第十八章 非电离辐射

事实和不确定性

第十六章中提到电磁辐射有各种颜色，波长长短不一，从 X 射线以及更短的波到普通无线电彼以及更长的波。原则上，长短两个方向都没有极限， 原子核和宇宙射线都存在着辐射，其波长比普通的调射线短得多，有的无线电波比商用广播波段的电波长得多。这些波长与其频率成反比关系。一个商用无线电台的频率若为每秒 100 万周（称为赫 Hz）.在你的 AM 调偕度盘上以1000 或有时以 100 表示，其波长则大约为 1000 英尺。每秒 1 亿周（你的 FM

调谐度盘上的 100 MHz）其波长大约是 10 英尺，等等。使我们大多数人家

的灯发亮的 60 赫的电（有些国家是 50Hz）所散发的辐射的波长超过 3000 英尺，而我们的脑波或心跳所散发的辐射从地面到月球只需几个波长。

短波和长波之间没有神奇的区别——它们属于同一族，但区分能导致破坏人类身体组织的电离的波和不能导致电离的波还是有益的。作为一般性法则，不要太拘泥于表面，可见波长较短的光是会引起电离的。甚至紫外线也会导致皮肤病，而大多数人；特别是那些肤色白皙的人，皮肤病学家并未警告他们在夏天避开阳光。（这是担心大气层中的臭氧的一个原因——臭氧不能吸收的一部分紫外线能晒黑皮肤和引起皮肤癌。）而波长更短的 X 射线造成癌症的潜力已被完全证实，如第十五章中所讨论过的，比可见光谱的红外光的波长更长的辐射不是电离辐射，但它会造成其他方式的损害。

在本世纪以前，我们对非电离辐射给人体带来的影响所知不多，无线电在 19 世纪末最后几年中才被发明。当时还不可能制造出功率大得可以影响人类的无线电波。甚至电灯泡或白炽灯，把电能转换成可见辐射（光）的一种方式，也是 100 多年以前才发明的。第一次对人体使用电是在 1908 年，当时人们认识到我们的神经太慢，无法适应高频率的电流；这使得让大电流通过人体而不引起电击成为可能。因此发明了透热疗法机器，使身体变暖但又不产生电击，从而促进病体痊愈。我们现在仍在使用加热垫或红外加热灯达到这个目的，不让电流通过人体。透热疗法机器也还在使用。

在第二次世界大战中，雷达的使用得到了普及，正是在那时人们注意到任何一个站在离大功率的雷达射线较近的地方的人会感到异常的燥热（或者很暖和，看气候如何）.据称微波炉的发明是因为一位工程师口袋里装着一块巧克力穿过正在运转的雷达设备的射线。根据这个传奇故事，巧克力融化了， 微波炉烹调诞生了。如果这个故事是真实的，它也许是真实的，那么灵感追溯到巧克力上就不是第一次了。

在任何情况下，适当的微波可以给身体加温，正如微波会加热肉排一样， 而在操作微波炉时把手放进去的人一定是疯了。为安全起见，所有这种炉子都要求装一个联锁装置——按开门时自动开关切断电源。并不需要太长的时间手就要受到伤害。

为了限制非故意的加热效果，联邦条例把微波炉装置的辐射散发限制在不到下 5mw/cm（每平方厘米毫瓦，测量辐射密度的单位），在这一点可能会使某些人体组织升温。在大多数情况下体温适当的升高没有害处——例如发烧是我们的身体与疾病斗争的一种方式——但有一些没有较好的自我冷却机制的组织（眼睛是其中之一）特别敏感。苏联人制定了更为严格的接触非电

离辐射的标准，因为他们认为除了体温升高以外还有一些心理效应，而后者更为重要。我们从未能够证实苏联人声称存在的那些效应，因此没有强制性的原因促使我们防止这些效应；然而美国有一群可敬的科学家坚持认为存在着我们不知道的一些微妙的效应。和许多事情一样，可敬的科学家的行列中又加入了一些傻瓜，降低了科学家的努力的质量。如果存在着这种效应，它也是很小并且难以捉摸的。在所有的科学中，测试一位科学家的断言是否正确的方法是看另一位科学家在没有任何利害关系的情况下是否会得出同样的结论。在作过这种尝试之后，结果一般对低度辐射对人体有害的断言是不利的。

重要的是应明确记住产生的后果并不一定是一个有害的后果。展示强无线电射线可以产生温暖的感觉但不一定有害是容易的。展示（我们在基础物理教学中可做到这一点，而大自然打雷时这样做）一个较大的电场可以使你的头发直立起来但不一定有害是容易的。在这方面有一些真实的故事，有些住在大功率删无线电台附近的人说脑中听到音乐，最后调查发现这是他们的牙齿中填补物的整流效应。根据电台节目的不同，这可能会损害精神健康， 等等。要点在于，即使正确的研究导致有人断言会产生“后果”，但这一后果并不一定是有害的。

频率或波长有两个重要的从属性，我们已提到过频率和波长之间的关系

——它们互成反比。

在低频领域（不是 X 光，那是另外一码事），辐射穿透人体（或肉排） 的程度取决于它的频率或波长，波长越长，穿透力越强。因此红外辐射几乎无法穿透人体，尽管一盏红外灯通过给皮肤加温能使人产生温暖的感觉，而60 赫的家用线路的辐射可完全穿透人体。对微波炉来说（“微波”一词的意

思是波长较短），联邦法规规定的标准频率是 2450 MHz（波长大约为 5 英

寸），在这种频率下，穿透深度大约是 1 英寸。所以一大块冰冻食品内部解冻的速度比外面慢得多。事实上，普通烘烤和微波炉烹调的主要区别在于烘烤完全是从食物的外表开始，而微波炉则穿透食品 1 英寸左右，并在里面存放热量。所谓的穿透深度是非电离辐射的一个重要特征。

第二个从属性来自这一事实，所有的辐射，不管其频率多少，最终是由振荡电流造成的。有时电流在电线中，有时在原子中，有时在原子核中，但它们总是存在的。有时一电线被故意用来制造辐射，给它通上电流——于是它就被称作无线。在其他时候，辐射不是故意造成的，但振荡电流总会散发辐射。辐射的频率与电流的频率一样，如果电流一秒钟来回振动 100 万次，

其辐射的频率就是 1 兆赫。

在高频率下制造辐射比低频率有效得多，因此家用的 60HZ 的电线所产生的辐射非常微弱，另一方面，为我们的微波炉生产辐射的小装置（通常是磁控管）效率非常高。

人们最早的对低频非电离辐射的一些担心是在 1960 年代的初期出现的，这和跟深海的核潜艇进行通讯联络的问题有关。我们和苏联人长期作为避免核战争战略之基础的威慑战略，要求双方都不易于受对方的突然袭击。这并不意味着袭击不会发生——我们每一方都有充足的核武器摧毁对方—— 只是因为不可能不遭受后果地逃脱其惩罚。这就要求每一方都有报复性武器的供应，这些武器不易受破坏，且数量多得足以表明可以并将会进行回敬。有些人被这种所谓的恐怖平衡吓坏了，但它的确似乎在 40 多年中行之有效。

基本论据在这里并不重要——已写出许多有学问的书——唯一必要的是指出人们看到有必要建立一支不受破坏的威慑力量。美国的威慑力量原来是所谓的三元体，飞机、陆基导弹和潜艇三者的结合，因此没有一个精神健全的侵略者会想象它能够一下子把三者都消灭。批评家们怀疑这三者我们是否都需要，但这也不是本书的论题，在任何情况下，为使威慑力量可信——可信性是对威慑的唯一要求——也应有可能在必要时下达开火的命令。如果对方知道报复力量永远不会接到报复的命令，威慑力量就无法威慑了。命令、控制和通讯的整个复杂结构被称作 C3 ，C 的立方。原则上很容易与空军联系，他们大部分时间不管怎样是等在地面上，并且已建立起稳固的系统保证与导弹发射井的通讯联系；潜艇却是个较为困难的问题。

潜艇不像导弹一样呆在坚固的发射井里，也不像飞机一样在发生灾祸时飞到空中，而是躲在茫茫大海中以得到安全。海洋如此广阔，因此捉迷藏的游戏通常被隐藏者赢得——1 海军英亩是一个表示海洋中的 100 万平方英里的古怪的词。美苏双方都花费了巨额金钱来研究如何在公海上找到隐藏的潜艇，如果获得任何成功的话，双方也闭口不言。指挥和控制问题立刻接踵而来，如果潜艇隐藏得非常好，那么如何与它进行通讯联络呢？没有通讯也不会有很好的威慑力量。

无线电，你也许会说，那又回到了本章的论题上。不幸的是，海洋是由盐水构成的，与我们体内的液体非常相似（记住不管神造论者怎么说，人类是从海洋生物进化而来的，我们的身体以自己的方式记着）。因此，如果指挥员试图以 2450 兆赫的频率与沉在水底的潜艇联系，信息将穿透到海水以下

1 英寸左右，正如这一频率在微波炉里对肉排所作的那样。这对在海面几百英尺以下的潜艇来说没什么用处。

但无线电波对海洋的穿透深度与频率的平方根成反比，这意味着如果辐射的频率降低四倍，辐射穿透深度就将增加一倍。简单的计算表明（考虑到我们的身体并不完全和海水一样），和电线的频率一样，60Hz 的频率的穿透深度大约在 100 英尺。如果用这一频率进行通讯联络，有些辐射会达到处于

合理的运行深度的潜艇，至少单向通讯是可能的。因此 25 年多以前，诞生了一个计划，以极低的频率与潜艇联系，因此产生极长的波长，只是为了穿透海水。多年来该计划有过许多名字，一开始称作血红色，后来使用别名海员， 在进展艰难时，又用过威斯康星、密歇根，最后以平淡而又古旧的 ELF（极低频率的缩略）作为化装名，现在则以一个象征性的部署而躲避着，远远没有运作效用。

你会记得低频率辐射很难有效地制造，频率越低，难度越大，而这是无线电通讯的一个异常低的频率。原先的计划是在威斯康星北部（为什么越过前寒武纪时期的岩石好，有其技术原因）拉上几千英里的无线电缆，让几千安培的电流通过这些电缆。此时环境和健康方面的忧虑产生了。因为这些电缆将通过优质的牛奶农场，非常容易被认为会带来害处。当然议会中的威斯康星代表要反对——威斯康星的经济健康与牛奶业密切相关。“尽管很容易把这一宏伟计划的失败归因于健康问题，但至少这也同样应归因于海军首先不喜欢这个主意，而这个计划是为海军而立的。正如空军反对强迫它把钱花在不能力飞行员提供更多的飞机的计划上面的想法，航空和航天局会说不给宇航员提供飞行器的计划不重要，海军也不喜欢把资金花在不能提供可供航行和指挥的船只的项目上。陆军，也不例外，过去常常专心于

军刀和马匹，所以坦克团仍被称作骑兵，但已不能继续以作战用途为由为军刀和马匹辩护了。（国家的安全和福利与这些基本本能相比并不重要。）没有其军种的积极支持，没有一项计划会生存。

极低频率问题是目前有关电缆争斗的先兆。最后，海军支持实施大规模的研究计划以探知几十赫的大功率辐射是否对健康的确有影响，到现在未证实有什么影响。在辐射场作用下的母牛的产奶能力没有受到任何影响，人类、昆虫、其他动物和植物同样没有显示任何有害后果。

当时有许许多多怪诞的故事。有一个特别受人欢迎的怪诞的想法的事实基础是，我们的脑波（所谓的贝塔波）的频率接近于我们建议的通讯系统的频率，阿尔法波的频率是其一半。尽管磁场（最重要的是短距的）非常微弱， 但人们认为它们会使脑波与其同步，从而改变我们的大脑。60 年代初期苏联人有关在高压场附近工作的人的心理效应的报告似乎与此有关。流传的故事说这一频率的闪烁不定的光能使人发疯，另外还有传奇故事说宇航员受到这一频率的火箭震动的影响。没有一个说法得到进一步证实，但这些故事非常有趣，引人入胜并让人觉得可信，最后促成了该计划最终的死亡。而没有死亡的则是对低频辐射场的关切。

很长时间以来有一个生物医学团体，它认为极小的电磁场对一些基本的生命过程包括大脑的运转有着潜在的有害影响。持这种观点的人的确有一些麟麟爪爪的证据表明，一些人们认为不会发生任何事的微弱磁场有一些效应。证据一点也不明确，但它表明我们对这一论题并不是完全了解——这几乎不是一个新的立场。这个由一些献身于事业的人们组成的小组从未能够展示这些低度辐射对人的任何实际的而非潜在的有害影响，但他们还在努力。该领域的国家政策因此在某种程度上是以推测力基础的。回想一下苏联人对微波与人的接触的限制比我们要严格得多，但他们并没有，我们也没有的令人信服的证据。他们还规定军事计划可以例外，军界不必遵守这些法规。美国的微波标准几乎完全是以辐射给人体的增加温度为基础，也因为低度辐射从未表现出有任何有害效果的缘故。但电线辐射场不是微波。

最近几年人们突然又对此表示兴趣，因为电力使用的稳定增长（每年增长几个百分点，多年来累计增加）导致有必要在越来越拥挤的国家架设新电线，技术的改善使得远距离电力传送的电压越来越高。部分是由于没有人愿意其后院里有一根电线，部分是因为全国环境意识的增强和活动的增加，几乎没有一根电线不受到当地的反对。由于人们寻求用来反对电线的武器，人们很自然地转向电线可能带来的潜在健康问题这种观点。这样做井没有什么内在的错误，因为这一领域仍有一些不确定性。有哪些技术问题？证据何在？在很大程度上，最近对电线辐射场效应进行的最可靠的研究（费用 200

万美元）得到纽约州电力当局和纽约公共事业公司联合体的资助。这次研究是在接到持续不断的报告以后进行的，报告说住在电线（城内或城市附近的低压配电电线）附近的人中，儿童白血病发作率高于正常值，或者流产率较高，或者怀孕期较长（电热毯被指责为罪魁），或者遭受其他一些问题的折磨。每一份报告都是基于有着某种统计缺陷或结构缺陷的流行病学研究，但也不能立刻怀疑这些报告。

研究进行得很认真，它有一个有能力的科学咨询小组，而结论，简而言之，是所有的证据都有别的解释，或者是不受控制的，或者是不能被重复， 或存在偏见，或者在其他方面不能令人信服。有一个数据是通过打电话给发

布了出生公告的人收集来的，从而自动地选择了上层经济社会团体。在另一项报告生殖期变化的研究中，那些儿童们在研究对象在电磁环境中工作以前很久就出生了。还有一份报告的分类是由一个知道需要怎样的结果的人主观地作出的。（这并不是说他不诚实，但在良好试验中应警惕无意的偏向。） 当努力研究靠近电线的人和远离电线的人的区别时，显然存在着一个社会偏向——富人不靠电线住。等等。

纽约研究的末行数字是有较为明确的证据表明低频电磁场能以不同的方式影响细胞，但几乎没有证据表明会造成相应的损害，或者目前的标准不恰当。流行病学有关电线对人口带来有害影响的证据没有一个不存在缺陷，尽管还有许多有缺陷的研究使得这一论题仍然引起人们的兴趣。总之，我们已了解很多，但还没有了解一切，还需要更多的研究。

在这里提一下几十年以前欧文·兰米尔所作的杰出的报告是很合适的。他谈到了科学失误——发现一些事实上不存在的效应或东西——通过研究一些著名的历史性案例并搜索出一个共同的模式，在那些历史事件中，有人宣布作出了重大的发现，并在一段时间内为人们所相信，最后却又证明是错误的。

他研究的案例的确有一些共性。第一，所涉及的科学家从未故意说谎—

—每个人都虔诚地相信他作出了划时代的发现。没有一个是我们所说的银行欺诈那样的欺诈。（兰米尔把他的报告定名为“病理科学”，大概是承认他在对待一种疾病而不是重罪。）被声称的发现总是在现象混乱的背景下，勉强可以探测到的。因此当别人进行尝试且未能重复该项试验时，总可以说他们的方法不对。发现者总是怨恨“正统的科学机构”不能给予他们的工作以应得的称赞，此外还有其他特点，但其论点很明确。诚实的科学家也能自欺， 并导致欺人。所以科学在开放交流的气氛中最为兴旺，除此之外没有其他更好的环境。所以优秀的科学家总是努力不去怨恨批评——他们知道他们有时是错误的，而自我批评不知怎么在区分真理和幻想时总是不如同类人当中的互相批评有效。他们是同类人很重要——相对论的准确性不能由议会或学校董事会的投票来决定，更不用说进化论了。第三部分结 语