2000年前我国古人用热水造冰，这项技术是困扰物理学家的巨大难题

综述

在现代社会，为了抵挡酷热的盛夏，人们发明了空调、风扇等能够驱散热意的机器，这些东西也令人们能够在高温的天气里安稳呆在室内，而不受到影响，不会中暑或者热得汗流浃背。

除了这些机器以外，冰块也是人们夏天里用来解暑的好东西。比如将啤酒等饮品放入盛满冰块的桶里，或者是直接放在饮品当中，原本温热的饮品就能拥有凉爽的温度。

还有当今社会很多人都非常喜爱的奶茶，绝大部分的奶茶都会被放上一层冰块，在燥热的夏天带来人一丝凉意。

事实上，在2000多年前，古人因为技术和科学思想尚未发展起来，并无法拥有空调风扇等能够散发出冷风的设备，然而冰块这个在现代人眼里通过利用寒冷的天气或者是制冰机器造出来的降暑好东西，却在古时候经常被在夏天使用。

夏造冰

一听到古人，其实大多数人下意识就会认为他们的知识水平以及科技水平非常落后，以至于当听说古人在夏天使用冰块降暑，第一个冒出来的想法就是：假的。

是啊，古人没有冰箱，不能像我们一样在冰箱极冻区放入水冻成冰，也没有专门的制冰机，他们是怎么在夏天有冰块的呢，难道是专门派人前往北极，然后又骑马拉回来的吧？

但是仔细想一想就知道这个想法并不可能，且不说路途遥远，一个人从北极取完冰再骑马回来，等他回家的时候可能夏天都过去了，已经到冬天了，就说这个人哪怕取到了冰块，也能在几天的时间就能回去，那么他如何储存的冰块呢？要知道冰块是水零度以下凝结而成的固体，夏日气温酷热，他要如何将冰块完整且不融化地带走呢？

带着这样的疑问，我们翻开了史书，发现在春秋战国时期以来，古人其实就已经明白了冰块的好处，专门制造了冰窖，在冬天的时候取冰放入，因为里面温度较低，冰块可以得到较好的维持，也就能在夏天使用。

但是由于挖掘冰窖所需要的人力物力太大，因此除了皇家贵族以后，很少有人能够拥有冰窖这个东西。

然而除了这个方式，还有一个至今令许多物理学家都颇为不解的方式——夏造冰，就是古人在夏天制造的冰块，而且还是用热水造的。

早在《庄子·徐无鬼》中，鲁遽的弟子就曾经在说自己得到了老师的真传—— “吾能……夏造冰矣”，意思是能够在夏天制造冰块。类似夏造冰的说法，从春秋战国，到唐朝，乃至明朝都有史书记录在册，这也被人们认为是中国古时候最原始的人工制冰技术。

《淮南万毕术》这一书中甚至有关于夏造冰的具体方法，即“取沸汤置瓮中，密以新缣，沈（井）中三日成冰。”意思就是说，将沸腾的水放在一个瓮里，然后用布密封沉入井下，三天之后就会形成冰块。

物理学家的困扰

夏造冰是热水造冰，但是在我们的眼里，热水沸腾，只会汽化，怎么可能会固化成冰呢？实际上，这不仅仅是令许多人感到疑惑的地方，也是困扰了许多物理学家的难题，甚至直到现在都无法复制出2000年前的“夏造冰”技术。

在上个世纪，洪震寰通过对《淮南万毕术》进行了长期的研究和分析，认为根据物理来看，当气压降低，水的冰点也就会提高，因此，沸水进入瓮中被放入井中后，瓮里的温度忽然下降，气压也就减少，冰点因此而升高。

但是在实际操作中，冰点受到大气压影响而提升的高度是非常少的， 1个大气压冰点也才增高0.008摄氏度，因此洪震寰否定了夏造冰的可能性。

而我国另一位物理学家李志超则有着与洪震寰不一样的看法，他认为很有可能是当时的古人通过气体膨胀，从而使得热水降温，形成了冰块。

李志超便用玻璃容器装上水，气口堵住以后包裹住，观察玻璃容器上的温度计上气温的变化，得出了沸水处在封闭的环境之中冷却，缓慢放气能够得到低温的结论。

在后来的一次实验中，李志超又将沸水放在容器里，又将开口堵住，而沸水在这个过程会产生出水蒸气，这个容器中的空气会被慢慢排出。

李志超认为，夏季的井水温度很低，而装上沸水的容器沉入井水以后会迅速降温减压，里面的水也因此而开始凝结，只要掌握了其中的方法，满足容器的温度达到零度以下的条件，就能够制造出冰来。

李志超后来还做出了更加详细的解释，比如在北方或者是高海拔地区，沸水装在瓮中，瓮与沸水温度相似，并且随着水蒸气的腾发，瓮里的大部分空气都被排挤了出来。

而在夏天，深井温度能达到10摄氏度之下，将用密布包裹的瓮放入井中，瓮忽然温度下降，而瓮里空气被排出，如同真空一般，气压快速下降。等到瓮身与井水的温度接近了，将瓮提上来，包裹的布才开始透气，瓮的温度也就因为减压膨胀的原因而下降。只要方法得当，就能得到冰渣甚至是冰块。

雷志华教授也认同夏造冰的关键性原理就是“降压快速吸热制冷”，但是不同于李志超的瓮底结冰的固有看法，他认为，可能是瓮口的布上面结出了冰块。

通过一个又一个的实验和分析，物理学家们认为，想要完成夏造冰可能需要满足3个条件，第一个是放沸水的容器一定要够大，大概100升左右，第二个则是相对的温度需要低于26%，最后则是温度要在20摄氏度左右。但是这种造冰过程依旧成本高昂，并且造冰的数量也很少。

结论

关于古人夏造冰的技术，物理学们研究了将近半个世纪，只能证明这项技术是可行的，但依旧对造冰的过程没有达成共识。

要知道在当时的古代，人们缺少像现代一样精密的设备和仪器，根本无法做到像科学家们一样保证所有的数据，那他们是如何制造出夏天里给人们使用的冰块呢？虽然现代的科技已经得到了飞速的发展，但是科学家们仍然还有很多需要研究的东西，未来的道路还很长远。