㈠ 中國古代沒有溫度計,人們是怎麼計量溫度
在古代中國,對有用的溫度才計量。主要表現在「看病治病得出的人的體溫計量」;「武器及農耕需要的金屬物品的冶煉溫度計量」;「以及看天吃飯農耕為主的天氣溫度計量」。
中醫學發展的人體體溫計量:
傳統中醫以「望聞問切」為診斷的基礎,而其實對於人的恆定體溫,中國人也早就發現了,這就是現代醫學設定的人的體溫是37攝氏度。而古代中國人也就將這健康人的體溫設為標准溫度,以此評斷體表溫度是高還是低,即中醫所說的「發熱」與「發寒」。在中國最早的中醫典籍《黃帝內經》中就有記載了測體溫診病:「尺熱曰病溫,尺不熱脈滑曰病風。」
這里的「尺熱」和「尺不熱」,就是指是否發高燒。中醫把脈的主要方法是醫生用手指點測病人位於手腕的脈搏,分為「寸」「關」」尺「,也就是「望聞問切」中的切。而其中的「尺」就是古代醫生能通過這個部位的端脈來測定體溫,因此而得。相傳「望聞問切」指法最早是戰國名醫扁鵲所創,其著作《扁鵲內經》和《難經》中就有記載。因此自先秦起,人的體溫衡量就已經在中國有了一套系統的方法,而正常人的體溫也成為一種溫度計量的標准。
到了南北朝時期,賈思勰所著的《齊民要術》開始記載有用人體「腋下溫度」作為計溫標準的記載。《齊民要術》是一部中國古代綜合性的農學著作,其中典型的有「作豉法」,即製作豆豉翻曬的時候,就是以腋溫為標準的,即「大率常欲令溫如人腋下為佳」,「候:看如人腋下暖,便翻之」。所以,腋溫也是中國古代溫度計量的標准之一。
金屬冶煉的計溫:
中國古代的金屬及武器冶煉技術都成熟較早的,而從「冶煉」兩個字中就能看出,冶煉要用到水和火。對於水的溫度計量沒有特定,但是冶煉對熱度的要求是很高的。比如古人對於一把好的寶劍,寶刀的鍛造,加火熱到什麼程度都是有講究的,因此出現一個專用名詞「火候」。
火候古人又稱為「火齊」,是借燃燒時火焰的變化來推測溫度高低的技術。不過這只能是一種「目測法」及「經驗計量」,《荀子·強國》中提到了這種方法,強調要鑄造出精美寶劍,得掌握恰到好處的溫度,即「刑范正,金錫美;工冶巧,火齊得」。
古人得出經驗,在冶煉金屬火熱的時候,當火焰沒有了雜色並呈現青色了,那就是溫度最高的時候,成語「爐火純青」講的就是這個。春秋戰國時期的關於手工業技藝著作《考工記》中就記載有火焰呈不同顏色時候的冶煉操作規則,也就是說通過火焰顏色來定高溫計量,不同火焰顏色代表不同的溫度。
這種經驗經過現代科學驗證,還是相當精準的,因為不同物質的汽化點不同,金屬加熱時會生成不同焰色的氣焰。戰國時期的金屬主要是青銅器,其主要成分就是銅、錫、鋅等,火熱到不同程度的時候顏色確實不同,當火焰青色的時候就是其中汽化點最高的銅到了可以澆築的時候了。
農作物耕種的氣候計溫:
中國古代是農耕大國,農作是看天吃飯的,而對氣候、溫度等變化的關注則是必然的。而古人通過時序輪換及自然氣象的變化,來判斷和預測氣溫的走勢,這種方法稱為「物候」測溫法。「二十四節氣」就是以此標準的體現。
例如「小暑」到了,人們就知道將進入高溫天啟,「小暑過,一日熱三分」;例如這個夏天很熱,那麼秋冬氣溫就偏高,「大暑熱得慌,四個月無霜」等。其他判斷熱的有「夏至無雲三伏燒」、「夏至無雨三伏熱」等;而判斷冷寒、低溫的則有「冬至暖,烤火到小滿」、「霜前冷,雪後寒」等。
㈡ 中國古代是怎樣對溫度進行測量的
溫度與濕度是熱學中兩個很重要的概念。溫度與濕度的變化使物體形狀發生變化,但不同物質的變形程度又是不同的。所以古人在此中也得到了不少有關的知識。
我國古代不僅對溫度和濕度有一定的觀察和記載,而且製造了一些測溫、測濕儀器,表現了古代勞動人民對溫、濕度計量的熱忱。
冷熱的概念自古已有,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。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。
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,冷熱的程度如何等。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。
還有通過觀察水的結冰與否來推知氣溫下降的程度。如《呂氏春秋•慎大覽•察今》就記載:「見瓶中之冰而知天下之寒。」這種做法被後世人們所認可。
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。
古代人們想了不少隔熱保溫的方法,把冬天的自然冰保存至次年夏天。從周代開始就有「夏造冰」的說法,但當時怎麼造法,還有待研究。
至於對溫度的觀察、測定更有多種方法,在節令、體溫,以及冶煉和制陶等工作中,各自摸索出一套觀測溫度的方法。
古人對自然規律缺乏了解,認為反常節令是上天對帝王卿相失德的「告誡」。所以,要把節令記錄下來,寫到官修的史籍中去以占驗吉凶。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11世紀起,官方就已經習慣記錄冬至後9個九天當中每日的天氣,這叫作「數九寒天」。在明清時期,人們常把這些日子的天氣每天記錄下來。
有關這方面的記錄在清代匯編的《古今圖書集成》中,有4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。體溫又是古代最恆定的「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」,並在制乳酪、豆豉、養蠶、茶葉的加工工藝中應用。
北魏農學家賈思勰曾指出,牧民制乳酪,使乳酪的溫度「小暖於人體,為合時宜」;他又指出,做豆豉,「大率常令溫如腋下為佳」,「以手刺堆中候,看如腋下暖」。
宋代農學家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。」
宋代茶學專家蔡襄曾說過,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」。
元代農學家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」。
古人還通過觀察發熱物體的火焰顏色,掌握了高溫目測技術。「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,也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: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,它們的燃燒呈現黑焰色;然後,熔點較低的錫或雜物硫熔化並揮發,呈現黃白焰色;隨爐溫升高,銅熔化並揮發,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。
歷代冶鑄、陶瓷等工匠常用火候觀察法,煉丹家和葯物學家對此也有所發展。
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徵火焰及其所對應的溫度,來鑒別物質的方法是一致的。
在西漢時期,有人曾試圖製作一個測溫裝置。《淮南子•說山訓》記載:在瓶中盛了水,當它結冰,可以說明氣溫低,如其溶解為水,又可以說明氣溫之升高。這個觀測或許可以認為是一種關於測溫器的設想的萌芽。
真正稱得上溫度計的發明,是17世紀的事。1673年,北京的觀象台根據傳教士南懷仁的介紹,首次製成了空氣溫度計。但我國民間自製測溫器的不乏其人。
據清代初期文學家張潮編輯的短篇小說集《虞初新志》記載,清代初期的黃履庄曾發明一種「驗冷熱器」,即溫度計。
據記載,「此器能診試虛實,分別氣候,證諸葯之性情,其用甚廣,另有專書」。只是驗冷熱器的「專書」和實物都已失傳,我們難以判斷其具體原理和結構,估計是氣體溫度計之類的裝置。但它的結構與原理沒有被記錄下來,也可能是毛發式或天平式濕度計,但也有可能是氣壓計,因為空氣的濕度與氣壓的關系是十分密切的。清代光學家黃履也曾自製過「寒暑表」,據說頗具特色,但原始記載過於簡略,難知其詳。
由於原始記載過於簡略,我們對於這些民間發明的具體情況,還無從加以解說。但可以肯定的是,他們的活動,表現了我國人對溫度計量的熱忱。