第六章 熱 第四節 與熱有關的發明創造

西漢《淮南萬畢術》中記載了雞蛋殼在大風中飛揚的事:「艾火令雞子飛」。東漢高誘注釋說: 「取雞子去其汁,燃艾火,納空卵中,疾風因舉之飛。」(《太平御覽》卷九二八)據此推知,將雞蛋內蛋汁吸盡(大概尚需烘乾蛋殼),通過其一端小孔將燃燒著的艾草插入殼內,在疾風下高舉蛋殼,蛋殼將自行飛揚。這可能是燃燒著的艾草使殼內溫度升高,加熱殼內氣體,並將氣體從小孔排出,整個蛋殼比重減小,加之疾風影響,因而在空中飛揚。可以說,這是熱氣球升空的一個最古老的遊戲。

有人認為,即使蛋殼內全部空氣排凈,所獲得的浮力也不可能使蛋殼上升;甚至僅有殼衣,也不能自行上升。這可能是他們沒有注意到文獻記載的「疾風」的影響,大概也沒有烘乾蛋殼。研究中國科學技術史的英國學者李約瑟博士就此有關的問題說:17世紀的歐洲人,歡度復活節時,曾作過蛋殼升空的遊戲。其方法極簡單,但要有點訣竅。吸盡蛋汁,烘乾蛋殼,然後由小孔注入少許水,並以蠟封小孔。這樣的蛋殼在炎日下逐漸呈不穩狀態,逐漸變輕,並終於飄浮起來,飄浮極短時間後即行落下。這是因為殼內水份蒸發,氣體膨脹。待小孔封蠟經日晒融化,小孔成為排氣孔,殼內蒸氣適足使殼體升空一個短時間。待蒸氣排盡,空氣再滲入,蛋殼即落下。

如果加熱空氣,造成氣流,並以此氣流推動輪軸旋轉,古代人按此原理製造的玩具稱為「走馬燈」。

上元節玩燈籠,可能起於隋唐時期。其中,「走馬燈者,剪紙為輪,以燭噓之,則車馳馬驟、團團不休。燭 滅則頓止矣」(《燕京歲時記》)。(圖6-2)它的製作方法是,在一個方形或圓形燈籠中,插一根鐵絲當立軸,軸上方裝一紙質葉輪。立軸中央裝二根交叉細鐵絲,在鐵絲每一端貼上人、馬一類剪紙。當燈籠內點燃燈燭後,熱氣上升,形成氣流,推動葉輪旋轉,於是剪紙隨立軸旋轉。剪紙的影子投射在燈籠紙罩上。從外表看,就成「車馳馬驟、團團不休」。

走馬燈又稱「馬騎燈」,在宋代盛行。宋代市上有專賣燈籠的店鋪。宋代的小說筆記對此描述甚多。周密說:「沙戲影燈,馬騎人物,旋轉如飛」(《武林舊事》卷二《燈品》)。姜夔作詩道:「紛紛鐵騎小迴旋,幻出曹公大戰年;若使英雄知底事,不教兒女戲燈前。」(《白石道人詩集》卷下《觀燈口號十首之七》)從原理上看,走馬燈是現代燃氣輪機的始祖。

與走馬燈相類似的發明物還有宋代「仙音燭」,秦漢年間的「青玉燈」。

據宋代陶谷記載,仙音燭「其狀如高層露台,雜寶為之,花鳥皆玲瓏。台上安燭。燭既燃矣,乃玲瓏皆動,丁當清妙。燭盡響絕,莫測其理」(《清異錄》卷下《器具》)。陶谷記載不夠詳備。仙音燭大概是,一個高層蠟燭台,內裝有各種小巧玲瓏的玩器,其間必裝有似走馬燈一樣的輪軸、葉輪、鐵絲。燭火燃燒時,鐵絲撥動輕小玲瓏玩物,發出叮噹響聲。燭火滅,就沒有熱氣流推動葉輪旋軸,於是音響停止。

青玉燈首次記載於《西京雜記》:「高祖初入咸陽宮,周行庫府,金玉珍寶,不可稱言。其尤驚異者有青玉五枝燈,高七尺五寸,作蟠螭〔panchi盤吃〕以口銜燈。燈燃鱗甲皆動,煥炳若列星而盈室。」(《西京雜記》卷三)這顯然是,由於熱氣流推動了作為燈台用的蟠螭的鱗甲,晃動的鱗甲在燈光下閃閃發亮。可能正是這些較早的發明物,啟發了宋代人製作各式各樣的走馬燈。

宋代詩人陸遊(公元1125—1210年)曾記述一種「省油燈」,頗有意義。省油燈原是「夾燈盞也。一端作小竅注清冷水於其中,每夕一易之。尋常燈盞為火所灼而燥,故速干。此燈不然,其省油幾半」(《老學庵筆記》卷十)。

省油燈不是普通的燈,而是夾層的。在夾層中空處,注入清涼水,就避免了燈盞本身被燈火加熱後而燈油急速蒸發的缺點,從而達到「省油幾半」的目的。這種冷卻法在現代工業中常被稱為水套冷卻。省油燈是水套冷卻的鼻祖。據陸遊說,省油燈的發明「已三百年」。可見,中國人在公元9世紀初期就發現了這種冷卻法並製造了具有現代工業意義的發明物。

與熱學有關的發明或發現還有許多。我們不一一列舉了。

上一章目錄+書簽下一章