（转）温度计的引入

温度计的引入
　　温度计量是物理计量的一个重要内容。在中国，近代的温度计量的基础是在清代奠定的，其标志是温度计的引入。
　　温度计量有两大要素，一是温度计的发明，一是温标的建立。在我国，这两大要素都是借助于西学的传入而得以实现的。　　
    中国古人很早就开始了对有关温度问题的思考。气温变化作用于外界事物，会引起相应的物态变化，因此，通过对特定的物态变化的观察，可以感知外界温度的变化。温度计就是依据这一原理而被发明出来的。中国古人也曾经沿这条道路探索过，《吕氏春秋·慎大览·察今》中就有过这样的说法：　　“审堂下之阴，而知日月之行，阴阳之变；见瓶水之冰，而知天下之寒，鱼鳖之藏也。”
　　这里所讲的，通过观察瓶里的水结冰与否，就知道外边的气温是否变低了，其实质就是通过观察水的物态变化来粗略地判定外界温度变化范围。《吕氏春秋》所言，当然有其一定道理，因为在外界大气压相对稳定情况下，水的相变温度也是相对恒定的。但盛有水的瓶子绝对不能等同于温度计，因为它对温度变化范围的估计非常有限，而且除了能够判定一个温度临界点（冰点）以外，也没有丝毫的定量化在内。
　　在我国，具有定量形式的温度计出现于十七世纪六七十年代，是耶稣会传教士南怀仁（Ferdinand Verbiest，1623-1688年）介绍进来的。南怀仁是比利时人，1656年奉派来华，1658年抵澳门，1660年到北京，为时任钦天监监正的汤若望当助手，治天文历法。这里所说的温度计，就是他在其著作《灵台仪器图》和《验气图说》中首先介绍的。这两部著作，前者完成于1664年，后者发表于1671年，两者均被南怀仁纳入其纂著的《新制灵台仪象志》中，前者成为该书的附图，后者则成为正文的一部分，即其第四卷的《验气说》。关于南怀仁介绍的温度计，王冰有详细论述，这里不再赘述。[7]
　　南怀仁的温度计是有缺陷的：该温度计管子的一端是开口的，与外界大气相通，这使得其测量结果会受到外界大气压变化的影响。他之所以这样设计，是受亚里士多德“大自然厌恶真空”这一学说影响的结果。考虑到早在1643年，托里拆利（E. Torricelli，1608-1647）和维维安尼（V. Viviani，1622-1703）已经提出了科学的大气压概念，发明了水银气压计，此时南怀仁还没有来华，他应该对这一科学进展有所知晓。可他在20多年之后，在解释其温度计工作原理时，采用的仍然是亚里士多德学说，这种做法，未免给后人留下了一丝遗憾。而且，他的温度计的温标划分是任意的，没有固定点，因此它不能给出被大家公认的温度值，只能测出温度的相对变化。这种情况与温度计量的要求还相距甚远。
　　在西方，伽利略（Galileo Galilei，1564－1642）于1593年发明了空气温度计。他的温度计的测温结果同样会受到大气压变化的影响，而且其标度也同样是任意的，不具备普遍性。伽利略之后，有许多科学家孜孜不倦地从事温度计的改善工作，他们工作的一个重要内容是制订能为大家接受的温标，波义耳（Robert Boyle，1627－1691）就曾为缺乏一个绝对的测温标准而感到苦恼，惠更斯（Christiaan Huygens，1629－1695）也曾为温度计的标准化而做过努力，但是直到1714年，德国科学家华伦海特（Gabriel Daniel Fahrenheit，1686-1736）才发明了至今仍为人们所熟悉的水银温度计，[8]10年后，他又扩展了他的温标，提出了今天还在一些国家中使用的华氏温标。又过了近20年，1742年，瑞典科学家摄尔修斯（Anders Celsius，1701－1744）发明了把水的冰点作为100°，沸点作为0°的温标，第二年他把这二者颠倒了过来，成了与现在所用形式相同的百分温标。1948年，在得到广泛赞同的情况下，人们决定将其称作摄氏温标。这种温标沿用至今，成为社会生活中最常见的温标。
　　通过对比温度计在欧洲的这段发展历史，我们可以看到，尽管南怀仁制作的温度计存在着测温结果会受大气压变化影响的缺陷，尽管他的温度计的标度还不够科学，但他遇到的这些问题，他同时代的那些西方科学家也同样没有解决。他把温度计引入中国，使温度计成为人们关注的科学仪器之一，这本身已经奠定了他在中国温度计量领域所具有的开拓者的历史地位。
　　在南怀仁之后，我国民间自制温度计的也不乏其人。据史料记载，清初的黄履庄就曾发明过一种“验冷热器”，可以测量气温和体温。清代中叶杭州人黄超、黄履父女也曾自制过“寒暑表”。由于原始记载过于简略，我们对于这些民间发明的具体情况，还无从加以解说。但可以肯定的是，他们的活动，表现了中国人对温度计量的热忱。
　　南怀仁把温度计介绍给中国，不但引发了民间自制温度计的活动，还启发了传教士不断把新的温度计带到中国。“在南怀仁之后来华的耶稣会士，如李俊贤、宋君荣、钱德明等，他们带到中国的温度计就比南怀仁介绍的先进多了。[9]” 正是在中外双方的努力之下，不断得到改良的温度计也不断地传入了中国。最终，水银温度计和摄氏温标的传入，使得温度测量在中国有了统一的单位划分，有了方便实用的测温工具。这些因素的出现，标志着中国温度计量的萌生，而近代温度计量的正式出现，则要到20世纪，其标志是国际计量委员会对复现性好、最接近热力学温度的“1927年国际实用温标”的采用。在中国，这一步的完全实现，则是20世纪60年代的事情了。





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