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“冷凍”人能否成真？
閱讀：334 發(fā)布時(shí)間：2012-9-8這是一個(gè)常見(jiàn)的、也是zui令人震驚的實(shí)驗(yàn)：將活的金魚(yú)迅速放入液氮中，金魚(yú)被凍僵，一動(dòng)不動(dòng)，宛如死了一般。然后，再將金魚(yú)迅速放入水中，幾秒鐘后，金魚(yú)又“復(fù)活”了，在魚(yú)缸中游弋。
人類(lèi)是恒溫動(dòng)物，低溫是生命的大敵；但在低溫的世界里，很多我們熟悉的東西發(fā)生了不可思議的變化，這讓人們產(chǎn)生了無(wú)限遐想。就如液氮中“死而復(fù)生”的金魚(yú)，人類(lèi)能否也利用液氮冷凍自身，待醫(yī)學(xué)極度發(fā)展時(shí)再解凍“重生”，甚至，獲得永生？
金魚(yú)為何“死而復(fù)生”
我們生活的溫度，稱(chēng)之為室溫；從室溫到-120℃，我們稱(chēng)之為普冷，從-120℃到-272.15℃為低溫，低于-272.15℃，也就是低于1K，被稱(chēng)為極低溫。我們常見(jiàn)的低溫環(huán)境主要是由液氮、液氦等低溫液體來(lái)保持的。液氮是將空氣中的氮?dú)庖夯玫降模灰汉な菍⑻烊粴庵械暮庖夯@得的。液氮的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)是77.3K（-195.8℃）；液氦的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)是4.2K（-268.9℃）。
隨著溫度的降低，一些化學(xué)反應(yīng)會(huì)減緩，甚至停止。zui典型的、且zui和我們相關(guān)的，就是生命的新陳代謝的反應(yīng)。金魚(yú)的試驗(yàn)就是這個(gè)道理。
這是為什么呢？原來(lái)，當(dāng)水緩慢降溫時(shí)，會(huì)發(fā)生相變，變成晶體冰，體積會(huì)膨脹。但是，當(dāng)水迅速降溫時(shí)，液體水會(huì)變成固體的冰，我們稱(chēng)之為非晶冰。非晶冰的體積與水的體積沒(méi)有變化。
我們知道生命體的主要物質(zhì)是水。所以，生命體若是緩慢降溫，其體內(nèi)細(xì)胞內(nèi)的、血管內(nèi)的水變成晶體冰后，體積膨脹，從而脹破細(xì)胞或血管，進(jìn)而造成生命體的傷害或者死亡；若是迅速降溫，水成為非晶冰，體積沒(méi)有變化，則不會(huì)造成傷害，只是讓生命體的新陳代謝停止，生命被暫停、保存。當(dāng)生命體迅速回到室溫時(shí)，在溫度激發(fā)下，各個(gè)反應(yīng)又開(kāi)始進(jìn)行，也就是又開(kāi)始了新陳代謝。
冷凍能不能成功，這就涉及低溫保持生命的成功的關(guān)鍵——降溫速度了。要想得到非晶冰，降溫速度要非?？?，甚至要到100萬(wàn)K/S。對(duì)于微小的生物，如細(xì)菌、精子、卵子等大小的生物，相對(duì)容易滿(mǎn)足這個(gè)要求（當(dāng)然，實(shí)際操作還要復(fù)雜些）。因而，生命得以保存。這在醫(yī)學(xué)上和生物學(xué)上，已經(jīng)很普遍使用了。
人能否一樣“冷凍”
人們不禁要問(wèn)：“可不可以將人冷凍起來(lái)，待將來(lái)的某一天再活過(guò)來(lái)，去看看將來(lái)的世界，或者去治愈現(xiàn)在無(wú)法治愈的疾病呢？”
對(duì)于體積比較大的生物，如人，就很難實(shí)現(xiàn)全部水分都滿(mǎn)足這個(gè)要求了。因?yàn)槔淞渴菑捏w表往體內(nèi)傳導(dǎo)的，而人體的導(dǎo)熱不是很好，所以，身體內(nèi)部就只能緩慢降溫了。那就會(huì)導(dǎo)致身體內(nèi)部的水變成晶體冰，破壞了身體內(nèi)部的組織，也可能致使細(xì)胞脫水，從而破壞了細(xì)胞——通俗的講，可能身體表面很好的保存了，但內(nèi)部則損傷了。另外，升溫過(guò)程也很難內(nèi)部和外部同時(shí)迅速升溫，這個(gè)過(guò)程更容易將生命體的組織破壞。對(duì)于人體冷凍，我們今天的科技水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到。
但是，已經(jīng)有者在進(jìn)行“體驗(yàn)”了。大致的做法是：首先，要由醫(yī)生宣布是法律上的死亡后，將血液抽出來(lái)，而后注入類(lèi)似甘油等高熱導(dǎo)、固液相變前后體積變化不大的液體，而后迅速放入液氮中，并長(zhǎng)期保存。剩下的事情就是等待了。等到將來(lái)的某一天，科技水平達(dá)到了——能夠?qū)崿F(xiàn)升溫的要求，醫(yī)學(xué)上也能治愈受試者的疾病，并且能讓他生活一段時(shí)間的時(shí)候，再將他“激活”。
這種可能性是有的。例如用THz的微波給人體加熱，既能給人體升溫，又不破壞各個(gè)細(xì)胞；生物和醫(yī)學(xué)水平的提高，也很有可能恢復(fù)受傷的組織。
但，這只是有可能罷了。首先，我們的冷凍技術(shù)過(guò)關(guān)嗎？因?yàn)闆](méi)有復(fù)活的經(jīng)驗(yàn)，我們也無(wú)法驗(yàn)證冷凍技術(shù)。其次，我們的某些組織是不是有可能就根本無(wú)法恢復(fù)呢？還有，我們的意識(shí)還會(huì)存在嗎？
其實(shí)，一系列偶然的事件綜合起來(lái)，才導(dǎo)致地球上有了生命，有了人類(lèi)。而作為有思想的動(dòng)物，我們努力認(rèn)識(shí)自然、改造自然。但這不意味著我們能改造一切！對(duì)于人體冷凍，我們要努力探索，因?yàn)檫@對(duì)人類(lèi)非常重要，但同時(shí)也要知道，這只是有可能罷了。
所以，我們過(guò)好每一天吧！
低溫的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用
低溫會(huì)讓物體發(fā)生很多有趣的變化，這些變化已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)、生活中。
比如，低溫會(huì)讓物質(zhì)的體積發(fā)生變化，在工業(yè)上有很多應(yīng)用。隨著溫度的降低，組成物質(zhì)的分子或原子的運(yùn)動(dòng)也會(huì)減弱，從而“活動(dòng)”空間減小，宏觀上顯現(xiàn)出體積的減小。這就是我們熟悉的熱脹冷縮現(xiàn)象，絕大多數(shù)物質(zhì)都遵循這個(gè)規(guī)律。
以一個(gè)人們常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為例：將吹鼓的氣球接近低溫液體，氣球就會(huì)慢慢變小，當(dāng)離開(kāi)低溫液體時(shí)，又會(huì)慢慢變大。這是因?yàn)闅怏w分子之間的間距比較大，因而隨著溫度變化體積變化也很大。
固體材料也有同樣的現(xiàn)象，但由于分子或原子間距離要小很多，因而不那么明顯了。例如我們常見(jiàn)的不銹鋼，從室溫到液氮溫度，只收縮約千分之三。但這千分之幾的收縮率，也會(huì)給我們帶來(lái)用處。例如，有些公司將某些部件冷卻到低溫，再與其他部件緊密安裝到一起，等冷卻部件回到室溫，體積增大后，就實(shí)現(xiàn)了常溫下無(wú)法達(dá)到的“緊密結(jié)合”。
我也曾設(shè)想將液氮突然加熱，使之迅速氣化，體積膨脹后，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，就可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)使用了！那或許將成為另一種新型的能源方式。我相信，低溫的液氮還有其他方面的應(yīng)用，感興趣的讀者，可以自己構(gòu)想和實(shí)驗(yàn)！
再比如，低溫會(huì)讓粒子間相互作用發(fā)生變化。隨著溫度的降低，組成物質(zhì)的粒子們無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)減少，當(dāng)粒子們慢慢“安靜”下來(lái)時(shí)，它們之間的相互作用就會(huì)凸顯出來(lái)。這里說(shuō)的粒子既包括原子、分子、電子，也包括聲子、磁子等準(zhǔn)粒子。人們熟知的超導(dǎo)現(xiàn)象就是熱運(yùn)動(dòng)減少后，電子和電子的相互作用凸顯出來(lái)，形成了庫(kù)珀對(duì)，宏觀上表現(xiàn)為電阻為零的現(xiàn)象。
這有什么用嗎？當(dāng)然有！有的制藥公司，會(huì)將一些珍貴藥材在低溫環(huán)境中磨碎，藥材的顆粒會(huì)更小。而顆粒越小，越有利于人體的吸收；還有就是對(duì)廢橡膠制品的處理，也是同樣原理?；谶@種原理生產(chǎn)的企業(yè)有很多，并有專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)——低溫粉碎。
低溫下，還有許多其他的現(xiàn)象，例如有些材料在室溫時(shí)沒(méi)有磁性，而在低溫下會(huì)像吸鐵石一樣有磁性，有的材料會(huì)在低溫下有很大的熱容，還有量子現(xiàn)象等等都在低溫下才能顯現(xiàn)出來(lái)。
這些，也正是我們的研究方向。希望更多人來(lái)參與，探索新的材料或新的現(xiàn)象，或者將這些現(xiàn)象應(yīng)用到我們的生產(chǎn)、生活中。（蘇少奎作者為中科院物理所工程師）