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書摘|《萬物有信》:立冬三候里的自然科學(xué)

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“冬,終也,萬物收藏也?!绷⒍馕吨荒曛凶詈笠粋€(gè)季節(jié)的到來,萬物閉藏,生機(jī)潛伏。每年立冬節(jié)氣的交節(jié)時(shí)間為公歷11月7日—8日,涵蓋“水始冰”“地始凍”“雉入大水為蜃”三個(gè)物候。物候被稱為“大自然的語言”,隨著人類科學(xué)水平的更新,作為生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)之一,對氣候環(huán)境變化極為敏感的物候,在現(xiàn)代科學(xué)研究和觀測中的重要性更是有增無減。多年從事自然教育的李蔚最近出版新書《萬物有信:七十二物候里的中國時(shí)序》,梳理了中國傳統(tǒng)的歲時(shí)觀念與生態(tài)認(rèn)知,更進(jìn)一步介紹了各物候現(xiàn)象所涉及的動(dòng)植物、水文、天氣、土壤等科學(xué)現(xiàn)象與知識。

《萬物有信:七十二物候里的中國時(shí)序》

李蔚 著

世紀(jì)文景|上海人民出版社

文|李蔚

立冬一候:水始冰


水始冰。水面初凝,未至于堅(jiān)也。

立冬的第一個(gè)五天,水開始結(jié)冰。

水是最為變幻多姿的一種物質(zhì)。隨著冬季的到來,氣溫日漸走低,當(dāng)環(huán)境溫度下降到0℃以下,原本液態(tài)的水就會開始結(jié)冰。從物理的角度看,溫度降低使水分子的運(yùn)動(dòng)能力減弱,相互吸引的能力變強(qiáng),當(dāng)水分子間的距離越來越小,直至形成相互排斥和相互吸引的相對靜態(tài)平衡,水就成了冰。

不過,并非到了0℃就必然會結(jié)冰。除了溫度條件,結(jié)冰還有個(gè)前提,就是要具備充足的水汽??諝庀”r(shí),水汽含量也相應(yīng)減少,結(jié)冰難度就加大了。這就是為什么飛機(jī)很少會結(jié)冰,因?yàn)樗鼈冿w行所在的平流層幾乎沒有水汽存在。

在0℃以下還保持著液態(tài)的水被稱為過冷水,它的形成有多種原因:有時(shí)候是因?yàn)樗w過于純凈,缺乏結(jié)晶核,水分子無處附著;有時(shí)候是因?yàn)樗诹鲃?dòng),流動(dòng)的水會破壞水分子的有序聚集,使冰凍變得困難;高氣壓也會使冰點(diǎn)降低,所以寒冬的自來水即便冰冷刺骨,也很難結(jié)冰。

過冷水的性質(zhì)極不穩(wěn)定,只要投入少許晶核,或稍加晃動(dòng),甚至略微提高周邊的溫度,它都會立即冰凍起來。有時(shí)冬天汽車?yán)锏牡V泉水放置一夜后并未結(jié)冰,拿起瓶子輕晃一下,里面的水瞬間結(jié)冰,就是這個(gè)原理。

在炎炎夏日,你還可以利用這個(gè)原理,將飲料放入冰箱,嘗試自制防暑降溫的速凍冰沙。

說起冰制冷飲,其最早就起源于中國商代,原材料源于自然冰。春秋末期,人們會在冬日鑿冰貯藏于窖,以備盛夏消暑之用。一些高規(guī)格的宴席上已經(jīng)出現(xiàn)了冰鎮(zhèn)米酒,并惹得大詩人屈原贊不絕口,寫下“挫糟凍飲,酎清涼些”的詩句。

周朝政府甚至設(shè)置了專門的官吏來管理采冰、儲冰事務(wù),稱為“凌人”,主要職責(zé)就是在隆冬時(shí)節(jié)組織鑿冰藏冰,待來年春天制成冰鑒——古代的“冰箱”。冰鑒是一種雙層器皿,鑒內(nèi)有一缶,鑒缶之間裝入冰塊,缶內(nèi)裝酒,這樣就能喝到冰鎮(zhèn)酒水。目前出土的最早的冰鑒是曾侯乙墓的戰(zhàn)國冰鑒。

除了“冰箱”,古人還有冰廚?!秴窃酱呵铩す篡`歸國外傳》記載:“勾踐之出游也,休息食室于冰廚?!边@相當(dāng)于古代的空調(diào)房間,所耗人力與冰量想必甚大。

唐朝,商業(yè)性的藏冰戶“冰商”出現(xiàn)了。他們冬季藏冰,夏季賣冰。不過這個(gè)生意不十分牢靠,《唐摭言》就記載了這樣一個(gè)故事:盛夏時(shí)節(jié),一位賣冰者坐地起價(jià),結(jié)果路人一氣之下忍熱走開,不一會兒冰全化了。

唐朝末期,人們在生產(chǎn)火藥時(shí)發(fā)現(xiàn)硝石溶于水會吸收大量的熱,可使水降溫到結(jié)冰,由此學(xué)會了人工制冰。人們獲取冰的方式不再完全受制于季節(jié),冰制品花樣漸多,專做冰品買賣的商人開始將糖加入冰中吸引顧客,低溫的奶制品此時(shí)可能也已出現(xiàn)。

宋代,市面上的冷飲更加琳瑯滿目,夜市的冷飲鋪生意火爆,要賣到三更時(shí)分才打烊。據(jù)《東京夢華錄》記載,北宋京城汴梁城里較受歡迎的冷飲有“沙糖綠豆甘草冰雪涼水”“冰雪冷元子”“生淹水木瓜”“荔枝膏”等。此時(shí),以果汁、牛羊奶和冰塊調(diào)制成的“冰酥”“冰酪”也頗為流行,還受到了詩人楊萬里的高度評價(jià):“似膩還成爽,才凝又欲飄。玉來盤底碎,雪到口邊銷?!?/p>

到了元代,宮廷的冰酪做法或有不同。據(jù)傳,馬可·波羅受元世祖忽必烈賞賜,有幸品嘗了冰酪,并將這一類似冰沙混合果泥和牛羊奶的冰品制作技術(shù)帶回了意大利,后者受此技術(shù)影響發(fā)明了意式冰激凌。后來這一美味經(jīng)王室被引入法國,又流傳至英美,稍加改造后,演變成了現(xiàn)代冰激凌。

除了消暑避夏、儲存食品,古人還利用河冰作為渡橋,方便交通。但河冰也會給人帶來危害,最常見的是河道封凍,航運(yùn)中斷,冰層的膨脹還會破壞建筑物和護(hù)坡,冰塞和冰壩更能釀成嚴(yán)重水災(zāi)。

今天,玲瓏剔透的冰晶仍吸引著人們的研究興趣??茖W(xué)家已發(fā)現(xiàn)19種冰的形態(tài),制造出了2000℃以上高溫環(huán)境下的超級冰。通過控制冰晶的生長速度和形態(tài),我們可以將其應(yīng)用于食物的保存、細(xì)胞組織的冷凍技術(shù)、航空航天……小小的一塊冰,蘊(yùn)藏著無限可能。

立冬二候:地始凍


地始凍。土氣凝寒,未至于拆。

立冬的第二個(gè)五天,地面開始凍結(jié)起來。

因天冷而凍結(jié)的還有腳下的土壤。由于內(nèi)含的水分逐漸凝凍,土壤也隨之變硬。

這些凝凍的巖土若是含有冰,就稱為凍土;若是不含冰,就稱為寒土。寒土又分兩種情況,一種是既不含冰也不含水的干寒土,另一種含有未凍的咸水或鹽水,被稱為濕寒土。

冰與水的組合總會帶來有趣的變化。凍土就是這樣獨(dú)特的存在。

根據(jù)凍結(jié)持續(xù)的時(shí)間,凍土可分為短時(shí)凍土(數(shù)小時(shí)/數(shù)日以至半月)、季節(jié)凍土(半月至數(shù)月)和多年凍土(又稱永久凍土,指的是持續(xù)兩年或兩年以上凍結(jié)不融的土層)。

凍土的整體分布量也許超出一般人的想象。多年凍土面積占陸地面積的25%,如果加上短時(shí)凍土和季節(jié)凍土,凍土區(qū)的面積約占地球陸地面積的50%。

我國的多年凍土面積有兩百多萬平方公里,近90%分布在青藏高原。

凍土對溫度極為敏感。由于氣溫低,生長季節(jié)短,凍土層難以生長樹木。但它蘊(yùn)含著豐富的地下冰,又因冰封而存在著不透水層,使得地表集水,由此促進(jìn)了地表徑流和濕地的形成,涵養(yǎng)了水源,滋養(yǎng)維持著地表的濕地、草原植被。

在那黑黢黢的地下空間,還蘊(yùn)藏著許多地面世界罕有的物質(zhì)。

因?yàn)榈蜏叵拗屏送寥牢⑸飳τ袡C(jī)質(zhì)的分解,凍土中儲存著大量有機(jī)碳。多年凍土層更是全球最大的陸地碳匯。當(dāng)生活在凍土區(qū)的動(dòng)植物走向生命的盡頭,它們的遺體會被冰封凍結(jié),匯入地下的碳王國。最新研究顯示,凍土區(qū)土壤的碳儲量高達(dá)1.3萬億噸,約占全部土壤碳庫的一半以上。

凍土中還蘊(yùn)藏著大量的可燃冰和天然氣水合物,是未來能源礦藏隱身其間的“風(fēng)水寶地”。

凍土的存在還帶來一些奇特的自然現(xiàn)象。在高緯度寒冷地帶,有時(shí)會看到許多植物被連根拔起,浮于地表。是誰在故意傷害花草樹木呢?原來,當(dāng)土壤含水量過高,凍結(jié)后的土壤膨脹升起,就連帶著將植物的根系抬起。待春季解凍后,土壤下沉,植物根部卻仍然裸露在外,植物由此枯死。這一過程被稱為凍拔現(xiàn)象。

在地表土壤能夠隨天氣轉(zhuǎn)暖而融化的凍土地帶,人們還會發(fā)現(xiàn)一種由石塊組成的神秘圖案,有些是由石塊圍成的相互緊挨的圓圈圈,還有些圍成了規(guī)則的多邊形。又是誰勞心費(fèi)神擺放了這些石頭圈?是一種原始藝術(shù),還是神秘古老的祭祀儀式?

原來,這依然是凍土區(qū)冰與水的一場游戲。因?yàn)橥寥乐兴址植疾痪鶆颍鶅龊笏侄嗟牡胤骄拖鄬β∑?,在重力的作用下,石塊和沙粒向周圍的低洼地帶聚集,慢慢形成了一個(gè)圈。天長日久,經(jīng)過不斷凍融,圈變得越來越圓,直徑也越來越大。這一神奇的地貌叫作石環(huán)。

因?yàn)閷夂蜃兓拿舾许憫?yīng),凍土還被視為氣候變化的指示器。

當(dāng)冰與土相遇,看似沉默的土壤吞噬巨大的能量——能量釋放的方向并不確定,但人類的行為無疑可以撥動(dòng)它的指針。

立冬三侯:雉入大水為蜃


雉入大水為蜃。

立冬后,野雞一類的大鳥不多見了,水邊卻可以看到外殼與野雞的線條、顏色相近的大蛤,于是古人腦補(bǔ)了野雞入水化蛤的奇妙場景,這是繼“雀入大水為蛤”之后的又一個(gè)魔幻傳說。

“雀”為小鳥,“雉”為大鳥,對應(yīng)的,“蜃”指大蛤。大鳥變化而來的蛤貝也要大一些嘛!古人的想法天真又自有其邏輯。

大蛤究竟指的是什么貝類?因?yàn)槎菊菗旌影龅臅r(shí)節(jié),蚌看起來就像大一號的蛤,蛤與蚌又是國人最早食用的水產(chǎn)之一,有許多相關(guān)的文物遺存,筆者傾向于認(rèn)為此處的“大蛤”指的是蚌。

另一個(gè)依據(jù)來自字形?!墩f文解字》中,“蚌”被解釋為“蜃屬”,且二字均從蟲部,古代?;煊靡灾赴?。

中國的蚌類隸屬于蚌目的蚌科與珍珠蚌科,都生活在淡水中。

在自然環(huán)境中,蚌一般生活在泥質(zhì)、沙質(zhì)或石礫底質(zhì)的江河、湖泊和池塘里。冬春寒冷季節(jié),蚌用斧足緩慢地挖掘泥沙,將蚌體部分潛埋在淤泥中,僅露出殼后緣部分以呼吸攝食。天熱的時(shí)候,蚌則將身體的大部分露在泥外。

在河流的淺水區(qū),若看見河底有一條細(xì)細(xì)的直線,順著這條線摸下去,就能找到河蚌。冬季河水退去,河蚌更容易被發(fā)現(xiàn):淺灘上的小洞口也許就是河蚌的呼吸口,用手一挖就能揭開謎底。

用厚厚的殼全副武裝的河蚌在水中幾乎沒有天敵,除了鳥兒。水鳥長而尖的嘴巴是開蚌利器,由此有了“鷸蚌相爭”的故事。

河蚌不僅是一種美味,也在先人的生活生產(chǎn)中起過重要作用。由蚌類貝殼制作而成的器具被稱為蚌器,是古代貝器的主體,在紅山文化、二里頭文化等春秋以前的古文化遺址中多有發(fā)現(xiàn)。

蚌器具有鋸切、砍割、挖掘等功能,曾被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)工具、生活用具、兵器和裝飾品等領(lǐng)域,器形制作也更加規(guī)范、精美,直至鐵器被廣泛推廣,才逐漸退出歷史舞臺。

古人甚至用蚌殼來鋪路。2014年,鹽城發(fā)現(xiàn)長約500米的蚌殼路,可能有千年歷史,是古人的“廢物利用”。

也許蚌肉潔白柔軟的形態(tài)刺激了人們的想象力,在實(shí)際生活之外的幻想世界,河蚌常?;頌樯屏俭w貼的美人,比如蚌殼姑娘的傳說。水鄉(xiāng)的人們甚至由此編排出蚌舞,由二人配合表演,男的扮漁翁,女的身背竹篾扎成的大蚌殼,扮蚌殼精,表演漁翁捉蚌的故事。

對普通人而言,河蚌最知名之處也許就是它和珍珠的淵源了。珍珠被稱為“河蚌的眼淚”,是河蚌誤食的沙礫。在外來物的刺激下,為了保護(hù)自己,河蚌分泌出一種有著彩虹光澤的特殊物質(zhì),將沙礫包裹起來,久而久之,就變成了珍珠。

天然的珍珠十分罕見,為了獲得這種稀有的珠寶,人類開始養(yǎng)殖河蚌,人為地給蚌類“動(dòng)手術(shù)”,制片、插核……河蚌被迫默默“哭泣”,只為了那帶給人歡欣的“眼淚”,這也許是世上最美麗的悲劇了。

(本文摘選自《萬物有信:七十二物候里的中國時(shí)序》,內(nèi)容有刪節(jié),標(biāo)題為編者所加)


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