中国古人如何测量温度

意林 日期:2020-2-6

测量温度,在现代是很简单的事情。但在西方人发明的温度计尚未传入的中国古代,中国人是如何测知温度高低的?从史料来看,中国人很早就确立了寒、冷、温、热的“温度”概念,先秦时期观察“瓶中之冰”、南朝已使用“腋下温度”,还通过“火候”“物候”来测定超高温、预测未来气温趋势等。像“春暖花开”“天寒地冻”,最早都是古人推测气温变化的词语;而“炉火纯青”,则表明温度已达到1200℃……

“冰瓶”

中国最原始的“温度计”

比较流行的说法是,世界上最早的温度计是意大利科学家伽利略于1593年发明的。清顺治年间,比利时传教士南怀仁首次将西方温度计概念带入中国。因此,不少人认为中国古代没有测量温度的仪器。

其实,早在先秦时期中国已出现了一种可以观察温度变化的“瓶子”:瓶子中装上水,如果水结冰了,气温即低于零下,进入寒冬了;如果冰融化,则气温回升。这种瓶子称“冰瓶”,也叫“水瓶”,可谓是中国最原始的一种温度计,被视为现代温度计的雏形。

冰瓶到底是什么形状的测量工具?现代考古中尚未发现实物,但从文献上可知,先秦时中国人已在使用。吕不韦《吕氏春秋·慎大览·察今》中有这样的说法:“见瓶水之冰,而知天下之寒、鱼鳖之藏也。”这句话的大概意思是,看到瓶子里的水结冰,就知道天气已经寒冷,鱼鳖已经潜藏了。这是古人利用水在不同温度下的“水-冰-水”的形态变化,来推测温度下降和升高的技术。

至于这种“瓶子”到底是不是一种“温度计”,文献中没有具体交代。可能正因为如此,冰瓶这种原始温度计未被现代学术界重视和认同,被误认为是一种普通的生活器皿。

笔者认为,如果是普通的器皿,那为何不说“碗中之冰”“缸中之冰”“池中之冰”?结合西方早期的温度计也是一种细长的瓶子,可以想像先秦时的冰瓶并非普通之物。如果进一步联系《淮南子·说山》中的一句话“悬羽与炭,而知燥湿之气,以小(明)大”,更可以侧证冰瓶是一种原始的温度计。“悬羽与炭”,这是古人利用木炭吸收水分的原理发明的测量空气湿度的一种方法。试想,先秦人已发明和使用比测量温度难度更大的“湿度计”,发明和使用“温度计”是不是更为可能?

虽然冰瓶测量温度在精度上有点粗,可能没有刻度,不能显示温度值,但其所透露出来的智慧是相当不一般的。

伽利略发明的第一支温度计便是用水作为介质,此后才有灌注酒精和水银的温度计出现,而中国人早在公元前2世纪以前已开始用水作为“温度计”介质了。冰瓶是将水结冰作为温度的固定点,即现代的0℃,通过水结冰和融化情况来判断气温,而西方在17世纪才由荷兰科学家惠更斯提出此概念。

“腋温”

南北朝时期已普遍测试

显然,冰瓶是古人测量低温的一种简单工具,属于“测冷仪”。那么,古人又是如何测量人体体温这类常温的?

中国人很早就发现,健康人的体温是恒定的。于是将正常体温作为标准温度,即现代的37℃,以此推测体表温度是高还是低,即中医所谓“发热”与“发寒”。中国最早的中医典籍《黄帝·内经》里已记载了测体温诊病的情况:“尺热曰病温,尺不热脉滑曰病风。”

所谓“尺热”“尺不热”,是指发烧与不发烧,“尺”为腕端脉穴之一,与“寸”“关”相连,统称“寸关尺”,是中医看病时必测摸部位。中医望、闻、问、切四法之“切”法,就是测脉相和体温,切在尺部。望、闻、问、切四法为古代名医扁鹊所创,据《史记·扁鹊传》记载,扁鹊为战国时名医。由此可见,如何测量体温并据此判断病症,先秦时期的中医已有一套系统的方法。

值得注意的是,现代医学测量体温时常用的“腋下温度”,最晚在南北朝时已普遍使用。《齐民要术》卷八“作豉法”中有这样的说法,制作豆豉,要布置暖和、太阳晒不着的屋子,温度保持人体腋下温度为最佳,即“大率常欲令温如人腋下为佳”。

在制作豆豉的过程中,每天还要进屋里去观察两次,用手插进豆子堆中,看是否需要翻动,“候:看如人腋下暖,便翻之”。据此可以得出这样的结论:最晚在南北朝时中国人已测腋温,知道腋下温度更稳定和准确。

“火候”

推测超高温度的方法

相对来说,低温和常温比较方便测量,测量高温特别是超高温的难度则比较大。古代中国人早在商周时期,就找到很实用的方法,并运用于青铜器的冶炼,这便是观察“火候”。

火候,古人又称之为“火齐”,是借燃烧时火焰的变化来推测温度高低的技术。这其实是一种“目测法”,《荀子·强国》中提到了这种方法,强调要铸造出精美宝剑,得掌握恰到好处的温度,即“刑范正,金锡美;工冶巧,火齐得”。

如何通过火候推测出温度的高低?有一个成语叫“炉火纯青”,就是古人观察火候的标准之一,在火焰没有杂色,是青色火焰时,温度最高。中国第一部手工艺专著、先秦时成书的《考工记·栗氏》是这样说的:“凡铸金之状,金与锡,黑浊之气竭,黄白次之;黄白之气竭,青白次之;青白之气竭,青气次之,然后可铸也。”

这段文字说的就是观察火候的具体方法和过程,不同火焰和颜色的变化代表不同的温度。经过现代科学验证,火候法相当准确,因为不同物质的气化点不同,金属加热时由于蒸发、分解、化合等作用,会生成不同焰色的气体。如青铜冶炼时出现白色烟雾,相当于907℃,锌开始挥发;炉火纯青,表明温度已达到1200℃,锌完全挥发,全是铜的青焰,此时就可以浇铸了。

这种通过观察火候推测温度的方法,在古代许多领域都有运用,如古代炼丹家在炼制丹药时也是观察火候,推测丹药是否能炼成。

“物候”

预测未来气温走势

事实上,古代中国人推测温度的方法很多。温度计只是实时温度的反映,古人还通过时序轮换和自然气象的变化,判断和预测当天气温和未来气温的走势,这种方法可以视为“物候”测温法。

由于中国是传统的农业国家,在这方面的经验非常丰富。二十四节气是古人因记载时序、方便安排农业生产而来,也是古人预测气温的需要。通过对节气当天气象的观测,古人可以对未来气温趋势进行比较准确的中长期预测。如“小暑”节气一到,古人就知道下面将进入高温“烧烤模式”,所以谚语说,“小暑过,一日热三分”。再下面将到的“大暑”,如果当天比较热,秋冬气温就偏高,谚语“大暑热得慌,四个月无霜”就是这个意思。对于夏季是否有高温天气,古人还从夏至日气象来判断,有“夏至无云三伏烧”“夏至无雨三伏热”一说;而“冬至暖,烤火到小满”“霜前冷,雪后寒”则是古人预测低温的说法。

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