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“冷凍”人能否成真？
閱讀：344 發(fā)布時間：2012-9-8這是一個常見的、也是zui令人震驚的實驗：將活的金魚迅速放入液氮中，金魚被凍僵，一動不動，宛如死了一般。然后，再將金魚迅速放入水中，幾秒鐘后，金魚又“復(fù)活”了，在魚缸中游弋。
人類是恒溫動物，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)生了無限遐想。就如液氮中“死而復(fù)生”的金魚，人類能否也利用液氮冷凍自身，待醫(yī)學(xué)極度發(fā)展時再解凍“重生”，甚至，獲得永生？
金魚為何“死而復(fù)生”
我們生活的溫度，稱之為室溫；從室溫到-120℃，我們稱之為普冷，從-120℃到-272.15℃為低溫，低于-272.15℃，也就是低于1K，被稱為極低溫。我們常見的低溫環(huán)境主要是由液氮、液氦等低溫液體來保持的。液氮是將空氣中的氮氣液化得到的；液氦是將天然氣中的氦氣液化獲得的。液氮的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點是77.3K（-195.8℃）；液氦的在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點是4.2K（-268.9℃）。
隨著溫度的降低，一些化學(xué)反應(yīng)會減緩，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)。金魚的試驗就是這個道理。
這是為什么呢？原來，當(dāng)水緩慢降溫時，會發(fā)生相變，變成晶體冰，體積會膨脹。但是，當(dāng)水迅速降溫時，液體水會變成固體的冰，我們稱之為非晶冰。非晶冰的體積與水的體積沒有變化。
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，體積沒有變化，則不會造成傷害，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，在溫度激發(fā)下，各個反應(yīng)又開始進(jìn)行，也就是又開始了新陳代謝。
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K/S。對于微小的生物，如細(xì)菌、精子、卵子等大小的生物，相對容易滿足這個要求（當(dāng)然，實際操作還要復(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：“可不可以將人冷凍起來，待將來的某一天再活過來，去看看將來的世界，或者去治愈現(xiàn)在無法治愈的疾病呢？”
對于體積比較大的生物，如人，就很難實現(xiàn)全部水分都滿足這個要求了。因為冷量是從體表往體內(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，升溫過程也很難內(nèi)部和外部同時迅速升溫，這個過程更容易將生命體的組織破壞。對于人體冷凍，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”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，而后注入類似甘油等高熱導(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，并長期保存。剩下的事情就是等待了。等到將來的某一天，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間的時候，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)過關(guān)嗎？因為沒有復(fù)活的經(jīng)驗，我們也無法驗證冷凍技術(shù)。其次，我們的某些組織是不是有可能就根本無法恢復(fù)呢？還有，我們的意識還會存在嗎？
其實，一系列偶然的事件綜合起來，才導(dǎo)致地球上有了生命，有了人類。而作為有思想的動物，我們努力認(rèn)識自然、改造自然。但這不意味著我們能改造一切！對于人體冷凍，我們要努力探索，因為這對人類非常重要，但同時也要知道，這只是有可能罷了。
所以，我們過好每一天吧！
低溫的現(xiàn)實應(yīng)用
低溫會讓物體發(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)的分子或原子的運動也會減弱，從而“活動”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)都遵循這個規(guī)律。
以一個人們常見的實驗現(xiàn)象為例：將吹鼓的氣球接近低溫液體，氣球就會慢慢變小，當(dāng)離開低溫液體時，又會慢慢變大。這是因為氣體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，也會給我們帶來用處。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，就實現(xiàn)了常溫下無法達(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，推動活塞運動，就可以作為發(fā)動機使用了！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)想和實驗！
再比如，低溫會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)的粒子們無規(guī)則運動減少，當(dāng)粒子們慢慢“安靜”下來時，它們之間的相互作用就會凸顯出來。這里說的粒子既包括原子、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)象就是熱運動減少后，電子和電子的相互作用凸顯出來，形成了庫珀對，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，會將一些珍貴藥材在低溫環(huán)境中磨碎，藥材的顆粒會更小。而顆粒越小，越有利于人體的吸收；還有就是對廢橡膠制品的處理，也是同樣原理?；谶@種原理生產(chǎn)的企業(yè)有很多，并有專業(yè)名稱——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沒有磁性，而在低溫下會像吸鐵石一樣有磁性，有的材料會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。
這些，也正是我們的研究方向。希望更多人來參與，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）