原子如共享單車，你的原子我也用過

季蓓

你可能知道什么是共享單車，但你聽過共享原子這種說法嗎？有科學家指出，地球上的每一個人，在某種程度上，都在共享原子。這是怎么回事？

你體內的原子曾經在別人體內存在過

當你吃飯、喝水或者呼吸時，會有許多原子進入你的身體;當你出汗、呼氣或分泌排泄廢物時，很多原子會回到地球的生物圈，緊接著進入到其他人的體內。在地球上，每個人都被緊緊聯系在了一起。

那么，我們之間是如何聯系的呢？我們此刻體內有多少原子，它們曾經在之前的某個時刻存在于另一個人體內？我們是否與地球上現在活著的，或曾經活著的每一個人共享著原子？我們體內的原子也曾在孔子、蘇東坡、拿破侖、華盛頓等人體內存在過嗎？

目前我們所知的答案令人著迷：每個人體內都擁有千億個曾經存在于別人體內的原子;每個人都會從另一個人呼出的一口氣中吸收至少一個原子。

人體不過是各類原子的集合

弄清楚這個問題之前，讓我們首先了解一下人體到底是什么。人體由各種器官組成，而器官由組織組成，組織又是細胞組成的。從細胞的角度來看，組成人體組織的細胞僅占一個人體內全部細胞的4%，其余96%是血細胞與生活在體內的細菌細胞。

每個血細胞（主要是紅細胞）只能存活約4個月，之后它們會被分解，其成分會被排出體外，并被骨髓中產生的新細胞所取代。而細菌細胞則無處不在：人體皮膚每平方厘米大約有15萬個細菌細胞，而在消化道中的細菌細胞數量達到數萬億個。

我們知道，細胞是由分子構成，而分子又由各種原子構成。如果把人體看成是各類原子的集合，那么一個正常的人體構成是這樣的：65%為氧原子，18.5%為碳原子，9.5%為氫原子，3.2%為氮原子，其余約4%為鈣、磷、鈉、鉀、硫、氯和鎂等。

人體內有多少原子，它是怎么來的？

即使我們只算氧、碳、氫、氮這四種最常見的原子，它們的數量也相當大。具體數量是多少？答案也許會讓你感到驚訝——比整個宇宙中的星星還要多。在任何給定的時間點，對于一個中等身材的人來說，他的身體大約包含：4×1027個氫原子，2×1027個氧原子，3×1026個碳原子，和8×1025個氮原子。

那么，它們是怎么來的呢？我們體內幾乎所有的氧原子和氫原子都來自我們所喝的水和所呼吸的空氣，而大部分碳原子和氮原子則來自我們所吃的食物。

實際上，隨著時間的流逝，體內超過90%的原子不再存在。細胞被分解，進入血液，被肝臟和腎臟過濾，其中大部分物質被排出體外。同時，人一直都在攝取和吸入新原子，身體將它們組裝成新的分子和細胞。

地球生物圈有多少氫原子和氧原子？

水和空氣在地球上的流動性很強，水與水、空氣與空氣之間是可以充分地混合的。假設地球上的原子一直都是那些原子（現實也基本如此）——它們沒有被破壞，也沒有新的原子被創造出來，那么你吸入的空氣中，有一部分原子曾經存在于其他人肺中，這些人包括孔子、蘇東坡、拿破侖、華盛頓等。

這似乎有些不可思議，但它可以通過數學來證明。因為氫和氧是人體中最多的原子，而它們又存在于地球的大氣和水中。我們已經知道人體中氫和氧的數量，只要再知道它們在地球上有多少，似乎就能找到答案。

地球擁有大量的原子，但大部分原子都在地球內部，與我們起到相互作用的原子主要在它的外層，即我們地球的生物圈——我們只關心這部分的氫原子和氧原子的數量。

總的來說，地球上所有水體（包括湖泊、海洋，河流、冰川等）的總和，約占地球質量的0.02%，即1.35×10??千克。而整個大氣層約占地球質量的0.0001%，即6.75×1018千克。如果將其轉換為原子，將是以下結果：4.1×1040個氧原子（大氣），4.5×1043個氧原子（水），和9.0×1043氫原子（水）。

為什么說與別人共享原子是可能的

如果你體內的所有原子都回到地球的自然環境中，并且與地球上（生物圈）所有的原子混合，你會發現：平均每2.1×1016個氫原子或氧原子中，就有一個來自你的身體。這對每個人來說都是這樣。

前面說過，一個典型的人體中有4×10??個氫原子和2×10??個氧原子！如果我們每個人積累原子都是隨機的，那意味著，我們每個人身上這些數千億計的原子，它們一年前曾存在于地球上其他人的體內，甚至數百萬年前，它們也曾存在于恐龍體內。

因為原子很小，而我們每個人體內原子數量巨大，才使得與別人共享它們成為可能。如果組成我們的原子數量沒有這么多，那么，這種共享原子的可能性就很小了。而事實是，組成我們每個人人體的原子數量超過了我們宇宙中的恒星數量，比整個太陽系中的所有沙子還多。

現在，如果你用力呼出一口氣，那么一年后的任意某個時間，地球上其他每一個人就會從你這口氣中吸進至少一個原子。換句話說，你現在肺中大約有一個原子，來自孔子呼出的最后一口氣。

原子在整個生物圈內被循環使用

我們的身體似乎每年都保持原樣，但事實上我們一直在排出體內的原子：我們呼出的二氧化碳中有構成我們身體的碳，小便時排出的水是體內的氫和氧，其他元素（包括汗液，尿液和固體廢物）也會定期離開我們的身體。

與此同時，我們呼吸空氣，喝水，吃食物，這給我們身體帶來新的原子，來替代不斷排出的原子。

我們知道，地球生物圈是一個大致封閉的系統，這意味著，如果有足夠的時間讓原子充分混合，那么這些原子將不可避免地擴散到水和空氣所能進入的任何地方。所以，在原子層面上，我們和一切都有著不可思議的深刻聯系。

每次吸氣時，你都在吸入曾經存在于另一個人體內的空氣原子。每次喝水時，你都會喝進曾經存在于另一個人體內的水原子。你所吃的每一口食物，都由曾經在另一個人體內的原子組成。

現在，在我們體內，有著數千億的原子，它們曾經組成地球上其他的人的身體。我們生活在同一個星球，同一個生物圈，從根本上說，我們在共享所有的原子。