引言:在我们的印象中,进行呼吸作用是人类不可或缺的重要功能,是维系人类生命健康的重要条件。而当我们在游泳的时候,由于水里面缺少氧气的存在,通常无法长时间地待在水里面。如果有一天,我们能在水里呼吸,你会觉得神奇吗?
从婴儿诞生的第一声啼哭开始,人类就与呼吸作用画上了等号。根据脑科神经的专家研究,人类只要停止呼吸两分钟左右,脑内的神经细胞就会开始因为缺氧而死亡。如果缺氧的情况继续下去,人体就会出现休克的现象,甚至会死亡。人类每时每刻都在进行呼吸作用,是保持我们生命体征的重要表现。我们可以从各种影视作品中看到,人们通常把手放在人的鼻孔,通过这个人是否还有呼吸来判断他是否已经死亡。从我们高中的时候,课本就告诉我们,我们呼吸作用吸入的是空气中的氧气,呼出的是二氧化碳。
空气中大概只有五分之一是氧气,当我们吸入空气的时候,人体的肺部就像一个气泵一样,将空气压入肺部。肺部的末梢有许多肺泡,肺泡是空气与血液连接的桥梁。在我们的血液中,有一种特殊的细胞——红细胞。红细胞会在氧气浓度高的地方与氧气结合,在氧气浓度低的地方与氧气脱离。红细胞这种特殊的性质可以把肺部吸入的氧气运送到我们人体各个部位,保持我们体内所有器官的正常工作,人体的血液循环又会将二氧化碳带到肺部呼出,这就是呼吸作用的全部过程。细胞中的线粒体在把氧气转化为二氧化碳的时候,同时也会为人体供能,这也是人体能量的主要来源。
通过学习这个过程我们会发现,人类内部的呼吸作用是通过血液来运输和携带的。从理论上的角度,既然都是液体,为什么人类在水里却不能呼吸呢?答案是因为普通的液态水能够溶解的氧气含量实在是太低了。空气中五分之一都是氧气,而在水中可能连千分之一都没有。如此低的氧气含量,跟窒息又有什么区别呢?按照这个思路,我们如果能够像水产养殖行业的增氧机一样将水里的氧气含量增加,或者寻找一种能够溶解人体所需氧气含量的液体,我们不就可以实现在液体中呼吸了吗?科学家告诉我们,这并不是异想天开,而是真的有可能实现的目标。
其实早在几十年前,已经有科学家用动物做实验,并且成功了。在这个实验中,科学家利用一种溶解氧气能力特别强的盐溶液,再向其压入高压的氧气。科学家使用实验用的小白鼠,将其放入这种特制的溶液中,小白鼠并不会出现挣扎的现象。这证明,小白鼠在这种液体里能够自如地进行呼吸作用。随后,科学家们又对溶液进行了升级。经过对多种液体的测试,科学家们发现了最适合液体呼吸的溶液是全氟化碳。
一直以来,人类海底最大的困难就是克服海底巨大的压强。即使是目前最坚硬的材料,也无法潜入过深的海底。但是如果这种能够呼吸的液体发明出来,将其填充进潜水舱。舱体就可以进入更深的海底,甚至能触摸到世界最深的马里亚纳海沟。