庸俗的机械师和他的魔法烤箱

BY The Time Cornelis Drebbel建造了一个带有简单恒温器的烤箱，其中历史上第一个历史上第一个历史上的一个恒温机制之一，他在1620年代，他被认为是一个武器，如果不是MAD，发明者。他已经迷人的皇室和普通的人与精心设计的时钟，投影光壮观，烟花展示和潜艇相同。一个现代学者说莎士比亚使用了Drebbel作为Prospero的典范，他的高贵巫师统治了神秘岛屿暴风雨．

比较适合。和莎翁笔下睿智的公爵一样，德雷贝尔也是一个文艺复兴时期的人，他的发明似乎能使自然屈服于他的设计。德雷贝尔似乎对大自然有一种不可思议的控制力，以致于有人怀疑他会巫术。外交家、伽利略和笛卡尔的朋友康斯坦丁·惠更斯(Constantijn Huygens)警告他的儿子克里斯蒂安(Christiaan)要远离这个有魅力的人，“他的魔力可能来自魔鬼”。

今天，德雷贝尔的非凡之处在于，除了这位迷人的荷兰天才鲜为人知之外，他还教会了我们多少关于科学的诞生和进步的知识。他建造烤箱的时候，一种“至关重要”的世界观（其中无生命物体含有生命能量）为机械时代拉开了序幕。

科学历史学家现在称之为“德雷贝尔的循环炉”，里面有一个早期的温度计和热标。它通过反馈控制装置进行自我调节，这是无处不在的系统的鼻祖，这些系统调节我们在家里、办公室、火车、飞机和汽车里呼吸的空气。他的烤箱是最早的设备之一，使人类控制到机器，因此可以被视为智能机器的先行者，自我决定自动机，思维机器人。

这是一个具有讽刺意味的故事，因为德雷贝尔的烤箱也体现了一种充满活力的精神哲学。他是一位大师级的工匠，但严格来说，机械发明并不是他的目标。德雷贝尔一直声称他从大自然中汲取了智慧，声称他从未读过拉丁语或古典作家，也从未用古代智慧丰富过他的写作。他把像烤箱这样的发明看作是自然元素力的公开展示——地球、水、空气、火。

多伦多大学(University of Toronto)退休的技术历史学家伯特·霍尔(Bert Hall)将德雷贝尔比作牛顿(Issac Newton)。“那个时期的炼金术专家，比如伟大的魔法师牛顿，希望一切都有意义;他们想要绝对的东西，”霍尔说。“不可能有任何无关紧要的事。这是前现代思想和现代思想的区别之一。《如上所述，如下所述》总结了炼金术的信念，即宇宙的宏观世界中的一切都与人类的微观世界中的一切有关。这就是指导德雷贝尔锻造熔炉的哲学。他的恒温烤箱给世界提供了一个早期反馈机制。但德雷贝尔追求的是更宏大的反馈。

D瑞贝尔是荷兰北部一个农场主家庭的儿子。他是一名学徒，然后是受过相对较少教育的熟练工。惠更斯说他“看起来像个荷兰农民”。这位年轻的制造者制作了版画、地图、钟表以及眼镜和望远镜的镜片。从很小的时候起，他就沉浸在炼金术的神秘知识中，旨在制造魔法石，一种能将贱金属转化为黄金的神奇物质——巨著。德雷贝尔的导师、荷兰雕刻大师亨德里克·戈尔茨乌斯(Hendrik Goltzius)在一次炼金术实验失败中失去了一只眼睛，他的徒弟娶了戈尔茨乌斯的一个姐妹。

1605年，德雷贝尔和他初露头角的家人在英国定居。很快，他就受到了英格兰和苏格兰国王詹姆斯一世的欢迎，成为了宫廷里最受欢迎的艺人。这位沉默寡言的发明家以他的才华、狡猾的机智和浓重的荷兰口音而闻名，他用灯光投射和烟花娱乐了宫廷。后来，在他的第二次宫廷生涯中，这位魔术师/发明家展示了他的“活着的工具”，其中最著名的是一个“永动机”，一个宇宙时钟，里面有一个圆形玻璃管，里面有一小滴液体，神秘地保持着近乎连续的运动。在英国宫廷之外，天文学家约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)和画家彼得·保罗·鲁本斯(Peter Paul Rubens)对德雷贝尔的大钟着迷不已。

他的烤箱是最早的设备之一，使人类控制到机器，因此可以被视为智能机器的先行者，自我决定自动机，思维机器人。

德雷贝尔的奇迹从未停止过。在一个炎热的仲夏节，国王发现自己在伦敦西敏寺的哥特式壮丽中冷静下来，德雷贝尔设法使大会堂巨大的拱形空间变得异常凉爽。这是对这位皇室人士的一种赞美，他似乎患有慢性皮肤病，并遭受酷热的折磨。然而，像任何优秀的魔术师一样，德雷贝尔并没有透露他是如何把夏天变成冬天的。（一位化学家推测，这位狡猾的荷兰人可能在上面的阳台上放了几桶冰，然后用盐融化，让冷空气流到大教堂的地板上。）在他给教堂降温后不久，德雷贝尔在教堂上（和下面）示威引起了轰动泰晤士河可以说是第一艘可航行的潜水艇，一艘带桨的划艇，他通过安装一个皮革覆盖的天窗将水密封起来，将它变成了一种移动潜水钟。围观者挤满了海岸线，看着这艘船神秘地消失，并焦急地等待它再次出现。

德雷贝尔的名声就像一头双头野兽。许多人认为他只是一个“工程师”，一个为他的上级执行任务的高端劳动者。不少牛津和剑桥的人认为他是艾萨克·牛顿后来称之为“庸俗的机械师”的人，当然不是博学的学院里的哲人，只是个靠揩油为生的贵族，不识字的江湖骗子。那人坚持像荷兰商人一样兜售他的发明，穿着寒衣，烟不离手，这也于事无补。

然而，俄勒冈大学(University of Oregon)著名的德雷贝尔学者、科学历史学家薇拉·凯勒(Vera Keller)指出，德雷贝尔试图挑战精英阶层。凯勒写道:“德雷贝尔将自己沉默寡言的风格塑造成一种对待知识及其所属群体的精神和社会态度。”他“将自己与那些通过写书而自命为比别人更权威的人进行了对比”。我们不都是兄弟吗?当我们测试自己时，我们发现我们都是上帝创造的国王，所有的自然都是我们的产业。”

一个对于一个属灵的旅者来说，N烤箱似乎是一个平凡的发展。但这表明了他在炼金术方面的野心。1624年，德雷贝尔的通讯记者之一尼古拉斯·克劳德·法布里·德·佩莱斯克写道:“他致力于炼金术，声称发现了不可思议的东西，并发明了奇妙的熔炉，其中包括可以使火保持任何所需的温度，无论是更热还是更冷。”事实上，凯勒写道，“德雷贝尔关于运动的思想主要是在炼金术的背景下发展起来的，他将力学应用于此。”

令人惊讶的是，德雷贝尔的恒温炉是根据现代反馈控制概念运行的，传感器检测到系统输出的变化，然后修改输入以纠正这些变化，并使系统恢复到原来的状态。德雷贝尔知道他创造了一个反馈循环吗?霍尔说:“他差不多是这么做了，但他没有说清楚。”“称之为嵌入式知识。”

德雷贝尔从未公开描述他的循环烤箱的机械支撑，可能是为了保护他的产品。当时，没有什么像真正的专利法或版权法那样有影响力，剽窃也很猖獗。在任何情况下，保密都是标准的炼金术实践，因为所有重要的转化公式都被编码在神秘的符号中。

不少牛津和剑桥的人认为他是一个“庸俗的机械师”，一个皇家的揩油者，一个不识字的江湖骗子，一个投机取巧的江湖骗子。

在1970年的书中，反馈控制的起源，史密森尼的历史学家奥托·迈尔(Otto Mayr)认为，德雷贝尔曾看过一份广为流传的手稿，其中包含一种古希腊反馈装置的图表，该装置是由机械师克特西比奥(Ktesibios)在公元前250年左右建造的。这个装置与烤箱的浮阀以及现代厕所的阀门非常相似。水会流入抽水马桶，直到浮球和附加的杠杆臂上升触发阀门关闭流入。在这种情况下，浮球的位置可以感知水的高度，使浮球调节器能够一次又一次地自动测量出相同的水的体积或重量。

德雷贝尔可能已经推论出一个类似的原理可以应用于热流，所以他可以建造一个设备，一次又一次地测量出相同的热量。对于德雷贝尔来说，这种类比可能是很自然的，因为炼金术认为，四种元素在一个循环中相互转化，通过热和冷而稀薄和凝结，并在自然界中产生风、风暴和生命周期等运动。

这种自然哲学将由大师工匠的观察结果相符。他一定可以看到如何通过物体涟漪，因为它们热和凉爽，热门材料膨胀和较冷的合同。他的一个图展示了通过热量的转移现象。在它中，一块玻璃器皿的玻璃器皿在围绕容器周围的水浴浴中加热。这导致空气从嘴里射出并通过水泡出来。然后，当血管冷却时，水在管内升高到浴的水平。

通过这些观察，德雷贝尔创造了第一个恒温器。它是一个L形的玻璃管，里面装满了酒精，并被水银覆盖。一根金属棒漂浮在水银中。当加热的酒精膨胀时，它向上推水银，水银棒在试管中上升。然后，上升杆压在杠杆臂上，杠杆臂调整了熔炉顶部通风口的大小。作为一名烟囱设计师，德雷贝尔应该知道烟道通风口是如何控制火灾的。烤箱中的火焰可以通过上面的孔径大小来控制，孔径大小决定了通风量。同样地，加热德雷贝尔熔炉的火被炉子顶部的通风孔大小所回火，而通风孔又由上升和下降的杆来控制。

烤箱由三个金属盒组成，它们像俄罗斯的matryoshka娃娃一样嵌套在一起，下面有一堆火。外面的盒子里有一个烟囱状的通道，它环绕着另外两个盒子，从顶部的一个通风口出来。下一个盒子里装着水，一个用来保护中央盒子的热缓冲器，里面装着要加热的样品。恒温器的底座或“测隙规”滑入装满水的盒子。它记录了火的热量，并通过自动调节阀门以减少或增加火的热量来响应变化。更重要的是，一个人可以设定所需的温度，而烤箱会满足要求。

一个尽管德雷贝尔吹嘘它是鸡蛋孵化器，但他建造的烤箱可能是为了将贱金属转化为黄金；显然，许多炼金术士认为，如果将一种初始的贱金属混合物在中等、恒定的温度下加热一段时间，这可能是可行的。他们还认为，使用一个鸡蛋形状的坩埚进行神秘的净化过程将有助于它像一个真正的鸡蛋一样发挥作用——一个静止的、极具象征意义的物体，在其中发生了一次神奇的蜕变。难怪炼金术士有时称他们的坩埚为ovum哲学，哲学蛋。在将一个实际鸡蛋放置在培养箱内，Drebbel可能已经旨在证明他的机器可以传播物质.Balthasar de Monconys，17世纪的法国外交官，裁判官和自然哲学家，写道，发明者认为烤箱“和那么重要代表作即金属变成黄金的过程。

德雷贝尔的成就是惊人的:受一根古老管道的启发，他发明了一个标志性的第一个反馈装置。他的恒温器为18世纪的反馈控制设备提供了一个开创性的例子，当时的发明家发明了各种各样的浮子阀、压力调节器和离心调节器来管理蒸汽机。今天，反馈回路和自动控制被数字逻辑和计算机的递归力量大大放大。

当然，这位17世纪的发明家不可能预见到他的回顾展名声。德雷贝尔从来不是个讲求实际的人。尽管德雷贝尔取得了成功，但他永远赚不到足够的钱。这位上了年纪的荷兰大师在晚年开了一家酒馆。1633年，他去世了，根据一些报道，他去世时几乎是一个乞丐。他的孩子和姻亲出售了他的烤箱14年的专利，在17世纪40年代和50年代，这成为了广泛关注的话题。它曾被用作孵卵器、画室的自然科学演示器，在欧洲乃至新英格兰地区都被用作实验室的熔炉。

Drebbel的循环烤箱在科学史上的宗旨，在仍然是一个范式不断变革的革命中，一个将带来机械时代和技术的巨大进步。从今天的观点来看，Drebbel的炉是一种由魔术师创造的技术奇迹，就探索了揭示了自然的重要秘密。他的故事向我们展示了一丝精神，魔法的信仰，以及一些工匠的聪明人帮助激发了早期科学。也许这只是Drebbel在建议时意味着什么的一部分，“正确练习你的礼物。”

史蒂文·阿什利是纽约市科技作家。

更多的阅读

Franck，F. Drebbel的Athanor和炉子。编制www.drebbel.net(2013)。

如何成为17岁的自然哲学家:以科内利斯·德雷贝尔为例(1572-1633)。详见:Dupré， S. & Lüthy, C。沉默的信使:近代早期低地国家知识物质对象的流通事务出版社(2011)。

重新缠绕温度计:科内利斯·德雷贝尔对他的自动调节烤箱、火的控制和温度的早期历史的描述。Nuncius：科学史28.，243（2013）。

Keller, V. Drebbel的生活工具，Hartmann的微观世界，Libavius Thelesmos:笛卡儿之前的认识论机器。历史上的科学48(2010).

梅尔，O。反馈控制的起源麻省理工学院出版社(1970)。