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人造冰的历史

在一次流行病面前,一位小镇医生在世界准备好接受它之前很多年就发明了人造冰。

作者:Amy Brady
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资料来源:Bjeayes/iStock 通过 Getty Images Plus

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本文最初发表于我们 2023 年 9 月/10 月刊,题为“寒冷的慰藉” 点击此处 订阅以阅读更多此类文章。

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在美国内战结束前一年,一项禁运导致南方冰块贸易陷入停滞,导致该地区的厨师、调酒师、护士和医生无法获得他们赖以保存食物、制作饮料和治疗身体的北方冰块。没有冰,南方遭受了痛苦。

他们不知道的是,在战争开始前 20 年,一位住在佛罗里达州港口小镇阿巴拉契科拉(Apalachicola)的、相对不知名的医生找到了在南方供应冰块的方法,这种方法不依赖于从北方运输。与当时所有传统的科学思维背道而驰,这位名叫约翰·戈里(John Gorrie)的医生发现了如何自己制造冰块。他的制冰机最终改变了美国人使用和看待冰的方式。它使得在冰荒——即冬季不够冷,无法有效冻结湖泊和河流——以及即使在炎热的夏天也能获得冰块。从戈里的机械制冰到空调、现代制冷以及最先进的医疗治疗,如使用冰晶冷冻肿瘤的治疗性低温疗法和冷冻手术,都可以追溯到一条直接的联系。

然而,这一切对戈里来说都不重要,他以 51 岁的相对年轻的年纪,作为一个笑话死去。

一系列 19 世纪的报纸插图,题为“大黄热病——南方最致命地区的可怕事件”,描绘了包括田纳西州孟菲斯(Memphis)场景在内的悲惨画面。(资料来源:Bettmann 通过 Getty Images)

Bettmann 通过 Getty Images

治愈疫情

戈里的童年和青少年时期记录不多,但记录显示,当他 20 岁时,他在南卡罗来纳州查尔斯顿(Charleston)的一家药房当学徒,店主是塞缪尔·格林(Samuel Green),他是城里仅有的几位医生之一,也是当地最有名的一位。

一年中的大部分时间,他们的病人患有普通疾病,如感冒和小痛。然后是“发烧季”,一段四到五个月的时间,黄热病会再次袭击南方。这种由蚊子传播的病毒被称为“黄热病”,因为黄疸是其常见症状,会导致高烧、抽搐、头痛和腿部疼痛。黄热病会杀死高达 50% 的重症感染者,在 1790 年至 1860 年间,仅在查尔斯顿每年就夺去了 200 多名市民的生命。

近 10 年来,戈里一直与格林合作,为病人提供实验性治疗以缓解症状。在一个特别致命的夏天之后,格林说服戈里申请医学院。三年后,当戈里从纽约西部地区医师外科学院毕业后,他选择前往北美最严重的黄热病爆发地区之一:佛罗里达领地。

1833 年 2 月,29 岁的戈里前往墨西哥湾沿岸的小镇阿巴拉契科拉。当他到达时,天气还比较凉爽,戈里整天都在抽烟斗和阅读医学教科书。然后春天转为夏天,带来了一波致命的黄热病,夺去了佛罗里达沿海地区 69% 患者的生命。

病人带着黄疸、脱水和发烧的寒颤来到戈里的诊所。很快他就有了如此多的病人,以至于他将自家二楼全部改成了病房。戈里按照格林教他的方法,用混合的药剂治疗病人。当这些方法失败时,他会将附近沼泽中捕获的水蛭敷在病人疼痛的关节上,希望它们能吸血治病。很少有人康复。到 8 月,二楼的床位已满,他不得不拒收病人。

最终,戈里开始重新考虑。黄热病伴随着高温而来,也随之而去。为什么不将同样的原理应用于病人呢?也就是说,为什么不尝试降低他们的体温?

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与专利申请一起,戈里提交了他制冰机的木制模型。该模型由一个压缩气缸、一个膨胀气缸和一个曲轴组成。(资料来源:美国专利号 8,080/公共领域)

美国专利号 8,080/公共领域

满是冰块

1841 年夏天,当疾病席卷小镇时,戈里将他的冰理论付诸实践。他发现直接用冰摩擦病人会损伤皮肤——但用布包裹冰块会让病人潮湿,容易患上其他疾病,这是当时人们的看法。他转而关注周围的环境。如果他无法直接降低病人的体温,也许他可以降低周围空气的温度?

借鉴他在大学学习的热力学课程,他得知冷空气下降而热空气上升,他画了一个他希望物理学能帮助他的装置。他在一个干净的金属床盆上钻了一个洞,里面装满冰块,然后将床盆挂在天花板上。他打开窗户让空气流通,空气流过冰块并从洞中穿过,冷却后向下旋转。几分钟之内,房间开始感觉凉爽。戈里创造了世界上第一批空调之一。

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凉爽的空气似乎减轻了病人的痛苦,即使他们没有立即——或者从未——康复。这一点希望足以让戈里相信,他应该在每个病人的床上方都悬挂满是冰块的床盆。但随着疫情的蔓延,他很快就用完了他储存的少量冰块;即使他拥有全世界所有的钱,他也买不到足够的冰来为每个病人降温。

冰块被当地人称为“白金”,因为只有最富有的佛罗里达人才能负担得起——而阿巴拉契科拉并非富裕的城镇。当北方在冬季运送冰块时,每磅冰的价格高达 5 美元(按今天的物价约合 30 美元),而在夏季,冰块则完全没有。如果戈里想要更多的冰,他必须自己制作。

戈里接下来的三年生活都沉浸在痴迷之中。他白天长时间工作,将时间分配在照顾病人与尝试制造冰块之间。在尝试用气压排空水桶时,他发现空气的快速压缩和膨胀会产生冷却效果。当他将压缩器应用到水中时,它会在水面上形成一层薄如发丝的冰晶。医生终于成功了。他制造出了冰。

影响和规模

第一个制冰原型需要手动摇动,产量很慢,但能够产生大量冰块。戈里有增加机器速度的想法——他的专利表明他考虑过添加水泵、蒸汽机,甚至是用马匹来驱动他的机器——但这些改进都需要钱,而他没有。

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1844 年春天,戈里开始在阿巴拉契科拉的报纸《商业广告报》(The Commercial Advertiser)上写一系列文章,题为“论疟疾的预防”。这是他首次公开承认自己开始尝试制造冰块,这在宗教氛围浓厚的小镇佛罗里达是一个爆炸性的说法。当时,冰块被认为是上帝的创造——而不是人类的领域。为了保护自己的名誉,他化名“Jenner”,以纪念发现天花疫苗的爱德华·詹纳(Edward Jenner)。

1844 年 4 月 6 日,当第一篇文章刊登时,公众的反应从漠不关心到厌恶。 《科学美国人》(Scientific American)的编辑们发表了一封信,写道:“我们不知道有任何可行的方法可以人工生产冰。” 这种嘲笑传遍了世界,《印度时报》(Bombay Times)和《商业新闻》(Journal of Commerce)称这项发明是“无稽之谈”。戈里躲在他的假名后面,继续写作,总共发表了 11 篇文章。

在他于 1844 年 6 月 15 日发表的最后一篇文章中,他试图通过阐述其经济影响来让公众相信制冰的好处。他辩称,如果他能够大规模建造制冰机,他就可以在整个南方创造永久性的就业机会。但这篇文章并没有说服虔诚的人们,接下来的五年在戈里的故事中成了一个空白。

我们知道他最终在 1851 年获得了他的制冰机的美国专利,并且同年,两位欧洲发明家——可能读过这些诽谤性文章——参观了他的办公室,观看了机器的运行。也有证据表明他曾访问过佛罗里达、南卡罗来纳和纽约的城市寻找投资者,但他的旅行费用从何而来尚不确定。他最终在波士顿找到了一位投资者,但此人在安排敲定前就去世了。在他最低谷的时候,他甚至沦落到在纽约市街头游荡,兜售关于他想法的小册子,并询问任何人是否愿意倾听。

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到 1855 年,也就是获得专利仅四年后,戈里已经身无分文,众叛亲离,最终也失去了健康。他可能感染了疟疾——一种他认为可以像黄热病一样用冰来治愈的疾病。当他的体温飙升至 104 度时,他躺在床上,24 小时后去世,声誉扫地,负债累累,超过 6,000 美元(按今天的物价约合 20 万美元)。

戈里知道他超前了。在他生命的晚些时候,他写道,他的制冰机“被发现超出了国家的需求。” 然而,在他去世十年后,国家的需要终于赶上了他的远见。

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行业的崛起

内战开始时,法国和英国的两位发明家同时宣布了他们制造冰块的“发现”,尽管他们的系统与戈里的惊人相似。欧洲人通过用乙醚和氨取代空气来改进了医生的设计,并在 19 世纪 60 年代将这些设计卖给了美国的制造商,从而开启了美国的“人造冰时代”。

南方尤其拥抱制冰机。战争结束了奴隶制,从而颠覆了种植园经济。该地区现在与北方工业竞争,制冰业提供了及时的助力。到 1875 年,佛罗里达、路易斯安那、阿拉巴马和密西西比都开设了制冰厂。到 1920 年,美国拥有超过 4,800 家块状冰厂,雇佣了 16 万人,年产量达到 4000 万吨冰。

几乎南方所有的医院都在其院内建造了商业规模的冰库。如果戈里还活着,他就能看到他最大的梦想之一成真:医院现在可以为所有遭受手术伤口、骨折或发烧的病人提供冰块治疗。

一本医学期刊重新刊登了戈里的“论疟疾的预防”系列文章,这次署上了他的真名,引起了人们对他床盆“制冷机”的兴趣。该机器的普及在 1881 年达到顶峰,当时詹姆斯·加菲尔德(James Garfield)总统在白宫因枪伤垂危。他的护士使用该装置为房间降温,并让总统保持舒适。

冰块的成本持续下降,催生了新行业。美国商人将冰镇的苹果和草莓运往世界各国。这些国家的商人则将柑橘类水果运往美国作为回报。机械制冰也奠定了美国海鲜贸易的基础。鱼类作为海湾沿岸一个世纪以来的美味佳肴——以及更长时间以来原住民沿海居民的主食——但由于必须冷藏,因此鱼类无法食用到内陆几英里以外的地方。人造冰的普及使渔民能够将冰装载到货舱,从而在海上保持渔获的新鲜度。回到岸上,他们将仍然新鲜的渔获装入绝缘的火车车厢,运往中西部,激起了新的食欲。

持续的遗产

如今,戈里的遗骸安放在阿巴拉契科拉的约翰·戈里博物馆(John Gorrie Museum)对面的一棵树下。这家博物馆是一个单间建筑,与其说是一个正规的博物馆,不如说是一个佛罗里达路边景点。他的墓碑很小,很容易被忽视,他的故事仍然鲜为人知。

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一座戈里的雕像矗立在美国国会大厦的国家雕像厅(National Statuary Hall Collection)中,这是以他名字命名的博物馆赠送的礼物,他的工作公共记录散落在几个难以找到的档案馆中。翻阅一本当代的暖通空调(HVAC)教科书,可以看到戈里的发现通常被归功于在他人想法基础上进行创新的发明家,但很少归功于戈里本人。

至少有一个机构——除了博物馆之外——承认戈里的成就:位于华盛顿特区的美国国家历史博物馆(National Museum of American History),该博物馆收藏了医生最早的制冰机原型和他的原始专利。在撰写本文时,它们仍保存在仓库中,未对公众开放。

摘自 Amy Brady 的著作《冰:从混合饮料到溜冰场——一种热商品的酷历史》(Ice: From Mixed Drinks to Skating Rinks — a Cool History of a Hot Commodity),由 G.P. Putnam's Sons 出版,企鹅出版集团(Penguin Publishing Group)的一个分支,企鹅随机有限公司(Penguin Random House LLC)旗下。版权所有 © 2023 Amy Brady。

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