你在世界上最冷的浴缸裡洗澡

我們都曾經一不小心洗了一個太冷的澡,但是如果你把事情搞砸了,一切失去了控制,而你在世界上最冷的浴缸裡洗澡,會發生什麼?也許水管工不知怎的犯了一個錯誤,把冷水管道里的水變成了液氦——這種世界上最冷的液體,讓我們假設一下,你並沒有先把一個腳趾放進去試試,而是直接跳了進去。

這種事幾乎發生在了幾位科學家身上(好吧,情況並非如此,但是很接近了)。在瑞士的那臺巨大的粒子加速器——大型強子對撞機(lhc)重新開始向公眾開放展覽的9天后,一個連線處壞掉了,而6噸的液氦被傾倒進了隧道里。當時沒有人在隧道里,這真是純粹的好運。如果有科學家在裡面的話(前方高能劇透),他們肯定會像電影《終結者2》裡的大反派一樣被凍住。

氦是一種氣體,你可能是通過派對上用的氣球而熟悉它的。而液氦的溫度在零下452華氏度,只比絕對零度高一點點而已。

如果你的浴缸裡充滿了液氦,其中一些液體會升溫,變成氣體,而1磅重的液氦可以產生100立方英尺的氣體氦。這會取代不少的氧氣。

所以,一旦跳進去,你的叫聲可能就會變得非常尖銳。那是因為聲音傳播的速度,在氦氣裡比在空氣裡要快2倍多,而你的叫聲聽上去像什麼,這取決於聲音如何在你的嘴巴里迴響。在氦氣裡,聲音彈跳得更快,而你的聲音會高8度。

所以,你聽上去會很好笑。

當然了,還有寒冷的問題,但是在你跳進去以後的至少幾秒內,你可能會驚訝於你所感受到的痛苦之少。那是因為萊頓弗羅斯特現象(leidenfrost'sphenomenon)的存在。當你進入極冷的液體裡時,你溫暖的皮膚會馬上將接觸到它的液氦變成氣體,這會在極冷的環境裡將你隔離開。萊頓弗羅斯特效應就是這個原理,你可以將你的手放進液氦、液氮或者液態鉛裡卻絲毫不覺得痛苦,只要你的速度夠快。

我們還不是很確定這種效應的持續時間,但是你可以預計在至少好幾秒的時間裡,相對來說,你感覺不到什麼痛苦。

最終,你的皮膚會變得足夠冷,此時它就無法繼續將液氦變成氣體了,而液氦會接觸到你的皮膚。這時候,痛苦就開始了。

你有兩種感應器,它們負責告訴你,你覺得冷。一種告訴你寒冷的感覺——它會在溫度下降到68華氏度時開始活動;另一種告訴你凍僵的感覺,這是一種訊號,你將其理解為疼痛。這種凍僵的神經在你接觸到任何低於60華氏度的東西時開始活動。溫度越低,你感到的疼痛越劇烈。

不必多說,在液氦裡,你會跳過寒冷的神經,直接讓凍僵的神經活動起來。但是除了這種痛苦以外,你還會面臨另外一個麻煩:窒息。

你吸進去的所有氦氣不僅會讓你的尖叫聲變得好笑,而且會取代氧氣。氦氣沒有毒,這也就是你可以在派對上從一個氣球裡吸氦氣的原因。然而,在目前的這種情況裡,它會取代足夠多的氧氣,讓事情變得致命起來。而且因為你的身體只能鑑別出血液裡二氧化碳升高的水平,而不能感受到氧氣的減少,你會意識不到出問題了。隨著你進入浴缸,你只剩下15秒的清醒時間,之後你就會昏過去。

在你因為感到疼痛而發出第一聲高頻尖叫和因為缺少氧氣而昏過去之間,大概有10秒的空窗期,你可能會注意到液氦發生了一些好玩的變化。

眾所周知,液氦當然非常非常冷,但是它同時也是被稱為超級液體的那群液體中的一種,因為它好像有一些超能力。

首先,它的摩擦力非常小,如果你攪拌一缸液氦,100萬年以後才回來檢視,會發現它的一部分仍然在旋轉。它也可以爬牆。它如此之輕,摩擦力如此之小,以至於如果你把它倒在玻璃上,它會沿著玻璃一直往邊緣爬,並且滴在你的手上,這也意味著,如果浴缸裡的液氦到了你胸口的位置,它會一直爬到你的脖子上。

你的脖子無法抵禦超級液體。它幾乎不絕緣,而且它還負責運輸血液。即使你沒有因為缺氧而昏過去(比如說你有一個氧氣瓶),液氦也會把你脖子裡的血液凍成冰柱子。你的大腦需要血液來運作,一旦血液被卡在了動脈裡,它就無法得到血液,所以會停止運作。

甚至在你死了以後,你還會繼續被凍住。很快,你就會變得像岩石一樣僵硬,就像電影《終結者2》裡的大反派那樣——是的,如果有人對著你那凍僵的屍體開一槍的話,你的部分身體會變成碎片。

面對超級液體時,比起《終結者2》裡的情況,你確實有一些優勢。因為金屬是絕佳的導熱體,甚至在終結者只有腳被這種液體蓋住了的時候(在他的情況裡,是沒那麼冷的液氮),他的整個身體都被凍住了。你的肉則是好得多的隔熱材料,所以如果你只把你的腳放進浴缸裡,你的頭部是不會變成冰的。

然而,跟終結者比起來,你也有一些劣勢。那就是,一旦他的身體被解凍以後,他又能活蹦亂跳了。你則不能。

最終,液氦會蒸發掉,而你會解凍,而解凍的過程會殺死你的細胞。這一點,就是低溫實驗室裡的大腦面臨的問題(好吧,問題之一)。如果你被緩慢地凍住,你細胞裡的水分會變成類似雪花的矛,這些矛會摧毀你的細胞。然而如果你被飛速地凍住,比如說在一浴缸的液氦或者低溫實驗室裡,你就能跳過那種水變成矛的狀態,你的細胞就不會受到永久性損壞。

對你以及低溫實驗室裡的那些大腦來說,不幸的是,沒有辦法飛速地從凍住的狀態,轉化成解凍的狀態,所以在恢復室溫的過程裡,你的細胞裡還是會出現那些矛,然後死掉。

損壞的細胞就是死掉的細胞,而細胞一旦死掉就無法重生——所以,跟終結者不同的是,你沒法復活。

這次事故非常壯觀。能夠供給一座小城市的電能被不小心接入了連線處的金屬部位,馬上將金屬蒸發掉,而產生的爆炸將一塊重達10噸的磁鐵移動了超過1米。

為什麼你的身體只能識別出co2(二氧化碳)而不是o2(氧氣)?o2被識別出來的量從化學上看,比較模糊。但是你血液裡的co2會增強酸性,而無論是在你的體內還是在化學課堂上,識別出酸性都很容易——所以進化可能選擇了這條好走的路。

我們在此討論的是凍死,如果不是這樣的話,我們會說說液氦所具有的超低摩擦力讓滑倒摔死變得很容易。