如果您被收缩射线射中，您的身体会发生什么？

流行文化，尤其是与科幻小说相关的文化，充满了漂亮的小玩意和令人难以置信的设备。其中一个更有趣且可以说具有标志性的效果是“收缩射线”，它是许多电视和电影情节的主要内容，例如漫威的蚁人,亲爱的，我把孩子们缩小了， 等等。原理很简单——科学家有一种枪或设备可以将日常物体甚至人缩小到非常小的尺寸。这个想法其实并不新鲜——收缩比喻早在 1865 年就出现在 Lewis Carroll 的作品中。爱丽丝梦游仙境，尽管这个例子比技术更荒谬。尽管它具有作为讲故事工具的潜力，但我们有充分的理由解释为什么我们可能永远不会在现实中看到真正的收缩射线，以及为什么你不想被收缩射线击中。

本文的其余部分位于付费墙后面。请登录或订阅以访问完整内容。

质量不是小问题

多亏了虚构的“蚁人”，蚁人也许能够毫无顾虑地将自己缩小到很小的尺寸。皮姆颗粒”，但实际上，他的昆虫身材的旅程可能会让他的身体变得一团糟。这是温和的说法。

想要缩小某物、某个人或他们自己的第一个障碍是被称为“缩小”的问题。质量守恒。简而言之，这一基本原理指出，质量不能通过正常的化学或物理过程在封闭系统中产生或破坏。将其应用到一个正在缩小的人身上，你会遇到这样一种情况：他们的身体质量将保持不变，除非有办法将其中一些转化为其他东西，比如能量。

但是，如果这没有发生，那么蚁人否则任何其他收缩者都会发现自己陷入了一种相当不舒服的状态。鉴于质量在体积缩小的情况下保持不变，人的身体越小，其密度就会越大。这听起来可能微不足道，但这会对它们的生物组织产生严重影响（稍后会详细介绍）。

你无法缩小原子

与此同时，我们体内的原子以及任何物质都有固定的大小。我们可能会认为原子就像小行星模型，原子核位于中心，电子围绕它们运行，但这过于简单化了。实际上，电子占据能量水平原子核周围，称为电子壳层。如果原子被压缩，那么这些壳层将被迫靠得更近，但由于电子带负电，它们往往会因静电力而相互排斥。需要巨大的能量来克服并维持这种力量。

但让我们想象这是可行的。结果会发生什么？

假设你向自己发射收缩射线，无论出于何种原因（我们不评判），你的原子被压缩，你变得小得多。现在你的原子被迫靠得更近，电子简并压力变得重要。基本上，来自相邻原子和分子的电子将相互推动。虽然这里可能有一些压缩空间，但总体而言，压力会向后推。这本质上与阻止白矮星自身塌缩的压力相同。这是由于泡利不相容原理，同一原子中的两个电子不能同时占据相同的量子态。

但假设你也克服了这个问题。接下来怎么办？好吧，像这样压缩原子也可能导致电子进入原子核，从而导致电子捕获– 本质上是电子被吸收到富含质子的原子核中。如果这种情况发生太多，那么缩小者体内原子核的成分就会发生变化，导致其所含元素和同位素发生变化。但比这更剧烈的是，实现这种压缩所需的所有能量都会产生大量的热量。新的收缩技术需要控制这个过程产生的热量，否则它会把你煮熟。所以你最终可能会变得很小，但现在你已经很小了。

我们的身体在特定的范围内工作

尽管缩小的物理原理相当可怕，但其对生物学的影响可以说更严重。为了娱乐起见，假设我们以某种方式创造了一种收缩射线，它可以克服我们所知道的物理学所施加的限制，那么收缩的身体会发生什么？

细胞、组织和器官等生物结构需要特定的安排才能正常运作，如果它们也被压缩，那么它们就会停止工作。例如，细胞具有最小功能尺寸，因为它们包含细胞器。如果它们因收缩而受到压缩，构成细胞膜的细胞脆弱的磷脂双层可能会破裂，就像气球被挤压得越来越小一样。

与此同时，我们的器官在特定的范围内发挥功能。如果一个人缩小了，那么他的整个内部架构就会被破坏。这可能会损害他们做重要事情的能力，例如呼吸，甚至将血液泵送到身体各处。

例如，肺部依靠较大的表面积通过气体交换吸收氧气。这是通过数以百万计的肺泡（位于呼吸树末端的微型气球状结构）实现的，这些肺泡在吸气时扩张（吸入氧气），在呼气时压缩（排出二氧化碳）。然而，在缩小的人体内，关键的表面积会减少，这意味着他们可能很难交换足够的氧气或二氧化碳来满足他们的需要，这取决于他们的体型有多小。这会导致缺氧（氧气太少）或高碳酸血症（二氧化碳太多）。

倒霉的萎缩者可能会遇到的另一个问题是体重增加代谢。一个微小的人类很快就会发现他们的世界要冷得多，因为他们身体较大的表面积与体积之比意味着他们会迅速向环境散失热量。许多小型物种已经发展出更高的新陈代谢来解决这个问题，因此缩小的人类可能会发现，当他们的身体努力保持温暖时，他们的新陈代谢突然飙升。

为了克服这个问题，萎缩的人每天需要吃相当于体重的食物来维持这个状态。

当然，对于缩小的人类来说，这些结果都是假设的，对于面临这种命运的人来说，还有许多其他无法克服的身体和生物学问题。考虑到这种情况，是否仍然值得创建收缩射线？我想答案取决于你使用它的目的以及你有多不喜欢被缩小的人。但如果你是一个邪恶的天才，只是想恐吓敌人，那么可能有更便宜、更有效的方法来做到这一点。然而，如果您想亲自体验一下，那么可能值得寻找其他目标。