古代铸鼎图,通过观察火候推测温度高低(图源《天工开物》)
先秦《考工记》:“青气次之,然后可铸也”
相对来说,低温和常温比较方便测量,测量高温特别是超高温的难度则比较大。古代中国人早在商周时期,就找到很实用的方法,并运用于青铜器的冶炼,这便是观察“火候”。
火候,古人又称之为“火齐”,是借燃烧时火焰的变化,来推测温度高低的技术。这其实是一种“目测法”,《荀子·强国》中提到了这种方法,强调要铸造出精美宝剑,得掌握恰到好处的温度,即所谓“刑范正,金锡美;工冶巧,火齐得”。
如何通过火候推测出温度的高低?有一个成语叫“炉火纯青”,就是古人观察火候的标准之一,在火焰没有杂色,是青色火焰时,温度最高。中国第一部手工艺专著、先秦时成书的《考工记·栗氏》是这样说的:“凡铸金之状,金与锡,黑浊之气竭,黄白次之;黄白之气竭,青白次之;青白之气竭,青气次之,然后可铸也。”
这段文字,说的就是观察火候的具体方法和过程,不同火焰和颜色的变化代表不同的温度。经过现代科学验证,“火候”法相当准确,因为不同物质的气化点不同,金属加热时由于蒸发、分解、化合等作用,会生成不同焰色的气体。如青铜冶炼时出现白色烟雾,相当于摄氏907℃,锌开始挥发;炉火纯青,表明温度已达到1200℃,锌完全挥发,全是铜的青焰,此时就可以浇铸了。
这种通过观察火候推测温度的方法,在古代许多领域都有运用,如古炼丹家在炼制丹药时也是观察火候,推测丹药是否能炼成。唐医学家孙思邈《四言诗》即称:“洪炉烈火,烘焰翕赫。烟未及黔,焰不假碧。”
观测火候,在现代冶炼、制瓷等多种行业中仍在运用。如陶瓷烧制,光看温度计烧不出优质陶瓷,因为测温仪上的显示并不能准确反映物体内部温度,得依据“火候”来操作。