當你死去時，你的原子會如何_風聞

轉載自微信公眾號“中科院物理所”

英國葬禮儀式中有一句悼詞：“塵歸塵兮土歸土。”而這句著名的悼詞來源於聖經中的一句話：“你本是塵土，仍要歸於塵土。”以及“我使火從你中間發出，燒滅你，使你在所有觀看的人眼前變為地上的爐灰”。這些説法是為了慰藉亡靈，並非是從生物與化學的角度解釋，寫下這些句子的人對碳原子與共價鍵也是一無所知，當然他們也不需要知道我們是由無生命的物質構成的。

你當然可以隨心所欲地討論神學和哲學，但至今為止沒有任何被普遍接受的觀點可以説明靈魂是什麼或是當你死去時“你”發生了什麼變化，或許永遠也不會有。不過倒是有一些確定的科學事實可以讓你足夠信任，並在原子層面上闡述你的信仰與傳統的基礎。

**簡單來説，你身體中的大部分最終都將變成氣體而非塵土，也就是由二氧化碳和水蒸氣構成的看不見的“元氣”（spirit），而這個詞的意義源自於拉丁語“呼吸”（spiritus）。**在我們深入探討之前，不妨暫停思考一下，有1/3到一半的美國人相信形而上學的“元氣”，那麼原子性質對他們有何意義?

很多世俗觀念都認為，人在死亡的那一刻，正是靈魂離開肉體的時候，然而這一説法並沒有可信的證據支持。2007年，softpedia網站上由科學編輯盧錫安•多內亞努（Lucian Dorneanu）撰寫的一篇文章對此進行了解釋：即便你能不擇手段地成為一個會穿牆術的古典鬼魂，你也做不到你所期望的那樣。比如説，因為你的腳是非物質的，也就不會與地面之間產生摩擦力，所以你並不能行走，而且你可能也不會被別人看到，因為你缺乏可以反射光線的原子。如果你的魂魄不是由原子物質構成，那麼還可以假設它是一種能量，因此不具備密度或慣性，也就不能操控物體或是讓空氣分子產生運動，用抑揚頓挫的音波進行演説，或是發出令人毛骨悚然的鬼哭。而且，一般假想出來的鬼魂形象都會穿有衣服，但我們所穿的織造品似乎也不可能變成幽靈。的確，科學並不能證明鬼魂絕對不存在，但原子性質卻至少可以説明，鬼魂不會像大多數恐怖電影和小説中描述的那樣。

如果你還想知道關於人體腐爛的一些血淋淋的細節，我們還可以轉到其他一些可能令人不安的話題，然後你還可以讀讀一些法醫專家的文章，而他們工作的地點則是像田納西大學位於諾克斯維爾附近的“屍體農場”，在這裏屍體被直接暴露在外以供科學研究。簡單來説，即便你在死後經過防腐處理並被埋在一副結實的棺材中，你的原子最終也仍然會消散。不過在其他一些條件下，這個過程可以更快更徹底地發生，所以基於潔淨的考慮，不妨用火葬代替這一過程，開啓我們的思維旅行。

（圖源：bbs1.people.com.cn）

當你由生入死後，你的細胞將會缺氧並開始窒息。作為結果，你的線粒體會停止製造ATP，肌肉纖維不能再收縮，神經系統中的離子泵也沒了能量供給。儘管在顯微鏡下，你剛剛死去的細胞看上去還是活着的，那是因為水質內部粒子的布朗運動還會讓細胞持續翻騰，但是在原子層面，運動本身並不見得就代表着生命存在。

在現代火化爐中，原子會在1400~1800華氏度（760~982攝氏度）的高温下跳躍，讓一切變得更為迅捷。幾分鐘內，你體內流淌的水分子就會因為劇烈運動，不再被氫鍵所束縛。當它們各自彈開後，便以蒸氣形式逃逸到了空氣中。

當你的水分逐漸離你而去，脱水的遺骸繼續被加熱，運動越來越劇烈的碳原子也將變得想要逃離，不過這個過程還需要些幫助。當蛋白質和其他一些有機物分解成炭黑時，這些黑色顆粒會因為斷裂的化學鍵與熱運動產生的巨大能量開始發光。空氣中的“天使”——氧氣會將你的碳原子悉數帶走，為它們裝上翅膀形成CO2飛到天空中。隨着這些氧原子護衞的加入，你身體中的碳原子變成三倍多重量的氣體，平均一名成年人可以產生超過100磅（45千克）稀疏分散的二氧化碳。通過類似的方式，氫、硫和氮原子也將以水蒸氣及氣態氧化物的形式從你的蛋白質與體脂中逃離。

跟着這些氣體一同爬上煙囱，可以看到你身體最後的原子其他一些重組結構。胃酸中的很多氯原子將會再一次形成腐蝕性的煙霧，就像它們很久以前從火山口噴發的那樣。如果你生前曾用傳統方法補過牙齒，那麼銀汞合金中的汞原子也將鬆動並逸出，我們希望在給其他人的細胞造成損傷之前，它們可以被過濾器捕獲收集。如果你在美國死去，你的填充物產生的汞蒸氣真的有可能威脅他人的健康，因為目前沒有任何一條聯邦法令對此進行約束。儘管很難確定可靠數據，但對全美的估算，每年因火化造成的汞排放量在數百磅到數噸之間。

在火化爐中待上幾個小時之後，你先前從空氣中獲取的原子都將離去，剩下那些從岩石與土壤中獲取的原子。這些骨灰，是你骨骼中刨去那些可燃膠質之後所剩無幾的礦物質晶體碎屑，以及少量鹽分和鐵鏽的粉末，除非你還在體內攜帶着其他物件。儘管為了謹慎處置此事，殯葬行業進行了很多努力，然而火化過程還是偶爾會遭遇因心臟起搏器或硅膠移植體引起的爆炸，最終，任何從獵槍子彈到金屬假肢鉚釘之類的物品都會在火化完成之後，化為熔爐底板的一部分。

當火葬場的員工向你的家人移交你那剩餘的4~7磅（1.8~3.2千克）骨灰時，要知道，這些粉末與壁爐或營火產生的灰燼並不相同。柴火灰燼主要是鈣與鉀的碳酸鹽（相對低温時）或鈣與鎂的氧化物（相對高温時）。相比之下，你的骨灰主要由骨骼中的磷酸鈣構成，此外還有點鈉與鉀的鹽末。躺在骨灰盒中的骨灰之所以呈細顆粒狀，並不是因為它們叫“骨灰”，而是因為它們是被粉碎成沙粒大小以便攜帶，或許也是為了避免家人因為看到更大塊的骨骼時引發的微妙情緒。

這便是關於你身體的全部。你的大多數原子將飄散在空中，而剩下的那些，將取決於你的“骨灰”守護人如何處置。故事到此為止了嗎？很難講。對於這些原子來説，你的死並不會讓它們終結，只不過是讓它們從幾十億年前就開啓的史詩般傳奇又翻過新的一頁，而故事還將持續很久很久。

（圖源：pixabay.com）

那些火化時產生的水和二氧化碳，會隨着風到達地球的任意角落。如果你是在中緯度的位置火化，下降氣流通常是向東前行，而如果你的生命終結在赤道附近，則更多會是向西飄散。這些地理信息，再加上大氣科學家的努力，讓我們可以想象如何跟隨你的原子開啓它們在你死後的旅程。

我們假設你和1955年時的愛因斯坦一樣，在新澤西的特倫頓火化。與愛因斯坦一樣，你身體中氣化的那些殘餘物將很可能化作一道青煙，飄過北大西洋上空，確切的路線與流速則取決於天氣和海拔高度。不過如果你只是滿足於一般估計，那麼可以天馬行空地遐想接下來的過程。

大氣中在空氣最為密集的下層10英里（16千米）厚度中，地面平均風速一般在5~10英里/小時（8~16千米/小時）之間;隨着海拔提升，風速也會顯著加強。在新澤西所處的緯度，地球周長大約為19000英里（30600千米），按照平均風速為50英里/小時（80千米/小時）的合理估計，你的水蒸氣和CO2將會在16天內環繞北半球一圈，考慮到風帶中的湍流也許會接近三週的時間。在它們第一圈環遊世界時，大多數原子並不會與能夠吸收它們的水體或植物接觸，任何人想在你被火化之後跟你的碳原子打招呼，只需要等上幾周，向頭頂上的空氣揮揮手就可以了，儘管這些殘餘物很稀薄。不過，通常大氣中水蒸氣的逗留時間不會超過兩週，所以你的大部分水分子應該已經凝聚成雨雪，或是成為沿途雲層中的水滴了。

當它們繞地球三圈之後，你的這些氣化原子還剩下多少依舊會從觀察者眼前通過呢？北半球的表面積大約有9800萬平方英里（2.54億平方千米），因此如果你的碳原子均勻地分佈於此，那麼在任意時刻，每平方英里上空都將飄浮着1000億億個這樣的原子；或者説，在頭頂上方每平方英尺截面的空氣柱中，都有3600億個碳原子曾屬於你。因此，在你火化後幾個月後，如果有人抬頭望望天空，那麼在他的視野範圍內將可能搜索到你的幾萬億顆碳原子，儘管它們並不可見。如果再等上幾周，細菌將你那些氧化後的氮原子轉化成光散射性的氮氣，那麼他們也可以想象，你也正在給天空增添一抹藍色。

在此之後，你的氣化分子又將何去何從？它們的原子最終會被編織到樹木之中，或是在一些森林中以氧氣的形式釋放，除非在你的某位後裔體內才會再次轉化為代謝水。也有一部分原子會被宇宙和太陽輻射撕裂。一些飛到大氣層最上方的氫原子也許會被太陽風吹散到太空中，在那裏它們會被離子化並加速，某種意義上講，它們被遙遠星系的宇宙射線“狙擊手”再次發射。

幾周內，你的大部分殘餘水分子會凝聚並降落。如果它們掉落到海洋中，也許會和鄰近的分子進行原子交換，不再是原本的狀態。不過，在被海藻及藍藻分解或被蒸發然後落到某處陸地之前，大多數氫氧原子都會持續跳着這支“水分子交誼舞”。在接下來的幾百萬年裏，它們還會以無數形式出現在這個世界上，或許是樹莓汁，或許是海龜淚。

至於你那些飄在空中的碳原子，最終也會溶解在雨滴中，並落到陸地上和海洋裏，或是被植物直接從空氣中吸收。落在陸地上的二氧化碳也許會被切斷它們的氧原子雙翼，併成為植物中有機分子的一部分，再被動物吸收，最後或許成為你後代的一部分。更多的可能是掉落在海洋中，海藻也許會將它們收集。這些海上漂泊者，很多最終都會成為魚、鯨和鳥類的食物，而當它們成為排泄物或是從皮膚上脱落後，又被細菌奉若珍寶。在更長遠的未來，它們中的一部分會沉入海底，被淤泥所覆蓋。再過數百萬年，它們也許會隨着海洋中的俯衝板塊向地幔中滑落，在劇烈的高温高壓下，它們中的一部分也許會結晶為鑽石。

假如你相信網絡上的廣告，那麼你的一些碳原子也許可以更快地成為鑽石。如果你的親屬希望如此，他們可以找到一大堆公司提供這種將骨灰碳壓制成人工鑽石的服務。網上的説明很簡單：將骨灰與加工費寄給他們，經過幾個月的秘密加工，就可以獲得具有紀念意義的可愛寶石了。如果你的骨灰在相對較低的温度下形成，那麼骨骼中殘餘的碳原子與燒焦的碳應該確實足夠製造一顆鑽石。不過質疑的聲音也指出，骨灰中的殘餘碳原子相當缺乏，並且如果在死者親人最脆弱的時候收了錢財，過幾個月寄過去一顆網購的低廉鑽石也是很容易做到的。

如果你真想留下一個美麗的“碳”回憶——其實你已經做到了，並且不用花一分錢。在你的一生中，你會通過呼吸、死皮和其他形式脱落碳原子，積累起來的重量遠遠超過你現在的體重。你的碳原子早已遍跡全球，從你出生之後，它們在羽毛、魚鰭或花瓣——以及我們需要理性面對的糞便——之中待過，總之千型百態。**實際上，你所愛的人到過的任何地方，都可能會讓他們親近你曾經擁有過的碳原子，其中一部分甚至已經在他們體內定居。**不過如果你需要更集中、專一而穩定地記錄自己的軌跡，樹幹上的沉積物會是一個不錯的選擇。

如果一棵樹在你久居的地方生長，那麼在過去的生長季節裏，它將很可能吸收了一些你呼出的碳原子並將其編織到了樹幹之中。很多樹都會生長同心圓形狀的年輪，因此確定樹幹中哪些部分含有曾經由你呼出的原子也不是沒有可能。如果一棵樹生長在你家附近或是在你經常走過的林間小道邊，那麼你和它接觸的時間越近，你的碳原子也會更靠近樹皮。樹幹保存着這些和人類活動有關的原子，這可不是神秘的猜想，而是一個事實，可以通過對那些生長於大城市CO2穹頂之中或下風口的樹木年輪進行同位素分析進行確認，可以根據全世界範圍的樹木年輪中存在炸彈來源的碳進行確認，也可以通過鮭魚氮摻入太平洋沿岸植物的類似過程進行確認。

身體組織中碳同位素的動態平衡同樣也顯示，在你的一生中，你一直都在向環境中擴散。隨着時間變化，食物中碳13與碳14同位素會越來越少，而你的碳原子會持續不斷地通過食物更新，因此隨着你不斷“喪失自我”，你自己的同位素平衡也會在你的一生中發生變化。幾乎你的所有原子都會在一年內被替換，而火化的一個主要區別就是一次性地將你消散，或許，活着的身體與腐爛的屍體之間，最大的差異並非是原子的離去，而是沒有新的原子補充。

那麼所謂的骨灰又如何了呢？這首先取決於它們會去往何方。如果有人將它們撒到田地或花園中，那麼你的礦物質元素將很可能被植物的根部吸收。比如愛因斯坦，傳説他的家人和朋友將他的骨灰撒在了特倫頓附近的一條河中，所以大西洋是他可能的目的地。河水的湍流以及弱酸性有助於將這些骨灰溶解，而當他的原子擴散到海水中時，海藻利用他的磷和鐵構建細胞膜與線粒體，蛤與螺將他的鈣吸收到外殼中。任何不被溶解的部分都已被沉澱所覆蓋，未來還會像卡羅來納海岸那樣形成沉積的磷酸鹽，也許墨西哥灣洋流還會將愛因斯坦牙齒上的一些磷原子送回他的出生地，在那裏它們第一次從德國某個農場的礦物質母體中出現。

思考有關死亡的太多細節很難，要接受上述過程不是幻想而是事實，或許就會更難。不過，科學關注的只是事實，不管我們更願意相信什麼，如果要説什麼是放之四海皆準的道理，那麼你可以確信一點：死亡會帶走你的原子。也正因此，無數生物還會在未來繁衍生息。想到此，我們不禁想知道——未來到底有多遠，有什麼東西是永恆的嗎?

作者簡介

科特·施塔格（Curt Stager）科學家，科普作家。生於1956年，杜克大學生物學與地質學博士，自1987年開始擔任保羅史密斯學院自然科學教授，這所學院坐落在紐約北部的阿迪朗達克山脈，他喜歡在這裏彈奏班卓琴、吉他和野外滑雪。

（本文經授權摘編自未讀·探索家·北京聯合出版公司出版的《詩意的原子——8種連結你和宇宙萬物的無形元素》（2016年7月，[美]科特·施塔格/著，孫亞飛/譯）第九章《消逝的肉體——生命和非生命的界限》，部分圖片為編者所加。