太赫茲檢測技術(shù)在生命科學領(lǐng)域的研究進展

摘要：太赫茲波檢測技術(shù)是位于現(xiàn)代科學前沿的新技術(shù)，因其電磁波頻率位于紅外和微波中段，該頻段包含了很多生物大分子的振動和信息應答的波段，所以太赫茲擁有區(qū)別與其他電磁波的獨特性質(zhì)，例如低能性、瞬態(tài)性、相干性、寬帶性等，這些特性使其被廣泛應用到軍事、通訊、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。在生物學領(lǐng)域，太赫茲波通過對分子構(gòu)造重新排列其結(jié)晶結(jié)構(gòu)，來促使生物體發(fā)生變性，所以又將太赫茲波稱為“物質(zhì)變性光線”或“生命光線”。研究人體輻射太赫茲波是運用現(xiàn)代科學手段來探索生命狀態(tài)的新途徑。

關(guān)鍵詞：太赫茲;氣

1 太赫茲波簡介

太赫茲（Terahertz，1THz=1012Hz）波一般指的是頻率為0.1THz-10THz范圍內(nèi)的電磁波，在電磁波譜上，其位置在紅外與微波之間，從物理學角度看，太赫茲波即是電子學向光子學過渡的交叉領(lǐng)域，也是由宏觀理論過渡到微觀量子理論體現(xiàn)。

在發(fā)現(xiàn)太赫茲波的初期，在各個科學領(lǐng)域?qū)ζ溆胁煌姆Q呼，例如光學領(lǐng)域中，常稱之為遠紅外輻射，電子學中則稱亞毫米波或超微波。電磁波譜中，太赫茲波兩側(cè)的紅外和微波技術(shù)在上世紀80年代中期之前相對發(fā)展較為成熟，但是對位于中間的太赫茲波段認識非常有限，其根本緣由是此頻率波段的特性既不能完全適用光學理論，也不能完全運用微波理論來解釋，而且尚未研究出能穩(wěn)定產(chǎn)生和探測太赫茲波的方法，“THz空隙\"（THz Gap）[1]的說法由此而來。

2 太赫茲波的特性

太赫茲波的頻率范圍處在電學和光學之間的交叉位置。在長波方向，它與毫米波有重疊;在短波方面，它與紅外波段有重疊。由于太赫茲波段在電磁波譜中其所處的區(qū)段比較特殊，從而使太赫茲具備許多其他種類電磁波沒有的特殊性質(zhì)。其中最重要的特性有四種[1]：

（1）瞬態(tài)性：太赫茲波頻段的電磁脈沖脈寬為皮秒數(shù)量級，便于對多種材料例如固體、氣體、液體、鐵磁體、半導體及高溫超導體等進行采樣測量，從而大幅降低背景輻射的干擾，獲取擁有較高信噪比的時域波譜。

（2）寬帶性：太赫茲波產(chǎn)生的脈沖源一般情況下僅含有低周期的電磁振蕩，而且單脈沖頻帶能夠涵蓋自GHz到幾十太赫茲頻段的范圍，方便在較大的區(qū)間內(nèi)分析待檢品的光譜性質(zhì)[2]。

（3）相干性：太赫茲波相干產(chǎn)生機制導致其擁有相干性的特質(zhì)，其原理是由于相干電流驅(qū)動的偶極子振蕩發(fā)生，或是因為相干激光脈沖經(jīng)由非線性光學差頻效應而導致。運用基于太赫茲波的相干測量技術(shù)可以直接測得電場的相位和振幅，能夠更簡便準確地獲取物品的折射率和吸收系數(shù)，極大程度上降低了計算的不確定性，進而提升了準確度和可靠性。

（4）低能量性：太赫茲波的光子能量為4.1meV（毫電子伏特），僅僅為X射線光子能量的107至108分之一。而且太赫茲頻段的輻射不會因為光電離而破壞物質(zhì)結(jié)構(gòu)，十分適合生物學領(lǐng)域中人體或者其他生物的活體檢查[3]。

3 人體外氣實質(zhì)的現(xiàn)代科學研究

在上世紀八九十年代氣功熱潮的推動下，國內(nèi)大批科研人員與氣功愛好者對“氣”的實質(zhì)展開初步的研究，在實踐與理論相結(jié)合的過程中，證明了氣是一種以能量和信息為表現(xiàn)形式的客觀存在。

在醫(yī)學領(lǐng)域的研究，馮理達等[4]通過檢測氣功外氣殺傷抑制后腫瘤細胞的存活情況證明了外氣能破壞胃腺癌細胞染色體復制功能，使癌細胞的增長率降低。遲永春等[5]研究表明，氣功外氣能導致肝癌小鼠的腫瘤細胞的增長減緩，甚至能夠殺死部分癌變細胞，將受到外氣干預后的癌細胞再次移植到動物體內(nèi)，有15%-20%的動物未出現(xiàn)癌性反應。任建坤等[6]通過發(fā)放氣功外氣對Lewis小鼠肺癌細胞進行抑制作用研究，其結(jié)果證明氣功發(fā)放外氣可促進Lewis小鼠肺癌細胞的凋亡，抑制肺癌細胞的生長，并且發(fā)現(xiàn)其抑制效果與發(fā)氣時長、實驗人員的練功經(jīng)驗等有關(guān)聯(lián)。饒斌等[7]進行了以意識調(diào)控“氣場”抑制金黃色葡萄球菌生長的研究，發(fā)現(xiàn)氣功外氣對金葡菌確實存在殺滅和抑制生長的作用。

大量實驗證實了人體之“氣”的客觀存在，其表現(xiàn)出的能量與信息可以被儀器所檢測到。近年來，任建坤[8]等通過太赫茲波檢測儀，對人體外“氣”的實質(zhì)進行了更加深入的研究，證實了太赫茲波是人體外氣的表現(xiàn)形式之一，為今后針對中醫(yī)氣論的研究指出了新的方向。

參考文獻：

[1] 張存林，張巖等.太赫茲感測與成像[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[2] 周澤魁，張同軍，張光新.太赫茲波科學與技術(shù)[J].自動化儀表，2006，27（3）：1-6.

[3] 牧凱軍，張振偉，張存林.太赫茲科學與技術(shù)[J].中國電子科學研究院學報，2009，4（3）：221-228.

[4] 馮理達，錢菊卿，陳淑琴等.氣功外氣對人類腫瘤細胞作用的研究[J].中國醫(yī)藥學報，1987，2（5）：18-20.

[5] 遲永春，周舒，張昆林等.氣功外氣對腫瘤作用的實驗研究[J].中國康復醫(yī)學雜志，1989，4（6）：41-43.

[6] 任建坤，邱烈澤，林松等.基于氣功“外氣”對體外培養(yǎng)小鼠肺癌細胞的抑制作用[C].北京：世界醫(yī)學氣功學會第九屆學術(shù)交流會議，2016：251-253.

[7] 饒斌，曾雅婷，章文春.以人體意識調(diào)控“氣場”抑制金黃色葡萄球菌生長的研究[J].江西中醫(yī)藥，2018，49（07）：46-48.

[8] 任建坤，章文春，費倫，胡穎，邵文祥，邱烈澤.基于太赫茲技術(shù)對中醫(yī)氣理論外氣實質(zhì)研究[J].中華中醫(yī)藥雜志，2017，32（09）：4133-4135.