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《速度与激情》“氮气加速”中加的竟然不是氮气?

科普中国
阅读 198 | 0 | 2019-09-09 |

出品:科普中国

  制作:小球君

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

  《速度与激情》系列电影在全球都拥有极高的人气,最近上映的外传《速度与激情:特别行动》更是获得了票房和口碑的双重肯定。在以街头赛车作为背景的一系列电影中,都不会缺乏这样的桥段——主角在排位落后的不利局面下,恰到好处地开启“氮气”加速开关,赛车瞬间迸发出惊人能量,最终逆转乾坤。

  其实,街头赛车中用于加速的“氮气”,与拔牙时使用的麻醉剂,以及让人发笑的“笑气”,都是同一种气体——一氧化二氮。今天,就让我们来一同领略一下一氧化二氮的神奇。

  

  罐装的一氧化二氮 (图片来源:visualhunt)

  做实验做到哈哈大笑停不下来是怎么回事?

  早在两百多年前的英国,化学家戴维用自己的身体进行了一场实验。他将加热硝酸铵晶体产生的气体,通过水蒸气过滤去杂质后直接吸入(小朋友千万不要直接吸入任何实验气体!),竟然感到了一丝甘甜!在吸入更多气体后,他感受到了一种独特的快感!这种气体就是一氧化二氮。因为吸入后能够让人开心发笑,一氧化二氮又被称为“笑气”。

  

  英国科学家Humphry Davy (图片来源:Wikipedia)

  “笑气”让人发笑的机理是,一氧化二氮(N2O)具有脂溶性,即易溶于脂肪及有机溶剂,吸入后不会与血红蛋白结合,而是极易穿过细胞膜进入细胞。当一氧化二氮进入大脑中的神经细胞后,会干扰神经细胞的受体,从而产生让人安静和快乐的效果。

  笑气进入人体后,一旦停止吸入,气体会迅速通过呼吸释放出体外,一般来说30分钟后血液中的气体浓度可以下降95%以上。因此,笑气引发的“发笑”作用会在停止吸入后很快消失,但进入大脑中的一氧化二氮分子仍然会持续作用一段时间,甚至在吸入一天后仍然能够维持一定欣快感。

  小知识:正是因为一氧化二氮的脂溶性特征,我们才能吃上蓬松的奶油蛋糕。一氧化二氮溶于油脂,所以也被用于奶油的制作。奶油枪喷出奶油后后,溶解的N2O析出,产生气泡,形成蓬松的口感。

  

  奶油 (图片来源:Visualhunt)

  拔牙时吸入这种气体就不疼了?

  

  牙医使用一氧化二氮麻醉 (图片来源:stock.adobe.com)

  因为具有镇静的效果,一氧化二氮早在1844年就被用于牙科手术的麻醉剂,缓解了无数病人的痛苦。但在最初也导致了很多人出现恶心,头晕,甚至窒息的副作用。为了尽量减少其负面效果,科学家们的不断研究,发现将一氧化二氮与氧气按照1:1的比例混合,可以有效的发挥麻醉功用,还能减少其产生的副作用保证其安全性。从此之后,牙医通过简单的装置,就可以一边进行牙科手术,一边让患者保持清醒,听从牙医的指示和回答问题。不仅如此,一氧化二氮麻醉剂在缓解分娩痛苦等外科手术方面也有所应用。

  让人大笑的气体却是让人上瘾的毒药?

  

  吸食一氧化二氮的人 (图片来源:Visualhunt)

  近几年“笑气”进入人们的视野,是因为一些吸食“笑气”产生负面效果的新闻。“笑气”让很多留学生上瘾,国内赶时髦的年青人在酒吧吸食“嗨气球”,最终导致生理功能失调,甚至腿部、面部瘫痪等生理问题与“笑气成瘾”,抑郁症等心理问题。

  

  《Scientific Amusements》中人吸食“笑气”的图片

  (图片来源:Visualhunt)

  早在其效果被发现之初,“笑气”就被人开发成为派对中的助兴物。在当时的很多文学作品中都可以看到人们吸入“笑气”后手舞足蹈的疯狂表现。过量吸食“笑气”带来的负面效果,同样很早之前就为人所知。在《蝙蝠侠》的漫画中,“笑气”成为了蝙蝠侠最大的对手——小丑的招牌杀人招数,这也反映了人们的焦虑与恐惧其实早已有之。

  

  吸食了小丑笑气的人会一直狂笑不止直到死亡

  (图片来源:Visualhunt)

  作为一种能够刺激人产生欣快感的化学物质,笑气在本质上与毒品有着相似之处。人体神经系统对欣快感的阈值会随着接受刺激次数和剂量的增加而不断提高。最初很小剂量就能够获得的愉悦感会随着使用次数的增加而越来越难以再现,使用者不得不增加药剂的用量和使用频度。

  与此同时,使用药剂带来的欣快感会在神经系统中留下“印记”,即便停止用药,这些“印记”仍然会不断“提醒”使用者再次用药,形成药物依赖。更加严重的后果在于,一旦中断用药,人体神经系统无法在短时间内恢复到正常状态,机体极度不适感随之产生,出现戒断反应。

  据统计,截至2014年英国有近50万年轻人在聚会、夜总会及节日的时候使用过一氧化二氮。2006至2012年间,英国就有17人因此死亡。很多国家开始在讨论“笑气”是否应该被列入毒品的行列中。不同的国家,甚至不同的城市都制定了不同的法律。

  临床上对于笑气的应用可以认为是安全合理的,毕竟笑气的成瘾性要比其它毒品低的多。然而,正是因为笑气是一种在日常生活中普遍应用的物质,对于它的管理和控制才更应该引起重视。

  “氮气加速”加的竟然不是氮气?

  

  《马里奥赛车》中就包含了“氮气加速”的元素

  (图片来源:Visualhunt)

  在赛车游戏中我们常常看到这样的场景,赛车在高速漂移过弯时会积攒一种能量值,一旦达到一定程度,就能让赛车在短时间内进行的持续加速。这就是玩家们口中的“氮气加速”。

  其实仔细想想却发现有一些蹊跷,氮气在大气中含量78%左右,还极其稳定,这东西怎么可能让赛车加速。

  

  美国Holley公司的氮氧加速系统 (图片来源:Visualhunt)

  其实“氮气加速”的原型是由美国Holley公司开发的氮氧加速系统(Nitrous Oxide SYSTEM),其主要反应物是一氧化二氮(N2O)。游戏中也都标识了N2O,只是玩家们约定俗成,称之为“氮气加速”。

  “氮气加速”的原理简单来说,就是压缩后的液化一氧化二氮进入气缸,受热分解成为氧气和氮气。分解气体中氧气和氮气的比例为1:2,氧气分子占三分之一,高于一般空气中的21%。大量氧气的进入也就意味着发动机能燃烧的燃料也更多,从而使得发动机的功率得到提升。而一氧化二氮的气化和分解又吸收了热量,为发动机的压缩阶段提供了冷却的助力。

  在真实的街头赛车和一些对于汽车的改装中,这些一氧化二氮都是事先充入气罐并安装调试好的,通过漂移过弯来累积一氧二化氮只是游戏中的一种设定罢了。此外,由于正常的发动机并非为“氮气加速”这样的工况所设计,经常使用这种加速方式将会极大伤害车辆的使用寿命。最后,所谓“氮气加速”系统在我国属于非法改装范畴,各位车友就不要在这方面多下功夫了。

  小知识:一氧化二氮也因毒性低与稳定的优点被广泛应用于火箭时起飞的氧化剂 。

  

  (图片来源:Visualhunt)

  看了这么多,大家一定对一氧化二氮这种物质感到又爱又恨了吧。一氧化二氮让很多人为之痴狂并沉迷,但在很多领域发挥着其独特的作用,改善了人们生活,推动了科技发展。

  其实任何化学物质都可以助人也可以害人,重要的是看我们作为使用者要如何应用它。我们不讨厌化学,也不能畏惧化学,只希望在利益与欲望面前,人们可以多点理智与良知。

  参考文献:

  https://biology.stackexchange.com/questions/2320/how-does-laughing-gas-n%E2%82%82o-work 

  https://zhuanlan.zhihu.com/p/28298713 

  http://www.xinhuanet.com/science/2015-08/14/c_134517680.htm 

  https://www.zhihu.com/question/38182938 

  https://www.guokr.com/article/442251/?page=2


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