微速訊：如果你我變成一個原子......

在《西游記》中，孫悟空具有很多令人羨慕的本領，其中一項就是能隨意變小，既可以縮小成人類孩童，也能像一只蒼蠅那么小。如果他繼續變小，小到只有一個原子那么大，會發生什么事呢?

縮小成原子不容易

孫悟空是如何把自己變小的，他能不能小到像一個原子那么小?從物理學角度來說，變小可能有兩個途徑，一是將組成身體的微粒變小，二是減少微粒的數量。眾所周知，所有物質都是由原子組成的，當然，如果繼續往下分，原子還能被分成質子、電子乃至夸克，不過鑒于太小的微粒對物質的性質影響不大，而且目前我們的科技水平只達到操縱原子的程度，因此這里我們只考慮改變原子縮小體型的方法。

(相關資料圖)

縮小原子并不容易。原子是由原子核和電子組成的，雖然原子核和電子都比原子本身要小得多，而且原子內部十分空曠，原子核就像足球場中央的一粒芝麻，但是要把這個“足球場”擠壓成一粒“芝麻”非常難，因為原子核中的質子和中子是靠強核力結合在一起的，電子與原子核則是靠電磁力結合到一起的，隨著原子擠壓縮小，這種結合力會轉變成斥力，阻止粒子繼續接近。如果一意孤行地壓縮原子，原子可能會自我引爆。

那么，減少原子數量來縮小體型是否可行呢?某些程度上說，這是可能實現的。據估算，一個體重70千克的人由70億億個原子組成，數量龐大的原子構成了身體的每一個細胞、組織乃至器官、系統，因此，從中減去一些原子，想來不會造成什么嚴重后果。不過，如果原子數量大量減少，人體也會逐漸“崩潰”。

我們要面對的第一個難題是體重。根據美國科學家計算，如果把一個人縮小至1/70而體重卻不變的話，其體重對他小小的腳丫子產生的壓力將是原本的1萬倍，螞蟻般的大腿將難以承受大象的重量。體型變小還將影響生活質量，在身體的各個部位同時縮小的情況下，皮膚縮小的比例遠遠比不上器官體積縮小的比例，這意味著熱量散失的速度將大大超過產熱的速度。比如一個縮小至原先身體1/70的人，用來散熱的皮膚表面積會只剩下1/5000，而產熱的身體器官質量將只剩下1/350000，產生熱量的速度與身體的質量是呈正比的。在這種情況下，為了給身體提供足夠的熱量，我們每天都得吃和體重一樣多的食物，日常生活將被食物占滿。

隨著原子數量的減少，身體受影響的程度將逐漸增加。人體的司令官——DNA是由原子組成的，我們也許可以從構建DNA的分子中去除原子，但一旦原子數量少到DNA的結構被破壞，它就無法再發揮指揮功能。身體器官缺少過多的原子也會影響功能，太小的眼睛看不見東西，太小的耳朵聽不到聲音，太小的嘴巴吃不了食物。因此，減少原子數量來變小的方法也是有極限的，變小成一個原子基本不可能。

變小成原子會怎樣

雖然從現實的角度來說，孫悟空不可能小成一個原子，但孫悟空可是神仙，如果他有什么神奇的方法將自己變成一個原子，那么他會經歷什么事情呢?

我們對原子最大的印象就是它非常小，小到什么程度呢?一根頭發絲的直徑差不多相當于50萬個碳原子排列在一起。如果我們縮小成一個原子，所有的一切都會變得巨大起來：空氣中漂浮的氮氣、氧氣和二氧化碳是由數個原子組成的，它們的體型都是原子人的幾倍;想要走過一根頭發絲直徑那么短的距離，都需要數不清的時間和力量;平時微小得不認真看就會忽略過去的螞蟻對原子人而言，就相當于一座難以攀登的高峰。

最糟糕的是，到處充滿障礙物的原子人的世界還可能是一片漆黑的。我們能夠看到物體是因為物體發出的光或者反射的光進入了人眼并被大腦感知到，黑夜之所以伸手不見五指就是因為能夠進入人眼的光非常少。如果我們變成原子人，若是想看到周圍的物體，同樣也需要有足夠多的光子進入眼睛并被感知到。但是，對于原子人而言，即使眼睛和大腦都仍然能夠正常工作，進入眼睛的光也將變成一個個光子，這些光子難以將世界的全貌拼湊出來，原子人的眼前要么是一片漆黑，要么是斑駁陸離。

不過，雖然看不清楚，原子人也許也可以正常生活，因為對他們而言，靈敏的觸覺足以感知周圍的世界。原子人的強大觸覺來源于量子隧穿效應——在宏觀世界中，一個網球被打到墻上，它會被墻面彈開，但是，在微觀世界，一個原子撞到一堵墻，它卻可能出現在墻壁的另一側——原子人通過感應“墻壁”兩側的能量變化就能知道周圍物質的變化。運用這個效應，人們造出了掃描隧道顯微鏡：掃描隧道顯微鏡的探針針尖上可以做到只有一個原子，那個原子在靠近其他原子時會根據電子云的變化摸索出周圍的原子，并將圖像呈現出來。

雖然生活中充滿了障礙物，不過原子人也有獨特的運動方式——量子糾纏。量子糾纏是一種神奇的理論：如果有兩個量子，其中一個身處地球，另一個遠在月球，改變在地球上的量子的狀態，月球上的那個量子的狀態也會立即改變，而且這種變化是瞬間發生的。也就是說，如果一個地球上的原子人想對月球上的東西做什么事情，只要在地球上反著做，他在月球上的“分身”原子人就會自動地再反過來做，反反得正，地球原子人不費吹灰之力就能達成目的。

原子人想要跨越一條“發絲河”、翻越一座“螞蟻山”，通知月球上的分身做吧;如果想足不出戶就看遍世界，月球上的分身還可以成為“偵查兵”，通過“心靈感應”把月球上的故事傳遞給地球上的原子人;每個月球分身都是一個量子點或量子阱，可以用來存儲量子信息，這些量子信息不會失真，還能在瞬間把遠處偵查到的信息傳回“家”。

原子世界可能發生的事情我們至今也只了解了皮毛，雖然一個人變小成原子不太可能，但這不妨礙我們展開天馬行空的想象，說不定這些神奇的想象終能在未來的某一天成為現實。