废柴荒谬实验室——应当漂浮的冰块

      影视 2009-2-22 18:43:00

记得以前看《新干线》里有一栏目叫《幻想科学教室》,每期都十分欢乐的分析了动漫中不可能实现的科学现象,例如多啦A梦的竹蜻蜓并不能让人飞天,只会揪掉人一块头皮XD,奥特曼并不是人类拯救者,而是城市建筑毁灭者,他每走一步都是人类的梦魇,就更不要提跟怪兽进行爱的交流了,还有美漫英雄们,当他们飞上天去拯救市民时,还未等他到达目的地,就已经先把自己给烧焦了……当时每买到一期《新干线》我都会迫不及待的翻到这个栏目让自己幻灭一下,后来栏目停载了我还BLX了好一阵子。

最近美剧老鼠会的壮大,再由于《流言终结者》小小刺激了俺一下,于是作为一名爱美剧/认真看美剧的强迫症患者,光是在看完之后脑内吐吐槽是8够滴。

虽说看动漫、追剧集、混论坛的名言是“认真你就输了”,好吧,俺又一次纠结地认真了。追Bones/House/CSI/PB的时候我经常对着一些(自认为的)bug碎碎念,但是,俺决定,俺要从现在开始……做一名认真的loser。废柴荒谬实验室,只是一名废柴文科生借着脑海里高中理科那些仅存的模糊记忆,对于剧集中有悖于常识/荒谬的地方的吐槽之地,今天拿11th hr开刀。

11th hr S01.E11.
剧情简介:
暴雨过后突然出现了一个新喷泉,一个肾癌三期的小男孩喝了此水后肿瘤凭空消失了,引得众多病人都来寻求奇迹。Dr. Hood最终发现了真相——KB份子制作的重水渗入了地下水。

假设以下均为理想试验模型,即水即指不掺杂其他杂质的纯水,其余同。
水(H2O)的密度1.0g/cm3
重水(D2O)的密度1.056g/cm3
100%由普通水结的冰(H2O)的密度0.9g/cm3
100%有重水结的冰(D2O)的密度1.0233g/cm3

1、冰盒单独每一小格(正梯形)的体积


冰盒单独每一小格的体积为2.33立方厘米。

2、被污染的地下水中,重水所占比例

*在这上面画出数学公式太艰难了,根本找不到合适的字体和数学符号,所以中间过程省略不打出来了,计算过程我都在纸上实现的,于是这里只写结论好了。

由剧情所知,病人喝的均是渗入了重水(D2O)的地下水(H2O),所以,Hood往冰箱里冻冰的实验模型并不是100%纯D2O,而是x%比例的H2O和Y%比例的D2O。

H2O结冰状态下比重为0.9,会浮水,D2O结冰状态下比重为1.0233,会沉水。
但是H2O+D2O混合液体的比重,是与两者所占比例有关。

以单独一个冰格的体积2.33cm3为标准进行计算。
如果H2O的比例=41.7333%,D2O的比例=58.2667%,其混合结冰物的比重=1
如果H2O的比例>41.7333%,其混合结冰物将漂浮在水上。
如果D2O的比例>58.2667%,其混合结冰物将沉在水下。

由剧情得知Hood的试验模型沉水,所以被污染了的地下水中,重水含量超过了58%。

3、喝了重水人的生存状况/病情变化情况

Heavy isotopes of chemical elements have very slightly different chemical behaviors, but for most elements the differences in chemical behavior between isotopes are far too small to use, or even detect. For hydrogen, however, this is not true. The larger chemical isotope-effects seen with deuterium and tritium manifest because bond energies in chemistry are determined in quantum mechanics by equations in which the quantity of reduced mass of the nucleus and electrons appears. This quantity is altered in heavy-hydrogen compounds (of which deuterium oxide is the most common and familiar) far more greatly than for heavy-isotope substitution in other chemical elements. This isotope effect of heavy hydrogen is magnified further in biological systems, which are very sensitive to small changes in the solvent properties of water.

重水比例占到35%时,将引起急性中毒致死(《临床染色图谱》P241)
重水比例占到12%时,将会刺激植物疯狂生长(《临床染色图谱》P243)
重水比例占到12%~20%之间时,人长期饮用将引起慢性中毒,期临床表现为D2O分子无法渗透细胞壁引起组织缺水,抑制细胞的有丝分裂,引起需要迅速代谢的身体组织变坏。实验中的老鼠连续数天只喝重水后,体内约一半的体液变成重水;这时症状开始出现,需要快速细胞分裂的组织,如发根及胃膜最先出现损伤。本来快速增长的癌细胞生长速度亦出现减慢,组织营养液无法渗透癌细胞壁,将导致癌细胞自行萎缩,但临床上不以重水为癌症治疗手段。(《临床染色图谱》P237)

结论
由此可知,剧情中小男孩和老鼠的肾癌肿瘤痊愈,是喝了含12%~20%重水的污染地下水。但是如果重水只占到这个比例,那么Hood的冰块实验将不能成功,即冰块会漂浮在水上。继而Hood也不能发现重水的秘密(笑)。
反言之,假设Hood的冰块实验是真实的,即污染水中D2O的比例>58.2667%,那么病人喝了这些水,包括小男孩在内,都应出现急性中毒死亡病例,而非剧中那两例死亡个案了。
此为剧情里的悖论点之一。XDDDDD

4、生产重水的产量问题

由剧情得知,2位KB份子生产重水是为了在制作核反应炸弹过程中做慢化剂和冷却剂之用。就地下室的设备而言,可以借助周围工具(用了50多年内破发电机,桌上的瓶瓶罐罐)生产重水的方法有二:电解法、精馏法。

假设采用电解法。
电解水时,EBAE的电解分离系数可达10左右,可使重水很快浓集。但耗电能太大,已不单独使用。
暴雨过后医院设备和电力损失巨大,提供医院日常的工作电力已然不够,依靠老旧的设备如何生产大量的重水?

假设采用精馏法。
分水、氨、氢等精馏法,以富集其中的喉,操作虽简单,但分离系数小。
但如果采用此法,2位KB份子如何生产出能把地下水污染到58%程度的大量重水?

结论
当地地下水容量的具体数据未知,因此我没法计算KB份子生产重水的实际总量是多少,但是据常识而言,能喷出那么粗的喷泉,地下水量一定非常丰富,能把那么长的一条地下水道污染到58%是重水的程度,那么,那俩KB份子每天制作出的重水总量……我估计不需要来调查,都能被人发现了吧。OTL
此为剧情里的悖论点之二。XDDDDD

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