有這麼一個故事:小斯可特發高燒了。爸爸趕忙給他叫來了醫生。一量體溫,醫生說:“120度”,並留下了幾劑退燒藥就走了。爸爸讓小斯可特去睡一會兒,可斯可特說不累。到了晚上,他還不去睡,臉色煞白,並呆呆地盯著床腿。爸爸問他怎麼啦?小男孩說他在等待。“等什麼?”“等死。”“死?”爸爸笑了:“怎麼會呢,吃過藥就好了,剛才醫生說過不要緊的。”小男孩說他的體溫超過了100度,怎麼活呀?爸爸連忙給他解釋,就像“裏”和“公裏”一樣,溫度計上的溫度也有不同的標準。這樣,小斯可特才放心地去睡了。
實際上,在我們日常生活中,就像小斯可特一樣,好多人並不真正知道華氏溫度和攝氏溫度的區別的。那麼,它們有什麼區別?能“知冷知熱”的溫度計是怎樣被發明的?這得從頭說起。
2000年前的古代,希臘人古蒂希比奧斯的弟子費倫就已經製作出和溫度計原理差不多的玩具了。費倫把裝著水的玻璃球和鉛球接在∩型玻璃管的兩端,並使玻璃管不漏空氣。然後使鉛球冷卻,由於玻璃管內的空氣收縮,水就沿著玻璃管由玻璃球向鉛球方向移動。反之,給鉛球加溫,水又沿著玻璃管由鉛球向玻璃方向移動。使用這種裝置,雖能測量溫度,但當時,費倫隻是把它當玩具製作的。
玩具歸玩具,畢竟不是現代意義的溫度計。“溫度計”這個術語,在西方文獻中最早見於丁·勒雷雄1624年出版的《數學娛樂》一書中。
到16世紀末,德國人舒本特公開了他設計的溫度計裝置。他的設計是這樣的:首先在連接長管子的玻璃瓶裏放少許水,然後倒置,把長管的開口端放進盛水的容器中。到冬天,容器中的水在水管中升高,夏天則下降。
不過,國際科學界普遍把第一支溫度計的功勞歸於意大利的科學先導伽利略。他利用氣體熱脹冷縮原理製作了一支氣體溫度計。它是一支下端開口,上端呈封閉玻璃泡狀的玻璃管,玻璃泡裏麵有空氣。當溫度上升或下降時,以此來指示溫度。
空氣溫度計是很粗陋的儀器。發現氣體定律的英國物理學家波義耳清楚地指出了這種溫度計的根本缺陷:“這些儀器要受大氣重量變化以及熱和冷的影響,因此可能很容易在許多情形下常常告訴我們錯誤的結果,除非在這些情形裏,我仍用別的儀器觀察大氣當時的重量”。
但是空氣溫度計的出現終歸是人類認識和測定自然溫度的重要開端。這種溫度計在整個17世紀上半葉一直被廣泛用於各種科學實驗,並在實際應用中得到了改善。
最早對空氣溫度計進行改革是法國醫生雷伊。他在1632年1月1日給法國物理學家默森的一封信中提出了製造液體溫度計的設想。其方法很簡單,就是把伽利略的溫度計倒過來裝,在玻璃泡內充水,管子裏充空氣,用水的膨脹來指示溫度。雖然雷伊製作的液體溫度計由於沒有把管子的末端封閉,水的蒸發使他的儀器變得十分不可靠,但他的實驗卻開辟了製造更為精確溫度計的新思路和新途徑。
對完善液體溫度計做出重大貢獻的是西班牙托斯卡納的大公裴迪南二世。他是佛羅倫薩西芒托學院的創建人之一。1654年,他設計製造了一種不受大氣壓影響的溫度計。它是在一個玻璃泡上連接一段直管,球泡裏裝入有色的酒精以取代水作為測溫液體,並將玻璃管密封起來,利用液體本身的脹縮來標示溫度的高低。當時佛羅倫薩學院的教學人員一律使用這種溫度計,所以又被稱為“佛羅倫薩溫度計”。