对水的三态变化的认识和利用

秦汉时期已经知道水的三态变化，并且知道水的蒸发、凝结同温度有密切的关系。如《大戴礼记》说：“天地积阴，温则为雨，寒则为雪。”《论衡》更进一步指出：“云雾，雨之征也。夏则为露，冬则为霜，温则为雨， 寒则为雪。”①汉刘熙《释名》曰：“雪，绥也。水下遇寒而凝，绥绥然下也。”

《韩诗外传》曰：“凡草木花多五出，雪花独六出。雪花曰霙，雪云曰同云。”

③ 《汉书·霍光传》。

① 常璩：《华阳国志·蜀志》。

② 《后汉书·虞诩传》注引《续汉书》。

③ 段成式：《酉阳杂俎·物异》。

① 《论衡·说日》。

②

汉代人们还做过沸水骤然冷却的实验，由此可以获得低于大气压力的效

应，尽管古人当时可能没有低压的概念，但在实践中已有此经验知识。《淮南万毕术》云：“铜瓮雷鸣。”高诱注：“取沸汤置铜瓮中，坚密塞，内之井中，则雷鸣闻数十里。”这是二次沸腾现象。沸汤倒入铜瓮后，即止沸。但坚密塞后，入井中骤冷，瓮中液面蒸汽由于迅速冷凝而使气压骤降，因而引起了二次沸腾；同时因瓮内气压低，致使外力挤压铜瓮，从而使瓮壁塌陷或破裂，发出巨响。至于声闻数十里则是夸张之词。

《淮南万毕术》还提到用沸汤造冰的实验：“取沸汤置瓮中，密以新缣， 沉井三日，成冰。”这是属于通过减压来提高冰点的实验。但是此种气压的降低对水的冰点的提高影响甚微，因此这个实验是不可能成功的。可是既有如此记载，说明当时人们是在没有经验事实的情况下提出人工造冰的想法的，必定是受到了某些经验的启示。我国古代典籍中不止一次提到“夏造冰”。如《庄子·徐无鬼》说到鲁遽的弟子曰：“我得夫子之道矣，吾能冬爨鼎而夏造冰。”这里的“夏造冰”只是说说而已，未必能造成。《淮南子》对此就明确地否定，在“以冬铄胶，以夏造冰”句下，高诱注曰：“言以非时铄胶、造冰，难成之也。”这说明当时的人就指出：“夏造冰”是不可能的。但是从获得低气压的手段来说，上面两条实验是很先进、很了不起的。

成书于西汉的《黄帝内经》曾谈到寒温燥湿对大地的影响：“燥胜则地干，暑胜则地热，风胜则地动，湿胜则地泥，寒胜则地固矣。”又说：“燥以干之，暑以蒸之，风以动之，湿以润之，寒以坚之，火以温之。故风寒在下，燥热在上，湿气在中，火游行其间。”①人们生活在不断变化的寒温燥湿的环境中，需要时刻掌握其变化规律。在对寒温燥湿的大量实践认识的基础上，人们制造了最原始的温度计和湿度计。

最原始的温度计是利用水的结冰和溶化来判断气温的变化。“睹瓶中之冰，而知天下之寒。”②“见瓶中之水，而知天下之寒暑。”③寒与不寒，人体当然能够感觉出来，周围的景物也可以做参考，但专门设置一铜瓶进行测温，这在科学认识论和方法论上是前进了一大步，反映了我国先民可贵的实验精神。

汉代人们测量燥湿变化的方法也是相当科学的，即是把炭和羽毛或其他物质放在天平的两端，经过一段时间后视其两端的起伏，就能判断燥湿。《淮南子》云：“悬羽与炭，而知燥湿之气。”①“燥故炭轻，湿故炭重。”②这是利用炭与羽的不同的吸湿性来制成最原始的湿度计。《史记·天官书》有类似的记载：“冬至短极，悬土炭。”裴骃《集解》引孟康曰：“先冬至三日，悬土炭于衡两端，轻重适均，冬至日阳气至则炭重，夏至日阴气至则土重。”又引晋灼曰：“蔡邕《律历记》：‘候钟律权土炭，冬至阳气应黄钟通，土炭轻而衡仰，夏至阴气应蕤宾通，土炭重而衡低。进退先后，五日之

② 《艺文类聚·天部》下引。

① 《黄帝内经素问·五运行大论》。

② 《淮南子·说山训》。

③ 《淮南子·兵略训》。

① 《淮南子·说林训》。

② 《淮南子·天文训》。

中。’”前者是把土与炭放于衡之两端；后者则把土炭合放一端，另一端为砝码。古代测定燥湿的方法有多种，王充在《论衡》中记述了另一种判断燥湿的方法：“天且雨，蝼蚁徙，蚯蚓出，琴弦缓。”③其中琴弦缓属于人们可以测量的物理现象，据此可以预报晴雨天气。王充还对寒温的传播做了研究， 指出：“夫近水则寒，近火则温，远之渐微。何则？气之所加，远近有差也。”

④这实际上是从“气”的角度探讨热的传导的问题，明确指出，热是靠气来传

导的，愈远，热在传导中损失就越大，因而渐微。

③ 《论衡·变动》。

④ 《论衡·寒温》。