南怀仁的温度计是有缺陷的:该温度计管子的一端是开口的,与外界大
气相通,这使得其测量结果会受到外界大气压变化的影响。他之所以这样设计,是受亚里士多德“大自然厌恶真空”这一学说影响的结果。考虑到早在1643年,托里拆利(E. Torricelli,1608-1647)和维维安尼(V. Viviani,1622-1703)已经提出了科学的大气压概念,发明了水银气压计,此时南怀仁还没有来华,他应该对这一科学进展有所知晓。可他在20多年之后,在解释其温度计工作原理时,采用的仍然是亚里士多德学说,这种做法,未免给后人留下了一丝遗憾。而且,他的温度计的温标划分是任意的,没有固定点,因此它不能给出被大家公认的温度值,只能测出温度的相对变化。这种情况与温度计量的要求还相距甚远。
在西方,伽利略(Galileo Galilei,1564-1642)于1593年发明了空气温度计。他的温度计的测温结果同样会受到大气压变化的影响,而且其标度也同样是任意的,不具备普遍性。伽利略之后,有许多科学家孜孜不倦地从事温度计的改善工作,他们工作的一个重要内容是制订能为大家接受的温标,波义耳(Robert Boyle,1627-1691)就曾为缺乏一个绝对的测温标准而感到苦恼,惠更斯(Christiaan Huygens,1629-1695)也曾为温度计的标准化而做过努力,但是直到1714年,德国科学家华伦海特(Gabriel Daniel Fahrenheit,1686-1736)才发明了至今仍为人们所熟悉的水银温度计,[8]10年后,他又扩展了他的温标,提出了今天还在一些国家中使用的华氏温标。又过了近20年,1742年,瑞典科学家摄尔修斯(Anders Celsius,1701-1744)发明了把水的冰点作为100°,沸点作为0°的温标,第二年他把这二者颠倒了过来,成了与现在所用形式相同的百分温标。1948年,在得到广泛赞同的情况下,人们决定将其称作摄氏温标。这种温标沿用至今,成为社会生活中最常见的温标。
通过对比温度计在欧洲的这段发展历史,我们可以看到,尽管南怀仁制作的温度计存在着测温结果会受大气压变化影响的缺陷,尽管他的温度计的标度还不够科学,但他遇到的这些问题,他同时代的那些西方科学家也同样没有解决。他把温度计引入中国,使温度计成为人们关注的科学仪器之一,这本身已经奠定了他在中国温度计量领域所具有的开拓者的历史地位。
在南怀仁之后,我国民间自制温度计的也不乏其人。据史料记载,清初的黄履庄就曾发明过一种“验冷热器”,可以测量气温和体温。清代中叶杭州人黄超、黄履父女也曾自制过“寒暑表”。由于原始记载过于简略,我们对于这些民间发明的具体情况,还无从加以解说。但可以肯定的是,他们的活动,表现了中国人对温度计量的热忱。
南怀仁把温度计介绍给中国,不但引发了民间自制温度计的活动,还启发了传教士不断把新的温度计带到中国。“在南怀仁之后来华的耶稣会士,如李俊贤、宋君荣、钱德明等,他们带到中国的温度计就比南怀仁介绍的先进多了。[9]” 正是在中外双方的努力之下,不断得到改良的温度计也不断地传入了中国。最终,水银温度计和摄氏温标的传入,使得温度测量在中国有了统一的单位划分,有了方便实用的测温工具。这些因素的出现,标志着中国温度计量的萌生,而近代温度计量的正式出现,则要到20世纪,其标志是国际计量委员会对复现性好、最接近热力学温度的“1927年国际实用温标”的采用。在中国,这一步的完全实现,则是20世纪60年代的事情了。