物理学咬文嚼字之二十八温度_阅尽冷暖说炎凉_曹则贤

《物理学咬文嚼字之二十八温度_阅尽冷暖说炎凉_曹则贤》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理学咬文嚼字之二十八温度_阅尽冷暖说炎凉_曹则贤（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 物理# 38 卷 (2009年) 10 期 http:P Pwww. wuli. ac. cn物理学咬文嚼字物理学咬文嚼字之二十八温度: 阅尽冷暖说炎凉曹则贤( 中国科学院物理研究所 北京 100190)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 ,) T homas D. McGee摘 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

2、命. 注意到地球的平均温度约为15bC,生命的物质基础之一是水而水的凝固点为 0 bC, 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, 在其他文化中大概也应如此, 毕竟/ 环球同此凉热03).冷热的概念在人体发育的早期就

3、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.1) 罗隐可算深知人间冷暖, 一句/ 我未成名君未嫁, 算来都是不如人0道出古今多少人的椎心之痛. ) 笔者注2) 许多动物为了找寻温度合适的外部环境不得不每年都作长距离的迁徙. 人类的策

4、略是发展出了取暖和乘凉的科学与技术。热力学和电动力学能很好地解释趋炎附势现象, 因此也应该是社会学的理论基础. ) 笔者注3) 语出毛泽东5念奴娇. 昆仑6, 作于 1935 年. ) 笔者注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的早, 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, 热力学关注的基本量是热量( li ng) , 是能量的一种特殊形式. 中文里热如今既是具体的名词( 溶解热) , 也是抽象名

5、词代表/ 热的0这种感觉、 这件事( 旅游热) , 也是形容词( 热心肠) ; 相应地, 德语里/ 热的0是 heiB,而具体名词热, die Wrme, 对应的形容词却是温暖, warm; 英语里 / 热的0一词, hot, 来自德语 heiB,但是词形变化丰富: / 热的0这种感觉、 这件事为hotness, 热量则是 heat. 德语形容词 warm 传入英语后, 其对应的名词 warmness, 是温暖的感觉, 却没有热量的意思. 汉语科技名词中涉及热的还有热解( 裂解) 的说法, 是对 pyrolysis 的翻译. Pyros 来自#751#物理学咬文嚼字http:P Pwww. w

6、uli. ac. cn 物理# 38 卷 ( 2009 年)10期希腊语 PGcQ , 是火的意思. 同样与火同源的字还有fever ( 发热、 发烧) , 德语为 das Fieber. 如果知道中 文的/ 热0字, 从火, 是形声词, 这一点就很好理解.热学作为一门学科在德语里为 Wrmetheorie,英文为 heat theory, 此为热力学的前身. 热力学,thermodynamics ( thermo + dynamic) , 来自希 腊 语. 但是, 希腊语 H E Q LOc ( thermos) 的意思恰恰是/ 温的0, 形容词/ 热的0是 JA M SOc ( kanto

7、s) 和F E R SOc( zestos) . 说到热量, 英文中也用calorie( 汉语直接 音译卡路里, 或干脆/ 卡0) , 谈论营养保健、 运动塑身的人喜欢用/ 卡路里0代表热量. Calorie 这个词来自拉丁语 calere, 意思是 to be warm, glow, glowwith heat. Glow with heat ( 热而发光) 就是白炽灯 的原理, 后文我们会看到这个问题在近代物理学中举足轻重的地位. Calorie 在希腊语中也是/ 热的0意思, 比 如热 辐射 体 radiator , 希 腊文 就 是RXcL AJA K Q IUEcQ( caloric

8、 body) . 在罗曼语族的语言中, / 热的0一词都和 calorie 相仿佛, 如这句西班牙语/ Latemperatura es una magnitud referida a las nocionescomunes de calor o fr o( 温度是度量热或冷的量)0 中的 calor.为了表征冷热的程度 ( degree of hotness orcoldness) , 人们引入了 temperature 的概念. 冷热的程 度 不 是 热 度 也 不 是 冷 度, 而 是 温 度, 如 temperature 的 本 意. T emperature 的 同 源 动 词tem

9、per为调和的意思, 如 to temper critism withreason ( 批评中加入说理) , to temper paint with oil ( 用油调漆) . 形容词 temperate 的意思是温和的, 如a temperate reply ( 温 和 的答 复) ,a temperateclimate( 温和的气候) , 等等. Temperate 若指冷热程度, 其近义词有 tepid, mild 和 lukewarm ( 舒适、 惬 意) . 莎士比亚最著名的十四行诗/ Shall I comparethee to a summers day?0 的起始两句Shal

10、l I compare thee to a summers day? Thou art more lovely and more temperate.4)其中的 temperate 指的就是好脾气、 温顺、 温婉的意思. 此外, 拉丁文 temperaturae 本意有不过分的意思, 比如关于美之标准的冷冰冰的严格对称性与其 说是要达到的标准, 勿宁说是一种在其基础上要偏离的标准: / 但这偏离不可过分( temperaturae) , 所谓在绝对的对称性中有目的地、 偷偷地塞入一些细 微的变化0 1.热的反义词是冷. 关于冷, 虽然英文的冷, cold,coldness, 也在英文物理文献中

11、时常见到, 但很多时候用到的是其它形式的词, 比如 refrigerator ( 冰箱) 、 refrigerating machine( 制冷机) . 这里的冷, fri,来自拉丁语系, 法语形容词为 froid, 西班牙语为 fr o. 相应地, 冷在希腊语中为 JQ GcO ( cryos) , 是极寒冷( chilly) 的意思, 但是在现代物理学文献中极寒冷也不足以说清楚它是多么的冷了. Cryo 出现在cryostat( 低温恒温器) 、 cryopump( 冷凝泵) 等词汇中, 这里的冷可是由液氮或液氦维持的, cryogenicrefrigerator里的温度远比家中冰箱里的更

12、低. 有时为了有所区别, 人们在表达/ 冷的0概念时会选择不 同词源的词, 如冷原子物理英文为 ultracold atomicphysics, 低温物理则写成 low-temperature physics,5低温物理6杂志因为要显得很有学问, 还要写成拉丁文 physica temperaturae humilis.在量热设备上, 文字也是比较混乱. T hermos是/ 温的0, thermometer 是量温的器材, 汉译温度 计; 但还有一个词为 thermoscope, 按说也是温度计, 但有人为了以示区别将之译为量温器、 测温器.其实, 这里的区别是, meter 的本意是测量,

13、 强调刻度; scope 的本意是看, 带 scope 的测量器材强调的是观察, 可能并不要求一定落实到一个数值. 当然这话也不对, 如今遍布各地防流感的数字式红外 thermoscope就是简单地蹦出一个数字. 显然, 人类制造的第一个量温器材只能是 thermoscope, 因为它还没有刻度. 关于meter 与 scope, 以及 metry 与scopy 之间的细微差别, 请参阅笔者此前的讨论 2.此外, 还有一类近似地利用黑体辐射性质的温度计pyrometer, 有人将之翻译成高温计. 这个翻译有点过, 因为有些 pyrometer 也只是用来监视人类的体温变化( 见下文) . 测量

14、热量的设备是calorimeter, 汉 译量热计, 用于测定化学反应、 状态变化或溶解过程所产生的热量.4) 大意是: 可否将你比作晴朗的夏日? 你却是更加秀丽、 温婉! 此诗流传的汉译被称为再创作, 已与翻译无关. ) 笔者注3 温度的物理温度是物理学中七个基本量之一,单位为Kelvin, 以英国物理学家 William T homson 的官爵,即 Lord Kelvin 命名. 在许多物理学生的头脑里, 温 度是个最基本的物理量, 一个可测量量. 1994 年夏季一个无聊的下午, 笔者在德国 Kaiserslautern 大学物理系图书馆翻阅一本名为5Heat T ransfer6的书

15、时, 忽然明白温度是不可测量的. 它的所谓测量都#752#物理学咬文嚼字物理# 38 卷 (2009年) 10 期 http:P Pwww. wuli. ac. cn要依赖一个我们未明说的、 有时甚至是根本不知道的某个物理学定律, 且测量的是其它的可测量物理量. 而即便不知道那个定律我们依然能够制造温度 计并籍此逐步地建立起热力学, 则是在笔者为中国科学院研究生院准备 2009 暑期课程时才认识到这一点的, 此时笔者在大学和研究所已经混了 27 个年头. 由于温度是对大粒子数体系的平衡态演生 ( emergent) 性质作统计描述时才能引进来的一个量, 笔者有时甚至想说温度就不是个物理的量;

16、研究少体问题的物理学家基本上是发烧的时候才从护士的嘴里听到这个词的. 而热力学之晦涩难懂, 多半是因为这些应该明确指出而又鲜有人指出的事实. 诚 如 Mcgee 指出的那样, / 温度是最难清晰定义的物质的一 般性质 ( T he concept of temperature hasbeen the most difficult of the common properties ofmatter to define clearly)0 3.当我们凭借身体感知冷热从而对环境的温度做出判断时, 我们更多的是在谈论一个传热学的问题. 热流流向我们的身体, 我们感觉是热的, 我们就断言外界温度高; 热流自我们身体流出, 我们感觉是冷的, 我们就断言外界温度低. 不过这个感觉不足以要求外界有物理上严格定义的温度, 且热流的强度必须被限制在一个很小的范围, 过大的注入和流出的 热流都可能损坏我们的感觉器官, 从而得出混乱的判