古人是如何測(cè)量溫度高低的

時(shí)間:2015-07-23 08:01來源:大西北網(wǎng)-科技鑫報(bào) 作者: 點(diǎn)擊: 載入中...

古代鑄鼎圖,通過觀察火候推測(cè)溫度高低

 

古代鑄鼎圖,通過觀察火候推測(cè)溫度高低(圖源《天工開物》)


  測(cè)量溫度,在現(xiàn)代是很簡(jiǎn)單的事情。但在西方人發(fā)明的溫度計(jì)尚未傳入的中國(guó)古代,中國(guó)人是如何測(cè)知溫度高低的?從史料來看,中國(guó)人很早就確立了寒、冷、溫、熱的"溫度"概念,先秦時(shí)期觀察"瓶中之冰"、南朝已使用"腋下溫度",還通過"火候"、"物候"來測(cè)定超高溫、預(yù)測(cè)未來氣溫趨勢(shì)等。像"春暖花開"、"天寒地凍",最早都是古人推測(cè)氣溫變化的詞語;而"爐火純青",則表明溫度已達(dá)到1200℃……

 

"冰瓶",中國(guó)最原始的"溫度計(jì)"


先秦《呂氏春秋》:"見瓶水之冰,而知天下之寒"


  比較流行的說法是,世界上最早的溫度計(jì)是意大利科學(xué)家伽利略,于公元1593年發(fā)明的。順治年間,比利時(shí)傳教士南懷仁首次將西方溫度計(jì)概念帶入中國(guó)。因此,不少人認(rèn)為中國(guó)古代沒有測(cè)量溫度的儀器。


  其實(shí),早在先秦時(shí)期中國(guó)已出現(xiàn)了一種可以觀察溫度變化的"瓶子":瓶子中裝上水,如果水結(jié)冰了,氣溫即低于零下,進(jìn)入寒冬了;如果冰融化,則氣溫回升。這種瓶子稱"冰瓶",也叫"水瓶",可謂是中國(guó)最原始的一種溫度計(jì),被視為現(xiàn)代溫度計(jì)的雛形。


  冰瓶到底是什么形狀的測(cè)量工具?現(xiàn)代考古中尚未發(fā)現(xiàn)實(shí)物,但從文獻(xiàn)上可知,先秦時(shí)中國(guó)人已在使用。呂不韋《呂氏春秋·慎大覽·察今》中有這樣的說法:"見瓶水之冰,而知天下之寒、魚鱉之藏也。"這句話的大概意思是,看到瓶子里的水結(jié)冰,就知道天氣已經(jīng)寒冷,魚鱉已經(jīng)潛藏了。這是古人利用水在不同溫度下的"水-冰-水"的形態(tài)變化,來推測(cè)溫度下降和升高的技術(shù)。類似的說法,在漢劉安《淮南子·說山》中也有記載:"睹瓶中之冰,而知天下之寒。"


  對(duì)于《呂氏春秋》和《淮南子》中所說的"瓶子",到底是不是一種"溫度計(jì)",文中沒有具體交代??赡苷?yàn)槿绱耍?quot;冰瓶"這種原始溫度計(jì)未被現(xiàn)代學(xué)術(shù)界重視和認(rèn)同,被誤認(rèn)為是一種普通的生活器皿。


  筆者認(rèn)為,如果是普通的器皿,那為何不說"碗中之冰"、"缸中之冰"、"池中之冰"?結(jié)合西方早期的溫度計(jì)也是一種細(xì)長(zhǎng)的瓶子,可以想象先秦時(shí)的冰瓶并非普通之物。如果進(jìn)一步聯(lián)系《淮南子·說山》中的上一句話--"懸羽與炭,而知燥濕之氣,以小(明)大",更可以側(cè)證冰瓶是一種原始的溫度計(jì)。"懸羽與炭",這是古人利用木炭吸收水分的原理、首先發(fā)明的測(cè)量空氣濕度的一種方法。試想,先秦人已發(fā)明和使用比測(cè)量溫度難度更大的"濕度計(jì)",發(fā)明和使用"溫度計(jì)"是不是更為可能?


  雖然冰瓶測(cè)量溫度在精度上有點(diǎn)粗,可能沒有刻度,不能顯示溫度值,但其所透露出來的智慧是相當(dāng)不一般的。


  伽利略發(fā)明的第一支溫度計(jì),便是用水作為界質(zhì),此后才有灌注酒精和水銀的溫度計(jì)出現(xiàn),而中國(guó)人早在公元前二世紀(jì)以前已開始用水作為"溫度計(jì)"介質(zhì)了。冰瓶是將水結(jié)冰作為溫度的固定點(diǎn),即現(xiàn)代的攝氏0℃,通過水結(jié)冰和融化情況來判斷氣溫,而西方在17世紀(jì)才由荷蘭科學(xué)家惠更斯提出此概念。

 

"腋溫",最晚在南北朝時(shí)期已普遍測(cè)試


北魏《齊民要術(shù)》:"大率常欲令溫如人腋下為佳"


  顯然,冰瓶是古人測(cè)量低溫的一種簡(jiǎn)單工具,屬于"測(cè)冷儀".那么,古人又是如何測(cè)量人體體溫這類常溫的?


  中國(guó)人很早就發(fā)現(xiàn),健康人的體溫是恒定的。于是將正常體溫作為標(biāo)準(zhǔn)溫度,即現(xiàn)代的攝氏37℃,以此推測(cè)體表溫度是高還是低,即中醫(yī)所謂"發(fā)熱"與"發(fā)寒".中國(guó)最早的中醫(yī)典籍《黃帝·內(nèi)經(jīng)》里已記載了測(cè)體溫診病的情況:"尺熱曰病溫,尺不熱脈滑曰病風(fēng)。"


  所謂"尺熱"、"尺不熱",是發(fā)燒與不發(fā)燒,"尺"為腕端脈穴之一,與"寸"、"關(guān)"相連,統(tǒng)稱"寸關(guān)尺",是中醫(yī)看病時(shí)必測(cè)摸部位。中醫(yī)所謂望、聞、問、切四法之"切"法,就是測(cè)脈相和體溫,切在尺部。為了校驗(yàn)準(zhǔn)確性,醫(yī)生切后往往還會(huì)觸摸病人的額頭、身體皮膚,與自己的體溫作一綜合對(duì)照,故又有"切膚"一說。


  望、聞、問、切四法為古代名醫(yī)扁鵲所創(chuàng),據(jù)《史記·扁鵲傳》記載,扁鵲為戰(zhàn)國(guó)時(shí)名醫(yī)。由此可見,如何測(cè)量體溫并據(jù)此判斷病癥,先秦時(shí)期的中醫(yī)已有一套系統(tǒng)的方法。


  將人的體溫作為測(cè)量溫度的標(biāo)準(zhǔn)值,在北魏農(nóng)學(xué)家賈思勰所著的《齊民要術(shù)》中便有多處記載。如卷六"養(yǎng)羊篇"里介紹"臥酪"時(shí),密閉的容器內(nèi)要保持合適的溫度才能使奶正常發(fā)酵。如何知道里面的溫度是合適的?就是通過與人的體溫比照作出判斷的,"溫溫小暖于人體為合宜適。"


  更值得注意的是,現(xiàn)代醫(yī)學(xué)測(cè)量體溫時(shí)常用的"腋下溫度",最晚在南北朝時(shí)已普遍使用?!洱R民要術(shù)》卷八"作鼓法"中,有這樣的說法,制作豆豉,要布置暖和、太陽曬不著的屋子,溫度保持人體腋下溫度為最佳,即所謂"大率常欲令溫如人腋下為佳".


  在制作豆豉的過程中,每天還要進(jìn)屋里去觀察兩次,用手插進(jìn)豆子堆中,看是否需要翻動(dòng),"候:看如人腋下暖,便翻之。"據(jù)此可以得出這樣的結(jié)論:最晚在南北朝時(shí)中國(guó)人已測(cè)腋溫,知道腋下溫度更穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

 

"火候",推測(cè)超高溫度的方法


先秦《考工記》:"青氣次之,然后可鑄也"


  相對(duì)來說,低溫和常溫比較方便測(cè)量,測(cè)量高溫特別是超高溫的難度則比較大。古代中國(guó)人早在商周時(shí)期,就找到很實(shí)用的方法,并運(yùn)用于青銅器的冶煉,這便是觀察"火候".


  火候,古人又稱之為"火齊",是借燃燒時(shí)火焰的變化,來推測(cè)溫度高低的技術(shù)。這其實(shí)是一種"目測(cè)法",《荀子·強(qiáng)國(guó)》中提到了這種方法,強(qiáng)調(diào)要鑄造出精美寶劍,得掌握恰到好處的溫度,即所謂"刑范正,金錫美;工冶巧,火齊得".


  如何通過火候推測(cè)出溫度的高低?有一個(gè)成語叫"爐火純青",就是古人觀察火候的標(biāo)準(zhǔn)之一,在火焰沒有雜色,是青色火焰時(shí),溫度最高。中國(guó)第一部手工藝專著、先秦時(shí)成書的《考工記·栗氏》是這樣說的:"凡鑄金之狀,金與錫,黑濁之氣竭,黃白次之;黃白之氣竭,青白次之;青白之氣竭,青氣次之,然后可鑄也。"


  這段文字,說的就是觀察火候的具體方法和過程,不同火焰和顏色的變化代表不同的溫度。經(jīng)過現(xiàn)代科學(xué)驗(yàn)證,"火候"法相當(dāng)準(zhǔn)確,因?yàn)椴煌镔|(zhì)的氣化點(diǎn)不同,金屬加熱時(shí)由于蒸發(fā)、分解、化合等作用,會(huì)生成不同焰色的氣體。如青銅冶煉時(shí)出現(xiàn)白色煙霧,相當(dāng)于攝氏907℃,鋅開始揮發(fā);爐火純青,表明溫度已達(dá)到1200℃,鋅完全揮發(fā),全是銅的青焰,此時(shí)就可以澆鑄了。


  這種通過觀察火候推測(cè)溫度的方法,在古代許多領(lǐng)域都有運(yùn)用,如古煉丹家在煉制丹藥時(shí)也是觀察火候,推測(cè)丹藥是否能煉成。唐醫(yī)學(xué)家孫思邈《四言詩》即稱:"洪爐烈火,烘焰翕赫。煙未及黔,焰不假碧。"


  觀測(cè)火候,在現(xiàn)代冶煉、制瓷等多種行業(yè)中仍在運(yùn)用。如陶瓷燒制,光看溫度計(jì)燒不出優(yōu)質(zhì)陶瓷,因?yàn)闇y(cè)溫儀上的顯示并不能準(zhǔn)確反映物體內(nèi)部溫度,得依據(jù)"火候"來操作。

 

"物候",預(yù)測(cè)未來氣溫走勢(shì)


古代諺語:"小暑過,一日熱三分"


  中國(guó)古人不僅很早就已掌握了不同溫度的推測(cè)方法,還發(fā)現(xiàn)了溫度變化的規(guī)律,道家古籍《尹關(guān)子》即稱:"寒暑溫涼之變,如瓦石之類,置之火即熱,置之水即寒,呵之即溫,吸之即涼。"但比較遺憾的是,古人未能像圓周率、經(jīng)緯度那樣,給溫度提出一個(gè)"中國(guó)數(shù)值".


  事實(shí)上,古代中國(guó)人推測(cè)溫度的方法很多。溫度計(jì)只是實(shí)時(shí)溫度的反映,古人還通過時(shí)序輪換和自然氣象的變化,判斷和預(yù)測(cè)當(dāng)天氣溫和未來氣溫的走勢(shì),這種方法可以視為"物候"測(cè)溫法。


  由于中國(guó)古代是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)國(guó)家,在這方面的經(jīng)驗(yàn)非常豐富,常說的"春暖花開"、"天寒地凍",都是古人推測(cè)氣溫變化的語言。像推測(cè)眼下的高溫天氣,古人便有一套很成熟的方法,并以諺語的形式在民間推廣、流傳:"早上朵朵云,下午曬死人"、"天上花花云,地上曬死人"、"秋天大霧撲人面,當(dāng)日太陽火炎炎"、"迷霧毒日頭"、"早起霧露,晌午曬破葫蘆"……這些都是古人通過氣象變化預(yù)測(cè)當(dāng)日氣溫的一種方法。


  二十四節(jié)氣是古人因記載時(shí)序、方便安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而來,也是古人預(yù)測(cè)氣溫的需要。通過對(duì)節(jié)氣當(dāng)天氣象的觀測(cè),古人可以對(duì)未來氣溫趨勢(shì),進(jìn)行比較準(zhǔn)確的中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。如本周7月7日剛過的"小暑",此節(jié)氣一到,古人就知道下面將進(jìn)入高溫"燒烤模式",所以諺語說,"小暑過,一日熱三分。"為迎接高溫,古人就會(huì)多吃消暑食品,以減輕高溫對(duì)身體健康的影響。再下面將到的"大暑",如果當(dāng)天比較熱,秋冬氣溫就偏高,諺語所謂"大暑熱得慌,四個(gè)月無霜",就是這個(gè)意思。對(duì)于夏季是否有高溫天氣,古人還從夏至日氣象來判斷,有"夏至無云三伏燒"、"夏至無雨三伏熱"一說。而"冬至暖,烤火到小滿"、"霜前冷,雪后寒"則是古人預(yù)測(cè)低溫的說法。類似的還有"冬至不冷,夏至不熱"、"冬至冷,春節(jié)暖;冬至暖,春節(jié)冷"……


  據(jù)《北京晚報(bào)》

(責(zé)任編輯:陳冬梅)
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