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一 个 碳 原 子 的 故 事

送交者: 牛员外[♂★★★★健身房行走★★★★♂] 于 2021-01-12 23:54 已读 546 次 3赞  

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热爱未知,比如宇宙和清晨


构成宇宙的是故事


而非原子


缪丽尔・鲁凯泽


就从它在地球上的最近几亿年说起。


我们的主角,一个平平无奇的碳原子,同三个氧原子及一个钙原子共同构成石灰岩的一部分,它们紧紧绑定在一起,已经在地表之下躺了数亿年时光。


对于这个碳原子的过去,我们只能确信它诞生于某颗恒星的锻造,并经过一段奇趣的宇宙漫游历史才来到此处,那是些我们或许永远不得而知的冒险故事。


对它而言,时间并不是什么了不起的东西。在这几亿年一尘不变的时光中,只是因为恰好离地表不远,时间才透过温度缓慢地变化而被感知着,一种单调、永恒不变的冷热交替,绵长无趣。


KangHee Kim


所幸,沧海桑田,岁月的飓风孜孜不倦地吹,终于暴露出石灰岩的一角。


一个带着尖锄的人于某个时刻出现在这里,把它敲了下来,带回石灰窑,为这个碳原子开启了新的旅程。


高温窑炉里,它一直被烤到跟钙分离,这也是它们之间彻底的永别,与数亿年的相伴时光匆匆告别,此后钙原子仍与大地为伍,乏善可陈,姑且不表;关于另外三个氧同伴,我们的碳主角仍然连接着其中两个,从烟囱飘向天空。


日子从宁静变成风暴。


David Stenbeck


它们紧紧结合在一起,上天入地,环游世界。


曾被老鹰吸入肺中,但没进到血液又排了出来;曾凝聚为露珠,还曾溶入海水三次,都又逸散回到空中。


就这样上上下下,一会儿驾于浪尖,一会儿漫步云端,在森林、沙漠、冰原之上浮沉了数十年。


David Stenbeck


它终于要走进生命的世界了——我们的主角,碳原子,是一种很特别的元素。它是唯一可以跟同类结合而成长链分子并保持稳定的元素,并且地球生命仰赖于这些长链,也因此奠定了「碳:生命基本元素」的地位。


但同时值得一提的是,碳以气体形式存在的二氧化碳——生命的原料、血肉的最终归宿——根本不是地球空气的主要成分,甚至可以说,只是少得可怜的「杂质」而已,在空气中仅占据万分之三,比人们鲜少注意的氩还少 30 倍。


但就是这样稀薄的空气杂质孕育出了我们,植物、动物、地球上 74 亿纷纷扰扰的人类杂音,数千年的历史,战争、荣辱和不堪一击的骄傲,构筑了生命。


rosco.adrian


回到故事里,在历经数十年沉浮后,碳原子终于要经由一道特殊的大门走入有机生命的世界了:光合作用。


在某个充满意义的时刻,我们的碳原子跟它的两个氧同伴偶然经过一排葡萄藤,并撞入了其中一片叶子,然后就被阳光钉在了这里。


此时此刻,你看到的是我们的植物朋友在二三十亿年前发明的生命奇迹,一场极其精巧敏慧的化学反应,光合作用。在原子级别上,百万分之秒之中,植物利用光的能量劈开水分子,扔出氧气,同时用剩下的氢来还原二氧化碳,把它变成有机碳。


就在这电光火石般的刹那间,碳原子经历了不计其数的剧烈碰撞,并最终在阳光中附上一个巨大且复杂的分子而被活化,如同飞虫被蛛网捕获,它和长期相伴的氧同伴分家,同氢及磷结合,嵌入一条生命之链。这一切都在常温常压下迅速、自然且安静地进行着。


nicebleed


现在,碳原子成为了某个稳定结构的一部分,跟另外五个完全相同的「自己」一起,组成一个美丽、对称的正六边形环状——直说吧,它已成为葡萄糖分子的一部分。


葡萄藤的汁液缓缓流动,从叶到梗,从根到杆,然后到将熟的葡萄,接着就进入了人类的制酒工厂,躲开发酵,我们的碳原子依然保持着葡萄糖的形态进入了一杯酒里,被一位普通的人类饮下。


至此,它终于接触到了动物的世界。


indg0


酒流入肠道里,葡萄糖即将面临的命运是被氧化。这不是迅速发生的事,饮酒者将它留在肝里一周左右的时间,储存能量以备不时之需——我们就假设这个不时之需的时刻到来了,这位普通的人类奔跑起来,并感到筋疲力尽,于是再见了美丽的六边环,血液奔涌而上,几分钟内葡萄糖分子就被带到了肌肉处,在此它被肢解成两个乳酸分子,这也是通常你我感到疲乏的先兆:得再等待几分钟的时间,急喘的肺才能提供进来足够的氧,将乳酸安静地氧化。


就这样,一个新的二氧化碳分子回到大气之中,蛇环绕成圈咬住自己的尾巴。


David Stenbeck


如果你不满意这个故事,当然,你也可以为我们的碳主角设计其他的旅程,比如被温煦的风吹着,来到北欧的森林。


这个故事里,它嵌入了一棵古老的云杉枝干,重复之前故事的过程变成葡萄糖,再成为纤维长链的一部分,就像念珠中的一粒。然后,它可要在这里待好长一段时间了。虽然不及地底下几亿年百无聊赖的时光,但因为杉树的长寿,也会是百年孤寂。


为了给故事增加一点变化,就让我们编排在二十年后,一只树虫突然跟它产生了奇妙的缘分。小虫顽强地在树皮和树干之间凿出小洞,把自己整个身体埋入隧道,它吞下了这颗碳原子,然后变成了蛹。


当春天到来时,一只灰扑扑的毛虫从洞里爬出,沐浴在阳光下。我们的碳原子在其千眼之一(复眼中的小眼)中,对它微弱的视野做出了一点点贡献。


虫子的一生很短暂,进食,受孕,产卵,然后死亡,它的尸体被枯叶遮盖,轻轻地落在泥土上,静待冬雪和春阳的光临。一个弱小的生命逝去了,「原子」却没有随之一去不复返:地球上遍布看不见的辛勤耕耘者,微生物,它们在腐烂的尸体上工作着,让碳原子再度飞翔。


Donald Kho


为了不让无尽的轮回太过残酷,让我们想象,直到重新进入下一次循环之前,重回天空的碳原子环绕地球自由自在地飞行了两百年时间——这是地球大气中的二氧化碳保持形态平均在空气中停留的时间,可以说,每隔 200 年,那些不是陷在稳定物质(比如煤、塑料和钻石)中的碳原子便会经由光合作用的窄门进出生命一次。


(你可能会问,还有其他门吗?有的,这是由人类发明的魔法:人工合成。但是目前为止这部分量还极少,在碳循环的故事中可以忽略不计)


星玫《软科普计划》


这些就是地球上碳原子一生的故事中几个短暂的插曲,因为原子的数量实在太过庞大,这些故事很有可能真的发生过,或者已经发生过亿亿次了。


我们也还可以编出千千万万个其他的真实的故事。碳原子可以从花朵的香味,到微小的海藻、桌上的三文鱼刺生,到你的头发丝,再回到小池塘里的二氧化碳,永恒不断地流动着,捕食者及被捕食者,参与一趟趟生命的循环。


kokeeneva


还有的碳原子可能留在某幅卢浮宫的藏画上而几乎「不朽」,或者存在地心深处从未见过天日,再或者成为了人类的遗传基因,不停地分裂、复制、繁衍,带着神秘的目的试图将自己一代代传递下去。


Oscar Mata


我们只最后再说一个故事,一个对于人类而言最神秘的故事。


先让碳原子再回到人类的身体里。假设它存在于一杯牛奶,在一个长链分子之中,然后被喝进肚子,通过肠壁进入血液,奔跑,敲开一个神经细胞的大门,进去。


放在我身上,这绝对是个真实得不能再真实的故事,我每天都喝牛奶,从此流入的部分原子为我大脑里的某个神经细胞提供必需的碳,这个神经细胞,这个大脑,每时每刻都在运转着巨大、不为人知的活动,错综复杂地发出指令「是」或者「不」,让我的双手在键盘上飞舞,十指并用,敲击出噼噼啪啪的声响,引导着思想的流动,并写下你看到的这最后一句话:


这些是碳原子的故事,也是我的故事,你的故事,所有地球生命的故事。


* * *

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