京郊琉璃渠，黃四海的窯廠在夕陽(yáng)下冒著縷縷青煙。
黃四海，京城有名的陶瓷把式，尤善燒制宮廷專用的琉璃瓦，釉色飽滿，經(jīng)年不褪。
然而，這位技藝精湛的匠人，卻終日被一樁難以啟齒的煩惱困擾——家中的茅廁。
那是一個(gè)半埋在地下的土坑，上面架著兩塊木板，夏日里蛆蟲(chóng)蠕動(dòng)，臭氣熏天，蒼蠅嗡嗡作響，每次如廁都成了一場(chǎng)煎熬。
家里的女眷更是苦不堪言。黃四海讀過(guò)幾年私塾，也聽(tīng)過(guò)些前朝秘聞，知道宮里有種“官房”，由太監(jiān)宮女伺候，但那絕非尋常百姓所能企及。
皇帝鼓勵(lì)發(fā)明的圣旨傳到民間，起初黃四海并未在意，覺(jué)得那離自己這等匠戶太遠(yuǎn)。
直到有一天，他偶然在《京華新報(bào)》上看到一篇報(bào)道，詳細(xì)介紹了一位木匠因改良了紡車而受賞的消息，旁邊還配發(fā)了那匠人受賞時(shí)激動(dòng)的畫(huà)像。
報(bào)紙上那匠人胸前閃亮的勛章和手中捧著的銀元寶，像一道閃電，擊中了黃四海。
一個(gè)壓抑已久的念頭瘋狂滋生：為什么不能造一個(gè)能用水沖走污物的器具？讓家里，甚至讓更多普通人家，都能干凈體面？
念頭一起，便如野草般瘋長(zhǎng)。然而，真正付諸實(shí)踐，卻困難重重。
第一步：材質(zhì)的抉擇與煉獄般的試燒
首先面臨的是材質(zhì)問(wèn)題。木桶易腐，鐵器易銹，石頭笨重難雕。
他想到了自己最熟悉的陶瓷。陶瓷光滑、致密、不滲水、耐腐蝕，似乎是理想材料。但燒制大型且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的陶瓷器具，成功率極低，極易在冷卻過(guò)程中因應(yīng)力不均而開(kāi)裂。
黃四海開(kāi)始了漫長(zhǎng)的試燒。他首先嘗試制作一個(gè)簡(jiǎn)單的直筒型陶瓷便器。
最初的幾個(gè)，不是窯溫不夠，胎體疏松滲水，就是窯溫過(guò)高，器物變形，甚至直接炸裂。
他日夜守在窯口，觀察火色，記錄窯溫，調(diào)整柴薪的投放。窯廠里堆滿了奇形怪狀的失敗品，幾乎耗光了他多年積攢的用于燒制琉璃瓦的上等陶土。
妻子抱怨，伙計(jì)私下議論，都覺(jué)得他瘋了，不好好燒制賺錢(qián)的琉璃瓦，整天折騰這“污穢之物”。
黃四海不為所動(dòng)，他賣(mài)掉了妻子的一支銀簪，換回更多陶土，繼續(xù)試驗(yàn)。
他調(diào)整陶土的配比，摻入不同比例的瓷石、長(zhǎng)石，嘗試了數(shù)十種釉料配方，試圖找到收縮率最小、強(qiáng)度最高的組合。
那段時(shí)間，他的窯廠幾乎成了試驗(yàn)場(chǎng)，濃煙滾滾，怪味彌漫。
經(jīng)過(guò)上百次失敗，他終于燒制出了一個(gè)基本成型、不開(kāi)裂、不滲水的陶瓷便器主體。但這僅僅是萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步。
第二步：虹吸之謎與“水封”的靈光
如何用水高效地將污物沖走，是關(guān)鍵。
最初，他設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的直沖式結(jié)構(gòu)，在便器后方設(shè)置一個(gè)水箱，拉動(dòng)繩子，水從高處沖下。
但效果不佳，往往需要大量水才能勉強(qiáng)沖走固體污物，而且無(wú)法清除附著在壁上的殘留，更無(wú)法隔絕下水道反上來(lái)的臭氣。
難題困擾了他數(shù)月之久。一次，他在清洗養(yǎng)在瓦缸里的幾條金魚(yú)時(shí)，用一根舊的橡膠軟管換水。
本來(lái)用的是羊皮軟管的，后來(lái)橡膠產(chǎn)業(yè)興起，就有了橡膠軟管。
當(dāng)他將灌滿水的軟管一端放入缸底，另一端用嘴一吸，再迅速放低，缸里的水便源源不斷地被吸了出來(lái)。虹吸現(xiàn)象！
黃四海盯著那不斷流出的水流，腦中仿佛有什么東西炸開(kāi)了！
他扔下軟管，狂奔回工坊，拿起炭筆就在石板上畫(huà)了起來(lái)。他要在便器的底部設(shè)計(jì)一個(gè)倒“U”形的彎道！
這個(gè)彎道有兩個(gè)妙用：一是平時(shí)可以在里面存留一部分清水，形成“水封”，像一道屏障，永遠(yuǎn)隔絕下水道的臭氣；
二是在沖水時(shí)，急速的水流會(huì)迅速充滿這個(gè)彎管，形成強(qiáng)大的虹吸效應(yīng)，從而產(chǎn)生一股巨大的抽力，將污物“吸”走，而不是僅僅靠水流“推”走！
這個(gè)構(gòu)想堪稱神來(lái)之筆。但實(shí)現(xiàn)起來(lái)同樣艱難。
彎管的弧度、粗細(xì)、與便器主體的連接方式，都需要精確計(jì)算和反復(fù)試驗(yàn)。彎管太細(xì)容易堵塞，太粗影響虹吸效果。
弧度不合適，要么無(wú)法形成有效水封，要么虹吸無(wú)力。他又經(jīng)歷了數(shù)十次失敗，燒制出的彎管不是與主體連接處開(kāi)裂，就是內(nèi)部釉面不平，容易掛污。
最終，他找到了一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)。
一個(gè)口徑適中、弧度圓滑、內(nèi)壁施了厚釉確保光滑的陶瓷彎管，與便器主體一體燒制成型。
當(dāng)?shù)谝还汕逅⑷脒@個(gè)帶著彎管的怪異潔具，在水封處停留，然后他拉動(dòng)模擬水箱的機(jī)關(guān)，水流奔騰而下，在彎管處形成強(qiáng)勁的渦旋和虹吸，將作為測(cè)試的幾片菜葉瞬間吸入管道，消失無(wú)蹤時(shí)，黃四海激動(dòng)得渾身顫抖，老淚縱橫。
解決了核心的沖刷問(wèn)題，還需要一個(gè)穩(wěn)定的供水系統(tǒng)。他借鑒了鄉(xiāng)村灌溉用的龍骨水車和計(jì)時(shí)更漏的原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)安裝在墻上的木質(zhì)水箱。
水箱內(nèi)部的核心是一個(gè)巧妙的浮球杠桿機(jī)構(gòu)。他用軟木制作了一個(gè)浮球，連接在一根銅制杠桿的一端。
杠桿的另一端控制著一個(gè)用熟牛皮包裹的塞子。當(dāng)水箱的水位上升，浮球隨之抬起，通過(guò)杠桿作用，最終將進(jìn)水口堵住，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停水。
而需要沖水時(shí)，只需拉動(dòng)一根連接在杠桿另一側(cè)、穿過(guò)水箱壁的繩子，就能提起塞子，放水沖刷。
這個(gè)機(jī)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，卻需要極高的制作精度。浮球的浮力、杠桿的支點(diǎn)位置、塞子的密封性，都必須恰到好處。黃四海又花費(fèi)了大量時(shí)間打磨調(diào)整，確保其可靠耐用。
當(dāng)?shù)谝粋�(gè)功能完備的“黃氏沖凈器”原型在他家那破敗的茅廁里安裝完畢，隨著“嘩啦”一聲水流，所有污穢被席卷一空，只留下陶瓷壁的光潔和空氣中若有若無(wú)的水汽時(shí)，黃四海知道，他成功了。
他不僅解決了一家之困，或許，還能為天下人帶來(lái)一份潔凈。他懷著朝圣般的心情，將圖紙和一個(gè)小型模型，鄭重地呈遞給了格物院。