喬爾·弗洛里希

譯/段曉茜

如果把身體探進粒子加速器會發(fā)生什么？這一情景像是漫威公司出品的一個不怎么討喜的漫畫開頭，卻恰好反映了我們對輻射、人體脆弱性以及物質(zhì)本質(zhì)的直覺。粒子加速器幫助物理學(xué)家通過在強磁場中加速亞原子粒子并跟蹤其碰撞后產(chǎn)生的相互作用來進行研究。通過探索宇宙的種種奧秘，對撞機已經(jīng)融入我們的時代精神，并觸發(fā)了我們的好奇和恐懼。

早在2008年，歐洲核子研究組織（CERN）被控通過大型強子對撞機（LHC）創(chuàng)建微觀黑洞，從而幫助物理學(xué)家探尋額外維度。對許多人而言，這聽起來像是一部災(zāi)難性的科幻影片。因此，當(dāng)兩名人士通過訴訟來阻止LHC繼續(xù)創(chuàng)建出強大到足以摧毀世界的黑洞時，也就不足為奇了。但物理學(xué)家認為這種擔(dān)憂非常荒謬，而訴訟也被駁回。

到了2012年，LHC檢測到物理學(xué)家夢寐以求的希格斯玻色子，這是解釋粒子如何獲取質(zhì)量所必需的一種粒子。隨著這一重大成就，LHC進入了大眾文化，出現(xiàn)在了美國重金屬樂隊麥加帝斯的《超級對撞機》（2013）專輯封面上，并在美國電視連續(xù)劇《閃電》（2014）中成為劇情的轉(zhuǎn)折點。

然而粒子對撞機的成就與魅力無法掩蓋粒子物理學(xué)過于抽象的事實，很少有人能理解其內(nèi)涵、意義或用途。與美國航空航天局發(fā)送到火星的探測器不同，CERN的研究不能產(chǎn)生令人嘆為觀止的有形圖像。相反，粒子物理學(xué)研究用黑板上的方程式和被稱為費曼圖的曲線表示才能達到最佳效果。諾貝爾獎獲得者阿格·玻爾的父親尼爾斯發(fā)明了原子的玻爾模型，而阿格的同事歐雷·烏爾夫貝克甚至否認了亞原子粒子的物理存在，僅僅將其看作數(shù)學(xué)模型。

這使我們再次回到最初的問題：以接近光速行進的亞原子粒子束遇到人體時究竟會發(fā)生什么？也許因為粒子物理學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的概念已經(jīng)不復(fù)存在，不僅外行人缺乏回答這個問題的直覺反應(yīng)，就連一些專業(yè)的物理學(xué)家也無法做出回答。在2010年YouTube對諾丁漢大學(xué)的物理學(xué)和天文學(xué)教師進行的一次采訪中，一些學(xué)術(shù)專家承認，他們幾乎不知道將手伸進LHC的質(zhì)子束中會發(fā)生什么。邁克爾·梅里菲爾德教授的回答十分簡單：“這是一個很好的問題，但我的答案是‘我不知道。很可能是非常不好的結(jié)果?！眲趥愃埂ひ练蛩菇淌趯ψ约旱慕Y(jié)論也非常謹(jǐn)慎，這或許是他身為英國人的含蓄。他說：“按照我們的能量標(biāo)尺進行觀察，它也許不會那么明顯。那么我會把手放入質(zhì)子束嗎？對此我不能確定?！?/p>

這些思想實驗可以作為有用工具來探索那些在實驗室中無法研究的情況。然而，不幸的事故卻偶然催生了案例研究：研究者獲得了由于倫理原因而不能展開實驗的機會。案例研究的樣本數(shù)量為1且無對照組。但是，正如神經(jīng)科學(xué)家V.S.拉瑪錢德朗在《大腦幻影》（1998）中指出的， 證明豬可以說話只需要一只說話的豬。例如，1848年9月13日，一根鐵桿穿過美國鐵路工人菲尼亞斯·蓋奇的頭部，從而深刻改變了他的個性，這為人格的生物學(xué)基礎(chǔ)提供了早期證據(jù)。

1978年7月13日，蘇聯(lián)科學(xué)家阿納托利·布戈爾斯基將頭伸進了粒子加速器中。那天，布戈爾斯基正在檢查U-70同步加速器上的故障設(shè)備，這是當(dāng)時蘇聯(lián)最大的粒子加速器。當(dāng)一個安全機制出現(xiàn)故障時，一束質(zhì)子幾乎以光速穿過他的頭部，與菲尼亞斯·蓋奇的遭遇非常類似。在那一重要的歷史時刻，可能不會有其他人經(jīng)歷過如此高能量的聚焦輻射束。雖然質(zhì)子治療（一種使用質(zhì)子束來破壞腫瘤的癌癥治療方法）早在布戈爾斯基事故之前已經(jīng)得到開發(fā)，但其質(zhì)子束的能量通常不超過2.5億電子伏特。布戈爾斯基遭遇的是760億電子伏特的光束，比質(zhì)子治療使用的能量高出300多倍。

質(zhì)子輻射確實罕見而恐怖。來自太陽風(fēng)和宇宙射線的質(zhì)子被地球大氣阻擋，并且由于質(zhì)子輻射在放射性衰變中十分罕見，直到1970年才被觀察到。對于紫外光子和阿爾法粒子等更常見的威脅，除非人體攝入放射源，否則不會通過皮膚穿透身體。例如，俄羅斯人亞歷山大·利特維年科被無法穿透紙張的阿爾法粒子殺死，原因就在于他不知不覺中攝入了由刺客提供的放射性釙-210。受太空服保護的“阿波羅”號宇航員暴露在含有質(zhì)子或更奇特輻射形式的宇宙射線中時，他們聲稱看見了光的閃爍，這應(yīng)該是布戈爾斯基遭遇事故的預(yù)兆。根據(jù)1997年《有線雜志》的一次采訪記錄，布戈爾斯基表示當(dāng)時看到一陣強烈的閃光，但沒有疼痛感。這位年輕的科學(xué)家被帶到莫斯科的一家診所，一半臉是腫的，醫(yī)生做了最壞的預(yù)期。

電離輻射粒子（如質(zhì)子）通過破壞DNA中的化學(xué)鍵而對身體造成破壞。這種對細胞遺傳編程的攻擊可以殺死細胞，阻止其分裂或誘導(dǎo)癌變?？焖俜至训募毎绻撬柚械母杉毎軗p最多。因為骨髓產(chǎn)生血細胞，所以許多輻射中毒病例都是由于白細胞和紅細胞大量損失而分別導(dǎo)致感染和貧血。但布戈爾斯基的情況獨特之處在于，輻射形成了一個狹窄的波束穿過其頭部，而并非

切爾諾貝利災(zāi)難或廣島原子彈爆炸中許多受害者遭遇的廣泛分布的核輻射。對布戈爾斯基來說，特別脆弱的骨髓和胃腸道等組織有可能免除了傷害，但是在質(zhì)子束穿過的位置積聚了驚人的輻射能量，據(jù)估計超出致命量的幾百倍。

所幸，布戈爾斯基仍然在世。他癱瘓的半張臉永遠保持著年輕的模樣，一只耳朵據(jù)說失去了聽力。他至少患有六種全身強直陣攣性發(fā)作，通常稱為大癲癇發(fā)作。這是在電影和電視中最常見的癲癇發(fā)作，會導(dǎo)致抽搐和意識喪失。布戈爾斯基的癲癇可能是由質(zhì)子束留下的腦組織瘢痕導(dǎo)致的，這也造成了小的癲癇或失神性癲癇發(fā)作——在意識暫時中斷期間會出現(xiàn)神志恍惚。沒有報道表明布戈爾斯基曾被診斷出癌癥，雖然這通常是暴露在輻射中的長期后果。

盡管粒子加速器束穿過了布戈爾斯基的大腦，但他的智力仍保持完好，并在事故發(fā)生后成功獲得了博士學(xué)位。他是災(zāi)難幸存者。也就是說，盡管粒子加速器的內(nèi)部令人生畏，但人類已經(jīng)在核時代幸存了下來。