辐射及其对人类的影响

○陶诗秀

辐射是带来死亡，还是拯救人类？

一方面，人们谈论着，在能源缺乏的地球上，核动力是唯一可靠的出路。原子能被说成是能的“海洋”，它能生产食物，给工业提供燃料，回收珍贵的矿物，满足我们的生活要求，为人类的文明带来蓬勃的生机。

但同时，辐射也带来噩梦。人们往往会想起广岛、长崎上空的“蘑菇云”和三里岛上核电站的阴森可怕的烟囱群。危险的原子能辐射散布着白血病和癌症的瘟疫，损害细胞的基因，产生畸形的后裔。

人为辐射和天然辐射

究竟辐射的哪一种形象更接近于真实呢？为了驱散混乱的迷雾，首先要抛弃一些似是而非的说法。比如有人说，辐射基本上都是人为的，所以比天然能源更危险。其实，天然辐射比任何人为的辐射更具有破坏性。

拿太阳的天然辐射为例。地球要不是有着两个主要的屏障，强大的太阳辐射也许会毁灭地球上所有的生物。一个屏障是大气中的臭氧层，它阻挡着致命的紫外线辐射。另一个屏障是地球的磁场，它像一个无形的外壳包围着大气层，捕捉住大部分来自太阳的破坏力极强的核粒子。

具有潜在危险性的天然辐射还来自许多普通的物体——我们住房的砖墙，许多城市地下的花岗岩，渗进深井水源和泉水中的氡气。住在高海拔地区的人，由于他们与太阳之间的大气层变薄，因此比起海平面居民来，要吸收更大的辐射剂量，从而患某几种癌症的机率也增高了。

粒子流和波

辐射能够毁灭生命，但没有辐射，生命也不能存在。

辐射是能的一种形式，它以接近光的速度由原子中喷射出来，有时像波，有时又像粒子流。量子力学告诉我们，波与粒子流其实是一回事，但为了方便，科学家有时把它们说成是两种不同的现象。

一切物质都由原子组成，而原子本身又由不同的粒子组成。有一类辐射就是由带有能量的急速旋转的粒子流构成的。

比如有一种金属铀的原子，它的原子核内有92个质子和143个中子，所以被称为铀 235，“235”表示质子数和中子数的和。

铀235这类原子会自动裂变，释放出某些普通粒子，产生辐射，所以被称为放射性物质。自从地球上出现生命以来，一切生物就从周围环境中吸收放射性物质，这些放射性物质沉积在生物的骨骼或贝壳内，直至它们死后仍在缓慢地衰变。因为科学家已经知道放射性衰减的速率，所以根据生物体内残存的放射性就可以计算出化石的年龄。

原子衰变或受激发时释放出来的某些普通粒子包括带正电荷的质子、不带电荷的中子、氦原子核（称为α粒子）和带负电荷的电子（称为β粒子）。它们对生物可能会产生强烈的作用，当然这取决于辐射流束中所含粒子的多少以及这些粒子速度的快慢。

除了粒子以外，还有另一种来自原子的辐射——纯能的波。

你可以想象用一只手拉着一条绳子，绳子的另一端系在远处的树枝上（绳子不能拉得太紧），你用力将绳子上下摆动，就产生了一个波，波沿着绳子传向树枝，使树枝也跟着上下摇动。绳子摆动的速度越快，一定时间内传到树枝的波的数目也越多，这就是波的频率增加了。

改变在绳子上传播的波的频率，不会产生什么实际效果。但是，如果改变携带辐射能的波的频率，辐射的性质就起了显著的变化。

例如，市用60赫兹的交流电就是每秒钟“振动”60次的能流。通过导线从我们家用电源开关发出来的就是这种辐射。如果振动加快，比如每秒10000次，就成为长波无线电辐射，它可以不经导线，在空间传播很远。振动次数增加到每秒10亿次时，这种辐射就变成雷达、电视广播或从人造卫星向地球电站传送太阳能时所用的那种微波信号了。

频率再增加，辐射就变成红外线，即从灼热物体输出热能的那种辐射。当频率增加到每秒100万亿次时，辐射就变成可见光。频率再稍稍增加，光的颜色就顺次由红变橙，变黄，变绿，变蓝，变紫。频率再增加，辐射又看不见了，变为紫外线。至此为止，辐射主要是对物体产生热效应。低频辐射使整个分子“摆动”（正如波动的绳子使整个树干摇动那样），而分子的运动产生动能，这就是热。

从紫外线开始，如果频率再增加，情况就不同了。这时具有波动能的“绳子”就不只是“摇动”分子，而是开始“撕裂”分子了。当把原子从分子中撕裂出去时，原子就失去或者得到一些电子。这些电子过剩或短缺的原子叫做离子。

能够将分子分裂为离子的辐射称为离子化辐射，它是对生命最危险的一种辐射。

最低频率的紫外线辐射只具有轻微的离子化能力，但当频率顺次增大到强紫外线、X射线、Y射线（由放射性原子放射出）和宇宙线（来自宇宙空间超热星体的内核）时，离子化能力就大大增强了。宇宙线的频率是10后面加21个零。

影响

这些不同种类的辐射对生命究竟有些什么影响呢？

几十亿年前，来自太阳的离子化辐射可能促使地球上的原始海洋内产生化学反应，形成了构成原始生命的复杂分子。

一切生命都以碳元素为基础，把碳原子串成长链和其他结构就需要能。这种能来自太阳的辐射，特别是可见光，它为植物中的叶绿素分子提供能量。植物只需要用简单的二氧化碳和水作为原料，就能产生糖链。这些糖链是所有动物赖以生存的食物链中的最初环节。

科学家相信，辐射也是生物进化不可缺少的因素。生命建立在细胞基础上，细胞是独立的生命单位。细胞的形成、生长、繁殖取决于形式为复杂的化学分子的密码指令。这些化学分子可能被某种外力，特别是离子化辐射所击碎，产生变异。细胞遗传密码的改变通常会带来破坏性后果，但偶尔也可能会产生某些有利的遗传变异，有助于新的更佳物种的选择进化。这样看来，在某种意义上，辐射创造并发展了人类。

但强烈的辐射确实对人类不利。多数科学家都同意生物辐射效应的所谓“靶子”理论。这个理论把辐射比作一门机关枪对着有人的场地射击。也许子弹没有击中任何人，但如果搬来更多的机关枪，并且加快射击速度，人被击中的危险性就大大增加。有时一发子弹就可能击中某一个倒霉的人。一个人站在“靶场”上越久，被辐射击中的可能性也就越大，这包括来自岩石和宇宙空间的低剂量辐射在内。

关于辐射及其影响还有许多不解之谜有待探索，暂时我们只能说它有利又有弊。像传说中普罗米修斯给人类带来了火一样，辐射固然能杀人，但是假若没有它，生命也是难以想象的。