真空的含義是指在給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態，是一種物理現象。
我們打一出生，周圍就存在著一些看似理所當然的東西，其中之一就是地球的大氣層。它不僅為我們的身體提供了生存所需的氧氣，還向上延伸了約100公里，在重力的作用下為我們身體各處提供了10萬帕斯卡的壓力。此外，空氣分子還通過與人體之間的頻繁碰撞，與我們交換熱量。
如果我們把周圍的一切，包括空氣都拿走會發生什麼呢？也就是說：如果暴露在真空的空間裡，人體會爆炸、凍結還是沸騰？在電影《地心引力》裡，巴蒂舉起頭盔，馬上就被凍住了，這個正確嗎？今天就詳細分析下這個問題。
人體暴露在太空中會發生很多種可能性，每一種都有很好的理由作為支撐。
會發生爆裂、凍結、沸騰？
首先最直觀的想法就是：也許會發生爆炸！就像上圖中理查德·布蘭森（Richard Branson）在邁克·泰森（Mike Tyson）推理劇《月球重量級冠軍》(heavy Champion of the Moon）中邁克·泰森（Mike Tyson）摘下頭盔時發生的情形。這一想法很簡單，因為隨著大氣壓力的下降，我們知道太空中的水會先沸騰，然後再凍結，而我們身體裡70%的水沸騰時就會導致爆炸死亡。
除了身體內水沸騰，還有一個看似靠譜的想法：身體外部壓力下降，但身體內部的正常壓力會導致向外膨脹，發生爆炸？這想法聽起來也靠譜。
上圖：《地心引力》(2013)左；火星任務（2000）。
或者就像前面提到的《地心引力》或《火星任務》中的一樣，人體暴露在太空會立即被凍結，因為太空的真空首先會導致人體外層被凍結，霜凍會快速穿透身體直達核心？
或許，還有其他的物理作用？太空的真空，特別是從正常壓力環境到接近完全真空環境的快速轉變，這將與我們在地球上的經歷完全不同。那麼到底會發生什麼呢？
首當其衝就是肺部的氣體問題
首先需要擔心的是我們身體內像氣球一樣的肺，曾經在化學課中都學過一個最簡單的定律：波義耳定律。波義耳定律告訴我們，在其他條件（如溫度和質量）相同的情況下，如果降低一個系統的壓強，那麼它的體積就會增加。如果壓強降低兩倍，體積就會增加兩倍；如果降低十倍，體積就增加十倍。
所以如果在真空中肺裡有空氣的話，這相當危險！在不到0.5秒的時間內從一個正常的壓力環境過渡到一個（接近）完全真空的環境，空氣將沒有足夠的時間從肺裡平穩的逸出，膨脹的空氣就像一顆炸彈在肺裡發生爆炸，這種現象被稱為爆炸性減壓。因此肺部創傷的風險非常高，死亡既可能非常迅速，也可能非常痛苦。對於旁觀者來說，這種現象看起來不會很壯觀，但對於一個正在經歷它的人來說，這將是一場災難。沒有人會在這種創傷中存活。
假設肺部減壓的速度非常緩慢，也許在暴露在真空時，瞬間呼出了所有氣體，只受到了一丁點的創傷。肺部這一關算過了，那麼接下來需要擔心什麼事情呢？
身體膨脹
我們知道，一個上升到超高海拔（達到超低氣壓）的氣象氣球會發生爆炸，也許人體本身會跟氣球一樣，無法承受真空的空間也會發生爆炸？確實，氣壓的下降會讓人體內外壓力失衡！如果我們從一個巨大的壓力環境（比如深海壓力）一路快速地進入真空狀態，這確實可能會造成人體發生爆裂。但“只有”一個大氣壓的下降，即使從1瞬間到0，也只能給人體造成輕微的腫脹傷害，並不會發生爆裂。上文所說的“理查德·布蘭森”式的爆炸是不會發生的。因為人類的皮膚要比氣象氣球堅硬得多。
短時間內不會被凍結
至於其他的選擇，雖然人體最終會被凍結，但這需要很長時間才會發生。在真空中的只能通過熱輻射向外傳遞熱量，這個過程其實很慢，在地球上只有當人體接觸到非常冷的物質時，通過直接傳導熱量才會迅速被凍結；在真空的空間裡，沒有任何東西跟你接觸，只是向外輻射熱量。與此同時，在一段時間內人體還會從內部產生熱量。如果人體浸泡在比體溫低22攝氏度的水裡，都會比在真空的空間裡更快地凍死。
所以電影表現的方式都是錯的，人不會瞬間凍結，更不會爆炸！假設人體沒有因為快速減壓而導致肺破裂，那到底會發什麼？下面就是關於人體暴露在太空中的真實的描述，這也是為什麼一般的太空行走幾乎都是由宇航員成對完成的，必須有兩名宇航員。
暴露在真空中有90秒的存活時間
如果快速呼出肺部氣體，確實可以逃過肺破裂的傷害，但人體很快就會出現缺氧。由於身體組織的氧氣供應不足，在10到14秒就會失去意識。這段時間內人體仍然有能量控制肌肉和完成短時間的操作，但這段時間太短，無法實現自救，讓自己回到一個加壓的含氧環境。
暴露在真空裡，身體會碰撞到更大的體積，開始經歷一個更嚴重的症狀，那就是循環系統衰竭，這發生在減壓後的30秒左右，和一般的弛緩性麻痺，身體的肌肉無法收縮。從現在開始，還有60秒的時間可以讓其他人把你的身體帶到一個充滿氧氣的加壓環境。如果能在60秒的時間內做到這一點，那麼所有的減壓症狀都是可逆的，並不會給你的身體造成永久性的損傷，但如果不能，細胞損傷和死亡將是永久性的。
庫布里克的《2001太空漫遊》是最接近正確正確答案的一部科幻電影，其描述了弗蘭克·普爾的死亡過程。
在現實生活中，人類歷史上只有一次太空探索者以這種減壓的方式死亡，那就是1971年的聯盟11號災難，其導致了三名蘇聯宇航員的死亡：弗拉迪斯拉夫·沃爾科夫、喬治·多布羅沃斯基和維克多·帕特薩耶夫。
暴露在太空中死亡後，身體會發軟，會膨脹到正常體積的兩倍，全身發紫。如果時間足夠長就會被凍結。
總結：遇到減壓事故應該怎麼做
其實人類之前也對狗、黑猩猩做過減壓實驗。因此才得出了暴露在真空中90秒的限制，在90秒的時間內加壓，狗會恢復意識，失明和腫脹會逐漸消失，大約10到15分鐘後，狗的行走能力恢復。然而，暴露在真空條件下120秒的狗幾乎都會死亡。從1965年到1967年的實驗中，黑猩猩可以在真空中存活到3.5分鐘（210秒），其中一隻在3分鐘後出現永久性腦損傷，另一隻在減壓過程中心臟病發作。
人類也有減壓事故！1965年，約翰遜航天中心的一名技術人員意外減壓，《科學美國人》這樣描述這個故事：
在休斯敦約翰遜航天中心的一個真空室裡，一名技術人員不小心弄斷了一根軟管，致使其宇航服減壓。12到15秒後，他失去了知覺。在他的宇航服被加壓到大約海拔3000米的壓力時，他在27秒的時候恢復了意識。這名男子事後說，他昏迷前最後的記憶是舌頭上的水開始沸騰，以及在事故發生後的四天裡失去了味覺，但除此之外他沒有受到任何永久性的損傷。
因此，遇到減壓，首先要做的就是不能憋氣，儘量讓肺部氣體快速排除，然後在最後10秒鐘失去意識之前，儘可能把自己的身體放在一個方便救援的位置上，如果救援人員在90秒內能儘快找到你並給你加壓，就有可能存活！
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