都在测温度,但到底什么是温度贤说八道

如今,全国众多公共场所都在不间断地测量过往人群的体温。然而,什么是温度?一个体系有没有温度?温度计到底测量了什么?这些问题即便在专业的物理教科书和杂志上也是语焉不详。本刊特发此文,供参考。

撰文∣曹则贤(中科院物理研究所研究员)

饮水鱼心知冷暖,濯缨人足识炎凉。-[唐]罗隐(1)温度测量的历史是科学发展史的组成部分……-ThomasD.McGee

提要:感知冷热是生命必备的能力,因此冷热概念的出现远远早于热力学这门学科,也就难免纠缠不清。热、冷、火在英文物理文献中都有多重表述,而温度也是非常不易正确理解的物理学基本概念之一。

1、世事总关炎凉

茫茫宇宙中一粒微不足道的尘埃——地球——上诞生了生命。注意到地球的平均温度约为15°C,生命的物质基础之一是水而水的凝固点为0°C,以及生命作为一个远离平衡态的耗散体系需要不断获得能量而地球的能源是来自太阳的辐照等几个事实,就可以多少理解生命所选择的温度窗口(必须处于环境温区的高端)以及对冷暖的敏感(2)。可以说一切生命最重要的感觉能力是对冷暖的感知(对许多高级动物来说,视觉或者听觉是备选项),过去中国人甚至将知冷知热看作是一个人作为好的配偶所必备的品格。在中文语境里,温和、温暖、温柔等贴近我们体温的词汇都让人感到非常温馨,在其它文化中大概也应如此,毕竟“环球同此凉热”(3)。

冷热的概念在人体发育的早期就应该建立起来了。给婴幼儿喂奶喂饭,一开始由大人掌握冷热,而后就要教孩子自己明白冷热。舒适的温度,应该是体温附近不大的范围,它首先是生理的需要,其后慢慢成了心理的需求。我们一个人一生中最需要理解的现象也许就是世态炎凉,人情冷暖!人类自愚昧中走过来,在其科学努力中自然会将很大的精力放在理解冷暖现象上。于是,我们发展了热学、热力学,而这其中要理解和量化的一个重要概念是冷热程度,即温度。

2、混乱的字面

冷热是我们身体的感觉,因此我们关于冷热现象相关的词汇一定比热力学这门科学出现得早,也就容易想象存在某些概念上的夹杂不清。再考虑到英语的复杂来源,以及热力学在德、法、英几乎同时发展的历史现实,可以想见英文科技文献中与热有关的词汇会有许多不同的面目。首先,热力学



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