技术的倒退
自从我出生以来，科学似乎总是在飞快着发展着。在我印象中就没有技术倒退的例子。但Idle Words的一篇文章，用「极地探险家斯科特和坏血病」介绍了一个「某个领域的技术进步，导致另一领域技术倒退」的例子。
本篇文章摘录自《Scott And Scurvy》。
在描述队员们在冰上度过的第一个冬天时，Cherry-Garrard随意提到了探险队医生之一关于坏血病的一个惊人讲座：
Atkinson倾向于Almroth Wright的理论，认为坏血病是由细菌引起的血液酸中毒… 在Nelson时代很少有坏血病病例；但原因尚不明确，因为根据现代研究，酸橙汁只能帮助预防坏血病。我们在Cape Evans，有一种钠盐，如果有必要，可以用来碱化血液作为实验。Atkinson认为黑暗、寒冷和繁重的工作是导致坏血病的重要原因。
我在学校已经学到坏血病在1747年被解决，当时苏格兰医生James Lind通过首次对照医学实验证明柑橘类水果是治疗这种疾病的有效方法。从那时起，我们被告知，皇家海军要求在水手的烈性酒中每天加入酸橙汁，从此坏血病在长途航行中不再是问题。
但这里是一位1911年的皇家海军外科医生，显然不知道这种疾病的原因或如何治愈它。在20世纪初，一群高素质的科学家对坏血病的了解竟然比拿破仑时代的普通海军船长还少。Scott在基地留下了大量的新鲜肉类、水果、苹果和酸橙汁，然后出发在冰上待了五个月，没有任何坏血病的防护措施，同时确信自己没有风险。发生了什么？
……
众所周知，坏血病是一种可怕的疾病。Scott，深有体会，对其进行了简明的描述：
坏血病的症状不一定按顺序出现，但通常第一个症状是牙龈发炎、肿胀。牙齿旁边的白粉红色变成愤怒的红色；随着疾病的发展，牙龈变得更加松软并呈紫色，牙齿变得松动，牙龈变得疼痛。腿部出现斑点，旧伤和瘀伤的地方感到疼痛；之后，腿部和手臂会稍微水肿，肿胀到很大并在关节后面变黑。之后患者很快失去行动能力，病情的最后阶段是如此痛苦，以至于死亡成为一种解脱。
疾病的一个显著特点是其严重性与治愈的简单性之间的不成比例。今天我们知道，坏血病完全是由于缺乏维生素C，这是一种人体必须从食物中获取的代谢必需物质。通过恢复饮食中的维生素C，坏血病可以迅速彻底治愈。
除了维生素C的本质外，18世纪的医生也知道这一点。但在19世纪下半叶，坏血病的治愈方法被遗忘了。这一过程展示了归纳问题的一个显著例子，以及一个研究领域的进步如何导致另一个领域的意外倒退。
一系列不幸的事故与技术进步共同作用，使坏血病的治愈方法失去了信誉。一种原本简单的饮食缺陷变成了一种微妙且无法预测的疾病，可能在没有警告的情况下突然发作。在50年的时间里，坏血病不仅再次折磨极地探险者，还折磨了成千上万出生在富裕的欧洲和美国家庭的婴儿。直到1932年，坏血病的真正原因才通过盲目运气重新发现，并最终分离出维生素C。
找到缺乏维生素C的新鲜食物并不容易。植物和动物中通常富含这种分子，因为这种分子在各种生化合成中用作电子供体。但这种维生素有用的同样反应特性也使它容易被破坏。维生素C在光、热和空气的存在下迅速分解。因此，在大多数经过烹饪或干燥的保存食物中缺失。其分解也迅速被铜离子催化，这可能是水手尤其易受其害的一个原因。
因为我们的身体不能合成这种维生素，所以它们非常善于保存它。在饮食中去除维生素C后，健康人需要长达六个月才能发展出坏血病，而每天仅需少量就足以保持健康。
自古以来人们就知道新鲜食物，特别是柠檬和橙子，能治愈坏血病。从1497年Vasco da Gama的船员开始，水手们多次发现柑橘类水果的治愈力量，而后来的探险者也同样频繁地忘记或忽视了这种治愈方法。
Lind因进行了一些接近对照实验的实验而常被认为是发现柑橘治愈方法的功臣。但他的结果成为皇家海军的制度化还需要额外的四十年实验、分析和政治游说。1799年，所有皇家海军的外国服务船只被命令供应柠檬汁：
海军水手的定量配给规定为每天 1 盎司柠檬汁加1 + 盎司糖，在海上两周后每天供应，柠檬汁常被称为‘酸橙汁’，我们的水手被称为‘酸橙水手’。这一新规定的后果是惊人的，到19世纪初坏血病可以说已从英国海军中消失了。1780年，Haslar海军医院的坏血病病例入院人数为1457人；1806年至1810年间，仅为两人。
（正如我们将看到的，柠檬和酸橙之间的混淆将带来严重后果。）
坏血病曾是长途航行中水手的主要杀手；有些船只的人员损失高达90%。随着柠檬汁的引入，英国突然对竞争对手拥有了巨大的战略优势，并在拿破仑战争中充分利用了这一优势。英国船只现在可以在封锁任务中停留两年时间，封锁法国港口，而运送柑橘的商船继续死于坏血病，自己被禁止触及这种治愈方法。
柠檬汁的成功是如此彻底，以至于很快西西里大部分地区都变成了英国舰队的柠檬园。坏血病继续困扰其他海军，他们采用柑橘作为治疗方法较慢，以及商船，但对皇家海军来说，坏血病已经成为过去的疾病。
然而，到19世纪中期，技术进步减少了任何坏血病预防措施的需求。蒸汽动力将航行时间大大缩短，从而使除了捕鲸船外的水手很少在没有新鲜食物的情况下在海上停留几个月。柑橘汁在1867年成为所有英国船只的法律要求，但实际上已经变得多余。
因此，当海军部在1860年开始用无效替代品取代柠檬汁时，花了很长时间才被人注意到。那一年，海军当局将采购从地中海柠檬转向西印度酸橙。这主要是为了殖民地利益——从英国种植园购买比继续从欧洲进口柠檬更好。命名混淆也没有帮助。柠檬和酸橙都作为柑橘类的集体术语使用，尽管欧洲柠檬和酸橙是截然不同的水果，但它们的拉丁名（citrus medica, var. limonica和citrus medica, var. acida）表明它们的关系就像青苹果和红苹果一样密切。此外，由于广泛认为柠檬的抗坏血病特性是由于其酸度，因此更酸的加勒比酸橙在对抗这种疾病方面更好是有道理的。
在这方面，海军被误导了。动物测试后来显示，新鲜酸橙汁的抗坏血病效果仅为新鲜柠檬汁的四分之一。而供水手饮用的酸橙汁不是新鲜的，而是在敞开的沉淀池中放置了很长时间，并通过铜管抽取。1918年使用代表性海军和商船酸橙汁样品进行的动物实验表明，这种‘预防剂’常常没有任何抗坏血病能力。
因此，到1870年代，大多数英国船只在没有坏血病保护的情况下航行。只有速度和改进的陆上营养使水手免于生病。
不幸的George Nares在1875年领导英国北极探险试图通过格陵兰到达北极时发现了这一事实。当时的一些海洋学理论假设存在一个开放的极地海，Nares被指示沿格陵兰海岸航行，然后带领雪橇队看看他们能在浮冰上走多远。
探险是一场惨败。雪橇队的两名成员在离开船只几天内就得了坏血病。五周内，半数人病倒，尽管为返程铺设了充足的补给仓，但他们几乎无法返回。派出的救援队发现酸橙汁没有起到通常的显著效果。最致命的是，一些留在船上的人，即使每天坚持服用酸橙汁，也得了坏血病。
Nares探险的失败在英国引起了轩然大波。皇家海军相信自己能够在两年内保持任何船员不出现坏血病迹象，但这里是一支能够充分供应的船员，在几周内就被疾病折磨。自18世纪以来，柑橘汁作为绝对预防剂的有效性第一次受到怀疑。
几年后，1894年Jackson-Harmsworth对Franz-Josef Land的探险带来了更令人不安的证据。探险队成员在冻结的浮冰上度过了三年。首席医生Koettlitz描述了发生的事情：
探险队每天至少吃一次新鲜肉类，主要是北极熊。船上的人对这种食物有偏见，尽管这种食物确实不太可口，坚持吃他们的保存肉和盐腌肉。我偶尔注意到这种肉有些“高”或“野味”，后来听说它经常如此。结果是，尽管我每天都去船上，亲自看到每个人都吞下了他们的酸橙汁（这是强制性的，而且是最好的质量），整船人都被坏血病感染，两人死亡。
这种新鲜肉类预防坏血病的模式在北极探险中是一致的。它挑战了人们对坏血病是蔬菜缺乏症的普遍理解。不知何故，只要肉是新鲜的，人们可以在全肉饮食下健康生活多年。
这是维生素C无处不在使其难以识别的一个很好的例子。尽管坏血病总是与缺乏绿色蔬菜联系在一起，但新鲜肉类含有足够量的维生素C，尤其是在探险者认为是美味的内脏中。每几周吃一次熊肝，坏血病将是最不值得担心的问题。
但除非你已经理解并相信维生素模型，否则认为一种微量物质同时存在于新鲜酸橙和熊肾中，但因为你碰巧在铜制容器中制备酸橙汁而在酒桶中不存在这种物质的概念，开始听起来很牵强。
那个时代的医生看着这些令人困惑的证据思索。最近显示其他疾病的源头是细菌感染。细菌模型是新的，已经在识别和治疗斑疹伤寒、肺结核和霍乱等疾病方面取得了显著成功。坏血病的原因是否也被误解了？如果坏血病不是一种缺乏症，而是一种由肉类细菌污染引起的慢性食物中毒呢？于是，坏血病的毒素理论诞生了，Koettlitz成为其热心支持者：
在许多北极探险中爆发坏血病的原因一直是保存肉类（无论是罐装还是盐腌）的根本问题几乎是确定的；食物是否稍微变质几乎是确定的；所谓的‘抗坏血病药’的效果是幻想，保存过程中某些抗坏血病特性已被去除也是幻想。动物食品要么是坏血病引发的——即坏血病引发的，要么不是。要么变质，要么完好。是否发生了腐败变化，即使只有轻微且无味，也是确定的。细菌是否能够在其中产生毒素或未产生；如果未产生，则食物是健康且不引发坏血病的。
理论中的‘毒素’从未真正定义，除了作为细菌作用的有害废物外。但该理论有其内部逻辑。保存不良的肉类会被毒素污染。在正常情况下，这不足以引发坏血病。不仅饮食中摄入的新鲜食物具有某种解毒效果（无论是通过中和毒素还是简单地在饮食中取代它，尚不清楚），环境也起了重要作用。某些因素似乎使人们易受慢性毒素中毒的影响，包括黑暗、剧烈运动、懒惰、空气密闭、长时间封闭和寒冷。
在恶劣条件下长途跋涉，保存不良的肉类中的毒素积累会扰乱健康，产生典型的坏血病症状。一旦停止食用变质食物，身体会迅速排出积累的毒素并恢复健康。
柑橘汁在预防坏血病方面的有效性在于其酸度可以使毒素变性，或杀死产生毒素的细菌。真正的罪魁祸首是变质的肉类，法律规定的每艘海船上的酸橙汁桶是另一个过时医学迷信的例子，现在将让位于更复杂的疾病理解。
当Scott准备1903年第一次南极探险时，这就是最新的坏血病医学理论。这将是五十年来第一次严肃的英国南极探险。Scott带着同样的Dr. Koettlitz作为他的首席医生。
Scott是一个细致的计划者，考虑到毒素理论，对他的物资质量给予特别关注。虽然旅途的寒冷和拥挤条件无法避免，但他知道只使用完全未变质的罐头食品可以避免任何坏血病风险。Koettlitz预测，只要有新鲜海豹肉可用，“我们可以肯定，不管探险在南极多久，坏血病都不会听到。”
Scott没有时间监督探险物资的实际罐装，但他确保在发放食物之前，所有罐头在他的医务人员，包括Koettlitz医生的在场下开罐，并仔细检查是否有变质迹象。任何可疑罐头都被扔掉。
因此，当一个Discovery的早期雪橇队在仅仅三周的缺席后跋涉到营地并出现明显的坏血病症状时，Scott感到非常惊讶。随后检查显示，船上的许多人也处于疾病的早期阶段。预防措施失败了，Scott非常痛苦：
既然灾难已经降临，现在最重要的是消除它。在我缺席期间，Armitage与医生商量，已经采取措施，通过定期发放新鲜肉类并增加瓶装水果的供应来解决问题，并且他通过控制厨师做了更大的贡献。我不知道他是否威胁要把厨师吊在桅杆上还是用了更有说服力的方法，但不管是什么方法，烹饪方面有了显著改善。
…… 为了让甲板上的每个人轮流换空气，我们在主舱周围用包装箱搭建了一个空间。每个班组在这个空间生活一周；他们在船上吃早餐和晚餐，但可以在舱内煮晚餐。现在的居住者非常享受这种野餐式的生活。
我们彻底清理了货舱，消毒了船舱，粉刷了舱壁，并将其彻底清洁。
下一步，我处理了衣物和吊床。大家都知道衣物在这种情况下很容易堆积；然而，现在除了正在使用的那些，我们已经全部清理干净。吊床和寝具我发现相当干燥舒适，但我们已将它们彻底通风。我们清理了所有的舱灯，以便更多的自然光进入船舱，并擦洗了甲板，清理了所有的角落和缝隙，直到一切都像新的一样干净。我不得不承认，我们没有进行根本性的改变；我们发现很少有污垢，我们的爆发不可能是由于生活条件不卫生；我们的船员对自己的舒适感非常关心。但现在我们做的每一件事都是为了安全，并且相信不能太小心。
Scott派出了一个杀海豹的小组，收集尽可能多的新鲜肉类（他的船员两天半可以吃掉一只海豹）。他们收集了足够的肉来完全消除对保存肉类的需求。屠宰的海豹像木头一样存放在冰上。与此同时，Koetlittz设法在天窗下发芽并种植了一些水芹，南极的土壤出人意料地肥沃。他对毒素理论的信心并没有让他忽视一种已证明有效的补救措施（水芹芽含有大量的维生素C）。足够的水芹长大，补充了一顿饭，并与新鲜的海豹肉一起，足以消除所有坏血病的迹象。
Scott松了一口气，但他知道自己错过了一些理解。尽管非常小心，疾病还是溜了进来，他不确定为什么预防措施失败了。显然，光靠味觉和嗅觉检查肉类是不够的——即使是极少量的毒素也可能足以引发坏血病。
他的解决方案是将探险队完全从罐装肉类转移，完全依赖海豹肉和企鹅。这在探险队留在Discovery上时是可以的，但对于即将到来的雪橇旅行来说却是一个问题。计划的雪橇口粮是牛肉干（干肉和脂肪的混合物）和饼干，但由于Scott对保存肉类的安全性失去了信心，他不得不找到一种方法用海豹肉替代牛肉干。
新鲜海豹肉的重量太大，无法替代，因此Scott反复煮沸它，以去除尽可能多的水分（在此过程中破坏了所有的维生素C）。这种浓缩的海豹肉的重量仍然几乎是等量牛肉干的两倍，但这是他能做的最好的。
1902年11月，Scott、Wilson和Shackleton开始了探险队的主要旅行。他们的目标是带狗队沿Ross冰架尽可能向南行进，看看他们是否能找到一条通往南极的有用路线。
事情进展不顺利。Scott无意中饿死了他的狗，使它们难以控制，几乎无法拖拉。很快，他的队员们不得不开始接力拖拉雪橇，这意味着南行每一英里要走三英里。他们开始杀死最弱的狗并将其喂给其余的狗（狗饿得不犹豫地撕裂同伴）。队员们自己也无法停止对食物的思考，他们的口粮不足以应付拖拉雪橇的工作。
Wilson，作为医生，每周日检查队员的牙龈和腿部是否有坏血病的迹象。Shackleton是第一个出现症状的人，尽管他在几个星期内没有被告知。很快，Scott和Wilson也出现了症状。不久，Shackleton变得虚弱，开始在夜间咳血，并有实际崩溃的危险。
队伍勉强回到家。回程的大部分时间里，Shackleton无法拖拉，只能蹒跚地跟在雪橇旁边。回到Discovery时，这些人卧床不起，身体完全崩溃，只能起床吃大量的饭菜。Scott在日记中提到这种疾病带来的非凡的疲倦和缺乏能量。
Discovery探险八年后，Scott重返南极，试图征服南极。他牢记第一次旅行中的教训，费心寻求关于坏血病的最新专家建议，包括医生和北极探险家。
他得到的建议没有改变——坏血病是由于变质肉类中的毒素引起的血液酸性状况。传奇探险家Fridtjof Nansen有一些特别奇怪的建议——如果他发现自己处于极端困境中，Nansen说，与略微变质的罐装肉相比，最好选择完全腐烂的罐装肉，因为前者的毒素更有可能分解。
这次Scott确保为他的队员提供新鲜的海豹肉，主营地没有坏血病问题。1911年冬天，Wilson、Bowers和Cherry-Garrard进行了一个五周的幻觉般的旅程，试图收集帝企鹅的卵。这次旅行成为Cherry-Garrard书名的由来，发生在完全黑暗和气温低于-77华氏度的情况下。三人不得不接力前行，用蜡烛寻找他们的脚印，有时一天只前进一英里。当Cherry-Garrard返回时，他的衣服重达24磅的冰。三人的生还令人难以置信——尽管有现代装备，但从未有过另一场极夜之旅——但他们回来了，Scott很高兴地发现没有坏血病症状。
Scott的冬季旅行目标之一是确定在南极高原上徒步旅行几周所需的适当口粮。在一些比例调整后，冬季旅行队员确定了一种令人满意的口粮，Scott决定在今年晚些时候自己的旅行中不作改变：
Scott的南极口粮：450克饼干，340克牛肉干，85克糖，57克黄油，24克茶，16克可可。这些口粮包含约4500卡路里（雪橇需要6500卡路里）且没有维生素C。
1911年11月1日，Scott带着16人离开营地。他的计划是在沿途设置补给仓，并逐步派人返回，直到他和三名同伴留在Beardmore冰川南部的高原。探险队使用了人力、狗、马（在冰川脚下屠宰并喂狗），还有一对实验性的机动雪橇，这些雪橇在冰上仅行驶了几英里就坏了。
Scott逐步派遣队员返回；每组人返回营地的难度逐步增加。最后一组从Beardmore冰川顶端返回的队员由Edward Evans领导，他很快得了严重的坏血病。在英勇地走了大部分距离后，他失去行动能力，不得不留在冰上由一名同伴照顾，而第三人强行行军30英里到营地召唤救援队。
Scott对这一不祥的发展毫不知情，继续前进。他的故事是众所周知的。挪威人的帐篷在南极，越来越绝望的返回，两个同伴生病并死亡，然后在离最后一个补给仓11英里的地方遇上可怕的暴风雪，三人在帐篷内冻死。
南极探险队在回程中患上坏血病的证据强而有力但间接。无法愈合的伤口，Seaman Evans在Beardmore冰川下降过程中的突然死亡，他们的极度虚弱都与这种疾病一致。Scott和Wilson都很容易识别症状，但他们可能选择不记录这些症状。坏血病带有一定的污名，尤其是在他们采取了如此多的预防措施的情况下。Scott几乎没有在1903年的报告中提到坏血病，后来决定为了科学的原因提及这一点，可能现在他也有类似的顾虑。
整个学术生涯都致力于质疑Scott的最后一次旅程。列出对他死亡没有贡献的几件事可能更容易，而不是试图排名寒冷、疲劳、营养不良、恶劣天气、厄运、糟糕的计划和轻率决定的相对贡献。但就坏血病而言，极地探险者处于不可能的位置。
他们对这种疾病有一个合乎逻辑的理论，符合证据，但完全错误。他们提出了食物中存在的一种不可检测的物质，微量存在，与坏血病直接相关，但他们将其视为一种要避免的毒素。在某种意义上，正确理解所需的额外飞跃非常小。在另一种意义上，这将需要一种哥白尼式的思维革命。
是纯粹的运气导致维生素C的实际发现。Axel Holst和Theodor Frolich一直在研究鸽子的脚气病（另一种缺乏症），当他们决定改用哺乳动物模型时，他们意外选择了豚鼠，除了人类和猴子外，唯一需要在饮食中获取维生素C的动物。吃纯谷物饮食的动物没有出现脚气病的迹象，但很快患上了类似于人类坏血病的疾病并死亡。
没有人以前在动物身上见过坏血病。有了这种疾病的简单动物模型，正确进行实验只是时间问题，很快就确定坏血病确实是一种缺乏症。很快发现预防这种疾病的化合物是白菜、柠檬汁和许多其他食物中的一种小分子，1932年Szent-Györgyi最终分离出抗坏血酸。
19世纪末坏血病的‘二次来临’有几个特别引人注目的方面：
首先，从15世纪开始，很少有医生承认对这种疾病的原因和治疗无知。疾病可以适应许多疾病理论——生命液体失衡、坏空气、血液酸化、细菌感染——尽管存在明确的治愈方法，但总有一堆替代的、无效的治疗方法。然而，医生在其理论无效时从未表达怀疑。
其次，在没有‘维生素’概念的情况下，正确解释证据有多难。现在我们将坏血病理解为一种缺乏症，我们可以解释那些看似与该理论矛盾的异常结果（例如酸橙汁在极地探险中的失效）。但证据本身并没有清楚地指向任何解决方案。哪个结果是需要解释的异常结果并不明确。毒素理论做出了正确的预测（新鲜肉类将预防坏血病），尽管它完全错误。
第三，某一领域的技术进步如何导致意外倒退。我提到蒸汽旅行的出现使得可以意外地用无效的抗坏血病药物取代有效的抗坏血病药物。更明显的例子是19世纪末上层家庭婴儿坏血病病例的激增。这一爆发是另一项技术发展的直接结果，即牛奶的巴氏消毒法。该过程使牛奶对婴儿来说更安全，但也破坏了维生素C。对贫穷的儿童，他们通常被母乳喂养并迅速断奶，这不是问题，但富裕的婴儿吃熟谷物和牛奶的特殊饮食则面临严重风险。
婴儿坏血病最初被称为“Barlow病”，需要几年时间才能正确识别。此时医生处于两难境地。他们可以建议父母不要煮牛奶，并让孩子暴露于细菌感染，或者坚持巴氏消毒冒坏血病的风险。坏血病作为细菌中毒的流行理论进一步使问题复杂化，因此需要时间才能找到正确的解决方案——用洋葱汁或煮土豆补充饮食。
第四，构建理论所需的证据基础有多小。例如，Lind的著名实验让两个水手吃橙子六天。Lind继续主张一种完全无效的柠檬汁保存方法（通过煮沸浓缩），他从未想到要测试。一个‘确认’毒素理论的实验包括给几只猴子喂罐装和新鲜肉类。这些食果猴几天内死亡；那些死亡时间最晚、血便最少的猴子被认为是没有坏血病的。即使这些有缺陷的实验与未经过任何测试或事实基础的医学权威的直接断言相比也是罕见的。
最后，尽管我们偶然发现了明确的治愈方法，这种最简单的疾病之一仍能长时间完全困扰我们，导致数百万人的死亡。这让人不禁想知道，现代世界中有多少‘无解’的疾病——抑郁症、自闭症、高血压、肥胖症——最终会有同样简单的解决方法，一旦我们能以正确的视角看待它们。60年后我们会拍着脑袋想，怎么会错过这么明显的东西？
在写这篇文章的过程中，我很多次想要选择一个反派。也许是名字完美的Almroth Wright，他用他相当的医学声誉支持毒素理论，从而延迟了对坏血病的正确重新理解多年。或者是那个无名的海军部官员，他通过支持转向西印度酸橙提升了自己的职业生涯。或者甚至是可怜的Scott本人，他宣扬科学进步的美德，却从未进行过正确的实验，冒着极大的风险，显示出一种最不科学的依靠纯毅力解决任何困难的方式。
但反派只是我们熟悉的人类无知，这个伪装大师。我们倾向于认为知识一旦获得就是永久的。实际上，即使保持知识也需要不断、谨慎的努力。