第四章 热学知识
古代取火工具，除了在光学中述及的阳燧之外，还有依靠摩擦取火的“木燧”，又称“钻燧”。取两条干燥硬木，使其中一条的一端与另一条激烈摩擦，在摩擦点附近放上易燃物质。摩擦运动产生高温，进而迸出火星，易燃物即着火。史称，这种方法是由原始社会时的燧人氏发明的，故曰“燧人氏钻木取火”。《管子·轻重戊篇》说：“钻燧生火，以熟荤臊。”《韩非子·五蠹篇》说：“钻燧取火，以化腥臊。”《礼记·内则》更指出，人们左佩“金燧”（即阳燧），右佩“木燧”。身上装着这两种取火工具，不论阴晴昼夜，都无须为火种发愁。
或许，由于木质工具年久易腐，迄今尚未发掘出先秦木燧；即使有，也易被人们忽略。因此，先秦木燧究竟如何，尚不得而知。根据事物的历史演变法则，以近求远，以今考古，由几十年前偏僻地区的少数民族尚存的钻木取火之工具，即可窥见远古时期之一斑。几十年前，海南岛五指山上黎族人用两条山麻木取火。在一条平整的山麻木边缘以石刀刻一凹穴，近凹穴再刻一缺口，在缺口处放易燃物。以另一条圆山麻木的一端对准凹穴，两手急速搓转圆木。凹穴因热而飞出火花，掉落在其旁的易燃物上。见易燃物有烟起，即将它置于干草中，顺口一吹，干草燃而起火。设在北京的中国国家博物馆原始社会厅曾经展出多种这样的取火工具。以磨、钻、锯等方式的机械运动，通过摩擦而得火。自从弓钻发明之后，人们又以手摇弓钻代替两手搓磨圆木棍取火。
通过钻木取火的实践，人们懂得了一条热学基本原理：摩擦生火。《庄子·外物》写道：“木与木相摩则然，金与火相守则流。”《淮南子·原道训》说：“两木相摩而然，金火相守而流。员（圆）者常转，窾者主浮，自然之势也。”摩擦生热，金属铜在高温中会熔化成可流动的液体，这些现象被人们看作自然而然的事。
钻木取火，亦称“错木作火”。所谓“错木”，“或竹木相戛，如锯木然”①。明代宋濂（1310—1381年）就此取火法在其《文宪集·钻燧说》中写道：
宋子闲居，见家人夏季改火，不用桑柘，取赤杉二尺，中折之。一剜成小空，空侧开以小隙；一劀（guā）圆，大与空齐，稍锐其两端，上端截竹三寸冒之，下端置空内。以细绹（táo）缠其腰，别借卉毛于隙下。左手执竹，右手引绹，急旋转之。二杉相轧摩，空木成尘烟，辄起尘自隙流毛上，候其烟蓊（wěng）葧，如虚掌覆空郁之，则火焰焰生矣。
这里所述的摩擦木条、剜口形状都与前述黎族取火工具同。只是这里的旋转木条上端套合三寸长竹筒，其腰上按弓钻法缠上绳子；按住套筒，拉动绳子，木条便急速旋转，而不用双手直接搓转木条。
稍晚于宋濂的方以智，在其《物理小识》卷二《石竹火》中记述了竹片取火法：
取火于竹，以干竹破之。布纸灰，而竹瓦覆上。竹穿一孔，更以竹刀往来切其孔上。三四回，烟起矣；十余回，火落孔中，纸灰已红。
将竹筒破而为二，其半覆于地即似“竹瓦”。“竹刀”，即上下旋锯于竹瓦孔中的竹条。仔细的考古工作者将可能在宋明墓葬中发现这些文物。
除了摩擦生火的工具外，还有碰撞、打击的生火工具。《关尹子·二柱篇》说：“石击石即光。”这就是碰撞、打击生火的例证。古代人以此方法制造了“火石镰”“钢镰”。它们是以两块不同质地但极坚硬的石块，或一石一钢铁，互相打击而生火。唐代刘言史《与孟郊洛北野泉上煎茶》诗云：“敲石取鲜火，汲泉避腥鳞。”②唐制，武官五品以上者带火石袋③，随身携带火镰、火石，以防军中之急需。方以智记载它的生火方法说：
破石，以钢镰刮之，则火星出；纸煤承之，即燃。④
明代，这种钢镰火石发展为军事武器中的发火装置。茅元仪在其著《武备志》、宋应星在《天工开物》中都曾分别描述地雷、水雷等爆炸物以钢镰、火石点火的方法。它的基本原理极类似于今日以拇指按动小钢轮的打火机。在钢镰上缠上绳子，绳子一端悬空吊重石。一旦敌军踩动游线机关，使重石下落，从而带动钢镰旋转，它即与其旁火石摩擦而生火，火花点燃引线，火药爆炸。它是现代摩擦打火机的始祖。
然而，有工业价值的是，景颇族的祖先曾发明一种类似活塞式点火器的器物（见图4-1）。以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒。取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，并随即将杆拔出，艾绒即燃。口吹艾绒，立见火苗。景颇族聚居云南德宏一带，其历史悠久。景颇语称这种取火器为“ngarung hpaipok”。前一发音为“牛角”之意；后一发音如“迫炮”，为取火时的声音。中国国家博物馆将此点火器展示于原始社会厅，其确切的发明年代已不可考，但最迟不晚于明代。
图4-1 景颇族人发明的取火器
显然，在19世纪之前，任何一个民族都不可能在理论上知道热力学的绝热压缩过程。在这个过程中，某一系统不与外界发生任何热交换。由于急速压缩，体积急剧变小，使该系统的温度急剧上升。景颇族的祖先以他们的聪明才智，在热力学诞生之前很久，就在实践中发明了符合绝热压缩过程的取火器。
景颇族的取火器曾通过东南亚和印度次大陆传到欧洲，对近代工业发明产生了一系列的影响。法国数学家、力学家拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace，1749—1827年）以玻璃筒代替牛角，以玻璃杆代替木质推杆，在欧洲最早发现压缩点火法。又一说，法国枪炮厂的一个工人曾用空气压缩法使火绒着火。他的实验说明书被送到化学家道尔顿（J. Dalton，1766—1844年）手里。道尔顿为此于1800年发表了一篇论文：《论以空气的机械压缩和稀疏产生热和冷》。欧洲人称这样的器物为“活塞式点火器”，并且产生了一系列链式影响。制冷科学的奠基者、德国工程师林德（C. Linde，1842—1934年）1877年左右在慕尼黑发表演说，表演了一种根据活塞原理制成的香烟点火机。后来，狄塞耳（R. Diesel，1858—1913年）于1897年创制柴油发动机（也称压力点燃热机）；狄塞耳事后称，与他的发明最有关系并促使其发明问世的是林德的香烟点火机。
可以说，以压缩空气法产生的各种近代工业点火装置，其共同的祖先正是景颇族的取火器。尚待考证的是，是谁在何时将它带到欧洲的。