（轉(zhuǎn)）溫度計的引入

溫度計的引入
　　溫度計量是物理計量的一個重要內(nèi)容。在中國，近代的溫度計量的基礎(chǔ)是在清代奠定的，其標(biāo)志是溫度計的引入。
　　溫度計量有兩大要素，一是溫度計的發(fā)明，一是溫標(biāo)的建立。在我國，這兩大要素都是借助于西學(xué)的傳入而得以實現(xiàn)的。　　
    中國古人很早就開始了對有關(guān)溫度問題的思考。氣溫變化作用于外界事物，會引起相應(yīng)的物態(tài)變化，因此，通過對特定的物態(tài)變化的觀察，可以感知外界溫度的變化。溫度計就是依據(jù)這一原理而被發(fā)明出來的。中國古人也曾經(jīng)沿這條道路探索過，《呂氏春秋·慎大覽·察今》中就有過這樣的說法：　　“審堂下之陰，而知日月之行，陰陽之變；見瓶水之冰，而知天下之寒，魚鱉之藏也。”
　　這里所講的，通過觀察瓶里的水結(jié)冰與否，就知道外邊的氣溫是否變低了，其實質(zhì)就是通過觀察水的物態(tài)變化來粗略地判定外界溫度變化范圍。《呂氏春秋》所言，當(dāng)然有其一定道理，因為在外界大氣壓相對穩(wěn)定情況下，水的相變溫度也是相對恒定的。但盛有水的瓶子絕對不能等同于溫度計，因為它對溫度變化范圍的估計非常有限，而且除了能夠判定一個溫度臨界點（冰點）以外，也沒有絲毫的定量化在內(nèi)。
　　在我國，具有定量形式的溫度計出現(xiàn)于十七世紀(jì)六七十年代，是耶穌會傳教士南懷仁（Ferdinand Verbiest，1623-1688年）介紹進(jìn)來的。南懷仁是比利時人，1656年奉派來華，1658年抵澳門，1660年到北京，為時任欽天監(jiān)監(jiān)正的湯若望當(dāng)助手，治天文歷法。這里所說的溫度計，就是他在其著作《靈臺儀器圖》和《驗氣圖說》中首先介紹的。這兩部著作，前者完成于1664年，后者發(fā)表于1671年，兩者均被南懷仁納入其纂著的《新制靈臺儀象志》中，前者成為該書的附圖，后者則成為正文的一部分，即其第四卷的《驗氣說》。關(guān)于南懷仁介紹的溫度計，王冰有詳細(xì)論述，這里不再贅述。[7]
　　南懷仁的溫度計是有缺陷的：該溫度計管子的一端是開口的，與外界大氣相通，這使得其測量結(jié)果會受到外界大氣壓變化的影響。他之所以這樣設(shè)計，是受亞里士多德“大自然厭惡真空”這一學(xué)說影響的結(jié)果。考慮到早在1643年，托里拆利（E. Torricelli，1608-1647）和維維安尼（V. Viviani，1622-1703）已經(jīng)提出了科學(xué)的大氣壓概念，發(fā)明了水銀氣壓計，此時南懷仁還沒有來華，他應(yīng)該對這一科學(xué)進(jìn)展有所知曉。可他在20多年之后，在解釋其溫度計工作原理時，采用的仍然是亞里士多德學(xué)說，這種做法，未免給后人留下了一絲遺憾。而且，他的溫度計的溫標(biāo)劃分是任意的，沒有固定點，因此它不能給出被大家公認(rèn)的溫度值，只能測出溫度的相對變化。這種情況與溫度計量的要求還相距甚遠(yuǎn)。
　　在西方，伽利略（Galileo Galilei，1564－1642）于1593年發(fā)明了空氣溫度計。他的溫度計的測溫結(jié)果同樣會受到大氣壓變化的影響，而且其標(biāo)度也同樣是任意的，不具備普遍性。伽利略之后，有許多科學(xué)家孜孜不倦地從事溫度計的改善工作，他們工作的一個重要內(nèi)容是制訂能為大家接受的溫標(biāo)，波義耳（Robert Boyle，1627－1691）就曾為缺乏一個絕對的測溫標(biāo)準(zhǔn)而感到苦惱，惠更斯（Christiaan Huygens，1629－1695）也曾為溫度計的標(biāo)準(zhǔn)化而做過努力，但是直到1714年，德國科學(xué)家華倫海特（Gabriel Daniel Fahrenheit，1686-1736）才發(fā)明了至今仍為人們所熟悉的水銀溫度計，[8]10年后，他又?jǐn)U展了他的溫標(biāo)，提出了今天還在一些國家中使用的華氏溫標(biāo)。又過了近20年，1742年，瑞典科學(xué)家攝爾修斯（Anders Celsius，1701－1744）發(fā)明了把水的冰點作為100°，沸點作為0°的溫標(biāo)，第二年他把這二者顛倒了過來，成了與現(xiàn)在所用形式相同的百分溫標(biāo)。1948年，在得到廣泛贊同的情況下，人們決定將其稱作攝氏溫標(biāo)。這種溫標(biāo)沿用至今，成為社會生活中最常見的溫標(biāo)。
　　通過對比溫度計在歐洲的這段發(fā)展歷史，我們可以看到，盡管南懷仁制作的溫度計存在著測溫結(jié)果會受大氣壓變化影響的缺陷，盡管他的溫度計的標(biāo)度還不夠科學(xué)，但他遇到的這些問題，他同時代的那些西方科學(xué)家也同樣沒有解決。他把溫度計引入中國，使溫度計成為人們關(guān)注的科學(xué)儀器之一，這本身已經(jīng)奠定了他在中國溫度計量領(lǐng)域所具有的開拓者的歷史地位。
　　在南懷仁之后，我國民間自制溫度計的也不乏其人。據(jù)史料記載，清初的黃履莊就曾發(fā)明過一種“驗冷熱器”，可以測量氣溫和體溫。清代中葉杭州人黃超、黃履父女也曾自制過“寒暑表”。由于原始記載過于簡略，我們對于這些民間發(fā)明的具體情況，還無從加以解說。但可以肯定的是，他們的活動，表現(xiàn)了中國人對溫度計量的熱忱。
　　南懷仁把溫度計介紹給中國，不但引發(fā)了民間自制溫度計的活動，還啟發(fā)了傳教士不斷把新的溫度計帶到中國。“在南懷仁之后來華的耶穌會士，如李俊賢、宋君榮、錢德明等，他們帶到中國的溫度計就比南懷仁介紹的先進(jìn)多了。[9]” 正是在中外雙方的努力之下，不斷得到改良的溫度計也不斷地傳入了中國。最終，水銀溫度計和攝氏溫標(biāo)的傳入，使得溫度測量在中國有了統(tǒng)一的單位劃分，有了方便實用的測溫工具。這些因素的出現(xiàn)，標(biāo)志著中國溫度計量的萌生，而近代溫度計量的正式出現(xiàn)，則要到20世紀(jì)，其標(biāo)志是國際計量委員會對復(fù)現(xiàn)性好、最接近熱力學(xué)溫度的“1927年國際實用溫標(biāo)”的采用。在中國，這一步的完全實現(xiàn)，則是20世紀(jì)60年代的事情了。





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