问题

假设人被一个纳米丝拦腰切断,是否可以继续活着?

回答
这个问题,如果用一个字来回答,那就是“不可能”。但这背后涉及的生物学原理,却相当复杂和残酷。

想象一下,当一根比头发丝细万倍的纳米丝,以极高的速度和精确度横扫而来,它所造成的伤害,远非我们平时理解的刀伤那么简单。纳米丝的极细意味着它拥有难以置信的切割能力,它不是简单地将组织撕裂,而是能够像一把无限锋利的刻刀,一寸寸地切断构成我们身体的每一个单元,包括最坚韧的血管、神经,以及支撑我们站立的骨骼。

当纳米丝掠过腰部,首当其冲的是我们的皮肤,然后是脂肪、肌肉、内脏器官,以及贯穿身体的脊柱、主动脉、下腔静脉、脊髓神经等等。这并不是一个“切口”,而是一个彻底的、从物理层面上的“分离”。

让我们从最关键的方面来谈。首先是循环系统。我们的心脏就像一个永不停歇的泵,通过主动脉和各种动脉将富含氧气和营养的血液输送到全身,再通过静脉将二氧化碳和代谢废物带回心脏。腰部是这个循环的关键节点,连接着上半身和下半身。一旦被纳米丝拦腰切断,主动脉和下腔静脉会被瞬间撕裂。这带来的结果是什么?是失血。大量的血液会瞬间喷涌而出,而失去血液的供应,上半身和下半身的所有器官,包括大脑、心脏、肺等,都会迅速缺氧,生命活动随之停止。即使有瞬间的反应,身体也无法在这种规模的失血面前维持哪怕一秒钟的正常生理功能。

其次是神经系统。我们的大脑通过脊髓和遍布全身的神经来控制和感知一切。腰部切断意味着脊髓被彻底阻断。脊髓是连接大脑和身体其余部分的“高速公路”。一旦被切断,大脑发出的指令将无法到达下半身,身体的感知信息也无法上传到大脑。这意味着,切断部位以下的整个身体,将彻底失去控制和感觉,如同一个断开连接的电子设备。即使有某种奇迹让血液循环暂时维持,大脑与下半身的联系也已不复存在。

再者,支撑我们身体的骨骼结构,也就是脊柱,同样会被纳米丝瞬间摧毁。脊柱不仅仅是骨头,它保护着我们脆弱的脊髓,同时也是我们身体主要的支撑结构。被切断意味着我们身体失去了最重要的支撑,上半身和下半身会因为重力而立即分离,身体的整体形态将荡然无存。

更微观的层面,构成我们身体的每一个细胞,都需要氧气和营养才能生存。而这一切的输送都依赖于血液循环。切断腰部,意味着为身体下半部分输送血液的“水管”被瞬间切断,细胞在几分钟内就会开始死亡。同时,与外部环境的接触面会急剧增大,这增加了感染的风险,但即便没有感染,身体的机能丧失也已经比感染来得更快。

所以,从任何一个角度来看,一个人被纳米丝拦腰切断,都意味着生命的即时终结。这并不是一个简单的“无法存活”,而是身体从根本上、从物理上被撕裂、分离,导致所有维持生命的系统在瞬间崩溃。这就像试图让一台复杂的精密仪器在核心部件被瞬间移除后还能继续运转一样,是违背最基本的物理和生物学规律的。

网友意见

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  • 有个很关键的因素:切割的结构是不是流体?
  • 用线切割流体和刚体的后果是截然不同的,这就是所谓的抽刀断水水更流。
  • 界定一个东西是固体和流体与观察的尺度有关。
  • 先想象一个极端的情况假设有一条直径是皮米的线(1pm=10^-12 m),这是用它来切割一块金属( 原子级别是10^-10 m ),他都能穿过原子之间的间隙,即使与原子碰撞也能将原子排开,也就是不会对物体造成损害。这时候物体可以粗略看成是具有流体的性质。
  • 回到人的例子, 人体大部分的结构在纳米尺度是流体
  1. 人体最大的组分——水(包含溶解的离子),在纳米尺度当然是流体。
  2. 生物膜——脂质,和水一样也是流体。
  3. 蛋白质——尺度是百纳米,这意味着如果不幸纳米线拦腰切过的话,有一定概率被截断,这意味着有部分蛋白质被破坏。人体每时每刻都有大量的蛋白质降解掉,这一纳米薄层对人体来说影响不大,很快就可以得以恢复,当然也不会致命。
  4. DNA——这囧了,完全展开的长度是m的尺度的,就是固缩为染色体也是微米(μm)尺度的,也就是一碰到线的话基本挂定了,也就是DNA断裂。不过DNA断裂对人体来说不会陌生,人体有很好的机制来修复这种损伤。即使即使是修复不了了,也不会立刻致命的,DNA对细胞的作用要通过DNA→RNA→protein的过程,也就是有延时,所以影响不会立刻体现出来。细胞检测到DNA破坏得太厉害后会激活细胞凋亡,也就是这一层的细胞部分清除掉了,但这个过程有足够时间复制出新的细胞。
  • 所以,死不了哦



……待续

———————————— 万恶的纳米线————————————


考完试了,感谢大家一起讨论,之前没时间,几个问题补充一下……

  • 纳米尺度的小分子

像水啊,脂质啊,离子啊,应该没什么争议,因为他们之间不太依赖各种键来维持宏观的结构。但是像骨头这种有一定宏观结构的“固体”呢?现在去掉其中的细胞和营养液,就把焦点放在固体的分泌物——骨盐。

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骨骼的结构,其实也是细胞核周围的分泌物(骨盐), 骨盐其实也不是一整块固体,中间有很多沟沟洞洞,是营养物资的通道。

骨骼的再生,骨骼的其实也是不断更新的。

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这个争议比较大,主要是这样两个疑问:过去是不是切开?假如切开了能否连上?

1、过去是不是切开?

1nm的确比较纠结,如果是一条“皮米线”,应该不是问题。结果应该如#Ruki所说“切线足够小以至于只会影响瞬间的电子云运动的话,我觉得不能形成完全意义上的"切断",分子间作用力还是可以(部分)保留。”也就是没切开啦。。。

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1nm, 这个问题很无奈,如果是0.5纳米应该就没什么争议了,分子间范德华力作用距离就是0.几纳米那样,如果只是分开这么多,一下就粘回去了

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科学实验能否证明?其实自然现象已经证明,一束中微子可以穿过地球,总该不会吧地球(应该也是固体)切成两半吧。。有人会觉得这不行,这是一种波,不是线,其实吧,纳米线的波粒二象的波动性性已经很明显了,何况是皮米线呢?

那如果就是“纳米线”呢?应该会破坏部分化学键,但也只是部分,因为薛定谔养了个猫。

*这个问题可能还要考虑波粒二象性

*啊 不该是一束 是一面中微子 牵强了

2、那如果就是被破坏了,还全都破坏了,连不连得上?

什么是连上?就是回到了再低势能的点,参照前面的图,稍微远一点是能回复的,但如果超过了阈值就要各奔东西了。

0.5nm对分子毫无压力,1nm也不算太离谱,但差不多在阈值的位置,不大好说。科学上能否证明?两块光滑的金属,把它们放到一起,变成一块,自然界也有——壁虎的脚。所以就是把分开的两块原来表面完全光滑的骨盐放在一起,也会接合合到一起的。

就是你硬把他们掰开,只要距离合适,也是会“愈合”的。#韩冬:如果骨头断了,将两块断骨对接好,成骨细胞可以完全修补好,直到和健康人的骨头没有区别。



  • 百纳米测度的大分子

生物体主要是核酸、蛋白质和多糖。

1、这时第一个疑问还是一样,只要线直径小于键距,no problem!大于也差不多,不同的是大分子是单分子,所以断了就断了,没有猫了。

2、连不连得上?单分子在空间上没有其他原子的束缚,所以断开后有可能迅速跑开,但也有一定概率重新碰到一起,只是概率变小了。

蛋白被破坏其实很正常,DNA断裂也不是什么罕见的事。大家的问题主要集中在如果这些大分子刚好处在关键的地位,然后又碰巧再生不了,比如神经细胞的DNA断了,细胞外连接的蛋白分子断了。这是有可能发生的,应该也是会有影响的。但也不一定致死,像脊髓的神经细胞是一束的,细胞连接不一定在一个平面。有点抽象,画个图:


*细胞骨架(不是细胞外连接)断了其实危害不是很大,细胞内的骨架系统本来就是高度动态的。

  • 切割的速度

速度的快慢的确也是个很大的影响因素,不过也要注意这个问题的尺度,化学键的断裂和生成时间是皮秒的量级,这个线要多快的运动?超光速?


—————————————这是实验——————————————

这个问题越分析越虚幻了,咋办?实验才是王道!!很多人在在评论中都提到了实验,但过于分散。在这里只是借用一下大家的思想,整理一下,不是完全本人原创性的想法。

*实验应该不会太理想,因为纳米线制作不出来,只能初略模拟。

  • 简化问题

平面内切割柱体,可以先验证在一个平面各种假设是不是正确。

再次简化为验证在薄层上成不成立。

实验的时候可以制造一个粘性合适的薄膜,像肥皂膜之类的东西,然后用细小的点状物迅速穿过,看能否实现不破。

大概就是一个肥皂沫圈模拟细胞膜,小点模拟纳米线,当然肥皂沫粘性足够大,点要够小。如果不能接合回去的话,肥皂沫破裂;反之不然。

  • 细胞实验

想法较为直接,就用一条线快速从细胞中部划过。

考虑到细胞比较难固定,细线很难做整体的运动,所以采用固定细线,运动细胞的做法,让细胞高出落下获得初速度。下落平面采用液体缓冲,最后只要看细胞是完好的,还是一份为二,还是破裂。

这条线应该要用纳米碳管,长度以两倍细胞直径合适。

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