热和冷的辐射

虽然许多世纪以来，人们已经知道用取火镜和透镜使日光线聚焦在易燃物上可点燃它们，但是弗兰西斯·培根（Novum Organ- um，Book II，sxii） 第一个提出用取火镜来聚焦不可见的热线：“让我们用一个取火镜来试试不发射射线或者说光的热，例如已被加热但未点燃的铁或石头的热，或者沸水

的热，如此等等；看看结果如何，会不会象在日光线的情形里那样，也发生热的增加。”在他的《科学的完善和发展》（De Dignitate et Augmentis Scientiarum）(1623，Lib.V，Cap.II）中，他表示疑惑，想知道冷是否也可以象热那样用一面镜子来聚集。不过，巴帕提斯塔·波塔（ Magia Naturalis,1589，p.264）已经指出过，凹玻璃（镜）反射热、光、冷和声。他注意到，当一面镜子前有一支蜡烛，而眼睛位于共轭焦点时，眼睛能感觉得到蜡烛发出的热和光，“但是更令人惊讶的是，象热一样，冷也会被反射： 如果你把雪放在那个位置，如果冷达到眼睛⋯⋯也会立刻感觉到冷。”

西 芒 托 学 院 最 早 清 楚 地 演 示 了 冷 的 反 射 （ Essays of NaturalExperiments，etc.，trans.R.Waller，1684，p.103）：在一个凹镜前放置 500 磅冰，在焦点处放上一个灵敏的 400°温度计。温度计里的液体立即下降；但当把冰靠近温度计，试验“直接或反射的冷线是否更有效验” 时，他们把凹镜遮盖起来，结果发现温度计液体上升。这看来是确凿的证据， 但他们写道：“尽管这样，我们还是不敢肯定；不过，除了没有镜子的反射而外，其中可能还有别的原因；因为我们尚不能进行为弄清楚这个实验所必需的全部试验。”

马里奥特约在这个时候（1679 年）又发现了一件奇怪的事实，也是关于火发出的射线中辐射热和光两者的区别（Histoire, del’Academie,Royale des,Sciences depuis son Etablissement en 1666jusqu'a,1686，Paris， 1773，Vol.I.PP.303，344）。他表明，太阳发出的热莅通过透明物体时未同光分离，但在火发出的射线的情形里，这种对立却是确实存在的。他把一个金属四镜放在火的前面。手放在焦点上对这热忍受不了多久；但是当把一块玻璃板放在这镜的上方时，虽然焦点处的光没有或者几乎没有减弱，可是却不再感(280)到热了。这是他在 1682 年告诉巴黎科学院的。但在 1686 年写到这个问题时（Traite de la nature des couleurs-CEuvres，ed.1740，Vol.I， p.288），他似乎已认识到，手作为检测这种热的工具很不灵敏，并指出，在火的射线通过玻璃透射时，热根本没有通过去，或者只通过很少一点。这最早证明了火的辐射热能够同光分离。在这个工作中，马里奥特还表明，当用玻璃遮盖金属凹镜时，太阳射线在焦点处的热效应下降到原来的五分之四， 这个损失和光两次通过玻璃时经玻璃表面反射而受到的损失一样大。

胡克在 1682 年证实了这一点（Birch，History of the Royal Society,of London，1757，IV，p.137）。他向皇家学会证明，火的热通过玻璃传播的方式和太阳的热不一样。他用一个金属凹镜来聚焦火的热，并在火和镜之间放一块玻璃板；光几乎毫无减弱地通过去，但在凹镜焦点处实际上却没有热。

（也许和马里奥特一样，胡克也是用手来检测这热。）

马里奥特还做过一个著名实验，即用一个冰做的透镜来引炸火药。他把纯水煮沸半小时以把空气驱除干净，然后让它凝固成几英寸厚的板，没有气泡而且透明。他从这样获得的洁净冰板上取下一块放在一个球状凹陷的小容器里，而把容器放在火的近旁。他让冰熔化，同时不断翻动它，直到它的两面都呈这容器的球形。然后他用戴上手套的手握住这冰块的边沿把它取出， 放在日光下面，并立即用它引爆放在其焦点上的火药（Traite de la nature des couleurs-CEuvres, ed.1740，Vol.II，pp.607ff.）。

受这种或类似观察的影响，牛顿倾向于一种理论，认为热通过一种远比空气精微的媒质之振动而辐射，这种媒质甚至在没有空气的地方也存在，且

由于它有很大的弹力而能完全弥漫星空的广袤。牛顿并没有明确地抱有这种观点；他只是把它隐含在其《光学》第二版（1717 年）的那些疑问里。令人纳罕的是，牛顿自己在 1702 年曾否弃无重以太，这使人们无法适当地考查他有关热辐射方式的见解。结果是，在长时期里居统治地位的倾向是把热看做(281)是一种物质实体。这是很自然的。在一个燃素说盛行的时代里，各种热质说或多或少是不可避免的。但是，这一切的全部历史必须留诸下一篇章。

（参见 E.Mach， Prinzipien der warmelehre, leipzig, 1923.）