2000年前古人就用熱水製冰？物理學家也復原不了，怎麼回事？

在炎熱的夏天，來上一杯冰鎮飲料或者一盤冰鎮水果，絕對是非常愜意的。對於現代人來說，製造冰塊是很簡單的，有一個冰箱就可以了，無論大人還是孩子都可以輕鬆製冰。

但是對於沒有冰箱的古人來說，他們該如何製造冰塊呢？

2000年前的大漢王朝，有一本名叫《淮南萬畢術》的書籍，此書成書於公元前2世紀，作者為西漢淮南王劉安及其門客，他在書中記載了一種名為「夏造冰」的方法。

原文是：「取沸湯置瓮中，密以新縑（jiān），沈中三日成冰。」

什麼意思呢？

就是把水燒開後倒入「翁」中，然後上面用乾淨的「縑」（一種絲織物）密封，接著將「翁」慢慢沉入深井中，等上三天就可以得到大量冰塊了。

是不是非常神奇？

水井我們都見過，只要把沸水密封起來，沉入水井中就可以得到冰塊嗎？我們就來聊聊這個讓無數物理學家為之困惑的問題。

壓強猜想

在一些物理學家看來，2000多年前的漢代人發明的「夏造冰方法」，利用的其實就是壓強原理。將裝滿開水的容器密封，然後沉入井底，可以讓容器表面出現巨大溫差，隨著容器內水溫的迅速降低，容器中的氣壓也隨之降低，水就有可能結成冰。

可能很多人都無法理解這種現象，我們說得詳細一些。

哪怕是在夏天，井水的溫度也是非常涼的，尤其是一些深井，其夏天溫度甚至能夠達到3—4℃。但想讓水結冰，就必須讓溫度達到0度，否則水就無法變成冰，這是初中物理課本上的知識，大家都知道。

只不過這裡還有一個「特殊情況」——水的結冰溫度，也就是凝固點，是可以出現變化的。

舉個例子，如果我們爬到了世界之巔喜馬拉雅山，在這裡燒水的話，只要將溫度燒到73.5攝氏度，水就被燒開了。

再比如說我們家裡所使用的高壓鍋，密封的鍋蓋導致鍋內蒸汽無法排出，所以高壓鍋內的氣壓就會一直增大，這也導致了水的沸點溫度提高。

正常情況下，高壓鍋內的氣壓能夠達到1.3個大氣壓，溫度也可以達到125℃。

水的沸點會根據氣壓的大小出現差別，而它的結冰點也是如此。

氣壓越低，水的結冰溫度就會隨之提高，根據測試，壓強每減少一個大氣壓，結冰溫度就會提高0.008℃。

壓強可以提高水的結冰溫度，是否可以破解「夏造冰方法」呢？

答案是不可能！

以漢朝時的科技水平來說，就算把容器內的氣壓降到最低，水的結冰溫度最多只能上升1℃。

也就是說，即便我們把容器放在溫度只有3℃的深井之中，然後將瓶子內的氣壓降到最低，依然達不到結冰要求。

既然不是壓強原理，那麼究竟是什麼原因呢？

空調製冷猜想

估計很多朋友都曾給自行車的輪胎放過氣，當我們拔掉氣門芯後，車胎內的氣體會在極短的時間內噴涌而出，這個時候車胎氣門處就會變得特別特別涼。

之所以出現這種現象，是因為壓力突變導致了溫度突變，而這也是空調可以製冷的原理之一。

那麼漢代的「夏造冰方法」是不是利用了這種原理呢？

為了證明這種猜想，物理學家李志超教授指導研究生趙虹君進行了一個模擬造冰試驗。為了達到最好的實驗效果，他們找來了一個瓶身大瓶口小的玻璃球瓶代替了瓮。

像這種容器在漢代時，是絕對不可能製造出來的，但是想讓「壓力突變」效果達到最大，就必須使用這種形狀的容器。

玻璃瓶的瓶口是用橡皮塞密封的，塞子里有一個放著溫度計的玻璃管，直達瓶底。而在塞子外面則是接著軟管，在軟管上還有一個可以調節鬆緊的夾子。

準備就緒後，將玻璃球瓶內注水，然後加熱使水完全燒開，只留下沒過玻璃管口的水量，然後用夾子夾緊軟管，將玻璃球瓶迅速放入注滿涼水的水桶中。

如果大家想要試驗的話，一定要注意了，這裡有危險！

玻璃瓶溫度很高，快速浸入溫度很低的涼水中時，很有可能發生炸裂。就比如說我們冬天喝酒，為了讓酒暖一些，便會放到開水中燙一下，但是一個不注意就把酒瓶燙炸了。

當玻璃球瓶浸入涼水後，水溫下降速度是非常快的，從100℃迅速降至到了20℃左右，但是之後水溫下降的速度就開始變得非常緩慢。

20℃距離水能結冰的0℃，還有好大一截呢，是不是因為放置時間比較短呢？畢竟「夏造冰方法」中講過，要放置三天才能得到冰，於是李志超教授又將玻璃球瓶多放置了幾個小時。

最終，玻璃球瓶中的水溫保持在了7℃左右。這個時候，慢慢地鬆開夾子，玻璃瓶內的水溫又下降了1℃左右。

自此，試驗結束，結果顯示水溫只能降到6℃左右，無法達到結冰條件。

雖然實驗沒有達到效果，但李志超認為自己的猜想是沒有錯的，將加熱後的水放入冷水中冷卻，然後再將密封的容器打開通風，只要條件能夠達到，就完全有可能製造出冰塊來，但前提是需要一個非常特殊的細口大腹瓶。

後來又有一些物理學家，利用各種各樣的容器以「夏造冰方法」來製冰，其中絕大多數的實驗都以失敗告終，但也有人非常幸運的得到了一些冰渣，而不是「夏造冰方法」中所提到的冰塊。

解不開的疑惑

雖然物理學家們始終沒有通過「造冰方法」得到冰塊，但是他們的研究方向是沒有錯的，至於問題究竟出在哪，就不得而知了。

畢竟古人對於「夏造冰方法」的記載並不詳細，容器「翁」是什麼樣，沒有人知道。「新縑」又是個啥，也沒人知道，想來其中還有一些關鍵技術沒有被記錄下來。

以今時今日的科研技術，都無法解答「夏造冰方法」的問題，估計這種製冰技術的需求條件是非常嚴苛的。在漢朝時期，除了王公貴族，想必普通老百姓是無法使用「夏造冰方法」的。

當然了，老百姓也還有其它的方法得到冰，比如說建造冰窖，他們只需在冬天的時候將冰塊取下，妥善地存放於冰窖之中，到了夏天時就可以使用冰塊了。

而這種情況在唐朝時發生了徹底改變，唐人們發現：

只要將硝石放入水中，它便能迅速溶於水並且吸收熱量，於是水就會變成冰。

即便是在炎熱的夏天，硝石也可以讓水快速結冰，這種簡單的製冰技術很快便傳遍了大江南北，高精尖的「夏造冰技術」也隨之被徹底取代，消失在了歷史長河之中。