Articles

Kolik Atomů Máme Společného?

uvnitř každého z nás jsou naše orgány, buňky, molekuly a atomy. Na nejmenších stupnicích ze všech, tam… jsou více než 10^28 subatomárních částic v našem těle, obrovské množství. Pokud se zeptáme na otázky, kolik z nich bylo v určitém okamžiku v těle jiné osoby, dostaneme znepokojivě velkou odpověď.

Getty

když budete jíst jídlo, pít tekutiny, nebo dokonce dýchat ve vzduchu, mnoho z těchto atomů skončit dostat začleněny do vašeho těla. Když se potíte, výdech, a to buď vylučují, nebo vylučovat ohledu na to, z vašeho těla, tyto atomy se vrátit do biosféry Země, kde mohou nakonec skončit dostat začleněno do těla jiných lidí. Tady na Zemi je všechno spojeno.

ale jak jsme propojeni? Zejména, kolik atomů v našem těle bylo v určitém okamžiku v těle jiného člověka? Sdílíme dnes atomy společné se všemi živými? S každým, kdo kdy žil? S králem Tutem, Kleopatrou, Juliem Caesarem, Georgem Washingtonem atd.? Odpověď je fascinující: nejen to, každý máme stovky miliard atomů, které byly kdysi v ostatních těl, ale máme přibližně 1 atom v našem těle z každý nádech, že každý člověk má někdy vzít. Tady je, jak to víme.

lidské tělo, jak si o něm konvenčně myslíme, se skládá z orgánů, které jsou vyrobeny z buněk. Ale… na ještě menší úrovni je vše v nás složeno z atomů: obrovské množství z nich kvůli jejich ohromně malé velikosti.

uživatel PublicDomainPictures

Začněme tím, že se podíváme na to, co je lidské tělo ve skutečnosti. Možná si o sobě myslíte, že je to sbírka makroskopických orgánů a buněk, které je tvoří. Že nejste nic jiného než kosti, svaly, kůže a další orgány uvnitř vás. Ale z buněčného hlediska to tvoří pouze 4% buněk ve vašem těle. Zbylých 96% je rozděleno zhruba rovnoměrně mezi vaše krevní buňky a bakteriální buňky, které žijí ve vašem těle a ve vašem těle.

krevní buňky (většinou červených krvinek) žít jen pro asi 4 měsíce za kus, na kterém místě jsou rozbité dolů, jejich součástí jsou vylučovány, a nahrazeny novými buňkami, které byly vytvořeny v kostní dřeni. Bakterie žijí všude, kde mohou: na každém čtverečním centimetru pokožky je kolem milionu bakteriálních buněk, a desítky bilionů bakteriálních buněk prosperujících ve vašem zažívacím traktu.

prvky v lidském těle. Zatímco hmotou jsme většinou kyslík, uhlík, dusík a vodík,… existují desítky prvků nezbytných pro životní procesy v lidském těle. Existuje více než 10^28 protonů tvořících typické dospělé lidské tělo.

Openstax college, Anatomie & Fyziologie, Connexions Webové stránky

pokud jde o atomy, tyto buňky jsou v drtivé většině tvořeny jen několika prvky. Podle hmotnosti lidského těla je:

  • 65% kyslíku,
  • 18.5% uhlíku,
  • o 9,5% vodíku,
  • 3.2% dusíku,

a o 4% všechno ostatní dohromady. To obsahuje vápník v kostech, fosforu kritické k těm, ATP molekuly, sodík a draslík, které jsou klíčové pro regulaci vašeho těla neuronů, a síra, chlór a hořčík, které hrají klíčovou roli ve vašem těle.

ale i když mluvíme pouze o čtyřech nejběžnějších prvcích, mluvíme o pozoruhodně velkém počtu atomů. Lidská bytost, když spočítáte vše uvnitř nás, je ve skutečnosti úžasně velká sbírka atomů: ve vašem těle je více atomů než hvězd v celém vesmíru.

odhalily se různé kampaně s dlouhou expozicí, jako je zde zobrazené Hubble eXtreme Deep Field (XDF)… tisíce galaxií v objemu vesmíru, který představuje zlomek miliontiny oblohy. Vše řečeno, odhadujeme, že v pozorovatelném vesmíru jsou přibližně 2 biliony galaxií ,ale i kdyby měly každý bilion hvězd (vysoký odhad), v našem těle by bylo více atomů než hvězd ve vesmíru.

NASA, ESA, h. Teplitz a M. Rafelski (IPAC / Caltech), a. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizonská státní univerzita) a z. Levaye (STScI)

S každým rokem, který uplyne, ve skutečnosti, můžete být překvapeni, učit se, že více než 90% všech atomů, které byly ve vašem těle jsou již tam. Buňky se rozpadají, odebírají se do krevního řečiště, filtrují se játry a ledvinami a vylučují se velké složky jejich obsahu. Mezitím požíváte a vdechujete nové atomy po celou dobu, kde je vaše tělo sestavuje do nových molekul a buněk. V daném okamžiku vaše tělo obsahuje přibližně (pro člověka průměrné velikosti):

  • 4 × 1027 atomů vodíku,
  • 2 × 1027 atomů kyslíku,
  • 3 × 1026 atomů uhlíku,
  • 8 × 1025 atomů dusíku.

Jedná se o Obrovská čísla, a to i podle astronomických standardů. A přesto se musíme zeptat, odkud pocházejí.

prvky, které tvoří lidské tělo a jsou pro život nejdůležitější, zabírají celou řadu… umístění v periodické tabulce, ale všechny mohou být generovány procesy několika různých typů hvězd ve vesmíru.

Ed Uthman, M. D., via http://web2.airmail.net/uthman/ (L); Uživatel Wikimedia Commons Zhaocarol (R), pod c. c. A. – s. a. -3.0.

téměř veškerý kyslík a vodík v našem těle pochází z pitné vody a dýchajícího vzduchu. Mezitím většina uhlíku a dusíku v našem těle pochází z jídla, které jíme. To je rozdíl: pro vodu a vzduch je snazší cirkulovat po celé planetě a dobře a důkladně promíchat. Za předpokladu, že atomy nejsou ani vytvořena, ani zničena — opravdu dobré přiblížení skutečnosti — nějaký zlomek atomů vzduchu dýcháte v byli jednou v něčí plíce v průběhu dějin, ať už je to Hitler, Caesar, Ramses, nebo Ötzi Iceman.

Vzhledem k tomu, že vodík a kyslík tvoří největší počet atomů v těle, a že atmosféra a Země je vodnatá těla, kde jsou tyto atomy jsou umístěny, to nám dává metodu blíží problém: tím, že s ohledem na počet atomů v atmosféře a v celé Zemi je voda.

suchá země, ve srovnání se všemi oceány Země (velká modrá tečka), veškerá sladká voda na Zemi… (střední modrá tečka), a všechny řeky a jezera na Zemi (malá modrá tečka), z nichž poslední je stejné relativní hmotnost/velikost Zemské atmosféry.

Howard Perlman, USGS/illustraion Jack Vařit, WHOI

Země je obrovské místo s obrovským počtem atomů, ale většina z těchto atomů jsou v interiéru naší planety. Vnější část-biosféra naší planety-je jedinou složkou, na které nám záleží, pokud jde o atomy, se kterými pravidelně interagujeme. Celkově, celý součet všech vodnatých těl na Zemi, včetně jezer, oceány, řeky,moře, ledovce, ledovce, atd., se promítá do asi 0, 02% hmotnosti planety: 1, 35 × 1021 kg. Celá atmosféra je mezitím asi 1 díl z milionu celé planety: 5, 15 × 1018 kg.

když uděláme matematiku, abychom je převedli na atomy, dostaneme to:

  • 4.1 × 1040 atomů kyslíku (atmosféra),
  • 4.5 × 1043 atomů kyslíku (voda) a
  • 9,0 × 1043 atomů vodíku (voda).

Jedná se o Obrovská čísla, zejména ve srovnání s počtem atomů v lidském těle. Ale nejsou dost velké.

ať už nosíme masku nebo ne, stále vdechujeme stejný počet atomů do našeho těla… každý dech, který vezmeme, a tyto atomy mají stejnou pravděpodobnost, jako vždy, že byly jednou uvnitř někoho jiného. (Jaap Arriens/NurPhoto prostřednictvím Getty Images)

Getty

Pokud jste byli, aby se všechny atomy ve vašem těle a nechte je vrátit se k přirozené prostředí na Zemi, a pak důkladně promíchat všechny vody a vzduchu na Zemi, byste si uvědomit pár velkolepé fakta.

  1. jeden z každých 21 kvadrilionů atomů vodíku (2,1 × 1016 atomů) pochází z vašeho těla.
  2. jeden z každých 26 kvadrilionů atomů kyslíku (2,6 × 1016 atomů) pochází z vašeho těla.

a to platí v průměru pro tělo každého, když vezmete v úvahu atomy, které je vytvořily před rokem.

ale pamatujte: typické lidské tělo má v sobě 4 × 1027 atomů vodíku a 2 × 1027 atomů kyslíku! Pokud každý z nás se hromadí atomy náhodně, pořád to znamená, že každý z nás v průměru, mají stovky miliard atomů, které byly před rokem, uvnitř každého a každý člověk na Zemi. Stovky miliard atomů jsou ve vašem těle nejen ode mě a všech ostatních na Zemi, ale také od dinosaurů, kteří žili před miliony let.

tento obrázek ukazuje zbytkovou kostru Sue T-Rex, vystavenou v Field Museum v Chicagu…. Existuje přibližně několik bilionů atomů, které byly kdysi uvnitř Sue, které dnes tvoří vaše tělo.

Dallas Krentzel / Flickr

je to jen proto, že atomy jsou tak malé a v každém z nás je jich tolik, že je to možné. Pokud by atomy byly větší a masivnější a my jsme jich tvořili méně, bylo by to mnohem obtížnější. Ale skutečnost je taková, že jsme tvořeni extrémně malými stavebními kameny a v každém z nás je jich více než kilogramů na Zemi, hvězd v pozorovatelném vesmíru nebo zrnek písku v celé sluneční soustavě.

Ve skutečnosti, právě teď, pokud se vám zhluboka se nadechnout a pak vydechněte, až přejde rok, přibližně jeden atom z toho dech, skončí v každý druhý člověk na Zemi plic v každém okamžiku v čase. Jinými slovy, pravděpodobně máte v plicích přibližně jeden atom z posledního Caesarova dechu.

Každý lidský dech obsahuje přibližně 10^19 atomů, což znamená, že i v našem dobře smíšené… atmosféra, pravděpodobně máte kolem 1 atom, který byl v jednom okamžiku součástí jakéhokoli dechu, který kdy dýchal v lidské historii.

Sasha Kargaltsev / flickr

Naše těla se může zdát, zůstává zhruba stejný na meziroční bázi, ale faktem je, že jsme ve skutečnosti vypuzování atomy uvnitř nás všech:

  • oxid vydechujeme oxid uhličitý je uhlík, který tvoří naše těla,
  • voda, že jsme se vylučovat, když jsme močení je vodík a kyslík z našich těl,
  • a další prvky, v kombinaci s pot, moč a tuhý odpad, také opustit naše tělo na pravidelném základě.

Mezitím, jsme dýchat vzduch, pít vodu a jíst rostliny a zvířata, a že přináší nové atomy do našich těl, aby nahradit ty, které jsme neustále ztrácí. Planeta Země je zhruba uzavřený systém tak daleko, jak atomy v naší biosféře go, což znamená, že, vzhledem k tomu dost času na to, aby dostatečně mix, tyto drobné, mikroskopické součásti našeho světa, bude nevyhnutelně šířit všude, kde se voda a vzduch jsou dovoleno jít.

od makroskopických stupnic až po subatomární velikosti základních částic hrají pouze a… malá role při určování velikostí kompozitních struktur. Zda jsou stavební kameny skutečně základní a / nebo bodové částice, stále není známo, ale chápeme vesmír od velkých kosmických měřítek až po malé subatomární. Existuje téměř 10^28 atomy tvoří každé lidské tělo, celkem.

Magdalena Kowalska / CERN / ISOLDE team

pokaždé, když vdechujete, dýcháte atomy vzduchu, které byly kdysi uvnitř jiné lidské bytosti. Pokaždé, když se napijete vody, pijete vodu, která byla kdysi uvnitř jiné lidské bytosti. A každé sousto jídla, které berete, se skládá z atomů, které byly uvnitř jiné osoby. Všichni sdílíme stejnou planetu, stejnou biosféru a — na základní úrovni-dokonce stejné atomy.

na atomové úrovni jsme všichni neuvěřitelně hluboce propojeni. Uvnitř vašeho těla, právě teď, jsou stovky miliard atomů, které byly kdysi uvnitř sebe lidské bytosti na Zemi. Po celé generace a věky, tytéž atomy nadále tvoří všechno: atomy dinosaurů, rostlin, trilobitů a dokonce i jednobuněčných organismů, které kdysi ovládaly naši planetu, jsou nyní uvnitř vás.

je řada na vás. Využijte toho na maximum.