1834年初夏，一艘名為“馬達加斯加號”的三桅船駛入里約熱內盧港口，船體內裝有令人最不可思議的貨物——凍結的新英格蘭湖。
“馬達加斯加號”及其船員隸屬于一家公司，他們的老板是頑固的波士頓商人弗雷德里克·圖德。
圖德是一位年輕富有的波士頓人，他的家族長(cháng)期從自家莊園的洛克伍德湖獲取冰水，不僅因為它的美學(xué)價(jià)值，也因為它具有降溫能力。
像很多北方富裕家族一樣，在圖德家的冰室里，貯藏著(zhù)一塊塊凍結的湖水，每塊重200鎊（約合90千克），它們奇跡般地不會(huì )融化，直到炎熱的夏季到來(lái)、新的儀式開(kāi)始。這些冰塊被切成碎片，制成新鮮的冷飲，做成冰淇淋，或者在熱浪來(lái)襲時(shí)用于沖涼降溫。
在17歲的時(shí)候，圖德的父親送他去航海，目的地是加勒比海。全副武裝經(jīng)過(guò)潮濕的熱帶地區時(shí)，一名19世紀的紳士向年輕的弗雷德里克·圖德提出了一個(gè)非常激進(jìn)的（有人甚至認為荒謬的）建議：
如果他能千方百計把冰塊從天寒地凍的北部運到西印度群島的話(huà)，將捕捉到巨大的商機。
1805年11月，圖德派兄弟威廉去馬提尼克打前哨，買(mǎi)了一條名為“至愛(ài)號”的雙桅橫帆船，開(kāi)始收集冰塊，籌備旅行。
次年2月，圖德從波士頓港口啟航，“至愛(ài)號”滿(mǎn)載來(lái)自洛克伍德湖的冰塊，駛向西印度群島。
《波士頓公報》報道說(shuō)：“這可不是開(kāi)玩笑！”
“一艘滿(mǎn)載80噸冰塊的船從馬提尼克島港口啟程出發(fā)。我們希望最終證明，這并非無(wú)稽之談?！?/p>
事實(shí)證明，公報的嘲弄確有道理，雖然不同于人們可能預測到的那種原因。
盡管夏季姍姍來(lái)遲、冰塊完好無(wú)缺，但還是出了問(wèn)題，而這個(gè)問(wèn)題是圖德從未想到過(guò)的。
馬提尼克島居民對來(lái)自異國的冷凍恩惠沒(méi)有興趣。他們根本不知道該拿它怎么辦。
人們對冰魔力莫不關(guān)系，讓圖德的兄弟威廉不用排隊等待成為貨物的專(zhuān)屬買(mǎi)家。
更糟的是，威廉沒(méi)能找到儲存冰塊的合適地點(diǎn)。
圖德使出渾身解數，終于到達馬提尼克，卻發(fā)現人們并不需要在酷熱中急速融化的產(chǎn)品。
此行是一次徹頭徹尾的失敗。
馬提尼克島航行的慘淡場(chǎng)面還將在幾年后重演，并伴隨著(zhù)更多災難性后果。
圖德的新興業(yè)務(wù)雖然存在需求和存儲的問(wèn)題，但也不乏優(yōu)勢。
船只往往空無(wú)一物地離開(kāi)波士頓港口，遠赴西印度群島，用貴重貨物來(lái)填滿(mǎn)船體，這意味著(zhù)他可以跟船東協(xié)商，利用空船、以更便宜的價(jià)格來(lái)運送他的冰。
此外，冰本身基本上是免費的。圖德只需付錢(qián)讓工人把冰塊從冰凍的湖水中切割開(kāi)來(lái)。
新英格蘭的經(jīng)濟催生了另外一種同樣毫無(wú)價(jià)值的產(chǎn)品——木屑，木材廠(chǎng)的主要廢物。
經(jīng)過(guò)多年的試驗，圖德發(fā)現木屑可成為冰的極好絕緣體。
上下疊放的冰塊以木屑分隔后，存放的時(shí)間幾乎是不受保護的冰的兩倍。
圖德的節儉天賦派上了用場(chǎng)。他利用了三種在市場(chǎng)售價(jià)實(shí)際為零的物品——冰、木屑和空船，成就了一樁蒸蒸日上的生意。
圖德最初那次悲催的馬提尼克之行已經(jīng)清楚表明，他還需要在熱帶地區找到現場(chǎng)存儲基地。
他修改了多個(gè)冰庫的設計，最后選擇了雙殼結構，利用兩面石頭墻之間的空氣來(lái)保持室內涼爽。
圖德不懂分子化學(xué)結構，但木屑和雙殼結構都遵循相同原理。
冰的融化需要從周?chē)h(huán)境中吸熱，才能破壞形成冰晶的氫原子四面體結構。
（從周?chē)髿庵刑崛崃?，使冰有一種讓我們涼爽下來(lái)的神奇能力。）
熱交換唯一可能發(fā)生的地方是冰的表面，這就是為什么大冰塊能夠長(cháng)時(shí)間保存的原因——所有內部氫鍵完全與外部溫度相隔離。
靈光乍現15年后，圖德的冰塊貿易開(kāi)始盈利了。
到了19世紀20年代，圖德的冰庫已遍布美國南部，里面堆滿(mǎn)了來(lái)自新英格蘭的冷凍水。
到了19世紀30年代，他的商船遠行至里約和孟買(mǎi)。（最終證明，印度是圖德最有利可圖的市場(chǎng)。）
至1864年去世，圖德已積累了一大筆財富，價(jià)值超過(guò)今天的2億美元。紐約三分之二的家庭每天訂購冰塊。
在不到一個(gè)世紀的時(shí)間里，冰塊經(jīng)歷了從罕見(jiàn)珍品到奢侈品、再到必需品的過(guò)程。
用冰塊制冷的做法改變了美國的版圖，變化最大的地方非芝加哥莫屬。
優(yōu)越的地理位置使這座城市成為交通樞紐，富饒平原地區的小麥從這里轉運到東北部人口中心。
但在運送途中，無(wú)法避免肉類(lèi)腐敗變質(zhì)。
經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀的發(fā)展，物資匱乏的東北部和富產(chǎn)牲畜的中西部之間出現了嚴重的供需失衡。
19世紀40、50年代，外來(lái)移民促使紐約和費城的人口暴增，當地的牛肉供應無(wú)法滿(mǎn)足不斷上升的需求。
同時(shí)，美國對大平原的開(kāi)墾使得牧場(chǎng)主擁有龐大的牛群，卻沒(méi)有相應數量的消費人群。
是冰塊為人們找到了出路，最終打破僵局。
1878年，古斯塔夫斯·富蘭克林·斯威夫特聘用一名工程師來(lái)建造一種先進(jìn)的冷藏車(chē)。
人們將冰塊放入箱中，置于肉類(lèi)上面，到達沿途的?？空緯r(shí)，工人會(huì )在上面換上新的冰塊，下面的肉保持不動(dòng)。
唐納德·米勒在《19世紀的芝加哥》中寫(xiě)道，“就是這種基本的物理降溫方式，使得古老的牛肉屠宰業(yè)從本土貿易發(fā)展為一種國際業(yè)務(wù)。冷藏車(chē)自然而然地發(fā)展為冷藏船，將芝加哥的牛肉運送至四大洲?！?/p>
給南部大地降降溫
這個(gè)故事始于昆蟲(chóng)在佛羅里達州阿巴拉契科拉鎮的大量繁衍，這里是亞熱帶氣候，人們毗鄰沼澤而居，而沼澤為蚊子提供了完美的滋生環(huán)境。
1842年蚊子大量出現，意味著(zhù)患瘧疾的風(fēng)險增加，這一點(diǎn)是不可避免的。
在當地簡(jiǎn)陋的醫院，面對幾十位發(fā)燒病人，一名名叫約翰·格利的醫生束手無(wú)策地坐在那里。
格利急需找到一種方法為病人退燒，他試著(zhù)將冰塊懸掛在醫院的天花板上。這個(gè)做法經(jīng)證實(shí)非常有效：冰塊冷卻了空氣，空氣使病人感到?jīng)鏊?/p>
高燒退去，他的一些病人終于活下來(lái)了，但隨后發(fā)生的一系列沉船事件使得新英格蘭的冰塊延遲靠港，格利的常規供應中斷了。
所以，這位年輕醫生開(kāi)始考慮更為激進(jìn)的解決方式——自己制冰。
戈里是幸運的，他在最恰當的時(shí)間想到了這個(gè)辦法。
幾千年來(lái)，對于人類(lèi)文明來(lái)說(shuō)，人造制冷的想法幾乎是不可思議的。我們發(fā)展了農業(yè)，建設了城市，開(kāi)鑿了水渠，發(fā)明了印刷術(shù)，但制冷卻遙不可及。
然而不知為何，到19世紀中葉，人工制冰已成為可能。
借用復雜性理論家斯圖爾特·考夫曼的精彩語(yǔ)句——在那個(gè)時(shí)期，制冷已經(jīng)“近乎于變?yōu)楝F實(shí)”。
我們該如何解釋這一突破呢？
它不僅是那些獨來(lái)獨往、比任何人都聰明的天才們靈光乍現。
而基本上是從其他眾多想法中衍生出來(lái)的。
我們采用當前時(shí)期的工具、隱喻、理念和科學(xué)理解，將其重新組合，生成一些新東西。
但如果沒(méi)有合適的構建材料，就不可能有所突破，即使你是曠世之才。
世界上最睿智的人也沒(méi)能在17世紀中葉發(fā)明出電冰箱，這只是因為當時(shí)條件尚不成熟。
但是到了1850年，一些零星想法統統冒了出來(lái)。
對今天的人們來(lái)說(shuō)，第一件必然發(fā)生的事似乎很好笑。我們必須找出空氣的精確成分，物體之間并非空空如也。
17世紀，幾位非科班出身的科學(xué)家發(fā)現了一種奇怪的現象——真空?？諝庵兴坪醮_實(shí)什么都沒(méi)有，但真空的作用卻不同于一般的空氣。
火焰會(huì )在真空中熄滅。真空密封力量強大，兩隊馬匹都拉不開(kāi)。
1659年英國科學(xué)家羅伯特·博伊爾把一只鳥(niǎo)放進(jìn)廣口瓶中，并用真空泵吸出瓶里的空氣。鳥(niǎo)死了，正如博伊爾懷疑的那樣，不過(guò)，蹊蹺得是它還被凍僵了。
如果真空和空氣有那么大的區別——生物不能存活于真空中，這就意味著(zhù)空氣是由一些看不見(jiàn)的物質(zhì)組成的。
這也表明空氣容量或氣壓的改變可帶來(lái)周?chē)鷾囟鹊母淖儭?/p>
18世紀，我們的知識不斷延伸，當蒸汽機驅動(dòng)引擎時(shí)，人類(lèi)認識到熱力與能量可以相互轉化，一整套熱力科學(xué)誕生了。
更精準的溫度和重量測量工具被發(fā)明出來(lái)，隨著(zhù)而來(lái)的是攝氏、華氏等標準刻度。一旦測量精度有了跨越式發(fā)展，新的可能性便應運而生，這一點(diǎn)被科學(xué)和創(chuàng )新的歷史一再證實(shí)。
戈里在腦子里把上述建筑材料翻閱了一遍，開(kāi)始制造一臺制冷器。
其原理是利用泵的能量來(lái)壓縮空氣，使空氣升溫。機器隨后讓壓縮空氣通過(guò)已用水冷卻的管道中，從而將空氣冷卻下來(lái)。
空氣膨脹時(shí)，會(huì )吸收周遭熱量，就像四面體型氫鍵融于液態(tài)水一樣，在吸收熱量的同時(shí)降低四周溫度。
這種方法甚至可以用來(lái)制冰。
令人驚嘆的是，戈里的機器奏效了。他再也不用依賴(lài)幾千英里遠海運來(lái)的冰塊，而是直接在家自制冷氣，降低病人的高溫。
盡管戈里成功發(fā)明了這種機器，他卻沒(méi)有成為商人。但這種人造制冷的想法卻沒(méi)有偃旗息鼓。
突然間制冷器遍地開(kāi)花，不是人們偷竊了戈里的想法，而是他們靠自己敲開(kāi)了同一座建筑的基座。
在眾多發(fā)明者中，法國工程師費迪南德·卡雷設計了一臺制冷器，基本原理與戈里如出一轍。
1861年美國南北戰爭爆發(fā)后，聯(lián)邦軍隊封鎖了南方各州，如此一來(lái)，冰塊的運輸被阻斷了。一時(shí)間南方各州悶熱難當，人們發(fā)現自己極度渴求人造冷氣。
很快，基于卡雷設計原理的制冰機突破封鎖，走私進(jìn)入南方。
這些新型設備利用氨作為制冷劑，每小時(shí)可制出冰塊400磅（約合181千克）的冰塊。從法國到喬治亞州、路易安娜州，再到德克薩斯州，人們紛紛走私購入卡雷的機器。
截至1870年，南方諸州所制造的人造冰塊數量居世界首位。
就19世紀而言，幾乎所有與制冰有關(guān)的活動(dòng)都在蒸蒸日上、雄心勃勃。
但接下來(lái)，人造制冷技術(shù)的革新恰恰將背道而馳，冰塊要縮小了。
冷凍食物
1916年冬，一位性情古怪的博物學(xué)家兼企業(yè)家舉家搬遷至偏遠的拉布拉多凍土地帶。
他曾獨自一人在那兒生活過(guò)幾年，創(chuàng )辦了一家皮毛公司，養過(guò)一些狐貍。有時(shí)也會(huì )海運一些動(dòng)物，向美國生物研究所報告情況。
但食物質(zhì)量非常不理想。
拉布拉多氣候陰冷，這就是說(shuō)，冬天食用的的東西要么是腌制的，要么是冷凍的。沒(méi)保存好就會(huì )被冰凍。一旦解凍，就會(huì )變得一團糊狀，索然無(wú)味。
只有魚(yú)嘗起來(lái)還比較新鮮。
這位博物學(xué)家和當地一些因紐特人一起在冰上釣魚(yú)。他們在凍湖里挖了幾個(gè)洞，拋下魚(yú)線(xiàn)釣鮭魚(yú)。
此時(shí)的溫度遠低于零度，湖里的魚(yú)一上岸，幾秒鐘就會(huì )凍實(shí)。
在拉布拉多，坐下和家人用餐的時(shí)候，年輕的博物學(xué)家不經(jīng)意間想到一項有力的科學(xué)實(shí)驗。
他們把一條冰釣時(shí)獲得的鮭魚(yú)解凍后，發(fā)現吃起來(lái)的口感比通常的食物要鮮得多。
差異如此之大，令人癡迷，他想弄清原因。
于是克拉倫斯·伯宰開(kāi)始了一項研究，并最終讓他的名字出現在了世界各地超市的凍豌豆、凍魚(yú)條的包裝上。
他開(kāi)始實(shí)驗，最后對口味迥異作出了合理解釋?zhuān)孛茉谟诶鋬龅乃俣取?/p>
緩慢冷凍讓冰的氫鍵有機會(huì )形成較大的冰晶，然而，發(fā)生在數秒內的凍結——我們現在稱(chēng)之為“速凍”——產(chǎn)生的冰晶要小很多，對食物本身的傷害更小。
因紐特漁民不曾考慮過(guò)冰晶和分子，但是，通過(guò)把活魚(yú)從水中拖到寒冷駭人的空氣里，數世紀來(lái)他們一直享受著(zhù)速凍的好處。
博物學(xué)家腦袋里生成了一個(gè)想法：隨著(zhù)人工制冷是益普遍，假如可以解決質(zhì)量問(wèn)題，冷凍食品會(huì )有巨大的市場(chǎng)。
在20世紀最初幾十年里，冷凍食品行業(yè)被認為已走入窮途末路。（冷凍食品實(shí)在是太糟糕了，甚至達不到犯人的伙食標準，被紐約州立獄拒之門(mén)外。）
一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題是冷凍食物的溫度相對較高，通常只在零下幾度。
然而，科學(xué)的進(jìn)步讓人工制冷溫度有可能媲美拉布拉多的冰天雪地。到18世紀20年代初，伯宰已經(jīng)利用成箱成箱溫度在攝氏-40C的凍魚(yú)，發(fā)明了一種速凍工藝。
他發(fā)現只要用這種方法來(lái)冷凍，任何東西——水果，肉，蔬菜）解凍后都會(huì )特別新鮮。
冷凍食物還要再過(guò)十幾年才能成為美國人的主要食品。（這需要大量冷凍庫，用于超市和家庭廚房，直到戰后才完全得以實(shí)現。）
但是伯宰的實(shí)驗太有前景了， 就在1929年黑色星期五股災爆發(fā)幾個(gè)月前，他的大眾海鮮公司就被波斯塔姆谷物公司收購了。
冰釣之旅讓他成了千萬(wàn)富翁。
在我們這個(gè)倡導當地出產(chǎn)、當地加工食物的時(shí)代，冷凍的“電視大餐”已經(jīng)不合口胃。但在問(wèn)世之初，冷凍食物對身體健康帶來(lái)了有益影響，豐富了美國人的飲食營(yíng)養。
速凍食品使食品網(wǎng)絡(luò )在時(shí)間和空間上得到延伸。
夏季收獲的農產(chǎn)品數月后還能食用；丹佛和達拉斯的人們可以吃到在北大西洋捕獲的魚(yú)；在一月吃冷凍青豆好過(guò)等五個(gè)月后吃新鮮青豆。
轉向空氣
到20世紀50年代，美國人的生活方式已經(jīng)深受人造制冷的影響。他們從當地超市的制冷貨架上購買(mǎi)冷凍晚餐，放入新款福瑞吉戴爾冰箱的冷凍室儲存，使用最新制冰技術(shù)。
在20世紀50年代典型的美國家庭中，最現代的制冷裝置不是用于儲存供晚餐食用的魚(yú)肉，也不是用于制造放進(jìn)馬丁尼酒的冰塊。
而是用來(lái)給整棟房子降溫（和除濕）的。
第一臺“空氣處理裝置”是1902年由一個(gè)名叫威利斯·卡里爾的年輕工程師構想出來(lái)的。
當時(shí)，他受聘于紐約布魯克林的一家印刷公司，要設計一種裝置，避免油墨在潮濕的夏季暈開(kāi)。
他的發(fā)明不僅清除了印刷室的濕氣，還給空氣降了溫。
卡里爾注意到大家突然都想在印刷機附近就餐。于是他開(kāi)始著(zhù)手設計一種奇妙的裝置，以調節室內空間的濕度和溫度。
第一次世所矚目的空調試驗發(fā)生在1925年陣亡將士紀念日那個(gè)周末，當時(shí)，卡里爾首次在曼哈頓派拉蒙電影公司最大的新式瑞福利電影院展現了他的試驗性空調系統。
他甚至說(shuō)服了派拉蒙的傳奇式當家人物阿道夫·祖克爾，使其相信，在劇院投資安裝中央空調系統能夠帶來(lái)利潤。祖克爾親自參加了陣亡戰士紀念日的周末測試。
卡里爾和他的試驗小組在啟動(dòng)和運行空調時(shí)遇到了一些技術(shù)問(wèn)題。在電影放映前，滿(mǎn)屋子人都在使勁扇扇子?？ɡ餇柡髞?lái)回憶道：
“劇院里一下子擠滿(mǎn)了人，而在大熱天里使空氣降溫需要時(shí)間，但慢慢地，人們幾乎毫無(wú)察覺(jué)地把扇子放到了膝蓋上，因為他們越來(lái)越明顯地感受到了空調系統的效果。之后我們去大廳等祖克爾。他看到我們時(shí)簡(jiǎn)短地說(shuō)了一句，‘沒(méi)錯，人們會(huì )喜歡的?！?/p>
1925-1950年，大多數美國人只能在電影院、百貨公司、酒店或寫(xiě)字樓等大型商業(yè)場(chǎng)所感受空調。
卡里爾知道空調要邁進(jìn)普通家庭，但這種機器對中產(chǎn)階級家庭來(lái)說(shuō)太大太貴。
到了40年代后期，隨著(zhù)第一臺便攜系統面市，空調終于邁入了家庭。
五年內，美國人每年安裝空調超過(guò)100萬(wàn)臺。那些炎熱潮濕得無(wú)法忍受的地方，突然待得住人了。
到1964年，內戰后人們從南到北的歷史性遷徙已被逆轉。
伴隨寒冷地區新移民的到來(lái)，南部陽(yáng)光地帶擴大了，這要歸功于家用空調，是它的出現使人們可以忍耐炎熱潮濕或熾熱的沙漠氣候。
在短短10年時(shí)間里，圖森的人口從4.5萬(wàn)激增至21萬(wàn)，同期休斯頓人口從60萬(wàn)增至94萬(wàn)?？ɡ餇柕陌l(fā)明不止造成了氧氣分子和水分子的循環(huán)，還加快了人口的流動(dòng)。
但是，美國陽(yáng)光地帶的崛起只是全球性趨勢的預演。
就全世界而言，人口增長(cháng)最快的大都市主要集中在亞熱帶地區：金奈、曼谷、馬尼拉、雅加達、卡拉奇、拉各斯、迪拜、里約熱內盧。
人口統計學(xué)家預測，到2025年這些熱點(diǎn)城市將有超過(guò)10億新居民。
人造的真相
迎來(lái)寒冷革命的夢(mèng)想家和發(fā)明家沒(méi)有靈光乍現，他們的奇思妙想難以立刻改變世界。
不過(guò)，圖多爾和伯茲艾發(fā)明的冷凍技術(shù)可不止是把凍魚(yú)條普及到世界那么簡(jiǎn)單。
由于人類(lèi)精液、卵子和胚胎可被迅速冷凍，它也促進(jìn)了地球人的蓬勃興盛。數百萬(wàn)人的繁衍生息都要歸功于人工制冷技術(shù)。
當有了突破性的想法時(shí)，我們往往受到原始發(fā)明的規模所限。
我們琢磨出一個(gè)人工制冷技術(shù)的方法，假設它會(huì )使我們的房間變得比較涼快，或者不斷為我們的蘇打水供應冰塊。
這一點(diǎn)是很容易理解。但是，如果你用那種方法談?wù)撝评?，就?huì )錯過(guò)它改寫(xiě)歷史的一面。
在過(guò)去兩個(gè)世紀，它的影響一直令人難以置信。
從改變大平原的圖景到冷凍胚胎帶來(lái)全新的生命和生活方式，一路向前發(fā)展，直到把沙漠變成繁華大都市。
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