五、砚盒中的物态变化
砚是中国传统的文房四宝之一。迄今，考古发掘出大量的汉代及其之后的砚台。1964年《文物》第1期载冶秋的《刊登砚史资料说明》一文之后，1964—1965年的《文物》每一期上都刊有“砚史资料”。在此前后，关于不同时代、质地、形制的砚台的报道、文章，亦常见于《文物》等杂志。1984年在山东临沂金雀山第十一号汉墓曾出土一件西汉漆盒石砚（见图4-9），长21.5厘米，宽7.4厘米。形态美观，漆画鲜艳，盒盖严密。砚，不仅是一种中国传统的文具，也是一种艺术珍品。
图4-9 山东临沂金雀山汉墓出土的漆盒石砚（砚旁为长23.8厘米的毛笔）
然而，砚台、砚盒的科学价值似乎尚未引起人们的注意。砚台石质细腻，不漏水；砚石上可研磨墨石、墨条，还有小小的水池，供储水磨墨之用；砚盒有木盒、漆木盒、铜盒、银盒等各种质地，且严实、不透气。这样的砚台之所以称为上品，不但因为其工艺、雕刻俱佳，而且因为砚内之墨长久不干。甚而，它成为古代人演示物态变化的一种实验设备：砚盒中墨水蒸发为汽，而盒内过饱和的蒸汽又凝结为水。宋代诗人陆游曾记述了唐彦猷发现砚盒内水、汽两相变化的情景。他在《老学庵笔记》卷八中写道：
唐彦猷《砚录》言：“青州红丝石砚，覆之以匣，数日墨色不干，经夜即其气上下蒸濡，着于匣中，有如雨露。”又云：“红丝砚必用银作匣。”凡石砚若置银匣中，即未干之墨气上腾，其墨乃着盖上。久之，盖上之墨复滴砚中，亦不必经夜也。铜锡皆然，而银尤甚。虽漆匣亦时有之，但少耳。彦猷贵重红丝砚，以银为匣，见其蒸润而未尝试他砚也。
这个记述无异于蒸发以及过饱和蒸汽凝结为雨滴的实验。所谓“蒸濡”“蒸润”，包括了今日蒸发的概念。唐彦猷发现红丝石砚装于银盒内，盒内有蒸发与凝结现象；陆游又对此做了物理解释，并指出，铜盒、锡盒、银盒乃至漆木盒都能发生类似现象。他们对这一过程的观察、记录和解释都是正确的，与今天中学物理教科书中的解释相差无几：砚盒内的墨水在常温下蒸发，由于盒子不透气、体积小，蒸发的水汽分子极易在盒内空间中形成过饱和状态，于是水汽又凝结成水而滴落砚中，这样，砚内的墨水就长久不干。
事实上，古代人在长期的生活经验中，从天气变化和气象观察中，早已知道诸如蒸发、汽化、固化和凝结等物态变化的知识。东汉王充在《论衡·说日篇》中写道：
云雾，雨之征也。夏则为露，冬则为霜，温则为雨，寒则为雪。雨露冻凝者，皆由地发，不从天降。
雨水在地面蒸发，形成由极细小雨滴组成的云雾，云雾又随大气温度的不同而凝结为雨、雪，地面的水汽凝结为霜、露。这表明人们认识到水的状态变化与气温的关系。汉代刘熙在《释名·释天》中明确地指出，雪是“水下遇寒气而凝”；《荀子·劝学》说：“冰，水为之而寒于水。”这些观察、记载，正是在不同气温条件下，水的液态、气态和固态三相变化的情况。古代炼丹家还清楚地知道水银的状态变化。葛洪在《抱朴子·内篇·金丹》中说：“丹砂（即固体HgS——引者注）烧之成水银，积变又还丹砂。”明代王夫之在《张子正蒙注·太和篇》也说：“汞见火则飞，不知何往，而究归于地。”这些记载，说明物质状态虽常有变，而物质总量是守恒的。
然而，与天气造成的物态变化相比较，砚盒中的物态变化是在常温下发生的，而且是在一个小环境中可以给人们做出演示实验的典型事例。
顺此，我们再分析一个不为人所注意的文房中的用品：一根小小的竹管或铜管，用于从水瓶中取水滴到砚台之中，古代人称之为“铜水滴”。其法：用手指头压住铜水滴的上端，使其另一端伸进水瓶之中，在大气压的作用下，水进入竹管或铜管；然后，继续按住（也即堵塞）它的上端，提起铜水滴，管内的水就可以被移到任一地方。如今中学物理、化学实验室中向学生演示大气压强的一根玻璃管，即与此类似。在今天的实验室里，它被称为“滴定管”或“滴量管”。
古代的铜水滴与今日的滴定管的功用完全一致。宋代俞琰在《席上腐谈》中写道：
即如铜水滴，捻其窍则水不滴，放之则滴。
唐代王冰在《黄帝内经·素问》卷二十的注中写道：
虚管溉满，捻上悬之，水固不泄，为无升气而不能降也。空瓶小口，顿溉不久，为气不出而不能入也。
如此等等记载，表明中国人已经通过经验知道了大气压的种种现象。但他们的理论解释并不正确：以为铜水滴一类虚管，在其上端（窍）被按住后，其中的水所以不下落，是由于外界的气没有升入管中。那时候的人们尚未真正知道大气存在压强。