古时如何测量温度

文胡立成

“不能只讲风度忘记温度，要穿厚实一些。”句中的温度是作为表示物体冷热程度的物理量。从微观上讲，它是物体分子热运动的剧烈程度。那么，古时如何测量温度呢？

早在公元前2世纪，中国古人就开始以最简单易得的水作为介质制成温度计，并称其为“冰瓶”。它是通过水的结冰和融化来判断气温的。到了商周时，古人又开始观察“火候”，借燃烧时火焰的变化推测温度的高低，并把目测火候的方法运用于青铜器的冶炼。先秦时成书的《考工记·栗氏》，就记载了观察火候的方法和过程，不同火焰和烟色的变化代表不同的温度。如青铜冶炼时出现白色烟雾，表明温度大约为907℃，锌开始挥发；当炉火纯青的时候，表明温度已达到1200℃，锌完全挥发；全是铜的青焰时，表明此时可以浇铸了。经过现代科学验证，目测火候法相当准确，而且在现代冶炼、制瓷等多种行业中仍在运用。

随着西方科技的强盛发展，以及对地质的深入研究，测量古时候的温度成为可能。科学家告诉我们，如能找到地质历史时期温度变化留下的痕迹，就能知道当时的温度。于是，人们从地球化学的氧同位素着手，终于找到了另一种测量古时候温度的可靠方法。氧元素是个大家族，包括氧16、氧17、氧18。其中，氧18的核反应能力大大超过了氧16和氧17，可它的数量特别稀少。据统计，在自然界中，每形成500个氧16，才会产生一个氧18。氧同位素的比值，会随着温度的变化而变化。当生物体活着的时候，它们体内氧同位素的比值，同所生存的环境温度有一定的关系。当这些生物体死去，它们体内的这种同位素比值就不再变化了。亿万年后，这些生物体的遗骸成了化石，人们只要用化学方法从化石中提取氧，再测出氧16和氧18的比值，就能知道当时这些生物生活环境的温度了。你看，氧同位素的比值真可称得上是一支灵敏的温度计。

另外，在观察海洋岩芯时，科学家们发现，有一种对冷暖变化特别敏感的圆辐虫，计算它的数量与有孔虫总数的比率，就可以推算出当时的海洋温度。

探测古时候的温度所得到的古气候和古环境资料，可以为未来气候和环境变化提供预测依据，也可以为解释当今气候环境变化的原因提供有效的科学思路。

（选自2018年第13期《读者·校园版》，本刊有删改）