你的能量一直都在,即便是死亡,你的任何一點都未消失。
你血中的鐵,是組成血紅蛋白的重要元素,也是造成2億年前一次恆星爆炸的元兇;你呼吸中的碳元素,可能變成樹幹的一部分;鈉將把你眼中的淚水與遠古時就消失的滄海聯繫在一起……組成世界萬物的元素,和組成你身體的每一種元素毫無二致。
我們究竟是誰?我們和宇宙有什麼聯繫?手機、超市以及城市生活正將我們跟自然割裂開來。而事實上,我們永遠也無法離開宇宙和自然。因為原子把我們和環境緊緊捆綁在一起。
杜克大學生物學與地質學博士科特·施塔格,在《詩意的原子:8種聯結你和宇宙萬物的無形元素》一書中,揭示了我們與宇宙中不可思議的事情之間的聯繫。準備好了嗎?翻開這本原子探險指南,讓我們從原子的角度重新認識自己。
01
你不僅由原子構成,你其實就是原子
原子可以製造出炸彈和毒藥,因此很多人懼怕原子。但事實上,最偉大的生命也是由原子構成的,包括你和我。
你的體重大約有60%是由水構成,而水分子中九分之八的重量屬於其中那碩大的氧原子。如果你是一個身材中等的成年人,那麼你的體內攜帶了將近兩千億億億顆氧原子,比任何森林中的樹葉總數都要多。在氧原子邊上,上萬億的氫原子正在支撐你,還有很多放棄成為水蒸氣分子,而緊緊依偎在你頭髮的原子骨架上。
想像一下你身體裡九成的原子突然失去了顏色,剩下的那一成呈現幽靈般的半透明,那麼現在的你就好像是一尊煙色玻璃的塑像。如果你能想像出來,那麼你將會看到你身體裡嵌著800億億億顆碳原子。
鈉元素讓你的汗水和血液變得有味道,並協助你的所思所行,讓你能夠認知這個世界。如果你的體液中沒有足夠的鈉,那麼大多數細胞都會膨脹而死;反之,如果鈉的含量太高,細胞則會幹癟,變成微型話梅幹。
肌肉乾重的10%~15%都是氮原子,而在你血液裡的血紅素中,是四個氮原子搭建成一個搖籃環抱著一個鐵原子。你身體中所有的酶、抗體和基因都含有氮原子,神經元中的離子泵還有鼻子中的軟骨也不例外。
單獨的鈣離子可以幫助協調你的心跳,並有助於凝血功能。磷元素使你的基因骨架變強,並可以幫助你儲存或釋放食物中的能量。不過更確切地說,是鈣與磷合作產生的磷灰石才更強有力地支撐了你的身體。
當然,這些原子都不是固定不變的。你身體中幾乎所有的原子每年都會被替換一遍。僅僅是水的周轉過程就可讓你的身體的近三分之二在兩到三周內完成更替,皮膚細胞的平均更新時間是39天,也就是只要兩周的時間,你的最外層皮膚就會脫落上億個細胞。
你的骨骼與肌肉也會不斷地改造。每年,骨骼密實的最外層中有3%會被更新,而在你四肢關節的多孔骨骼中這個數字則會高達四分之一。總的來說,你的身體組織就是由新生細胞、永生細胞和將死細胞構成的混合物,大多數還是比較年輕的。
如果你想活得更久一些,就必須在失去原子的同時,以相同的速度對其進行吸收。所以,對於周邊環境而言,你就像一條河流一樣,既是消費者也是源頭,而且這些原子關係可以遠遠地延伸到你身體之外。
02
沒有人是一座孤島
原子會和你一起做些什麼?可以說是任何事。
你曾經聞到的每一絲氣味,看到的每一片景色,欣賞的每一曲旋律,以及唇間發出的每一聲哭喊與嘆息,皆因那些遊走於空氣與你身體最深暗角落的原子而產生。
大多數你吸入的氧氣分子來自遠方,並且擁有很長的歷史,你下一次呼吸的氧氣中,也只有很少是在過去一年內生成的。你現在呼吸的一部分空氣分子,也是李奧納多·達·文西曾呼吸過的。
氫原子可以在你的發梢蕩漾。當你的頭髮吸收或釋放水分子時,毛髮纖維中的蛋白質也會跟這些過客做一些氫原子「交易」。你的頭髮不僅會和空氣共享氫原子——通過這種方式,你與居於一室的其他所有人都共享了這些位於發梢的原子。
你體內的大多數氯原子都來自火山灰以及超高溫的熔巖,而你眼淚中的鈉,最初則是從凝固的巖漿或熔巖風化而來;你呼出的碳,會成為玉米秸稈的一部分,進而又進入一頭矯健公牛的肌肉中,再後來還可能成為狐狸鬍鬚的一部分。
你還會發現,你肌肉中的很多氮原子,是幫助天空變藍的功臣,而你的骨骼中的磷,曾經讓遠古的波浪變綠過;你牙齒中的鈣可能是蘑菇從巖石上開採下來的,而血液中的鐵,既會殺死細菌,也會殺死一顆恆星。
你體內的原子也許曾經歷過穴居熊的呼吸或是其他前身,但這記憶並不會讓它們分心;同樣,那些排放物中的碳原子,現在成為你肉體的一部分之後,對你的健康或容顏也沒有直接影響。人類的身體一直都在由過去其他人或事物使用後又丟棄的碎片回收再利用而成。
這種原子級別關聯的認識,讓我們想起這句話:「沒有人是一座孤島。」
古代人或許會更容易感受到他們與土地、水和空氣的聯繫,也會更容易感知他們生活中的自然限制。如今,我們似乎忘了超市並不生產它容納的商品,也會認為下水道與垃圾桶是什麼都能丟進去的無底洞。
而事實上,從原子的視角來看,我們居住在一個有限的世界,並且被它深刻地影響著。在這個原子建構的疆域裡,物質只會被回收或重構,而不會真正地被創造或毀滅。在這個地球上,並不存在什麼地方是我們可以將它們永遠「扔掉」的。
03
任何物質都不會永恆,但你卻一直都在
通常伴隨死亡的原子消散過程,其實是我們的生命中正常而持續的一部分,自打出生後,我們就在不斷地「融入」這顆星球的元素大池塘。你可以把你認為永恆的事物列個清單,而原子觀點卻可以說明其中沒有任何一樣是真正的永恆。
想像一下,當你死去以後,世界會有什麼變化?所有我們熟悉的地貌最終都因為抬升、下沉或者風化而消失。大陸會碰撞,海洋會閉合或者重生,新的山脈也會發育或消亡,物種也是如此。
如今供養著我們的太陽,最終將膨脹成一顆紅巨星。從現在起大約10億年後,太陽會增亮大約10%,導致水分子容易蒸發,不能像現在這般穩定凝聚。浮遊生物不再能夠生產氧氣,而植物也會因為雨水匱乏,溫度攀升,以及厚重的雲層而滅亡。沒有了原子營養源的基本供給,動物也隨之滅亡,只留下地下的細菌伺機而動,直到地球上的環境不再能夠滿足任何生命生存。
50億~60億年後會迎來一個更有決定性的終點,垂死的太陽最終會把你的原子吹向太空。幾十億年後,它們中的一部分也許會被銀河系中的某個星球俘獲。如果這些星球足夠巨大,可以讓它們發生聚變,那麼這也意味著它們走向了終結。
所以可以看到,不僅是你自己將會湮滅,就連構成你的那些原子也不能倖免。不過,科學又讓我們得知了一個看似矛盾但也許會帶來一絲慰藉的事實:任何物質都不會永恆,但你卻一直都在。
熱力學第一定律早已告訴我們,能量不會憑空產生也不會憑空消失。你的每一次原子震動、每一千卡熱量,以及每個粒子的每一次波動,都留在了這個世界上。
那些曾經在你臉上彈跳的光子,那些曾被你的笑容改變路徑的粒子,那些拂過你頭髮的無數粒子,雖然早已遠去,但它們的軌跡卻因為你永遠地發生了改變。
根據能量守恆定律,你的能量從未死去,你的任何一點都未消失。即便是死亡,也只是讓它們不那麼有序了而已。
而正是死亡揭示了我們真實的原子自我,就像我們其實是古老而奇妙的粒子宇宙中無比微末而又無比珍貴的一部分。我們短暫地存在於斯,我們的身形和經驗產生於斯,最終也將消散於斯——只不過是時間問題。