原子如共享單車，你的原子我也用過(guò)

季蓓

你可能知道什么是共享單車，但你聽(tīng)過(guò)共享原子這種說(shuō)法嗎？有科學(xué)家指出，地球上的每一個(gè)人，在某種程度上，都在共享原子。這是怎么回事？

你體內(nèi)的原子曾經(jīng)在別人體內(nèi)存在過(guò)

當(dāng)你吃飯、喝水或者呼吸時(shí)，會(huì)有許多原子進(jìn)入你的身體;當(dāng)你出汗、呼氣或分泌排泄廢物時(shí)，很多原子會(huì)回到地球的生物圈，緊接著進(jìn)入到其他人的體內(nèi)。在地球上，每個(gè)人都被緊緊聯(lián)系在了一起。

那么，我們之間是如何聯(lián)系的呢？我們此刻體內(nèi)有多少原子，它們?cè)?jīng)在之前的某個(gè)時(shí)刻存在于另一個(gè)人體內(nèi)？我們是否與地球上現(xiàn)在活著的，或曾經(jīng)活著的每一個(gè)人共享著原子？我們體內(nèi)的原子也曾在孔子、蘇東坡、拿破侖、華盛頓等人體內(nèi)存在過(guò)嗎？

目前我們所知的答案令人著迷：每個(gè)人體內(nèi)都擁有千億個(gè)曾經(jīng)存在于別人體內(nèi)的原子;每個(gè)人都會(huì)從另一個(gè)人呼出的一口氣中吸收至少一個(gè)原子。

人體不過(guò)是各類原子的集合

弄清楚這個(gè)問(wèn)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(xì)胞組成的。從細(xì)胞的角度來(lái)看，組成人體組織的細(xì)胞僅占一個(gè)人體內(nèi)全部細(xì)胞的4%，其余96%是血細(xì)胞與生活在體內(nèi)的細(xì)菌細(xì)胞。

每個(gè)血細(xì)胞（主要是紅細(xì)胞）只能存活約4個(gè)月，之后它們會(huì)被分解，其成分會(huì)被排出體外，并被骨髓中產(chǎn)生的新細(xì)胞所取代。而細(xì)菌細(xì)胞則無(wú)處不在：人體皮膚每平方厘米大約有15萬(wàn)個(gè)細(xì)菌細(xì)胞，而在消化道中的細(xì)菌細(xì)胞數(shù)量達(dá)到數(shù)萬(wàn)億個(gè)。

我們知道，細(xì)胞是由分子構(gòu)成，而分子又由各種原子構(gòu)成。如果把人體看成是各類原子的集合，那么一個(gè)正常的人體構(gòu)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(nèi)有多少原子，它是怎么來(lái)的？

即使我們只算氧、碳、氫、氮這四種最常見(jiàn)的原子，它們的數(shù)量也相當(dāng)大。具體數(shù)量是多少？答案也許會(huì)讓你感到驚訝——比整個(gè)宇宙中的星星還要多。在任何給定的時(shí)間點(diǎn)，對(duì)于一個(gè)中等身材的人來(lái)說(shuō)，他的身體大約包含：4×1027個(gè)氫原子，2×1027個(gè)氧原子，3×1026個(gè)碳原子，和8×1025個(gè)氮原子。

那么，它們是怎么來(lái)的呢？我們體內(nèi)幾乎所有的氧原子和氫原子都來(lái)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(lái)自我們所吃的食物。

實(shí)際上，隨著時(shí)間的流逝，體內(nèi)超過(guò)90%的原子不再存在。細(xì)胞被分解，進(jìn)入血液，被肝臟和腎臟過(guò)濾，其中大部分物質(zhì)被排出體外。同時(shí)，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(xì)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(dòng)性很強(qiáng)，水與水、空氣與空氣之間是可以充分地混合的。假設(shè)地球上的原子一直都是那些原子（現(xiàn)實(shí)也基本如此）——它們沒(méi)有被破壞，也沒(méi)有新的原子被創(chuàng)造出來(lái)，那么你吸入的空氣中，有一部分原子曾經(jīng)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(guò)數(shù)學(xué)來(lái)證明。因?yàn)闅浜脱跏侨梭w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(jīng)知道人體中氫和氧的數(shù)量，只要再知道它們?cè)诘厍蛏嫌卸嗌伲坪蹙湍苷业酱鸢浮?/p>

地球擁有大量的原子，但大部分原子都在地球內(nèi)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(guān)心這部分的氫原子和氧原子的數(shù)量。

總的來(lái)說(shuō)，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(zhì)量的0.02%，即1.35×10??千克。而整個(gè)大氣層約占地球質(zhì)量的0.0001%，即6.75×1018千克。如果將其轉(zhuǎn)換為原子，將是以下結(jié)果：4.1×1040個(gè)氧原子（大氣），4.5×1043個(gè)氧原子（水），和9.0×1043氫原子（水）。

為什么說(shuō)與別人共享原子是可能的

如果你體內(nèi)的所有原子都回到地球的自然環(huán)境中，并且與地球上（生物圈）所有的原子混合，你會(huì)發(fā)現(xiàn)：平均每2.1×1016個(gè)氫原子或氧原子中，就有一個(gè)來(lái)自你的身體。這對(duì)每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是這樣。

前面說(shuō)過(guò)，一個(gè)典型的人體中有4×10??個(gè)氫原子和2×10??個(gè)氧原子！如果我們每個(gè)人積累原子都是隨機(jī)的，那意味著，我們每個(gè)人身上這些數(shù)千億計(jì)的原子，它們一年前曾存在于地球上其他人的體內(nèi)，甚至數(shù)百萬(wàn)年前，它們也曾存在于恐龍?bào)w內(nèi)。

因?yàn)樵雍苄。覀兠總€(gè)人體內(nèi)原子數(shù)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(shù)量沒(méi)有這么多，那么，這種共享原子的可能性就很小了。而事實(shí)是，組成我們每個(gè)人人體的原子數(shù)量超過(guò)了我們宇宙中的恒星數(shù)量，比整個(gè)太陽(yáng)系中的所有沙子還多。

現(xiàn)在，如果你用力呼出一口氣，那么一年后的任意某個(gè)時(shí)間，地球上其他每一個(gè)人就會(huì)從你這口氣中吸進(jìn)至少一個(gè)原子。換句話說(shuō)，你現(xiàn)在肺中大約有一個(gè)原子，來(lái)自孔子呼出的最后一口氣。

原子在整個(gè)生物圈內(nèi)被循環(huán)使用

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

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

我們知道，地球生物圈是一個(gè)大致封閉的系統(tǒng)，這意味著，如果有足夠的時(shí)間讓原子充分混合，那么這些原子將不可避免地?cái)U(kuò)散到水和空氣所能進(jìn)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(lián)系。

每次吸氣時(shí)，你都在吸入曾經(jīng)存在于另一個(gè)人體內(nèi)的空氣原子。每次喝水時(shí)，你都會(huì)喝進(jìn)曾經(jīng)存在于另一個(gè)人體內(nèi)的水原子。你所吃的每一口食物，都由曾經(jīng)在另一個(gè)人體內(nèi)的原子組成。

現(xiàn)在，在我們體內(nèi)，有著數(shù)千億的原子，它們?cè)?jīng)組成地球上其他的人的身體。我們生活在同一個(gè)星球，同一個(gè)生物圈，從根本上說(shuō)，我們?cè)诠蚕硭械脑印?/p>