太空冬眠非你所想象

2016年底上映的科幻大片《太空旅客》再次引发了人类对太空冬眠旅行的设想。电影里，男女主人公乘坐宇宙飞船前往太空殖民地，以睡觉并冷冻冬眠的方式飞行120年，到目的地后再唤醒，这样120年航程就不会对生命衰老造成影响。

睡眠、冬眠大不同

诚然，电影里这种构想是十分美好的，等于变相地延长了人类寿命。那么现实中呢，当今科技真的能通过冷冻冬眠让人活得更久？

先看看何为冬眠。一般在寒冷季节，有些动物会通过降低体温的方式而进入类似昏睡的生理状态，以此节省能量保证自己度过冬天，这就是冬眠。个别灵长类动物可以冬眠，但人类不会。研究发现，动物冬眠时，体温下降，新陈代谢速率降低，处于类似昏睡状态，但期间会被周期性的觉醒打断，保证体温不会过度下降。

起初，人们把冬眠认为是动物在持续地睡眠。但后来发现，睡眠和冬眠的生理特征是非常不同的。睡眠不会使体温下降，并且新陈代谢能保持正常运行。它是动物（包括人类）机体的一项正常生理功能，每天都不可缺，像吃饭一样，如果缺了，第二天还要补回来。而且睡眠时呼吸、心跳等各项功能都是正常进行的。但冬眠时，新陈代谢等功能非常微弱，甚至几乎暂停了。

因此可以说，睡眠和冬眠是两种完全不同的生理状态。它们无法并存，如同冬眠时无法进食一样，冬眠时也无法睡眠。从这个意义讲，《太空旅客》里所谓“以睡觉并冷冻冬眠”的方式飞行是不现实的，由此也导致后续情节中冬眠“苏醒”时的矛盾。

女主人公本来处在“冷冻冬眠的睡觉”状态，但被男主唤醒了。她在冬眠舱里睁开眼睛时，就表现出很清醒的状态，清楚听到飞船上计算机的声音。而实际上，处在深度睡眠状态的人被唤醒后，第一反应是翻个身继续睡，不会那么清醒的。

科幻为何喜欢太空冬眠？

其实，不只这一部电影描写了以冷冻冬眠进行太空旅行，很多科幻电影都涉及到此话题。这缘于两方面原因。

第一，睡眠和冬眠具有某些相似性，至少从表面上看几乎是一模一样。动物冬眠研究发现，随着新陈代谢进入极端的微弱状态，身体和大脑的能量消耗大大降低，进入一种昏睡状态（生理功能几乎停止，接近死亡）；同时血小板和白细胞会从血液慢慢流向淋巴结，并囤积在那里，这可以防止因长时间静止而造成的血液凝块，并且避免将来体温恢复时可能导致肾脏损害的炎症并发。这些从外表上来看，好像与睡觉一模一样，曾经很长一段时间科学家也以为冬眠就是在冬天睡觉。

第二个原因，冷冻冬眠是伴随科幻小说诞生就兴起的，通过这种方式可以造成不同时空的“错乱”“穿越”，为主人公提供了情节铺垫。

而且，这种方式还受到正规科学研究机构——美国航空航天局的支持。它努力使科幻小说中的冬眠旅行成真，长期致力于此类技术研发，也取得了一定成果。研究发现，以37℃恒温为前提，若冷冻冬眠，那么体温每下降一度，新陈代谢就减慢约7%。目前所能控制的最低温是32℃恒定体温，它能保持神经系统功能正常，这关乎呼吸和心跳能否正常运行，是至关重要的。若再降低，就无法控制了，是致命的。

临床医学的低温冷冻

即使如此，冬眠研究依然给医学带来了新的启发和突破。多年来，医学的急诊领域一直寻求某种技术，可以争取更多抢救医治时间。

某些受伤特别严重的患者送到医院时，生命是以分钟为单位来计算的，时间极其宝贵。这时冬眠技术便能派上用场。医生们会以主动冷却的方式，使部分身体组织被动进入“冬眠”状态，间接“切断”组织细胞的血液供应（新陈代谢减慢，耗氧量减少），从而赢得抢救时间。同时，还会给患者注射小剂量麻醉剂，防止患者因冷却而身体发抖。

现在这种短暂冷却技术，在有些医院已成为一种常规抢救程序。那么，未来它能否用于太空旅行呢？

太空旅行需要冬眠

如果真实现《太空旅客》里冬眠120年丝毫不影响身体健康的技术水平，绝对是人类一大突破。然而若照目前研究发展，即使短暂的冬眠，对人类的太空探索仍是有很多好处的。

首先，可以减少物资供应。比如未来殖民火星时，从地球飞往火星约需6个月航程，船员进入冬眠状态，可以降低新陈代谢和能量消耗。这意味着原本6个月生活的食物、能源消耗可以压缩至1个星期，甚至根本不需要，大大节约发射成本，同时可以携带更多殖民装备，大大提升殖民效率。

其次，有益于宇航员的健康。失重状态下，宇航员的脊髓液会上升浸入头骨，增加脑压，这会导致大多数宇航员视力下降。另一方面，失重还导致宇航员肌肉萎缩和骨质疏松。在6个月航程中，避免这些健康隐患的最好方法，就是冬眠。不需要每天必须保持一定运动量才能维持肌肉骨骼正常，只需要在冬眠时给予肌肉和骨骼一定的神经刺激（微弱电刺激）就能实现。正常有意识状态下，微弱刺激也会让人感觉不舒服，但冬眠时人们根本不会觉察到。

再次，可以避免宇宙辐射。太空飞行会使宇航员长期暴露于宇宙辐射，导致严重的健康隐患，增加癌症风险。如果建造包裹宇宙飞船，甚至只是包裹整个居民区的大面积有效电磁护盾，成本也过于巨大。冬眠就是一种比较可行的解决方案。

因为冬眠会限制宇航员的活动范围，基本上全程只呆在小小的冬眠舱里。为冬眠舱建造磁护盾，则是可行的，能保护宇航员整个身体免受辐射。实际上，这种方案已经被提上了研究日程。

在浩瀚宇宙面前，人类短暂的生命，实在“惨不忍睹”。正因此，对人类冬眠的研究也显得很迫切。美国军方展开了更激进的实验，他们开发一种新技术，用低温盐溶液置换血液，以期把人快速冷冻、冬眠。新陈代谢将完全暂停，心跳也暂停，呼吸也会停止，大脑也不存在明显活动。目前只对狗进行了实验，快速置换血液后，冷冻冬眠了3个小时，然后被“唤醒”，成功恢复正常。未来，或许这些狗将成为第一批太空旅行的“乘客”。

本文源自大科技〈科学之谜〉杂志2018年1期 文章 欢迎您关注大科技公众号：hdkj1997