Tháng 12 năm 1856, Ellis Chesbrough, một kỹ sư trung tuổi sống tại Chicago đã vượt Đại Tây Dương, lên đường tìm hiểu danh thắng châu Âu. Ông đã ghé thăm London, Paris, Hamburg, Amsterdam và sáu thành phố khác – một chuyến đại du hý kinh điển. Có điều Chesbrough không thực hiện chuyến đi này để tìm hiểu kiến trúc của Bảo tàng Louvre hay Tháp đồng hồ Big Ben. Ông đến để nghiên cứu những thành tựu ẩn mình của ngành kỹ thuật châu Âu: hệ thống cống ngầm.

Khoảng giữa thế kỷ 19, Chicago là một thành phố rất cần chuyên môn về xử lý rác thải. Sự lớn mạnh trong vai trò trung tâm trung chuyển lúa mì và thịt hộp từ Đại Bình nguyên tới các thành phố ven biển đã biến nơi đây từ một ngôi làng nhỏ bé trở thành trung tâm kinh tế chỉ sau vài thập niên. Song không giống các thành phố cũng tăng trưởng ngoạn mục trong cùng giai đoạn như New York hay London, Chicago có một điểm tê liệt: dấu tích dòng chảy của dòng sông băng từ hàng ngàn năm trước khi con người đến định cư, khiến nơi này bằng phẳng quá mức. Trong suốt thế Canh Tân, các tảng băng lớn trượt từ Greenland xuống, che phủ toàn bộ vùng đất Chicago ngày nay bằng những dòng sông băng dày hàng dặm. Băng tan chảy, hình thành một vùng nước mà các nhà địa chất gọi là Hồ Chicago. Khi dần thu nhỏ thành Hồ Michigan ngày nay, nó để lại một lớp bùn lắng. Hầu hết các thành phố lớn đều có địa hình dốc xuống dòng sông hay bến cảng mà chúng mọc lên quanh đó. Trái lại, Chicago bằng phẳng như được ủi – phù hợp cho một thành phố lớn của vùng đồng bằng nước Mỹ.

Xây dựng thành phố trên vùng bình địa tưởng chừng là thuận lợi. Bạn hẳn sẽ nghĩ, địa hình đồi núi như ở San Francisco, Cape Town hay Rio sẽ gây khó cho các tòa nhà và giao thông. Song trên thực tế, đất bằng mới khó tháo nước. Giữa thế kỷ 19, thoát nước bằng trọng lực là chìa khóa cho hệ thống cống đô thị. Địa hình Chicago chịu bất lợi vì không có đường thoát nước, nên chỉ một cơn mưa mùa hè nặng hạt đã có thể biến mặt đất thành đầm lầy u ám sau vài phút. Khi William Butler Ogden – người về sau trở thành thị trưởng đầu tiên của Chicago – lần đầu tiên đi xuyên thành phố đã thấy mình “bùn ngập quá gối”. Ông viết thư cho em vợ, người đã đánh liều tậu mảnh đất ở vùng giáp ranh thị trấn: “Cậu sẽ thấy hối tiếc vì công toi trong vụ đầu tư này.” Cuối những năm 1840, người ta dựng một con đường lát ván gỗ băng qua bùn; luôn luôn phải lưu ý rằng, thỉnh thoảng sẽ có tấm ván bị vỡ và “chất nhờn ma quái xanh đen [sẽ] phụt ra giữa khe nứt.” Hệ thống vệ sinh thuở ban đầu là những con lợn đói ăn, đi loanh quanh ăn rác thải của con người.

Nhờ mạng lưới đường sắt và giao nhận được mở rộng với tốc độ phi thường, tới thập niên 1850 diện tích Chicago đã tăng gấp ba lần. Tốc độ gia tăng này đặt ra nhiều thách thức về nguồn lực nhà ở và giao thông. Song thách thức lớn nhất bắt nguồn từ một vấn đề bẩn thỉu hơn: gần 100.000 cư dân mới đến thành phố thải ra rất nhiều phân. Một nhà bình luận địa phương phát biểu: “Cống rãnh ngập rác rưởi nơi lũ lợn cũng hếch mũi vì mùi ghê tởm tột cùng.” Chúng ta ít khi nghĩ về vấn đề này nhưng sự phát triển và sức sống của đô thị luôn phụ thuộc vào khả năng xử lý rác thải khi dân cư quần tụ đông đúc. Từ khi loài người sống định cư, việc tìm nơi chứa phân vẫn luôn cần thiết không kém gì việc dựng nhà, đặt quảng trường hay nơi họp chợ.

Vấn đề này đặc biệt cấp thiết với các khu vực có mức tăng trưởng phi mã, điều ngày nay chúng ta thấy ở khu ổ chuột của các siêu đô thị. Vào thế kỷ 19, dĩ nhiên Chicago phải xử lý chất thải của cả con người lẫn động vật, ngựa trên đường phố, gia súc chờ giết mổ trong bãi chăn thả. (“Dòng sông đỏ máu dưới chân cầu Rush Street và chảy qua các nhà máy của chúng ta.” Một nhà tư bản viết. “Dịch hạch biết đâu bắt đầu từ đó.”) Các loại chất thải này không chỉ bẩn thỉu mà còn gây chết chóc. Dịch tả và kiết lỵ xảy ra liên tục vào thập niên 1850. Trong thời kỳ dịch bùng phát vào mùa hè năm 1854, chỉ một ngày đã có 60 người chết. Chính quyền lúc đó chưa hiểu rõ mối liên hệ giữa chất thải và bệnh dịch. Nhiều người trong số họ tin vào thuyết “khí độc” thịnh hành thời đó, cho rằng dịch bệnh phát sinh từ một loại khí độc, thi thoảng được gọi là “sương độc” (death fogs), mà con người hít phải ở các thành phố chật chội. Phải một thập niên sau, hiểu biết về con đường lây bệnh thật sự – các vi khuẩn vô hình có trong phân làm ô nhiễm nguồn nước – mới trở thành kiến thức thường thức.

Nhưng dù ngành vi khuẩn học vẫn chưa mấy phát triển, chính quyền Chicago đã nhìn ra mối liên hệ chặt chẽ giữa việc làm sạch thành phố và chiến đấu với bệnh tật. Vào ngày 14 tháng 2 năm 1855, Ủy ban về Hệ thống cống ngầm Chicago (Chicago Board of Sewerage Commissioners) được lập ra để giải quyết vấn đề này. Động thái đầu tiên của họ là ra thông báo tìm kiếm “kỹ sư có năng lực nhất hiện nay để bổ nhiệm vào vị trí kỹ sư trưởng”. Sau vài tháng, Ủy ban đã tìm được Ellis Chesbrough, con trai của một viên chức ngành đường sắt. Ông từng làm việc trong các dự án xây kênh đào, đường sắt và khi ấy đang giữ chức kỹ sư trưởng của Nhà máy nước Boston.

Đó là một lựa chọn sáng suốt: kinh nghiệm trong ngành đường sắt và kỹ thuật kênh mương của Chesbrough tỏ ra có tính quyết định để xử lý vấn đề đất đai bằng phẳng và không thoát nước của Chicago. Tạo độ dốc nhân tạo thông qua việc đặt các ống cống sâu trong lòng đất được cho là quá tốn kém: đào cống sâu dưới mặt đất là điều khó khăn với công cụ thế kỷ 19, chưa kể toàn bộ kế hoạch này sau cùng vẫn đòi hỏi việc hút chất thải trở lại mặt đất. Chính ở đây, kinh nghiệm riêng có của Chesbrough đã giúp ông tìm ra một giải pháp thay thế. Ông nhớ lại một công cụ từng gặp khi còn trẻ, thời làm việc trong ngành đường sắt: kích vít, một thiết bị giúp nâng các đầu máy nặng hàng tấn lên đường ray. Nếu không thể đào xuống tạo độ dốc để thoát nước, tại sao không sử dụng kích vít để nâng thành phố lên cao?

Với sự ủng hộ của George Pullman, người về sau phất lên nhờ đóng toa xe lửa, Chesbrough đã khởi động một dự án kỹ thuật tham vọng nhất của thế kỷ 19. Từng nhà, từng nhà, rồi cả Chicago được một đội trai tráng nâng lên bằng kích vít. Khi kích vít từ từ nâng tòa nhà lên, đám thợ sẽ đào hố và chèn gỗ phía dưới, trong lúc đó, thợ nề sẽ trộn để xây móng mới cho khối kết cấu. Đường ống cống được đặt dưới các tòa nhà với nhánh chính đổ xuống trung tâm đường phố và cuối cùng được chôn tại bãi rác được nạo ở sông Chicago. Toàn thành phố được nâng lên khoảng ba mét. Ngày nay, du khách đi qua khu trung tâm Chicago vẫn kinh ngạc trước năng lực kỹ thuật phi thường của thành phố qua các tòa cao ốc chọc trời song lại chẳng nhận ra rằng, mặt đất dưới chân mình cũng là một sản phẩm của kỹ thuật chói ngời. (Vài thập kỷ sau, George Pullman cho xây một nhà máy ở Pullman, bang Illinois, bước đầu tiên là lắp đặt ống cống và đường nước trước khi đổ móng cho mọi ngôi nhà.)

Đáng ngạc nhiên là nhịp sinh hoạt thường ngày của thành phố gần như không bị gián đoạn khi đội quân của Chesbrough nâng các ngôi nhà lên. Khi quan sát một khách sạn 750 tấn được nâng lên, một du khách Anh đã diễn tả trải nghiệm siêu thực của mình trong thư: “Mọi người [trong khách sạn] vẫn ra vào, ăn ngủ – việc kinh doanh của khách sạn không hề gián đoạn.” Khi dự án tiến triển, Chesbrough và cộng sự còn táo bạo thử nâng các công trình khác. Năm 1860, các kỹ sư đã tiến hành nâng nửa khu phố: các tòa nhà năm tầng có diện tích gần một mẫu Anh và nặng khoảng 35.000 tấn với 6.000 chiếc kích vít. Nhiều công trình khác cũng cần di dời hay nâng lên để lắp đặt hệ thống cống. “Suốt những ngày ở đây, không ngày nào tôi không bắt gặp một hay vài ngôi nhà di dời.” Vị khách nhớ lại. “Có ngày tôi gặp đến chín. Ra phố Great Madison bằng xe ngựa, chúng tôi phải dừng tới hai lần để nhường đường cho các ngôi nhà đi qua.”

Kết quả là hệ thống thoát nước hoàn thiện đầu tiên ra đời, hơn hẳn bất kỳ thành phố nào ở Mỹ. Trong ba thập niên tiếp theo, hơn 20 thành phố lân cận đã noi gương Chicago trong việc lên kế hoạch và xây dựng hệ thống cống ngầm. Các dự án kỹ thuật ngầm kỳ vĩ này đã tạo ra một hình mẫu có thể dùng để định nghĩa về đô thị lớn trong thế kỷ 20: thành phố như một hệ thống được hỗ trợ bởi mạng lưới vô hình của các dịch vụ dưới lòng đất. Năm 1863, con tàu hơi nước đầu tiên đã đi qua hầm ngầm dưới lòng đất thành phố London. Tàu điện ngầm Paris mở cửa năm 1900, liền sau đó là tàu điện ngầm New York. Lối đi dành cho người đi bộ, đường cao tốc cho ô tô, dây điện và cáp quang đều giấu mình bên dưới các đường phố. Ngày nay, có cả một thế giới song song tồn tại dưới lòng đất, củng cố và hỗ trợ cho thành phố phía trên. Trực giác khiến chúng ta nghĩ về thành phố ngày nay với những đường chân trời và sự kỳ vĩ của chúng vươn tới thiên đàng. Nhưng sự huy hoàng của những thánh đường đô thị đó không thể tồn tại nếu thiếu thế giới giấu kín dưới lòng đất.

Trong tất cả những thành tựu đó, hơn cả tàu điện ngầm và cáp Internet tốc độ cao, thứ thiết yếu nhất song cũng dễ bị xem nhẹ nhất là điều kỳ diệu mà hệ thống cống ngầm đem lại: thưởng thức một ly nước sạch từ vòi. Chỉ 150 năm trước, ở các thành phố trên thế giới, việc uống nước giống hệt như chơi trò cò quay Nga. Nhắc đến những sát nhân nổi tiếng của thế kỷ 19 đô thị hóa, chúng ta sẽ nghĩ ngay đến Jack the Ripper, kẻ giết người hàng loạt trên các con phố London. Song kẻ giết người hàng loạt thật sự của thành phố này thời Victoria chính là bệnh tật do ô nhiễm nguồn nước.

Ellis Chesbrough, ChiEcago, khoảng năm 1879

Nâng khách sạn Briggs House ở Chicago, khoảng năm 1857

Thực tế, đây chính là lỗ hổng chết người trong kế hoạch về cống ngầm ở Chicago của Chesbrough. Ông đã sáng suốt phác ra chiến lược tống khứ rác thải hằng ngày từ các đường phố, nhà xí và hầm chứa; nhưng phần lớn ống cống lại đổ ra sông Chicago, vốn chảy thẳng vào hồ Michigan – nguồn cung cấp nước ngọt cho cả thành phố. Vào đầu thập niên 1870, nguồn nước của Chicago khủng khiếp đến mức trong bồn rửa hay bồn tắm thường xuyên lẫn cá chết do bị rác thải của con người đầu độc, sau đó bị hút ngược lên các đường ống nước của thành phố. Theo một quan sát, vào các tháng mùa hè, cá “xuất hiện như bị nấu chín và bồn tắm thì đầy bứ thứ mà người dân phẫn nộ gọi là xúp cá.”

Cuốn tiểu thuyết The Jungle (Rừng rậm) của Upton Sinclair được coi là tác phẩm văn học có ảnh hưởng bậc nhất trong truyền thống vạch trần các hoạt động chính trị bẩn thỉu. Sự lôi cuốn của tác phẩm này một phần là nhờ sự vạch trần theo đúng nghĩa đen, mô tả chính xác đến đau đớn sự bẩn thỉu của thành phố Chicago vào lúc chuyển giao thế kỷ. Thí dụ, đoạn văn sau miêu tả một nhánh sông Chicago được đặt cái tên giàu sức gợi, Bubbly Creek (Nhánh sông Sủi bọt):

Dầu mỡ và hóa chất đổ xuống đó trải qua đủ kiểu biến đổi lạ lùng, đây là lý do khiến nhánh sông này có tên như vậy. Chất thải liên tục chuyển động như thể có một đàn cá khổng lồ đang ăn, hay những con thủy quái đang chơi đùa dưới đáy nước sâu. Các bóng khí cacbonic trồi lên mặt nước và vỡ tan, tạo thành những vòng tròn rộng nửa mét đến một mét. Đây đó, dầu mỡ và rác rến kết vào nhau khiến nhánh sông trông như một bồn nham thạch. Gà qué đi trên đó kiếm ăn và nhiều lần có những người lạ bất cẩn sẩy chân rồi biến mất vĩnh viễn.

Vấn đề của Chicago tái diễn trên toàn thế giới: hệ thống cống ngầm loại bỏ chất thải khỏi tầng hầm và sân sau, nhưng thường thì mọi người chỉ đơn giản đổ thẳng chúng xuống nguồn nước, hoặc trực tiếp như Chicago hoặc gián tiếp do mưa bão. Sơ đồ phác thảo hệ thống cống ngầm và đường ống nước cấp độ đô thị không bao gồm nhiệm vụ giữ thành phố không bệnh tật. Chúng ta còn cần hiểu điều gì đang diễn ra ở cấp độ vi sinh vật. Chúng ta cần cả thuyết vi khuẩn về bệnh dịch và cả cách ngăn các vi khuẩn đó gây hại cho con người.

Công nhân đang xây dựng đường sắt ngầm Metropolitan Line ở King’s Cross, London, Anh

Nếu nhìn lại các phản ứng ban đầu của cộng đồng y khoa về thuyết vi khuẩn, ta sẽ thấy nó còn trên cả khôi hài, đơn giản là nó hoàn toàn vô nghĩa. Có một câu chuyện nổi tiếng rằng bác sĩ Ignaz Semmelweis người Hungary đã hứng chịu nhiều lời chỉ trích và chế giễu của giới chức y tế khi vào năm 1847, ông lần đầu tiên đề nghị các bác sĩ, nhất là bác sĩ phẫu thuật, rửa tay trước khi tiếp xúc với bệnh nhân. (Phải gần nửa thế kỷ sau, động tác khử trùng cơ bản này mới trở thành nguyên tắc trong cộng đồng y khoa, còn Semmelweis thì đã mất việc và ra đi trong một bệnh viện tâm thần.) Ít ai biết Semmelweis xây dựng các lập luận ban đầu dựa trên nghiên cứu hiện tượng sốt hậu sản, khiến sản phụ tử vong không lâu sau khi sinh. Trong thời gian làm việc tại Bệnh viện Đa khoa Vienna, Semmelweis đã gặp phải một hiện tượng đáng lo ngại: bệnh viện có hai phòng chăm sóc thai sản, một dành cho người giàu, được các bác sĩ và sinh viên y khoa chăm sóc; phòng còn lại cho tầng lớp lao động, chỉ được các bà đỡ chăm sóc. Vì lý do nào đó, tỷ lệ tử vong do sốt hậu sản ở phòng dành cho tầng lớp lao động thấp hơn hẳn. Sau khi nghiên cứu cả hai môi trường, Semmelweis phát hiện ra các bác sĩ ưu tú và sinh viên thực tập đã chạy luân phiên giữa việc đỡ đẻ và nghiên cứu tử thi. Rõ ràng một số tác nhân gây bệnh đã được truyền từ nhà xác tới các bà mẹ mới sinh trong khi chỉ cần một chất khử trùng đơn giản như clorua vôi, vòng lây nhiễm này sẽ bị triệt tiêu.

Có lẽ không thí dụ nào về mức độ thay đổi nhận thức với vấn đề vệ sinh trong hơn 150 năm qua có thể gây sửng sốt hơn thế. Semmelweis bị nhạo báng và cho thôi việc không chỉ vì đề nghị các bác sĩ rửa tay mà còn bởi đã dám đưa ra yêu cầu bắt buộc: bác sĩ phải rửa tay nếu muốn đỡ đẻ và giải phẫu tử thi trong cùng một buổi chiều.

Đây là một trong những trường hợp các tri giác căn bản của chúng ta chệch hướng khỏi tri giác của tổ tiên ở thế kỷ 19. Họ có hình dáng và hành vi giống người hiện đại về nhiều mặt: họ đi tàu, gặp gỡ và ăn uống ở nhà hàng. Song thỉnh thoảng vẫn có khoảng cách kỳ quặc giữa ta và họ, không chỉ là khoảng cách rõ ràng kỹ thuật tinh vi mà tinh tế hơn, đó là khoảng cách về ý niệm. Ngày nay, chúng ta nghĩ về vệ sinh theo một cách căn bản khác biệt. Thí dụ, khái niệm tắm rửa khá xa lạ với hầu hết người châu Âu và châu Mỹ ở thế kỷ 19. Bạn hẳn cho rằng tắm rửa là một khái niệm xa lạ đơn giản vì họ không có nước máy, hệ thống ống nước và vòi hoa sen trong nhà như đa phần chúng ta trong thế giới hiện đại. Câu chuyện thực tế phức tạp hơn nhiều. Ở châu Âu, bắt đầu từ thời Trung cổ cho tới tận gần thế kỷ 20, nhận thức thịnh hành về vệ sinh vẫn cho rằng nhấn chìm cơ thể trong nước có hại cho sức khỏe, thậm chí còn nguy hiểm. Họ tin rằng việc bít lỗ chân lông bằng chất bẩn và dầu sẽ bảo vệ cơ thể khỏi bệnh tật. Vào năm 1655, một bác sĩ người Pháp đã khuyên mọi người: “Tắm rửa khiến đầu chứa đầy hơi. Tắm là kẻ thù của các dây thần kinh và dây chằng, khiến chúng lỏng lẻo. Nhiều người sẽ không mắc bệnh gout nếu không tắm rửa.”

Ta có thể thấy sức mạnh của những định kiến này được thể hiện rõ nhất trong các văn bản hoàng gia giữa những năm 1600 tới 1700 – nói cách khác, họ là số rất ít người thừa tiền để xây nhà tắm và thuê người kéo nước. Nữ hoàng Elizabeth I chỉ tắm mỗi tháng một lần và bà vẫn sạch một cách quái đản nếu so với những người tương nhiệm. Vua Louis XIII không hề tắm cho đến khi bảy tuổi. Ngồi trần truồng trong bồn nước đơn giản không phải là việc làm một người châu Âu văn minh, nó thuộc về truyền thống mọi rợ của các nhà tắm công cộng vùng Trung Đông, chứ không phải của tầng lớp quý tộc Paris và London.

Dần dần, từ đầu thế kỷ 19, các quan điểm bắt đầu chuyển dịch, rõ rệt nhất ở Anh và Mỹ. Dickens đã lắp vòi tắm nước lạnh tại nhà ở London và là người nhiệt tình ủng hộ sự vệ sinh và khỏe khoắn bằng cách tắm rửa mỗi ngày. Rồi một dòng sách self-help và cẩm nang dạy cách tắm, với hướng dẫn chi tiết như huấn luyện hạ cánh Boeing 747 ngày nay. Một trong các bước cải biến đầu tiên của Giáo sư Higgins với Eliza Doolittle trong vở kịch Pygmalion của George Bernard Shaw là bảo cô đi tắm. (Cô đã phản đối: “Ông muốn tôi vào đó và ướt hết mình sao? Không, tôi sẽ chết mất!”) Trong cuốn cẩm nang quyền lực The American Woman’s Home (Ngôi nhà của người phụ nữ Hoa Kỳ), xuất bản năm 1869, Harriet Beecher Stowe và em gái, Catherine Beecher, chủ trương tắm rửa hằng ngày. Các nhà cải cách bắt đầu xây nhiều nhà tắm công cộng và lắp vòi tắm tại các khu ổ chuột trên toàn quốc. “Tới thập niên cuối của thế kỷ này, sự sạch sẽ đã liên hệ chặt chẽ không chỉ với lòng sùng đạo, mà còn cả với lối sống Mỹ.” Nhà sử học Katherine Ashenburg viết.

Giá trị của việc tắm rửa trước đây không phải là điều hiển nhiên như với chúng ta hiện nay. Người ta đã phải tìm hiểu rồi lan truyền, chủ yếu thông qua phương tiện cải cách xã hội và truyền miệng. Điều thú vị trong công cuộc ủng hộ việc tắm rửa ở thế kỷ 19 là rất hiếm lời bàn về xà phòng. Bởi riêng việc thuyết phục mọi người rằng nước không giết họ đã đủ khó khăn. (Như ta sẽ thấy, xà phòng cuối cùng cũng trở thành xu hướng của thế kỷ 20 và nó được thúc đẩy mạnh mẽ nhờ một cách thức khác: quảng cáo.) Các nhà khai sáng về tắm rửa được hỗ trợ bởi sự hội tụ của một số tiến bộ khoa học và công nghệ quan trọng. Tiến bộ về cơ sở hạ tầng cho phép con người có nước máy chảy đầy bồn tắm trong nhà. Nước cũng sạch hơn nhiều so với vài thập kỷ trước. Và điều quan trọng là thuyết vi khuẩn từ ý tưởng bên lề đã nhận được sự đồng thuận của giới khoa học.

Con người đạt tiến bộ mới này nhờ vào hai nghiên cứu song song. Thứ nhất là công trình khám phá dịch tễ học của John Snow tại London. Bằng cách lập bản đồ tử vong trong trận dịch tại Soho, ông là người đầu tiên chứng minh dịch tả do nguồn nước bị ô nhiễm chứ không phải mùi độc hại của khí độc. Snow chưa từng nhìn trực tiếp vi khuẩn gây bệnh tả, bởi công nghệ kính hiển vi lúc đó chưa đủ phát triển để quan sát các sinh vật nhỏ đến vậy (Snow gọi chúng là “vi động vật”). Nhưng ông đã phát hiện ra chúng một cách gián tiếp thông qua những kiểu tử vong trên đường phố London. Thuyết bệnh dịch thủy sinh của Snow rốt cuộc đã trở thành đòn quyết định đầu tiên đánh vào thuyết khí độc nhưng Snow không sống được đến ngày thuyết của mình chiến thắng. Sau khi ông đột ngột ra đi vào năm 1858, tạp chí The Lancet đã viết một cáo phó ngắn, chẳng hề đả động tới công trình dịch tễ học đột phá của ông. Mãi đến năm 2014, tạp chí này mới đăng một bài có tính “đính chính” bản cáo phó cũ, nêu chi tiết những cống hiến lớn lao của vị bác sĩ London này cho sức khỏe cộng đồng.

Thuyết tổng hợp hiện đại sẽ thay thế thuyết khí độc – cho rằng dịch tả và thương hàn không phải do khí độc mà do các sinh vật vô hình phát triển mạnh trong nước bẩn gây ra – lại dựa vào một phát kiến về kính. Xưởng thấu kính Zeiss Optical của Đức bắt đầu sản xuất kính hiển vi mới từ đầu thập kỷ 1870 – thiết bị lần đầu tiên được lắp đặt theo các công thức toán học mô tả hành vi của ánh sáng. Các thấu kính mới này đã mở đường cho nghiên cứu vi sinh của các nhà khoa học như Robert Koch, một trong những người đầu tiên tìm ra vi khuẩn tả. (Sau khi nhận giải Nobel vào năm 1905, Koch đã gửi thư cho Carl Zeiss: “Phần lớn thành công tôi có được là nhờ chiếc kính hiển vi tuyệt vời của ngài.”) Cùng với đối thủ lớn Louis Pasteur, Koch và chiếc kính hiển vi đã góp phần phát triển và truyền bá thuyết vi khuẩn. Trên quan điểm công nghệ, bước đột phá vĩ đại về sức khỏe cộng đồng ở thế kỷ 19 – nhận thức rằng các vi khuẩn vô hình có thể gây chết người – là thành quả phối hợp của bản đồ và kính hiển vi.

Tranh cổ động của Hội đồng Giáo dục Sức khỏe với nội dung: Không chỉ rửa mặt, rửa tay, tắm rửa mỗi ngày giúp bạn tỏa sáng. (1927 - 1969), 1955

Ngày nay, Koch được vinh danh bởi ông đã tìm ra vô số vi sinh vật dưới ống kính Zeiss. Song nghiên cứu của ông cũng dẫn đến một đột phá quan trọng không kém, dù ít được ngợi ca hơn. Koch không dừng lại ở việc nhìn thấy vi khuẩn, ông còn phát triển các công cụ tinh vi để đo lường mật độ của chúng trong một lượng nước nhất định. Ông trộn nước bẩn với gelatin trong suốt và quan sát sự phát triển của các cụm vi khuẩn (hay khuẩn lạc) trên tấm kính. Koch đã thiết lập một tiêu chí đo lường có thể áp dụng với bất kỳ loại nước nào: nước chứa dưới 100 khuẩn lạc trên mỗi mililít có thể coi là uống được.

Bản đồ dịch tả ở Soho của bác sĩ John Snow

Cách đo lường mới tạo ra cách làm mới. Khả năng đo lường vi khuẩn trong nước mở ra cách tiếp cận mới với các thách thức của sức khỏe cộng đồng. Trước khi có phương pháp đo lường trên, con người phải kiểm tra tiến bộ của hệ thống cấp nước bằng phương cách truyền thống: xây dựng hệ thống cống, hồ chứa hoặc đường ống mới và chờ đợi xem số người tử vong có giảm hay không. Giờ đây, chúng ta chỉ cần lấy một mẫu nước và kiểm nghiệm xem nó có sạch khuẩn hay không, do đó các vòng lặp của thí nghiệm sẽ nhanh khủng khiếp.

Kính hiển vi và phương pháp đo lường đã mở ra một mặt trận mới trong cuộc chiến chống vi khuẩn: thay vì chiến đấu gián tiếp thông qua việc đẩy rác thải tránh xa nguồn nước, người ta sử dụng các hóa chất mới để tấn công trực tiếp vi khuẩn. Một chiến sĩ quan trọng trong mặt trận thứ hai này là John Leal, bác sĩ ở bang New Jersey. Giống như John Snow, Leal là bác sĩ chữa trị trực tiếp cho bệnh nhân song có niềm đam mê lớn với vấn đề sức khỏe cộng đồng, đặc biệt là những vấn đề liên quan đến nguồn nước ô nhiễm. Đam mê ấy bắt nguồn từ bi kịch cá nhân: cha ông đã phải hứng chịu cái chết chậm rãi, đau đớn vì uống phải nước nhiễm khuẩn thời Nội chiến. Cái chết của cha Leal trong chiến tranh là một miêu tả thống kê rõ ràng về mối đe dọa của nước bẩn cùng các rủi ro khác về sức khỏe trong giai đoạn này. Chỉ 19 người lính của Trung đoàn 114 hy sinh trong chiến đấu nhưng có tới 178 người mất vì bệnh tật.

Leal đã thử nghiệm nhiều kỹ thuật diệt vi khuẩn và tới năm 1898, một loại chất độc đặc biệt đã bắt đầu thu hút sự quan tâm của ông: canxi hypoclorit, chất độc chết người được biết đến rộng rãi với tên gọi clorin, hay lúc bấy giờ được gọi là “clorua vôi”. Nó vốn là phương thuốc được lưu hành để chăm sóc sức khỏe cộng đồng: những ngôi nhà và khu vực lân cận sau đợt bùng phát thương hàn hay dịch tả sẽ được khử trùng liên tục bằng thứ hóa chất này, song sự can thiệp đó không giúp ích gì trong việc chiến đấu với các bệnh lây qua nước uống. Ý tưởng cho clorua vôi vào nước vẫn chưa được củng cố. Trong tâm trí thị dân Âu Mỹ, mùi nồng chát của clorua vôi gắn với dịch bệnh và chẳng ai muốn nước uống có mùi đó. Đa số bác sĩ và cơ quan quản lý y tế cộng đồng đều phản đối cách tiếp cận này. Một nhà hóa học nổi tiếng đã phản bác: “Bản thân ý tưởng dùng hóa chất để khử trùng đã thật kinh tởm.” Tuy nhiên, nhờ các công cụ phát hiện và đo lường mầm bệnh gây thương hàn trong nước, Leal đã thuyết phục mọi người rằng với một liều lượng tiêu chuẩn, clorua vôi sẽ diệt vi khuẩn độc hại trong nước tốt hơn bất cứ phương pháp nào mà không gây hại cho người uống.

Cuối cùng, Leal về làm việc ở Công ty Cấp nước Thành phố Jersey, được giao giám sát gần 30 triệu khối nước ở đầu nguồn sông Passaic. Công việc mới này đã tạo điều kiện cho những biện pháp can thiệp lạ lùng và táo bạo nhất trong lịch sử y tế cộng đồng. Năm 1908, công ty của Leal sa vào một cuộc chiến pháp lý kéo dài (với các hợp đồng trị giá hàng trăm triệu đô-la theo thời giá hiện nay) liên quan đến các hồ chứa và đường ống mà họ mới hoàn thành. Quan tòa chỉ trích công ty này không cung cấp nguồn nước “tinh khiết, trong lành” và buộc họ phải lắp đặt thêm các hệ thống thoát nước đắt đỏ để cách ly tác nhân gây bệnh khỏi nguồn nước uống. Leal biết rằng khả năng làm sạch nước của hệ thống cống rất giới hạn, nhất là trong mưa bão. Do đó, ông quyết định đưa thí nghiệm gần nhất với clorua vôi vào kiểm nghiệm cuối cùng.

Trong vòng bí mật hoàn toàn, không được chính quyền cho phép (và cũng không bố cáo cho người dân), Leal quyết định cho clorua vôi vào hồ chứa nước của thành phố Jersey. Với sự hỗ trợ của kỹ sư George Warren Fuller, Leal đã xây dựng và lắp đặt một “thiết bị thả clorua vôi” ở hồ chứa Boonton, ngoại ô thành phố Jersey. Đó là việc làm khá liều lĩnh vì khi ấy, người ta cực lực phản đối phương pháp xử lý nước bằng hóa chất. Song phán quyết của tòa đã hết sức giới hạn thời gian và Leal biết các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sẽ hoài công với một cử tọa thiếu chuyên môn. “Leal không có thời gian để nghiên cứu sơ bộ, cũng chẳng đủ thời gian xây dựng một thiết bị cỡ trưng bày để thử nghiệm công nghệ mới.” Michael J. McGuire viết trong cuốn The Chlorine Revolution (Cách mạng Clorua vôi). “Nếu hệ thống thả clorua vôi bị mất kiểm soát về lượng hóa chất thả xuống hồ và một dư lượng lớn clo sẽ đổ về thành phố Jersey, thì Leal biết chắc quy trình coi như thất bại.”

Lần đầu tiên trong lịch sử, nguồn cấp nước của thành phố được khử quy mô lớn bằng clorua vôi. Khi tin tức lộ ra, ông bị xem như kẻ điên hoặc một kẻ khủng bố bởi uống một vài ly canxi hypoclorit có thể gây chết người. Tuy vậy, Leal đã làm đủ thí nghiệm để biết một lượng nhỏ hợp chất này vô hại với con người nhưng sẽ giết chết rất nhiều loại vi khuẩn. Ba tháng sau, Leal bị gọi ra trước tòa để tự biện hộ cho hành động của mình. Trong suốt cuộc chất vấn, ông kiên định bảo vệ cải tiến vì sức khỏe cộng đồng của mình.

Bệnh nhân mắc bệnh tả

Quan tòa: Bác sĩ, anh có thể kể xem có nơi nào trên thế giới từng thử nghiệm đổ thứ bột tẩy trắng này vào nước uống của một thành phố 200.000 người chưa?

Leal: 200.0000 người? Chưa nơi nào từng thử cả.

Quan tòa: Không bao giờ có.

Leal: Dù không phải ở điều kiện và hoàn cảnh tương tự thì trong tương lai nó sẽ được sử dụng nhiều lần.

Quan tòa: Jersey là thành phố đầu tiên ư?

Leal: Thành phố đầu tiên được hưởng lợi.

Quan tòa: Jersey là thành phố đầu tiên được đem ra thử nghiệm bất chấp lợi hại?

Leal: Không thưa ngài, nó được hưởng lợi. Thử nghiệm đã kết thúc.

Quan tòa: Anh có từng thông báo với thành phố rằng anh sắp làm thử nghiệm không?

Leal: Không.

Quan tòa: Vậy anh có uống thứ nước này không?

Leal: Có, thưa ngài.

Quan tòa: Anh có bất kỳ sự do dự nào khi đưa thứ nước này cho vợ và gia đình mình uống không?

Leal: Tôi tin tưởng đây là thứ nước an toàn nhất trên thế giới.

Án lệ tòa án rốt cuộc đã xử Leal gần như trắng án. Vị cựu chánh án viết: “Tôi nhận thấy và báo cáo rằng cách làm này có thể làm nguồn nước của Jersey trong lành và tinh khiết hơn. Nó cũng có tác dụng loại bỏ… các mầm bệnh nguy hại.” Vài năm sau, các bằng chứng ủng hộ hành động liều lĩnh của Leal đã trở nên vững chắc. Cộng đồng cư dân được uống nước khử trùng bằng clo như thành phố Jersey giảm đáng kể bệnh tật lây qua nguồn nước, chẳng hạn như thương hàn.

Trong phần tranh luận tại phiên tòa ở thành phố Jersey, đã có lúc vị công tố viên buộc tội Leal đang tìm kiếm sự tưởng thưởng về tài chính cho phát kiến của mình. “Nếu thử nghiệm này thành công thì ngài kiếm được bộn tiền.” Ông ta chế nhạo. Từ ghế nhân chứng, Leal nhún vai cắt ngang: “Tôi không biết tiền đến từ đâu nhưng từ đâu cũng thế cả.” Không giống các nhà sáng chế khác, Leal không đòi bằng sáng chế kỹ thuật khử trùng bằng clo mà ông tiên phong thử nghiệm tại hồ chứa Boonton. Bất kỳ công ty cấp nước nào muốn đem đến cho khách hàng nguồn nước “tinh khiết và trong lành” đều được áp dụng miễn phí. Do không bị cản trở bởi các ràng buộc của bằng sáng chế và phí cấp phép, các đô thị đã nhanh chóng lấy clo hóa làm tiêu chuẩn thực hành trên khắp nước Mỹ và cuối cùng là toàn thế giới.

Cảnh báo dịch tả, năm 1866

Khoảng mười năm trước, hai giáo sư Đại học Harvard, David Cutler và Grant Miller, đã tiến hành đánh giá tác động của việc khử bằng clo (và các kỹ thuật lọc nước khác) trong những năm từ 1900 tới 1930, giai đoạn mà chúng được sử dụng rộng rãi trên toàn nước Mỹ. Nhờ dữ liệu phong phú về tỷ lệ mắc bệnh và đặc biệt là tỷ lệ tử vong ở trẻ em giữa các nhóm dân cư trên nước Mỹ và cũng nhờ hệ thống lọc nước bằng clo đã được triển khai như một trào lưu, Cutler và Miller đã phác dựng chính xác ảnh hưởng của clorua vôi tới sức khỏe cộng đồng. Họ nhận thấy trung bình việc uống nước sạch đã làm giảm tỷ lệ tử vong khoảng 43% ở mỗi thành phố tại Mỹ. Ấn tượng hơn, hệ thống lọc nước với clorua vôi giúp giảm tỷ lệ tử vong ở trẻ sơ sinh tới 74%, tương tự với tỷ lệ tử vong ở trẻ em.

Chúng ta cần dừng vài giây để phân tích tầm quan trọng của các con số trên, đưa nó ra khỏi các thống kê khô khan về sức khỏe cộng đồng, đặt vào địa hạt sinh động của cuộc sống. Trước thế kỷ 20, những người làm cha mẹ mặc nhiên phải chấp nhận đối mặt với khả năng cao rằng một trong những đứa con mình có thể sẽ chết khi còn nhỏ. Nỗi đau dường như lớn nhất mà ta phải chịu đựng ngày nay – mất con – lại là điều bình thường thời đó. Ngày nay, ít nhất là ở những nước phát triển, điều bình thường kia đã trở nên hiếm hoi. Nhiều thách thức cơ bản của sinh tồn – giúp đứa trẻ tránh xa nguy hiểm – đã giảm thiểu đáng kể, một phần nhờ các dự án kỹ thuật khổng lồ, phần khác là nhờ các cuộc chiến vô hình giữa canxi hypoclorit và đám vi khuẩn cực nhỏ. Những người làm nên cuộc cách mạng trên không trở nên giàu có và ít người trở nên nổi tiếng. Nhưng họ đã để lại dấu ấn trong đời sống nhân loại mà xét về nhiều mặt còn sâu sắc hơn cả di sản của Edison, Rockefeller hay Ford.

Khử trùng bằng clo không chỉ cứu người. Nó còn dẫn dắt cả thú vui. Sau Thế chiến thứ nhất, một vạn nhà tắm và bể bơi công cộng được khử trùng bằng clo mọc lên khắp nước Mỹ, học bơi trở thành một phần thiết yếu trong đời sống. Trong suốt giai đoạn giữa hai cuộc Thế chiến, những không gian nước công cộng đã trở thành ranh giới thách thức lề lối cũ. Trước khi bể bơi trở thành trào lưu thành thị, phụ nữ khi đi tắm thường ăn mặc kín đáo như chuẩn bị đi trượt tuyết. Tới giữa những năm 1920, phụ nữ mới bắt đầu mặc đồ lộ phần chân dưới đầu gối; đồ bơi một mảnh với cổ trễ trở thành trào lưu vài năm sau đó. Đồ bơi hở lưng, kế đến là đồ bơi hai mảnh nhanh chóng xuất hiện vào thập niên 1930. Sử gia Jeff Wiltse đã viết trong công trình nghiên cứu lịch sử xã hội về bơi lội có tên Contested Waters (Đấu tranh dưới nước): “Tóm lại, đùi, hông, vai, bụng, lưng và khe ngực phụ nữ đều được phô bày hết nơi công cộng trong khoảng 20 năm từ 1920 tới 1940.” Có thể đo lường sự chuyển biến thông qua vật liệu: ở đầu thế kỷ, đồ bơi của phụ nữ tốn tới mười thước vải nhưng đến cuối thập niên 1930 thì chỉ một thước là đủ. Chúng ta thường cho rằng thập niên 1960 là giai đoạn chuyển dịch quan niệm văn hóa dẫn đến những thay đổi sâu sắc trong trang phục thường ngày, nhưng giai đoạn này không thể sánh được quá trình cơ thể phụ nữ được khai lộ với tốc độ chóng mặt diễn ra trong những năm giữa hai cuộc Thế chiến. Tất nhiên thời trang dành cho nữ giới vẫn sẽ phát triển mà không cần sự bùng nổ của trào lưu bể bơi nhưng thiếu nó thì khó mà nhanh chóng. Chắc chắn, John Leal không hề nghĩ tới cặp đùi chị em trong bể bơi khi ông đổ clorua vôi xuống hồ chứa nước của thành phố Jersey. Nhưng giống như đôi cánh chim ruồi, một sự thay đổi trong lĩnh vực này đã thúc đẩy sự việc có vẻ không liên quan trong một trật tự tồn tại khác: một tỷ vi khuẩn đã chết dưới tay canxi hypoclorit và bằng cách nào đó, hai mươi năm sau, thái độ cơ bản đối với việc khoe da thịt của phụ nữ đã tự cách tân. Tất nhiên, việc dùng clorua vôi không tự mình cải biến thời trang của phái nữ mà rất nhiều yếu tố xã hội và công nghệ khác đã hội tụ lại để thu nhỏ dần bộ đồ bơi. Đó là các trào lưu nữ quyền sơ khai; là ánh chớp soi mói từ ống kính Hollywood, chưa kể một số ngôi sao bắt đầu trưng diện ngày một hở hang. Nhưng nếu bơi lội không được cộng đồng chấp nhận rộng rãi như một hoạt động giải trí thì phong cách thời trang này đã mất đi sàn diễn lớn nhất. Hơn nữa, những cách giải thích khác – vốn cũng có ý nghĩa – đã luôn được truyền thông tung hô. Nếu bạn hỏi một người đi đường bình thường rằng nhân tố nào thúc đẩy thời trang nữ, chắc chắn họ nhắc ngay đến Hollywood hay các tạp chí thời thượng. Nhưng sẽ chẳng mấy khi canxi hypocloxit được gọi tên.

Trong suốt thế kỷ 19, cuộc hành quân của công nghệ làm sạch đã diễn ra trong lĩnh vực y tế cộng đồng: các dự án kỹ thuật và các hệ thống lọc nước khổng lồ. Tuy vậy, câu chuyện về vệ sinh trong thế kỷ 20 có lẽ gần gũi với chúng ta hơn. Một vài năm sau thử nghiệm liều lĩnh của Leal, năm doanh nhân ở San Francisco đã đầu tư mỗi người 100 đô-la để sản xuất sản phẩm dựa trên clo. Đó có vẻ là ý tưởng tuyệt vời được nhận thức muộn màng, nhưng do kinh doanh thuốc tẩy trắng hướng đến các ngành công nghiệp lớn, nên doanh số đã không đạt như kỳ vọng. Sau đó, vợ của một nhà đầu tư, bà Annie Murray, một chủ cửa hàng tại Oakland, California đã nảy ra ý tưởng rằng: thuốc tẩy trắng sẽ trở thành sản phẩm có tính cách mạng cho các hộ gia đình chứ không phải công xưởng. Trước sự kiên định của Murray, công ty đã tạo ra một sản phẩm có liều lượng hóa chất nhẹ hơn và đóng trong chai nhỏ hơn. Bà tin vào sự hứa hẹn của sản phẩm đến mức đã tặng mẫu dùng thử cho mọi khách hàng. Trong vài tháng, thuốc tẩy luôn cháy hàng. Ở thời điểm đó, Murray có thể không nhận ra nhưng chính bà đã tạo ra một ngành công nghiệp hoàn toàn mới. Annie Murray đã tạo ra sản phẩm thuốc tẩy gia dụng thương mại đầu tiên của Mỹ, mở đầu cho làn sóng của nhãn hiệu làm sạch phổ biến trong thế kỷ mới: Clorox.

Thuốc tẩy Clorox phổ biến đến mức ngày nay các nhà khảo cổ học dùng phần còn lại của chúng để xác định niên đại của các khu vực khai quật. (Những chai thuốc tẩy thủy tinh hình trụ có tầm quan trọng với thời kỳ đầu thế kỷ 20 như đầu mũi giáo đối với thời đại đồ sắt hoặc đồ gốm thuộc địa đối với thế kỷ 18.) Thuốc tẩy thường đi kèm với các sản phẩm vệ sinh gia đình đắt hàng như xà bông Palmolive, Listerine và một sản phẩm ngăn mồ hôi phổ biến có tên Odorono. Các sản phẩm vệ sinh đó là mặt hàng đầu tiên được quảng cáo kín trang báo hay tạp chí. Vào thập niên 1920, người Mỹ bị bủa vây bởi hàng loạt quảng cáo với thông điệp thuyết phục họ rằng thật đáng hổ thẹn nếu họ không làm gì đó với đám vi khuẩn trên cơ thể và trong nhà. (Cụm từ “thường là phù dâu, không bao giờ là cô dâu” bắt nguồn từ một mẩu quảng cáo của Listerine năm 1925.) Khi đài phát thanh và truyền hình bắt đầu thử nghiệm các hình thức tường thuật thì các công ty vệ sinh cá nhân một lần nữa lại đi đầu trong việc tạo ra các hình thức quảng cáo mới, một bước tiến marketing thiên tài mà ngày nay vẫn còn gắn với chúng ta qua cụm từ “opera xà bông”. Đây là trường hợp lạ lùng hơn về hiệu ứng chim ruồi trong văn hóa đương đại: thuyết vi khuẩn không chỉ giúp giảm thiểu tỷ lệ tử vong ở trẻ sơ sinh trong thế kỷ 19, mà còn giúp phẫu thuật và sinh nở an toàn hơn so với thời của Semmelweis. Nó cũng góp phần quan trọng trong việc khai sinh ra ngành quảng cáo hiện đại.

Ngày nay, ngành thương mại làm sạch ước tính có giá trị 80 tỷ đô-la. Nếu ghé qua một siêu thị hoặc nhà thuốc bất kỳ, ta có thể tìm thấy hàng trăm, thậm chí hàng ngàn sản phẩm có tác dụng diệt vi khuẩn nguy hại khỏi gia đình: dung dịch làm sạch chậu rửa, nhà vệ sinh, sàn nhà, bộ đồ ăn – từ đầu đến chân. Các cửa hàng này chính là kho vũ khí khổng lồ trong cuộc chiến chống vi khuẩn. Tất nhiên, có người sẽ thấy nỗi ám ảnh về vệ sinh của chúng ta đã đi quá xa. Một số nghiên cứu cho rằng thế giới sạch chưa từng có của chúng ta thực ra có liên quan tới việc gia tăng tỷ lệ mắc hen suyễn và dị ứng do hệ miễn dịch của con người không còn được tiếp xúc với đủ chủng vi khuẩn ở thời niên thiếu.

Cuộc chiến giữa con người và vi khuẩn diễn ra trong hơn hai thế kỷ đã có tác động sâu rộng: từ những cải thiện nhỏ trong thời trang áo tắm đến những biến chuyển mang tính sinh tồn giúp giảm tỷ lệ tỷ vong ở trẻ sơ sinh. Sự tăng cường hiểu biết về con đường gây bệnh của vi khuẩn khiến dân số đô thị bùng nổ, vượt khỏi giới hạn đã kìm kẹp họ trong suốt nền văn minh nhân loại. Vào những năm 1800, không xã hội nào có thể xây dựng và duy trì thành công một thành phố với hơn hai triệu dân. Các thành phố đầu tiên dám thách thức giới hạn ấy (London, Paris, không lâu sau là New York) đã phải gánh chịu các bệnh dịch đau đớn bùng phát khi quá nhiều người chung sống trong một địa hạt nhỏ hẹp. Nhiều quan sát đời sống đô thị đáng tin cậy giữa thế kỷ 19 đã tin rằng các thành phố trên không thể tải được quy mô lớn như vậy và London chắc chắn sẽ sụp đổ, trở lại quy mô có thể quản lý được giống như Rome từ 2.000 năm trước. Nhưng công cuộc giải quyết vấn đề nước sạch và loại bỏ rác thải đã thay đổi tất cả. Một thế kỷ sau khi Ellis Chesbrough lần đầu tiên thực hiện chuyến đại du hý để quan sát hệ thống cống ngầm ở châu Âu, thì London và New York đã đạt tới con số 10 triệu dân, với tuổi thọ cao hơn và tỷ lệ mắc bệnh truyền nhiễm thấp hơn hẳn thời Victoria.

Dĩ nhiên, vấn đề ngày nay đã không còn là các thành phố với hai hay mười triệu dân; các siêu đô thị như Mumbai hay São Paolo sẽ sớm đạt mức 30 triệu người và hơn thế, rất nhiều người trong số đó sống tại những khu vực nghèo khổ – những khu ngoại ô, ổ chuột gần giống với thành phố Chicago mà Chesbrough phải nâng lên hơn là một thành phố của các nước phát triển đương đại. Nếu nhìn vào Chicago và London ngày nay, câu chuyện của 150 năm qua dường như là một tiến bộ hiển nhiên: nước sạch hơn, tỷ lệ tử vong thấp hơn nhiều và dịch bệnh được ngăn chặn hiệu quả. Vậy mà ngày nay có hơn ba tỷ người trên thế giới chưa được tiếp cận với hệ thống nước sạch và vệ sinh cơ bản. Nếu xét thuần túy về số liệu, loài người đang đi lùi. (Năm 1850, dân số thế giới chỉ có một tỷ). Vì thế câu hỏi đặt ra cho chúng ta giờ đây là làm sao để cuộc cách mạng làm sạch đến được cả các khu ổ chuột, chứ không chỉ Đại lộ Michigan. Chúng ta thường cho rằng các khu vực này nên đi theo cùng một con đường được Snow, Chesbrough, Leal và những anh hùng vô danh khác trong lĩnh vực sức khỏe cộng đồng vạch sẵn: họ cần nhà vệ sinh được kết nối với hệ thống cống ngầm giúp xử lý chất thải mà không gây ô nhiễm hồ chứa và bơm ra nước sạch, chảy qua hệ thống phức tạp đến từng hộ gia đình. Tuy nhiên, dân cư của các siêu đô thị này – cùng các nhà cải cách phát triển toàn cầu khác – bắt đầu cho rằng lịch sử không nhất thiết phải lặp lại.

Quảng cáo Clorox

Dù John Leal quyết tâm đến đâu, nếu ra đời sớm hơn một thế hệ, ông sẽ không bao giờ có cơ hội sử dụng clorua vôi để lọc nước của thành phố Jersey, bởi đơn giản là khi đó khoa học và công nghệ cho phép sử dụng hóa chất này chưa ra đời. Bản đồ, thấu kính, ngành hóa học và các đơn vị đo hội tụ ở nửa sau thế kỷ 19 đã cung cấp nền tảng cho thí nghiệm của ông, có lẽ sẽ công bằng khi cho rằng nếu Leal không đưa clo vào sử dụng rộng rãi, chắc chắn sẽ có người làm việc đó trong vòng một thập kỷ trở lại. Một câu hỏi được đặt ra: nếu ý tưởng mới và công nghệ mới giúp hình dung được giải pháp mới, như cách thuyết vi khuẩn và kính hiển vi đã kích hoạt ý tưởng làm sạch nước bằng hóa chất, chắc hẳn từ thời của Leal đã có đủ nguồn cung ý tưởng mới cho phép giữ sạch thành phố theo một mô hình mới, bỏ qua tất cả giai đoạn Đại Kỹ thuật. Và có thể mô hình đó sẽ là chỉ báo cho một tương lai mà tất cả chúng ta cùng chia sẻ. Các nước đang phát triển vốn nổi tiếng với việc bỏ qua phần cơ sở hạ tầng tốn kém sức lao động của điện thoại có dây để “vượt mặt” những nền kinh tế tiên tiến hơn bằng cách lấy kết nối không dây làm cơ sở cho hạ tầng viễn thông. Biết đâu điều tương tự cũng sẽ xảy ra với hệ thống cống ngầm?

Năm 2011, Quỹ Bill và Melinda Gates công bố một cuộc thi nhằm thay đổi nhận thức của con người về các dịch vụ vệ sinh cơ bản. Cuộc thi được đặt cái tên đáng nhớ là “Reinvent The Toilet Challenge” (Thách thức Tái thiết Nhà vệ sinh). Nó đòi hỏi người tham gia thiết kế các nhà xí hợp vệ sinh, không cần kết nối với hệ thống thoát nước hay điện và quan trọng là chỉ tiêu tốn dưới năm xu mỗi ngày. Đề xuất thắng cuộc là hệ thống nhà vệ sinh đến từ Caltech (Học viện Công nghệ California), sử dụng pin quang điện cung cấp năng lượng cho bộ phận phản ứng điện hóa để xử lý nước thải, sản xuất phân bón cho trồng trọt và năng lượng hyđrô dự trữ được dưới dạng pin nhiên liệu. Đó là một hệ thống khép kín, không cần dây điện, đường cống hay thiết bị xử lý. Đầu vào duy nhất mà mô hình này cần, ngoài ánh sáng mặt trời và chất thải con người, chỉ là muối ăn, được ôxy hóa để tạo thành clo lọc nước.

Nếu John Leal còn sống để nhìn thấy nhà vệ sinh này, ông hẳn chỉ nhận ra được thứ duy nhất là các phân tử clo. Và bởi vì nhà vệ sinh này dựa trên các ý tưởng và công nghệ đã trở thành một phần của sự kề cận khả thi trong thế kỷ 21, các công cụ sẽ giúp chúng ta tránh được các dự án hạ tầng khổng lồ, đắt đỏ và tốn nhân lực. Leal từng cần kính hiển vi, hóa học và thuyết vi khuẩn để làm sạch nước ở Jersey; nay nhà vệ sinh của Caltech cần pin nhiên liệu hyđrô, các tấm quang điện và thậm chí cả những con chip nhẹ, rẻ tiền để theo dõi và điều chỉnh toàn bộ hệ thống.

Trớ trêu thay, chính các bộ vi xử lý lại là phụ phẩm của cuộc cách mạng làm sạch. Chip máy tính là một sáng tạo phức tạp khó hiểu: dù xét đến cùng nó là sản phẩm của trí tuệ con người, nhưng chúng ta gần như không thể hiểu nổi các chi tiết cấu tạo cực nhỏ của nó. Để đo chúng, ta cần thu nhỏ các đơn vị đến micrômét: một phần triệu của mét. Chiều rộng một sợi tóc là khoảng một triệu micrômét. Một tế bào da có kích thước vào khoảng 30 micrômét. Bề ngang một vi khuẩn tả khoảng ba micrômét. Dòng điện chạy trên một con chip qua các mạch và bóng bán dẫn – mang các tín hiệu thể hiện ký tự 0 và 1 của mã nhị phân – có thể chỉ nhỏ bằng một phần mười micrômét. Để chế tạo tại cấp độ cực nhỏ này đòi hỏi các robot đặc biệt và công cụ laser – không có chuyện một con chip được chế tạo thủ công. Song các nhà máy sản xuất chip cũng cần có một loại công nghệ khác mà chúng ta thường cho là không liên quan tới thế giới công nghệ cao: chúng cần tuyệt đối sạch. Một hạt bụi bám vào một trong những vi mạch silicon tinh xảo này có thể ví như ngọn Everest sừng sững trên đường phố Manhattan vậy.

Nhà máy sản xuất chip như Texas Instruments ở Austin, Texas là một trong những nơi sạch nhất hành tinh. Để vào nhà máy, bạn phải mặc một bộ đồ sạch, từ đầu tới chân được bịt kín bằng các vật liệu vô trùng và không rụng xơ. Song dường như có gì đó trái ngược ở đây. Thông thường khi mặc trang phục sạch cực điểm là bạn đang bảo vệ bản thân trước một môi trường nguy hiểm nào đó: quá lạnh, chứa mầm bệnh hoặc chân không ngoài vũ trụ. Song trong phòng sạch, trang phục ấy giúp bảo vệ không gian khỏi sự ảnh hưởng của bạn. Bạn là nguồn bệnh, đe dọa tới tài nguyên quý giá của con chip sắp chào đời: các nang tóc, biểu bì và chất nhầy vây quanh bạn. Từ góc nhìn của một con chip, mỗi con người là một Pig Pen, một đám mây bụi dơ dáy. Để tắm rửa trước khi bước vào phòng, bạn thậm chí còn không được dùng xà phòng vì hầu hết xà phòng chứa các mùi hương có thể trở thành chất gây ô nhiễm. Như vậy, ngay cả xà phòng cũng bị coi là bẩn trong một căn phòng sạch.

Có một liên tưởng lạ lùng đến từ căn phòng sạch, nó đưa ta trở về với những người tiên phong đấu tranh để làm sạch nguồn nước uống đô thị như Ellis Chesbrough, John Snow hay John Leal. Sản xuất vi chip cũng cần một lượng nước lớn, có điều thứ nước này khác một cách căn bản với nước uống từ vòi. Để tránh tạp chất, các nhà máy chế tạo chip sẽ tạo ra nước tinh khiết, không chỉ lọc vi khuẩn mà cả các khoáng chất, muối và ion ngẫu nhiên có trong nước lọc thông thường. Sau khi đã loại bỏ tất cả các “tác nhân ô nhiễm”, như tên gọi của nó, nước siêu sạch là dung môi lý tưởng cho các vi chip. Nhưng các thành phần mất đi cũng khiến loại nước này không thể uống được vì nó sẽ đẩy chất khoáng ra khỏi cơ thể. Đó là một một vòng tuần hoàn về chuyện làm sạch: ở thế kỷ 19, một trong các ý tưởng khoa học kỹ thuật thiên tài nhất giúp chúng ta thanh lọc nước bẩn để uống. Và ngày nay, 150 năm sau, chúng ta lại tạo ra thứ nước quá sạch đến mức không uống được!

Bên trong nhà máy Texas Instruments

Đứng trong một căn phòng sạch, tâm trí ta tự nhiên sẽ miên man về những cống ngầm bên dưới đường phố, hai thái cực của lịch sử làm sạch. Để xây dựng thế giới hiện đại, chúng ta phải tạo ra một không gian ghê tởm khó tưởng tượng, một dòng sông ngầm bẩn thỉu, và cách ly nó khỏi đời sống hằng ngày. Và cùng lúc đó, để có cuộc cách mạng kỹ thuật số, chúng ta phải tạo ra một môi trường siêu sạch và một lần nữa cách ly nó khỏi đời sống hằng ngày. Chúng ta không bao giờ đặt chân đến các môi trường này nên hầu như cũng không có nhận thức gì về chúng. Chúng ta ca tụng các thành tựu khả kiến mà chúng đem lại – các tòa nhà chọc trời và máy tính ngày một mạnh hơn – chứ không ca tụng các cống rãnh và căn phòng sạch. Nhưng thành tựu của chúng luôn hiện diện quanh ta.