第三节冰制望远镜
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:5711

自己用过的体温表、温度计,还有物理课上讲过什么伽利略造的温度计,都有两个重点:一是利用液体或者空气,对了,还有水银这种液态金属的热胀冷缩;二是把它们装到一个玻璃容器里,这样才能看到它们的体积变化。小理

现在没有玻璃,怎么看到体积变化呢?姜海涛觉得自己似乎有必要先把玻璃造出来。可再仔细一想,造玻璃容易吗?

如果没记错,玻璃的化学成分其实就是二氧化硅,跟砂子一样,只不过要在很高温度下烧化。杂志上讲原子弹爆炸,不就说过爆心的砂石都被高温烧成玻璃了吗?原子弹爆炸的中心,那温度得多高?1000,2000,还是3000?应该不必要那么高,否则工厂里怎么造玻璃的?可是这玻璃需要的温度,大概比炼钢炼铁还高,因为玻璃似乎是在钢铁后才发明的。我靠,这看来有点难度,除非自己能把现在那种冶炼炉的温度大大提高。提高到多少度?我靠,又转回到温度上了,怎么又跟温度计有关系。难道成死循环了?

那不用玻璃呢?嗯!应该可以啊。水晶不也是透明的吗?天然的矿石,不用烧了。不过把水晶石头磨成管子,好像太费事了吧?干别的还行。鸟的羽毛管有些是透明的,不过只有底下一小段,好像不够长,不方便观察啊。

再一想想,用玻璃是为了方便观察温度计里的液体,那只要能观察,不用玻璃这些透明的东西行不行呢?弄个上面开口的管子,在里面的液体里放一个浮子,好像也能看出液面变化呀?就是,自己怎么那么教条。干脆用铜代替玻璃做容器,还挺容易传热的。

容器的材料确定后,里面该放什么液体呢?

物理课老师讲过为什么不用水作温度计,而是要用水银、酒精、煤油什么的。理由好像有那么几条。第一,水的冰点高、沸点低,不过酒精的沸点似乎更低。第二,水的比热大,测温时对被测物体影响大。第三,第三……,妈的,第三是什么来着?对了,是水的膨胀不如水银它们大。还有第四吗?想不起来了。不过现在有水银、酒精和煤油吗?没有。那就用水?如果是测量缫丝的热水温度,用水也可以啊,反正不会超过沸点。比热大嘛,那就多测一会,或者尽量在温度计里少装点水。其它问题?干脆先试一试,不就知道行不行了。[注030301]

姜海涛立刻找来工匠,问他们能否铸造一个铜盒子,上面竖一根铜管,里面可以灌满水。得知用失蜡法可以造这种容器后,姜海涛立刻开始确定尺寸。铜盒内部边长5厘米,这样能装125立方厘米的水,也就是0.125公斤。好像不多。要不要再大点?先这样吧。上面的铜管,先把内部弄成1厘米宽的?大了点。1毫米?水柱升高更明显,但太细了,没法放浮子。要不折中,先弄5毫米看看?

在得知这个容器只是装点水,不考虑外观,内部尺寸也不是严格要求后,工匠们决定用简单的分铸法制造,把容器分成两个半盒、一根铜管。他们刚开始干,归豹突然派人来叫姜海涛。

来到大殿,姜海涛看到除了薳书、养敖,归通也在。

原来他刚刚向归豹汇报:木料储备很少,已经不够制造砲弩了。姜海涛听后一开始没太明白,归通解释了几句后他才想起来:木料不是砍下来就能用的,一般要自然风干,短的几个月,长的几年。这段时间他们制造了大批砲弩,还有翻车、曲辕犁、木船,结果让归豹他们储备的木料快速消耗。

薳书告诉姜海涛,当初他们确定砲弩等东西的制造数量时,其实考虑过木料的储备量。不过那时候因为采用新工具,木料的利用率大大提高。原先一块大圆木裂解、劈砍出的有用部分不到原来体积的三分之一,现在用框锯后可以达到三分之二,因此木料储备相当于增加了一倍。可是随后又出现了翻车、曲辕犁等新农具,它们的消耗量可不比砲弩少。姜海涛又新开发了很多试验,特别是船队的改装,让木料的消耗量马上比过去高了三四倍,结果造成了现在的木料危机。

姜海涛听后也没什么好办法。小理用锯刨下来的边角料造刨花板?上哪弄那么多胶去?最后他只能建议说:立刻加大伐木进度,增加储备;现有的木料都留下制造、维修重要工具,比如框锯、磨床等;同时减缓一些工作,木船的改装和建造首先被放慢。农具制造上,归通提议说先用一些新木料代替,这样虽然不耐用,但也可以看看使用效果,再进行改进设计,以后用补充的好木料造新的。砲弩已经完成了76辆,于是也被适当放缓,剩下的24辆在发现楚军来攻后再造也来得及,而且即便用新木料造,它们也足以撑过交战时间。

这时姜海涛问大家,见过一种透明的石头没有,叫水晶。不料这几个人都没见过,甚至都没听说过。薳书说:“你说的是玉吗?”姜海涛摇了摇头。看来这水晶不出产在这里。那别的地方呢?是不是现在的人还没有发现水晶矿?他想不明白,也没问明白,于是告诉对面几人,以后多打听打听这种透明的石头,他有大用处。

四个人奇怪地问他有什么用,姜海涛对归豹说:“公子,你现在从这大殿的门往外看,能看见那段城墙上有几只鸟吗?”归豹抬头看了看门外,眯了下眼,然后说:“看不清。养敖,你呢?”“大概三只吧。”几个人迷惑地回头看向姜海涛。“公子,如果用水晶磨成一种镜片,就能让我们不仅看见那里有几只鸟,还能看清鸟的颜色,甚至连它们的嘴巴、爪子都看得清。”“嗯?”只有薳书发出了一声惊叹,其他人似乎已经对姜海涛的“豪言壮语”有了免疫力。

姜海涛接着说:“如果找不到水晶,我们还可以在炉子里烧一些石头,造出一种叫玻璃的东西,也是透明的。所以我想再建一个炼炉,专门用来烧一些石头、砂子。”

归通首先问:“要烧哪种石头?不会是垩石吧?”“这我还不知道,所以要造一个炉子试一试。”养敖似乎有点失望:“那得多少时间?”“这?我也说不准。”姜海涛可不知道自己把各种石头一个个拿来烧,究竟能不能烧出玻璃。要是只需要一种石头或砂子,那可能还行。不过烧玻璃也可能需要几种石头、砂子混合,那就没准了。可是这个炉子他又很想造,因为还有一项东西等着他“发明”。

“公子,这炉子还可能烧出一种东西,叫水泥。它平常像石灰粉一样,加上水以后就变得像石头。如果用这东西修城墙,能非常非常坚固。”“哦?”几个人似乎一听到和打仗有关的东西,兴趣就高点。

于是姜海涛再加了把火:“前面说的那个,能看清鸟的东西叫望远镜,可以让几百米外的东西看起来好像在眼前。只要我能用炉子烧出玻璃,就可以造望远镜了。”薳书这时觉得不太能理解了:“用石头和砂子烧出透明冰的东西?”

薳书毕竟年岁大一些,对这种东西理解得有点慢。这时归通倒是先理解了:“那倒没什么奇怪。垩石一烧,结果就变成了粉末,一碰就碎,和原来的石头完全不一样了。还有铜矿,烧出来后像热蜜,冷了后又变硬,加点锡以后更硬了。海涛公子说石头能烧成透明的东西,或者粉末样的水泥,我觉得倒是有可能。不过透明的东西能让东西看起来更近?这粉末加上水,就能又变成石头?不用再烧一烧吗?”

这还真把姜海涛问住了。给他们讲讲光线的折射?光靠示意图可没法说明白。还有水泥,为什么加上水以后就变硬呢?这里面的原理姜海涛是一点都不懂。望远镜的原理倒是记得,可凭空这样说,他们未必信,除非能亲眼看到。“要是有冰就好了。”姜海涛不禁自言自语了一句。随后他愣了一下。

“冰?这里有啊?”归豹也突然冒出一句。“啊?有冰?”姜海涛立刻抬起头。“对,冰窖里就有。”归通替归豹回答说。这时姜海涛才知道,每年冬天,贵族们都会派人去湖泊里挖一些冰,甚至专门用容器冻一些冰块,放到一个深深的地窖里保存。在大诸侯国里,还有专门负责这项工作的人,叫做“凌人”,属于天官系统的。不过在小小的胡国,这项工作是一个普通的仆役负责,而且胡国冬天没那么冷,储存的冰不算多,只准备到盛夏时给归豹、姬妃他们用的。

听说有冰,姜海涛立刻说可以让大家亲眼看到东西怎么变近了,只需要给他两块冰。随后一想,他又说不要把冰拿出来,他得带工匠去冰窖里磨一磨冰块,免得冰化了。归豹看了看养敖,对方立刻说:“公子,如果真能造出这种望远镜,看那么远,到战场上还真有不少用处。”归豹立刻领悟到了这种好处。

看归豹答应了,姜海涛起身回去找人。刚走出大殿,他突然想起今天是4月1日,愚人节。“呵呵,就算我到时候造不成,那也是过愚人节给你们开的玩笑。哎!可惜浪费了这个节呀。”

回到工场,姜海涛才发现他这里没有磨制珠宝的工匠。而且在整个胡国,这种工匠都很少,因为这里不怎么出产玉石。不过在得知是要把两块冰磨成特定形状后,马上有几位工匠毛遂自荐。他们有的磨制过铜镜,有的则是磨制过石器。虽然都没有磨过冰,但几个人讨论了一下后,觉得那并不难,相反还可能更容易。姜海涛本以为春秋人磨不出光滑的表面,可是要来一面铜镜后,他却惊讶地发现铜镜表面很平坦,超过他的想象。粗磨、细磨什么的都让姜海涛长了见识。还有用鹿皮抛光,让他回忆起班上有同学戴高级眼睛,就有一块什么鹿绒布来擦镜片。

但是工匠们也碰到了一个难题,那就是姜海涛要求的形状——精确的球面。磨铜镜时可以通过表面的影像看出哪里高哪里低,然后去磨高处。现在这球面的,还是透明的冰,该怎么办呢?于是姜海涛决定对镜片进行一点改动,把一面变成平的,另一面保持球面。这样可以借助一块铜镜先磨平面。

他还和工匠们设计了一个双层平台,在底部平台中间有一个支点,一个六杆组成的特殊架子可以顶在支点上转动,这样就能检查放在上层平台的冰块是不是球面。当然,最后还是得通过冰透镜的影像来目视检查。为了组装成“望远镜”,姜海涛还设计了一个木架放置冰透镜,能调整两个镜片之间的距离。

这样准备了一天后,姜海涛带着几名工匠和特殊工具来到了冰窖,冒着寒气磨出了两块冰透镜。一块直径20厘米,厚5厘米,另外一块直径10厘米,厚4厘米。单个镜片就可以把前面的东西放大,这让工匠们感到有点不可思议。派人通知归豹等人在大殿里等好后,姜海涛带着冰透镜组装的“望远镜”来到了大殿。

归豹对于眼前的细节难以置信,因为他清晰地看到了城墙上那名甲士的脸。养敖、薳书看过后也非常惊讶。最后这台“望远镜”被归苓霸占了,直到由于冰的融化,图像开始扭曲变形。

这一下,几个人对于姜海涛要造一个炉子烧石头,从而造出一种叫“玻璃”的东西没有意见了。薳书还想起来,曾经有人烧制出一些大概类似“玻璃”的东西,但不像冰那么透明,只能透过模糊的影像。姜海涛问了几句后意识到,那可能是琉璃,古人烧制它是为了仿制玉石,追求的似乎也是类似玉石的那种色泽圆润、晶莹剔透等,而不是什么色彩都没有的透明。而且胡国这里没有懂这门手艺的。但是这消息又提醒了姜海涛一个重要东西——瓷器。

现在他们使用的器具主要是三种材料:青铜造的,上漆的木器,陶器。姜海涛记得瓷器应该是在春秋战国之后很久才有的,因为唐三彩好像就是陶器向瓷器转变过程中的一种东西。自己怎么把那么重要的东西忘了!这么看来,试验炉就更有必要了,而且没准可以在烧制出玻璃、水泥之前,就烧制出瓷器,因为瓷器的原料好像和陶器差不多,主要区别在温度上。

不过这试验炉究竟造成什么样,姜海涛觉得要先看看现在怎么烧制石灰、陶器以后,再结合冶炼炉的结构一起考虑。

在考察炉窑之前,工匠们也造好了第一个“温度计”。

[注030301]:江海涛记忆错误:水的膨胀系数要比水银大,但水银的比热容只有水的30分之一。另外,水有反常膨胀现象,在4℃附近的测量无法进行。

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