這場意外裏，安卓手機毫髮無傷，蘋果設備居然近乎全滅_風聞

原創： Cloudiiink 中科院物理所

正在調試安裝過程中的 CT成像系統

最近在美國一家醫院的系統專員(Systems Specialist)遇到了一個很大的麻煩……他們給醫院裏新增了一台 MRI，也就是磁共振成像，的過程中出現了一點意外。醫院中的很多蘋果設備，比如 iPhone 和 Apple Watch 都徹底不能工作。該單位裏面的工作人員把相關的消息發佈在 reddit 論壇上[1,2,3]，總計大約 40 部蘋果設備，包括手機、平板電腦和蘋果手錶都受到影響。

最讓人覺得奇怪的是，明明蘋果設備全都癱瘓了，但是安卓手機卻沒事，而且靠近 MRI 的其他計算機設備也不受影響。[4]

來自太陽的元素

Helium

©Chris Morrison

想要知道為什麼，這個故事還要從太陽講起。

門捷列夫最開始提出將已發現的元素試圖進行排列和列表，發現其中的規律。在發佈第一版的時候，但是元素週期表上還有很多的空缺。

不同顏色的光的波長不盡相同

當時人們對於光學的認識已經十分深入，尤其是對光波長的測量，可以精確到納米的量級。通過在兩個平行的平面鏡（法布里－佩羅干涉儀，英文：Fabry-Pérot interferometer）之間來回反射，微小的光波長之間的差別不斷累積起來，被放大到可以肉眼觀察的光的明暗條紋變化。因此能不能通過測量光譜來確定和發現新元素呢?

白光在通過三稜鏡之後，由於不同色光的折射率不盡相同，白光產生色散，分解為不同顏色的色光

回到光學上，牛頓發現太陽光在通過三稜鏡以後，可以變成彩虹的顏色。人們意識到，我們平時看到的白色的太陽光其實並不是白色的，而是由各種色光混合而成的。但是我們的老天爺似乎總想要點「不完美」，英國的化學家威廉·海德·沃拉斯頓在 1802 年注意到有一定數量的黑暗特徵譜線出現在太陽光譜中。通過不懈的努力，他一共標註了 570 條譜線。

在可見光範圍內的太陽光譜與夫琅和費譜線 ©wikipedia

在這之後，夫琅和費同樣獨立地再度發現這些譜線，並且開始系統性的研究與測量這些譜線。他們發現這些消失的譜線，恰好和一些元素加熱以後釋放出的譜線相同。所以，太陽上這些消失的譜線都和太陽上的元素一一地對應着。

各色的霓虹燈，裏面就是充上了不同的稀有氣體。甚至霓虹燈這個名字是半英語音譯：霓虹發音近似於英語的 neon（氖）並在漢語裏有彩虹的含義。©Lam Yik Fei /《紐約時報》

1868 年 8 月 18 日，法國天文學家皮埃爾·讓森在印度的貢土爾觀測日全食時，發現了一條波長為 587.49 nm 的亮黃色的譜線。起初，他們覺得這個是來自鈉元素，鈉元素在這附近有 589nm 和 589.6nm 兩條譜線。不過在進一步的研究之後，人們確認了這其實是一種當時還未在地球上發現的新的元素。

由此，這個元素就被命名為了 Helium，也就是「太陽」。中文名「氦」則是由徐壽音譯而來，加上用以表示常温下的形態的「氣」的偏旁。

這裏有之前沒見過的新東西

Superconductor

把空氣壓一壓，凍一凍，就能把原本是氣態的空氣轉化為液態。人們通過這種方法制得液氮，液氧，但是一直沒有辦法制造得到液氦。一直到 1908 年，昂內斯才首次製造出了液氦，創造了當時最低人造温度的世界紀錄。昂內斯也因此被稱為**“絕對零度先生”**。利用低温的特性，昂內斯得以探索當時還無人觸及的低温的世界。藉由此，他也順利得打開了超導的大門[6]。

一大碗液氧，和平時處於氣態的無色透明的氧氣不同，液化以後，液態的氧呈現為淡藍色 ©periodictable

當時，有部分科學家，比如開爾文勳爵，認為温度達到無限接近絕對零度的時候，電子會傾向於被凝固住，從而導體中的電阻會變得無限大。對於開爾文勳爵，一般我們更熟悉他在 1900 年著名的「兩朵烏雲」的演講。但是昂內斯對此持反對態度，他認為隨着温度的降低，導體內的電阻會穩步下降，直至降為零。當然我們現在已經知道，兩個説法都不太正確。

超導磁鐵在軌道上懸浮，近乎無摩擦地滑動

利用只此一份絕無分店的液氦，他把金、鉑、汞等金屬冷卻到將近 -269 °C，意外地發現汞的電阻急劇地減小，電阻甚至小到了儀器根本測不出來。而這正是超導體的一個重要特性——零電阻。

零電阻有多重要呢？我們平時輸送電能，不可避免地導線上會有電阻存在，從而發熱浪費了很多的電能。另外一個與我們的生活關係更為密切的是，電流能夠產生磁場，當我們需要很大的磁場時，就需要很大的電流，從而發熱功率特別高。這麼大的發熱量，一般的導體根本無法承受，也只有超導體才能夠勝任這個嚴苛的條件。

給原子核拍個照

Magnetic Resonance Imaging

所以回到文章開頭，也就是這次事件的主角，磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，簡稱MRI)通過外加梯度磁場檢測原子核發射出的電磁波，從而得知構成這一物體原子核的位置和種類。比如在醫學上，就可以方便得對人體內進行成像，觀察人體內部組織和結構的病變[7]。

來來來，猜猜這些都是什麼的 MRI 成像圖案

​實際上，我們利用磁共振成像（MRI）看到的人體中水分子內的氫原子核。在把物體放置在磁場中後，用適當的電磁波照射，就改變氫原子的旋轉排列方向，使它產生共振。

現代磁共振成像的掃描儀往往都需要高達 3 特斯拉的磁場強度。別看這個數字不大，要知道地磁場磁場強度才為 0.000025 特斯拉至 0.000065 特斯拉，這時候就需要藉助液氦輔助降温的超導體。

事情的真相究竟是啥

The Truth

在這次醫院這次對 MRI 的安裝過程中，總計泄露了約 120 升的液氦，也就是約 90000升的氦氣。不要覺得這個是小數目，現在的氦氣都是不可回收資源，一旦泄露到空氣中，提取的成本堪比黃金。而且因為氦氣很輕，它們還會不斷地脱離地球，飄到太空中去。

在對本次事故中受到影響的電子設備進行統計以後，大家意外地發現這次針對的都是更為新款的蘋果設備，比如 iPhone 6 以及更高版本，當時的樓內iPhone 5 並沒有受到影響。

微機電系統（Microelectromechanical Systems，縮寫為 MEMS）

經過仔細的排查，人們的焦點最終鎖定在了手機內的微機電系統(Microelectromechanical Systems，縮寫為 MEMS)，也就是陀螺儀，加速度計，定時震盪器等尺寸為微米量級的設備上。不過，在安卓手機中也存在上述設備，為啥它們就還好好地呢？[5]

音叉狀的石英晶振 ©wikipedia

在手機內部都要有一個時鐘，控制軟件的時間順序。以往人們採用石英晶體，利用壓電效應，在加上電壓以後，晶體會產生形變。如果我們加上的是交變的電壓，那麼晶體也會來回震盪。當頻率和晶體的本徵頻率一致時，達到共振狀態。在較新的蘋果設備中，蘋果公司使用 SiTime 公司生產的尺寸更小，功耗也更低的 MEMS 硅振盪器 sit1532 [8] 來取代傳統的石英振盪器，它同時還擁有更多優異的性能。不過似乎這個器件對氦氣的滲透有點無能為力，甚至只能罷工。

氦氣分子示意圖

氦氣如此強的滲透能力主要是因為其以單原子的形式存在，正負電荷的中間靠得非常近，極性特別小。在原子和分子層面，電磁相互作用起着絕對的主導作用。因為氦原子極性極小，從而電磁作用非常弱，而且本身原子就很小，所以氦氣的滲透性非常的強。這次的事故，就是來源於氦氣滲透進了手機內部最為關鍵的時鐘部件，導致器件失效。

針對氦氣，iFixit 還做了個實驗 [9]……在氦氣內放差不多幾分鐘以後，手機就停止了工作。

不過小編並不建議大家在家裏嘗試，一方面氦氣不容易獲得。雖然説把手機關閉後，氦氣會自然地散逸出來，但是最開始出事的部分設備在靜置通風數天系統以後還有很嚴重的問題，有的觸摸屏依舊是失效的……

最重要的一點，這個實驗真的好貴啊……

土豪請忽略上面那句話（劃掉吧！）

參考鏈接:

[1]reddit.com/r/sysadmin/comments/9mk2o7/mri_disabled_every_ios_device_in_facility/

[2]reddit.com/r/askscience/comments/9mk5dj/why_would_an_mri_disable_only_ios_devices/

[3]reddit.com/r/sysadmin/comments/9si6r9/postmortem_mri_disables_every_ios_device_in/

[4]zhuanlan.zhihu.com/p/48257882

[5]ifixit.org/blog/11986/iphones-are-allergic-to-helium/

[6]en.wikipedia.org/wiki/Fraunhofer_lines

[7]en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging

[8]sitime.com/products/32-khz-oscillators/sit1532

[9]youtube.com/watch?v=D0YLW6v5hrA