風(fēng)暴瓶的歷史及傳播

王思琛 薩日娜

風(fēng)暴瓶，又名天氣瓶，是一種用來預(yù)測天氣的透明玻璃瓶。風(fēng)暴瓶于18、19世紀(jì)已為歐洲熟悉并使用。法國科幻小說《海底兩萬里》[1]第12章中也提到風(fēng)暴瓶：“當(dāng)瓶中混合物分解就預(yù)告了暴風(fēng)雨的來臨”，并將其作為諾第留斯號航行必備的儀器。雨果在流亡海島期間創(chuàng)作的小說《海上勞工》[2]中，熱爾特雷船長列舉了許多預(yù)示風(fēng)暴來臨的物象征兆，其中即包含風(fēng)暴瓶：“我有一根氣候變化預(yù)測管，它顯示的征兆也不妙?！睋?jù)此推測雨果聽聞甚至見過、使用過風(fēng)暴瓶。

現(xiàn)有文獻(xiàn)資料無法確定風(fēng)暴瓶的第一發(fā)明者，由于其所含物質(zhì)都是常用的煉金藥品，故風(fēng)暴瓶很可能是當(dāng)時(shí)煉金術(shù)士的成果[3]。但在較長一段時(shí)間里，它未被當(dāng)作科學(xué)的天氣預(yù)測儀器，許多人認(rèn)為用它預(yù)測天氣是荒謬的，僅將之視為有趣的工藝品。這種情況在菲茨羅伊（R. FitzRoy）主持英國貿(mào)易部下設(shè)的氣象局工作期間得到改變，他將風(fēng)暴瓶作為一種科學(xué)的風(fēng)暴預(yù)測器在全英國范圍內(nèi)推廣使用，可以說菲茨羅伊是風(fēng)暴瓶發(fā)展史上至關(guān)重要的人物。

風(fēng)暴瓶的理論基礎(chǔ)

依據(jù)菲茨羅伊1863年出版的《天氣學(xué)手冊》[4]，風(fēng)暴瓶中只含有樟腦、水、酒精、硝酸鉀、氯化銨五種物質(zhì)。樟腦可溶于酒精，不溶于水；水與酒精可互溶，因而風(fēng)暴瓶中的液體常有結(jié)晶。實(shí)驗(yàn)表明，風(fēng)暴瓶中的結(jié)晶為樟腦晶體[5]，即風(fēng)暴瓶中硝酸鉀、氯化銨、酒精和水都是影響樟腦結(jié)晶的輔助品，它們自身不會(huì)析出晶體。風(fēng)暴瓶中的樟腦晶體變化主要受溫度影響，人們可以根據(jù)瓶中晶體形態(tài)了解過去一段時(shí)間的溫度變化，卻很難預(yù)測未來的天氣。但對當(dāng)時(shí)難以獲得精確儀器或接收天氣預(yù)報(bào)的漁民來說，風(fēng)暴瓶作為平民化儀器，仍有很高的實(shí)用價(jià)值。

風(fēng)暴瓶于18、19世紀(jì)廣為流傳，當(dāng)時(shí)人們尚未完全了解風(fēng)暴瓶的工作原理，對風(fēng)暴瓶的態(tài)度大致分為兩類。以菲茨羅伊、科學(xué)儀器制造商內(nèi)格雷蒂（H. Negretti）和贊布拉（J. Zambra）為代表，認(rèn)為溫度并不是影響結(jié)晶的唯一原因，大氣中的電也會(huì)影響瓶中結(jié)晶，故風(fēng)暴瓶可以與氣壓計(jì)、溫度計(jì)一起預(yù)測天氣。菲茨羅伊堅(jiān)信風(fēng)暴瓶中的結(jié)晶變化由空氣中的電壓導(dǎo)致：“用精密的電流計(jì)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，測量空氣中的電壓，已經(jīng)證明了這些事實(shí)?！盵4]在當(dāng)時(shí)，大氣電理論在富蘭克林、開爾文等人的發(fā)展下逐漸興起，且人們通常認(rèn)為雷暴天氣與大氣中電荷電場變化密切相關(guān)，因而菲茨羅伊認(rèn)為風(fēng)暴瓶中晶體變化受大氣電的影響，故能預(yù)測天氣。

菲茨羅伊還專門致信法拉第，同他討論電對風(fēng)暴瓶的影響，然而法拉第對菲茨羅伊的理論給予否定。1861年10月19日，法拉第在回信中寫道：“我認(rèn)為除了溫度外，沒有什么因素能夠影響混合物的狀態(tài)?！盵5]

以法拉第、湯姆林森（C. Tomlinson）為代表，認(rèn)為風(fēng)暴瓶中的結(jié)晶變化只受溫度影響，不能預(yù)測天氣。湯姆林森1863年在《倫敦、愛丁堡、都柏林哲學(xué)雜志和科學(xué)院雜志》上發(fā)表了題為《關(guān)于俗稱風(fēng)暴瓶的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)》的文章，詳述他關(guān)于風(fēng)暴瓶做的多組實(shí)驗(yàn)和結(jié)論，認(rèn)為風(fēng)暴瓶是一種粗糙的溫度計(jì)，且效果不如溫度計(jì)，因?yàn)樗鼪]有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，甚至在同一地區(qū)的兩所不同房子中的風(fēng)暴瓶，由于受到不同的輻射，瓶中的結(jié)晶狀況也不相同。

即便幾位科學(xué)家不認(rèn)同風(fēng)暴瓶準(zhǔn)確預(yù)測天氣的能力，菲茨羅伊仍致力于向民眾推廣，其原因在于雖然風(fēng)暴瓶的效果不如某些精密儀器準(zhǔn)確，但它作為粗糙溫度計(jì)的作用已被科學(xué)家認(rèn)可，適用于普通漁民、水手。

風(fēng)暴瓶的詞源和起源

風(fēng)暴甁詞源探析

英文中對風(fēng)暴瓶的稱呼多種多樣，一般稱之為the storm glasses（風(fēng)暴瓶）、FitzRoys storm barometers（菲茨羅伊風(fēng)暴晴雨表）、chemical weather glass（化學(xué)天氣瓶）、camphor glass（樟腦瓶）、the weather glass（天氣瓶）、the camphor storm glass（樟腦風(fēng)暴瓶）等。其中有兩個(gè)關(guān)鍵詞：barometer和glass，即風(fēng)暴瓶的主體，它們的修飾詞多變，chemical、camphor、storm和weather分別體現(xiàn)了風(fēng)暴瓶所含物質(zhì)、工作原理和應(yīng)用方向的特點(diǎn)。不過，在氣象儀器發(fā)展歷史中，weather glass一般是所有反映天氣狀況的玻璃儀器的統(tǒng)稱，風(fēng)暴瓶只是其中一種?！短鞖鈱W(xué)手冊》正文中對風(fēng)暴瓶的稱呼是camphor glass，以瓶中含有的特殊物質(zhì)樟腦命名；在附錄中，兩次稱為storm glass，且有so-called前綴。結(jié)合上下文，可推測當(dāng)時(shí)storm glass是一種俗稱，流傳廣泛卻不正式，camphor glass是更為學(xué)術(shù)和正式的用語。而chemical weather glass一名出現(xiàn)在威克里布（Wiegleb）1791年的《近代化學(xué)發(fā)現(xiàn)發(fā)展史》[6]一書中，chemical一詞凸顯了風(fēng)暴瓶有別于基于其他物理性質(zhì)制造的天氣預(yù)報(bào)儀的特色。由于storm glass一名既能反映風(fēng)暴瓶的特性，又是現(xiàn)今常用詞語，故本文統(tǒng)一稱為storm glass（風(fēng)暴瓶）。

法語中對風(fēng)暴瓶的稱呼除baromètre de Fitzroy，bouteille tempête，verres-de-tempêtes三種英文名稱的直譯外，還有由法國律師、氣象愛好者勒戈（P. Legaux）所起的特殊稱呼“pronostic”，取“預(yù)測”之意。

風(fēng)暴瓶在日語中常被稱為：天気管（てんきかん）、嵐の壜（あらしのびん）、風(fēng)雨計(jì)（ふううけい）、測候器（そっこうき）等。

漢語對風(fēng)暴瓶的稱呼更為豐富且皆譯自英文，如天氣瓶、風(fēng)暴瓶、晴雨表、風(fēng)雨表、風(fēng)雨計(jì)、寒暑表、辨天時(shí)表等。這些名稱繁多混亂，有的譯名將風(fēng)暴瓶與氣壓表、溫度計(jì)混作一談，經(jīng)過歲月的淘煉，現(xiàn)已廢棄不用?，F(xiàn)在常用的“天氣瓶”和“風(fēng)暴瓶”都是英文名稱的簡單直譯。西方氣象學(xué)知識傳入我國之際，“Barometers”“thermometers”分別被翻譯成“風(fēng)雨針/表”（今氣壓計(jì)）“寒暑針/表”（今溫度計(jì)）等。當(dāng)時(shí)的“風(fēng)雨表”通過測空氣壓力來預(yù)知風(fēng)雨，即今天的氣壓表，因此將風(fēng)暴瓶稱為“風(fēng)雨計(jì)/表”的譯者認(rèn)可風(fēng)暴瓶預(yù)測天氣的能力，甚至認(rèn)為風(fēng)暴瓶的原理與氣壓表的原理有相似之處。傅蘭雅（J. Fryer）和江衡翻譯的《測候器圖說》[7]中將風(fēng)暴瓶創(chuàng)造性地翻譯為“辨天時(shí)表”，既與其他儀器有所區(qū)分，又展現(xiàn)了風(fēng)暴瓶的功用，遺憾的是這一名稱未被時(shí)人廣泛接受。從風(fēng)暴瓶的形態(tài)來看，“瓶”比“表”更合適。然而包括傅蘭雅在內(nèi)的許多人都使用“表”而非“瓶”，可能是借鑒barometers譯名的緣故。這些混亂的譯名體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)人們對風(fēng)暴瓶中結(jié)晶原理的理解及對風(fēng)暴瓶用途的認(rèn)識的不同。

風(fēng)暴瓶的起源

風(fēng)暴瓶可能是中世紀(jì)煉金術(shù)士的成果，但具體起源已不可考。《天氣學(xué)手冊》中明確提出，一百多年前風(fēng)暴瓶在英國被生產(chǎn)制造，但很難確定它的創(chuàng)造者[4]。可以明確的是它曾被售賣于老倫敦橋上一家有“山羊和指南針”標(biāo)志的店中。羅杰（K.Roger）在《老倫敦橋周圍的標(biāo)志和酒館》一書中記載，在老倫敦橋上有一家以“山羊和指南針”為名的酒吧，可推測菲茨羅伊所指的風(fēng)暴瓶可能就在這家酒吧售賣。

然而，菲茨羅伊于1861年記載，大約在40年前，一位叫馬拉克雷迪（Malacredi）的意大利人將風(fēng)暴瓶引入英國，這與他的《天氣學(xué)手冊》中所說的一百多年前風(fēng)暴瓶在英國已經(jīng)開始生產(chǎn)制造前后矛盾。意大利起源說并非菲茨羅伊的個(gè)人觀點(diǎn)，法國也有許多支持者，如哈瓦那氣象臺(tái)臺(tái)長波伊（A. Po？y），他認(rèn)為風(fēng)暴瓶最初由不知名的意大利人制造。此外，也有人提出風(fēng)暴瓶由法國律師勒戈發(fā)明，勒戈利用名為“pronostic”的儀器，從1776—1781年進(jìn)行觀測并預(yù)測風(fēng)暴的產(chǎn)生及相對大小。同菲茨羅伊一樣，勒戈已被證實(shí)并非風(fēng)暴瓶的創(chuàng)造者，比安奇（Bianchi）1782年出版的小冊子指出一位名叫菲奧羅尼（Fioroni）的意大利物理儀器制造者給出了風(fēng)暴瓶的介紹和配方，同時(shí)表明風(fēng)暴瓶的創(chuàng)造者不知為何人。[8]

由此可見，即便在菲茨羅伊和勒戈生活的時(shí)期，也無法明確風(fēng)暴瓶的發(fā)明者及創(chuàng)造時(shí)間，解開發(fā)明者之謎或許還有待新資料的發(fā)掘與研究。

菲茨羅伊的貢獻(xiàn)

菲茨羅伊作為英國海軍中將，在航海領(lǐng)域有諸多貢獻(xiàn)。他是英國氣象局的創(chuàng)始人，同時(shí)也是著名的“貝格爾號”（the beagle）的船長，他曾邀請達(dá)爾文遠(yuǎn)航，成為達(dá)爾文進(jìn)化論的見證者。長期的海上航行經(jīng)歷讓他對海上風(fēng)暴預(yù)警產(chǎn)生濃厚的興趣，意識到風(fēng)暴預(yù)測對海上航行人員生命和財(cái)產(chǎn)的重要性。正如穆爾（P. Moore）的評價(jià)：“如果說《物種起源》是科學(xué)對過去的擅自闖入，那么天氣預(yù)報(bào)就意味著對神圣未來的入侵。”[9]

菲茨羅伊年輕時(shí)就讀于皇家海軍學(xué)校，他對當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的氣象學(xué)知識十分了解，在蒲福（F. Beaufort）的指揮下開始從事氣象、水道的測量工作；此外，同海員、漁民的密切接觸使他積累了許多天氣預(yù)測的經(jīng)驗(yàn)性知識。1856年成為氣象局局長的菲茨羅伊“向60個(gè)港口發(fā)放氣壓計(jì)并附使用說明，以便他們了解氣壓變化與風(fēng)的關(guān)系。他從1861年開始在氣象局收集英國國內(nèi)15個(gè)地方的天氣電報(bào)，并通過巴黎收集歐洲各地的天氣資料，每天向報(bào)紙（《泰晤士報(bào)》）提供天氣圖，在各個(gè)港口做出暴風(fēng)標(biāo)志，發(fā)布暴風(fēng)警報(bào)”[10]，并在一些地區(qū)雇傭?qū)Ｈ司S護(hù)保養(yǎng)，這一行為受到許多漁民的感激與贊譽(yù)。然而，由于當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)條件的限制，暴風(fēng)警報(bào)的準(zhǔn)確率較低，巨大的挑戰(zhàn)和壓力使他的精神狀態(tài)愈發(fā)糟糕，最終選擇自殺。1878年，國際氣象組織成立，菲茨羅伊被正式確認(rèn)為天氣預(yù)報(bào)的創(chuàng)始人和氣象學(xué)泰斗，這位氣象預(yù)報(bào)事業(yè)的先驅(qū)者終于得到世界認(rèn)可，獲得了他應(yīng)有的地位和名分。[11]

菲茨羅伊不僅是一位船長，更是一名嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)家，在當(dāng)時(shí)他把風(fēng)暴瓶這一并不被許多人認(rèn)可其科學(xué)性的瓶子作為預(yù)測天氣的儀器，并在英國推廣，除了他認(rèn)為風(fēng)暴瓶在電理論中具有科學(xué)性外，更主要的原因在于其便捷性。在菲茨羅伊所處的時(shí)代，社會(huì)底層的大部分海員和漁民并不具備讀取復(fù)雜氣象儀器和分析數(shù)據(jù)的能力，在英國《1870年初等教育法》頒布之前，許多同時(shí)代的人都不熟悉按尺度測量溫度[12]，讀取溫度計(jì)的數(shù)值是上流階級的風(fēng)尚。相較而言，風(fēng)暴瓶只需觀察瓶中結(jié)晶的多少與形態(tài)，更易于普通海員和漁民使用，因此，在一定程度上，風(fēng)暴瓶在19世紀(jì)的推廣比溫度計(jì)有更大的實(shí)際意義。至今仍有人將風(fēng)暴瓶稱為“FithRoys storm barometers”，正是由于菲茨羅伊發(fā)放的氣壓計(jì)中不僅有溫度計(jì)還包含風(fēng)暴瓶。

風(fēng)暴瓶向東方傳播

1864年2月20日刊載于《科學(xué)美國人》上的一篇文章簡單記載了風(fēng)暴瓶的配方及使用方法，可見那時(shí)風(fēng)暴瓶已漂洋過海，被作為預(yù)測風(fēng)暴的儀器進(jìn)行推廣。風(fēng)暴瓶于江戶時(shí)期通過長崎的出島傳到日本。人們在北海道江差町發(fā)現(xiàn)3個(gè)風(fēng)暴瓶。中本泰任的研究表明[13]，西川如見1708年出版的著作中記載的荷蘭特產(chǎn)“升降圖”正是風(fēng)暴瓶：升降圖長一尺，瓶中包含樟腦，可測四季天氣變化。然而對此尚有爭議，也有學(xué)者認(rèn)為“升降圖”是荷蘭傳入日本的溫度計(jì)。在中國，傅蘭雅和江衡于1879年的譯著《測候器圖說》是中國目前有文本可考的最早介紹風(fēng)暴瓶的制作與使用方法的文獻(xiàn)?？梢婏L(fēng)暴瓶在世界范圍內(nèi)廣泛傳播，尤其是在東亞地區(qū)。

有關(guān)風(fēng)暴瓶的記載首次出現(xiàn)在《測候器圖說》中。該書于1880年在《格致匯編》1—4卷連載刊行，翻譯自意大利裔英籍科學(xué)儀器制造商內(nèi)格雷蒂和贊布拉1864年的著作[14]。原書共16章，主要介紹風(fēng)雨表、寒暑表、測濕表的使用方法與原理及對風(fēng)、雨、電、電臭的測量。傅蘭雅在譯書中將16章整合為7部分，附74幅圖，翻譯基本詳實(shí)準(zhǔn)確。從前言可知，當(dāng)時(shí)對氣象學(xué)儀器的描述極少，即便非常詳盡的科學(xué)記錄中也只一筆帶過，內(nèi)格雷蒂和贊布拉在書中對每一種氣象儀器都有詳細(xì)介紹，希望大眾和有專業(yè)需求的讀者都能讀懂、使用。在儀器的選擇上他們也頗費(fèi)心思，摒棄老舊儀器，選取雖沒有很大實(shí)際意義卻新穎靈巧的儀器；或是沒有嚴(yán)格的科學(xué)原理，但作為簡單的反映天氣現(xiàn)象的儀器或貿(mào)易品來說很重要的儀器，風(fēng)暴瓶屬于后者。

在《測候器圖說》中，風(fēng)暴瓶以“辨天時(shí)表”一名出現(xiàn)在“雜器”章第一節(jié)，講述了風(fēng)暴瓶的歷史、樣式、內(nèi)含物、工作原理及用之判斷天氣的方法?！百M(fèi)次來書中論此器云……”中“費(fèi)次來”指的就是菲茨羅伊，“書”指的正是《天氣學(xué)手冊》，但文中沒有配圖。

近代報(bào)刊中對風(fēng)暴瓶的記載較多，且不同文章對風(fēng)暴瓶的稱呼不同：《農(nóng)工商報(bào)》在1907創(chuàng)刊當(dāng)年即刊載《新法：工業(yè)：辨天時(shí)表之發(fā)明》一文，內(nèi)容與《測候器圖說》大致相同。以“進(jìn)步思想鼓勵(lì)國人”為宗旨的綜合性刊物《進(jìn)步》，在1913年小制造廠欄目中的《風(fēng)雨計(jì)》一文，簡要介紹了風(fēng)暴瓶的制作及使用方法。主要面向中小學(xué)師生及市民大眾的《科學(xué)世界（南京）》于1936年刊載《晶體風(fēng)雨表》的文章，除介紹制作及使用方法外，還提到風(fēng)暴瓶常與寒暑表搭售。著重介紹各種小工藝的制造方法和配方，力求實(shí)用的半月刊《小工藝》在1939年的《家庭化學(xué)風(fēng)雨表》一文中，簡單描述了風(fēng)暴瓶的配方及使用方法。

將以上4種報(bào)刊記載與《測候器圖說》中關(guān)于風(fēng)暴瓶配方的描述進(jìn)行比較，可以看出，傳至中國的配方大致分為兩種，一種是以《測候器圖說》和前兩個(gè)文獻(xiàn)為代表的以錢、分、釐為單位的配方；另一種是以后兩種文獻(xiàn)為代表的以克為單位的配方。雖然兩種配方的計(jì)量單位不同，換算后各物質(zhì)含量比大致相同。

據(jù)目前搜集到的資料來看，并沒有找到風(fēng)暴瓶傳入中國的實(shí)物證據(jù)，這有待進(jìn)一步考察挖掘。

風(fēng)暴瓶在中國沒有如在英國、日本流傳廣泛，一方面由于英國和日本作為島國與海洋關(guān)系密切，更關(guān)注風(fēng)暴的預(yù)測；另一方面由于當(dāng)時(shí)西方傳入中國的氣象儀器和氣象學(xué)理論已臻成熟，如英國醫(yī)生合信（B. Hobson）的《博物新編》一書介紹了溫度計(jì)和氣壓表，“風(fēng)雨針”中水銀的升降可以預(yù)測風(fēng)雨，其功效與風(fēng)暴瓶相同，故人們更多地選用便于攜帶的風(fēng)雨針而不是需要固定于某一處的風(fēng)暴瓶。此外，登州文會(huì)館等學(xué)堂系統(tǒng)教授物理學(xué)、氣象學(xué)等相關(guān)知識，天氣預(yù)報(bào)也被逐漸推廣，因而風(fēng)暴瓶對于普通漁民的作用也趨衰微。

現(xiàn)如今，實(shí)驗(yàn)已證明風(fēng)暴瓶中結(jié)晶變化只受溫度影響，不再具有天氣預(yù)報(bào)的實(shí)際功用，然而風(fēng)暴瓶依舊憑借其賞玩性在市面上流行。鑒于風(fēng)暴瓶內(nèi)蘊(yùn)含的結(jié)晶學(xué)理論，許多學(xué)校將之作為初中化學(xué)課本“溶解”的課外延伸實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生更好地理解溶解理論。

雖經(jīng)科學(xué)驗(yàn)證風(fēng)暴瓶無法準(zhǔn)確預(yù)測天氣，但風(fēng)暴瓶作為時(shí)代的產(chǎn)物，如實(shí)地反映了當(dāng)時(shí)的科學(xué)認(rèn)知水平與科學(xué)探索過程，且在氣象學(xué)知識尚未普及、儀器標(biāo)準(zhǔn)化量度未被廣泛接受學(xué)習(xí)的歐洲，甚至同期的日本，風(fēng)暴瓶都作為普通漁民和底層海員預(yù)測風(fēng)暴、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的有效工具，廣泛流傳并使用。風(fēng)暴瓶作為科學(xué)與經(jīng)驗(yàn)交織的時(shí)代的縮影，從科學(xué)史的角度可以更好地理解科學(xué)與文化的關(guān)系；通過風(fēng)暴瓶在中國和日本的傳播，可以透視出東西方科技文化的交流。

[本文獲上海交通大學(xué)文理交叉研究項(xiàng)目“中日歷史上的測量術(shù)比較研究”（項(xiàng)目編號15JCMZ01）資助]

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關(guān)鍵詞：風(fēng)暴瓶 天氣預(yù)報(bào) 菲茨羅伊 晴雨計(jì) ■