文/王鐵山

新型冠狀病毒肺炎（簡稱「新冠肺炎」）給人類健康造成了嚴重威脅，還將導致社會、經濟領域的次生災害。儘管媒體全方位報導疫情，但很多人對疫情並沒有全面、客觀、清晰的認識，甚至還存在很多誤區和偏激的行為。本文利用物理學的模型、邏輯分析方法，對新冠肺炎疫情的發生、發展、防護、演化和結局予以解讀，希望能在一定程度上減少人們對疫情的誤讀，解除無謂的恐慌，並提高人們科學防範的意識和能力，減輕新冠肺炎疫情給人類健康和社會經濟造成的危害。

傳染病如同鏈式核反應

傳染病泛指在人與人、人與動物、動物與動物之間傳播的疾病。其傳播能力通常由基本增生速率R0決定。R0被定義為平均每個感染者能夠傳染的人數。當R0<1時，疾病可能傳染給他人，但染病人數不會增加；當R0=1時，疾病可能會在小範圍內傳播，但仍處於可控狀態；只有當R0>1時，疾病才會呈增殖狀態，由此導致瘟疫暴發。R0越大，疾病暴發得越快，傳播範圍越大，疫情越嚴重。

流行病學者估計這次新冠肺炎疫情的初始R0為2~5（疫情結束才能確定最終值），屬於危害性很大的惡性傳染病。很多人可能難以想像傳染病的增殖過程，我們可以用核裂變的鏈式反應來類比。用1個中子轟擊重原子核會誘發裂變反應，重原子核裂變後將放出2~3個中子，這些中子繼續誘發周邊的重原子核裂變，進而觸發鏈式反應。其實，傳染病的傳播和核裂變都是鏈式反應過程。

流行病學中使用的R0等同於鏈式核反應的臨界因子K。當K<1時，只有少量重原子核裂變，鏈式反應無法持續，核燃料無法持續燃燒，處於安全狀態；當K=1時，反應堆處於持續穩定運行狀態，可用來發電；當K>1時，發生的是級聯增殖反應，會導致核爆炸，這就是原子彈爆炸的原理。

當前新冠肺炎的快速蔓延就是因為新冠病毒的初始R0>2，如果不及時將其控制在1以下，疾病就會快速、大面積傳播，無法控制，直至在全球惡性暴發，等同於引爆了「生物原子彈」。而且，這一「生物原子彈」比真正的原子彈威力要大得多。

那麼，如何抗擊新冠肺炎疫情呢？其核心就是通過人為干預減小傳播因子R0。這就等同於讓正在運行的反應堆停止運行。當反應堆運行時，可以通過改變燃料的濃度、燃料棒的空間分布、慢化劑和冷卻劑的組分以及調節控制棒來改變K值，實現對反應堆的控制。人們通過插入控制棒、加入中子吸收劑等手段吸收中子，使K值減小至0，阻斷鏈式反應過程。

阻止疾病傳播，同樣也要打斷或減少傳播鏈，使R0<1。當前我們無法改變病毒本身的性質，但可以通過改變人與人之間的時間和空間距離來減小R0，使局部的R0<1。這如同一組核燃料棒，靠近了會發生爆炸（K>1），離遠了不會燃燒（K<1），不遠不近就穩定燃燒（K=1）。

所以，防疫的最原始手段就是實行人群的物理隔離：增加人與人之間的空間距離，形成空間隔離；減少人與人的接觸機會，形成時間隔離。當病毒的載體（感染者）與正常人沒有機會接觸，病毒傳播的可能性就減小了，總體的R0隨之減小，直至小於1，疫情就會逐漸終結。

群體免疫與核燃料組分

群體免疫是指通過使一部分人體內產生抗體，增強群體抵禦病毒感染的能力。體內有抗體的人不會被傳染，總體的R0就減小了；有抗體的人達到一定比例，將會實現R0<1，病毒就無法大範圍傳播了，疫情也會自動終止。這如同改變核燃料的濃度。

只有當裂變物質（如鈾235）的濃度達到一定值，才能夠維持鏈式反應。經過一段時間的燃燒，原有的鈾235濃度降低了，鏈式反應就會中斷。這就是因為一部分鈾235燃燒後成為其他核素，新產生的核素具有了「抗體」，不能發生反應了，所以反應因子K< 1了。

在人群中產生群體免疫的途徑有兩個：一是給一定比例的人注射疫苗，形成帶抗體的人群；二是讓一定數量的人通過感染病毒產生抗體，形成減緩疫情擴散的群體。在現階段沒有疫苗的情況下，伴隨疫情的發展，因被感染而產生抗體的人數會增加，R0會緩慢下降。隨著疫苗的出現和運用，有抗體的人數占比達到一定程度，將會形成群體免疫，使新冠肺炎疫情結束。

防護感染如同屏蔽放射源

當人們不得不相遇時，最簡單的方法就是採取隔離措施。為了減小一個放射源對周圍的輻射影響，我們通常將其裝在鉛罐里屏蔽起來。病毒和放射源一樣，如果能夠知道病毒源在哪裡，我們就可以採取空間隔離或穿防護服、戴口罩等措施實現對病毒的隔離，阻斷其傳播渠道。

然而，病毒是看不見、摸不著的，感染後還有潛伏期，因此，在尚不清楚感染源的情況下，只能人人戴口罩。這樣既防止自身可能將病毒傳染他人，又防止他人將病毒傳給自己。特別是病毒感染者、醫護人員、公共服務人員和高危群體，一定要加強自身防護。這就如同屏蔽放射源一樣，最簡單的方法是把放射源屏蔽起來，同時，進入放射性場所從事放射性工作的人，都應該穿鉛衣、戴防護眼鏡和手套。

新冠肺炎疫情的終結與核廢物的處理

不同於嚴重急性呼吸綜合徵（SARS）病毒，新冠病毒的傳染性很強，一些科學家預言我們可能無法消滅它們，只能與其長期共存。與之類似的是：核反應堆停止運行之後，依舊會有一部分核素能夠自發裂變和衰變，緩慢釋放能量，但只要維持冷卻水運行，即可保證其安全、穩定、可控；不過，其放射性無法徹底消除，所以我們要將其放置在地下，永久監管起來。

新冠病毒作為一種自然存在的病毒，可能是斬不盡、殺不絕的。我們只能通過人為干預使其R0無限地接近於0。當疫苗研發出來後，R0<1很快就可實現。當特效藥研發出來後，新冠肺炎患者將會得到有效救治，人類將能夠利用醫療資源與新冠病毒長期共存，將新冠肺炎發病率控制在有限範圍，使死亡率大大降低。最終其可能如同流感一樣，每年總有病情發生，患者一般都能得到有效治療，但也有很少一部分人會因病死亡。

不可輕言勝利

新冠肺炎疫情是全人類共同面對的一場災難。中國政府發揮自身的優勢，通過強有力的社會組織管理，實現了全國範圍的嚴控和隔離，快速地將R0降到1以下，使得疫情在短短2個月內得到了有效的控制。中國採取的方法是基本的、有效的，也是難以複製的。其他國家基於自身體制、文化、習俗和社會發展的需要，採取了他們認為行之有效的防疫方案，也是值得尊重和借鑑的。

當我們無法縱覽全局、預測未來的時候，切不可輕言勝利，更不可漠視科學。在新冠肺炎疫情面前，人類作為一個命運共同體應該團結起來，一方面利用時間隔離、空間隔離等物理手段，減緩、阻止疫情的發展，另一方面調動一切力量救治感染者。

最終，根本的解決方案還得靠科學家研製出疫苗和特效藥。疫苗就相當於反應堆中的控制棒，特效藥就相當於反應堆中的中子吸附劑。希望在不久的將來，我們能夠將新冠肺炎疫情控制在流感等傳染病的水平，讓世界回歸安寧，讓人類更加健康。

本文選自《科學畫報》

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