真空的含義是指在給定的空間內低于一個(gè)大氣壓力的氣體狀態(tài)，是一種物理現象。
我們打一出生，周?chē)痛嬖谥?zhù)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(wàn)帕斯卡的壓力。此外，空氣分子還通過(guò)與人體之間的頻繁碰撞，與我們交換熱量。
如果我們把周?chē)囊磺?，包括空氣都拿走?huì )發(fā)生什么呢？也就是說(shuō)：如果暴露在真空的空間里，人體會(huì )爆炸、凍結還是沸騰？在電影《地心引力》里，巴蒂舉起頭盔，馬上就被凍住了，這個(gè)正確嗎？今天就詳細分析下這個(gè)問(wèn)題。
人體暴露在太空中會(huì )發(fā)生很多種可能性，每一種都有很好的理由作為支撐。
會(huì )發(fā)生爆裂、凍結、沸騰？
首先最直觀(guān)的想法就是：也許會(huì )發(fā)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(shí)發(fā)生的情形。這一想法很簡(jiǎn)單，因為隨著(zhù)大氣壓力的下降，我們知道太空中的水會(huì )先沸騰，然后再凍結，而我們身體里70%的水沸騰時(shí)就會(huì )導致爆炸死亡。
除了身體內水沸騰，還有一個(gè)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(huì )導致向外膨脹，發(fā)生爆炸？這想法聽(tīng)起來(lái)也靠譜。
上圖：《地心引力》(2013)左；火星任務(wù)（2000）。
或者就像前面提到的《地心引力》或《火星任務(wù)》中的一樣，人體暴露在太空會(huì )立即被凍結，因為太空的真空首先會(huì )導致人體外層被凍結，霜凍會(huì )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(huán)境到接近完全真空環(huán)境的快速轉變，這將與我們在地球上的經(jīng)歷完全不同。那么到底會(huì )發(fā)生什么呢？
首當其沖就是肺部的氣體問(wèn)題
首先需要擔心的是我們身體內像氣球一樣的肺，曾經(jīng)在化學(xué)課中都學(xué)過(guò)一個(gè)最簡(jiǎn)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(zhì)量）相同的情況下，如果降低一個(gè)系統的壓強，那么它的體積就會(huì )增加。如果壓強降低兩倍，體積就會(huì )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里有空氣的話(huà)，這相當危險！在不到0.5秒的時(shí)間內從一個(gè)正常的壓力環(huán)境過(guò)渡到一個(gè)（接近）完全真空的環(huán)境，空氣將沒(méi)有足夠的時(shí)間從肺里平穩的逸出，膨脹的空氣就像一顆炸彈在肺里發(fā)生爆炸，這種現象被稱(chēng)為爆炸性減壓。因此肺部創(chuàng )傷的風(fēng)險非常高，死亡既可能非常迅速，也可能非常痛苦。對于旁觀(guān)者來(lái)說(shuō)，這種現象看起來(lái)不會(huì )很壯觀(guān)，但對于一個(gè)正在經(jīng)歷它的人來(lái)說(shuō)，這將是一場(chǎng)災難。沒(méi)有人會(huì )在這種創(chuàng )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(shí)，瞬間呼出了所有氣體，只受到了一丁點(diǎn)的創(chuàng )傷。肺部這一關(guān)算過(guò)了，那么接下來(lái)需要擔心什么事情呢？
身體膨脹
我們知道，一個(gè)上升到超高海拔（達到超低氣壓）的氣象氣球會(huì )發(fā)生爆炸，也許人體本身會(huì )跟氣球一樣，無(wú)法承受真空的空間也會(huì )發(fā)生爆炸？確實(shí)，氣壓的下降會(huì )讓人體內外壓力失衡！如果我們從一個(gè)巨大的壓力環(huán)境（比如深海壓力）一路快速地進(jìn)入真空狀態(tài)，這確實(shí)可能會(huì )造成人體發(fā)生爆裂。但只有一個(gè)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，并不會(huì )發(fā)生爆裂。上文所說(shuō)的理查德·布蘭森式的爆炸是不會(huì )發(fā)生的。因為人類(lèi)的皮膚要比氣象氣球堅硬得多。
短時(shí)間內不會(huì )被凍結
至于其他的選擇，雖然人體最終會(huì )被凍結，但這需要很長(cháng)時(shí)間才會(huì )發(fā)生。在真空中的只能通過(guò)熱輻射向外傳遞熱量，這個(gè)過(guò)程其實(shí)很慢，在地球上只有當人體接觸到非常冷的物質(zhì)時(shí)，通過(guò)直接傳導熱量才會(huì )迅速被凍結；在真空的空間里，沒(méi)有任何東西跟你接觸，只是向外輻射熱量。與此同時(shí)，在一段時(shí)間內人體還會(huì )從內部產(chǎn)生熱量。如果人體浸泡在比體溫低22攝氏度的水里，都會(huì )比在真空的空間里更快地凍死。
所以電影表現的方式都是錯的，人不會(huì )瞬間凍結，更不會(huì )爆炸！假設人體沒(méi)有因為快速減壓而導致肺破裂，那到底會(huì )發(fā)什么？下面就是關(guān)于人體暴露在太空中的真實(shí)的描述，這也是為什么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(shí)間
如果快速呼出肺部氣體，確實(shí)可以逃過(guò)肺破裂的傷害，但人體很快就會(huì )出現缺氧。由于身體組織的氧氣供應不足，在10到14秒就會(huì )失去意識。這段時(shí)間內人體仍然有能量控制肌肉和完成短時(shí)間的操作，但這段時(shí)間太短，無(wú)法實(shí)現自救，讓自己回到一個(gè)加壓的含氧環(huán)境。
暴露在真空里，身體會(huì )碰撞到更大的體積，開(kāi)始經(jīng)歷一個(gè)更嚴重的癥狀，那就是循環(huán)系統衰竭，這發(fā)生在減壓后的30秒左右，和一般的弛緩性麻痹，身體的肌肉無(wú)法收縮。從現在開(kāi)始，還有60秒的時(shí)間可以讓其他人把你的身體帶到一個(gè)充滿(mǎn)氧氣的加壓環(huán)境。如果能在60秒的時(shí)間內做到這一點(diǎn)，那么所有的減壓癥狀都是可逆的，并不會(huì )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太空漫游》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(guò)程。
在現實(shí)生活中，人類(lèi)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(lián)盟11號災難，其導致了三名蘇聯(lián)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。
暴露在太空中死亡后，身體會(huì )發(fā)軟，會(huì )膨脹到正常體積的兩倍，全身發(fā)紫。如果時(shí)間足夠長(cháng)就會(huì )被凍結。
總結：遇到減壓事故應該怎么做
其實(shí)人類(lèi)之前也對狗、黑猩猩做過(guò)減壓實(shí)驗。因此才得出了暴露在真空中90秒的限制，在90秒的時(shí)間內加壓，狗會(huì )恢復意識，失明和腫脹會(huì )逐漸消失，大約10到15分鐘后，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(huì )死亡。從1965年到1967年的實(shí)驗中，黑猩猩可以在真空中存活到3.5分鐘（210秒），其中一只在3分鐘后出現永久性腦損傷，另一只在減壓過(guò)程中心臟病發(fā)作。
人類(lèi)也有減壓事故！1965年，約翰遜航天中心的一名技術(shù)人員意外減壓，《科學(xué)美國人》這樣描述這個(gè)故事：
在休斯敦約翰遜航天中心的一個(gè)真空室里，一名技術(shù)人員不小心弄斷了一根軟管，致使其宇航服減壓。12到15秒后，他失去了知覺(jué)。在他的宇航服被加壓到大約海拔3000米的壓力時(shí)，他在27秒的時(shí)候恢復了意識。這名男子事后說(shuō)，他昏迷前最后的記憶是舌頭上的水開(kāi)始沸騰，以及在事故發(fā)生后的四天里失去了味覺(jué)，但除此之外他沒(méi)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，盡量讓肺部氣體快速排除，然后在最后10秒鐘失去意識之前，盡可能把自己的身體放在一個(gè)方便救援的位置上，如果救援人員在90秒內能盡快找到你并給你加壓，就有可能存活！