中國古人如何測量溫度

倪方六

測量溫度，在現(xiàn)代是很簡單的事情。但在西方人發(fā)明的溫度計尚未傳入的中國古代，中國人是如何測知溫度高低的？從史料來看，中國人很早就確立了寒、冷、溫、熱的“溫度”概念，先秦時期觀察“瓶中之冰”、南朝已使用“腋下溫度”，還通過“火候”“物候”來測定超高溫、預(yù)測未來氣溫趨勢等。像“春暖花開”“天寒地凍”，最早都是古人推測氣溫變化的詞語;而“爐火純青”，則表明溫度已達(dá)到1200℃……

“冰瓶”

中國最原始的“溫度計”

比較流行的說法是，世界上最早的溫度計是意大利科學(xué)家伽利略于1593年發(fā)明的。清順治年間，比利時傳教士南懷仁首次將西方溫度計概念帶入中國。因此，不少人認(rèn)為中國古代沒有測量溫度的儀器。

其實，早在先秦時期中國已出現(xiàn)了一種可以觀察溫度變化的“瓶子”：瓶子中裝上水，如果水結(jié)冰了，氣溫即低于零下，進(jìn)入寒冬了;如果冰融化，則氣溫回升。這種瓶子稱“冰瓶”，也叫“水瓶”，可謂是中國最原始的一種溫度計，被視為現(xiàn)代溫度計的雛形。

冰瓶到底是什么形狀的測量工具？現(xiàn)代考古中尚未發(fā)現(xiàn)實物，但從文獻(xiàn)上可知，先秦時中國人已在使用。呂不韋《呂氏春秋·慎大覽·察今》中有這樣的說法：“見瓶水之冰，而知天下之寒、魚鱉之藏也?！边@句話的大概意思是，看到瓶子里的水結(jié)冰，就知道天氣已經(jīng)寒冷，魚鱉已經(jīng)潛藏了。這是古人利用水在不同溫度下的“水-冰-水”的形態(tài)變化，來推測溫度下降和升高的技術(shù)。

至于這種“瓶子”到底是不是一種“溫度計”，文獻(xiàn)中沒有具體交代?？赡苷驗槿绱耍窟@種原始溫度計未被現(xiàn)代學(xué)術(shù)界重視和認(rèn)同，被誤認(rèn)為是一種普通的生活器皿。

筆者認(rèn)為，如果是普通的器皿，那為何不說“碗中之冰”“缸中之冰”“池中之冰”？結(jié)合西方早期的溫度計也是一種細(xì)長的瓶子，可以想像先秦時的冰瓶并非普通之物。如果進(jìn)一步聯(lián)系《淮南子·說山》中的一句話“懸羽與炭，而知燥濕之氣，以?。鳎┐蟆保梢詡?cè)證冰瓶是一種原始的溫度計?！皯矣鹋c炭”，這是古人利用木炭吸收水分的原理發(fā)明的測量空氣濕度的一種方法。試想，先秦人已發(fā)明和使用比測量溫度難度更大的“濕度計”，發(fā)明和使用“溫度計”是不是更為可能？

雖然冰瓶測量溫度在精度上有點(diǎn)粗，可能沒有刻度，不能顯示溫度值，但其所透露出來的智慧是相當(dāng)不一般的。

伽利略發(fā)明的第一支溫度計便是用水作為介質(zhì)，此后才有灌注酒精和水銀的溫度計出現(xiàn)，而中國人早在公元前2世紀(jì)以前已開始用水作為“溫度計”介質(zhì)了。冰瓶是將水結(jié)冰作為溫度的固定點(diǎn)，即現(xiàn)代的0℃，通過水結(jié)冰和融化情況來判斷氣溫，而西方在17世紀(jì)才由荷蘭科學(xué)家惠更斯提出此概念。

“腋溫”

南北朝時期已普遍測試

顯然，冰瓶是古人測量低溫的一種簡單工具，屬于“測冷儀”。那么，古人又是如何測量人體體溫這類常溫的？

中國人很早就發(fā)現(xiàn)，健康人的體溫是恒定的。于是將正常體溫作為標(biāo)準(zhǔn)溫度，即現(xiàn)代的37℃，以此推測體表溫度是高還是低，即中醫(yī)所謂“發(fā)熱”與“發(fā)寒”。中國最早的中醫(yī)典籍《黃帝·內(nèi)經(jīng)》里已記載了測體溫診病的情況：“尺熱曰病溫，尺不熱脈滑曰病風(fēng)。”

所謂“尺熱”“尺不熱”，是指發(fā)燒與不發(fā)燒，“尺”為腕端脈穴之一，與“寸”“關(guān)”相連，統(tǒng)稱“寸關(guān)尺”，是中醫(yī)看病時必測摸部位。中醫(yī)望、聞、問、切四法之“切”法，就是測脈相和體溫，切在尺部。望、聞、問、切四法為古代名醫(yī)扁鵲所創(chuàng)，據(jù)《史記·扁鵲傳》記載，扁鵲為戰(zhàn)國時名醫(yī)。由此可見，如何測量體溫并據(jù)此判斷病癥，先秦時期的中醫(yī)已有一套系統(tǒng)的方法。

值得注意的是，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)測量體溫時常用的“腋下溫度”，最晚在南北朝時已普遍使用?！洱R民要術(shù)》卷八“作豉法”中有這樣的說法，制作豆豉，要布置暖和、太陽曬不著的屋子，溫度保持人體腋下溫度為最佳，即“大率常欲令溫如人腋下為佳”。

在制作豆豉的過程中，每天還要進(jìn)屋里去觀察兩次，用手插進(jìn)豆子堆中，看是否需要翻動，“候：看如人腋下暖，便翻之”。據(jù)此可以得出這樣的結(jié)論：最晚在南北朝時中國人已測腋溫，知道腋下溫度更穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

“火候”

推測超高溫度的方法

相對來說，低溫和常溫比較方便測量，測量高溫特別是超高溫的難度則比較大。古代中國人早在商周時期，就找到很實用的方法，并運(yùn)用于青銅器的冶煉，這便是觀察“火候”。

火候，古人又稱之為“火齊”，是借燃燒時火焰的變化來推測溫度高低的技術(shù)。這其實是一種“目測法”，《荀子·強(qiáng)國》中提到了這種方法，強(qiáng)調(diào)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”。

如何通過火候推測出溫度的高低？有一個成語叫“爐火純青”，就是古人觀察火候的標(biāo)準(zhǔn)之一，在火焰沒有雜色，是青色火焰時，溫度最高。中國第一部手工藝專著、先秦時成書的《考工記·栗氏》是這樣說的：“凡鑄金之狀，金與錫，黑濁之氣竭，黃白次之;黃白之氣竭，青白次之;青白之氣竭，青氣次之，然后可鑄也?！?/p>

這段文字說的就是觀察火候的具體方法和過程，不同火焰和顏色的變化代表不同的溫度。經(jīng)過現(xiàn)代科學(xué)驗證，火候法相當(dāng)準(zhǔn)確，因為不同物質(zhì)的氣化點(diǎn)不同，金屬加熱時由于蒸發(fā)、分解、化合等作用，會生成不同焰色的氣體。如青銅冶煉時出現(xiàn)白色煙霧，相當(dāng)于907℃，鋅開始揮發(fā);爐火純青，表明溫度已達(dá)到1200℃，鋅完全揮發(fā)，全是銅的青焰，此時就可以澆鑄了。

這種通過觀察火候推測溫度的方法，在古代許多領(lǐng)域都有運(yùn)用，如古代煉丹家在煉制丹藥時也是觀察火候，推測丹藥是否能煉成。

“物候”

預(yù)測未來氣溫走勢

事實上，古代中國人推測溫度的方法很多。溫度計只是實時溫度的反映，古人還通過時序輪換和自然氣象的變化，判斷和預(yù)測當(dāng)天氣溫和未來氣溫的走勢，這種方法可以視為“物候”測溫法。

由于中國是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)國家，在這方面的經(jīng)驗非常豐富。二十四節(jié)氣是古人因記載時序、方便安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而來，也是古人預(yù)測氣溫的需要。通過對節(jié)氣當(dāng)天氣象的觀測，古人可以對未來氣溫趨勢進(jìn)行比較準(zhǔn)確的中長期預(yù)測。如“小暑”節(jié)氣一到，古人就知道下面將進(jìn)入高溫“燒烤模式”，所以諺語說，“小暑過，一日熱三分”。再下面將到的“大暑”，如果當(dāng)天比較熱，秋冬氣溫就偏高，諺語“大暑熱得慌，四個月無霜”就是這個意思。對于夏季是否有高溫天氣，古人還從夏至日氣象來判斷，有“夏至無云三伏燒”“夏至無雨三伏熱”一說;而“冬至暖，烤火到小滿”“霜前冷，雪后寒”則是古人預(yù)測低溫的說法。