从物理学基本原理看5G是否对人有害

　　编者按： 5G时代即将来临，这是今年最火热的话题。 但是，关于5G是否对人有健康危害的声音也时常出现。 今年7月，搜狐公司董事长张朝阳就曾发表过“5G对人体有害”的言论。 美国知名科学杂志Scientific American在其科学博客上连发两条相反的结论的文章。 对此，著名科学作家，天体物理学家Ethan Siegel从辐射的基本原理上探讨了5G对人体的影响。 我们可以放宽心态，静待5G改变世界。

　　撰文 | Ethan Siegel编译 | 辛味

　　未来几年，一套新的通信技术——5G将在世界各地得以应用。正如4G能提供超越3G百倍的移动上网速度，5G的理论速度能达到100Gps，也将超过4G百倍。4G已经能让我们能在线观看高清电视，快速浏览网页，高质量的视频通话等，未来5G将再次改变世界。

　　然而，每次新一代无线网络技术出现，也会散播出一波新的健康威胁论。那些人总是有相同的观点：

　　人类从来没接触过这类并且如此之多的辐射

　　科学家没能证明新的基础设备不会对人有害

　　世界卫生组织已经宣布射频辐射（WiFi）“可能致癌”

　　因此我们应该声明暂停这项技术，直至其安全性得到证实。

　　所幸科学已经告诉我们，5G几乎可以肯定不会对我们构成危害，除非你认为没有根据的阴谋论比真正的科学更重要。以下是你应该知道的：

　　当电磁波能量略大于可见光时，在紫外线部分或更远处，单个光子的能量足以电离束缚在物质上的电子。图源：wiki

　　上图是一张电磁波谱。虽然通常我们只知道可见光和红外(热辐射)波段的电磁波与我们相互作用，但其实还有更多的东西在不断地与我们的身体相互作用。有些能量较低的信号，比如地球上波长在1毫米到1米之间的微波，它们无时无刻，不断地轰击我们。微波辐射包括许多自然信号，如大气分子、天文信号，甚至还包括宇宙大爆炸的余晖。再加上人工信号、雷达、卫星、蓝牙、GPS和宽带等等。微波波段内还包括所有的无线网络信号，包括3G、4G和5G。

　　电磁波谱上还有人类肉眼看不见的还有高能量信号:紫外线、X射线和伽玛射线。在大剂量时，任何形式的辐射对生物都是危险的，但小剂量时，只有高能信号才值得注意。

　　这一切的原因都与物质和能量的本质有关——不管你相不相信，我反正信了。当光（电磁波）与物质相互作用时，可能会发生的情况有以下三种。

　　某一波长的光不能被物质吸收，只能被反射。

　　这束波长的光恰好可以被物质吸收，但能量太低，不能激发物质中的分子或原子内的电子。

　　这束波长的光可以被物质，而且每个光子都有足够的能量使一个或多个电子电离。

　　光电效应能够解释物质内部的电子是如何被激发出来的 图源：wiki

　　例如，植物是绿色的，它们不吸收绿光，相反它们反射绿光。微波炉中食物熟了，是因为食物中的液态水分子(以及其他一些分子)是很好的微波辐射吸收体，吸收的微波可以使食物加热升温。(一个有趣的事实:冰是水分子有序排列形成的结晶，它不能很好地吸收微波辐射，这就能解释为什么冷冻食品加热时外面很容易熟了，而里面仍是冷冻的，因为外面的冰已经融化成了水，水很容被煮沸，但食物中央的冰还未解冻。）

　　第三种情况是电离作用发生，此时电子从原子中跑了出来。这种辐射会在细胞层面对生物有机体造成真正的破坏。

　　这就是为什么当暴露在日光下时需要涂防晒霜，正是由于紫外线会电离我们皮肤内组织的原子，导致严重的灼伤。

　　这就是为什么在拍x光我们要穿上铅衣——高能量的辐射会对我们的造成全身性的伤害。

　　这也是为什么我们要求所有核反应堆进行“过度”防护，并要求人们远离任何核爆炸——核事故释放的是所有辐射中能量最高的伽马射线，会对细胞造成严重损害。即使是小剂量的定向辐射，也会对人类造成致命伤害。

　　安检时接触的X光剂量极低 图源：FoxNews

　　当然，电离辐射不仅对人类有危害，也会对大多数动物造成最直接、最严重的损害，所以全世界都对这些危险辐射的释放剂量有着如此严格的规定。

　　但是，如果能量足够大，非电离辐射也会造成伤害。这些辐射被吸收后不会使单个电子电离，而是使物质加热，过多的热量可以使植物、动物或真菌升温，也会对活体组织造成永久性的伤害。

　　因此，这就有一个似乎合理的问题：5G无线技术，它释放的辐射将环绕在我们每个人身边，那它会对我们造成伤害吗?

　　如果你向一位阴谋论的信徒，比如伯克利的Joel Moskowitz，他会坚持说5G会对我们造成伤害，还会说WiFI已经导致了许多严重的健康问题。

　　对Moskowitz来说遗憾的，反而对社会来说幸运的是，“可能致癌”是所有被归因于风险因素中伤害几乎算作最低那一类。任何一项研究，如果发现了某种物质的任意剂量会导致任意生物的癌症发病率上升——即使是在小鼠身上，即使是极小的样本，即使其显著性微乎其微或者结论半信半疑——那么它就会被归于这种分类。如果你不担心咖啡或百里香，也不恐惧找零5分钱硬币（含有可能致癌的金属），你就不应该害怕5G或者其他WiFi辐射。

　　国际癌症中心和世界卫生组织列出了数百种材料、化学制品列为“可能致癌”的物质，包括咖啡和各种金属 图源：IARC

　　原因很简单:辐射伤害你的唯一途径就是让你身体(或身体的一部分)吸收能量。每当设备发送或接收无线信号时，它都会发出或搜索适当频率的辐射。这些设备使用电能，它们释放的能量在一个球体中扩散看，当你离开辐射源时，能量以距离平方的倒数形式衰减。

　　如果你曾把便携式收音机或立体音响放在身边，你的身体会比你口袋里的5G设备接收到更多类似频率的辐射。从终端用户和消费者的角度来看，你身边甚至会有几十台设备，无论你在办公室、教室或者机场里都会遭受相似水平的辐射。基于一种能量的考虑，它们不会对你构成任何威胁。

　　正如美国科学与健康委员会(American Council on Science and Health states)的Alex Berezow博士所说，5G是安全的假设已经得到了一系列科学研究的支持。同时他也表示，“如果有充分的证据表明与事实相反，那么我们应该重新考虑现状。”

　　从理论上讲，我们完全没有理由害怕5G或WiFi辐射。但是，如果你真的对5G对人类的潜在危害感到好奇，那你应该看看那些受到5G辐射水平最高的人：电力和建筑工人，他们搭建并安装了基站设备，为5G提供了必要的基础设施。在英国，国家射频工作人员登记处是负责这群人的健康和安全的机构，它完全由射频工作人员自己组成。当你离辐射源10厘米远时，辐射量可能是危险的，但当你离辐射源约10米远时，辐射剂量会下降1万倍。

　　据《福布斯》报道，英国有4500名工作人员靠近射频辐射。他们被允许接受的射频辐射是普通人群的五倍，但没有证据表明，他们患癌症或任何其他可能由WiFi辐射引起的健康问题的几率高于其他人群。

　　研究发现射频辐射工作者的癌症发病率并未比其他行业人的高 图源：网络

　　尽管如此，他们采取的最佳措施是在基站(或发射塔)周围设立一个简单的隔离区，以针对释放出来的高剂量的辐射。只要隔离区在各个方向大约10米的范围内，任何在隔离区之外的人都是安全的。如果接收器/发射器安装在离地面或高楼很高的地方，那么只要低于活动设备10米以上，自然也就安全了。

　　最后，我想说，5G在未来十年将给社会带来的好处是真正革命性的。除了普通消费者将看到的网络速度加快之外，为5G铺设基础设施还将智能技术与无数的终端设备连接起来，将使依赖互联网连接的新兴技术得以广泛应用。从联网的自动驾驶汽车到智能插头、电灯、相机、牙刷、恒温器、医疗监控设备等等。物联网即将到来，5G技术也将成为主流。

　　世界上有很多真正的危险，但5G就像疫苗、含氟饮用水和飞机留下的蒸汽痕迹，并不在其中。在寻找真理的过程中，社会应该依靠完整的科学证据，而不是恐惧或意识形态来指导我们。当我们这样做的时候，我们所有人都能从一个安全、互联的世界中获益。

　　参考资料：
https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/11/01/the-science-of-why-5g-is-almost-certainly-safe-for-humans/#71b6afc870e3 https://blogs.scientificamerican.com/observations/we-have-no-reason-to-believe-5g-is-safe/ https://blogs.scientificamerican.com/observations/5g-is-coming-how-worried-should-we-be-about-the-health-risks/

　　制版编辑：下雪

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