气象史研究对气象科学究竟有什么用?
——来自两则例子的启示
来源:中国气象报   发布时间:2020-05-29
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张改珍 刘波
  阅读优秀的气象史研究文献是进行气象史研究的起点和基础。中国科学技术大学教授石云里的文章《康熙宫廷里的一缕机械论科学之光:在华耶稣会士介绍温度计的另一著作》和《我的气象生涯:陈学溶百岁自述》中陈学溶先生所讲的雨量观测故事都结合了“中西古今”气象史,研究意义和价值令人深思。
  石云里的研究讲述了温度计传入中国的故事。史学家认为,世上最早的温度计是意大利科学家伽利略于公元1593年发明的。直到1669年,在清朝钦天监工作的比利时耶稣会士南怀仁制作了一架空气温度计进献给康熙皇帝,并于1671年发表了《验气图说》,介绍温度计的结构、用法和工作原理。南怀仁的这项科学工作获得史学家相当的重视,也在科学史上占据重要地位,是明清西方科学东传史上的重要事件之一,标志着近代欧洲热学和气象学知识在中国最早传播。
  这看起来是一件具有进步意义的事,缺憾之处在于,南怀仁引进和介绍的是当时西方已经过时了的科学和仪器。他用被欧洲科学革命推翻的亚里士多德物理学来解释仪器的原理。当时的欧洲已经通过实验建立起新的空气物理学和热学,并由此认识到了旧空气温度计的缺陷,从而发明了新的液体温度计。但南怀仁显然对这一根本性的变革一无所知。
  虽然迟了十几年,约1687年后,耶稣会士白晋将这种新的液体温度计带进了中国,并写了介绍著作《验气寒暑表说》(简称《寒暑表说》)。《寒暑表说》介绍了新式液体温度计,指出老式气体温度计的不足,并系统引进伽利略到波义尔之间发展起来的气体静力学理论,在新机械论物理学的基础上对温度计进行理论性讨论,与南怀仁借助于亚里士多德物理学,利用“自然厌恶真空”的概念来解释温度计工作原理的做法截然不同。
  这则来自中国古代的科学传播故事告诉我们:科学是可错的,被尊为绝对权威2000多年的亚里士多德物理学,最终被欧洲科学革命推翻;科学是历史性的,有它发展的过程,人们曾经持续2000多年用亚里士多德的物理学来解释物理现象,之后新机械论物理学代替了它。由于持有科学理论的可错性和历史性,科学传播也是可错的、历史的。《验气图说》得以出版,而更为“科学”的《寒暑表说》却最终没有出版,这说明清代西方科学东传是一个复杂的过程,而通过耶稣会士建立起来的传播渠道非常脆弱。
  石云里的研究归属于气象史研究范畴。气象史研究除了本身的拓展知识价值外,还进一步通过打开历史的方式,告诉人们真正的科学是什么。气象学家通过气象史研究对气象科学本身将有更深的认识。对于科学普及来说,除了普及科学知识,同时需要传达对科学、科学精神等的认识,科学史在此方面应该发挥独特的价值。
  陈学溶在百岁自述中讲了两个关于雨量观测的故事。第一个是“1936年拉萨有5000毫米的降水”,后人看到可能会怀疑这个记录有误,因为拉萨测候所后来很多年的平均雨量只有400毫米至500毫米。但是陈学溶先生认为这是一个特殊的记录,不是错的。他基于三点得出这个判断:首先,雨量观测者徐近之是中央大学地理系的毕业生,并在西北考察团工作过一年,有很丰富的观测经验;其次,徐近之就这件事曾说过,“如果不是我在那里的话,大概连我自己都要怀疑”;此外,徐近之的两篇文章,一篇题为《拉萨今年之雨季》,介绍了1935年拉萨的降水情况,另一篇题为《拉萨旱涝说》(发表于1937年),比较分析了1935年和1936年拉萨的雨量。
  第二个故事是,中国根据国际极地年计划设立的两个高山测候所之一——峨眉山测候所曾经在13个月的观测期间,测得了9000多毫米的雨量,有人质疑这个数据的真实性。陈学溶认为这也只是一个特殊的记录。首先,峨眉山地形特殊,雨量本身变化很大,如果站点设得很密的话,常可以得到惊人的数字;其次,雨量观测负责人胡振铎也在西北考察团工作过一年,而且还带了两个毕业于第二届气象练习班的测候生,也都很有观测经验。
  陈学溶说:“我仔细阅读了徐近之先生的那两篇历史文献后,曾想到如果徐近之和胡振铎两位先生分别亲自观测到的拉萨和峨眉山的雨量都不可信,我们还能相信谁的观测资料呢?”陈学溶先生对这两个数据的研究和考证也属于气象史研究范畴,是气象史研究直接影响气象科学研究的一个例子。气象史研究可能会影响或直接推动气象科学研究。
  在科学史研究领域,席泽宗先生在1955年发表的天文学史研究工作——《古新星新表》考订了中国从殷代到公元1700年间的90次新星和超新星爆发记录,它和1965年在《科学通报》第5期发表的《中朝日三国古代的新星纪录及其在射电天文学中的意义》为超新星爆发的物理模型以及恒星演化理论提供了重要依据。几十年来,这两篇天文学史文献以及席泽宗后续一系列科学史研究被各国天体物理学家在讨论超新星、脉冲星等天体以及射电、γ射线和X射线观测时频繁引用。
  长时间尺度的气象学相关研究具有与上述古天文学史研究相同的特征,因此,气象史研究特别是古气象史研究有助于推动气象科学问题解决的潜在价值。
(来源:《中国气象报》2020年5月27日四版 责任编辑:王美丽)
  
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