拧开一瓶可乐，竟能“看见”减压病？高压与气泡背后的生死原理！

你有没有发现，拧开一瓶冰镇可乐的瞬间，“嘶——”的一声，细密气泡疯狂翻涌？那一刻，看似只是解渴前的仪式感，却藏着一个可能关乎生命安全的科学原理。潜水员为何不能“说走就走”迅速上浮？航天员为什么不能直接暴露在太空？答案，竟和那瓶可乐如出一辙。一次简单的开瓶动作，背后却是高压、溶解度与气泡“反击”的物理化学博弈。今天，我们就从一瓶可乐出发，看清减压病的真面目。

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高压下的溶解度“魔术”

减压病是指人体从高气压环境快速进入常压或低压环境，致使原本溶解在体内的气体超过过饱和界限，在血管及组织中析出形成气泡，引发栓塞的全身性疾病。

将身体想象成可乐等碳酸饮料更容易理解——没打开的可乐瓶里没有气泡，但在打开可乐后，瓶中会产生气泡。

这里要介绍一个物理学、化学的基本定律——亨利定律。1803年，英国著名学者威廉·亨利研究气体在液体中的溶解度规律时发现，“在一定温度的密封容器内，气体的分压与该气体溶在溶液内的摩尔浓度成正比”，即在温度一定时，气体在溶液中的溶解度与其分压（假设从混合气体系统中排除某种气体以外的所有其他气体，而保持系统体积和温度不变，此时气体所具有的压强，称为混合气体中这一种气体的分压）成正比。

常温常压下，二氧化碳可溶于水，但溶解度不大。二氧化碳可与水发生化学反应，生成碳酸：

这个反应是可逆的，即正逆反应同时进行，达到动态平衡。

根据亨利定律，高压状态下，二氧化碳会更多地溶解在可乐中。因此，在生产可乐等碳酸饮料的过程中，工厂会利用高压装置将二氧化碳加入饮料中。瓶盖打开后，瓶内二氧化碳分压迅速降低，二氧化碳的溶解度随之降低。此时，瓶内的碳酸处于过饱和状态（某溶质的量超过同温度下该溶质的溶解度），会分解产生二氧化碳。

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危险的气泡

减压病与开可乐的过程类似。

增加的压力（水压）与大气压的总和，称为“总压”。水下搜救时，下潜深度越深，人体承受的总压越大。在水下10米的深度，一个充满气的篮球会被压瘪，人体则可以通过口、鼻等与外界（呼吸管）相通的器官，增加体腔内的气体量及内压，调整内压与外压的平衡而适应外界压力，不至于让增大的外压把身体压瘪。

根据前文所讲的亨利定律，水下高压会增加潜水人体腔内空气的压力及其在血液中的溶解量。这些增量溶解的空气，经血液循环被送至人体各组织器官，使人体各组织器官的内压逐渐上升，与已增压的体腔一起平衡外压，使各组织器官（特别是循环系统和呼吸系统）的生理机能仍能正常运行。

高压状态下增溶的大部分氧气和二氧化碳会被血红蛋白（红细胞中的色素蛋白，即血红蛋白，是人体进行氧气和二氧化碳代谢交换的主要载体）及血浆内的其他成分吸收，少量以物理状态游离于体液中；大部分氮气则集中溶入脂肪和神经组织中。

如果人快速浮出水面，导致体外、体内压力急剧降低，原本溶于血液、组织液和脂肪组织中的氧和二氧化碳可转移溶于体液内，或通过肺组织的气体交换功能析入肺泡腔并被呼出体外。但是，氮气（常温、常压下，氮气难溶于水）在体液内溶解迟缓，来不及扩散的氮气便会析出气泡，聚积于组织和血液中，阻塞血流，在血管和心室内形成气体栓塞，导致减压病。

一瓶可乐，在高压下“悄悄”溶入二氧化碳；瓶盖一开，压强骤降，气体挣脱束缚，化作翻腾气泡。人体亦如此——高压环境中溶解于血液和组织的气体，一旦骤然减压，便可能在体内“爆发”，形成危险气泡，阻断血流，威胁生命。亨利定律不只存在于课本里，它在深海、在太空，也在我们每一次呼吸之间。

下次再听见可乐开瓶的那声轻响，你会不会想到深海中的潜水员？如果让你为航天员设计一套“防气泡方案”，你会怎么做？欢迎在评论区说说你的答案，也别忘了点赞分享，让更多人读懂这瓶“会说话”的可乐。

责任编辑｜赵青云 李雅欣

运营编辑｜李雅欣 李佳桐（实习）

质量审核 | 王维嘉 赵青云

图文来源 |《知识就是力量》杂志，原文《开可乐与减压病》，撰文 /侯安山（中国法医学会科普部），原文有删改，原创作品转载请注明来源。

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