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冷冻人能否成真

发布时间:2021-01-05 10:40:46 阅读: 来源:碰焊机厂家

“冷冻”人能否成真?

苏少奎

科幻影片中冷冻人体的场景。资料图片

美国阿尔科生命延续基金会的冷冻人体设备。资料图片

这是一个常见的、也是最令人震惊的实验:将活的金鱼迅速放入液氮中,金鱼被冻僵,一动不动,宛如死了一般。然后,再将金鱼迅速放入水中,几秒钟后,金鱼又“复活”了,在鱼缸中游弋。人类是恒温动物,低温是生命的大敌;但在低温的世界里,很多我们熟悉的东西发生了不可思议的变化,这让人们产生了无限遐想。就如液氮中“死而复生”的金鱼,人类能否也利用液氮冷冻自身,待医学极度发展时再解冻“重生”,甚至,获得永生? A金鱼为何“死而复生” 我们生活的温度,称之为室温;从室温到-120℃,我们称之为普冷,从-120℃到-272.15℃为低温,低于-272.15℃,也就是低于1K,被称为极低温。我们常见的低温环境主要是由液氮、液氦等低温液体来保持的。液氮是将空气中的氮气液化得到的;液氦是将天然气中的氦气液化获得的。液氮的在标准大气压下的沸点是77.3K(-195.8℃);液氦的在标准大气压下的沸点是4.2K(-268.9℃)。 随着温度的降低,一些化学反应会减缓,甚至停止。最典型的、且最和我们相关的,就是生命的新陈代谢的反应。金鱼的试验就是这个道理。 这是为什么呢?原来,当水缓慢降温时,会发生相变,变成晶体冰,体积会膨胀。但是,当水迅速降温时,液体水会变成固体的冰,我们称之为非晶冰。非晶冰的体积与水的体积没有变化。 我们知道生命体的主要物质是水。所以,生命体若是缓慢降温,其体内细胞内的、血管内的水变成晶体冰后,体积膨胀,从而胀破细胞或血管,进而造成生命体的伤害或者死亡;若是迅速降温,水成为非晶冰,体积没有变化,则不会造成伤害,只是让生命体的新陈代谢停止,生命被暂停、保存。当生命体迅速回到室温时,在温度激发下,各个反应又开始进行,也就是又开始了新陈代谢。 冷冻能不能成功,这就涉及低温保持生命的成功的关键——降温速度了。要想得到非晶冰,降温速度要非常快,甚至要到100万K/S。对于微小的生物,如细菌、精子、卵子等大小的生物,相对容易满足这个要求(当然,实际操作还要复杂些)。因而,生命得以保存。这在医学上和生物学上,已经很普遍使用了。 b人能否一样“冷冻” 人们不禁要问:“可不可以将人冷冻起来,待将来的某一天再活过来,去看看将来的世界,或者去治愈现在无法治愈的疾病呢?” 对于体积比较大的生物,如人,就很难实现全部水分都满足这个要求了。因为冷量是从体表往体内传导的,而人体的导热不是很好,所以,身体内部就只能缓慢降温了。那就会导致身体内部的水变成晶体冰,破坏了身体内部的组织,也可能致使细胞脱水,从而破坏了细胞——通俗的讲,可能身体表面很好的保存了,但内部则损伤了。另外,升温过程也很难内部和外部同时迅速升温,这个过程更容易将生命体的组织破坏。对于人体冷冻,我们今天的科技水平还远远未达到。 但是,已经有先驱者在进行“体验”了。大致的做法是:首先,要由医生宣布是法律上的死亡后,将血液抽出来,而后注入类似甘油等高热导、固液相变前后体积变化不大的液体,而后迅速放入液氮中,并长期保存。剩下的事情就是等待了。等到将来的某一天,科技水平达到了——能够实现升温的要求,医学上也能治愈受试者的疾病,并且能让他生活一段时间的时候,再将他“激活”。 这种可能性是有的。例如用THz的微波给人体加热,既能给人体升温,又不破坏各个细胞;生物和医学水平的提高,也很有可能恢复受伤的组织。 但,这只是有可能罢了。首先,我们的冷冻技术过关吗?因为没有复活的经验,我们也无法验证冷冻技术。其次,我们的某些组织是不是有可能就根本无法恢复呢?还有,我们的意识还会存在吗? 其实,一系列偶然的事件综合起来,才导致地球上有了生命,有了人类。而作为有思想的动物,我们努力认识自然、改造自然。但这不意味着我们能改造一切!对于人体冷冻,我们要努力探索,因为这对人类非常重要,但同时也要知道,这只是有可能罢了。 所以,我们过好每一天吧! C低温的现实应用 低温会让物体发生很多有趣的变化,这些变化已经应用在生产、生活中。 比如,低温会让物质的体积发生变化,在工业上有很多应用。随着温度的降低,组成物质的分子或原子的运动也会减弱,从而“活动”空间减小,宏观上显现出体积的减小。这就是我们熟悉的热胀冷缩现象,绝大多数物质都遵循这个规律。 以一个人们常见的实验现象为例:将吹鼓的气球接近低温液体,气球就会慢慢变小,当离开低温液体时,又会慢慢变大。这是因为气体分子之间的间距比较大,因而随着温度变化体积变化也很大。 固体材料也有同样的现象,但由于分子或原子间距离要小很多,因而不那么明显了。例如我们常见的不锈钢,从室温到液氮温度,只收缩约千分之三。但这千分之几的收缩率,也会给我们带来用处。例如,有些公司将某些部件冷却到低温,再与其他部件紧密安装到一起,等冷却部件回到室温,体积增大后,就实现了常温下无法达到的“紧密结合”。 我也曾设想将液氮突然加热,使之迅速气化,体积膨胀后,推动活塞运动,就可以作为发动机使用了!那或许将成为另一种新型的能源方式。我相信,低温的液氮还有其他方面的应用,感兴趣的读者,可以自己构想和实验! 再比如,低温会让粒子间相互作用发生变化。随着温度的降低,组成物质的粒子们无规则运动减少,当粒子们慢慢“安静”下来时,它们之间的相互作用就会凸显出来。这里说的粒子既包括原子、分子、电子,也包括声子、磁子等准粒子。人们熟知的超导现象就是热运动减少后,电子和电子的相互作用凸显出来,形成了库珀对,宏观上表现为电阻为零的现象。 这有什么用吗?当然有!有的制药公司,会将一些珍贵药材在低温环境中磨碎,药材的颗粒会更小。而颗粒越小,越有利于人体的吸收;还有就是对废橡胶制品的处理,也是同样原理。基于这种原理生产的企业有很多,并有专业名称——低温粉碎。 低温下,还有许多其他的现象,例如有些材料在室温时没有磁性,而在低温下会像吸铁石一样有磁性,有的材料会在低温下有很大的热容,还有量子现象等等都在低温下才能显现出来。 这些,也正是我们的研究方向。希望更多人来参与,探索新的材料或新的现象,或者将这些现象应用到我们的生产、生活中。 (作者为中科院物理所高级工程师)

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