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11 May

電磁波的偽科學

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這篇于 2020-05-11 在臉書發表

談談電磁波,electromagnetic wave。

腦海中馬上閃出的是手機跟電訊塔之間每次被人投訴接收不良的訊號波。沒有錯,但這只是一部份。

科學家麥克斯韋爾,Maxwell,在 1862年,愛迪生還沒發明電燈泡之前,就已經導出了電跟磁之間的關係,而且還進一步證明了原來光也是電磁波之一,看圖一。

圖表一 電磁波的頻譜
https://imagine.gsfc.nasa.gov/Images/science/EM_spectrum_compare_level1_lg.jpg

目前所知電磁波頻率由 0 Hz(赫茲,計算頻率的單位)到伽馬射線,Gamma Ray,的 10 的 20 次方。而『可見光』,visible light,人的眼球所能感受到的光,在這頻譜上其實只佔了很小的範圍,400-789 THz 之間(T,Tera,10的12次方,遠比我們所知很厲害的 5GHz WIFI 頻率高上 20 萬倍)。彩虹的七種顏色,紅橙黃綠藍靛紫就處在這頻率範圍。400 THz 開始是紅色, 789 THz 是紫色。可見光之外的頻率,比如紅外線,Infrared、紫外線等,ultraviolet,都不在我們的眼球感受神經的範圍。

生物之所以能『看見』光,是幾十億年進化來的結果,就好像舊式 AM 收音機進化到如今數碼電視一樣。

那眼球為甚麽選擇『看見』可見光這個範圍,而不是其他範圍,比如說 X 光、紫外線、紅外線?

這跟原子物理及進化論有極大的關係。

宇宙中處處是正在燃燒著的星星,也就是太陽。這些星星燃燒時產生了波長不一的電磁波,而大部份的星星燃燒時的溫度都在 3,500 到 25,000 K(Kelvin,基本上跟攝氏,Celsius,一樣,K = C + 273.15)之間,所產生最強最多的波長(頻率)就處在可見光頻率範圍,包括我們的太陽。見圖表二。

圖表二 太陽頻譜分佈表
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e7/Solar_spectrum_en.svg

生物在地球上由單細胞到有眼睛的動物,期間的進化大約是這樣的:太陽光能(熱能)是最基本的能源。最初單純的熱感神經能帶領細胞找到能源(光)。後來物競天擇的條件下,這些熱感神經進化為光感(提醒一下,光是電磁波)神經(兩者也或者同步進化),能更有效的在細胞感應不到微量熱能的時候,也能預先知道能源所在處。也順理成章的,光感神經讓細胞能感受到(模模糊糊的『看到』)阻擋物的存在,變成逃避敵人或尋找遮掩物的有效工具。精益求精下,光感神經越來越複雜、解析度越來越高,從只能分辨模糊的光暗比例變成清晰的物體輪廓,成了我們現在的眼睛,所以我們的眼睛是超高解析度兼靈敏度的電磁波接收器。

好像又離題了。硬硬掰回來。

紫外線及以上的波長比可見光短、量子能量高,能將分子或原子分解,造成化學反應。換句話說,就是會破壞細胞結構,提高患癌的機率。這就是為甚麽去沙灘要擦防紫外線的防曬油、X 光不能常做的原因。不過也幸好,由於同一個原因,大部份紫外線以上的光在進入大氣層的時候就被含氧的分子,比如臭氧、氧氣、水分子給吸收去了。

紅外線及以下的波長比可見光長、量子能量低,破壞不了原子分子結構,所以對人類相對安全。

那提高波的幅度,amplitude,呢?

純粹提到電磁波的幅度只能影響原子或分子整體的活躍性,而不能能影響亞原子,subatomic,的結構。比如紅外線能將冰融化成水或將水蒸發成水蒸汽,但其結構還是 H2O,而紫外線則能將 H2O 分解成氫離子(H+)跟氫氧離子(OH-),雖然它們很快又會化合回 H2O。

這就好像詠春跟太極之間的比喻。詠春,拳頭密集(高頻率),打在身上(結構)會造成(破壞)內傷。太極柔和緩慢(低頻率),能借力打力把人(整體)推到(活躍性)十公尺外。提高太極的力度能推到二十公尺以外,但還是不能造成內傷。

一大堆前言,終於來到重點了。

我們的日常電子用品,包括手機、微波爐、WIFI、等產生的頻率遠比可見光頻率低16萬倍以上(看圖表一中的Microwave,Radio),所以科學上一直強調沒有證據顯示這些應用波長會增加患癌的機率,因為電訊塔的功率儘管再大,或許會讓細胞變得更活躍以致殺死細胞(比如過於高溫),但絕對改變不了份子原子的化學結構,也就不會直接提高患癌機率。

一般微波爐,microwave oven,的頻率跟目前 4G 手機(或 WIFI )的頻率 2.5GHz 一樣,所以在 1,200W的微波爐旁的手機訊號多少都會受到影響,但絕不會爆炸。

電磁爐,induction cooker,的頻率更不用說了,只是區區的 50 KHz或以下,比古老調幅,AM,收音機的頻率還低,只能在大功率的前提下在金屬表面製造渦電流,eddy current,跟耗損,進而產生所需的熱能。

倒是紫外線產品,盡量少用吧。

偽科學一方面說電磁波有害,另一方面則說電磁波能治百病。兩方面的共同點是,都拿不出一個完整的學術報告,像個蹩腳的政客在國會裡語無倫次的嚷嚷。

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