未來水世界

陸遠熙

在生活中，我們總是能聽到這樣的說法——“水是生命之源”。誠然，人體的大部分都由自由水和結合水構成，包括人類在內的各種生物的生活也離不開水，不過你是否想過，假如我們有朝一日不得不生活在一個被水所充滿的世界，又該如何適應這樣的生活呢？

實際上，這樣的擔憂并非沒有其合理性，因為氣候變化，海平面的不斷上升很可能使我們在將來真的會置身于這樣的環境之中。但是以目前人類的身體構造和生活習慣來看，想要保證在“水世界”之中生存，恐怕只能靠未來出現的“黑科技”了。

呼吸，是個大問題

我們都知道，人類能夠通過屏息來短暫地停留于水下環境，而若是想在水下多待上一段時間，則只能依靠輔助呼吸裝置。與我們截然不同的是，諸如魚類等水生動物可以通過鰓來保證身體所必需的氣體交換，從而使其在水下毫無障礙地生活。人類與水生動物的這一巨大差異，和二者不同的身體結構是密切相關的。

對于所有需氧動物而言，氧氣是完成生命活動所必需的物質。這樣一來，動物與體外環境進行氧氣二氧化碳交換的機制便顯得格外重要。對于人類來說，肺是完成這一重要工作的器官。

不過，人體肺泡的一個顯著缺點就在于，它只能與進入肺泡的外界氣體（吸入的空氣或純氧氣）進行氧氣一二氧化碳交換。一旦肺泡內所進入的是液體，不僅僅肺泡參與的氧氣一二氧化碳交換無法完成，這些液體還會通過肺泡進入血液循環之中，破壞人體內環境的穩態。肺泡的這個特性，也正好詮釋了“溺水為什么會對人體造成破壞性后果”這個問題。

當然看到這里，你可能會問，現今的科技如此發達，有沒有—種技術可以幫助人類借助自身器官在水下呼吸呢？不幸的是，從目前來看，我們還沒能找到滿足這樣條件的設備或化合物，而已有的能幫助人類完成氧合/攜氧步驟的技術，也存在諸多局限性。對于心臟手術而言，體外循環技術已經成為了必不可少的一部分，而體外循環技術的關鍵就是體外膜肺氧合（ECMO）。ECMO通過由硅膠氧合膜制成的氧合器，令流經氧合膜的血液完成一二氧化碳交換，從而在體外完成原本由肺泡進行的氧合步驟。不過，如今的ECMO只能如肺泡一樣，將氣體之中的氧氣與血液進行氧合，加之該技術極其高昂的費用（目前醫院開展的ECMO治療，日均費用就要數萬元）和對人類行動能力的嚴重破壞，使得ECMO并非人類完成水下呼吸的理想選擇。

早在很多年前，科學家們就發現全氟碳化合物（PFC，只由氟元素和碳元素組成的有機化合物）擁有極其優異的攜氧性能，因此PFC被視為人造血液領域的一顆“明日之星”。根據隨后進行的研究，PFC能夠和人體“友好共存”而不至于對器官產生危害，或是被免疫系統打得“滿地找牙”，加上PFC的確可以在進入血液循環之后如同紅細胞一般，攜帶氧氣到各器官后釋放，這也使得PFC成為一種極其理想的“人造血液”。但盡管PFC具有如此優秀的特性，在幫助人類完成水下呼吸方面，它也是無能為力——除非人類能夠努力使所處環境中的液體全部為白花花的PFC。

適應水下生活，沒那么容易

假如有一天，我們真的找到了一種能夠幫助人類在水下自由呼吸的技術，那是否就意味著，人類可以毫無壓力地在水下環境之中生活了呢？沒那么簡單！畢竟，人類在水下的敵人可絕不僅僅只有呼吸，還有水壓、溫度、生活習慣等，無一不會對人類的水下生活造成致命打擊。

水壓：隨著水下深度的增加，水帶給物質的壓強也會增加，對于人類這種體積并不小的生物而言，水壓的危害不容忽視。除此之外，突然從水下環境上升到高海拔地域所帶來的減壓病也會對人的健康造成威脅。但實際上，水壓反倒是最好解決的一種水下挑戰，因為目前的潛水服基本可以幫助人類抵擋一定程度的水壓，并且在短時間內，人類似乎沒有前往深海領域生活的欲望。

生活習慣：由于人類已經在陸地上進化了很久很久的時間，目前人類的很多生活習慣都是和陸地生活相互配合的。盡管科技的發展可以在某種程度上使人類適應水中生活，但這對一些只能靠進化來改變的生活習慣還是無能為力的。舉個例子，看似簡單的曬太陽，其實和人體內維生素D的合成密切相關，而在水下生活之中，曬太陽自然是無法實施，人類將只能依賴于補充劑來保證體內有足夠多的維生素D。

人類適應了，“鋼鐵俠”們會跟上么？

令我們不容忽視的—點是，人類發展至今的社會倘若進入水下時代，并非只有人類自身的生存是需要考慮的。現代化的工廠和設備、與人類同時生存的諸多動物、社會秩序在水下的保持等，都是我們亟待解決的問題。換言之，即使人類能夠適應水下生活，和人類在一起的“鋼鐵俠”也能夠適應么？

對于很多金屬而言，水都可以算得上是它們的天敵，因為相當多—部分金屬會在水、氧氣和水中所合鹽類等物質的作用下，發生電化學腐蝕。時間—長，金屬難免被腐蝕得千瘡百孔，別說保證機器能夠良好運轉，就連保持原本的樣貌恐怕也已十分困難。盡管目前我們已經有了較為成熟的金屬防腐蝕技術，但它們可并不能在金屬完全處于水下的情況下還保證機器可以良好運轉。而另一種解決方案——用不怕腐蝕的金屬來制造設備，也面臨著符合原有金屬特性的新材料數量有限、價格奇高等問題。

從上面的敘述來看，水下生活時代，最好的解決方案也許是用各種新型的特種高分子材料（也就是俗稱的“塑料”）來取代金屬，因為目前的特種高分子材料可以有著媲美金屬材料的特性，同時又能夠對水下環境產生的腐蝕相抵抗。不過，造就我們的水下生活時代的本來就是化石燃料和石油化工，在這種時候提依賴于石油化工的有機高分子材料，真的合適么？