溫度計(jì)知識(shí)在晚清的傳播

馮珊珊 郭世榮

摘? ?要? 運(yùn)用文獻(xiàn)分析和比較法，考察了晚清西方科技譯著中關(guān)于溫度計(jì)知識(shí)的記載，分析了當(dāng)時(shí)對(duì)溫度計(jì)原理、種類、測(cè)溫物質(zhì)、溫標(biāo)、制作等的介紹，認(rèn)為晚清傳入的溫度計(jì)知識(shí)非常全面，是當(dāng)時(shí)西學(xué)傳播的重要組成部分。此外，溫度計(jì)知識(shí)的傳播對(duì)清末民國(guó)社會(huì)也產(chǎn)生了積極的影響。

關(guān)鍵詞? ?溫度計(jì)? 西學(xué)傳播? 晚清

中圖分類號(hào)? N092：O4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A

溫度作為重要的熱學(xué)概念，是表征物體冷熱程度的物理量，溫度計(jì)是精確測(cè)量環(huán)境或物質(zhì)溫度的工具。我國(guó)古代已有一些衡量溫度高低的方法，如漢字中的“寒”“涼”“溫”“燙”等，實(shí)際反映了以人體為標(biāo)準(zhǔn)的溫度的差異。古代工匠在冶煉金屬或燒制陶器時(shí)，主要通過(guò)觀察“火候”來(lái)判斷爐體內(nèi)的溫度。此外還有，做奶酪，“使酪的溫度小暖于人體，為合適宜”;做豆豉，“大率常欲令溫如腋下為佳”;養(yǎng)蠶人“需著單衣，以為體測(cè)。自覺(jué)身寒，則蠶必寒，使添熟火。自覺(jué)身熱，蠶亦必?zé)?，約量去火”（[1]，頁(yè)344）。由此可見(jiàn)，古代中國(guó)人在生產(chǎn)和實(shí)踐過(guò)程已經(jīng)積累了大量判斷溫度高低的經(jīng)驗(yàn)，但是并未上升到理論和量化的高度，所以遠(yuǎn)不如西方發(fā)明溫度計(jì)影響深遠(yuǎn)。

最早的溫度計(jì)是1593年由意大利科學(xué)家伽利略（Galileo Galilei，1564—1642）發(fā)明的，這支溫度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，密封性差，且無(wú)示數(shù)刻度，僅能算作溫度計(jì)的雛形。后來(lái)經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家不斷改良，如波義耳（Robert Boyle，1627—1691）首先認(rèn)識(shí)到可復(fù)現(xiàn)定點(diǎn)溫標(biāo)對(duì)溫度測(cè)量至關(guān)重要，牛頓（Isaac Newton，1643—1727）發(fā)現(xiàn)了冷卻定律以及水沸騰時(shí)溫度保持不變的特點(diǎn)，華倫海特（Garbriel Fahrenheit，1686—1736）利用凈化水銀做測(cè)溫物質(zhì)，并建立華氏溫標(biāo)，攝爾修斯（Anders Celsius，1701—1744）利用水的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)建立百度溫標(biāo)（[2]，頁(yè)37—40）。到18世紀(jì)末，溫度的測(cè)量已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平，測(cè)溫學(xué)的發(fā)展帶動(dòng)了量熱學(xué)的進(jìn)步，科學(xué)家們通過(guò)對(duì)具體的熱現(xiàn)象進(jìn)行定量分析，熱學(xué)才真正發(fā)展成為精確的科學(xué)（[3]，頁(yè)40）。

溫度計(jì)知識(shí)傳入中國(guó)，可以分成兩個(gè)階段。明末清初時(shí)期的西學(xué)東漸，來(lái)華傳教士已將介紹溫度計(jì)的著作和溫度計(jì)實(shí)物帶進(jìn)來(lái)，并產(chǎn)生了一定的影響。這一時(shí)期的成果已有學(xué)者做過(guò)專門的研究，如王冰分析了南懷仁（Ferdinand Verbiest，1623—1688）在《新制靈臺(tái)儀象志》里介紹的溫度計(jì)和濕度計(jì)知識(shí)，并與西方的發(fā)展情況做了比較[4]。潘吉星考證了溫度計(jì)和濕度計(jì)在東亞一帶的傳入和傳播情況[5]。石云里介紹了法國(guó)傳教士白晉（Joachim Bouvet，1656—1730）《驗(yàn)氣寒暑表說(shuō)》手稿的內(nèi)容及意義[6]。尚智叢指出《窮理學(xué)》中也包含一些溫度計(jì)知識(shí)[7]。此外，國(guó)內(nèi)出版的物理學(xué)史著作對(duì)這時(shí)期的溫度計(jì)都有比較詳細(xì)的論述。然而，學(xué)界對(duì)晚清傳入的溫度計(jì)知識(shí)的研究不多，僅在個(gè)別著作中提及，沒(méi)做具體分析，而且缺乏對(duì)整體情況的綜合論述。

到了晚清，西方科學(xué)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，傳教士們的譯書數(shù)量和質(zhì)量普遍提高，一方面對(duì)溫度計(jì)的介紹更為詳細(xì)。另一方面，溫度計(jì)作為西方科學(xué)史上重要的發(fā)明成果，也是重要的測(cè)溫工具，且一定程度上代表了“科學(xué)”的準(zhǔn)確性、實(shí)踐性、真理性，引進(jìn)它符合國(guó)內(nèi)對(duì)西方科學(xué)技術(shù)的需要。所以，溫度計(jì)知識(shí)不像其它宏大或深?yuàn)W的理論那樣遭遇改寫或刪減，反而呈現(xiàn)出繁榮的景象，內(nèi)容豐富、全面。因此，考察溫度計(jì)知識(shí)在晚清傳播有一定的理論意義。

晚清出版的物理學(xué)著作中很多都介紹了溫度計(jì)，如《博物新編》（1855）、《格物入門》（1868）、《汽機(jī)發(fā)軔》（1871）、《格致啟蒙》（1880）、《格致質(zhì)學(xué)啟蒙》（1886）、《熱學(xué)圖說(shuō)》（1890）、《熱學(xué)須知》（1894）、《格物質(zhì)學(xué)》（1894）、《熱學(xué)揭要》（1894）、《物理學(xué)》（1900）等，對(duì)溫度計(jì)都有大量的論述①。1902年“壬寅學(xué)制”頒布，譯自日本的教科書大量問(wèn)世，書中對(duì)熱學(xué)知識(shí)的介紹更加規(guī)范，溫度計(jì)的內(nèi)容也逐漸簡(jiǎn)明、穩(wěn)定。本文參考了《物理易解》（1902）、《新撰物理學(xué)》（1906）、《近世物理學(xué)教科書》（1907）、《新式物理學(xué)教科書》（1911）等部分影響較大的教科書。此外，還參考了《格致匯編》《格致新報(bào)》《科學(xué)世界》等報(bào)刊。由于不同著作的側(cè)重點(diǎn)不同，介紹的詳略也不盡相同。所以，本文通過(guò)梳理和分析上述文獻(xiàn)，考察其對(duì)溫度計(jì)原理、制作、種類等的介紹，并形成初步的觀點(diǎn)，希冀對(duì)晚清西學(xué)傳播等學(xué)界普遍關(guān)切的問(wèn)題有所補(bǔ)充。

一? ?溫度計(jì)的原理

熱力學(xué)第零定律是溫度測(cè)量的基礎(chǔ)。定律表述為：一切互為熱平衡的物體都具有相同的溫度。物質(zhì)的某項(xiàng)指標(biāo)，如流體的體積、金屬的長(zhǎng)度、電阻值、紅外強(qiáng)度、壓強(qiáng)等，都可以作為測(cè)溫的依據(jù)，可以用來(lái)制作溫度計(jì)（[8]，頁(yè)17）。綜合分析晚清物理著作對(duì)溫度計(jì)知識(shí)的介紹，認(rèn)為這一時(shí)期傳入的主要是依靠物質(zhì)熱脹冷縮原理工作的溫度計(jì)。例如《博物新編》寫道：

寒暑針者，以玻璃為筒，長(zhǎng)數(shù)寸許，狀如筆管。上通下塞，下有圓膽，中貯水銀。其入水銀之法，先以燈火炙熱圓膽，則筒中之氣漸行散出。乃以指頭掩壓筒口，俟圓膽復(fù)冷，即將筒口蘸入水銀之中，然后移開(kāi)指頭，水銀即由筒口走入膽里，務(wù)以滿至半筒為止。再以燈火炙熱圓膽，令水銀受熱上升，升滿筒中，即以吹筒向火，吹熔其口。再俟筒體復(fù)冷，水銀復(fù)降如初。方可懸于板上，畫刻分寸，以驗(yàn)寒暑。（[9]，頁(yè)8a）

《博物新編》是晚清出版的首部大量介紹西方科技知識(shí)的著作，該書將溫度計(jì)與濕度計(jì)、抽氣機(jī)一起，編排在“地氣論”中，而不是編排在“熱論”部分。這與南懷仁的做法相似，是把溫度計(jì)當(dāng)作實(shí)用的、重要的儀器，不僅僅是熱脹冷縮原理的應(yīng)用。文中描述了溫度計(jì)的形貌、外觀及注水銀的方法等，顯然是依靠熱脹冷縮原理工作的溫度計(jì)。其后的大多數(shù)著作，無(wú)論是傳教士自編的著作《格物入門》《熱學(xué)圖說(shuō)》《熱學(xué)須知》，還是傳教士翻譯的著作《汽機(jī)發(fā)軔》《熱學(xué)揭要》《格致啟蒙》《格物質(zhì)學(xué)》等，抑或清末譯自日本的教科書《物理學(xué)》《物理易解》《近世物理學(xué)教科書》等，主要介紹的都是這種類型的溫度計(jì)。區(qū)別在于該知識(shí)在著作中的設(shè)置及重要程度發(fā)生了變化，復(fù)雜程度和重要性逐漸降低。江南制造局出版的《格致啟蒙》還曾指出水銀溫度計(jì)的誤差：

今以水銀裝入璃泡內(nèi)，上通細(xì)管，看其得熱何若？夫水銀為流質(zhì)，得熱能脹而上升。且不獨(dú)水銀脹，玻璃泡亦脹大。惟水銀脹度大，璃泡脹度不多耳。（[10]，頁(yè)32b）

當(dāng)溫度變化時(shí)，不僅水銀的體積發(fā)生改變，玻璃泡的體積也會(huì)隨之變化，因此就產(chǎn)生了誤差，這里的介紹是準(zhǔn)確的?！陡裰聠⒚伞窙](méi)有進(jìn)一步說(shuō)明如何改進(jìn)，1899年江南制造局出版的另一部譯著《物體遇熱改易記》詳細(xì)論述了不同物質(zhì)的膨脹特性，還列出了常見(jiàn)物質(zhì)的膨脹系數(shù)，對(duì)鐵路、造船等近代工業(yè)用處頗多。

對(duì)于溫度計(jì)來(lái)說(shuō)，測(cè)溫物質(zhì)的選擇也很重要。因受原理的限制，常常需要選擇脹率均勻，測(cè)溫范圍大的物質(zhì)。著作中對(duì)此問(wèn)題也有說(shuō)明，如《增訂格物入門》介紹：

凡物之質(zhì)，皆隨冷熱有脹縮。雖皆可用以度量，然水銀為流質(zhì)，而不易化氣。酒精亦為流質(zhì)，而永不結(jié)冰。天氣則脹縮最易。三者，各有合用之處，故恒以水銀、酒精、天氣造寒暑表。（[11]，頁(yè)5b）

《熱學(xué)須知》也介紹：

流質(zhì)脹度最多者，醇為第一，水銀次之。故醇與水銀，為造寒暑表所常用者。欲作顯微度之表，用醇為佳，因能受大冷而不凝冰也。惟尋常寒暑表，多用水銀為之。因水銀之脹縮，不驟不緩，最為均勻，用作寒暑表，甚屬合宜。（[12]，頁(yè)12a）

文中指出了酒精膨脹率最大，水銀膨脹過(guò)程最穩(wěn)定的特點(diǎn)，介紹了測(cè)溫物質(zhì)的屬性和選擇依據(jù)。另外，飯盛挺造《物理學(xué)》還介紹了水銀和酒精的凝固點(diǎn)：

酒醇寒暑表于異常嚴(yán)寒時(shí)用之。蓋水銀至百度表負(fù)三十九度而凝結(jié)，負(fù)二十度以下脹率已不均勻。醇則遇負(fù)一百三十一度之嚴(yán)寒始凝結(jié)也。（[13]，頁(yè)24a）

水銀在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的凝固點(diǎn)是零下38.87℃，我國(guó)北方嚴(yán)寒地區(qū)冬季氣溫可降至零下40多攝氏度，這時(shí)水銀會(huì)凝結(jié)，所以應(yīng)使用酒精溫度計(jì)。但是，酒精的凝固點(diǎn)受濃度和氣壓影響，不一定是零下131℃，這里的介紹略有出入。

綜上所述，晚清時(shí)期傳入的溫度計(jì)主要是依靠熱脹冷縮原理工作。其中，在介紹溫度計(jì)的著作中，《博物新編》將溫度計(jì)當(dāng)作重要的科學(xué)儀器，后來(lái)的著作將溫度計(jì)當(dāng)作熱脹冷縮現(xiàn)象的應(yīng)用之一，清末教科書則把溫度計(jì)直接置于溫度概念之后，并簡(jiǎn)化了其余的脹縮理論。當(dāng)前我國(guó)中學(xué)階段的教科書也是這樣編排的，所以在熱學(xué)中大幅介紹脹縮問(wèn)題已經(jīng)成為歷史了。晚清文獻(xiàn)對(duì)溫度計(jì)測(cè)溫物質(zhì)的介紹也很充分，雖然不同著作論述的詳略不一，但綜合起來(lái)看，這一時(shí)期對(duì)凝固點(diǎn)、膨脹率、辨識(shí)度等都有具體的介紹，溫度計(jì)原理傳播的較為完整。

二? ?溫度計(jì)的制作

晚清來(lái)華傳教士林樂(lè)知（Young Allen，1836—1907）翻譯的《格致啟蒙》和艾約瑟（Joseph Edkins，1823—1905）翻譯的《格致質(zhì)學(xué)啟蒙》選用的底本相同，都譯自英國(guó)物理學(xué)家巴爾弗·斯圖爾特（Balfour Stewart，1828—1887）編寫的《科學(xué)啟蒙叢書·物理學(xué)》（Science Primer Series： Physics，1872）。該書注重介紹實(shí)驗(yàn)及操作，其中有詳細(xì)的溫度計(jì)制備過(guò)程。

制寒暑表時(shí)，即令玻璃匠取玻璃料，趁質(zhì)尚軟時(shí)，吹一中空管。一端稍大成圓球形，無(wú)孔，管極細(xì)。上端有孔，與外之風(fēng)氣相通。制造妥后，將玻璃球移于火焰中炙之，玻璃球體熱時(shí)內(nèi)之風(fēng)氣必脹大，與前之燃火令脬脹之理無(wú)異。管上端孔敞，脹大之氣即由彼沖出。乘此管中風(fēng)氣尚未涼時(shí)，急將管之有孔端，納入盛水銀之盤內(nèi)水銀面下。必有數(shù)分水銀，經(jīng)玻璃管外之壓力迫之，由管入玻璃球中也。（[14]，頁(yè)28b）

這是溫度計(jì)制作的第一階段：選料、吹制玻璃管。加熱時(shí)由于管內(nèi)氣體膨脹，逸出空氣少許，當(dāng)?shù)沽⒂谒y中時(shí)，氣體遇冷收縮，管內(nèi)氣壓小于外界大氣壓，遂將一部分水銀壓入管中。

余等已見(jiàn)有少許水銀在玻璃球中，可復(fù)移置燈火上炙之。頃之，即見(jiàn)水銀有滾沸狀，并有水銀氣發(fā)出上升，催前余之風(fēng)氣出管口。至玻璃球並管中均充盈若許水銀氣，更將管之有孔端，納入水銀盤中水銀面下。斯時(shí)，玻璃管中、球中乃俱無(wú)風(fēng)氣，惟有水銀氣矣。余等宜急將玻璃管有孔端，乘尚未涼時(shí)，移于火中熔化之，嚴(yán)堵其孔，使風(fēng)氣不得乘虛而入。（[14]，頁(yè)29b）

第二階段，重復(fù)之前加熱和注水銀的操作，直至管內(nèi)形成真空環(huán)境，僅保留液態(tài)或氣態(tài)的水銀，然后封住管口，管體的制作即算完成。

刻畫示數(shù)前，需要先設(shè)定溫標(biāo)，溫標(biāo)能夠保障溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和一致性。1889年第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決議通過(guò)“正常氫溫標(biāo)”作為標(biāo)準(zhǔn)，1927年又改為電阻和溫差電偶溫度計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)又變過(guò)很多次。制定新溫標(biāo)是為了提高精密度和復(fù)現(xiàn)性，同時(shí)使測(cè)量值盡可能地與熱力學(xué)溫度相一致。目前，國(guó)內(nèi)使用的溫標(biāo)是ITS-90國(guó)際溫標(biāo)，它是我國(guó)溫度量值統(tǒng)一的基礎(chǔ)（[15]，頁(yè)2）。

歷史上出現(xiàn)過(guò)很多種溫標(biāo)，發(fā)展演變后保留下來(lái)的主要有4種：華氏溫標(biāo)、列氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)和開(kāi)氏溫標(biāo)。1724年，華倫海特將冰、水、氯化銨的混合溫度定為零，水的凝固點(diǎn)定為32，沸點(diǎn)定為212，建立了華氏溫標(biāo)，用。F表示。1730年，列奧米爾（Ferchault de Réaumur，1683—1757）將水的凝固點(diǎn)定為零，沸點(diǎn)定為80，建立了列氏溫標(biāo)，用。R表示。1742年，攝爾修斯把水的凝固點(diǎn)定為100，沸點(diǎn)定為零，后經(jīng)修正，將兩個(gè)示數(shù)顛倒過(guò)來(lái)，即攝氏溫標(biāo)，用℃表示。1848年，開(kāi)爾文勛爵（Lord Kelvin，1824—1907）定義了熱力學(xué)溫標(biāo)，也稱開(kāi)氏溫標(biāo)或絕對(duì)溫標(biāo)，用K表示。后來(lái)雖然又有一些新的測(cè)溫方式出現(xiàn)，但經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)沒(méi)再變過(guò)。晚清著作在介紹溫度計(jì)時(shí)，大多闡述了溫標(biāo)的規(guī)則①。對(duì)溫標(biāo)的介紹可分為兩種：一是簡(jiǎn)單論述定義及轉(zhuǎn)換關(guān)系，二是從實(shí)驗(yàn)角度，介紹如何操作設(shè)備及控制流程以期獲得最準(zhǔn)確的定點(diǎn)位置。前者較為容易，不再贅述。至于確定定點(diǎn)的位置，《汽機(jī)發(fā)軔》最早介紹：

英國(guó)古時(shí)有人名奈端，知雪熔時(shí)其熱恒同。故可于雪熔時(shí)，將寒暑表置其中，視水銀縮至何處，作識(shí)為一定點(diǎn)，名曰冰界。準(zhǔn)風(fēng)雨表三十寸高（空氣有松緊，則沸度不同），將寒暑表置沸水中（須用蒸水，若水內(nèi)消化別物，則不準(zhǔn)），視水銀脹至何處，再作識(shí)為又一定點(diǎn)，名曰沸界。（[16]，頁(yè)5b）

奈端指牛頓，文中指出水沸騰時(shí)溫度受氣壓影響大，所以應(yīng)該在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而且要使用蒸餾水，因?yàn)樗泻须s質(zhì)也會(huì)影響沸點(diǎn)?！稛釋W(xué)揭要》也詳細(xì)闡述了尋找溫標(biāo)點(diǎn)的方法：

甲為廣鐵盒，形如漏斗，盒內(nèi)滿以雪或冰屑。欲定冰點(diǎn)，將表之下端埋于雪內(nèi)，約待刻許，而水銀降至何點(diǎn)，即記為結(jié)冰點(diǎn)也。惟恐冰不純而結(jié)冰降，故莫妙用純水置表于內(nèi)。待其冷至結(jié)冰點(diǎn)下，搖之水立結(jié)冰。而水銀升至何點(diǎn)，即所求者。欲定沸點(diǎn)，先借鐵鍋或銅鍋甲，注水半滿。上有敞筒乙，外套丙蓋，可護(hù)乙筒之熱不散。丙上有孔可納表于乙筒之內(nèi)，筒旁有彎玻璃管丁，彎間有水銀，視其高低，可略知汽之脹幾何。戊管有二用，一可洩水與汽，二可使內(nèi)外之壓力相等。后將鍋置于爐，待水沸而筒內(nèi)汽滿，記水銀升至之點(diǎn)，即沸點(diǎn)也。惟定此點(diǎn)時(shí)，表球不可入水內(nèi)，因水若不純沸界自差，且因水沸其熱率自上而下漸增也。（[17]，頁(yè)3a）

《熱學(xué)揭要》的底本是西方非常著名的教科書，阿道夫·迦諾（Adolphe Ganot，1804—1887）的《基礎(chǔ)物理學(xué)》[18]。書中介紹的確定熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確、嚴(yán)謹(jǐn)。首先對(duì)于尋找水的凝固點(diǎn)實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)水面非常平靜時(shí)，水凝固時(shí)的溫度可能低于零。這時(shí)，如果突然搖晃容器，水面會(huì)立即結(jié)冰，且溫度將迅速上升至零度，這樣就獲得了準(zhǔn)確的定點(diǎn)。對(duì)于沸點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，戊管的作用是使鍋內(nèi)的氣壓等于外界大氣壓，且水沸騰時(shí)蒸氣的溫度是一百度，比沸水的溫度更可靠（圖1、2）。最后的環(huán)節(jié)是刻畫分度：

以蜂蠟在玻璃管外裹一層蠟皮，用針刺百等分之各記號(hào)于蠟皮，一一須適在其應(yīng)在之處。透過(guò)蠟皮，劃痕于玻璃面。由此，將玻璃管納入海得羅佛路利強(qiáng)水內(nèi)，如是法制之強(qiáng)水，于蜂蠟皮無(wú)少更變事，惟所劃之痕跡，與玻璃管面有侵蝕。于是由強(qiáng)水中將玻璃管取出，見(jiàn)針?biāo)鶆澲鳟嫿鑿?qiáng)水之力已蝕入玻璃內(nèi)，成為百層相等之階級(jí)式。假使凍冰點(diǎn)為無(wú)度，水沸點(diǎn)為百度，每間十度，鈐上十、二十、三十、四十、五十等字樣，余等用以制造寒暑表之法，即無(wú)遺矣。（[10]，頁(yè)33b）

文中提到的“海得羅佛路利強(qiáng)水”指氫氟酸（hydrofluoric acid），氫氟酸可以腐蝕玻璃，但不腐蝕蠟皮，所以常常用它來(lái)給玻璃器皿刻畫示數(shù)。

綜上所述，傳教士譯著《格致啟蒙》和《熱學(xué)揭要》等詳細(xì)論述了溫度計(jì)的制作方法，包括選料、吹制玻璃管、注水銀、尋找溫標(biāo)定點(diǎn)、刻畫示數(shù)等具體的操作步驟和注意事項(xiàng)，過(guò)程記載極為細(xì)致，是晚清其它著作中少見(jiàn)的。究其原因，應(yīng)與兩書選擇的底本有關(guān)，兩本書底本都是19世紀(jì)下半葉歐美等國(guó)非常重要的教科書。這一時(shí)期，以美國(guó)為例，中等教育領(lǐng)域倡導(dǎo)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教育，突出實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的重要性，注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。譯自日本的教科書對(duì)實(shí)驗(yàn)的介紹相對(duì)匱乏。但是，就整體而言，對(duì)溫度計(jì)的制作方法介紹得如此詳細(xì)，是晚清溫度計(jì)知識(shí)傳播的特色。

三? ?溫度計(jì)的種類

晚清物理學(xué)著作介紹的溫度計(jì)種類非常多，常常高達(dá)10種以上。按其不同特點(diǎn)和用途可以概括為三類：一類依測(cè)溫物質(zhì)命名，如水銀溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、煤油溫度計(jì)、空氣溫度計(jì)等;一類依溫標(biāo)種類命名，如百度表、法倫表、八旬表;此外，還有依據(jù)外形或特殊用途命名的，如雙球溫度計(jì)、白金量火表、高熱計(jì)、最高最低溫度計(jì)、體溫計(jì)等。前兩者上文都已經(jīng)提到過(guò)，也好理解，下面僅分析特殊形態(tài)和用途的溫度計(jì)。

1. 雙球溫度計(jì)（Differential Thermometer）

1799年，法國(guó)物理學(xué)家萊斯利（John Leslie，1766—1832）發(fā)明了雙球溫度計(jì)（圖3），也稱示差溫度計(jì)，可以用來(lái)觀察相鄰物體間的溫度差。它的原理是通過(guò)高溫端物體給球泡加熱，使球內(nèi)氣壓升高，水銀被壓入另一端，根據(jù)兩側(cè)液柱高度的變化來(lái)讀數(shù)?！陡裎锶腴T》介紹了這種溫度計(jì)：

玻璃管兩頭有球，此頭盡盛天氣，彼頭半氣半水。若兩球冷熱不差，水至何處，畫一記號(hào)，其冷熱度數(shù)由此而分。如此球冷，則氣縮而水脹;彼球冷，則氣縮而水退。設(shè)有二物，冷熱微差，以此試之，毫厘不爽也。（[19]，頁(yè)6b）

2. 布里格特溫度計(jì)（Breguet’ s Metallic Thermometer）

這種溫度計(jì)也稱螺旋溫度計(jì)（圖4），或雙金屬片溫度計(jì)?！稛釋W(xué)揭要》介紹：

將銅鐵二片釘為一，使遇熱則向鐵彎，使變冷則向銅彎，此因銅之脹縮大于鐵故也。借此理可作寒暑表，以金銀鉑壓成薄片，后曲作螺環(huán)。使銀片在內(nèi)，金片在中，鉑片在外。下端連以指針，針下有分度之盤。金之脹縮，居銀鉑之間，可免銀鉑脹縮有相離之縫也。欲分此表之度數(shù)，宜與水銀表相比而記之矣。（[17]，頁(yè)4b）

螺旋溫度計(jì)是利用兩種金屬的膨脹率不同而制成的。目前這種溫度計(jì)在測(cè)量高溫環(huán)境時(shí)仍有使用，但是更換了內(nèi)部材質(zhì)，外形也小巧了許多。

3. 最高最低溫度計(jì)（Maximum and Minimum Thermometers）

1794年，丹尼爾·盧瑟福（Daniel Rutherford，1749—1819）發(fā)明了最高最低溫度計(jì)（圖5），它由上下兩部分組成，上表裝水銀測(cè)最高溫度，下表裝酒精測(cè)最低溫度。這種溫度計(jì)適合在農(nóng)場(chǎng)、田園或菜地使用，可以測(cè)出環(huán)境內(nèi)一晝夜的溫差。

二表橫釘一板之上，上表系水銀類，熱則水銀即脹而前行。及至不脹，因表之甲處極細(xì)，且管內(nèi)亦無(wú)使水銀后退之力，故水銀不得回至球內(nèi)。如此，每日至熱之度便能自記。下表系酒精類，管中有細(xì)玻璃條乙，酒精縮則乙隨之后退，因其互有攝力也。及酒精復(fù)脹，則自條旁流過(guò)。故每日至冷之度，又能自記。

4. 高熱計(jì)（Pyrometers）

1747年，荷蘭物理學(xué)家馬森布羅克（Pieter van Musschenbroek，1692—1761）首先利用金屬桿的熱脹冷縮性質(zhì)制成了高熱溫度計(jì)（圖6）。后來(lái)，英國(guó)企業(yè)家韋奇伍德（Josiah Wedgwood，1730—1795）改為使用耐火土塊，測(cè)量原理和前者一樣。

甲乙丙三角形，乙丙邊畫度數(shù)，甲丙二角各懸長(zhǎng)針。以戊丁鐵條之丁端，依丙針尾。鐵條遇熱增脹，即撥動(dòng)丙針，丙針尖復(fù)撥動(dòng)甲針尾，甲針尖移指熱度。設(shè)丙針尖較甲針尾所移多十倍，則甲針尖必較丙針尾所移多百倍。鐵條微脹，人目難辨，至針移百度，則顯而易見(jiàn)。故熱度雖極高，亦易考察。（[11]，頁(yè)10a）

5. 鉑電阻溫度計(jì)（Platinum Resistance Thermometer）

1876年，德國(guó)工程師卡爾·西門子（Carl Siemens，1823—1883）發(fā)明了鉑電阻溫度計(jì)，它是利用通電導(dǎo)體的電阻值受溫度影響而制成的。晚清報(bào)刊《格致匯編》介紹了這一情況。

凡金類傳電氣，必有阻電氣之力。此阻力籍三事：一為金類體積之大小;一為金類質(zhì)料之性情;一為金類當(dāng)時(shí)之熱度。熱度愈大，則阻力愈增，因熱能加增阻力也。其定法與定率為格致家所已知者，故如知傳電氣之金類器在零度所顯之阻力，則無(wú)論若干熱，其阻力俱能推算。反之，如能測(cè)量傳電氣器之阻力，則能推算其熱度。西門司量大熱度之器，乃借此理而成。[20]

6. 醫(yī)用體溫計(jì)（Clinical Thermometer）

晚清傳教士譯作中未曾見(jiàn)過(guò)介紹體溫計(jì)，同時(shí)期的國(guó)外著作是有的。清末王季烈翻譯的中村清二《近世物理學(xué)教科書》，應(yīng)是比較早引進(jìn)體溫計(jì)的。

醫(yī)師測(cè)體溫所用之最高寒暑表，與尋常之水銀寒暑表同。特其球部之上收之極細(xì)，即球與管相通之處甚狹。若溫度上升，水銀即由此狹處壓出。至溫度下降時(shí)，則球內(nèi)水銀雖收縮，而管中之水銀不能自入球中，因此可知最高溫度。（[21]，頁(yè)3a）

由此可見(jiàn)，晚清時(shí)期介紹的溫度計(jì)種類非常多，不僅有我們所熟悉的玻璃管溫度計(jì)，還有不常接觸到的特殊形態(tài)的溫度計(jì)。雖然這些溫度計(jì)大多靠熱脹冷縮原理工作（鉑電阻溫度計(jì)除外），如螺旋溫度計(jì)和高熱計(jì)實(shí)際上是利用了金屬或土塊的膨脹特性。但是，這些知識(shí)足以豐富人們的見(jiàn)聞，拓展視野，讓晚清士人真切地接觸到西方科學(xué)。民國(guó)初期編譯的物理教科書介紹的溫度計(jì)越來(lái)越簡(jiǎn)化，基本上不涉及制作，類型上也僅保留體溫計(jì)和家用溫度計(jì)，不如晚清介紹的豐富。

四? ?結(jié)語(yǔ)

大量物理學(xué)書籍的翻譯，只是表明物理學(xué)知識(shí)在形式上已經(jīng)傳入中國(guó)，但其產(chǎn)生的影響才是判斷這門科學(xué)是否真正獲得傳播的決定因素（[22]，頁(yè)106）。溫度計(jì)知識(shí)傳入我國(guó)后，產(chǎn)生了深入而廣泛的影響。由于溫度計(jì)原理簡(jiǎn)單、使用方便、測(cè)溫準(zhǔn)確、同時(shí)又是重要的科學(xué)儀器以及生活的必需品，所以很快被人們熟悉。初步統(tǒng)計(jì)，清末民初的報(bào)刊雜志中與溫度計(jì)相關(guān)的文章有40余篇，這一時(shí)期的溫度計(jì)被賦予諸多內(nèi)涵，兼具學(xué)術(shù)價(jià)值、教育價(jià)值、文化價(jià)值和新聞傳播價(jià)值。例如，科學(xué)研究中介紹溫度計(jì)的最新進(jìn)展[23]，學(xué)校的教學(xué)也要講授溫度計(jì)知識(shí)。另一方面，寒暑表變成社會(huì)上時(shí)髦的名詞，根據(jù)其隨氣候變換的特點(diǎn)，常用它來(lái)形容世事的變遷[24]、人心的善變[25]，甚至有人在文章中署名為寒暑表。1933—1934年的美國(guó)芝加哥世界博覽會(huì)，我國(guó)有十余篇文章報(bào)導(dǎo)了巨型溫度計(jì)發(fā)明：

此次美國(guó)芝加哥開(kāi)百年進(jìn)步博覽會(huì)時(shí)，曾有某公司制最大寒暑表一具，裝設(shè)于會(huì)場(chǎng)中，以供點(diǎn)綴。該表高二十一層樓，裝以氖氣燈水銀柱，長(zhǎng)一百五十英尺，寬二英尺有半，所刻度數(shù)數(shù)字大及十英尺。據(jù)稱，該表之制造極見(jiàn)新穎，其夜間溫度升降之表示，系借塔之三面之氖氣燈。該氖氣管之分截與度數(shù)同，溫度一有升降，則有一另裝準(zhǔn)確之寒暑表，用電傳達(dá)該燈，使其明滅。由是，望者即可知當(dāng)時(shí)之溫度為何若矣。[26]

綜上所述，溫度計(jì)知識(shí)在晚清深入傳播，在學(xué)術(shù)、教育、文化、生活等諸多領(lǐng)域被人們廣泛了解，成為了常識(shí)。通過(guò)梳理和分析文獻(xiàn)，總結(jié)出如下特點(diǎn)：首先，溫度計(jì)一直是西學(xué)傳播的重要內(nèi)容，明末如此，晚清亦如此。在明末非常有限的條件下，南懷仁將溫度計(jì)介紹進(jìn)來(lái)，并發(fā)揮了一定的作用，說(shuō)明溫度計(jì)是近代西方科學(xué)的重要代表和重要成果之一。晚清自《博物新編》出版以來(lái)，各類著作都有溫度計(jì)的介紹，且篇幅占比很大?！陡裎锶腴T》中熱學(xué)知識(shí)共39條，其中溫度計(jì)知識(shí)占了8條?！稛釋W(xué)須知》介紹的漲縮理論有18條，其中溫度計(jì)知識(shí)占了8條。雖然后期教科書中溫度計(jì)的內(nèi)容被逐漸刪減，但仍舊是不可或缺的一部分。當(dāng)然也反映出我國(guó)的物理教育水平在逐步提高，有更為重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。其次，晚清介紹溫度計(jì)時(shí)，不僅包括原理、溫標(biāo)、測(cè)溫物質(zhì)等基本概念，還有制作方法、制備流程等實(shí)驗(yàn)知識(shí)，其中傳教士譯著《熱學(xué)揭要》和《格致啟蒙》論述得最為詳細(xì)，這與19世紀(jì)西方國(guó)家物理教育的變革有關(guān)。第三，晚清介紹的溫度計(jì)種類非常多，如適用于特殊用途的溫度計(jì)，既能體現(xiàn)發(fā)明者的想法靈活、心思巧妙，也可引導(dǎo)讀者去發(fā)明去設(shè)計(jì)溫度計(jì)，使科學(xué)傳播顯得充實(shí)有趣。第四，溫度計(jì)知識(shí)對(duì)清末民初的社會(huì)生活產(chǎn)生過(guò)積極的影響，是當(dāng)時(shí)民眾學(xué)習(xí)、認(rèn)識(shí)科學(xué)的事件之一。當(dāng)然也體現(xiàn)出，像溫度計(jì)這類簡(jiǎn)單實(shí)用、有一定文化內(nèi)涵的科學(xué)知識(shí)較那些需要高等數(shù)學(xué)才能解決的物理難題來(lái)說(shuō)，更適宜也更容易傳播。最后，晚清的各類溫度計(jì)文獻(xiàn)，內(nèi)容準(zhǔn)確，圖文并茂，是西學(xué)傳播的精華和模范，是西方科學(xué)在晚清艱難傳播中可貴的一筆。

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