被光速飞行的质子击中会怎样？

赵曦

我们已经知道，物体在高速运动时具有强大的能量，即使是很小的物体也会造成严重的破坏，比如一只飞鸟就能撞毁庞大的飞机，而一粒小小的子弹能射穿坚硬的头骨。那么，如果将物体的质量缩得更小，缩到一个质子那么小，它以光速向我们袭来，又会对我们造成什么影响呢？

说起是否能抓住质子，也许你首先会想，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，这个质子是以光速飞行的，我们怎么可能抓住它呢？

这么想就错了，要知道，质子是微小且无处不在的粒子，空气中、海水中甚至宇宙中，到处都存在着质子。我们时时刻刻都在与质子打交道，而这些质子并不会拐弯，当它们与人体相遇时，有的穿过了我们的身体，有的被身体阻隔在外。也就是说，假如一个质子向我们飞来，我们是一定能抓住它的，区别只是不同的身体部位“抓住”它，会产生不一样的结果罢了。

在宇宙中，存在许多高能粒子，科学家们为了判断它们对人体的伤害，做过许多试验。他们得到这样的结论，能量达到10MeV（兆电子伏特，粒子能量单位）量级的粒子能穿透皮肤软组织，但不能穿透骨头，超过150MeV的粒子可以穿过人的颅骨。那么，一个光速运动的质子，它的能量是多大呢？根据量能公式，我们算出来一个以光速运动的质子动能大约是469MeV，这样的话，这个质子很容易就能穿透人体，只是速度略有减缓。

不过，人体并不是空心的结构，其中存在着各种细胞和组织，就像水泥墙可以抵挡辐射一样，当质子撞上人体细胞时，它的能量也会得到不同程度的衰减，甚至最终停下来。因此，这个质子还是有可能被人体“抓住”的。

我们之所以害怕核武器，除了其本身巨大的爆炸能量外，后续的辐射伤害也是人们忌惮它的原因，而所谓的辐射，其实就是高能粒子撞击人体细胞时对其造成的伤害。那么，这个质子穿体而过或最终停留在人体内，会造成什么影响呢？

这个质子撞上人体后，必然会和体内的一个或多个分子相撞。撞击发生后，与核裂变反应相似，这个质子会破坏分子的化学键，说不定还会将其中的质子或中子给撞出来。这样一来，这些被撞的分子就丧失了它们原本的功能。好在，我们的身体中有成千上万的能实现相同功能的有机物分子，一些分子丧失功能对人体的影响不大。

但是，如果是核酸分子被撞，就有些影响了，因为这意味着基因突变，而基因变化不止影响单一细胞，也许会产生连锁反应，影响一系列生理过程，甚至还会遗传到后代身上。不过，基因突变也没有那么可怕，因为正常情况下，人体细胞的基因也会因为复制或剪切出错而不断发生突变。而细胞中存在着一套修复机制，能让这些突变忽略不计，使其不至于影响机体的正常功能。实在修复不了，细胞还会启动凋亡程序，使出错的细胞自杀，从而保证了整体的稳定。

如果这个质子没能穿体而过，而是停留在人体内，其影响很可能比穿体而过更大一些。根据物理定律，当一个高速物体撞上静止物体时，如果两者质量相近，其中的高速物体的能量会减半，但不会完全停止。也就是说，这个质子会在体内造成一起“连锁车祸”，给不同的分子造成不同程度的破坏，减少它们的寿命，导致身体的各个部位出现损伤。

被质子爆头后，阿纳托利·布格斯基的左脸完全瘫痪了

不过，说了这么多，如果真的被一个高速质子穿过身体，究竟会造成什么影响呢？历史上还真的有一个倒霉的人被质子穿脑而过。

这个倒霉的人叫阿纳托利·布格斯基，他是苏联的一位助理研究员，负责维护粒子加速器U-70。U-70是苏联最大的粒子加速器，一次会发射大约三千串质子流，每串质子流约有一千亿个质子，能量高达7.6万MeV。我们已经知道，数百MeV的质子会对人体产生一定的影响，甚至会杀死许多细胞。因此，可以确定，这些质子流对人体是非常危险的。

布格斯基在操作粒子加速器时保持着很强的安全意识，但意外的发生总是让人猝不及防。1978年7月的一天，布格斯基正在检修粒子加速器，他把头伸进了加速器里检查一个出了问题的部件，结果脑袋卡在里面。不料，此时一个安全装置突然失灵，机器中发射出一束质子流，质子流很快被加速到近光速，不偏不倚地向他的头部射去！

布格斯基当然反应不及，质子流穿过了他的头部。布格斯基认为他必死无疑，因此他平静地完成了“最后”的工作，记录下他对加速器的检测结果，然后等待死亡的降临。第二天，布格斯基的左脸肿胀到无法辨认的地步，他被立即送往医院，但是医生对此也束手无策，不知道能采取什么措施帮助他。高能质子烧毁了布格斯基左边脸颊的骨头，还损害了其中部分脑组织，他的左脸几乎完全瘫痪了。过了几天，布格斯基的脸部开始掉皮，看上去像腐烂的前兆。可是就在所有人都在准备为他料理后事时，他的脸却开始慢慢愈合了，又过了几个星期，他居然可以出院了。

虽然医生认为他可能会随时死去，但布格斯基直到现在还活着，已有70多岁高龄，只不过被各种后遗症折磨着：他最终失去了左耳的听力，并出现癫痫症状，左脸也完全瘫痪。值得敬佩的是，被击穿头部后，布格斯基的智力并没有受到影响，在后遗症的折磨下，他依旧凭借着自己的努力坚持学习，最终拿下了博士学位。

看来，高速质子虽然会给我们造成各种各样的痛苦，但人体具有强大的自愈能力，在遭遇质子“车祸”后，我们还是很可能存活下来的。当然，还是祈祷我们一辈子都不要遭遇这样的“车祸”为好。

我们的细胞时刻遭受着质子的“轰炸”