诗意的原子(8种联结你和宇宙万物的无形元素精装珍藏版)(精)

★「未读·探索家」畅销科普产品精装重版，《无言的宇宙》《迷人的材料》姊妹篇。 ★用天马行空的科学联想，将你和世界相连：从你赖以生存的空气、食物、水和阳光，到你脚踏的岩石土地和仰望的日月星辰，组成万物的原子与组成你的原子毫无二致——氧、氢、铁、碳、钠、氮、钙、磷8种元素，给你多一双眼睛审视自然，审视自己。 ★刷新生命观的浪漫科普，每个人都是宇宙用原子写成的诗：你的一部分原子来自宇宙射线，也终将回归宇宙；在原子的世界里，你的肉体永不孤独，你的能量不曾消失；任何物质都不会永恒，但你却一直都在。 ★初中理科水平轻松看懂，探秘原子在万物中的流转：你血中的铁与超新星爆炸有什么关系？你呼出的二氧化碳会变成树的一部分？你肌肉中的氮会让天空呈现蓝色？…… ★杜克大学生物学与地质学博士、保罗·史密斯学院自然科学教授，30年科普心血之作。

你血中的铁，是组成血红蛋白的重要元素，也是造成2亿年前一次恒星爆炸的元凶；你呼吸中的碳元素，可能变成树干的一部分；你肌肉中的氧，会帮助天空变为蓝色；钠将把你眼中的泪水与远古时就消失的沧海联系在一起…… 组成世界万物的元素，和组成你身体的每一种元素是毫无二致的。你如何理解——你是一个活生生的生命，同时也是一堆无生命的原子？ 书中讲述了8种对人来说重要的元素：氧、氢、铁、碳、钠、氮、钙、磷。你会发现，你不只是由原子组成，你就是原子，这本书就是一本原子世界的漫游指南。

科特·施塔格（Curt Stager），科学家，科普作家。生于1956年，杜克大学生物学与地质学博士，自1987年开始担任保罗·史密斯学院自然科学教授。这所学院坐落在纽约北部的阿迪朗达克山脉，他喜欢在这里弹奏班卓琴、吉他和进行野外滑雪。同时，他在美国国家公共广播电台主持一档科学栏目：《自然选择》（Natural Selections）。

前言 原子的你
第1章 生命之火——氧
关键的发现
氧的人体之旅
地球的“呼吸”
人与植物间的氧交换
你的氧诞生于远古的恒星爆炸
氧在空间和时间里的循环
第2章 原子之舞——氢
绚丽的舞姿——布朗运动的发现
因热而舞
人与环境之间的氢交换
水分子的人体之旅
原子传承的三个案例
氢——生命的始祖
第3章 创造与毁灭 ——铁
铁的非凡特性
来自恒星的遗产
蓝皮肤的人
铁与血之间的秘密
关于铁的反思
第4章 生命之链——碳
没有人是一座孤岛
自然界的流通货币
CO2的穹顶之下
令人震撼的二氧化碳浓度地图
化石燃料是我们深埋在地下的亲戚
用碳13追踪你与世界之间的联系
第5章 地球之泪——钠
钠为何对动物有神奇的吸引力
钠与氯，几亿年的爱恋
如果你体内的钠消失了……
神经靠钠离子波传递信号
第6章 生存，毁灭，和来自空气的面包——氮
天空为什么是蓝的
空气中的氮如何转化为我们的肉体
能做面包也能做炸弹
科学天才与战争魔鬼
鲑鱼洄游和氮的食物链轮回之旅
远古人类的食谱
第7章 骨与石——钙、磷
钙与磷的传奇
你的骨头是活的
你的骨头来自岩石
隐藏在地下的原子交易市场
生命也能创造出矿物
第8章 增长的极限——磷
蓝藻生长的木桶效应
从撒哈拉到亚马逊的原子迁徙
和身体中的磷来一次面对面的交流
最可能对全球人口形成的资源
磷元素会枯竭吗
第9章 消逝的肉体
原子的流逝和更新会伴随你的一生
你的一部分原子来自宇宙射线
当你死去时，你的原子会如何
你的死亡并不是原子的终结
任何物质都不会永恒，但你却一直都在
后记 爱因斯坦和他的阿迪朗达克山脉
注释
致谢

     第1章 生命之火——氧 方便的话，请你先吸一口气……不过反正你也得这么做，因为在过去的24小时里，你己经呼吸了大概3万次了。在你刚出生时，呼吸这项活动就己经自动开始了，每分钟大概40次。现如今，你已经能够用语言来描述这个过程，不过还是会不假思索地呼吸，只是频率降到了初生时的一半。这是一项本能——即使在睡眠中你也在呼吸，如果呼吸停止的时间太久，人就会死亡。 好吧，现在是时候好好思量一下呼吸这件事儿了，请留心一下你是如何收紧膈并放松胸腔肌肉的。仅仅这么一个动作消耗的能量大约相当于一个人静息时基础代谢能量的3％，只是为了把体积相当于一个葡萄柚大小的空气吸到肺里，在此过程中，数以万亿计的空气分子就像群鱼入网一样被捕获了。不过，如此巨量的空气分子中，人类所依赖的氧气只占其中的一小部分。平均下来，一位成年人每天需要消耗大约2磅氧气（约0.9千克），而单独的一次呼吸接近可以确保延续你接下来几分钟的生命。而且，呼吸也是联结你与地球本身以及这个星球上其他生物的神奇纽带，我们将在后面慢慢聊。 有些人因为需要长时间屏住呼吸，经常会通过呼吸较为纯净的氧气提高自身的氧气储备量。2010年，在瑞士的圣加仑，一位28岁的自由潜水员彼特·克拉特（Peter Colat）在一个水箱中待了长达19分21秒，成为新晋的憋气世界冠军。而就在下水前不久，克拉特吸了几分钟的纯氧，不过这种使血液高度富集氧气的方法只能获得部分竞争优势，因为一旦血红蛋白所携带的氧已经饱和，便很难再将气态的氧气传输到血液中去了。对于克拉特而言，这么做更大的优势是冲洗出肺中的浊气，在他的嘴和鼻子都不能呼吸时，腾空的胸腔便成了一个临时的氧气瓶。 不过，肺并不只是氧气进入血液的专享通道，你还有很小一部分“呼吸”是通过眼睛完成的。这些氧气粒子极为重要，位于眼球透明的表面的细胞能够直接从大气中吸收它们，用于补偿眼球血管载氧量的不足，你皮肤表面的很多细胞也在做着同样的事情。而波士顿儿童医院的研究者们最近还发现了一种更为直接的血液供氧方式。 有一个小女孩没能及时接上心肺呼吸机，于是遭受了致命的脑损伤，心脏病专家约翰·科尔目睹这一切后，便开始寻求一种绕过肺部而将氧气直接注射到血液中的治疗方法。为了避免在这个过程中产生气泡而形成致命的栓塞，科尔和他的团队利用声波将纯氧和油脂搅成细腻的白色浮沫。这一方法将气体包裹在柔软而富有弹性的微胶囊中，从而可以在与红细胞接触时使其载氧；将这种浮沫注射到实验兔体中时，它们可以停止呼吸15分钟或更久，并不会感到明显不适。“这是一种短期氧气替代法，”科尔在2012年对《每日科学》（scjence Daijy）的采访者如此说道，“一种能够在关键的几分钟内安全地将氧气注射到病人体内以维持生理机能的方法。”如果这一方法能够完美地应用于人体，它就可能被装备到急救室，当然也可用于憋气大赛。 不过对于我们大多数人而言，呼吸是我们与空气中的氧气之间最基本的联系，而且这个动作如此普遍并连绵不断，以致我们浑然不觉——直到我们不能呼吸时才想起此事。到那时，呼吸也明显变得更为珍贵，并成为生命本身的象征。我们会将具有特殊含义的话顺着最后的呼吸一起说出，甚至还会珍藏呼吸本身。亨利·福特（Henry Ford）在他家里将一支充满气体的玻璃试管保存了很多年，据说其中装的是他过世的朋友兼共同发明人托马斯·爱迪生（Thomas Edison）最后一次呼出的气体。根据密歇根州迪尔伯恩市亨利·福特博物馆的资料，在爱迪生临终的床边摆放了好几个这样的敞口试管——试管中的空气与房间里的空气是相通的。爱迪生的儿子查理记录此事时提到：“尽管他被人铭记的最主要成就是在电学领域，但他真正喜欢的却是化学。有这些试管在他临终时陪伴左右并不奇怪，而且具有象征意义。”爱迪生逝世以后，查理将这些试管密封，并将其中一支作为纪念品赠给了福特。 但为什么你要呼吸呢？为什么你这么靠前地需要这些看不见的氧气颗粒昵？它们从何处产生，在你体内又做了些什么，离开之后又去了哪里？在你的世界里，空间看似什么也没有，你根本看不到氧气，尽管它们已经在你周围醒目地留下很多存在的证据，从沙沙作响的叶子与猛烈摇晃的船帆到生锈金属与点点烛光。仅仅一两个世纪以前，很多有名的科学家甚至还怀疑过它们的存在。 P11-15