这场意外里，安卓手机毫发无伤，苹果设备居然近乎全灭

Posted 2021-04-28 中科院物理所

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了这场意外里，安卓手机毫发无伤，苹果设备居然近乎全灭相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

正在调试安装过程中的 CT成像系统

最近在美国一家医院的系统专员(Systems Specialist)遇到了一个很大的麻烦……他们给医院里新增了一台 MRI，也就是磁共振成像，的过程中出现了一点意外。医院中的很多苹果设备，比如 iPhone 和 Apple Watch 都彻底不能工作。该单位里面的工作人员把相关的消息发布在 reddit 论坛上[1,2,3]，总计大约 40 部苹果设备，包括手机、平板电脑和苹果手表都受到影响。

最让人觉得奇怪的是，明明苹果设备全都瘫痪了，但是安卓手机却没事，而且靠近 MRI 的其他计算机设备也不受影响。[4]

来自太阳的元素

Helium

©Chris Morrison

想要知道为什么，这个故事还要从太阳讲起。

门捷列夫最开始提出将已发现的元素试图进行排列和列表，发现其中的规律。在发布第一版的时候，但是元素周期表上还有很多的空缺。

不同颜色的光的波长不尽相同

当时人们对于光学的认识已经十分深入，尤其是对光波长的测量，可以精确到纳米的量级。通过在两个平行的平面镜（法布里－佩罗干涉仪，英文：Fabry-Pérot interferometer）之间来回反射，微小的光波长之间的差别不断累积起来，被放大到可以肉眼观察的光的明暗条纹变化。因此能不能通过测量光谱来确定和发现新元素呢?

白光在通过三棱镜之后，由于不同色光的折射率不尽相同，白光产生色散，分解为不同颜色的色光

回到光学上，牛顿发现太阳光在通过三棱镜以后，可以变成彩虹的颜色。人们意识到，我们平时看到的白色的太阳光其实并不是白色的，而是由各种色光混合而成的。但是我们的老天爷似乎总想要点「不完美」，英国的化学家威廉·海德·沃拉斯顿在 1802 年注意到有一定数量的黑暗特征谱线出现在太阳光谱中。通过不懈的努力，他一共标注了 570 条谱线。

这场意外里，安卓手机毫发无伤，苹果设备居然近乎全灭

在可见光范围内的太阳光谱与夫琅和费谱线 ©wikipedia

在这之后，夫琅和费同样独立地再度发现这些谱线，并且开始系统性的研究与测量这些谱线。他们发现这些消失的谱线，恰好和一些元素加热以后释放出的谱线相同。所以，太阳上这些消失的谱线都和太阳上的元素一一地对应着。

各色的霓虹灯，里面就是充上了不同的稀有气体。甚至霓虹灯这个名字是半英语音译：霓虹发音近似于英语的 neon（氖）并在汉语里有彩虹的含义。©Lam Yik Fei /《纽约时报》

1868 年 8 月 18 日，法国天文学家皮埃尔·让森在印度的贡土尔观测日全食时，发现了一条波长为 587.49 nm 的亮黄色的谱线。起初，他们觉得这个是来自钠元素，钠元素在这附近有 589nm 和 589.6nm 两条谱线。不过在进一步的研究之后，人们确认了这其实是一种当时还未在地球上发现的新的元素。

由此，这个元素就被命名为了 Helium，也就是「太阳」。中文名「氦」则是由徐寿音译而来，加上用以表示常温下的形态的「气」的偏旁。

这里有之前没见过的新东西

Superconductor

把空气压一压，冻一冻，就能把原本是气态的空气转化为液态。人们通过这种方法制得液氮，液氧，但是一直没有办法制造得到液氦。一直到 1908 年，昂内斯才首次制造出了液氦，创造了当时最低人造温度的世界纪录。昂内斯也因此被称为“绝对零度先生”。利用低温的特性，昂内斯得以探索当时还无人触及的低温的世界。借由此，他也顺利得打开了超导的大门[6]。

一大碗液氧，和平时处于气态的无色透明的氧气不同，液化以后，液态的氧呈现为淡蓝色 ©periodictable

当时，有部分科学家，比如开尔文勋爵，认为温度达到无限接近绝对零度的时候，电子会倾向于被凝固住，从而导体中的电阻会变得无限大。对于开尔文勋爵，一般我们更熟悉他在 1900 年著名的「两朵乌云」的演讲。但是昂内斯对此持反对态度，他认为随着温度的降低，导体内的电阻会稳步下降，直至降为零。当然我们现在已经知道，两个说法都不太正确。

超导磁铁在轨道上悬浮，近乎无摩擦地滑动

利用只此一份绝无分店的液氦，他把金、铂、汞等金属冷却到将近 -269 °C，意外地发现汞的电阻急剧地减小，电阻甚至小到了仪器根本测不出来。而这正是超导体的一个重要特性——零电阻。

零电阻有多重要呢？我们平时输送电能，不可避免地导线上会有电阻存在，从而发热浪费了很多的电能。另外一个与我们的生活关系更为密切的是，电流能够产生磁场，当我们需要很大的磁场时，就需要很大的电流，从而发热功率特别高。这么大的发热量，一般的导体根本无法承受，也只有超导体才能够胜任这个严苛的条件。

给原子核拍个照

Magnetic Resonance Imaging

所以回到文章开头，也就是这次事件的主角，磁共振成像 (Magnetic Resonance Imaging，简称MRI)通过外加梯度磁场检测原子核发射出的电磁波，从而得知构成这一物体原子核的位置和种类。比如在医学上，就可以方便得对人体内进行成像，观察人体内部组织和结构的病变[7]。

来来来，猜猜这些都是什么的 MRI 成像图案

实际上，我们利用磁共振成像（MRI）看到的人体中水分子内的氢原子核。在把物体放置在磁场中后，用适当的电磁波照射，就改变氢原子的旋转排列方向，使它产生共振。

现代磁共振成像的扫描仪往往都需要高达 3 特斯拉的磁场强度。别看这个数字不大，要知道地磁场磁场强度才为 0.000025 特斯拉至 0.000065 特斯拉，这时候就需要借助液氦辅助降温的超导体。

事情的真相究竟是啥

The Truth

在这次医院这次对 MRI 的安装过程中，总计泄露了约 120 升的液氦，也就是约 90000升的氦气。不要觉得这个是小数目，现在的氦气都是不可回收资源，一旦泄露到空气中，提取的成本堪比黄金。而且因为氦气很轻，它们还会不断地脱离地球，飘到太空中去。

在对本次事故中受到影响的电子设备进行统计以后，大家意外地发现这次针对的都是更为新款的苹果设备，比如 iPhone 6 以及更高版本，当时的楼内iPhone 5 并没有受到影响。

微机电系统（Microelectromechanical Systems，缩写为 MEMS）

经过仔细的排查，人们的焦点最终锁定在了手机内的微机电系统 (Microelectromechanical Systems，缩写为 MEMS)，也就是陀螺仪，加速度计，定时震荡器等尺寸为微米量级的设备上。不过，在安卓手机中也存在上述设备，为啥它们就还好好地呢？[5]

音叉状的石英晶振 ©wikipedia

在手机内部都要有一个时钟，控制软件的时间顺序。以往人们采用石英晶体，利用压电效应，在加上电压以后，晶体会产生形变。如果我们加上的是交变的电压，那么晶体也会来回震荡。当频率和晶体的本征频率一致时，达到共振状态。在较新的苹果设备中，苹果公司使用 SiTime 公司生产的尺寸更小，功耗也更低的 MEMS 硅振荡器 sit1532 [8] 来取代传统的石英振荡器，它同时还拥有更多优异的性能。不过似乎这个器件对氦气的渗透有点无能为力，甚至只能罢工。

这场意外里，安卓手机毫发无伤，苹果设备居然近乎全灭

氦气分子示意图

氦气如此强的渗透能力主要是因为其以单原子的形式存在，正负电荷的中间靠得非常近，极性特别小。在原子和分子层面，电磁相互作用起着绝对的主导作用。因为氦原子极性极小，从而电磁作用非常弱，而且本身原子就很小，所以氦气的渗透性非常的强。这次的事故，就是来源于氦气渗透进了手机内部最为关键的时钟部件，导致器件失效。

针对氦气，iFixit 还做了个实验 [9]……在氦气内放差不多几分钟以后，手机就停止了工作。