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从温度计到颜值表

来源:    发布日期:2015-10-20 13:25:11   阅读量:0

  文/ 陈晨星(科学网科普专栏作家)

  初到美国的朋友在邮件里抱怨那里的不便,诸如一加仑(gallon)油能跑多少迈(mile)、40磅(pound)到底多重、华氏(Fahrenheit)73度的天气到底算是凉爽还是酷热等等,好在现在手机帮忙,日常可以应付,慢慢也就习惯了。邮件里还说了个笑话,某君在美国生活一段时间后,一次开车穿越边境到加拿大转转,一看限速居然是90,那个美啊,脚下油门一顿猛踩,直到在后视镜里出现了刺眼的警灯,才突然意识到这个数字应该是指公里,顿时满头大汗……

  据说现在仍然固守英制的国家只有三个:美国、利比里亚和缅甸,就连英国都从1995年开始推行公制了,当然效果如何就另当别论了。单位的换算绝非看起来那么简单,公制通行的美国科学界也常有统一的提议,但就是无法通过。七十年代的卡特总统曾大力推行公制,甚至把路牌都换成了英制与公制同时标注,但效果不佳,甚至还被传为笑柄。以致里根一上台就又全换回来,美国人的固执可见一斑。其实我们不也一样吗,吃包子论“两”、买菜按“斤”、试裤子讲“尺”、老中医抓药称“钱”、农民兄弟种地算“亩”,不过我国的单位多数已经不是古时的标准,是按公制重新规定的结果,所以换算起来并不困难。

  说起华氏温标,从创立到现在已经使用了三百年了。九月十六日是这个温标制定者华伦海特去世的日子,让我们说说他的故事。这位先生的国籍还真不好说,因为诞生地但泽原本属于德国,二战后归于波兰称为格但斯克,而他一生大多数工作主要又是在荷兰完成的,并在荷兰去世。因此,通常说他是德国人,当然也有认为是荷兰,说成波兰似乎也有道理。

  1708年,华伦海特在哥本哈根拜访了丹麦天文学家罗默,二人建立了深厚的友谊。从罗默的研究中年轻的华伦海特受到很大启发,比如,水银的膨胀更加线性,并且酒精的沸点远低于水的沸点的缺点得以克服,于是他决定制作水银温度计,并从技术角度做出一些突破:如水银的提纯等。1714年,华伦海特制作了他的第一个水银温度计,而且关键在于制定了第一个广泛使用的经验温标──华氏温标,使得测量温度有了统一的标准,为热学的发展提供了基本、可靠的研究工具。

  华伦海特巧妙地选择了两个固定点:一个是人体腋下或口腔的正常体温,他定为24度。另一个也是他的一个重要发现,就是超冷的“水”,这和这几天NASA宣布的重大新闻——发现火星上的液态水相似,可以在低于零下几十摄氏度仍旧保持液体状态……于是,华伦海特把水、冰和氯化氨盐类或海盐的混合物的温度作为另一个固定点,定为0华氏度。这之后,他觉得间隔有点儿大,于是每一格又被分成四小格,这样体温就定为96华氏度。接下来,他又把冰水的混合物作为第三个固定点,定为32华氏度,相当于摄氏零度。由于水的沸点受大气压强影响较大,后人重新定义了华氏温标,把水在标准大气压下的沸点作为一个固定点,定为212度,即在水的冰点沸点之间180等分,这样人体正常温度就修改为98.6华氏度。华氏温标率先在荷兰与英国得到了认同,华伦海特还造访英国,成为皇家学会会员。

  再后来,1742年,瑞典天文学家安德斯·摄尔修斯将一个大气压下冰水混合物的温度规定为100℃,水的沸点定为0℃,之间均分成100个刻度,这恰恰和现在的摄氏温标刚好相反,后人及时调换,于是摄氏温标开始在世界流行。至于之后的开尔文热力学温标和现代国际实用温标,篇幅所限暂不多谈了。

  摄氏温标真的是最理想的吗?其实也不然。华氏温标相对摄氏温标来说,对日常生活来说也还是有优势的。首先它一般不会出现负值,使用相对简单,再者每一度温差更小,因而更精确。这也许是美国人还舍不得把它淘汰的原因吧。但毕竟摄氏温标后来与热力学温标的统一而更具优势,综合来说也更方便。

  除去华氏温度计和温标的发明,华伦海特还曾和德国数学家莱布尼茨也有交流与合作,制成测量航海经度的时钟。生前还研制过比重计、气压计、抽水泵等,对物理测量器材领域做出杰出贡献。1736年在海牙去世,终年50岁。

  令人遗憾的是他并没有任何画像流传后世。前几年,华伦海特的出生地——波兰的格但斯克的一所大学利用电脑合成了他的照片,据说是综合当地居民和亲友的一些特征,照片像不像只有天晓得,但还是让人感觉挺亲切的。套用现在的流行语,颜值还是蛮高的,至于多高,看来还得发明个“颜值表”才好吧。■