彼得·雷·埃里森
美國詩人施瓦茨曾寫道:“時間就是燃燒我們的火焰”。我們出生,活著,然后死去。但在整個人類歷史中,我們一直沉迷于任何能戰(zhàn)勝時間的可能性,從睡美人的童話故事到科幻小說中的時間停滯場和休眠假死。
1971年,哈菲爾和基廷在飛機上放置了四個原子鐘,然后讓飛機繞地球飛行兩次,第一次向東飛行,第二次則向西飛。然后將兩次飛行的原子鐘與作為正常參考值的原子鐘進行比較,發(fā)現(xiàn)時間出現(xiàn)差異。
正如哈菲爾-基廷實驗證明的那樣,時間流逝的速度會依情境和態(tài)況而改變。北卡羅來納州立大學助理教授麥克說,“如果你以超級相對論的速度旅行,這種速度接近光速,或靠近黑洞(且是在不被它破壞情況下),你經(jīng)歷的時間流逝將少于他人的時間?!?/p>
國際空間站上的宇航員會經(jīng)歷時間膨脹,因此他們的衰老速度比地球上的人要慢一點。麥克解釋道:“他們在航天旅行時移動速度很快,所以受到狹義相對論的影響,另外他們也離地球更遠,因此地球的引力效應也較小?!?/p>
然而,這種時間膨脹只數(shù)以秒計而已。為了獲得顯著的時間膨脹,將需要極其巨大的引力場或近光速的旅行。兩者目前都是不可行的。
盡管有喜劇色彩,但科幻系列《紅矮星號》為時間停滯場提供了一個有趣的理論; “正如X射線不能通過鉛一樣,時間也不能穿透停滯場。所以,雖然你存在,但你若身在停滯場中即不存在于時間中,你本身也將不復存在?!边@一點,以及劇中設計的一些技術可行性,使得劇中角色李斯特都不禁評論道,“真的這么簡單嗎?”雖然如此,卻發(fā)人深省。
要造成巨大的時間膨脹,需要一個強勁的引力場,如黑洞
時間可能是相對的,但時間仍然是我們現(xiàn)實世界的一個基本存在。《紅矮星號》的共同創(chuàng)造者雷洛說:“X射線和鉛是一回事,但時間和停滯場則不是那么的簡單。時間可以是十分狡猾的。正如口腔的細菌可以繞過角落,除非你遇到一個牙醫(yī),否則它永遠不會被抓住?!?/p>
改變時間觀念比停止時間要容易得多。麥克說。“你可以在體驗時間時有差異很大的感受,雖然時間其實并沒有停止”。
美國國防研究機構的高級研究計劃局目前正在研究生物停滯技術,以在分子水平上減緩身體新陳代謝的速度。生物停滯會延長所謂的“黃金時刻”即受傷后必須接受醫(yī)療照顧的關鍵時間。
生物技術辦公室的項目經(jīng)理貝格利博士解釋道,生物停滯旨在減緩生命運作的速度?!拔易畛鯓嬎歼@個計劃是要探索各種潛在技術,從分子藥理學到生物兼容性的材料化學和工程本質(zhì)的無序蛋白質(zhì)等?!?/p>
通過減慢化學物的反應時間,生物停滯還可能延長血庫和其他藥物的保質(zhì)期。貝格利解釋道:“生物停滯技術最緊迫的潛在應用之一是保護和儲存治療性生物分子,如疫苗,抗體和酶。能夠可靠地保持這些產(chǎn)品的功能,而無需昂貴而繁瑣的冷凍鏈(冷凍儲存),這是該計劃的主要目標?!?/p>
然而,生物停滯目前僅用于醫(yī)療緊急情況,而非長期使用。我們需要向大自然尋求長期解決方案的靈感。
一些生物,如木蛙,具有被稱為隱生現(xiàn)象的能力,這是一種令所有新陳代謝過程明顯停止的能力,但新陳代謝停止木蛙仍然是活的。這種能力使木蛙能夠被凍結后還能存活。其他動物,如熊,會進入冬眠,此時它們的新陳代謝會大大減慢,然后在幾個月后蘇醒過來。
生物停滯會延長所謂的“黃金時刻”即士兵受傷后必須接受醫(yī)療照顧的關鍵時間
人類已經(jīng)在醫(yī)學上嘗試運用這種技術,盡管程度要小得多。在心臟驟停或腦損傷的情況下,可使用治療性低溫冷卻受傷患者,使其處于低代謝狀態(tài)幾天,讓身體有時間恢復。
基于這種治療,美國宇航局正在開發(fā)冬眠技術以幫助宇航員完成火星任務。
冬眠的過程分為兩個關鍵階段:初期冷卻期,包括輔以鎮(zhèn)靜劑作用,以及隨后的升溫/清醒期。SpaceWorks總裁兼首席執(zhí)行官及運營官布萊德福德解釋道,“在臨床治療中,您會使用很重的鎮(zhèn)靜劑量并使用侵入式冷卻系統(tǒng)以進入冬眠,但我們正在研究能夠最大限度地減少鎮(zhèn)靜劑量并簡化冷卻過程的新藥物”。
已經(jīng)證明,將我們的體溫降低五攝氏度可以讓我們減少50%的新陳代謝(新陳代謝是我們體內(nèi)的化學反應過程)以維持生命。布拉德福德說,“冬眠的動物活得更久,所以有一個恢復因素??紤]到新陳代謝率下降50%,如果你處于這種狀態(tài)六個月,將需要一個恢復期,可能是三個月。然而,這方面不是我們研究的主要動機,如果有的話,還需要更多的研究來量化這種影響有多大”。
冬眠技術也可用于等待器官捐贈的患者。
上述技術會降低新陳代謝率,但能做到科幻小說的假死嗎?科幻小說中最著名的是人體冷凍法,將身體冷凍至約負190攝氏度,目的是在未來讓患者復活。
然而,將某人置于低溫狀態(tài)比簡單地凍結要復雜得多。英國研究人體冷凍法的斯提芬斯說:“我們沖洗血液,然后給患者注入低溫保護液。”
“低溫不是將實驗對象變成冰凍固態(tài),而是變成玻璃態(tài),從而減少冰晶對實驗對象的破壞?!彼^玻璃態(tài)是指物質(zhì)在液態(tài)狀態(tài)下快速冷卻,其分子未能形成晶體的一種凍結狀態(tài)。
一些動物如木蛙,能夠停止新陳代謝,卻仍然有生命
人體冷凍法僅在心臟停止跳動時使用。其設想是,將來醫(yī)學充分發(fā)展先進到可以復活和治療。斯提芬斯說:“目前還沒有人能凍結后成功復活,因為我們目前還沒有能夠做到這一點的技術,如果我們成功研究出這個技術,那么我們可能不再需要在一開始進行低溫保存?!?/p>
雖然已有數(shù)百種冷凍保存法,但人體冷凍法是一個極端的過程。斯提芬斯承認,“這是一個完全實驗性的發(fā)展,尚未達成結論”。
2001年,13個月大的諾德拜被困在雪中并進入冬眠狀態(tài)大約兩個小時,然后成功復活。在那兩小時的時間中,諾德拜沒有心跳,被認為是臨床死亡。這讓我們期望有朝一日能夠開發(fā)出休眠假死的技術,但諾德拜個案是一個還不能復制的孤立事件。
由于時間是我們現(xiàn)實的一個基本存在,我們不可能停止時間的流逝,就如我們不能阻斷深度和寬度的空間一樣。此外,實際的時間膨脹將需要復雜的工程和能量要求,這在現(xiàn)實仍然是不可行的。
生物工程能否成為這種看似不可能的解決方案,最終讓我們成功戰(zhàn)勝時間?
“也許?!必惛窭f?!暗诮谑遣豢赡馨l(fā)生的?!?/p>
(摘自英國廣播公司新聞網(wǎng))(編輯/華生)