中國古代的溫度測量

中國古代的溫度測量

粗略地說，溫度是指冷熱的程度。冷熱的概念自古已有，在溫度計出現以前，人們常憑自己的感官的感覺，例如用手觸摸物體來判別物體是冷、是熱，冷熱的程度如何。這種以體溫為基礎的觸摸感覺法，只能判斷一定范圍內的溫差，而不是特定的溫度概念，古人以寒、冷、涼、溫、熱、燙等術語所表示的溫差范圍，會隨人而異，有極大的主觀性。

　　觀察自然現象知寒暖

　　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。戰國時人們已經知道通過觀察水的結冰與否來推知氣溫下降的程度。例如，《呂氏春秋·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可，漢代的《淮南子·兵略訓》就有幾乎同樣的記載：“見瓶中之水，而知天下之寒暑”。這是因為，通過觀察瓶中水結冰或冰融化，確實可以大致知道氣溫的寒暖變化。

　　古人對自然規律缺乏了解，認為反常氣令是上天對帝王卿相失德的“告誡”。所以，要把氣令記錄下來，寫到官修的史籍中去以占驗吉兇。同時，對一些特定日期例如冬至時的氣候狀況，古人也比較注意記錄。至遲從十一世紀起，官方就已經習慣記錄冬至后九個九天當中每日的天氣，這叫做“數九寒天”。在明清時代，人們常把這些日子的天氣每天記錄在一種圖上。有關這方面的記錄在清代匯編的《古今圖書集成》中有四卷之多。現在，我們從這些記載中可以看到中國古代氣候的溫度變化情況。

　　以人體體溫為標準測溫

　　雖然以體溫判別周圍物體的冷熱程度，會因人而異。然而體溫又是古代最恒定的“溫度計”。因為正常人的體溫基本相同。古代人就充分地認識了這種特殊的“溫度計”，并在制奶酪、豆豉、養蠶、茶葉的加工工藝中應用。

　　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說：“調溫水浴之，水不可冷，亦不可熱，但如人體斯可矣。”元代王禎在論及養蠶的最佳室溫時指出，養蠶人“需著單衣，以為體測：自覺身寒，則蠶必寒，使添熟火；自覺身熱，蠶亦必熱，約量去火”。

　　宋代蔡襄曾說過，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，若火多則茶焦不可食”。

     觀察發熱物體的火焰顏色———高溫目測技術

　　“火候”一詞最初的本意是，觀察發熱物體的火焰顏色。在金屬冶煉或燒制陶瓷過程中，歷代工匠都以火焰顏色來判別爐體內溫度的高低。因此，火候實際上是古人創造的一種經驗的高溫目測技術。雖然，它具有很大的經驗性，亦不能標出溫高的具體數值，但它有充分的科學性。

　　戰國時著作《考工記》，最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。

　　這段話可用現在科學知識解釋：在熔爐中加入銅礦和錫礦而進行熔化的過程中，首先熔化揮發的是那些不純雜物，它們的燃燒呈現“黑濁”焰色；然后，熔點較低的錫或雜物硫熔化并揮發，呈現“黃白”焰色；隨爐溫升高，銅（古代寫為“金”）熔化并揮發，銅與錫成為青銅合金，呈現“青白”顏色，進而爐火純青，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家所發展。古人為我們留下了許多物質的火焰顏色的記載，這些記載表明通過觀察火焰顏色來判斷溫度的高低以及爐內氣氛確實是古人常用的判別溫度高低的方法。這與近代物理學中用光譜學原理，對不同物質的不同特征火焰及其所對應的溫度，來鑒別物質的方法是一致的。

　　清初歐洲溫度計知識的傳入

　　最早把歐洲的溫度計介紹到中國的是，比利時人天主教耶穌會傳教士南懷仁（F.Verbiest,1623~1688）。南懷仁于清順治十六年（1659）來華，他著述的關于溫度計的一本小冊子《驗氣圖說》于1671年刊行。該書后被收入他1674年撰成《新制靈臺儀象志》一書的第十四卷中。該書中介紹了測量冷熱變化和干濕變化的概念，并描述了“測氣寒熱”的儀器即溫度計的制作方法、用法及原理。南懷仁制作的溫度計（見40頁右欄上圖），管子呈U形，管內注燒酒（或水）；以一水平線為基準，將管子劃分成上半部較長、下半部較短的兩部分，對應天氣的冷熱作了一些不等分的分度，以作為測量溫度的標尺。從書中敘述看，這種溫度計只能觀察到溫度的變化，也只能測量相對的冷熱程度，實際上類似伽利略等人發明和使用的那種沒有固定點而且溫標是任意的空氣溫度計。而17世紀歐洲許多科學家致力于研究溫度計的改進和使用，他們對溫度計的玻璃泡和管子尺寸與液體含量之間的關系，做了大量實驗研究。對此，西方傳教士未能及時介紹到中國來。

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