1856年12月，芝加哥一個名叫埃利斯的工程師遠渡重洋，造訪了巴黎、倫敦、漢堡、阿姆斯特丹及其他六個城市。他不是來學習盧浮宮或大本鐘的建築風格，反而想學歐洲這些巨大城市中看不見的成就——下水道。這趟看似不起眼的旅程最終引發了一場規模浩大的清潔革命，讓全球數十億人喝上了清潔的飲用水，甚至成為晶片工業的皇冠——處理器中的重要組成部分。
清潔革命1：芝加哥宏偉的下水道工程
常見下水道
19世紀中葉，芝加哥這座城市迫切需要排汙技術。芝加哥作為糧食和商品運輸的交通樞紐，在幾十年的時間內從小村莊發展成大都市，很多基礎設施都不夠完善。而且，芝加哥有兩個個明顯不利的地方：第一，芝加哥地勢異常平坦，不利於排水。在19世紀，城市的下水道系統主要靠汙水自身重力來導流。第二，芝加哥地勢透水能力極差，一到下雨天，由於很難將雨水排入地底，城市地面到處是淤泥和汙水。
到了19世紀50年代，芝加哥開始高速發展，城市規模劇增至原來的三倍。高速的發展帶來了許多問題，其中最突出的問題與糞便息息相關。城市裡新增的10萬居民會排洩大量的糞便，如何處理好這些排洩物是關係到城市發展的大問題。當然，在19世紀，芝加哥不僅要處理人類排洩物，還得處理動物糞便。當時，芝加哥的主要交通工具是馬車，據統計，19世紀中期的芝加哥約有30萬匹馬，而每匹馬每天會產生15-35磅馬糞，一年下來就是10萬噸馬糞。這些馬糞就是最早的城市汙染，其嚴重程度遠遠超過今天北京的霧霾。馬糞不僅散發臭味，觀感令人作惡，他們還是蒼蠅、寄生蟲和傳染病的溫床。糞便攜帶的病菌汙染了水源，導致痢疾和霍亂這類流行病時常發生，大量居民因為糞便汙染喪生。
19中期芝加哥主要的交通工具——馬車
儘管在當時，細菌學說並未得到發展，人們還不知道糞便中含有致病菌，芝加哥政府已經開始意識到清潔城市才能讓居民獲得健康。1855年2月14日，為了解決日益嚴重的糞便汙染問題，芝加哥成立了下水道管理委員會，並聘請埃利斯擔任總工程師。19世紀在芝加哥修建下水道系統是個十分艱鉅的任務。剛開始，下水道委員會提供了一種方案：在芝加哥地底挖掘隧道，在地下深處修建下水道，從而形成人造降坡，利用重力將汙水導流排除。但該方案很快被否決了，因為造價十分昂貴，而且挖掘技術水平也達不到工程需要的水準。埃利斯有過鐵路和運河建設方面的經驗，他創造性地想出了一個替代方案：用千斤頂將城市抬起來，然後開始建設下水道。他發起了19世界規模最宏大的工程之一——芝加哥下水道建設工程。芝加哥的一座座建築被大批建築工人用難以計數的千斤頂抬起來，不管是旅館還是住宅，無一例外。工人們開始給每棟建築物建造新的地基，並在建築物底部安裝下水管，下水管連結芝加哥河附近的垃圾堆填區。就這樣，整個芝加哥市被平均抬高了接近10英尺，這是一個偉大的工程，足以媲美地面上那些高聳巨大的摩天大樓。下水道工程結束後，芝加哥成為全美第一個擁有現代化下水道系統的城市，不到30年，其他城市也陸續跟進。下水道系統工程的建設經驗，催生了一個規模宏大的地底支撐系統：地鐵、地下人行道、電話線和光纖在下水道工程完工後不久誕生，為地面上五彩斑斕的現代城市提供交通運輸和訊號傳輸支援。可以這麼說，沒有下水道清潔系統，就沒有今天的超級都市。
最容易讓人忽視卻又讓人無比震驚的是：下水道系統解決了幾千年困擾人類的問題——隨時隨地安全地喝上一口潔淨的飲用水。自然界中，動物為了優質水源會進行你死我活的爭鬥，人類也不例外。歷史上，人們想出了各種各樣的辦法來獲得潔淨的飲用水，比如，將水煮沸或釀成啤酒後飲用。僅在150年前的歐洲，喝掉未經煮沸或釀造的水簡直是一種玩命行為，因為供水系統汙染嚴重，往往引起疾病。19世紀70年代初，芝加哥的供水系統變得惡劣不堪，因為水源地密歇根湖已經被城市的排洩物汙染，甚至連水池或浴缸中都能發現死魚。規劃良好的下水管道和供水管道並不能解決最根本的問題，要想保持城市的潔淨和居民的健康，我們還需要知道微生物世界在發生什麼。
清潔革命2：漂白粉和潔淨飲用水
對於19世紀的大多數歐洲人來說，淋浴這個概念十分陌生。自中世界開始，歐洲普遍的健康觀念認為，將身體浸入水中是一件特別不健康甚至很危險的事，用汙垢和油脂堵住毛孔，才能讓你遠離疾病。太陽王路易十四一生洗澡不超過7次，只能靠香水掩蓋身上的體味，這是香水最初的用途。伊麗莎白一世每月洗一次澡，已經十分罕見，甚至被同時代的人認為有潔癖。但從19世紀早期開始，人們對淋浴的態度逐漸開始轉變，在美國和英國尤為明顯。一些小眾的自助圖書和小冊子開始出現，詳細地指導人們如何洗澡。1869年出版的《美國女人居家指南》中開始提倡每日淋浴。在19世紀最後一個10年，清潔開始成為一種新潮的美國生活方式。
洗澡逐漸開始流行起來，與科技的發展和公共基礎設施的進步是分不開的，人們開始在自家浴缸裡享受沐浴的樂趣。這意味著跟幾十年前相比，水變得更潔淨了。最重要的是，科學家已經瞭解了有關潔淨的細菌理論，並獲得了社會的廣泛認同。首先是醫生約翰·斯諾在流行病學研究方面的進展，他透過調查證實：霍亂並不是由毒氣引起的，罪魁禍首是被汙染的水。受制於當時的顯微鏡技術，斯諾並未發現直接引起霍亂的細菌，但他間接證明了這些生物體的存在。19世紀70年代初，玻璃的一項創新對公共健康領域做出了深遠的影響，德國鏡片製造商蔡氏光學開始生產新的顯微鏡。新的顯微鏡幫助科學家羅伯特·科赫和路易·巴斯德發展並傳播了引起疾病的微生物理論。值得一提的是，科赫因其在識別霍亂細菌方面的貢獻獲得1905年諾貝爾生理學和醫學獎，他不僅看到了細菌，而且研發了能夠測量一定體積水中細菌密度的方法。巴斯德則引領人類進入了細菌學時代，其發明的巴氏消毒法現在仍然沿用至今。
顯微鏡和細菌測量法很快在抗擊微生物的戰鬥中開闢了一條新戰線。在這條戰線上，新澤西醫生約翰·李爾是先行者。美國內戰期間，李爾的父親因為喝了感染細菌的水而身亡，父親的去世讓李爾立志為公共健康事業獻身，成為了一名醫生。李爾實驗了各種殺菌技術，在1898年，他發現“漂白粉”次氯酸鈣具有良好的殺菌效果而且低毒。但在當時，將化學物質摻入飲用水中消毒的方法受到了大多數人的反對。漂白粉刺激的氣味讓人覺得難受，更別說喝下有微量漂白粉的水了。不過，李爾並未放棄，他堅信自己的實驗結論：只要劑量適當，漂白粉能清除水中的危險細菌，而且不會對飲水人造成危害。終於，機會來了，李爾在新澤西供水公司找到了一份工作，監管河流集水區70億加侖的飲用水。這份工作為公共健康歷史上最大膽的干預做好了準備。
1908年，新澤西供水公司被指控未能提供“潔淨而衛生”的水，法庭責令他們建造昂貴的下水管道，將病菌和飲用水隔離開。李爾知道，下水管道並不管用，他決定在水庫中加入氯來殺菌。在未經政府許可的條件下，李爾秘密在水庫周圍安裝了一個“漂白粉供應裝置”。這是歷史上對城市供水的首次大規模氯化，考慮到人們對漂白粉的恐懼，李爾的行為確實是膽大包天，他甚至被部分居民當成恐怖主義者。在李爾進行實驗後三個月，他受到了法庭的傳喚。李爾在法庭上據理力爭，始終為這項偉大的公共衛生創新而辯護。終於，案子塵埃落定，李爾勝訴，飲用水氯化技術開始獲得了政府和廣大民眾的認可和接受。由於，李爾並未申請氯化技術的專利，飲用水氯化法很快在全世界推廣開來。據統計，在1900年至1930年間，經過氯化法處理的潔淨飲用水讓美國城市人口總死亡率下降了43%，其中嬰兒的死亡率下降了74%，挽救了不計其數的生命。
氯化法不僅能挽救生命，同時還能帶來樂趣。第一次世界大戰後，由於氯化法的逐漸推廣，美國有一萬個加氯消毒的公共泳池開張營業，人們再也不用擔心將身體暴露在水中會危及生命了。20世紀20年代至40年代之間，女式泳裝開始變得越來越短，大腿、雙肩、腹部和後背都可以公開展示了，毫無疑問，加氯消毒的游泳池加速了女裝的時尚化程序。當李爾將漂白粉倒入新澤西水庫時，他絕不會想到游泳池中女性暴露的大腿。但是，這就像蜂鳥的翅膀一樣，次氯酸鈣將數以億計的危險細菌殺死，陰差陽錯地讓泳裝變得越來越小，改變了人們對女性著裝的態度，甚至啟蒙了早期的女權主義。
20世紀20年代左右的女式泳裝
整個19世紀，清潔技術發展十分迅速，各式各樣的清潔產品開始出現。在李爾實驗後的幾年，加州一家商店的老闆娘安妮突然想到，既然漂白粉能在工廠使用外，那能不能在家裡使用呢？安妮的創意促進了美國家用商業漂白粉行業的誕生，她建立了第一個快消品牌——高樂氏（Clorox）。同時出現了其他各種家用衛生暢銷產品，比如：肥皂、漱口水和止汗劑，世界上最大的快消公司寶潔也在不久後成立。清潔用品公司開始在報紙、廣播和電視中投放大量廣告，尤其是在電視劇播放的間隙，人們把這些電視劇統稱為“肥皂劇”。這是當代文化更為奇特的蜂鳥效應，細菌理論引發的氯革命不僅大幅降低了水汙染導致的嬰兒死亡率，而且還引領了現代廣告業的潮流。
時至今天，清潔產業的估值將近800億美元。走進超市，你會發現有上千種清潔產品，有清潔餐具，馬桶，衣服的衛生用品，也有清潔牙齒，頭髮的洗漱用品，儼然是一個巨大的細菌戰爭軍火庫。但過度的清潔也有其副作用，因為幼年時接觸的細菌太少，很多人有哮喘和過敏的症狀。兩個世紀以來，隨著細菌理論的逐步完善和清潔產品的日益增多，人類贏得了對細菌的戰爭，讓細菌致死率逐漸降低，也促進了人口大爆發和超級都市的形成。在1800年之前，沒有一個城市的人口能超過200萬，人們擁擠在城市中，深受流行病之苦。在工程師埃利斯開始建設芝加哥複雜的下水道系統之後的150年，人類已經掌握了清潔技術，解決了飲用水和垃圾處理兩大問題後，超級都市開始出現，紐約和北京的城市人口都超過了2000萬。人類的預期壽命更長，傳染病的發病率也急劇降低。然而，今天全世界仍然有超過30億人口生活在貧困地區，缺乏潔淨的飲用水和衛生系統。因此，我們現在面臨的問題是該如何把清潔革命帶給這30億人。其實，並不需要在貧困地區照搬芝加哥的經驗，建設大規模的下水道系統，那樣太費時費力，而且與當地的地理環境和社會現實不符。創新者們意識到，歷史無需重演，我們擁有彎道超車的可能性。眾所周知，一些非洲發展中國家透過直接鋪設無線網路來建設全國性通訊系統，繞過了費時費力的有線電話線路鋪設工程，搶得發展的先機。同樣，我們也可以借鑑這些經驗在貧困地區利用新的科技推進清潔革命，改善當地居民的生活。
