資料圖

由于科學(xué)、工程和技術(shù)的進(jìn)步，微波現(xiàn)在被認(rèn)為是安全、有效和高效的。然而德克薩斯農(nóng)工大學(xué)最近的研究顯示，暴露在某些極高功率的微波和無線電頻率下可能會導(dǎo)致大腦面臨高壓力。

J. Mike Walker '66機(jī)械工程系的助理教授Justin Wilkerson跟美國陸軍研究實驗室和空軍研究實驗室的研究人員合理研究了高功率脈沖微波對人體的影響。微波最常用于快速烹飪，是一種電磁輻射，其在電磁波譜上介于無線電和紅外光之間。

通過利用計算模型，該團(tuán)隊的兩種模擬方法首先計算出平面電磁波在人體三維模型上的比吸收率(SAR)。然后，SAR值被用來計算整個頭部和大腦的溫度變化。這些溫度變化會被用來確定腦組織在應(yīng)對高強(qiáng)度微波時如何發(fā)生物理變化。

“微波加熱導(dǎo)致空間變化的快速熱膨脹，然后誘發(fā)機(jī)械波進(jìn)而在大腦中傳播，就像池塘中的漣漪，”Wilkerson說道，“我們發(fā)現(xiàn)，如果這些波在大腦中心以正確的方式相互作用，那么誘發(fā)腦外傷的條件是理想的。”

發(fā)表在《Science Advances》上的Wilkerson的研究顯示，當(dāng)在非常短的時間內(nèi)（微秒）應(yīng)用小的溫度上升時，會產(chǎn)生潛在的傷害性應(yīng)力波。想象一下，將爆開一袋爆米花所需的所有微波能量濃縮到百萬分之一秒內(nèi)然后對準(zhǔn)大腦的情景。

然而沒有必要擔(dān)心日常暴露于微波或射頻水平。Wilkerson的研究包括遠(yuǎn)大于普通人會接觸到的任何功率的量級。

“盡管這里工作的所需功率密度比大多數(shù)現(xiàn)實世界的暴露條件大幾個數(shù)量級，但它們可以通過旨在發(fā)射軍事和研究應(yīng)用中的高功率電磁脈沖的設(shè)備來實現(xiàn)，”Wilkerson說道。

Wilkerson和該團(tuán)隊使用有限元模擬作為其計算模型的一部分--跟預(yù)測車禍、足球撞擊、甚至戰(zhàn)場上的爆炸等情況下的創(chuàng)傷性腦損傷的模型相同。通過將其應(yīng)用于一種新的能量沉積--微波，Wilkerson為更多關(guān)于生物體和電磁場之間的相互作用及其應(yīng)用的研究打開了大門。