冷氣不只是讓你夏天涼爽的機器,它還改變了美國政治生態

冷氣不只是讓你夏天涼爽的機器,它還改變了美國政治生態
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我們想讓你知道的是

冰乍看之下似乎像是一項微不足道的進步:奢侈品,但非必需品。但如果從長鏡頭視角來看它,會發現過去兩百年它的衝擊一直非常大:從北美大平原的改頭換面,到透過冷凍胚胎誕生的新生命和生活方式,一直到在沙漠裡欣欣向榮的大城市。

文: 史蒂芬.強森(Steven Johnson)

製冷比你想像來的難

自掌握火(堪稱是智人的第一項創新)以來,人類摸索加熱技術已至少十萬年。但控溫技術的另一端,即製冷,困難得多。工業革命啟動一百年後,人工製冷仍是幻想。

但對冰的商業性需求(數百萬美元從熱帶地區流入新英格蘭地區冰業大亨口袋),向全世界發出一個信號,即製冷是門可賺錢的行業,於是一些善於發明的人開始尋找人工製冷的下一個必然方法。你或許以為杜鐸(TNL編譯:本書第二章開頭描述的運冰大亨)的成功會激勵新一代同樣貪圖錢財的企業家暨發明家,投入人工冷藏技術的根本性變革。

但不管我們如何歌頌今日科技圈的創業文化,根本性的創新並非總是來自私部門的探索。新構想的出現,並非總是如杜鐸的構想那樣,激發自對「多到讓我們不知怎麼花的錢」的追求。人類的發明之道,有不只一個靈感源泉。冰買賣濫觴於一名年輕人對無可計數之財富的追求夢想,但人工製冷的故事肇始於一項較急迫、較人道主義的需求:有個醫生想保住病人的命。

這個故事要從昆蟲說起,地點在佛羅里達州的阿帕拉契科拉(Apalachicola)。那是個有一萬居民的城鎮,地處亞熱帶,居民住在沼澤地邊——滋生蚊子的絕佳環境。1842年,蚊子猖獗,不可避免帶來瘧疾風險。在當地小醫院裡,醫生約翰.高里(John Gorrie)面對數十個病人發高燒,束手無策。

高里拚命想辦法降低病人的高溫,嘗試在醫院天花板上吊著冰塊,結果很有效:冰塊降低室內溫度,從而降低病人熱度。有些病人於熱度降低後打敗瘧疾,保住性命。但高里這項對抗亞熱帶氣候危險效應的高明辦法,最終受制於當地環境的另一個副產品而破功。熱帶濕氣既使佛羅里達成為適合蚊子棲息的地方,也協助孕育了另一個威脅:颶風。一連串船難使來自杜鐸之新英格蘭地區的冰無法如期運抵,使高里無冰可用。

於是這位年輕醫生開始苦思更根本的解決辦法:自己製冰。高里運氣好,這一構想出現得正是時候。數千年來,人工製冷始終是人類文明所幾乎不敢想像的事。我們發明了農業、城市、高架渠、印刷機,但製冷始終如同天方夜譚。不過,十九世紀中葉時,人工製冷變得不再遙不可及。用複雜理論家斯圖亞特.考夫曼(Stuart Kauffman)的妙語來說,製冷成為那個時期「鄰近可能」(adjacent possible)的一部分。

要如何說明這一突破?光是說有個不世出的天才,比其他所有人都聰明,提出一個高明的新辦法,並未道盡真相,因為構想基本上是其他諸多構想組成的網絡。我們把自己所處時代的工具、隱喻、概念、科學知識拿來,重新混為新東西。但如果沒有正確的建構材料,無法達成突破,不管你多聰明皆然。十七世紀中葉,世上最聰明的人發明不出冷藏庫。它根本不是那個時候「鄰近可能」的一部分。但到了1850年,一切已就緒。

第一件必須發生的事,簡直會讓今人不禁發噱:我們得發現空氣其實是由某些東西構成,發現空氣並非物與物間的空蕩蕩空間。1600年代,業餘科學家發現一奇怪現象:真空。在真空狀態下,空氣似乎真的不由任何東西構成,空氣的行為不同於平常狀態。在真空中,火焰會熄滅;真空密封的牢固程度,用兩組馬來拉都拉不開。1659年,英格蘭科學家羅伯特.波以耳(Robert Boyle)把鳥放進罐子裡,用真空泵抽掉裡面的空氣,鳥如波以耳所料死掉,但怪的是鳥也凍僵。如果真空與正常空氣大不同,因而能令生物喪命,那意味著肯定有某種肉眼所看不見的東西構成正常空氣;而且那間接表示,改變氣體的體積或壓力能改變它們的溫度。

隨著蒸汽引擎迫使工程師弄清楚熱與能量如何被轉換,發明出熱力學這個自成一系的學科,我們的眼界於十八世紀大開。更精準的熱、重量度量工具問世,攝氏、華氏溫度也有了標準化衡量尺度,而一如在科學、創新史上所常見的,度量的精確性有了提升,新的可能隨之出現。

這些建構材料在高里的腦子裡流轉,猶如氣體裡的分子相撞彈開,形成新的連結。他開始利用閒暇建造冷藏機器。這台機器利用泵的能量來壓縮空氣。壓縮使空氣增溫,這機器再讓空氣通過用水降溫的管子,冷卻壓縮後的空氣。空氣擴張時,抽取周遭的熱氣,一如分解為液態水的氫原子四面體鍵,此一吸熱過程使周遭空氣降溫。這機器甚至可用來造冰。

令人驚喜的,高里的機器管用。高里不再倚賴從千哩外運來的冰,用自製的製冷設施降低病人的高熱。他申請專利,並準確預測了未來。誠如他所寫道,在那樣的未來,人工製冷「或許更能造福人類……水果、蔬菜、肉類將在運送途中受到我冷藏系統的保存,從而讓所有人享用!」

高里在發明上卓然有成,做生意卻一事無成。約翰.高里死時身無分文,連一台機器都沒賣出去。

製冷變成一種大型產業

但人工製冷的想法未跟著高里一起消失。經過數千年的冷落,全球突然對人工冷藏一事大感興趣,陸續有人為大同小異的人工冷藏技術申請專利。這個想法突然間到處出現,並非因為有人剽竊了高里的構想,而是因為他們都各自突然想到同樣的基本設計。概念性的建構材料終於一一到位,於是,人工製冷的想法突然間「浮現腦海」。

那些影響全世界的專利,乃是說明創新史上一大奇妙現象的實例,即今日學者所謂的「多重發明」。發明和科學發現往往成群到來,分處不同地方的研究者突然間各自取得同樣的發現。一個天才想出一個從沒人想過的點子,其實是例外,而非通則。大部分發現都是在歷史的某個時刻變成可以想像,在那時刻之後,許多人開始想像它們。電池、電報、蒸汽引擎、數位音樂資料庫,都是在幾年裡由多人各自發明出來。

冷藏設施亦然:對熱力學和空氣基本化學組成的了解,加上冰買賣所賺得財富,使人工製冷問世的時機成熟。那些同時的發明者,有一人是法國工程師斐迪南.卡雷(Ferdinand Carré)。他獨力設計了一台冷藏機器,機器的基本運作原理和高里的一樣。他在巴黎為他的冷藏機器建造了原型,但他的構想最終勝出,乃是因為大西洋彼岸所發生的事:美國南部發生另一種冰荒。

1861年美國內戰爆發後,北方聯邦封鎖南方諸州,以重創南方邦聯的經濟。同樣是阻止冰塊運往南部,北方聯邦海軍比墨西哥灣流沿線產生的暴風雨更為厲害。熱得發昏的南部諸州,已在經濟上和文化上倚賴起冰塊貿易,頓時發覺自己亟需人工製冷。

南北打得正激烈時,有時有載著走私品的船趁著夜色穿過封鎖,在大西洋岸和墨西灣岸上岸。但走私者所載來的貨,不只火藥或武器,有時還有更為新奇的東西:根據卡雷的設計圖建造的製冰機。這些新機器以氨為製冷劑,每小時能造出四百磅的冰。卡雷的機器被人從法國運來,偷偷帶進喬治亞、路易斯安那、德克薩斯三州。一些創新者小幅修改卡雷的機器,提升其效率。幾家營利性製冰廠開張,代表在工業化主舞台的初試啼聲。到了1870年,南方諸州的人造冰產量已高居世界之冠。

內戰後的幾十年裡,人工製冷業急速發展,天然冰貿易開始慢慢衰落,終至遭淘汰。製冷成為大型產業,不只從轉手的現金來看是如此,從機器的體積來看亦然:蒸汽驅動的龐然機器重達數百噸,靠一批正職工程師維護。十九、二十世紀之交,紐約的翠貝卡(Tribeca)居住區(如今是世上某些最昂貴華廈的所在地),基本上是個超大冷藏庫,幾個街區全是無窗的建築,那些建築全設計來冷藏從附近華盛頓食品市場不斷運來的農產品。

十九世紀的製冷故事,幾乎始終在追求更浩大的規模。但下一場人工製冷革命,走的卻是與此背道而馳的路。製冷追求小型化:那些長達整個街區的翠貝卡冷藏庫不久後會變小,以擺進美國家家戶戶的廚房裡。

冷氣機其實來自於除濕

不過在1950年代的代表性美國家庭裡,最新奇的製冷裝置並非用來存放正餐用的不帶骨魚肉或製作馬丁尼酒用的冰塊,而是用來使整個房間降溫(除濕)。第一個「空氣處理裝置」,1902年由一名叫威利斯.開利(Willis Carrier)的年輕工程師想出來。開利的發明故事是意外發現史上的典型例子。

當工程師的開利,25歲時受布魯克林一家印刷公司聘雇,要他想辦法使印在紙上的墨水在潮濕的夏季不致受潮變糊。開利的發明不只除掉印刷房的濕氣,還使室內變涼爽。開利注意到突然間每個人都想在印刷機旁吃午餐,他開始設計旨在調節室內濕度與溫度的裝置。幾年後,開利就開了一家以將這項技術用於工業為重點的公司(如今仍是世上最大的空調製造廠之一)。但開利深信空調也應澤被一般大眾。

他的第一場大測試進行於1925年5月陣亡將士紀念日那個週末,開利在派拉蒙影業於曼哈頓的新旗艦戲院里沃利(Rivoli),首次啟用一實驗性質的空調系統。長久以來,夏季時的戲院都悶熱得讓人怯步。(事實上十九世紀已有一些曼哈頓劇院嘗試用冰降溫,可想而知這使劇院內又濕又潮。)空調問世之前,推出暑期強檔巨片是個很蠢的點子:大熱天裡最不想待的地方,就是有另外一千個猛流汗的人體和你一起待的房間。於是開利使出三吋不爛之舌,讓派拉蒙的著名老闆阿道夫.祖克(Adolph Zukor)相信,花錢替旗下戲院裝置空調會讓他財源滾滾。

陣亡將士紀念日週末,祖克親臨測試現場,低調坐在樓座裡。開利和他的團隊在讓空調裝置準備好和開始運作上,碰上一些技術難題;影片開映前,戲院裡到處是猛揮的扇子。後來開利在其回憶錄憶起當時的情景:

在大熱天要使迅速坐滿的戲院降溫得花一些時間,而要使塞滿人的戲院降溫,又要花更多時間。漸漸地,幾乎察覺不到地,扇子給擱在大腿上,因為空調系統開始明顯發威。只有少數一時改不了揮扇習慣的人繼續在揮扇,但不久他們也停止揮扇……然後我們進入大廳,等祖克先生下來。他看到我們,沒等我們問他意見,就自己說道:「沒錯,大家會喜歡它。」

1925至1950年,大部分美國人只在大型商業場所,例如戲院、百貨公司、飯店或辦公大樓,感受過空調的好處。開利知道空調要往家用的領域走,但機器實在太大太貴,中產階級家庭擺不進去也買不起。開利公司在其為1939年萬國博覽會推出的展品「明日冰屋」中,的確為這樣的未來開了一扇窺看的窗口。在一古怪建築裡,開利展示家用空調的神奇,現場並有一隊一身大腿舞女郎裝扮的滑雪女郎。該建築形似一客香草霜淇淋,有五層樓高。

但開利的家用空調遠景,因二次大戰的爆發而延宕下來。直到1940年代晚期,也就是在將近50年的實驗後,空調才進駐家庭門面,最早的窗型可攜式裝置出現在市場上。不到五年,美國一年安裝的空調就超過百萬台。想到二十世紀的迷你化作為時,腦海裡自然而然會浮現電晶體收音機或微晶片,但空調的縮小過程在創新史上也理當占有一席之地:原本比一輛平板卡車還要大,後來縮小到可嵌入窗子裡。

冷氣竟然改變了美國政治生態

這一縮小將於不久後引發一連串變化,從許多方面來看,與汽車對美國定居模式的衝擊一樣大。原本濕熱得讓人無法忍受的地方,包括佛里德里克.杜鐸年輕時在汗流浹背中度過夏天的某些城市,突然間變得為更多的平民大眾所能忍受。由南往北的重大遷徙潮(內戰後時期的社會特色),到了1964年已反轉。由於來自較冷州的人民移入,陽光地帶(西自加州、東至南北卡羅來納州的美國南部一帶)人口成長。拜家用空調之賜,他們能忍受熱帶濕度或炙熱的沙漠氣候。

士桑市人口於短短十年內從4萬5千暴增為21萬;休士頓於同一期間從60萬增加為94萬。1920年代,威利斯.開利在里沃利戲院向阿道夫.祖克首度展示空調性能時,佛羅里達的人口不到百萬;50年後,該州已在通往全國前四大人口州的路上穩穩邁進,有千萬人在裝了空調的家裡躲避夏季的濕熱。開利的發明不只使氧分子和水流動,最終也使人口流動。

人口分布的大改變,不可避免影響政治。往陽光地帶的人口遷徙,改變了美國的政治地圖。南部原是民主黨票倉,這時被大批移入的退休人員包圍,那些人的政治立場偏保守。誠如史學家納爾遜.波爾斯比(Nelson W. Polsby)在其著作《國會沿革》(How Congress Evolves)中闡明的,空調問世後往南移的北方共和黨人,在打破「南方民主黨人」的基礎上,其貢獻就和反民權運動一樣大。

在國會,這帶來一弔詭效應,引發一波自由主義改革——因為國會的民主黨議員不再分裂為保守南方人和北方進步派。但在總統政治上,空調的衝擊堪稱最大。佛羅里達、德洲、南加州暴增的人口,使選舉人團移向陽光地帶,1940至1980年氣候溫暖的數州增加了29張選舉人票,東北部和鐵鏽地帶那些較冷的州少了31張。二十世紀上半葉,只有兩位總統或副總統來自陽光地帶州。但1952年起,每一組勝選的總統、副總統都含有一名來自陽光地帶的候選人,直到2008年歐巴馬和拜登這對搭檔才打破這一現象。

由製冷技術而引發的改變

從長鏡頭歷史的角度來看,在威利斯.開利開始在布魯克林思考如何使墨水不致受潮糊掉之後將近百年,我們操縱細小空氣分子和濕氣的能力,協助改變了美國的政治地圖。但陽光地帶在美國境內地位上升一事,只是今日正在全球舞台上演之大戲的一場彩排。在世界各地,迅速成長的巨型都市主要分布於熱帶:清奈、曼谷、馬尼拉、雅加達、喀拉蚩、拉哥斯、杜拜、里約熱內盧。人口學家預測,這些熱帶都市到了2025年會增加超過10億的居民。

這些新移民不消說有許多人在家沒有空調可享,至少目前還沒有,而長遠來看,這些城市,特別是那些以沙漠氣候地區為主的城市,是否能長久維持下去,不無疑問。但控制辦公大樓、商店、較富裕家庭裡溫度、濕度的能力,使這些都市得以吸引經濟基礎入駐,從而使它們迅速躋身為巨型都市。在二十世紀下半葉之前,全球前幾大城市(倫敦、巴黎、紐約、東京)幾乎全都在溫帶,這絕非偶然。我們目前所看到的,堪稱人類史上最大一場集體遷徙,由家用電器引發的第一場集體遷徙。

引領製冷革命的那些夢想家、發明家,並非靈光一閃即浮現劃時代的構想,而且他們高明的構想鮮少立即使世界改頭換面。大部分情況下他們有出自直覺的想法,但他們堅定不移,守著那些想法數年,甚至數十年,直到萬事具備,一切就緒。其中有些創新可能讓今日的我們覺得微不足道。

眾人的巧思,數十年心力關注的焦點,全都只為了讓世人享有安全的加熱可食冷凍包裝晚餐?但杜鐸與伯茲艾所協助打造出的冰涼世界,將不只是使凍魚條分布全世界。拜瞬間冷凍和人類精子、卵、胚胎的低溫貯藏之賜,那也使人口分布世界各地。全球數百萬人的生存,要歸功於人工製冷技術。

如今,卵母細胞低溫貯藏新技術正使女人有機會在較年輕時保存健康卵子,使許多女人到了4、50歲時仍能生育。今人在生兒育女上享有這麼多新自由——從借助精子銀行懷孕的女同性戀人或未婚媽媽,到投入職場20年後才想要有小孩的婦女——若沒有瞬間冷凍問世,不可能有這樣的事。

思考那些突破性的想法時,我們往往被原始發明的格局框限住。我們找到人工製冷的方法,以為那只意味著我們的房間會較涼爽,炎熱夜裡會睡得較好,或者加在汽水裡的冰塊會不虞匱乏。這不難理解。但如果只從那個方面談製冷的故事,那就見樹不見林。

在佛雷德里克.杜鐸開始想著將冰運到薩瓦納之後兩百年,我們支配冷的本事正協助重組全球各地的定居模式,並把數百萬新生兒帶到世上。冰乍看之下似乎像是一項微不足道的進步:奢侈品,但非必需品。但如果從長鏡頭視角來看它,會發現過去兩百年它的衝擊一直非常大:從北美大平原的改頭換面,到透過冷凍胚胎誕生的新生命和生活方式,一直到在沙漠裡欣欣向榮的大城市。

本文摘自《我們如何走到今天?》,麥田出版
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Photo Credit: 麥田出版

書籍介紹:

人類進入二十世紀以後,在基礎生活發明上,有了重大的技術演進,有趣的是,產品本身的研發者,少有人能預測到他的發明未來將如何為人類所用,又將如何影響人類的文明。

本書從六項科技發明談起,包括玻璃、製冷、聲音、乾淨、時間、光,從跨科際創新角度,講述一段由機器創造的人類歷史。

作者:史蒂芬.強森(Steven Johnson)

史蒂芬.強森善於剖析科學、科技與網路文化的交互影響,寫作範疇橫跨都市計畫到21世紀的恐怖主義戰爭,並為科技雜誌《WIRED》、《紐約時報》、《華爾街日報》定期撰稿,也是知名趨勢網站FEED創辦人之一。他於《時代》雜誌寫作的封面故事〈推特如何改變了我們〉獲得獎項殊榮,2010年獲《Prospect magazine》選為「數位時代的十大金頭腦之一」,《華爾街日期》譽為「協同創新的關鍵人物」,並受邀至TED演講「偉大創新的誕生」。

責任編輯:楊士範
核稿編輯:楊之瑜


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