战地初体

科学故事：“温度计”！今天，我们已习惯了将冷热的变化用多少度这一量化概念来表示，因而无论谁对温度计都不陌生。然而，温度计究竟是怎样诞生的，那些温度又是怎样确定的呢？
18世纪以前，人们是无法准确表示气温的微小变化的。为了测定出如今普通温度计上的每一个刻度，发明家大约花了一千多年的时间。最初，冷热是凭人们的感觉主观臆测的，因为那时没有温度计，大多数人说冷了，那就是冷了。公元2世纪，一位叫加莱的希腊医生提出建议：为了看病的需要，最好分四个等级来表示人体的冷、热变化。加莱的建议??冷热的四个等级就成为没有温度计之前的温度标示了，这个不足为奇的温度准衡，在17世纪之前，一直被医学界采用。当人们生活得还不十分精致的时候，粗略的说明勉强可以应付人们了解温度变化的需要，但是对于科学研究说却不同了，它需要进行准确的温度测量。在科学发展的道路上，第一步要做的工作是应该有一个计量冷热的方法，这就是为什么要发明温度计的原因。 1575年，意大利学者希罗的一本科学著作出版了。在这本书里，他描述了许多离奇的设备。后来，一些细心的学者研究了这本著作，他们指出，这些离奇的设备中有一台仪器能够证明物体受热会膨胀。对物体热胀冷缩特性的认识直接导致了温度计的出现。世界上第一支温度计是意大利著名的天文学家、物理学家伽利略在1593年制造的。他在一根一端附有玻璃球的管子里面装入带色的液体，然后把这根管子倒放在水里制成了最原始的温度计。这时如果在球外面用不同温度的物体与球靠近或接触，由于管内空气热胀冷缩，水面就会发生升降，这样从水柱的高低就能分辨出温度的变化。这种温度计叫空气温度计，它是现代温度计的鼻祖。空气温度计虽然很灵敏，但很不完善，容易受外界大气压变化的影响，从而使所测的温度不够准确。后来，伽利略的学生继续研究，把管子制成密封的，并用酒精来代替空气。如此一来，测出的温度就准确多了。但是，因为酒精到摄氏78度就开始沸腾，所以它不能用来测量一般的高温。 1714年，荷兰阿姆斯特丹的一位名叫华仑海特的仪表商用水银代替了酒精，克服了上述的缺点。因为水银在摄氏350度才开始沸腾气化，在摄氏零下39度才开始凝固。所以水银温度计能测出较高或较低的温度。不过，那时各种温度计所取刻度的含义很不统一，都是各取所需。比如，英国皇家学会实验部主任罗伯特?胡克把水的结冰温度作为一个起点；有的医生以正常血温为起点；而牛奶场的商人则以牛奶溶点为起点；还有的天文学家以巴黎天文台地下室的温度为温度计的起点，等等。有人统计了一下，这一阶段约有27种不同刻度的温度计，它们的确方便了确定温度起点的个人，却给更多的人带来了麻烦。为此，1740年，大家经协商后一致同意以水的冰点和沸点作为温度计标准刻度的依据。但应给这两个温度作怎样的标记呢？学者们又各抒己见了。最初，发明水银温度计的华仑海特提出，把水在一个大气压下的冰点定为32度，沸点定为212度，中间划为180格，每一格定为一度，这就是华氏温度。用华氏温度计量出的温度度数，常用“F”来表示，例如华氏82度就记作“82摄氏度F”。对普通人来说，华氏温度计使用不便。 1742年，瑞典天文学家摄尔西斯设计制造了一种温度计，他把一个大气压下的水的冰点定为零度，沸点定为100度，中间划分100格，每格定为一度，这就是我们今天最熟悉的摄氏温度。气象台预报气温变化时就是采用他制定的标准。用摄氏温度计量出的温度，常用“C”来表示，例如25摄氏度，记作“25℃”。此后，国际上对温度标准还曾进行过多次修改，现在科研活动中多已采用1968年制定的国际实用温度。国际实用温度还用绝对温度来表示摄氏温度。绝对温度是英国物理学家开耳芬在1848年提出的，所以也叫开耳芬温度，简称开氏温度。它用“T”来表示，度数后面用符号“K”来表示。例如摄氏零度是水的冰点，用绝对温度来表示则是：T＝273K。绝对温度可使热力学中很多定律的公式变换起来更简单，计算起来更方便。今天人们普遍使用的温度计大多采用摄氏温度，它仍是利用液体的膨胀或收缩来测量温度变化的，液体被密封在一个玻璃泡里，玻璃泡又与一根细玻璃管相连。温度较高时，液体膨胀并在管内上升；温度较低时，液体收缩并在管内下降。液面最高处的管子上的刻度可以准确地显示当时温度是多少。体温计是温度计中的一种，现在这种在小玻璃管上刻刻度，玻璃管下端装储存水银的小玻璃泡的现代体温计是由英国医生奥尔布特于1867年创制的。

科学故事：“地震仪”
早在公元132年，中国的科学家张衡就发明了地震仪，当时称为地动仪。据《后汉书》记载，张衡的地动仪“以精铜铸成，圆径八尺，盒盖隆起，形似酒樽”。仪器内部中间设有“都柱”（相当于一种倒立型的震摆），周围有“八直”（装置在摆的周围的八组机械装置），樽外接相应东、西、南、北和东南、东北、西南、西北八个方向而设置的八条口含小铜珠的龙，每个龙头下面都有一只赡蜍张口向上。一旦发生较强的地震，“都柱”因震动失去平衡而触动“八道”中的一道，使相应的龙口张开，小铜珠即落入赡蜍口中，观测者便知道地震发生的时间和方向。地动仪成功地记录了公元138年甘肃发生的一次强震。张衡的这?重大发明一直受到中外学者的赞扬和钦佩，成为现代地震仪的先驱。张衡地动仪只能记录地震的初动方向，与近代地震仪比较，只能叫验震器。1700多年以后的1848年，意大利人契托利才制成水银验震器。在此基础上1855年意大利人帕尔米耶里发明了能记录地震强度及持续时间的仪器：一条U形玻璃管，地震对管内水银产生震动，水银面有浮标与笔连接，可在转筒表面的纸上画出标记。 1883年在日本工作的英国地震学家米尔恩等人制成了摆式地震仪。方法是把一枚坠子（摆）挂在长约1．5米的水平吊杆上，吊杆可像门一样自由横转，地面移动时坠子由于惯性趋向静止，因而相对地面运动。米尔恩的她雷仪后来发展成一种现代地震仪，由三台仪器组成，其中两台分别记录地壳东西和南北的水平运动，第三台记录上下运动（利用弹簧挂起坠子，地震时能上下运动）。米尔恩之后很多科学家为地震仪器的发展作出贡献。1888－1889年间，伯希维茨制成了光记录式水平摆，第一次记录到远震（在德国波茨坦记录到日本1889年4月17日地震）。日本大森房吉制成水平摆式地震仪，采用机械杠杆放大，熏烟记录。德国维谢特制成倒立摆式大型水平及垂直向地震仪，提高了放大倍率。俄国伽利津制成了电流计记录式地震仪，将机械能转换为电能，更大地提高了地震仪的灵敏度。此后美国的班尼奥夫在1932年制成电磁型垂直向地震仪。第二次世界大战后，地震仪的研究又有重要进展。运用电子放大方法大大提高了地震仪的放大倍率，从千倍级提高到数万倍，甚至数百万倍，观测频率范围大大展宽，遥测技术也有很大发展。1969年由“阿波罗11号”登月飞船宇航员安放了一台地震仪，通过地面遥感记录装置，得到了不少有关月球内部构造、月壳运动和组成成分的信息。地震仪不仅是观测地震的仪器，它也是探测地球内部构造的重要手段。利用人工爆炸产生的震波传入地下可探测这个区域地下地层的构造。1923年美国利用此法发现大量油田。因此，地震仪又是勘探石油、天然气的不可缺少的工具。此外，地震仪还可侦察地下核爆炸。