アントマンとワスプは呼吸困難になるだろうが、科学は解決策を持っている

スタン・リーは去ってしまいましたが、彼は私たちに常に彼を思い出させてくれる最大のスーパーパワーとなるキャラクターでいっぱいの宇宙全体を残しました。その中で、最近世界中の映画スクリーンに登場したのは、アントマンとワスプの 2 人です。この 2 人のヒーローは、特別なスーツを着ることで、昆虫のサイズに縮小する能力を獲得します。それらはその名前ですが、まるで弾丸であるかのように、その強さをさらに増しています。

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彼らはSFの登場人物なので、この能力が許されている。クモ類に噛まれた人間がクモの糸を投げて壁をよじ登ったり、北欧の神が人類を救うために地球に降り立ったりしても驚くべきことではないのと同じだ。ハンマーの一撃で。しかし、科学的に言えば、真剣に考えたらどうなるでしょうか?これは、バージニア工科大学の 2 人の科学者が最近行ったことであり、アトランタで開催されている米国物理学会の第 71 回流体力学年次総会で今日発表された研究を実施しました。

その中で、彼らは、ハンク・ピムとジャネット・ヴァン・ダイン、またはその後継者であるスコット・ラングとホープ・ヴァン・ダインが本物だった場合、サイズを小さくすることによって深刻な健康上の問題を引き起こすであろうことを実証しています。幸いなことに、彼らはこの小さな問題に対する解決策も提供します。もちろん、さらなる科学が必要です。

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スーパーヒーローの高山病

この研究を担当する科学者、学生マックス・ミケル・スタイトとその指導教員アン・ステイプルズは通常、昆虫の呼吸に特に注意を払い、生物流体力学に研究を集中させている。これを行うために、彼らは、これらの節足動物の呼吸器系にヒントを得た一連のマイクロ流体デバイスを研究室で開発しました。このデバイスでは、開閉するバルブの助けを借りて流量と流れの方向を制御できます。このようにして、アントマンとワスプの珍しい例など、さまざまな状況を再現できます。そうした後の彼らの主な結論は、山頂のいわゆるデスゾーンに慣れていない人が苦しむ症状と同様の一連の症状にさらされるだろう、というものだった。しかし、この地域では一体何が起こっているのでしょうか?

大まかに言えば、肺呼吸中、ガスが高圧から低圧へ容易に通過するメカニズムを介して、酸素は肺胞から血液へと通過します。通常の状態では、肺胞に入る大気中の酸素分圧は血液中に入るのに十分な高さであるため、これは問題にはなりません。ただし、高度が上がると気圧が低下するため、プロセスはさらに複雑になります。さらに、大気密度も低くなり、これは、吸入ごとに得られる酸素分子の量が少なくなることを意味します。これは通常、2,500 メートルを超えると高山病として知られる症状を引き起こし始め、標高 7,500 メートルから 8,000 メートルの間にある死のゾーンに登るときに致命的になる可能性があります。この状況に適切に適応できていない人の症状は、通常、軽度の場合は頭痛やめまい、より重度の場合は脳と肺に体液が蓄積することです。後者の状況では、最終的に死に至る可能性があります。

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これらの科学者のシミュレーションによると、たとえ地上にいたとしても、アントマンとワスプに対する影響は、高さ7,998 メートルにいる場合と同じになるとのことです。ミケル・スタイトがプレスリリースで次のように説明しているように、密度の違いは一般に問題となるでしょう。「深呼吸をする通常の大きさの人は、一定量の酸素分子を吸入できます。しかし、その人がアリの大きさに縮小されると、同じ数の酸素分子が依然として必要であるにもかかわらず（彼は人間であることに変わりはありません）、空気を吸うときに得られる分子の数ははるかに少なくなります。」

さらに、動物の代謝率とそのサイズを関連付けるクライバーの法則をこの事例に適用することで、昆虫のサイズに応じたスーパーヒーローの単位質量当たりの代謝率は、次の場合に約 2 桁増加することを検証しました。ちょうど酸素要求量と同じです。

すべてには解決策がある

幸いなことに、これらの科学者はすべての詳細を考慮しており、この 2 人の勇敢なスーパーヒーローが問題をどのように解決できるかも計算しています。これを行うには、クヌーセン ポンプやマイクロスケール ガス コンプレッサーなどのデバイスをヘルメットに組み込むだけで十分です。これにより、小型での酸素の捕捉が容易になります。そして、これがどれもうまくいかなかったとしても、それは問題ではなく、確かに彼らは生き残り続けたほうが良いでしょう。それがスーパーヒーローの目的です。