Articles

Hány Atomunk Van Közös Egymással?

bennünk vannak a szerveink, sejtjeink, molekuláink és atomjaink. A legkisebb mérleg minden, ott… több mint 10^28 szubatomi részecskék a testünkben, hatalmas szám. Ha feltesszük a kérdéseket, hogy hányan voltak egy másik személy testében egy bizonyos ponton, riasztóan nagy választ kapunk.

Getty

amikor ételt eszik, folyadékot iszik, vagy akár lélegzik a levegőben, ezek közül az atomok közül sok végül beépül a testébe. Amikor izzadsz, kilégzel, és vagy kiválasztod vagy kiválasztod az anyagot a testedből, ezek az atomok visszatérnek a Föld bioszférájába, ahol végül bezáródhatnak más emberek testébe. Itt a Földön minden kapcsolódik.

de mennyire vagyunk kapcsolatban? Különösen, hány atom volt a testünkben egy másik emberi testben egy bizonyos ponton? Osztozunk-e az atomok közösségében mindenkivel, aki ma él? Mindenkivel, aki valaha is élt? Tut király, Kleopátra, Julius Caesar, George Washington stb.? A válasz lenyűgöző: nem csak mindannyiunknak van több száz milliárd atomja, amely egyszer mindenki más testében volt, de körülbelül 1 atom van a testünkben minden lélegzetből, amelyet minden ember valaha vett. Itt van, hogyan tudjuk.

az emberi test, ahogy hagyományosan gondolunk rá, sejtekből készült szervekből áll. De… még kisebb szinten minden bennünk atomokból áll: hatalmas számuk a túlnyomórészt apró méretük miatt.

felhasználói PublicDomainPictures

Kezdjük azzal, hogy megnézzük, mi az emberi test valójában. Úgy gondolhat magára, mint a makroszkopikus szervek gyűjteményére és a sejteket alkotó sejtekre. Hogy nem vagy más, mint csontok, izmok, bőr és a benned lévő egyéb szervek. De celluláris szempontból ez csak a test sejtjeinek 4% – át teszi ki. A másik 96% nagyjából egyenletesen oszlik el a vérsejtjeid és a baktériumsejtjeid között, amelyek a testeden és a testeden élnek.

a vérsejtek (többnyire vörösvértestek) csak körülbelül 4 hónapig élnek fejenként, ekkor lebontják őket, komponenseik kiválasztódnak, és helyébe új sejtek lépnek, amelyeket a csontvelőben hoztak létre. A baktériumok mindenütt élnek, amit csak tudnak: körülbelül egymillió baktériumsejt van a bőr minden négyzetcentiméterén, és több tíz billió baktériumsejt virágzik az emésztőrendszerben.

az emberi test elemei. Míg tömeg szerint többnyire oxigén, szén, nitrogén és hidrogén vagyunk… az emberi testben több tucat olyan elem van, amelyek nélkülözhetetlenek az életfolyamatokhoz. Több mint 10^28 proton van, amelyek egy tipikus felnőtt emberi testet alkotnak.

Openstax college, Anatomy & fiziológia, Connexions weboldal

az atomok szempontjából ezek a sejtek túlnyomórészt csak néhány elemből állnak. Tömeg szerint az emberi test:

  • 65% oxigén,
  • 18,5% szén,
  • 9,5% hidrogén,
  • 3,2% nitrogén,

és körülbelül 4% minden más együtt. Ez magában foglalja a kalcium a csontok, a foszfor kritikus ATP molekulák, a nátrium és a kálium, amelyek kulcsfontosságúak, hogy szabályozza a szervezet neuronok, és a kén, klór, és a magnézium, amelyek kulcsszerepet játszanak a szervezetben.

de még akkor is, ha csak a négy leggyakoribb elemről beszélünk, rendkívül nagy számú atomról beszélünk. Az emberi lény, amikor mindent megszámol bennünk, valójában elképesztően nagy atomgyűjtemény: több atom van a testedben, mint csillagok az egész univerzumban.

különböző hosszú expozíciós kampányok, mint például az itt látható Hubble eXtreme Deep Field (XDF), kiderültek… galaxisok ezrei az univerzum térfogatában, ami az ég egy milliomod részét képviseli. Mindent elmondva, úgy becsüljük, hogy körülbelül 2 billió galaxis van a megfigyelhető univerzumban, de még akkor is, ha mindegyiknek billió csillaga van (nagy becslés), több atom lenne a testünkben, mint az univerzum csillagai.

NASA, ESA, H. Teplitz és M. Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizonai Állami Egyetem) és Z. Levay (STScI)

minden év elteltével, valójában meglepődhet, ha megtudja, hogy a testében lévő atomok több mint 90% – a már nincs ott. A sejtek lebomlanak, bekerülnek a véráramba, a máj és a vesék szűrik, tartalmuk nagy része kiválasztódik. Eközben folyamatosan új atomokat vesz be és lélegzik be, ahol a teste új molekulákba és sejtekbe építi őket. Bármely adott időpontban a szervezet körülbelül (egy átlagos méretű ember számára)tartalmaz:

  • 4 × 1027 hidrogénatom,
  • 2 × 1027 oxigénatom,
  • 3 × 1026 szénatom és
  • 8 × 1025 nitrogénatom.

ezek hatalmas számok, még csillagászati szabványok szerint is. És mégis meg kell kérdeznünk, honnan jöttek.

azok az elemek, amelyek az emberi testet alkotják, és amelyek a legfontosabbak az élethez, sokféle formát öltenek… helyek a periódusos rendszer, de minden lehet által generált folyamatok néhány különböző típusú csillagok az univerzumban.

Ed Uthman, M. D., via http://web2.airmail.net/uthman/ (L); Wikimedia Commons felhasználó Zhaocarol (R), alatt c. c. a. – S. a. -3.0.

testünkben szinte az összes oxigén és hidrogén ivóvízből és lélegző levegőből származik. Eközben a legtöbb szén és nitrogén a testünkben származik az élelmiszer eszünk. Ez különbséget tesz: könnyebb a víz és a levegő keringése az egész bolygón, és jól és alaposan összekeverni. Feltételezve, hogy az atomokat nem hozták létre — nem pusztították el-a valóság nagyon jó közelítése – a belélegzett levegő atomjainak egy része a történelem során valaki más tüdejében volt, legyen az Hitler, Caesar, Ramses, vagy Otzi a Jégember.

Tekintettel arra, hogy a hidrogén-oxigén áll a legnagyobb számú atomok a szervezetben, ami a légkör, Föld vizes szervek, ahol az atomok laknak, ez ad nekünk egy módszer, közeledik a probléma: figyelembe véve a száma atomok a légkörben illetve a Földön a víz.

a száraz föld, összehasonlítva a Föld összes óceánjával (nagy kék pont), a Föld összes édesvizével… (közepes kék pont), valamint a Föld összes folyója és tava (kis kék pont), amelyek közül az utolsó a Föld légkörének relatív tömege/mérete. Howard Perlman, USGS/illustraion Jack Szakács, AKIVEL

A Föld egy hatalmas hely egy hatalmas számú atomok, de leginkább azoknak az atomok belsejében a bolygón. A külső része — bolygónk bioszférája-az egyetlen olyan összetevő, amellyel törődünk, amikor az atomokról van szó, amelyekkel rendszeresen kölcsönhatásba lépünk. Összességében a Föld összes vizes testének teljes összege, beleértve a tavakat, óceánokat, folyókat, tengereket, icecapokat, gleccsereket stb., a bolygó tömegének körülbelül 0,02% – át fordítja: 1,35 × 1021 kg. Az egész légkör eközben az egész bolygó körülbelül 1 részéből áll: 5,15 × 1018 kg.

amikor a matematikát atomokká alakítjuk, itt van, amit kapunk:

  • 4.1 × 1040 oxigénatom (légkör),
  • 4.5 × 1043 oxigénatom (víz) és
  • 9,0 × 1043 hidrogénatom (víz).

ezek hatalmas számok, különösen az emberi test atomjainak számához képest. De nem elég nagyok.

akár maszkot viselünk, akár nem, még mindig ugyanannyi atomot belélegzünk a testünkbe… minden lélegzetvételünk, és az atomoknak ugyanolyan a valószínűsége, mint annak, hogy valaha valaki másban voltak. (Jaap Arriens/NurPhoto keresztül a Getty Images)

Getty

Ha az atomok a testét, hadd vissza a természetes környezet, a Föld, te aztán alaposan el kell keverni a levegő, a víz, a Föld, akkor tudnád, hogy egy-két látványos tények.

  1. minden 21 négymilliárd hidrogénatom közül egy (2,1 × 1016 Atom) származik a testéből.
  2. Minden 26 négymilliárd oxigénatom közül egy (2,6 × 1016 Atom) származik a testéből.

és ez mindenki testére igaz, átlagosan, ha figyelembe vesszük az egy évvel ezelőtt alkotó atomokat.

de ne feledje: a tipikus emberi testben 4 × 1027 hidrogénatom és 2 × 1027 oxigénatom van! Ha mindannyian véletlenszerűen halmozunk fel atomokat, ez még mindig azt jelenti, hogy mindannyiunknak átlagosan több száz milliárd atomja van, amelyek egy évvel ezelőtt a Föld minden más emberében voltak. Több száz milliárd atom van a testedben, nem csak tőlem és mindenki mástól a Földön, hanem a dinoszauruszoktól is, amelyek több millió évvel ezelőtt éltek.

Ez a kép a Chicagói Field Museum kiállításán látható sue the T-Rex maradék csontvázát mutatja…. Körülbelül néhány trillió atom van, amelyek egykor Sue-ban voltak, amelyek ma alkotják a testedet.

Dallas Krentzel / Flickr

csak azért, mert az atomok olyan kicsiek, és olyan sokan vannak bennünk, hogy ez lehetséges. Ha az atomok nagyobbak és masszívabbak lennének, és kevesebb lenne belőlük, ez sokkal nehezebb lenne. De a valóság az, hogy rendkívül apró építőelemekből állunk, és mindegyikünkben több van, mint kilogramm a Földön, csillagok a megfigyelhető univerzumban, vagy homokszemek az egész Naprendszerben.

valójában, most, ha mély lélegzetet vesz, majd kilégzéskor, egy év elteltével, körülbelül egy atom ebből a lélegzetből minden más emberbe kerül a föld tüdejében bármikor. Más szavakkal, valószínűleg körülbelül egy atom van Caesar utolsó lélegzetéből a tüdejében.

minden emberi lélegzet körülbelül 10^19 atomot tartalmaz, ami azt jelenti, hogy még jól keverve is… légkör, valószínűleg körül van 1 atom, amely egy ponton része volt az emberi történelemben valaha lélegzett lélegzetnek.

Sasha Kargaltsev / flickr

testünk úgy tűnhet, hogy nagyjából ugyanaz marad egy év-év alapon, de az a tény, hogy valójában kiutasítja az atomok bennünk minden alkalommal:

  • a szén-kilégzéskor a szén-dioxid a szén-dioxid, hogy komponál a testünket,
  • a vizet, hogy mi kiválasztani, amikor vizelni, a hidrogén, az oxigén, a testünk,
  • a másik elem, a kombinációs a verejték, vizelet, valamint szilárd hulladék is elhagyja a testünket, rendszeresen.

eközben levegőt, ivóvizet lélegezünk, növényeket és állatokat eszünk, és ez új atomokat hoz a testünkbe, hogy helyettesítsük azokat, amelyeket folyamatosan veszítünk. A Föld bolygó egy nagyjából zárt rendszer, amennyire a bioszféra atomjai mennek, ami azt jelenti, hogy mivel elegendő idő áll rendelkezésre ahhoz, hogy a dolgok megfelelően keveredjenek, világunk apró, mikroszkopikus összetevői elkerülhetetlenül elterjednek, ahol a víz és a levegő megengedett.

a makroszkopikus skáláktól a szubatomi méretekig az alapvető részecskék mérete csak a… kis szerep a kompozit szerkezetek méretének meghatározásában. Az, hogy az építőelemek valóban alapvető és / vagy pontszerű részecskék-e, még nem ismert, de megértjük az univerzumot a nagy, kozmikus skáláktól az apró, szubatomi részecskékig. Jelenleg közel 10^28 atomok alkotó minden emberi test, összesen.

Magdalena Kowalska / CERN / ISOLDE team

valahányszor belélegzel, olyan légatomokat lélegzel, amelyek egyszer egy másik ember belsejében voltak. Minden alkalommal, amikor vizet iszol, olyan vizet iszol, ami egykor egy másik emberi lényben volt. És minden falatnyi étel olyan atomokból áll, amelyek egy másik személyben voltak. Mindannyian ugyanazt a bolygót, ugyanazt a bioszféra, és-alapvető szinten – még az azonos atomok.

atomi szinten mindannyian hihetetlenül mélyen kapcsolódunk egymáshoz. A testedben, most, több száz milliárd atom van, amelyek egykor egymás belsejében voltak emberi lény a Földön. A generációk és az eonok során ugyanazok az atomok továbbra is mindent alkotnak: a dinoszauruszok, a növények, a trilobiták, sőt az egysejtű organizmusok, amelyek egykor uralták bolygónkat, most benned vannak.

most rajtad a sor. Hozza ki a legtöbbet belőle.