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  • 1 # 章彥博

    這實際上是一個尺度縮放的問題——假設把人縮小到細胞那麼大,水分子相對於人大約是多大。要分析這個問題,我們首先看看細胞有多大、水分子有多大,而人又有多大。

    我們用白細胞的尺寸舉例,它的尺寸大約是直徑10微米。而水分子有多大呢?其實,到了分子尺度,看大小意義不是特別大,更要看其佔用了多大的空間。畢竟,分子之間的空隙大小還是非常可觀的。

    我們來計算一下,水分子的摩爾質量是18g/mol,1kg的水佔用一升的體積。這樣,我們可以近似將一個水分子佔用的體積計算出來。計算的結果是:水分子所佔用的體積,相當於一個邊長為0.0003微米的立方體。

    你看,相對於白細胞的體積,水分子的大小,真的是非常非常小。

    我們從人的尺度來看看這個問題。人的尺度是米的級別,也就是比白細胞要大十萬倍。將水分子的尺度放大十萬倍,它佔用的空間邊長就變成了0.0003米,也就是0.3毫米。你可能會以為,0.3毫米,大概是沙子的尺寸,那細胞看水,是不是就像人看沙子一樣呢?

    然而,並不是。相對尺寸雖然差不多,但是他們的絕對尺度很不一樣。而有的規律,就與絕對尺度有很大的關係。比如說分子間的相互作用,水分子尺度的作用,就與沙子尺度的作用,差異很大。這就導致了,即便是細胞,看待水分子,其基本的感覺,還是和我們人看水是一樣的,只不過會覺得它所看到的水,更加粘稠一些而已。

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