一个贵族和他发明的温度计

我读中学的时候，在能读到的中文文献里，“贵族”这个词总是跟两个形容词密不可分，一个是残暴，一个是昏庸。

肯定有不少贵族既残暴又昏庸，但也肯定不是每个贵族都这样，至少费迪南多二世不昏庸，我敢说他比一些地方的院士更有科学素质，因为他发明了一种相当可靠的温度计。

在古代，无论东西方，医生们都会说寒热干湿，用这些概念来分析疾病起因。但这些概念都没有明确的测量方法。什么算热，什么算寒，只能“凭感觉”。

最早试图客观测量热度的人是伽利略。我们现在知道，所谓热，其实就是物质分子运动加速。但伽利略时代，人们还不知道这一点，何况，就算知道，那时也没法直接测量分子的运动速度。但伽利略作为现代科学先驱，很有思辨能力。他知道物质受热会膨胀，这属性就大可以利用起来。1603年，他做了个实验，把一根玻璃管一头封闭，再往里面灌注热空气，然后把开口那头插入一盆水里，等待玻璃管里的热气冷却。冷却的空气体积收缩，形成负压，就把盆里的水给吸入，在玻璃管里形成一个水柱。

他把此时的水柱高度标记一下，然后坐等天气变化。他的推理是：如果室温上升，管子里的空气温度也会上升，体积也就膨胀，于是会把水柱向下压下来一些。而如果室温下降，水柱就会反过来往上升一些。

实验证实了他的推理。这就是最早的温度计。

但这个温度计有个缺点：水盆是敞开的，直接接触大气，这就意味着，不光室温可以影响水柱高度，大气压也可以。天气变化的时候，大气压也会变化的，这就干扰了伽利略温度计的准确性。

做出改进的是费迪南多二世，托斯卡纳大公，美第奇家族成员，伽利略的赞助人。他设计的温度计是一个玻璃球上支棱出一根玻璃管，玻璃球里装酒精，因为酒精需要零下一百多度才凝固，这就不用担心寒冬里温度计冻结。酒精把玻璃球填满，还稍微富余一点，刚好进入玻璃管的下端，然后把玻璃管顶部给封闭，这样一来，这个球管合体变成一个全封闭系统，跟大气完全隔绝，从而避免了大气压的干扰，唯一可能产生影响的是室温。玻璃球里的酒精受室温影响，有轻微的膨胀或是收缩，很轻微，但那根玻璃管很细，即使非常轻微的体积变化，也足以推动酒精在管子里上升或是下降，于是可以用来观察温度变化。

酒精是透明的，看不清，不过这没关系，加点“龙血”（一种深红色树脂颜料）就可以了。

这样的温度计被广泛使用，虽然后来出现了水银温度计，但酒精的冰点更低，所以一直没退役，至今依然是很实用的温度计，细节上固然有一些改进，基本原理却是费迪南多二世奠定的。

一个人能发明这样的东西，怕是很难跟“昏庸”搭上关系。至于残暴，似乎也不大容易立论。费迪南多一直赞助伽利略做研究。伽利略倡导日心说，让神造论面子下不来，教廷要审判伽利略，费迪南多二世尽力保护，后来迫于乌尔班八世的压力，不得不让伽利略到教廷受审。伽利略被定罪软禁之后，费迪南多二世从中斡旋，让伽利略能回到托斯卡纳，住在一幢别墅里，还经常去探望他，确保他可以继续完成《关于两个主要世界体系的对话》。所以伽利略把这部书题献给了费迪南多二世。

图为费迪南多二世在查看他的温度计。来源：sutori.com