“冷冻”人能否成真？

    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）