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冷冻人在太空“复活”!未来不再只是电影桥段

2017-03-07 12:41:37

【本文转自头条号“中国科普博览”】

浩瀚宇宙,广袤无垠

多少航天员穷尽一生去探索太空的奥妙?

多希望他们能够像科幻电影里那样,

经历一觉长眠,醒来就已经是目的地!

令人振奋的是

近日的一则消息已经让我们燃起希望——

俄罗斯人体冷冻技术公司KrioRus透露,

预计5年后就能使被冷冻封存的人体器官“复苏”

等到2032年,用于深空飞行的“人体冷冻术”也可能将会面世!

注意!!!这不是演习!!!

其实,早在去年的SELF讲坛现场

来自中国制冷学会的沈俊就已经和我们畅聊过这些话题

2025年全球禁用氟利昂,大热天的空调还吹不吹了?

器官及人体的冷冻现在研究到什么程度了?

在我们的有生之年还有没有机会“长生不老”?

带着这些问题

让我们一起来感受沈俊的“温度”吧~

嘉宾介绍

沈俊

中国科学院理化技术研究所研究员、博导、优青

中国制冷学会低温专业委员会委员、中国电子学会应用磁学分会委员

演讲实录:

今天我来给大家,讲一讲温度的故事。

从这个图片大家看到,很多科幻电影里都会出现的一个场景,有一个非常漂亮的棺,你可以躺进去,躺进去之后再飞行几百年,再出来还是一个美女,在座的有没有人想把自己冻起来的?举手我看看,真的有啊!来找我,我可以把你冻起来。实际上我们现在冻,就是把你放在一个液氮罐里,那么真的能把人冻起来吗?在场的有没有人能回答,是可以?还是不可以?我可以告诉你,现在是肯定不可以的,以后答案是肯定的,我们一定可以把人冻起来。

这个是前一阵子在网上传得很火的一个视频,就是把金鱼放到液氮里面它马上又复活了,你看是吧,又活的很好。我再问你 ,动物冻起来还能复活吗?你们有没有答案给我,可以吗?我听到有说可以的,那么我告诉你这个视频是假的,是不可能的。实际上,它把金鱼放在液氮里面只有几秒的时间,这个几秒只是把金鱼的表层给冻了,冻完以后它(金鱼)的里面,内脏这些都是没有冻的,如果里面全部冻了的话它是绝对复活不了的。也就是说到目前为止,这种生命体的复活,对于人类来说还是一个难题。

刚才说了半天整个物体可不可以,有没有可以的呢?刚才主持人也提到了、细胞比如说精子、卵子,它冻完了以后我们再给它复温,复温之后再把它受精,已经产生了非常健康活泼的小朋友。也就是说细胞层面的冷冻是可以的,另外组织的冷冻到什么尺度呢?比如说我们的皮肤、角膜,我们身体里面比较小的器官它也是可以的,比如说我们的皮肤,在毫米这样一个尺度把它冻个十年二十年,再拿出来用是可以的。所以现在有很多,比如说医疗机构、美容院,说你要保存这个细胞那个细胞,我们给你冻起来也是可以达到的。到目前为止,人体的器官、还有人冻起来之后,是不可能复活的。我们也看到了,现在做这种生意的也有几家公司,美国有一个最出名的Alcor公司,有一个非常知名的作家,他把他的头送到这个公司,现在任何人如果你想冻自己都可以把你送到这个公司去冻,只要你能付大概全身二十万美元,如果你想冻个头大概几万美元就可以实现。但是可以告诉大家,现在的甭管是Alcor还是俄罗斯的(KrioRus)这个公司,它都只是做遗体的保存。就是你想把我冻上二十年,活着的我冻上二十年,我想再复活现在我们的技术是达不到的。为什么?有没有人能告诉我?其实刚才我已经讲了,为什么?在场没有人知道是吗?就是因为这个尺度大,我们身体里面大概70%都是水,这个大家都是知道的,包括我们的骨头里面大概有25%到30%的水,水在结晶的时候,我们都知道水冻成冰,它会产生结晶体,就是冰晶或者结晶态,结晶态它会刺破你的细胞你的肌体组织。这样的各个机构,也就是说这种结晶态,它会导致你整个器官 ,或者功能的丧失、破坏,这里我放了一个《三体》图片,大家可能都看过三体,大刘刘慈欣,我认为他还是做了非常多的功课。他也非常有科学素养,大刘他提到三体人在三星耀日的时候,他突然间脱水,我们如果把这个水全部都脱掉,不就不会产生结晶态,就不会使得器官破坏,大刘这个方法非常好。但是我们在想,怎么才能瞬间脱水呢?人家好,人家有三个太阳,人家有三个太阳就可以脱水了,其实大刘这个方法是一个非常非常好的方法,我们现在也在研究各种各样的方法,比如说用磁性的或者是其他的一些纳米颗粒,用微尺度的这个,来替换你身体里面所有的组织、水。这样一些方法来进行这种人体的冷冻,我们现在想冻整个人,还达不到这样的技术,这是我们做的一个低温的小冰箱,它是用来转运人体的器官,或者是医院的血液血浆转运都是可以的。

我刚才说的这个可能比较炫,就是冻人。冻人实际上就是把人放到这个液氮罐里,这只是制冷的冰山一角,制冷还能做很多很多事儿,方方面面的事情。

我们可以看到一个温度计,我们从室温到零下最低是到273.15也就是我们的绝对零度,在整个这样的温区内,我们的工作就是定制你想要的温度。你想要一个什么样的温度,我们就做这样一个温度提供给你,这就是我的工作。我们刚才也提到了,我们用的冰箱、空调,大概就是到零下四十度这样一个温区,我们刚才也说到空调,你今天能这么舒服地坐在这儿,而不是很烤这样一种状况的话,空调你可能现在已经离不开了。但是我告诉你,在不到十年的时间内,我们都知道空调有一个问题它有氟里昂,氟里昂会破坏臭氧,还会产生就是我们所说的GWP温室效应,还有ODP的排放等等。这样一些不好的地方,大概是京都议定书,蒙特利尔协议告诉我们说不到十年,到2025年所有的世界上的氟里昂都不能使用了,到时候我们怎么办?你们说冰箱空调不用了,你们同意吗?可能现在还是不行,现在我们就有各种各样的替代物质来进行新的制冷。我们现在的制冷方式,是采用蒸汽压缩式制冷,它有这样一个液体,液体在里面循环,它从液体变成气体,然后再回来,只有一个这样的循环,才能达到我们的目的。我们现在研究一种新型技术,磁制冷这个技术,这个技术它是用固体来制冷。我们可以看到左边的这个图,它是一个稀土,中间是我们在磁制冷里面用的材料,它是蓝铁硅。像氟里昂这些都是液体,我们不要液体了,我们用固体,把它放在什么里面呢?放在一个磁场里面,加上和去掉磁场的时候,就会产生温度的变化,然后把这种温度的变化循环起来,它就是制冷了,这样就达到绿色环保的目的。

这个是我们现在实验室研制的磁制冷机,现在你在市场上还不能够买到这样的磁制冷机,就是由于我们现在还有一些,比如说材料的问题、回热器换热效率低、系统的制冷能力等等这样一些问题。但是我们现在逐步解决这样一些问题,可能过一段时间,在几年之内吧,我相信应该能够在市场上看到了。现在也有一些原型机,比如说 刚才那是我们做的原型机,这个是美国通用GE公司,你可以看到它前面有一个啤酒,我们用这种磁制冷机把啤酒冷下来。好像在伦敦奥运会的时候,也有这样一个应用,你可以把这个啤酒放进去一会儿它就凉了。这是磁制冷冰箱,这个右边的是海尔公司。海尔公司现在也在积极跟我们合作,这是他们的一个磁制冷酒柜,是用磁制冷这项技术做的一个酒柜,这是在2015年美国的CES消费展上展出的一个酒柜。但实际上海尔里面的这个机器是美国的一家公司来给他制作的。目前为止,我们国家自主知识产权的磁制冷技术就是我们在做。

为什么叫交叉定制呢?我们其实做温度做制冷的也可以为其他的很多学科来服务。比如说化学这个学科,我来参加这个活动是因为青促会,中科院的一个组织。青促会我认识了很多很多朋友,其中就包括青促会第一任理事长罗三中,他是化学所的,他是做化学材料的合成。他就来找我,他说你们是做低温制冷的,我这个化学合成一般都是高温,你能不能给我做个低温的呀?我说行啊没问题,后来我们就给他做了一个,低温下的化学合成的一个反应器,他们用这个合成的反应器合成了非常多非常有价值的新材料。

这是我在丽江的照片,在座有没有去过丽江的?举手我看看还是有不少,这个是我们中科院在丽江的天文观测站,有没有去过这个观测站的?还真的有一位女生,这个地方是天文台,我去过很多的天文台,丽江的这个天文台也是专门邀请我去。给他们解决什么问题呢?他们说哎呀,丽江云南嘛属于偏远的地区,我想要液氮,但昆明我们云南的总台他又不给我,所以说他们这个天文台就没法做实验了。我说那没问题呀,我就直接给你做一个液氮机,从空气中采集氮气,然后再把这个氮气液化成液氮,你不就可以做实验了吗?他们说那很好啊,然后说没问题,这里原来有一张照片,是我们的一个液氮机。

我们现在能够做每天产十升到一千升的液氮机,提供给这种用户小型的液氮机,他可以做实验用,可以做一些科学的实验等等。

其实到了液氮温度已经到了零下196摄氏度了,也就是说我们说的液氮77K,这里面还有什么应用呢?比如说天然气,现在天然气是一种绿色清洁能源,我们都主要提倡不用石油、化石能源,而用天然气这种清洁能源。它的贸易呢?是世界范围的,我们也像各个国家一样收集各种资源,我们用天然气吧。大约是在十年前,我到了新疆图喀,我看到了很多冲天的火炬,我去的时候又是夏天,然后又是沙漠,那上面烧的是什么?烧的就是天然气。为什么?因为他们要采底下的油、采煤,上面那个气田它可能没有那么大,这个气田只能够采五年十年,像这种小一点的气田他们全部都烧掉了。每年我们国家要烧掉大概两百个亿左右!这都是钱呀,你们说能不能烧啊?十年前我们去了,去了之后呢,现在我们就开始做。那怎么办呢?你如果想把天然气液化的话,一个是建一个场站,建一个工厂,这个工厂的造价呢可能是非常非常的高,比如说这个气田,采了五年十年以后它没了那怎么办?后来还有一种方法,另一种方法是铺管线,铺管线它造价也是非常的高,一般都是国际间这种大的气田传输才铺这种管线。我们就是想了一个方式,用什么呢?做一个小型的液化天然气设备,类似于这样的大家看 ,就像在一个车上有一个集装箱这样的大小,这个大小非常的紧凑,我们用非常好的流程设计,来使得它整个非常紧凑.有一些同学可能是打游戏,比如说红警还有什么星际啊,其实我都没玩过.比如说像你的主基地一样,我在这个地方采气,采气把它液化成液体,然后采采采采完了以后再到另外一个地方采采采,这不都是我的资源嘛,那么我就都可以卖钱了。气采完了以后它就变成液体,能压缩六百倍,压缩六百倍之后卖给这种天然气的加气站什么的,它就直接可以变成钱了。这个天然气液化的装置,也是我们做的非常好的,刚才也提到了我们为此成立了一家公司,现在内蒙、山西、陕西已经投产了十几套了,它的市场占有率现在大概能超过40%,它也能为二氧化碳减排等做一些贡献。

另外还有一些低温的应用,比如说大的科学装置,超导射频和它的低温系统,还有红外,就军事上面用的红外遥感遥测,以及我们都知道北京的正负电子对撞机,所有的这些大科学装置内都离不开低温。还有上海,不知道有没有上海过来的同学,它做的超导磁悬浮列车也是需要低温制冷存在的。最低的温度,我刚才也说了是零下273.15度,到我们空间,就是我们太空里面,它就需要这样一个低温,这个左边 实际上就是磁制冷的一个设备,这个是美国做的,它能够达到50毫K,也就是说在1K以下50毫K这样的一个温度,是用在空间的这个望远镜上面。刚才也说到了散热是制冷的另外一种表述,这个地方有一张图,我不知道大家知不知道这是什么图?有没有人能看出来?这是特斯拉的工厂,前一阵子有人说特斯拉工厂里面一个工人都没有,全是机器,他们要来做什么呢?做这种汽车,比如说钢板的割焊接,还有这种,这个是空客A380的蒙皮,我们坐飞机都看到飞机翅膀上有无数的铆钉,我们想用激光的焊接来替代这些铆钉,就能使机身减重整个成本下降,机身减重之后,可能我们这一堆人,就能坐在同一个飞机上了是吧。但是他们遇到的一个问题,半导体所的来找我,他们是做激光器的,他们说 我们现在一千瓦的焊不了这个蒙皮,我们必须要三千瓦的要五千瓦的,那三千瓦五千瓦它在非常小的一个激光芯片上发出来的,大概有一平方毫米。一平方毫米什么概念?大概你指甲盖大的1/100,在这样小的一个面积上要有超高的热流密度,它才能产生那么强的激光,才能做激光的焊接、溶覆,我们刚才说的特斯拉工厂里面,焊汽车、焊飞机这种事情热流密度达到什么程度呢?达到太阳表面的热流密度,大概要到10^7每平方米,这样也是非常非常难的。对于我们来说就要在一个非常小的面积非常快速把温度给它散掉,这是我们设计的新型激光器的热沉结构和它的制冷系统,后来我们也为半导体所,还有我们国家解决了这个问题、他们做出来的新一代的半导体激光器就用于我们将来的先进制造2025,也就是说我们要做什么呢?我们要做中国的特斯拉工厂。

温度定制,存在于我们身边每个角落,可能包括我们所说的冰箱、空调、军事、航天各个方面,我们就是来定制你要的温度,包括你们如果想把自己冻起来都可以来找我。欢迎各位!谢谢!

“SELF格致论道”是中国科学院全力推出、中国科普博览承办的科学讲坛,致力于精英思想的跨界传播,由中国科学院计算机网络信息中心和中国科学院科学传播局联合主办。登陆“SELF格致论道”官方网站、关注微信公众号“SELF格致论道讲坛”获取更多信息。本期视频也将在中国科普博览上推出,敬请关注。更多合作与SELF工作组self@cnic.cn联系。

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来源:头条号中国科普博览 | 责任编辑:陶立烽
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