被光速飛行的質子擊中會怎樣？

趙曦

我們已經知道，物體在高速運動時具有強大的能量，即使是很小的物體也會造成嚴重的破壞，比如一只飛鳥就能撞毀龐大的飛機，而一粒小小的子彈能射穿堅硬的頭骨。那么，如果將物體的質量縮得更小，縮到一個質子那么小，它以光速向我們襲來，又會對我們造成什么影響呢？

說起是否能抓住質子，也許你首先會想，想要抓住一件物品，需要追上它或者至少要跟它保持相近的速度。但是，這個質子是以光速飛行的，我們怎么可能抓住它呢？

這么想就錯了，要知道，質子是微小且無處不在的粒子，空氣中、海水中甚至宇宙中，到處都存在著質子。我們時時刻刻都在與質子打交道，而這些質子并不會拐彎，當它們與人體相遇時，有的穿過了我們的身體，有的被身體阻隔在外。也就是說，假如一個質子向我們飛來，我們是一定能抓住它的，區別只是不同的身體部位“抓住”它，會產生不一樣的結果罷了。

在宇宙中，存在許多高能粒子，科學家們為了判斷它們對人體的傷害，做過許多試驗。他們得到這樣的結論，能量達到10MeV（兆電子伏特，粒子能量單位）量級的粒子能穿透皮膚軟組織，但不能穿透骨頭，超過150MeV的粒子可以穿過人的顱骨。那么，一個光速運動的質子，它的能量是多大呢？根據量能公式，我們算出來一個以光速運動的質子動能大約是469MeV，這樣的話，這個質子很容易就能穿透人體，只是速度略有減緩。

不過，人體并不是空心的結構，其中存在著各種細胞和組織，就像水泥墻可以抵擋輻射一樣，當質子撞上人體細胞時，它的能量也會得到不同程度的衰減，甚至最終停下來。因此，這個質子還是有可能被人體“抓住”的。

我們之所以害怕核武器，除了其本身巨大的爆炸能量外，后續的輻射傷害也是人們忌憚它的原因，而所謂的輻射，其實就是高能粒子撞擊人體細胞時對其造成的傷害。那么，這個質子穿體而過或最終停留在人體內，會造成什么影響呢？

這個質子撞上人體后，必然會和體內的一個或多個分子相撞。撞擊發生后，與核裂變反應相似，這個質子會破壞分子的化學鍵，說不定還會將其中的質子或中子給撞出來。這樣一來，這些被撞的分子就喪失了它們原本的功能。好在，我們的身體中有成千上萬的能實現相同功能的有機物分子，一些分子喪失功能對人體的影響不大。

但是，如果是核酸分子被撞，就有些影響了，因為這意味著基因突變，而基因變化不止影響單一細胞，也許會產生連鎖反應，影響一系列生理過程，甚至還會遺傳到后代身上。不過，基因突變也沒有那么可怕，因為正常情況下，人體細胞的基因也會因為復制或剪切出錯而不斷發生突變。而細胞中存在著一套修復機制，能讓這些突變忽略不計，使其不至于影響機體的正常功能。實在修復不了，細胞還會啟動凋亡程序，使出錯的細胞自殺，從而保證了整體的穩定。

如果這個質子沒能穿體而過，而是停留在人體內，其影響很可能比穿體而過更大一些。根據物理定律，當一個高速物體撞上靜止物體時，如果兩者質量相近，其中的高速物體的能量會減半，但不會完全停止。也就是說，這個質子會在體內造成一起“連鎖車禍”，給不同的分子造成不同程度的破壞，減少它們的壽命，導致身體的各個部位出現損傷。

被質子爆頭后，阿納托利·布格斯基的左臉完全癱瘓了

不過，說了這么多，如果真的被一個高速質子穿過身體，究竟會造成什么影響呢？歷史上還真的有一個倒霉的人被質子穿腦而過。

這個倒霉的人叫阿納托利·布格斯基，他是蘇聯的一位助理研究員，負責維護粒子加速器U-70。U-70是蘇聯最大的粒子加速器，一次會發射大約三千串質子流，每串質子流約有一千億個質子，能量高達7.6萬MeV。我們已經知道，數百MeV的質子會對人體產生一定的影響，甚至會殺死許多細胞。因此，可以確定，這些質子流對人體是非常危險的。

布格斯基在操作粒子加速器時保持著很強的安全意識，但意外的發生總是讓人猝不及防。1978年7月的一天，布格斯基正在檢修粒子加速器，他把頭伸進了加速器里檢查一個出了問題的部件，結果腦袋卡在里面。不料，此時一個安全裝置突然失靈，機器中發射出一束質子流，質子流很快被加速到近光速，不偏不倚地向他的頭部射去！

布格斯基當然反應不及，質子流穿過了他的頭部。布格斯基認為他必死無疑，因此他平靜地完成了“最后”的工作，記錄下他對加速器的檢測結果，然后等待死亡的降臨。第二天，布格斯基的左臉腫脹到無法辨認的地步，他被立即送往醫院，但是醫生對此也束手無策，不知道能采取什么措施幫助他。高能質子燒毀了布格斯基左邊臉頰的骨頭，還損害了其中部分腦組織，他的左臉幾乎完全癱瘓了。過了幾天，布格斯基的臉部開始掉皮，看上去像腐爛的前兆。可是就在所有人都在準備為他料理后事時，他的臉卻開始慢慢愈合了，又過了幾個星期，他居然可以出院了。

雖然醫生認為他可能會隨時死去，但布格斯基直到現在還活著，已有70多歲高齡，只不過被各種后遺癥折磨著：他最終失去了左耳的聽力，并出現癲癇癥狀，左臉也完全癱瘓。值得敬佩的是，被擊穿頭部后，布格斯基的智力并沒有受到影響，在后遺癥的折磨下，他依舊憑借著自己的努力堅持學習，最終拿下了博士學位。

看來，高速質子雖然會給我們造成各種各樣的痛苦，但人體具有強大的自愈能力，在遭遇質子“車禍”后，我們還是很可能存活下來的。當然，還是祈禱我們一輩子都不要遭遇這樣的“車禍”為好。

我們的細胞時刻遭受著質子的“轟炸”