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(nèi)的原子曾經(jīng)在別人體內(nèi)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(nèi)。在地球上，每個人都被緊緊聯(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，它們曾經(jīng)在之前的某個時刻存在于另一個人體內(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)存在過嗎？

目前我們所知的答案令人著迷：每個人體內(nèi)都擁有千億個曾經(jīng)存在于別人體內(nèi)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(nèi)全部細胞的4%，其余96%是血細胞與生活在體內(nèi)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(chǎn)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(shù)量達到數(shù)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(nèi)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(shù)量也相當大。具體數(shù)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(nèi)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(nèi)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(zhì)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(xiàn)實也基本如此）——它們沒有被破壞，也沒有新的原子被創(chuàng)造出來，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，但它可以通過數(shù)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(jīng)知道人體中氫和氧的數(shù)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(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——我們只關心這部分的氫原子和氧原子的數(shù)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(zhì)量的0.02%，即1.35×10??千克。而整個大氣層約占地球質(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(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，你會發(fā)現(xiàn)：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(shù)千億計的原子，它們一年前曾存在于地球上其他人的體內(nèi)，甚至數(shù)百萬年前，它們也曾存在于恐龍體內(nèi)。

因為原子很小，而我們每個人體內(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(shù)量超過了我們宇宙中的恒星數(shù)量，比整個太陽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(xiàn)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(nèi)被循環(huán)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(nèi)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(nèi)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(tǒng)，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(lián)系。

每次吸氣時，你都在吸入曾經(jīng)存在于另一個人體內(nèi)的空氣原子。每次喝水時，你都會喝進曾經(jīng)存在于另一個人體內(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，它們曾經(jīng)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。