用現(xiàn)代計(jì)量的角度觀中國(guó)古代的溫度測(cè)量

用現(xiàn)代計(jì)量的角度觀中國(guó)古代的溫度測(cè)量

中國(guó)古代的溫度測(cè)量粗略地說(shuō)，溫度是指冷熱的程度。冷熱的概念自古已有，在溫度計(jì)出現(xiàn)以前，人們常憑自己的感官的感覺(jué)，例如用手觸摸物體來(lái)判別物體是冷、是熱，冷熱的程度如何。這種以體溫為基礎(chǔ)的觸摸感覺(jué)法，只能判斷一定范圍內(nèi)的溫差，而不是特定的溫度概念，古人以寒、冷、涼、溫、熱、燙等術(shù)語(yǔ)所表示的溫差范圍，會(huì)隨人而異，有極大的主觀性。

觀察自然現(xiàn)象知寒暖

    即使如此，古人還是找到了一些較為客觀地判別冷熱程度的辦法。戰(zhàn)國(guó)時(shí)人們已經(jīng)知道通過(guò)觀察水的結(jié)冰與否來(lái)推知?dú)鉁叵陆档某潭?。例如，《呂氏春?middot;慎大覽·察今》就記載道:“見瓶中之冰而知天下之寒。”這種做法被后世人們所認(rèn)可，漢代的《淮南子·兵略訓(xùn)》就有幾乎同樣的記載:“見瓶中之水，而知天下之寒暑”。這是因?yàn)?，通過(guò)觀察瓶中水結(jié)冰或冰融化，確實(shí)可以大致知道氣溫的寒暖變化。

    古人對(duì)自然規(guī)律缺乏了解，認(rèn)為反常氣令是上天對(duì)帝王卿相失德的“告誡”。所以，要把氣令記錄下來(lái)，寫到官修的史籍中去以占驗(yàn)吉兇。同時(shí)，對(duì)一些特定日期例如冬至?xí)r的氣候狀況，古人也比較注意記錄。至遲從十一世紀(jì)起，*就已經(jīng)習(xí)慣記錄冬至后九個(gè)九天當(dāng)中每日的天氣，這叫做“數(shù)九寒天”。在明清時(shí)代，人們常把這些日子的天氣每天記錄在一種圖上。有關(guān)這方面的記錄在清代匯編的《古今圖書集成》中有四卷之多?，F(xiàn)在，我們從這些記載中可以看到中國(guó)古代氣候的溫度變化情況。

以人體體溫為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫

    雖然以體溫判別周圍物體的冷熱程度，會(huì)因人而異。然而體溫又是古代zui恒定的“溫度計(jì)”。因?yàn)檎Ｈ说捏w溫基本相同。古代人就充分地認(rèn)識(shí)了這種特殊的“溫度計(jì)”，并在制奶酪、豆豉、養(yǎng)蠶、茶葉的加工工藝中應(yīng)用。

    北魏賈思勰曾指出，牧民作奶酪，使酪的溫度“小暖于人體，為合適宜”；他又指出，作豆豉，“大率常令溫如腋下為佳”，“以手刺（豆豉）堆中候，看如腋下暖”。

    宋代陳旉在論及洗蠶種的水溫時(shí)說(shuō):“調(diào)溫水浴之，水不可冷，亦不可熱，但如人體斯可矣。”元代王禎在論及養(yǎng)蠶的*室溫時(shí)指出，養(yǎng)蠶人“需著單衣，以為體測(cè):自覺(jué)身寒，則蠶必寒，使添熟火；自覺(jué)身熱，蠶亦必?zé)?，約量去火”。

    宋代蔡襄曾說(shuō)過(guò)，茶葉“收藏之家，以蒻葉封裹，入焙中兩三日，一次用火常如人體溫，溫則御濕潤(rùn)，若火多則茶焦不可食”。

觀察發(fā)熱物體的火焰顏色——高溫目測(cè)技術(shù)

    “火候”一詞zui初的本意是，觀察發(fā)熱物體的火焰顏色。在金屬冶煉或燒制陶瓷過(guò)程中，歷代工匠都以火焰顏色來(lái)判別爐體內(nèi)溫度的高低。因此，火候?qū)嶋H上是古人創(chuàng)造的一種經(jīng)驗(yàn)的高溫目測(cè)技術(shù)。雖然，它具有很大的經(jīng)驗(yàn)性，亦不能標(biāo)出溫高的具體數(shù)值，但它有充分的科學(xué)性。

    戰(zhàn)國(guó)時(shí)著作《考工記》，zui早記述了冶鑄青銅的火焰顏色:

    凡鑄金之狀，金與錫，黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青氣次之；青白之氣竭，青氣次之。然后可鑄也。

    這段話可用現(xiàn)在科學(xué)知識(shí)解釋:在熔爐中加入銅礦和錫礦而進(jìn)行熔化的過(guò)程中，首先熔化揮發(fā)的是那些不純雜物，它們的燃燒呈現(xiàn)“黑濁”焰色；然后，熔點(diǎn)較低的錫或雜物硫熔化并揮發(fā)，呈現(xiàn)“黃白”焰色；隨爐溫升高，銅（古代寫為“金”）熔化并揮發(fā)，銅與錫成為青銅合金，呈現(xiàn)“青白”顏色，進(jìn)而爐火純青，便可開爐鑄造。

    火候觀察法，不僅被歷代冶鑄、陶瓷等工匠沿用，也被煉丹家和藥物學(xué)家所發(fā)展。古人為我們留下了許多物質(zhì)的火焰顏色的記載，這些記載表明通過(guò)觀察火焰顏色來(lái)判斷溫度的高低以及爐內(nèi)氣氛確實(shí)是古人常用的判別溫度高低的方法。這與近代物理學(xué)中用光譜學(xué)原理，對(duì)不同物質(zhì)的不同特征火焰及其所對(duì)應(yīng)的溫度，來(lái)鑒別物質(zhì)的方法是一致的。

清初歐洲溫度計(jì)知識(shí)的傳入

    zui早把歐洲的溫度計(jì)介紹到中國(guó)的是，比利時(shí)人天主教耶穌會(huì)傳教士南懷仁（F.Verbiest,1623～1688）。南懷仁于清順治十六年（1659）來(lái)華，他著述的關(guān)于溫度計(jì)的一本小冊(cè)子《驗(yàn)氣圖說(shuō)》于1671年刊行。該書后被收入他1674年撰成《新制靈臺(tái)儀象志》一書的第十四卷中。該書中介紹了測(cè)量冷熱變化和干濕變化的概念，并描述了“測(cè)氣寒熱”的儀器即溫度計(jì)的制作方法、用法及原理。南懷仁制作的溫度計(jì)（見40頁(yè)右欄上圖），管子呈U形，管內(nèi)注燒酒（或水）；以一水平線為基準(zhǔn)，將管子劃分成上半部較長(zhǎng)、下半部較短的兩部分，對(duì)應(yīng)天氣的冷熱作了一些不等分的分度，以作為測(cè)量溫度的標(biāo)尺。從書中敘述看，這種溫度計(jì)只能觀察到溫度的變化，也只能測(cè)量相對(duì)的冷熱程度，實(shí)際上類似伽利略等人發(fā)明和使用的那種沒(méi)有固定點(diǎn)而且溫標(biāo)是任意的空氣溫度計(jì)。而17世紀(jì)歐洲許多科學(xué)家致力于研究溫度計(jì)的改進(jìn)和使用，他們對(duì)溫度計(jì)的玻璃泡和管子尺寸與液體含量之間的關(guān)系，做了大量實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)此，西方傳教士未能及時(shí)介紹到中國(guó)來(lái)。