《淮南万毕术》之“夏造冰”研究

摘要

我国古代典籍多次提到“夏造冰”，这些古籍中记载的“夏造冰”，一般被认为是中国古代原始的人工制冰技术。淮南学派著作《淮南子》有“以冬铄胶，以夏造冰”的记载，《淮南万毕术》则记录了具体操作方法：“取沸汤置瓮中，密以新缣，沈（井）中三日成冰。”类似的记载历代都有。制冰需要低温，但淮南学派却偏要“以沸汤置瓮中”，用热水造冰，让人觉得不可思议。古人是否真的实现过“夏造冰”？或者说，如何才能“夏造冰”呢？洪震寰先生称这是“中国古代物理学史工作者十分关心而又长期未得到解决的问题”。不少学者对这个问题作了研究，提出了一些方案，如洪震寰提出“气压影响冰点”，李志超和赵虹君提出“‘焦－汤’效应”，然而都没能圆满地解决这个问题，甚至还得出了否定的结论。
　　 本文深入分析了《淮南万毕术》所载制冰方法和过程，创造性地提出低压下水快速蒸发吸热制冷是“夏造冰”的制冰原理，结冰的部位是在瓮口的缣上，而不是传统观点所认为的瓮底，并指出要实现“夏造冰”，需满足三个条件：相对湿度低（低于26％）、瓮的容积大（100升左右）、空气的温度适当（20℃左右）。结合定量理论计算和定性模拟实验，证实了“水快速蒸发吸热”造冰的可行性。淮南学派的“夏造冰”是与实用无涉的纯粹物理实验。西方直到1775年才有爱丁堡的化学教授库仑（William Cullen）利用乙醚蒸发使水结冰，比淮南学派晚一千八百多年。淮南学派以他们的聪明才智，在热力学诞生之前很久，就实现了人工造冰，这不能不说是中国古代科技史上的一个奇迹。