低溫凍死病毒、蒸桑拿熱死病毒、氣溫回暖病毒漸漸消失......種種關於病毒和溫度的說法大相徑庭，卻都被廣泛傳播。
其實，所有的病毒都是喜寒怕熱的。但是，病毒為什麼喜寒怕熱，卻很少有人說到。本文就從化學的角度來解釋一下，而這要從病毒的結構說起。
病毒的結構是什麼？病毒的中間是一個遺傳物質即一個核酸分子——DNA或RNA，外面是一些蛋白質分子。病毒只有找到了宿主，在宿主細胞內才可以複製自己；離開了宿主，病毒根本不能進行自我複製，因為病毒沒有自己的代謝機構，沒有酶系統。或者說，離開了宿主的病毒不是完整的生命形態，而只是一些化學意義上的分子。
說到這裡，在化學家看來就是一個非常簡單的問題了：溫度升高不利於分子的穩定性。
眾所周知，分子是由原子構成的。原子之所以能夠構成分子，是因為原子之間有相互作用。有些相互作用比較強，能夠在原子之間形成共價鍵。比如，氫分子是由兩個氫原子組成的體系，兩個氫原子核（質子帶正電）相互排斥，兩個電子（帶負電）也相互排斥，但質子與電子卻相互吸引。根據量子力學，可以計算得到這個體系的能量與兩個原子核之間距離（核間距）有下圖所示的關係。
我們把兩個原子核相距很遠時（即獨立的兩個原子）體系的相對能量設為能量的零點，從圖中可見，當兩個原子核靠近時，體系能量降低；但當兩個原子核靠得很近時，體系的能量又迅速增高。在圖中所示的“平衡核間距”處，體系的能量最低。
核間距大於或小於平衡核間距都將使體系的能量升高，從而處於不穩定狀態。這就像在窪處的小球，只有在窪底才能夠平衡，離開窪底就不會平衡，會自動滾回底部。
氫分子的平衡核間距約為0.074納米，此時氫分子的能量最低，分子體系最穩定。圖中虛線的長度表示氫分子與兩個獨立的氫原子的能量差，就是兩個氫原子形成共價鍵的鍵能。這也就是氫分子的穩定化能。正是因為氫分子比兩個單獨的氫原子能量低，氫分子才能夠穩定存在。
但是，原子本身有動能，它要自由行動，要離開這個平衡核間距。穩定化能的存在，就會把離開平衡核間距的氫原子拉回到平衡核間距。所以，通常情況下，氫原子就在平衡核間距附近做振動。就像落到坑中的小球，在坑底做振動一樣。如果坑比較淺，而小球的動能比較大，小球就有可能跑到坑外去。同樣，如果分子的穩定化能比較小，而原子的動能比較大，原子就可能掙脫穩定化能的束縛，離開分子，導致分子被解離了。
顯然，分子的穩定化能越大，這個分子越穩定。而原子的動能越大，就越能破壞分子的穩定。這是矛盾的兩個方面。
原子的動能大是什麼意思？
從宏觀上看，就是由這些原子組成的體系的溫度高。溫度所表示的就是組成體系的原子的平均動能。上面說過，原子的動能越大，就越能破壞分子的穩定，也就是說，體系的溫度越高，分子的穩定性越差。在較高的溫度下，分子容易解離。
問1
既然溫度越高分子的穩定性越差，那我們怎麼沒有感覺到因為溫度升高，氧氣、水、石頭等常見的物質分解掉或者變質了呢？
答1
這是因為組成這些物質的分子都是非常穩定的分子，即組成這些分子的原子之間形成的共價鍵非常牢固。
就拿上面所說的氫分子來說，它的鍵能（也就是把鍵拉斷所需要的能量）是217千焦/摩爾。上圖中的“坑”簡直是一口非常深的“井”，需要非常大的動能才能夠跳出這口“井”。
也就是說，用加熱升高溫度的辦法解離氫分子是非常困難的。在2000K的高溫下，只有大約1‰的氫分子會解離，3000K的高溫下也只有不到10%發生解離。我們身邊常見的水、氧氣、石頭等都是經由類似的共價鍵結合的，所以都是很穩定的分子。
可是，像蛋白質這樣的分子就不同了。蛋白質分子是由千百個氨基酸分子組成的，每一個氨基酸分子有十幾個到幾十個原子，這數以千計的原子也都是以共價鍵結合起來的。氨基酸分子排列次序不同，蛋白質分子也不同，這是蛋白質分子的一級結構。這一長串原子並不是排成一條長長的直線。由於各個原子吸引電子的能力有大有小，所以在這些原子外圍所帶有的正負電荷也不同。這些正負電荷之間存在著靜電相互作用，這些靜電相互作用比共價鍵的作用要弱許多，其中有些較大的相互作用被稱為“氫鍵”。
在這些靜電相互作用，特別是氫鍵的作用下，組成蛋白質的原子排列而成的“線”便捲曲、摺疊起來，形成了蛋白質的二級結構。而二級結構之間還有更弱的靜電相互作用，組成了蛋白質的三級甚至四級結構。蛋白質就具有這些非常精細、非常巧妙的高級結構。由於形成這些高級結構的作用力是很弱的靜電相互作用，它們的穩定化能，也就是上圖的“坑”非常淺。溫度略高，這些高級結構就被破壞了，蛋白質也就“變質”了。蛋白質變質了，病毒也就失活了。所以，病毒都是喜寒怕熱的。
問2
既然蛋白質這樣不穩定，那我們人還有其他生物為什麼能夠穩定存在？
答2
這是因為生物體中的蛋白質都存在於活的細胞中，它們受到細胞環境的保護，增加了它們的穩定性。更重要的是，它們是處在新陳代謝的過程中。
也就是說，蛋白質在不斷地分解，同時也在不斷地生成，保持總體上的平衡狀態。而包容這些蛋白質的細胞也在不斷地新陳代謝。一旦生物死亡，它們體內的蛋白質就會迅速變質。
沿著這個思路，我們也能夠解釋為什麼細菌並不像病毒那樣喜寒怕熱，反而是喜歡比較溫暖的環境。原因在於細菌是活的細胞。溫度低了，雖然蛋白質較為穩定，但是細胞的生長、繁殖會變得很慢，甚至會休眠。在溫暖的環境下，雖然蛋白質穩定性差了，容易分解，但是它的生成也快，細胞的生長、繁殖更是大大加快了，細菌的數量仍然會急劇增加。
侵入我們生物體內的病毒，是依賴於生物細胞而生存、繁殖的。雖然溫度的升高使它們不穩定，但是，由於它們能夠在生物細胞內迅速複製自己，致使這些病毒在體內迅速地大量氾濫，弄得不好，甚至會危及生物體的生命。
由於病毒是喜寒怕熱的，而細菌在相對溫暖環境下能夠快速生長繁殖，所以我們看到，在冬春季比較寒冷的天氣條件下，由流感病毒、SARS病毒、新型冠狀病毒等病毒感染所引起的呼吸道疾病容易流行；而在夏日溫暖的環境中，痢疾、腹瀉等由細菌引起的消化道疾病容易高發。
要注意的是，冠狀病毒對熱較為敏感，-60℃可保存數年，病毒在4℃合適維持液中為中等穩定，但隨著溫度的升高，病毒的抵抗力下降，但必須達到一定溫度且超過相應的時間才能滅活病毒。 當達到56℃的溫度30分鐘可有效滅活病毒。但平時用空調製熱升高環境溫度不可能達到滅活病毒的效果，暖氣溫度也達不到殺滅病毒的效果。另外，太陽的照射溫度不能達到56℃，日照紫外線的強度也達不到紫外燈的強度。
農信傳媒法律顧問：李德均（德衡律師集團律師）
END
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