童話故事裡的美人魚可以在水中自由的呼吸，神話故事裡的孫悟空可以去東海龍宮借金箍棒，毛主席的詩詞《水調歌頭·重上井岡山》也表達了「可上九天攬月，可下五洋捉鱉」的理想，科幻作品《三體》和《深淵》都暢想了太空人或潛水員在特殊液體中呼吸的技術。科技，真的能幫人類實現在水下呼吸的夢想嗎？
人類和魚類在呼吸上主要有兩個區別：需氧量不同；呼吸器官不同。人類是恆溫動物，必須持續消耗氧氣產生能量來維持體溫，而魚類是變溫動物，需氧量少。人類肺部的結構主要是肺泡，呼入的氧氣自發地通過肺泡滲透到血液裡。空氣中含有21%的氧氣，而相同體積的水中僅含有1%的氧氣。水的含氧量太低，被動擴散的方式根本無法滿足人體的耗氧量。更何況，水的粘度是空氣的100倍，密度是空氣的700倍，很容易滯留在肺泡裡，造成嗆水窒息。魚的呼吸器官是鰓，它會主動舒展開來，與水流充分接觸，吸收水中的氧氣。但魚鰓在空氣中就會粘結，造成魚呼吸困難。
在常溫常壓下，絕大多數液體溶解氧氣的能力都很差，帶走二氧化碳的能力也不足。也有一些特例，比如矽油，它既可以溶解氧氣又可以溶解二氧化碳。的確有科學家研究過在矽油裡呼吸的可能性，然而卻遺憾地發現矽油對人體有害。
氟碳化合物（PFCs）是碳氫化合物中的氫原子被氟、氟氯、氟溴或氟碘取代後形成的一類惰性有機化合物，通常無色、無味、無毒。它們在常溫下溶解氧氣的能力達到35~70 mL/100 mL，是人體血液的3倍，也可以溶解二氧化碳（122~255 mL/100mL）。
1966年，《科學》雜誌首次發表了哺乳動物在氟碳化合物中呼吸的實驗結果，一隻小白鼠在富含氧氣的氟碳化合物液體中存活了整整20個小時。這種液體的密度是水的兩倍，所以當時科學家採取措施把小鼠固定在容器底部。
在這次實驗中，小鼠的肺部還是受到了傷害。原因是氟碳化合物密度高、粘度大，所以小鼠呼吸產生的二氧化碳沒有很好地排出來，引起了高碳酸血症。
從動物實驗中吸取經驗以後，1989年，氟碳化合物呼吸技術首次用於人類醫療，但是沒有成功挽救生命。現在，液體呼吸技術的一個分支「部分液體通氣」（PLV），可用於輔助部分患有嚴重肺部疾病的成年人呼吸。
總之，氟碳化合物對人體比較友好，儘管在裡面自由呼吸還不現實，但是，它們在醫療領域的應用很廣泛，既可以輔助呼吸，也可以用作藥物載體、CT造影劑，甚至人造血液。
參考資料：LC Jr Clark, F Gollan, Survival of mammals breathing organic liquids equilibrated with oxygen at atmospheric pressure, Science 1966, 152(3730): 1755-1756.