太空冬眠非你所想像

2016年底上映的科幻大片《太空旅客》再次引發了人類對太空冬眠旅行的設想。電影里，男女主人公乘坐宇宙飛船前往太空殖民地，以睡覺並冷凍冬眠的方式飛行120年，到目的地後再喚醒，這樣120年航程就不會對生命衰老造成影響。

睡眠、冬眠大不同

誠然，電影里這種構想是十分美好的，等於變相地延長了人類壽命。那麼現實中呢，當今科技真的能通過冷凍冬眠讓人活得更久？

先看看何為冬眠。一般在寒冷季節，有些動物會通過降低體溫的方式而進入類似昏睡的生理狀態，以此節省能量保證自己度過冬天，這就是冬眠。個別靈長類動物可以冬眠，但人類不會。研究發現，動物冬眠時，體溫下降，新陳代謝速率降低，處於類似昏睡狀態，但期間會被周期性的覺醒打斷，保證體溫不會過度下降。

起初，人們把冬眠認為是動物在持續地睡眠。但後來發現，睡眠和冬眠的生理特徵是非常不同的。睡眠不會使體溫下降，並且新陳代謝能保持正常運行。它是動物（包括人類）機體的一項正常生理功能，每天都不可缺，像吃飯一樣，如果缺了，第二天還要補回來。而且睡眠時呼吸、心跳等各項功能都是正常進行的。但冬眠時，新陳代謝等功能非常微弱，甚至幾乎暫停了。

因此可以說，睡眠和冬眠是兩種完全不同的生理狀態。它們無法並存，如同冬眠時無法進食一樣，冬眠時也無法睡眠。從這個意義講，《太空旅客》里所謂「以睡覺並冷凍冬眠」的方式飛行是不現實的，由此也導致後續情節中冬眠「蘇醒」時的矛盾。

女主人公本來處在「冷凍冬眠的睡覺」狀態，但被男主喚醒了。她在冬眠艙里睜開眼睛時，就表現出很清醒的狀態，清楚聽到飛船上計算機的聲音。而實際上，處在深度睡眠狀態的人被喚醒後，第一反應是翻個身繼續睡，不會那麼清醒的。

科幻為何喜歡太空冬眠？

其實，不只這一部電影描寫了以冷凍冬眠進行太空旅行，很多科幻電影都涉及到此話題。這緣於兩方面原因。

第一，睡眠和冬眠具有某些相似性，至少從表面上看幾乎是一模一樣。動物冬眠研究發現，隨著新陳代謝進入極端的微弱狀態，身體和大腦的能量消耗大大降低，進入一種昏睡狀態（生理功能幾乎停止，接近死亡）；同時血小板和白細胞會從血液慢慢流向淋巴結，並囤積在那裡，這可以防止因長時間靜止而造成的血液凝塊，並且避免將來體溫恢復時可能導致腎臟損害的炎症並發。這些從外表上來看，好像與睡覺一模一樣，曾經很長一段時間科學家也以為冬眠就是在冬天睡覺。

第二個原因，冷凍冬眠是伴隨科幻小說誕生就興起的，通過這種方式可以造成不同時空的「錯亂」「穿越」，為主人公提供了情節鋪墊。

而且，這種方式還受到正規科學研究機構——美國航空航天局的支持。它努力使科幻小說中的冬眠旅行成真，長期致力於此類技術研發，也取得了一定成果。研究發現，以37℃恆溫為前提，若冷凍冬眠，那麼體溫每下降一度，新陳代謝就減慢約7%。目前所能控制的最低溫是32℃恆定體溫，它能保持神經系統功能正常，這關乎呼吸和心跳能否正常運行，是至關重要的。若再降低，就無法控制了，是致命的。

臨床醫學的低溫冷凍

即使如此，冬眠研究依然給醫學帶來了新的啟發和突破。多年來，醫學的急診領域一直尋求某種技術，可以爭取更多搶救醫治時間。

某些受傷特別嚴重的患者送到醫院時，生命是以分鐘為單位來計算的，時間極其寶貴。這時冬眠技術便能派上用場。醫生們會以主動冷卻的方式，使部分身體組織被動進入「冬眠」狀態，間接「切斷」組織細胞的血液供應（新陳代謝減慢，耗氧量減少），從而贏得搶救時間。同時，還會給患者注射小劑量麻醉劑，防止患者因冷卻而身體發抖。

現在這種短暫冷卻技術，在有些醫院已成為一種常規搶救程序。那麼，未來它能否用於太空旅行呢？

太空旅行需要冬眠

如果真實現《太空旅客》里冬眠120年絲毫不影響身體健康的技術水平，絕對是人類一大突破。然而若照目前研究發展，即使短暫的冬眠，對人類的太空探索仍是有很多好處的。

首先，可以減少物資供應。比如未來殖民火星時，從地球飛往火星約需6個月航程，船員進入冬眠狀態，可以降低新陳代謝和能量消耗。這意味著原本6個月生活的食物、能源消耗可以壓縮至1個星期，甚至根本不需要，大大節約發射成本，同時可以攜帶更多殖民裝備，大大提升殖民效率。

其次，有益於宇航員的健康。失重狀態下，宇航員的脊髓液會上升浸入頭骨，增加腦壓，這會導致大多數宇航員視力下降。另一方面，失重還導致宇航員肌肉萎縮和骨質疏鬆。在6個月航程中，避免這些健康隱患的最好方法，就是冬眠。不需要每天必須保持一定運動量才能維持肌肉骨骼正常，只需要在冬眠時給予肌肉和骨骼一定的神經刺激（微弱電刺激）就能實現。正常有意識狀態下，微弱刺激也會讓人感覺不舒服，但冬眠時人們根本不會覺察到。

再次，可以避免宇宙輻射。太空飛行會使宇航員長期暴露於宇宙輻射，導致嚴重的健康隱患，增加癌症風險。如果建造包裹宇宙飛船，甚至只是包裹整個居民區的大面積有效電磁護盾，成本也過於巨大。冬眠就是一種比較可行的解決方案。

因為冬眠會限制宇航員的活動範圍，基本上全程只呆在小小的冬眠艙里。為冬眠艙建造磁護盾，則是可行的，能保護宇航員整個身體免受輻射。實際上，這種方案已經被提上了研究日程。

在浩瀚宇宙面前，人類短暫的生命，實在「慘不忍睹」。正因此，對人類冬眠的研究也顯得很迫切。美國軍方展開了更激進的實驗，他們開發一種新技術，用低溫鹽溶液置換血液，以期把人快速冷凍、冬眠。新陳代謝將完全暫停，心跳也暫停，呼吸也會停止，大腦也不存在明顯活動。目前只對狗進行了實驗，快速置換血液後，冷凍冬眠了3個小時，然後被「喚醒」，成功恢復正常。未來，或許這些狗將成為第一批太空旅行的「乘客」。

本文源自大科技〈科學之謎〉雜誌2018年1期 文章 歡迎您關注大科技公眾號：hdkj1997

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