如果您被收縮射線射中，您的身體會發生什麼事？

流行文化，尤其是與科幻小說相關的文化，充滿了漂亮的小玩意和令人難以置信的設備。其中一個更有趣且可以說具有標誌性的效果是“收縮射線”，它是許多電視和電影情節的主要內容，例如漫威的蟻人,親愛的，我把孩子縮小了， 等等。原理很簡單——科學家有一種槍或設備可以將日常物體甚至人縮小到非常小的尺寸。這個想法其實並不新鮮——收縮比喻早在 1865 年就出現在 Lewis Carroll 的作品中。愛麗絲夢遊仙境，儘管這個例子比技術更荒謬。儘管它具有作為講故事工具的潛力，但我們有充分的理由解釋為什麼我們可能永遠不會在現實中看到真正的收縮射線，以及為什麼你不想被收縮射線擊中。

品質不是小問題

多虧了虛構的“蟻人”，蟻人也許能夠毫無顧慮地將自己縮小到很小的尺寸。皮姆顆粒”，但實際上，他的昆蟲身材之旅很可能會讓他的身體變得一團糟。這是溫和的說法。

想要縮小某物、某個人或他們自己的第一個障礙是被稱為「縮小」的問題。質量守恆。簡而言之，這一基本原理指出，質量不能透過正常的化學或物理過程在封閉系統中產生或破壞。將其應用到一個正在縮小的人身上，你會遇到這樣一種情況：他們的身體質量將保持不變，除非有辦法將其中一些轉化為其他東西，例如能量。

但是，如果這沒有發生，那麼蟻人否則任何其他收縮者都會發現自己陷入了相當不舒服的狀態。鑑於質量在體積縮小的情況下保持不變，人的身體越小，其密度就會越大。這聽起來可能微不足道，但這會對它們的生物組織產生嚴重影響（稍後會詳細介紹）。

你無法縮小原子

同時，我們體內的原子以及任何物質都有固定的大小。我們可能會認為原子就像小行星模型，原子核位於中心，電子圍繞著它們運行，但這太簡化了。實際上，電子佔據能量水平原子核周圍，稱為電子殼層。如果原子被壓縮，那麼這些殼層將被迫靠得更近，但由於電子帶負電，它們往往會因靜電力而相互排斥。需要巨大的能量來克服並維持這種力量。

但讓我們想像這是可行的。結果會發生什麼事？

假設你向自己發射收縮射線，無論出於何種原因（我們不評判），你的原子被壓縮，你變得小得多。現在你的原子被迫靠得更近，電子簡併壓力變得重要。基本上，來自相鄰原子和分子的電子將相互推動。雖然這裡可能有一些壓縮空間，但總體而言，壓力會向後推。這本質上與阻止白矮星本身塌縮的壓力相同。這是由於泡利不相容原理，同一原子中的兩個電子不能同時佔據相同的量子態。

但假設你也克服了這個問題。接下來怎麼辦？好吧，像這樣壓縮原子也可能導致電子進入原子核，從而導致電子捕獲– 本質上是電子被吸收到富含質子的原子核。如果這種情況發生太多，那麼縮小者體內原子核的成分就會發生變化，導致其所含元素和同位素發生變化。但比這更劇烈的是，要實現這種壓縮所需的所有能量都會產生大量的熱量。新的收縮技術需要控制這個過程中產生的熱量，否則它會有效地將你煮熟。所以你最終可能會變得很小，但現在你已經很小了。

我們的身體在特定的範圍內工作

儘管縮小的物理原理相當可怕，但對生物學的影響可以說更嚴重。為了娛樂起見，假設我們以某種方式創造了一種收縮射線，它可以克服我們所知的物理學所施加的限制，那麼收縮的身體會發生什麼？

細胞、組織和器官等生物結構需要特定的安排才能正常運作，如果它們也被壓縮，那麼它們就會停止運作。例如，細胞具有最小功能尺寸，因為它們包含細胞器。如果它們因收縮而受到壓縮，構成細胞膜的細胞脆弱的磷脂雙層可能會破裂，就像氣球被擠壓得越來越小一樣。

同時，我們的器官在特定的範圍內發揮功能。如果一個人縮小了，那麼他的整個內部架構就會被破壞。這可能會損害他們做重要事情的能力，例如呼吸，甚至將血液泵送到身體各處。

例如，肺部依靠較大的表面積透過氣體交換來吸收氧氣。這是透過數以百萬計的肺泡（位於呼吸樹末端的微型氣球狀結構）來實現的，這些肺泡在吸氣時擴張（吸入氧氣），在呼氣時壓縮（排出二氧化碳）。然而，在縮小的人體內，關鍵的表面積會減少，這意味著他們可能很難交換足夠的氧氣或二氧化碳來滿足他們的需要，這取決於他們的體型有多小。這會導致缺氧（氧氣太少）或高碳酸血症（二氧化碳過多）。

倒楣的萎縮者可能會遇到的另一個問題是體重增加代謝。一個微小的人類很快就會發現他們的世界要冷得多，因為他們身體較大的表面積與體積之比意味著他們會迅速向環境散失熱量。許多小型物種已經發展出更高的新陳代謝來解決這個問題，因此縮小的人類可能會發現，當他們的身體努力保持溫暖時，他們的新陳代謝突然飆升。

為了克服這個問題，萎縮的人每天需要吃相當於體重的食物來維持這個狀態。

當然，對於縮小的人類來說，這些結果都是假設的，對於面臨這種命運的人來說，還有許多其他無法克服的身體和生物學問題。考慮到這種情況，是否仍然值得創建收縮射線？我想答案取決於你使用它的目的以及你有多不喜歡被縮小的人。但如果你是一個邪惡的天才，只是想恐嚇敵人，那麼可能有更便宜、更有效的方法來做到這一點。然而，如果您想親自體驗一下，那麼可能值得尋找其他目標。