未来水世界

陆远熙

在生活中，我们总是能听到这样的说法——“水是生命之源”。诚然，人体的大部分都由自由水和结合水构成，包括人类在内的各种生物的生活也离不开水，不过你是否想过，假如我们有朝一日不得不生活在一个被水所充满的世界，又该如何适应这样的生活呢？

实际上，这样的担忧并非没有其合理性，因为气候变化，海平面的不断上升很可能使我们在将来真的会置身于这样的环境之中。但是以目前人类的身体构造和生活习惯来看，想要保证在“水世界”之中生存，恐怕只能靠未来出现的“黑科技”了。

呼吸，是个大问题

我们都知道，人类能够通过屏息来短暂地停留于水下环境，而若是想在水下多待上一段时间，则只能依靠辅助呼吸装置。与我们截然不同的是，诸如鱼类等水生动物可以通过鳃来保证身体所必需的气体交换，从而使其在水下毫无障碍地生活。人类与水生动物的这一巨大差异，和二者不同的身体结构是密切相关的。

对于所有需氧动物而言，氧气是完成生命活动所必需的物质。这样一来，动物与体外环境进行氧气二氧化碳交换的机制便显得格外重要。对于人类来说，肺是完成这一重要工作的器官。

不过，人体肺泡的一个显著缺点就在于，它只能与进入肺泡的外界气体（吸入的空气或纯氧气）进行氧气一二氧化碳交换。一旦肺泡内所进入的是液体，不仅仅肺泡参与的氧气一二氧化碳交换无法完成，这些液体还会通过肺泡进入血液循环之中，破坏人体内环境的稳态。肺泡的这个特性，也正好诠释了“溺水为什么会对人体造成破坏性后果”这个问题。

当然看到这里，你可能会问，现今的科技如此发达，有没有—种技术可以帮助人类借助自身器官在水下呼吸呢？不幸的是，从目前来看，我们还没能找到满足这样条件的设备或化合物，而已有的能帮助人类完成氧合/携氧步骤的技术，也存在诸多局限性。对于心脏手术而言，体外循环技术已经成为了必不可少的一部分，而体外循环技术的关键就是体外膜肺氧合（ECMO）。ECMO通过由硅胶氧合膜制成的氧合器，令流经氧合膜的血液完成一二氧化碳交换，从而在体外完成原本由肺泡进行的氧合步骤。不过，如今的ECMO只能如肺泡一样，将气体之中的氧气与血液进行氧合，加之该技术极其高昂的费用（目前医院开展的ECMO治疗，日均费用就要数万元）和对人类行动能力的严重破坏，使得ECMO并非人类完成水下呼吸的理想选择。

早在很多年前，科学家们就发现全氟碳化合物（PFC，只由氟元素和碳元素组成的有机化合物）拥有极其优异的携氧性能，因此PFC被视为人造血液领域的一颗“明日之星”。根据随后进行的研究，PFC能够和人体“友好共存”而不至于对器官产生危害，或是被免疫系统打得“满地找牙”，加上PFC的确可以在进入血液循环之后如同红细胞一般，携带氧气到各器官后释放，这也使得PFC成为一种极其理想的“人造血液”。但尽管PFC具有如此优秀的特性，在帮助人类完成水下呼吸方面，它也是无能为力——除非人类能够努力使所处环境中的液体全部为白花花的PFC。

适应水下生活，没那么容易

假如有一天，我们真的找到了一种能够帮助人类在水下自由呼吸的技术，那是否就意味着，人类可以毫无压力地在水下环境之中生活了呢？没那么简单！毕竟，人类在水下的敌人可绝不仅仅只有呼吸，还有水压、温度、生活习惯等，无一不会对人类的水下生活造成致命打击。

水压：随着水下深度的增加，水带给物质的压强也会增加，对于人类这种体积并不小的生物而言，水压的危害不容忽视。除此之外，突然从水下环境上升到高海拔地域所带来的减压病也会对人的健康造成威胁。但实际上，水压反倒是最好解决的一种水下挑战，因为目前的潜水服基本可以帮助人类抵挡一定程度的水压，并且在短时间内，人类似乎没有前往深海领域生活的欲望。

生活习惯：由于人类已经在陆地上进化了很久很久的时间，目前人类的很多生活习惯都是和陆地生活相互配合的。尽管科技的发展可以在某种程度上使人类适应水中生活，但这对一些只能靠进化来改变的生活习惯还是无能为力的。举个例子，看似简单的晒太阳，其实和人体内维生素D的合成密切相关，而在水下生活之中，晒太阳自然是无法实施，人类将只能依赖于补充剂来保证体内有足够多的维生素D。

人类适应了，“钢铁侠”们会跟上么？

令我们不容忽视的—点是，人类发展至今的社会倘若进入水下时代，并非只有人类自身的生存是需要考虑的。现代化的工厂和设备、与人类同时生存的诸多动物、社会秩序在水下的保持等，都是我们亟待解决的问题。换言之，即使人类能够适应水下生活，和人类在一起的“钢铁侠”也能够适应么？

对于很多金属而言，水都可以算得上是它们的天敌，因为相当多—部分金属会在水、氧气和水中所合盐类等物质的作用下，发生电化学腐蚀。时间—长，金属难免被腐蚀得千疮百孔，别说保证机器能够良好运转，就连保持原本的样貌恐怕也已十分困难。尽管目前我们已经有了较为成熟的金属防腐蚀技术，但它们可并不能在金属完全处于水下的情况下还保证机器可以良好运转。而另一种解决方案——用不怕腐蚀的金属来制造设备，也面临着符合原有金属特性的新材料数量有限、价格奇高等问题。

从上面的叙述来看，水下生活时代，最好的解决方案也许是用各种新型的特种高分子材料（也就是俗称的“塑料”）来取代金属，因为目前的特种高分子材料可以有着媲美金属材料的特性，同时又能够对水下环境产生的腐蚀相抵抗。不过，造就我们的水下生活时代的本来就是化石燃料和石油化工，在这种时候提依赖于石油化工的有机高分子材料，真的合适么？