風暴瓶的歷史及傳播

王思琛 薩日娜

風暴瓶，又名天氣瓶，是一種用來預測天氣的透明玻璃瓶。風暴瓶于18、19世紀已為歐洲熟悉并使用。法國科幻小說《海底兩萬里》[1]第12章中也提到風暴瓶：“當瓶中混合物分解就預告了暴風雨的來臨”，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作的小說《海上勞工》[2]中，熱爾特雷船長列舉了許多預示風暴來臨的物象征兆，其中即包含風暴瓶：“我有一根氣候變化預測管，它顯示的征兆也不妙。”據此推測雨果聽聞甚至見過、使用過風暴瓶。

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

風暴瓶的理論基礎

依據菲茨羅伊1863年出版的《天氣學手冊》[4]，風暴瓶中只含有樟腦、水、酒精、硝酸鉀、氯化銨五種物質。樟腦可溶于酒精，不溶于水；水與酒精可互溶，因而風暴瓶中的液體常有結晶。實驗表明，風暴瓶中的結晶為樟腦晶體[5]，即風暴瓶中硝酸鉀、氯化銨、酒精和水都是影響樟腦結晶的輔助品，它們自身不會析出晶體。風暴瓶中的樟腦晶體變化主要受溫度影響，人們可以根據瓶中晶體形態了解過去一段時間的溫度變化，卻很難預測未來的天氣。但對當時難以獲得精確儀器或接收天氣預報的漁民來說，風暴瓶作為平民化儀器，仍有很高的實用價值。

風暴瓶于18、19世紀廣為流傳，當時人們尚未完全了解風暴瓶的工作原理，對風暴瓶的態度大致分為兩類。以菲茨羅伊、科學儀器制造商內格雷蒂（H. Negretti）和贊布拉（J. Zambra）為代表，認為溫度并不是影響結晶的唯一原因，大氣中的電也會影響瓶中結晶，故風暴瓶可以與氣壓計、溫度計一起預測天氣。菲茨羅伊堅信風暴瓶中的結晶變化由空氣中的電壓導致：“用精密的電流計反復實驗，測量空氣中的電壓，已經證明了這些事實。”[4]在當時，大氣電理論在富蘭克林、開爾文等人的發展下逐漸興起，且人們通常認為雷暴天氣與大氣中電荷電場變化密切相關，因而菲茨羅伊認為風暴瓶中晶體變化受大氣電的影響，故能預測天氣。

菲茨羅伊還專門致信法拉第，同他討論電對風暴瓶的影響，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：“我認為除了溫度外，沒有什么因素能夠影響混合物的狀態。”[5]

以法拉第、湯姆林森（C. Tomlinson）為代表，認為風暴瓶中的結晶變化只受溫度影響，不能預測天氣。湯姆林森1863年在《倫敦、愛丁堡、都柏林哲學雜志和科學院雜志》上發表了題為《關于俗稱風暴瓶的實驗檢驗》的文章，詳述他關于風暴瓶做的多組實驗和結論，認為風暴瓶是一種粗糙的溫度計，且效果不如溫度計，因為它沒有統一的標準，甚至在同一地區的兩所不同房子中的風暴瓶，由于受到不同的輻射，瓶中的結晶狀況也不相同。

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

風暴瓶的詞源和起源

風暴甁詞源探析

英文中對風暴瓶的稱呼多種多樣，一般稱之為the storm glasses（風暴瓶）、FitzRoys storm barometers（菲茨羅伊風暴晴雨表）、chemical weather glass（化學天氣瓶）、camphor glass（樟腦瓶）、the weather glass（天氣瓶）、the camphor storm glass（樟腦風暴瓶）等。其中有兩個關鍵詞：barometer和glass，即風暴瓶的主體，它們的修飾詞多變，chemical、camphor、storm和weather分別體現了風暴瓶所含物質、工作原理和應用方向的特點。不過，在氣象儀器發展歷史中，weather glass一般是所有反映天氣狀況的玻璃儀器的統稱，風暴瓶只是其中一種。《天氣學手冊》正文中對風暴瓶的稱呼是camphor glass，以瓶中含有的特殊物質樟腦命名；在附錄中，兩次稱為storm glass，且有so-called前綴。結合上下文，可推測當時storm glass是一種俗稱，流傳廣泛卻不正式，camphor glass是更為學術和正式的用語。而chemical weather glass一名出現在威克里布（Wiegleb）1791年的《近代化學發現發展史》[6]一書中，chemical一詞凸顯了風暴瓶有別于基于其他物理性質制造的天氣預報儀的特色。由于storm glass一名既能反映風暴瓶的特性，又是現今常用詞語，故本文統一稱為storm glass（風暴瓶）。

法語中對風暴瓶的稱呼除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“預測”之意。

風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）、風雨計（ふううけい）、測候器（そっこうき）等。

漢語對風暴瓶的稱呼更為豐富且皆譯自英文，如天氣瓶、風暴瓶、晴雨表、風雨表、風雨計、寒暑表、辨天時表等。這些名稱繁多混亂，有的譯名將風暴瓶與氣壓表、溫度計混作一談，經過歲月的淘煉，現已廢棄不用。現在常用的“天氣瓶”和“風暴瓶”都是英文名稱的簡單直譯。西方氣象學知識傳入我國之際，“Barometers”“thermometers”分別被翻譯成“風雨針/表”（今氣壓計）“寒暑針/表”（今溫度計）等。當時的“風雨表”通過測空氣壓力來預知風雨，即今天的氣壓表，因此將風暴瓶稱為“風雨計/表”的譯者認可風暴瓶預測天氣的能力，甚至認為風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]中將風暴瓶創造性地翻譯為“辨天時表”，既與其他儀器有所區分，又展現了風暴瓶的功用，遺憾的是這一名稱未被時人廣泛接受。從風暴瓶的形態來看，“瓶”比“表”更合適。然而包括傅蘭雅在內的許多人都使用“表”而非“瓶”，可能是借鑒barometers譯名的緣故。這些混亂的譯名體現了當時人們對風暴瓶中結晶原理的理解及對風暴瓶用途的認識的不同。

風暴瓶的起源

風暴瓶可能是中世紀煉金術士的成果，但具體起源已不可考。《天氣學手冊》中明確提出，一百多年前風暴瓶在英國被生產制造，但很難確定它的創造者[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”標志的店中。羅杰（K.Roger）在《老倫敦橋周圍的標志和酒館》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）的意大利人將風暴瓶引入英國，這與他的《天氣學手冊》中所說的一百多年前風暴瓶在英國已經開始生產制造前后矛盾。意大利起源說并非菲茨羅伊的個人觀點，法國也有許多支持者，如哈瓦那氣象臺臺長波伊（A. Po？y），他認為風暴瓶最初由不知名的意大利人制造。此外，也有人提出風暴瓶由法國律師勒戈發明，勒戈利用名為“pronostic”的儀器，從1776—1781年進行觀測并預測風暴的產生及相對大小。同菲茨羅伊一樣，勒戈已被證實并非風暴瓶的創造者，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暴瓶的介紹和配方，同時表明風暴瓶的創造者不知為何人。[8]

由此可見，即便在菲茨羅伊和勒戈生活的時期，也無法明確風暴瓶的發明者及創造時間，解開發明者之謎或許還有待新資料的發掘與研究。

菲茨羅伊的貢獻

菲茨羅伊作為英國海軍中將，在航海領域有諸多貢獻。他是英國氣象局的創始人，同時也是著名的“貝格爾號”（the beagle）的船長，他曾邀請達爾文遠航，成為達爾文進化論的見證者。長期的海上航行經歷讓他對海上風暴預警產生濃厚的興趣，意識到風暴預測對海上航行人員生命和財產的重要性。正如穆爾（P. Moore）的評價：“如果說《物種起源》是科學對過去的擅自闖入，那么天氣預報就意味著對神圣未來的入侵。”[9]

菲茨羅伊年輕時就讀于皇家海軍學校，他對當時最先進的氣象學知識十分了解，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測的經驗性知識。1856年成為氣象局局長的菲茨羅伊“向60個港口發放氣壓計并附使用說明，以便他們了解氣壓變化與風的關系。他從1861年開始在氣象局收集英國國內15個地方的天氣電報，并通過巴黎收集歐洲各地的天氣資料，每天向報紙（《泰晤士報》）提供天氣圖，在各個港口做出暴風標志，發布暴風警報”[10]，并在一些地區雇傭專人維護保養，這一行為受到許多漁民的感激與贊譽。然而，由于當時科學技術條件的限制，暴風警報的準確率較低，巨大的挑戰和壓力使他的精神狀態愈發糟糕，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為天氣預報的創始人和氣象學泰斗，這位氣象預報事業的先驅者終于得到世界認可，獲得了他應有的地位和名分。[11]

菲茨羅伊不僅是一位船長，更是一名嚴謹的科學家，在當時他把風暴瓶這一并不被許多人認可其科學性的瓶子作為預測天氣的儀器，并在英國推廣，除了他認為風暴瓶在電理論中具有科學性外，更主要的原因在于其便捷性。在菲茨羅伊所處的時代，社會底層的大部分海員和漁民并不具備讀取復雜氣象儀器和分析數據的能力，在英國《1870年初等教育法》頒布之前，許多同時代的人都不熟悉按尺度測量溫度[12]，讀取溫度計的數值是上流階級的風尚。相較而言，風暴瓶只需觀察瓶中結晶的多少與形態，更易于普通海員和漁民使用，因此，在一定程度上，風暴瓶在19世紀的推廣比溫度計有更大的實際意義。至今仍有人將風暴瓶稱為“FithRoys storm barometers”，正是由于菲茨羅伊發放的氣壓計中不僅有溫度計還包含風暴瓶。

風暴瓶向東方傳播

1864年2月20日刊載于《科學美國人》上的一篇文章簡單記載了風暴瓶的配方及使用方法，可見那時風暴瓶已漂洋過海，被作為預測風暴的儀器進行推廣。風暴瓶于江戶時期通過長崎的出島傳到日本。人們在北海道江差町發現3個風暴瓶。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“升降圖”正是風暴瓶：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，也有學者認為“升降圖”是荷蘭傳入日本的溫度計。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暴瓶的制作與使用方法的文獻。可見風暴瓶在世界范圍內廣泛傳播，尤其是在東亞地區。

有關風暴瓶的記載首次出現在《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儀器制造商內格雷蒂和贊布拉1864年的著作[14]。原書共16章，主要介紹風雨表、寒暑表、測濕表的使用方法與原理及對風、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，翻譯基本詳實準確。從前言可知，當時對氣象學儀器的描述極少，即便非常詳盡的科學記錄中也只一筆帶過，內格雷蒂和贊布拉在書中對每一種氣象儀器都有詳細介紹，希望大眾和有專業需求的讀者都能讀懂、使用。在儀器的選擇上他們也頗費心思，摒棄老舊儀器，選取雖沒有很大實際意義卻新穎靈巧的儀器；或是沒有嚴格的科學原理，但作為簡單的反映天氣現象的儀器或貿易品來說很重要的儀器，風暴瓶屬于后者。

在《測候器圖說》中，風暴瓶以“辨天時表”一名出現在“雜器”章第一節，講述了風暴瓶的歷史、樣式、內含物、工作原理及用之判斷天氣的方法。“費次來書中論此器云……”中“費次來”指的就是菲茨羅伊，“書”指的正是《天氣學手冊》，但文中沒有配圖。

近代報刊中對風暴瓶的記載較多，且不同文章對風暴瓶的稱呼不同：《農工商報》在1907創刊當年即刊載《新法：工業：辨天時表之發明》一文，內容與《測候器圖說》大致相同。以“進步思想鼓勵國人”為宗旨的綜合性刊物《進步》，在1913年小制造廠欄目中的《風雨計》一文，簡要介紹了風暴瓶的制作及使用方法。主要面向中小學師生及市民大眾的《科學世界（南京）》于1936年刊載《晶體風雨表》的文章，除介紹制作及使用方法外，還提到風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，力求實用的半月刊《小工藝》在1939年的《家庭化學風雨表》一文中，簡單描述了風暴瓶的配方及使用方法。

將以上4種報刊記載與《測候器圖說》中關于風暴瓶配方的描述進行比較，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》和前兩個文獻為代表的以錢、分、釐為單位的配方；另一種是以后兩種文獻為代表的以克為單位的配方。雖然兩種配方的計量單位不同，換算后各物質含量比大致相同。

據目前搜集到的資料來看，并沒有找到風暴瓶傳入中國的實物證據，這有待進一步考察挖掘。

風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系密切，更關注風暴的預測；另一方面由于當時西方傳入中國的氣象儀器和氣象學理論已臻成熟，如英國醫生合信（B. Hobson）的《博物新編》一書介紹了溫度計和氣壓表，“風雨針”中水銀的升降可以預測風雨，其功效與風暴瓶相同，故人們更多地選用便于攜帶的風雨針而不是需要固定于某一處的風暴瓶。此外，登州文會館等學堂系統教授物理學、氣象學等相關知識，天氣預報也被逐漸推廣，因而風暴瓶對于普通漁民的作用也趨衰微。

現如今，實驗已證明風暴瓶中結晶變化只受溫度影響，不再具有天氣預報的實際功用，然而風暴瓶依舊憑借其賞玩性在市面上流行。鑒于風暴瓶內蘊含的結晶學理論，許多學校將之作為初中化學課本“溶解”的課外延伸實驗，讓學生更好地理解溶解理論。

雖經科學驗證風暴瓶無法準確預測天氣，但風暴瓶作為時代的產物，如實地反映了當時的科學認知水平與科學探索過程，且在氣象學知識尚未普及、儀器標準化量度未被廣泛接受學習的歐洲，甚至同期的日本，風暴瓶都作為普通漁民和底層海員預測風暴、規避風險的有效工具，廣泛流傳并使用。風暴瓶作為科學與經驗交織的時代的縮影，從科學史的角度可以更好地理解科學與文化的關系；通過風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文理交叉研究項目“中日歷史上的測量術比較研究”（項目編號15JCMZ01）資助]

[1]凡爾納. 海底兩萬里. 鄧月明， 郭麗娜， 譯. 北京： 北京燕山出版社， 2000.

[2]雨果. 海上勞工. 許鈞， 譯. 北京： 北京聯合出版公司， 2014.

[3]Vogel B M . Weather prediction in early modern England. [Order No.3071421]. Emory University， 2002.

[4]Fitzroy R. The Weather Book. Cambridge： Cambridge University Press， 2012.

[5]Kaempfe P， Molt K， Epple M . Sturm im Wetterglas ： Admiral Fitzroys legend？res Sturmglas. Chemie in Unserer Zeit， 2012， 46（1）： S. 26-31.

[6]Sealey A F . A further note on the storm-glass. 1967， 22（10）： 412-416.

[7]童慶鈞， 馮立升， 主編. 江南制造局科技譯著集成（第3分冊）地學測繪氣象航海卷. 合肥： 中國科學技術大學出版社， 2017.

[8]Mcconnell A， Collins P. Will the True Originator of the Storm Glass Please Own Up. Ambix， 2006， 53（1）： 67-75.

[9]穆爾. 天氣預報： 一部科學探險史. 張朋亮， 譯. 桂林： 廣西師范大學出版社， 2019.

[10]宇田道隆. 海洋科學史. 金連緣， 譯. 北京： 海洋出版社， 1984， 62.

[11]楊萍. 菲茨羅伊與《天氣學手冊》. 氣象學報， 2016， 74（04）： 646-652.

[12]Bolton H C， Rae I D. The admirals storm glass： Coffee-table renaissance of an old weather instrument. 1992， 47（3）： 89-97.

[13]中本泰任， 廣井正男. 天気管に関する資料と試作天気管による実験観測報告（I） 神戸商船大學紀要. 第2類， 商船·理工學篇（通號 38）. 1990： 143-155.

[14]Negretti， Zambra. A Treatise on Meteorological Instruments. London： published and sold at Negretti & Zambras establishments， 1864.

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