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眾所周知,我們人類的身體是一件相當複雜的“機器”。從最原始的氨基酸到如今的“萬物之靈”,期間經歷了近40億年的演化。

但另一方面,我們的身體又是十分“簡單”的。如果從基本粒子的角度看,構成我們的身體僅僅需要四種粒子——電子、上夸克、下夸克和膠子。

在此之上,我們的身體又可以被歸類為59種不同的元素。之後才會是各類氨基酸、蛋白質、細胞、組織、器官、系統以及最終的個體,也就是你。

萬物的基石

首先,對於我們來說,最熟悉的基本粒子應該還是電子。

電子(Electron)是一種帶有負電的次原子粒子,也是第一代輕子(構成物質的基本粒子),無法被分解為更小的粒子,常用符號e表示。

同時,電子也是人類最早發現的基本粒子,1897年由英國物理學家約瑟夫·約翰·湯姆生(Joseph John Thomson)在研究陰極射線時發現。

我們在19世紀90年代末就已經知道電子的存在了。但夸克和膠子直到20世紀60年代才進入人們的視野。

學過初中物理的同學應該瞭解原子核是由質子和中子組成的,但每個粒子都有各自的次原子結構。

實際上,每個質子是由兩個上夸克(up quark)和一個下夸克(down quark)組成,並由膠子(gluon)連線在一起。而每個中子則包含一個上夸克和兩個下夸克,同樣由膠子連線。

不過,接下來更有意思的事情來了。

這些夸克、膠子和電子並非像我們所熟悉的人類社會“人擠人”、“人挨人”一樣排列。事實上,每個基本粒子之間的空隙相當之大!

以我們最熟悉的氫原子為例,它只有一個質子和一個電子,在這兩者之間什麼都沒有。如果氫原子有地球那麼大,那麼原子核的直徑大約是200米,其餘的都是空的。

而這一片大“空蕩蕩”的空間約佔了整個氫原子99.999999999999996% 的體積。

從這個角度來說,或許人類的本質就是“虛空”!

成分幾何?

告別基本粒子,我們來到上一級結構——化學元素。

粗略估計,一個典型的體重70公斤的人類大約包含有7,000,000,000,000,000,000,000,000,000個原子,即70億億個原子。

為了便於大家理解,我們可以做一個類比——地球上大概有(這只是一個非常粗略的猜測)7,500,000,000,000,000,000(或7.5萬億)粒沙子。

把這兩個數字相除,你就可以知道你身體裡的原子比9.3億個地球上的沙粒還要多。

然而,這70億億個原子可以被劃分為59種不同的元素,其中99.1%的元素都是氧、氫、碳、氮、鈣和磷等主流元素。

剩下的0.9%的是由極少量的53種不同元素組成的,有些甚至是以十億分之一為單位計的。

例如,鈷在人體內的含量是每10億個原子中含20個鈷原子,鉻是每10億個原子中含30個鉻原子。這些也就是俗稱的“微量元素”。

那麼是什麼元素佔了你身體的大頭呢?答案是氧,實際上你身體的61%是氧原子。

或許你可能會感到驚訝,畢竟氧是一種很輕的元素。

原因是你體內的大部分氧與氫(氫佔了你體內原子數的10%)結合,二者形成了“生命之源”——水。

從邏輯上,我們不難理解我們身體的大部分是水。但從情感上,這似乎與我們的直覺相違背,畢竟我們的身體感覺還是相當堅實的。

但我們的身體的確是由充滿水的細胞組成的,在你的身體中,約有60%左右是水,甚至你的骨骼也有30%左右是水。

除了氫和氧這兩個“大戶”,你的身體中還有存在著大量用途最廣泛的原子——碳原子。

因為碳原子的重量是氫原子的12倍,所以碳元素的重量僅次於氧,在你的身體裡,大約有65%的氧、18%的碳和10.2%的氫。

再加上少量的氮(3.1%),骨骼生長所需的少量的鈣(1.6%),1.2%的磷,大約0.25% 的鉀和硫,還有比例較小的鈉、氯和鎂,基本就湊齊了99%以上的人體元素。

你的“身體”值多少錢?

這個問題沒法給出精確的答案,只能採取估算的方法。

首先登場的是英國人,RSC(英國皇家化學會)曾做過一個精細的計算。他們的方法如下:

你體內所有的氧值8.9英鎊,所有的氫也不過16英鎊多一點,佔你身體2.6%的氮只需要27便士。這樣一個人的73.6%便只需25英鎊,還挺便宜的。

但接下來其餘的元素就比較難得了。

你身上所有的碳元素大約要44,300英鎊,你身體裡所有的鈣、磷、鉀總計約47,000英鎊。

其餘的都是非常昂貴的,因為它很稀少,但所幸的是隻需要極少量的元素。

例如,釷每克約2,000英鎊,但因為只佔你我身體的千萬分之一,所以每個人的成本只有21便士。

你身上所有的錫大約值4便士,以此類推,剩下的元素,也不是很多。

人體內大約24/59的元素被認為是“必需的”,但其餘的元素仍然存在於所有人的體內,因此也包括在計算中。

加在一起,RSC 計算出一個人按元素計算的總成本是——96,546.79英鎊,大約是87萬元人民幣。

這聽起來還不錯,畢竟如果你稍稍胖那麼一點點,你就是“百萬身家”了耶!

但我也說了,這只是一種很粗糙的計算,結果不可能那麼精確,甚至還會出現極大的偏差。

例如,美國NOVA公司就在2012年進行了同樣的研究,他們計算出的結果是約168美元。

他們的計算過程是估計每公斤氫和氧的成本為0.20美元。按照這個估算,你體內的氫和氧總共價值約為11.40美元。

而身體的主要“成本”則是鉀元素,它的價值超過了104美元。

這裡面的差別主要取決於元素的獲取方式。例如,對於實驗室品質的金屬鉀,大約需要支付500美元。

而一根香蕉含有大約0.4克的鉀,所以400根香蕉就能提供人體所需的160克鉀。按零售價計算,其一共只需68美元,批發價格更低。

其他的類似估計是人體的化學成分成本從1美元到2,000美元不等。很明顯,我們永遠也得不到一個確切的數值。

生命的華章

其實,這些不同的數字一方面說明我們的人體十分複雜,還有很多秘密尚待揭開。

另一方面,它也告訴我們用錢來衡量一個人並非上上之策,畢竟有再多的錢也無法把這些元素組裝成一個完整的人。

不僅你身上的每個原子都來自某個地方,你身體裡的原子也以不同的速度不斷地被替換,有些只保留幾個小時,有些只保留幾年,但在十年長的時間尺度裡,大部分原子都會被替換掉。

而自然界的元素進入你的身體只有兩種方式——呼吸的空氣和攝入的食物和飲料。

如果我們能跟隨一個單獨的原子並追溯其歷史,我們會發現它將多次融入其他動物和植物中。這樣看來,你的身體裡說不定就有哪位歷史名人的原子。

事實上,除了少數由放射性衰變產生的原子外,當地球在45億年前形成時,你體內的每一個原子都已經存在了。

那麼,如果你的原子在地球誕生時就已經存在了,那麼你到底來自哪裡呢?

可能的解釋是138億年前的宇宙大爆炸產生了氫,其餘的原子則是在恆星中產生的,期間經歷了數以億年計的爆炸和聚集。

目前,即便是人類最頂尖的技術也無法創造出一個可以正常工作的細胞,更不用說一個功能齊全的人了。

但宇宙卻恰能締造出如此眾多繁複美麗的生命,這或許就是其最大的魅力所在!

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