方以智奉命前來(lái)覲見(jiàn),還帶著三個(gè)兒子,十歲的方中德、八歲的方中通、四歲的方中履。
“拜見(jiàn)陛下!”
三個(gè)孩童,隨父親端端正正作揖。
趙瀚看得頗為喜歡,當(dāng)場(chǎng)考教了學(xué)問(wèn),便把自己的兒女也叫來(lái)。
長(zhǎng)子趙匡桓六歲,次子趙匡栐、長(zhǎng)女趙福榮、次女趙含錦都只三歲。
幾個(gè)小孩自去玩耍,趙瀚隨口問(wèn)道:“最近有什么物理研究成果?”
方以智回答說(shuō):“回稟陛下,臣發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)。一斤重的鐵塊,十斤重的鐵塊,忽略細(xì)微的空氣阻力,它們從高處落下是同時(shí)著地的。”
“果然是一個(gè)驚人發(fā)現(xiàn)。”趙瀚笑著說(shuō)。
半個(gè)世紀(jì)前,伽利略已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,比薩斜塔嘛,兩個(gè)鐵球同時(shí)落下。
只不過(guò)伽利略不曉得萬(wàn)有引力,中國(guó)這邊的萬(wàn)有引力,還是趙瀚給定下的概念。
趙瀚又問(wèn):“除此之外呢?”
方以智回答道:“臣有一個(gè)學(xué)生,通過(guò)水可以結(jié)冰、水可以加熱沸騰為蒸汽,還有鐵可以加熱化為鐵水,提出了一個(gè)非常離譜的假設(shè)。即萬(wàn)事萬(wàn)物,都有實(shí)態(tài)、水態(tài)和氣態(tài)。冰為實(shí)態(tài),加熱融化為水,再加熱蒸騰為氣。鐵是實(shí)態(tài),加熱熔化為鐵水,再加熱升騰為鐵氣。”
趙瀚笑道:“他驗(yàn)證自己的假設(shè)了嗎?”
方以智說(shuō)道:“已經(jīng)做了許多實(shí)驗(yàn),一些物品符合其假說(shuō)。但另一些物體,比如鋼鐵,根本不可能升騰為氣。還有木頭,用火燒就燃了,用鍋煎則會(huì)發(fā)燙變黑似木炭。”
趙瀚說(shuō)道:“你覺(jué)得他的假說(shuō)如何?”
方以智回答:“臣認(rèn)為應(yīng)該是正確的。鐵水無(wú)法蒸騰為氣,可能是加熱還不夠。至于木頭……暫時(shí)還無(wú)頭緒。”
“有沒(méi)有可能,實(shí)態(tài)、水態(tài)和氣態(tài),必須要純粹的物質(zhì),”趙瀚循序善誘,“鹽水也是水,但摻了鹽。把鹽水煮沸之后,水變成氣都沒(méi)了,剩下的就全是鹽,煮鹽法便是這么來(lái)的。因此,鹽水不是純水。還有那木頭,新鮮的木頭有水分,烘烤或者晾曬變輕,這是因?yàn)槟绢^里的水份蒸發(fā)了。再加熱燃燒,就會(huì)變成木炭,肯定也是什么東西變了?”
方以智沉思,始終也想不明白。
趙瀚提醒說(shuō):“不如制作一個(gè)溫度計(jì)。”
“何謂溫度計(jì)?”方以智問(wèn)道。
趙瀚說(shuō)道:“鐘表有刻度,可記錄時(shí)間。秤桿有刻度,可稱量物重。為何不造一個(gè)工具,用來(lái)測(cè)量冷熱呢?”
方以智越想越迷糊:“水溫可用手測(cè),如何用工具來(lái)測(cè)?”
趙瀚笑道:“你有沒(méi)有注意到,冬季在室外放一桶水,結(jié)冰之后體積會(huì)變大?又或者一扇門(mén),冬天可以輕松關(guān)閉,到了夏天卻會(huì)撞到門(mén)框?”
方以智仔細(xì)想了想:“還真是這樣。”
“我猜測(cè),萬(wàn)事萬(wàn)物,體積會(huì)隨冷熱改變,”趙瀚說(shuō)道,“不如用玻璃制造一器具,向里面灌入水銀,再標(biāo)記相應(yīng)刻度。放在熱水里,水銀柱的高度不一樣,放在冷水里,水銀柱的高度又不一樣。便把即將結(jié)冰的水,其水溫定為零度,在溫度計(jì)上標(biāo)記刻度。再把即將煮沸的水,其水溫定為一百度。如此,從零度到一百度,均分為一百個(gè)刻度,便可知道每一度是多少,便可測(cè)量各種物體的冷熱。”
方以智再次開(kāi)始思考。
趙瀚繼續(xù)說(shuō):“玻璃傳熱不便,可在溫度計(jì)弄一觸針,連接里面的水銀,便以銅為溫度計(jì)的觸針。”
就此,方以智坐立不安,顯然想立即回家做實(shí)驗(yàn)。
因?yàn)樾畔⒘刻罅耍紫鹊米C明“熱脹冷縮”原理。
熱脹冷縮,寥寥四個(gè)字,卻是人類邁入蒸汽時(shí)代的鑰匙。