若被縮小光線槍射中，身體會發生什麼事？

流行文化，尤其是科幻相關的內容，充斥著各種巧妙的小玩意和令人難以置信的裝置。其中一個頗具娛樂性且可謂經典的，就是「縮小光線槍」，它是許多電視和電影情節中的常客，像是漫威的《蟻人》、《豆丁小靈精》等等。其原理很簡單——科學家擁有一把槍或裝置，能將日常物品甚至是人縮小到極小的尺寸。

這個想法其實並不新鮮——縮小的情節早在1865年，路易斯·卡羅爾的《愛麗絲夢遊仙境》中就已出現，儘管在那個故事裡，這更多是無釐頭的情節而非基於科技。然而，儘管它在故事創作上頗具潛力，但我們很可能永遠不會在現實中看到真正的縮小光線槍，而且你也絕對不想被它射中，這是有充分理由的。

質量可是個大問題

蟻人或許能藉由虛構的「皮姆粒子」輕鬆將自己縮小到極小尺寸，但在現實中，他若要縮小到昆蟲般的身材，很可能會把自己的身體搞得一團糟，這還算是委婉的說法。

想要縮小某物、某人或自己，首先會遇到的障礙就是質量守恆問題。簡而言之，這一基本原理指出，在封閉系統中，透過正常的化學或物理過程，質量既不能被創造也不能被消滅。把這個原理套用到一個正在縮小的人身上，就會發現，除非有辦法將身體的一部分質量轉化為其他東西，比如能量，否則其身體質量將保持不變。

然而，如果無法做到這一點，那麼蟻人或任何被縮小的人都會發現自己被壓縮到極不舒服的狀態。由於質量不變而體積不斷縮小，人的身體會變得越來越密集。這聽起來或許無足輕重，但對其生物組織卻有嚴重的影響（稍後會詳細說明）。

與此同時，我們身體中的原子，以及任何物質的原子，都有固定的大小。我們可能會把原子想象成微小的行星模型，中心是原子核，電子圍繞其運轉，但這太過簡化了。實際上，電子處於原子核周圍的能級上，這些能級被稱為電子殼層。如果原子被壓縮，這些殼層就會被迫靠得更近，但由於電子帶負電，它們會因靜電力而相互排斥。要克服這種力並維持壓縮狀態，需要巨大的能量。

但讓我們假設這是可行的。那接下來會怎樣呢？

假設你不論出於什麼原因（我們不做評判），用縮小光線槍射向自己，你的原子被壓縮，體型變得小很多。此時，你的原子被迫靠得更近，電子簡併壓力變得顯著。基本上，相鄰原子和分子的電子會相互推擠。儘管這裡可能有一些壓縮的空間，但總體而言，壓力會產生反作用力。這本質上就是阻止白矮星塌縮的相同壓力。這是由於泡利不相容原理，即同一原子中的兩個電子不能同時處於相同的量子態。

但假設你也克服了這個問題。接下來又會怎樣呢？嗯，像這樣壓縮原子可能還會導致電子進入原子核，引發電子俘獲——基本上就是一個電子被富含質子的原子核吸收。如果這種情況大量發生，被縮小者身體中原子核的組成就會改變，導致其中所含元素和同位素發生轉變。但比這更嚴重的是，實現這種壓縮所需的所有能量會產生巨大的熱量。新的縮小技術需要處理這個過程中產生的熱量，否則就等於把你煮熟了。所以你可能最終變小了，但卻成了一塊小小的「烤麵包」。

不幸的是，縮小一個人所需的能量最終可能會把人燒死。（圖片來源：DandelionFly/ xpixel/ charles taylor/ Shutterstock.com / 由IFLScience修改）

我們的身體在特定尺度下運作

即便縮小的物理問題已經夠棘手了，但生物學上的影響可能更糟糕。為了好玩，假設我們不知怎的發明瞭一種縮小光線槍，能克服我們已知的物理限制，那被縮小的身體會怎樣呢？

像細胞、組織和器官這樣的生物結構，需要特定的排列才能正常運作，如果它們被壓縮，就會停止工作。例如，細胞有一個最小的功能尺寸，因為它們包含細胞器。如果它們因縮小而被壓縮，構成細胞膜的脆弱磷脂雙分子層可能會破裂，就像一個氣球被越擠越小一樣。

與此同時，我們的器官在特定尺度下發揮功能。如果有人被縮小，他們整個內部結構都會被破壞。這可能會損害他們做重要事情的能力，比如呼吸，甚至是在體內迴圈血液。

以肺部為例，它依靠巨大的表面積透過氣體交換吸收氧氣。這是透過數百萬個肺泡——位於呼吸道末端的微小氣球狀結構——來實現的，肺泡在吸氣時擴張（吸入氧氣），在呼氣時收縮（排出二氧化碳）。然而，在被縮小的人的身體中，這個至關重要的表面積會減少，這意味著根據他們縮小的程度，可能難以交換足夠的氧氣或二氧化碳以滿足自身需求。這要麼會導致缺氧（氧氣不足），要麼會導致高碳酸血癥（二氧化碳過多）。

不幸被縮小的人可能還會遇到的另一個問題是新陳代謝加快。一個小小的人很快就會發現周圍的世界變得寒冷許多，因為他們身體的表面積與體積之比更大，這意味著他們會迅速向環境散熱。許多小型物種為瞭解決這個問題，進化出了更高的新陳代謝率，所以被縮小的人可能會發現，為了保持體溫，自己的新陳代謝突然飆升。

為了克服這個問題，被縮小的人可能每天都要吃掉幾乎相當於自己體重的食物才能維持。

當然，這些對被縮小的人的結果都是假設性的，而且面臨這種命運的人還會遇到無數其他無法克服的物理和生物學問題。鑑於這種情況，發明縮小光線槍還值得嗎？我想答案取決於你要用它做什麼，以及你對被縮小的人有多討厭。但如果你是某個邪惡天才，只想恐嚇敵人，或許有更便宜、更有效的方法。然而，如果你想自己體驗一下，或許可以尋找其他目標。