第2章 科学(2)

反对在莫纳克亚山上建造望远镜的呼声早已有之。自从1964年在夏威夷岛上修建第一座天文望远镜以来，在该岛上修建每座望远镜时都遭到了抗议和反对。这有很多原因，包括对环境破坏的担忧，对天文台基本上免费租用土地的不满，但最为重要的是，莫纳克亚山对于夏威夷原住民来说是圣地。

当莫纳克亚山在2009年被选定为TMT的修建地址时，该项目合作方想方设法争取夏威夷人的支持，避免修建工作引发争议。

如果TMT项目能够在夏威夷州最高法院顺利通过目前悬而未决的质询，那么预计这座望远镜将在2024年建成。一旦完工，它将为天文学家提供前所未有的宇宙视角，加深科学家们对宇宙的了解。

本着和解的精神，天文学界正在改变对莫纳克亚山的使用方式。TMT的台址选择最大程度地降低了这台望远镜对岛的外观的影响，并且极力避免了在考古和环保方面产生不良影响，而且TMT会每年支付100万美元租用它所占用的这块土地，其中80%的资金都会用于这座山峰的管理。为了限制莫纳克亚山上的望远镜数量，修建年代较早的望远镜将在到达使用期限后拆除，它们的台址将会回归自然状态。

用光驱动飞行

不用携带燃料，只依靠光的驱动力进行太空飞行，这是科幻圈和航天界多年来的梦想。2015年，中国科学家研发的三维石墨烯新材料在世界上首次实现了只靠光的驱动，就能让物体运动较长距离。南开大学化学学院陈永胜教授和物理学院田建国教授领导的科研团队经过3年的研究，获得了一种特殊的石墨烯材料，这种材料可在包括太阳光在内的各种光源照射下飞行，其获得的驱动力是传统光压的1000倍以上，“光动”飞行成为可能。

在以往的大量研究中，科学家试图利用光压获得动力。光压是照射在物体上的光所产生的压强。然而，来自光压的驱动力微乎其微，远不能满足太空飞行的负载要求。中国专家研制出的这种石墨烯材料，可以在包括太阳光在内的各种光源照射下有效驱动飞行。

在南开大学的功能高分子材料实验室中，研究人员将一个重为4毫克、形似“海绵”的圆饼状三维石墨烯材料放置到真空管中。在不同光源的“推动”下，“海绵”瞬间发生了水平或竖直方向的位移，最大移动距离可达40厘米。

这一性质是由于石墨烯本身的电子性质以及这一材料特殊的宏观形貌结构综合形成的。宏观上，这一材料可以看作是由无数个相互电子独立的石墨烯片通过化学交联构成，因此总体来说，无数个石墨烯发射电子产生的微小动力加起来，就能产生可以观测到的光驱动性能，这完全不同于传统的化学燃料火箭。

实验室所用光源都较弱，如普通激光、氙灯等。室外实验发现太阳光同样可以驱动这种石墨烯材料移动，也就是说，这种材料对驱动光源并无特殊要求，因此可以广泛应用。这是迄今为止科学界第一次用光推动一个宏观物体并实现宏观驱动。计算表明，如果利用基于这种石墨烯材料制备的驱动帆板，理论上获得的驱动力至少能使500千克的载荷达到每秒0.09米的加速度。这个加速值看起来不大，但在十几分钟后就能让载荷达到每秒近百米的速度。如果是一个5千克质量的物体，理论上只需十多分钟就可以加速到每秒7.9千米的第一宇宙速度。

太空飞行器是人类探索宇宙的重要工具，而动力问题一直羁绊着人类无法走得更远。目前几乎所有的航天飞行均采用化学能驱动，即通过化学物质燃烧来获得驱动力。虽然现在对这种新型材料的整体研究还处在实验室起步阶段，但在不远的将来，不用携带任何燃料，只依靠光源的宇宙飞船就可以飞向深空。届时，有了足够推力的光帆飞船也不必“只送大脑”了。

冷冻遗体盼50年后复活

在《三体Ⅲ》中，对于云天明的大脑被冰冻技术保存后的场景是这样描述的：“在他们正中有一个工作台，上面放着个一米左右高的不锈钢圆柱形绝热容器，刚刚密封，从容器中涌出的超低温液氦产生的白雾还没有消散，由于低温，那些雾紧贴着容器的外壁缓缓流下，流过工作台的表面，像微型瀑布般淌下，在地板上方消失了。白雾中的容器看上去似乎不像是尘世中的东西。”

2015年5月，类似的场景首次出现在中国。这次，被冷冻的是科幻小说《三体》的编审之一，作家杜虹。

杜虹因病去世后，根据她本人和家人的意愿，两名美国医生第一时间向她体内注射了抗凝剂、抗菌药物、抗血栓药物，防止血液凝固，并用特制设备按压心脏，保证血液继续循环。接下来是灌流——由于人体细胞中含有大量水分，冰冻过程中水分凝固会形成冰晶，极易刺破细胞，造成巨大伤害，所以冰冻技术的要点是使用冰点更低、不容易结晶的保护液代替水分，达到脱水效果。

美国医生首先用稀释过的保护液，逐步替换遗体中残留的血液。随后，使用仪器打开遗体颈部的总动脉和总静脉，形成一个液体输入的回路，输入保护液，随后开始重头戏——替换头部残留的血液。替换过程比较漫长，医生会逐步加大保护液的浓度，从动脉输进头部。当人体内保护液浓度达到遗体保存要求后，继续监测静脉输出液体中保护液的浓度，当输出液体的保护液浓度与输入浓度一致时，表示头部水分已完全被替代。

灌流超过4个小时，整个过程需要在冰冻低温接近0摄氏度的情况下完成，此后需要将遗体进一步降温。工作人员使用-60℃的干冰对遗体逐步降温，最终将遗体保存在一个-40℃左右的冰棺当中。至此，遗体冰冻的初步流程完成。

之后，遗体会在冰冻状态下被送到位于美国洛杉矶的阿尔科生命延续基金会。遗体头部将被分离保存在-196℃的液氮环境特殊容器中。此后，工作人员将按期添加液氮，保证遗体的头部长期保存。按阿尔科基金会科学家的乐观估计，50年后的科学技术也许就能让头部解冻、再造身体，然后就是生命复活。

1967年，詹姆士·贝德福德教授成为历史上第一个被有计划冷冻的人。他的遗体至今还被存放在阿尔科生命延续基金会。2015年4月，一名2岁的泰国女童因脑瘤去世，其家人也选择将她的遗体交由阿尔科基金会冷冻起来。

遗体冷冻的原理并不复杂。无论对组织、细胞，还是对器官，低温保存，是要降低它们的代谢，以及所需要的能量。这样，处于体外无氧状态的细胞或器官，基本不需要能量，但依靠保存液中供给的微少能量，也能保存基本的活性，以待在合适的时机“重建生命”。

但再小的冰晶，对细胞和组织也会产生伤害。在-196℃低温环境下保存一个器官，其所需的保存液，还要拥有很关键的防止结冰功能。在临床器官移植领域，体外保存一个肾脏的标准时间是24小时以内，一个肝脏是12小时以内最佳。

从脑科学的角度分析，麦吉尔大学的神经学家迈克尔·亨德里克斯对冷冻遗体的“复活”前景并不乐观。他认为，造就每个人独特个性的神经元和突触特征并不是一般性的，大量的微妙化学修饰、基因调控状态，以及分子复合物的亚细胞分布都是活体大脑动态组成部分。它们正是构成记忆印痕的东西。虽然在死亡组织中保持这些特性在理论上是可能的，但现在还不具备这样的技术和从这种样本中把信息读取出来的能力。冻存的神经组织即使恢复了活性，能否移植到另外一个身体上并产生新的生命，还要跨过脊髓连接、中枢神经再生等多重艰巨的挑战。不过，从生物学原理上说，在医生宣布患者死亡的第一时间，用科学手段让患者进入“医学稳定”状态，随后再采取一系列方法进行冷冻保存，可以最大限度让人体在有限受损的状态下进入冷冻状态。

杜虹曾表示，50年后能否有效是未知数，但她不介意用自己的遗体做实验，新兴科技总要有人尝试。就在这些敢为天下先的勇敢者的指引下，科技与幻想的差距逐渐缩小了。

【责任编辑：杨枫】