丁拱辰：晚清应用数学家、军工数理专家

在2026年国际数学家大会上，素有“数学界诺贝尔奖”之称的菲尔兹奖，将桂冠首次授予中国籍数学家——北京大学2007级本科校友王虹、邓煜。

消息传来，举国沸腾，福建乡亲更是倍感自豪——这份跨越千年的数理基因，其实早已深深镌刻在八闽大地的文化血脉中。

今日，“福建科普”推出系列推文，带您寻访苏颂、柯尚迁、徐心鲁、庄亨阳、丁拱辰这五位曾在中华数学史上写下浓墨重彩篇章的闽籍数学家——从北宋的水运仪象台到明代的标准算盘，清代的河工算稿到近代的火炮图说，跨越近千年的时光里，福建先贤们用算筹、算盘与格物致知的智慧，丈量天地、演算星河，书写属于中国人的科学传奇。

走在时代前列的

晚清军工先驱

丁拱辰

丁拱辰（1800—1875，泉州晋江）。晚清应用数学家、军工数理专家。

精通三角、弹道测算、火炮几何；著《演炮图说》，用几何、比例计算炮弹射程、炮架角度，是中国近代火炮数学先驱。

鸦片战争的炮声轰开了中国的大门，当清朝的官员们还在视西方科技为“奇技淫巧”时，一位来自泉州晋江的回族商人，已经率先开始系统学习西方的数学和军工技术，写出了中国第一部系统介绍西方火炮技术的专著《演炮图说》，造出了中国第一台蒸汽机车模型和第一艘蒸汽轮船模型，成为近代中国“师夷长技以制夷”最早的实践者。他就是丁拱辰，一位从海上丝绸之路起点走出的近代军工先驱。

海商之子

负薪挂角自学数理

丁拱辰是泉州晋江陈埭人，回族。他的家族是泉州著名的海商世家，从小在海上丝绸之路的港口长大，丁拱辰对航海、机械有着天然的兴趣。因为家贫，他11岁就辍学务农，但一边种地一边自学，牛背上都在算数学题，晚上观察星象，还自己动手做了一个“象限全周仪”（简易量角器），用来测量角度、推算航程，精准程度让外国海员都惊叹不已。

31岁那年，丁拱辰跟着商船下南洋，先后到过吕宋、波斯、阿拉伯等地，这次远航彻底打开了他的眼界。他意识到西方的坚船利炮背后，是精密的数学和测量技术，于是每到一地，他就找当地的数学家、船员、军官请教，如饥似渴地学习西方的几何、三角、火炮制造、蒸汽机原理，把看到的、学到的都详细记录下来，积累了厚厚的几大本笔记。

1840年鸦片战争爆发，丁拱辰刚好从海外回国，看到英军凭借火炮优势在中国沿海横行，他痛心疾首，毅然决定把自己学到的西方军工技术整理出来，报效国家。他自费花了上千两银子，夜以继日地整理资料，1841年就写出了《演炮图说》，详细讲解火炮的铸造、瞄准、使用方法，还自己制作了测量火炮角度的象限仪，一起送到了两广总督衙门。经过广东燕塘炮局的实际测试，用他的方法铸造的火炮，射击精准、射程更远，比原来的旧式火炮性能提升了一大截，道光皇帝听说后专门下旨询问他的情况，赏给他六品军功顶戴。

用数学让火炮“指哪打哪”

丁拱辰之前，清朝的火炮制造全靠经验：炮管铸得厚不厚、炮口抬多高、火药装多少，全靠工匠的手感，经常出现炸膛、打不准的问题。丁拱辰系统引入了数学和测量方法，对火炮技术进行了全链条的改良。

他改良了铸炮工艺，规定了“火药减半”试放的质量验收标准——新炮铸成后，先装一半火药试放，没问题再逐步加量，这是中国最早的工程质量验收制度；他推广实心钻膛法，先铸实心炮坯，再用钻床钻出光滑笔直的炮膛，大大减少了砂眼和炸膛风险；他设计了可旋转的磨盘炮架，火炮可以360度旋转调整方向，配合滑车绞架，移动近半吨的火炮只需要8个人，原来则需要24人；他还发明了失蜡法铸造炮弹，铸出来的炮弹光滑浑圆，没有传统泥模铸造的接缝，射程和精度都大大提高。

最关键的是，丁拱辰把三角测量引入了火炮瞄准：他改造了古代天文用的象限仪，用来测量炮口的仰角，通过几何比例计算不同距离对应的弹道高度，制定了详细的射表，炮手只要按照角度调整炮口，就能准确命中目标，彻底改变了过去靠经验“瞎打”的状态。他说：“制造之法，皆由算学而出”，只有把数学算精了，造出来的武器才能精良。

西洋火轮车图

西洋火轮船图

更令人惊叹的是，丁拱辰还是中国最早系统介绍蒸汽机技术的学者。1843年，他在《演炮图说辑要》中专门写了《西洋火轮车、火轮船图说》，详细画出了蒸汽机的锅炉、汽缸、活塞、连杆结构，讲解工作原理，还亲自召集工匠，造出了中国第一台蒸汽机车模型——这台小火车长0.61米，用铜制成，靠蒸汽驱动可以前进后退，还能载重30多斤。他还造了一艘1.34米长的蒸汽轮船模型，在内河试航时“其行颇疾”。虽然只是模型，但这是中国人向蒸汽时代迈出的第一步，比洋务运动时徐寿等人造实用蒸汽轮船早了近20年。

近代军工先驱的报国初心

丁拱辰的一生，都在践行“师夷长技以制夷”的信念。他不是朝廷命官，也没有俸禄支持，全靠自己经商的积蓄研究军工、刊印书籍；他不仅造炮、写书，还亲自到广西前线监造了106门火炮，研制出了射程达660米的近代大火箭；他的书不仅被魏源全文收入《海国图志》，还传到了日本，对日本近代军事技术发展也产生了影响。

作为从泉州海丝港口走出的学者，丁拱辰身上最可贵的，是那种开放而不盲从的科学态度：他既不盲目排外，也不迷信西方，而是认真学习西方的先进技术，再结合中国的实际情况加以改良，让技术能够真正为我所用。他反复强调，西方技术的根本是数学和测量，只有把数学学好了，才能真正掌握先进技术，这种认识在当时是非常超前的。

今天，我们的国家已经有了世界一流的国防科技，再也不用像丁拱辰那个年代一样，靠个人的力量艰难地追赶西方。但回望180多年前这位晋江商人的报国之路，我们依然会被他那种“天下兴亡、匹夫有责”的担当，那种开放包容、务实求真的科学精神所感动。从苏颂的水运仪象台到丁拱辰的蒸汽机车模型，从古代的算学家到今天获得菲尔兹奖的青年数学家，八闽大地的科学血脉，就这样跨越千年，代代相传，生生不息。