未來水世界

陸遠(yuǎn)熙

在生活中，我們總是能聽到這樣的說法——“水是生命之源”。誠(chéng)然，人體的大部分都由自由水和結(jié)合水構(gòu)成，包括人類在內(nèi)的各種生物的生活也離不開水，不過你是否想過，假如我們有朝一日不得不生活在一個(gè)被水所充滿的世界，又該如何適應(yīng)這樣的生活呢？

實(shí)際上，這樣的擔(dān)憂并非沒有其合理性，因?yàn)闅夂蜃兓Ｆ矫娴牟粩嗌仙芸赡苁刮覀冊(cè)趯碚娴臅?huì)置身于這樣的環(huán)境之中。但是以目前人類的身體構(gòu)造和生活習(xí)慣來看，想要保證在“水世界”之中生存，恐怕只能靠未來出現(xiàn)的“黑科技”了。

呼吸，是個(gè)大問題

我們都知道，人類能夠通過屏息來短暫地停留于水下環(huán)境，而若是想在水下多待上一段時(shí)間，則只能依靠輔助呼吸裝置。與我們截然不同的是，諸如魚類等水生動(dòng)物可以通過鰓來保證身體所必需的氣體交換，從而使其在水下毫無障礙地生活。人類與水生動(dòng)物的這一巨大差異，和二者不同的身體結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。

對(duì)于所有需氧動(dòng)物而言，氧氣是完成生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)。這樣一來，動(dòng)物與體外環(huán)境進(jìn)行氧氣二氧化碳交換的機(jī)制便顯得格外重要。對(duì)于人類來說，肺是完成這一重要工作的器官。

不過，人體肺泡的一個(gè)顯著缺點(diǎn)就在于，它只能與進(jìn)入肺泡的外界氣體（吸入的空氣或純氧氣）進(jìn)行氧氣一二氧化碳交換。一旦肺泡內(nèi)所進(jìn)入的是液體，不僅僅肺泡參與的氧氣一二氧化碳交換無法完成，這些液體還會(huì)通過肺泡進(jìn)入血液循環(huán)之中，破壞人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。肺泡的這個(gè)特性，也正好詮釋了“溺水為什么會(huì)對(duì)人體造成破壞性后果”這個(gè)問題。

當(dāng)然看到這里，你可能會(huì)問，現(xiàn)今的科技如此發(fā)達(dá)，有沒有—種技術(shù)可以幫助人類借助自身器官在水下呼吸呢？不幸的是，從目前來看，我們還沒能找到滿足這樣條件的設(shè)備或化合物，而已有的能幫助人類完成氧合/攜氧步驟的技術(shù)，也存在諸多局限性。對(duì)于心臟手術(shù)而言，體外循環(huán)技術(shù)已經(jīng)成為了必不可少的一部分，而體外循環(huán)技術(shù)的關(guān)鍵就是體外膜肺氧合（ECMO）。ECMO通過由硅膠氧合膜制成的氧合器，令流經(jīng)氧合膜的血液完成一二氧化碳交換，從而在體外完成原本由肺泡進(jìn)行的氧合步驟。不過，如今的ECMO只能如肺泡一樣，將氣體之中的氧氣與血液進(jìn)行氧合，加之該技術(shù)極其高昂的費(fèi)用（目前醫(yī)院開展的ECMO治療，日均費(fèi)用就要數(shù)萬元）和對(duì)人類行動(dòng)能力的嚴(yán)重破壞，使得ECMO并非人類完成水下呼吸的理想選擇。

早在很多年前，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)全氟碳化合物（PFC，只由氟元素和碳元素組成的有機(jī)化合物）擁有極其優(yōu)異的攜氧性能，因此PFC被視為人造血液領(lǐng)域的一顆“明日之星”。根據(jù)隨后進(jìn)行的研究，PFC能夠和人體“友好共存”而不至于對(duì)器官產(chǎn)生危害，或是被免疫系統(tǒng)打得“滿地找牙”，加上PFC的確可以在進(jìn)入血液循環(huán)之后如同紅細(xì)胞一般，攜帶氧氣到各器官后釋放，這也使得PFC成為一種極其理想的“人造血液”。但盡管PFC具有如此優(yōu)秀的特性，在幫助人類完成水下呼吸方面，它也是無能為力——除非人類能夠努力使所處環(huán)境中的液體全部為白花花的PFC。

適應(yīng)水下生活，沒那么容易

假如有一天，我們真的找到了一種能夠幫助人類在水下自由呼吸的技術(shù)，那是否就意味著，人類可以毫無壓力地在水下環(huán)境之中生活了呢？沒那么簡(jiǎn)單！畢竟，人類在水下的敵人可絕不僅僅只有呼吸，還有水壓、溫度、生活習(xí)慣等，無一不會(huì)對(duì)人類的水下生活造成致命打擊。

水壓：隨著水下深度的增加，水帶給物質(zhì)的壓強(qiáng)也會(huì)增加，對(duì)于人類這種體積并不小的生物而言，水壓的危害不容忽視。除此之外，突然從水下環(huán)境上升到高海拔地域所帶來的減壓病也會(huì)對(duì)人的健康造成威脅。但實(shí)際上，水壓反倒是最好解決的一種水下挑戰(zhàn)，因?yàn)槟壳暗臐撍究梢詭椭祟惖謸跻欢ǔ潭鹊乃畨?，并且在短時(shí)間內(nèi)，人類似乎沒有前往深海領(lǐng)域生活的欲望。

生活習(xí)慣：由于人類已經(jīng)在陸地上進(jìn)化了很久很久的時(shí)間，目前人類的很多生活習(xí)慣都是和陸地生活相互配合的。盡管科技的發(fā)展可以在某種程度上使人類適應(yīng)水中生活，但這對(duì)一些只能靠進(jìn)化來改變的生活習(xí)慣還是無能為力的。舉個(gè)例子，看似簡(jiǎn)單的曬太陽(yáng)，其實(shí)和人體內(nèi)維生素D的合成密切相關(guān)，而在水下生活之中，曬太陽(yáng)自然是無法實(shí)施，人類將只能依賴于補(bǔ)充劑來保證體內(nèi)有足夠多的維生素D。

人類適應(yīng)了，“鋼鐵俠”們會(huì)跟上么？

令我們不容忽視的—點(diǎn)是，人類發(fā)展至今的社會(huì)倘若進(jìn)入水下時(shí)代，并非只有人類自身的生存是需要考慮的?，F(xiàn)代化的工廠和設(shè)備、與人類同時(shí)生存的諸多動(dòng)物、社會(huì)秩序在水下的保持等，都是我們亟待解決的問題。換言之，即使人類能夠適應(yīng)水下生活，和人類在一起的“鋼鐵俠”也能夠適應(yīng)么？

對(duì)于很多金屬而言，水都可以算得上是它們的天敵，因?yàn)橄喈?dāng)多—部分金屬會(huì)在水、氧氣和水中所合鹽類等物質(zhì)的作用下，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。時(shí)間—長(zhǎng)，金屬難免被腐蝕得千瘡百孔，別說保證機(jī)器能夠良好運(yùn)轉(zhuǎn)，就連保持原本的樣貌恐怕也已十分困難。盡管目前我們已經(jīng)有了較為成熟的金屬防腐蝕技術(shù)，但它們可并不能在金屬完全處于水下的情況下還保證機(jī)器可以良好運(yùn)轉(zhuǎn)。而另一種解決方案——用不怕腐蝕的金屬來制造設(shè)備，也面臨著符合原有金屬特性的新材料數(shù)量有限、價(jià)格奇高等問題。

從上面的敘述來看，水下生活時(shí)代，最好的解決方案也許是用各種新型的特種高分子材料（也就是俗稱的“塑料”）來取代金屬，因?yàn)槟壳暗奶胤N高分子材料可以有著媲美金屬材料的特性，同時(shí)又能夠?qū)λ颅h(huán)境產(chǎn)生的腐蝕相抵抗。不過，造就我們的水下生活時(shí)代的本來就是化石燃料和石油化工，在這種時(shí)候提依賴于石油化工的有機(jī)高分子材料，真的合適么？