影像持久的方法，就是將影像記錄在一擦亮並塗有瀝青的錫片上。以此方法留存照片最早的案例之一要追朔到 1825 年，當時尼埃普斯照了一個拉著馬的男孩雕像的黑白影像，但這方法需要感光整整 8 小時。 

6 年後，曾在尼埃普斯於 1833 年過世前和他短暫共事過的法國畫家和發明家達蓋爾（Louis Daquerre），發現了可以將感光時間縮短至 20-30 分鐘的方法。達蓋爾曾當過建築、戲院設計、和全景繪畫的學徒，後來更發明了透視畫，他視覺的敏感度被尼埃普斯研究的潛力所激發。

據說他意外地打破了一個水銀溫度計，給了他靈感，認為感光的時間短些會產生非常模糊的影像，但這個影像可經由將汞加熱至 $$75^\circ\mathrm{C}$$ 所釋放蒸汽的化學過程進一步增強。達蓋爾之後「修補」這個影像，將其放入一般鹽溶液中沖洗，使它不會進一步感光，但其表面仍容易失去光澤，甚至是最輕微的摩擦也不能避免，因此大多數的達蓋爾銀版攝影片在放置於小摺疊箱之前，都密封在玻璃底下。

達蓋爾無法找到私人投資者來贊助他的研究，因此他於 1839 年 1 月 7 日找法國科學院來贊助他的發明。起初，他保留過程的特殊細節，只將秘密透漏給科學院的執行長阿拉戈（François Arago），但每個人對此都深感興趣。8 月時，達蓋爾將此發明捐給了法國政府，以換取不多的終身俸祿，允許除了英國外，其他人都可以免費使用此方法；達蓋爾在英國則取得了專利權，因此只有持有執照的攝影師可以使用他的方法。

這些「銀版攝影」是最早期的靜態攝影方式，非常受歡迎。各界出名人士從美國總統林肯到詩人狄更生（Emily Dickinson）都為後代留下銀版攝影的照片，而此攝影方式也讓最早期的攝影記者記錄下美國內戰的恐怖。美國發明家摩斯（Samuel Morse）是此攝影方法的粉絲，當他了解巴黎的街景銀版照都沒人或馬車是因為拍照需要相當長的感光時間，以致於動態的物件無法拍攝進去時，表示不可置信。

銀版攝影很昂貴，而要複製的唯一方法就是並排使用兩個不同的照相機。而且，因為達蓋爾在英國取得了發明的專利，所以英國的攝影師需要執照才能使用銀版攝影，開啟了競爭者的大門。一位名叫陶巴特（William Henry Fox Talbot）的英國人發明了一可以抗衡的技術，叫卡羅法（Calotype），可以製造出負紙片，品質較銀版攝影差，因為其影像會隨時間而變暗，但卻可以洗出無數張的照片。陶巴特的方法要使用有毒的化學物質，但他也將他的方法申請專利，限制其在商業上的發展。

1840 年代，歐洲的照相館迅速增加，到 1860 年代中期，光是倫敦的攝政街（Regent Street）即號稱有 42 家；1850 年，美國光是紐約就有 77 家。一般的名片上會印上照片，上流社會則視使用名片為禮儀的準則。

正確說來，是一個天文學家梅德勒（Johann Heinrich von Madler）於 1839 年將「photo」（希臘字代表「光」）和「graphy」（代表「寫」）合在一起造出「photography」（攝影術）這個字。天文學家很快即接受感光板的使用，因為解析度好，還能洗出更大張的照片。

大家都認為是達蓋爾於 1839 年 1 月 2 日使用銀版攝影，第一個拍下月球的照片。很不幸地，那年 3 月，他整個實驗室完全被燒毀，毀掉了他所有的書面記錄，以及他許多早期的實驗研究，和那歷史性的月球照片。1 年後，美國醫生和化學家德瑞伯（John William Draper）拍下他自己的月球銀版照片。

現存已知最早的月球銀版照片，1851 年，惠博（John Adams Whipple）拍攝。

1850 年，德瑞伯和天文學家邦德（William Cranch Bond）合作，以銀版攝影拍攝織女星。1842 年，他們試著拍攝太陽，但解析度太差，看不見甚麼細部影像。之後，物理學家傅科（Jean Bernard Leon Foucault）和菲左（Armand Fizeau）大大地改進攝影的過程，拍出來的太陽照片夠細緻，第一次可以看到太陽的黑點。

有幾個發明家試驗以玻璃做為負片的基礎，但銀溶液無法黏在光亮的表面上。1848 年，亞伯‧尼埃普斯（Abel Niépce de Saint-Victor，是 Nicéphore Niépce 的表兄弟）想出了一個方法，將玻璃板塗上蛋白和碘化鉀的混合物，然後以硝酸銀的酸溶液清洗，結果產生細緻的影像，品質也高級很多，但一樣地，它需要很長的感光時間。

3 年後，阿切（Frederick Scott Archer）採用濕式火棉膠的方法，將玻璃板塗上黏的液體，可以減少感光時間，只需幾秒。然而，它有利也有弊，因為它仍是「濕」的方法，拍照時需要備齊所有的設備。1871 年，梅鐸（Richard Maddox）找出了以膠取代玻璃，做為感光板的基礎，發展出乾式板的方法，可以更快速地拍照。

終於，所有的創意引起了美國發明家伊士曼（George Eastman）的注意，他發明以感光乳膠塗在感光板的機器，讓過程自動化，可以快速、大量地拍照，以此創立他自己的公司。1900 年代初期，伊士曼-柯達公司和幾個天文台合作，經由他們的建議，來改進感光乳膠技術，使得拍攝過程對光更敏感。

感光板更進一步配合有色濾光鏡的使用，使其在大部分 20 世紀的天文成像方面都佔著主要的地位。一直到數位攝影，以及電荷藕合元件相機（CCD cameras）的出現，才淘汰了如此勞力密集的方法。達蓋爾於 1851 年 7 月 10 日，因心臟病病逝於巴黎近郊，無可否認地，他的影響力不僅在天文學方面，還遍及於全世界。他的大名是 72 個刻印在法國艾菲爾鐵塔的人之一。

原文刊載於物理雙月刊2014年2月號36卷第1期，感謝楊信男教授同意授權刊載。

系列文章100篇已集結成冊，由五南出版，書名為《物理奇才奇事》。