探索“小宇宙”为何这样难？(9)

                        ----手机辐射与小宇宙探索

                                     都世民

随着现代科学技术的迅速发展，人类生存环境的变化给人类生存带来了危害，已被全球人类所关注。如今人类所关注的主要威胁包括水、空气中的雾霾、土壤、辐射（核、电磁、光）、转基因、微细粒子等，除此而外，还有地震、台风、龙卷风、飓风、泥石流、火山、洪水、森林大火、虫灾与病毒(蝗虫、棉虫、禽流感病毒、埃博拉病毒等)等。人类面对这诸多威胁，一直在寻找解决办法，一方面探索大宇宙，寻求预测手段，防范方法，力求损失最小。另一方面是研究小宇宙，研究对人类生存有直接影响的，从人的五官（眼、耳、鼻、舌、身）进入人体的危害，探索危害的机理、检测手段、管理体制、治疗方法等。

然而人类在发展新科技时，既想为人类造福又想谋求最大经济利益。一旦新技术产品投向市场，其正面和负面效应也随之显现。往往负面效应落后正面效应，时间延后有长有短。对于那些肉眼看不见的危害，往往会形成社会争论的焦点，延续很多年。造成这种状况的原因：

1.经济利益驱使；

2.研究负面效应的投资热情和研究热情低；

3.检测手段不具备、不普及、不标准；

4.负面效应的受体往往是人类自己，通常负面效应的影响是多方面综合效应，很难区分开，给研究工作带来很大难度；

5.对人体危害的研究，通常不能用人来做试验，而是通过动物或作人群比对调查等方法，其说服力受到限制。

手机辐射对人体健康的危害长期无定论

无论是学术期刊论文，还是各个网站的博客、文库论文、百科词条，大都认为手机电磁辐射对人体健康的危害尚无定论。特别是手机电磁辐射是否会增加癌症的发病率，更是无证据证明。

“尚无定论”就是说手机电磁辐射与危害性这两者之间的关联度存在争议。分歧点是什么呢？笔者归纳如下：

1. 手机电磁辐射是否会对人体健康产生负面影响？有两种截然不同的看法。

2. 手机电磁辐射对人体健康产生影响的前提条件是什么？这包括手机的使用频率、辐射功率、近场辐射特性、手机离人体的距离、手机靠近人体的部位、持续使用时间、比吸收率的极限门值、比吸收率的测试方法等。

3. 研究手机电磁辐射对人体健康影响有多种方式方法，哪种方法可信度高？

4. 手机电磁辐射对人体健康的危害，主要体现在脑部、眼睛、肾脏、生殖器官、血液、神经系统、免疫系统、新陈代谢等方面。不同研究团队研究的部位是不同的，相互看法也不相同。

5. 电磁辐射对人体健康的影响机理的分析和验证，是单纯热效应影响，还是既有热效应，又有非热效应。相互看法也不相同。

6. 手机电磁辐射对人体健康的分析模型和定量分析方法，如何通过试验验证，创建成熟的分析理论。研究者做法也不相同。

7. 对不同年龄、体质的人群如何区分？

8. 对于人类生存环境中不可避免的影响因素(包括水、空气、食物、噪声、电磁辐射等因素) 如何区分它们对人体健康的影响。

如今有些人将“尚无定论”解读为手机电磁辐射对人体健康无影响。显然这种解读是不对的。

9. 医学上对脑癌发病原因也不很清晰，电磁辐射进入人体后，产生的影响能否自己修复，如何关联？

10. 对长期效应如何评估？如何跟踪定量分析？

手机辐射对人体健康的危害的研究方法

手机电磁辐射对人体健康的危害的研究是在过去研究的基础上，逐步改进和发展。电磁波的应用已有百年的历史，随着电磁波的广泛应用，无论是频谱占用率愈来愈高，辐射功率愈来愈高，电磁波覆盖的空间几乎无处不在，想找一电磁波静区非常困难。因此电磁波对人类的影响也就更加受到关注。加上手机的使用比雷达波等更接近人，使用时间愈来愈长。

1.热效应和非热效应

早先，研究者是将电磁波辐照到小动物身上，在微观层面观察电磁波进入动物体内产生的变化。这种变化称作电磁生物效应。可以归纳为两种：热效应和非热效应。其机理可以解释为生物组织内部有自由电荷，在交变电磁场作用下，带电粒子和正、负离子会产生迁移，从而产生传导电流，在定量分析时，引入电导率来表征这类属性。

另外，生物组织在电场作用下呈现介质特性，这可以解释为生物组织的分子中的束缚电荷，在电场作用下呈现的特性。而生物组织中的带电粒子在电场作用下，还要呈现极化特性，包括电子极化、离子极化、取向极化和空间电荷极化等.

然而正、负电荷，还会产生偶极子矩，称之为极性分子。例如水分子就是有较大偶极子矩的极性分子。而氨基酸中的氨基、酸基，核普酸中碱基和磷酸基都会产生偶极子矩。这些大分子的偶极子矩，是这些局部电磁偶极子矩的矢量和。在电场作用下，正、负电荷被电磁感应，导致偶极子矩和极化状态的改变，它会改变分子的构象。基于上述机理，在宏观层面将上述效应归结为：热效应和非热效应。

2.热效应对人体健康是益还是害？

在给定功率、频率、极化、时间的前提下，生物体内各个层次生物组织吸收的电磁能转变为热能。这是因为在交变电磁场作用下，极性分子会产生碰撞和摩擦，从而产生热量。当此热量超过生物体新陈代谢能量时，生物体局部会产生体温上升，使生物体传热机能混乱，最终导致生物体组织破坏和死亡。

然而人体血液、脂肪、淋巴等组织的主要成份是水，水分子是高极性分子，当频率足够高时，在交变电磁场作用下的极性分子的极性变化，会跟不上交变电场变化，导致驰豫过程。当频率更高时，会产生滞后效应，导致介电损耗产生。这种机理解释，认为磁场对生物组织无影响。基于上述机理解释，手机电磁辐射不会产生明显体温上升。

电磁波照射到人体后所产生的热效应，在业界是无争议的。但是热效应对人体健康是益还是害？还在研究之中。这是业外人士困惑的问题。为什么微波既能致病，又能治病。

研究者刘静提出：对中晩期癌症患者实施微波诱导发热全身热疗法。试验证明可以抑制小白鼠B16-F10肺转移黑色素瘤生长，免疫应答増强，肿瘤细胞増加速率下降。

电磁波照射到人体后，所产生的热效应是福还是祸？这中间的“转换开关”在哪里？尚未知晓。除此之外，还有用微波实施对人体局部(如脑瘤)加热，来杀死癌细胞的研究。

手机辐射对人体健康的影响的研究一直争论不休，在百度网页或道客巴巴网页可以查阅到相当多的论文、博文及相关资料，观点十分对立，其争论焦点与非热效应关系很大。而非热效应与致癌问题相关。

3.电磁辐射的非热效应争议

在学术界，对电磁辐射的非热效应争议很大，从事理论分析的专家认为不存在非热效应；从事实验研究的专家则认为存在非热效应。

从化学平衡的角度看，认为无非热效应的根据是：Ｗien的第二效应，需要电场强度大于10的７次方V/m,才会使化学反应的平衡常数有所改变。这也就是说在低强度电磁辐照下，是不会破坏化学平衡状态。

可是认为有非热效应的研究者对此说法不认同，他们认为单纯根据Ｗien的第二效应的估计不精确。这是因为手机电磁辐照下，化学反应导致反应物不断减少，而生成物不断增加，这就使反应物和生成物的浓度与辐照强度有关，这种变化可用等效介电常数来分析。除此而外，还有一个极化因子，它与辐照强度不成线性关系。更重要的是通过试验观察到，在一定条件下，在微波腔中气-液界面的场强可以达到很高的数值。因此单纯根据场强的大小来判断化学平衡是否变化，其结论是片面的。

如果从电磁辐照对化学反应系统自组织行为的影响角度看，一个偏差平衡很大的开放化学体系是具有自组织过程的能力，该系统在不断与外界交换物质和能量过程中，就有可能从原先无序的混乱状态变成一个有序状态，这包括时间上、空间上、功能上。也就是说通常作为噪声或干扰的低强度电磁辐照有可能导致系统产生很大变化。

以上是从宏观层面来分析非热效应。若在微观层面，手机电磁辐照是微波频段、非电离辐照。其光量子的能量相对化学键键能来说，其量值相当低。比如在2.45GHz，其光量子的能量约是10的负5次方eV，而最弱的氢键键能是0.04-0.44eV。因此微波辐照不可能破坏化学键。

但是美国学者Volk N D等，研究结果表明：当微波光量子数量足够多时，也会对化学键产生影响。另外，Yang L J等研究者，与Huang K M等研究者的研究结果都表明：微波辐照可以对氢键发生影响，这是通过扭曲方式使氢键空间构象发生改变，这就导致化学反应的进程和生物个体的人发育产生变化。

上述不同观点产生的原因可以归纳为：

一是从微波热效应中检测出非热效应的概率相当低，通常只有1％；

二是因为检测非热效应的工作相当复杂而且很困难；

三是生物体固有的个体差异较大，导致很多实验结果不能重复，甚么导致相互矛盾的结论，难以定夺。

笔者现在是从人体外部用电磁辐照剌激的角度来讨论小宇宙探索，也可看成与脑神经回路在非侵入式情况下，实施另一种电信号剌激，这种信号是肉眼看不见的，很明显两种方法的研究都是相当困难的。其区别是：前者是以懂电子学、电磁学的研究者为主，他们的方法和结论及对机理解释易被从事电子学专家所理解。但后者的研究人员主要是生物学、医学、脑神经专家，他们的结论和解释就让电子学专家难以理解。a

从电磁学的角度看这一问题，目前国内外不少专家学者仿效人体头部模型，将其栅格化，利用电磁学大量实证后的矩量法、时域有限差分法等，利用计算机模拟，分析电磁辐照对人体影响，但因人体组织成份复杂，设定分析参数困难，验证更难与人体一致。尽管现在有一些志愿者配合研究者做一些试验，毕竟这些结果很难有普遍性，因为每个人的体质不同，生活环境也不同，例如人的免疫系统、平衡功能、饮食、运动、心态等诸多因素难以一一孤立进行研究。要做出肯定的结论也是何等困难的事情。

另外，其它研究方法也往往受争议，例如在实验室中对暴露在手机辐射下的精子进行检测，这与人体正常生活状况不一致，而且不同的人的精子成活力差别甚大；而对去生育诊所的男性进行问卷调查的结果，所作的结论更难令人信服。至于对动物做的试验结果只能是间接说明问题，毕竟人是高级动物。

不久前,英国埃克赛特大学的研究者菲奥娜•马修斯（Fiona Mathews）博士指出：研究出来的一致结果是：接触手机会使精子活性下降一定比例，约8%左右。还指出：手机对精子造成损伤的机制还不清楚。研究者推测：手机产生的射频电磁辐射扰乱了精子的生产周期抑或对DNA造成损伤。另一个可能是热量效应影响了精子，不论是手机直接传热还是通过辐射间接传热。

总之，人类对小宇宙的探索是由来已久，无论是想从体内引出信号，还是从体外向体内输入信号，问题都是很复杂，涉及诸多学科，融合难。无论从宏观层面还是从微观层面，许多奥秘有待揭开。