你的每一次呼吸裏，都有達·芬奇呼吸過的原子_風聞

　　此時此刻，你肯定在呼吸對不對？

　　你有沒有思考過，如果每個人呼出又吸入、吸入又呼出的一口氣體，始終都在地球上循環，那自己有沒有可能呼吸到達 · 芬奇曾經呼吸過的空氣？

　　如果這個假想是符合科學原理的，似乎你就可以和自己的愛豆共享空氣了！這麼一想還有點激動（別激動，深吸一口氣！）

　　深讀第117期，帶你一探“與達 · 芬奇同呼吸”的秘密。

　　方便的話，請你先吸一口氣……不過反正你也得這麼做，因為在過去的 24 小時裏，你已經呼吸了大概 3 萬次了。在你剛出生時，呼吸這項活動就已經自動開始了，每分鐘大概 40 次。現如今，你已經能夠用語言來描述這個過程，不過還是會不假思索地呼吸，只是頻率降到了初生時的一半。這是一項本能——即使在睡眠中你也在呼吸，如果呼吸停止的時間太久，人就會死亡。

　　好吧，現在是時候好好思量一下呼吸這件事兒了，請留心一下你是如何收緊膈並放鬆胸腔肌肉的。僅僅這麼一個動作消耗的能量大約相當於一個人靜息時基礎代謝能量的 3%，只是為了把體積相當於一個葡萄柚大小的空氣吸到肺裏，在此過程中，數以萬億計的空氣分子就像羣魚入網一樣被捕獲了。不過，如此巨量的空氣分子中，人類所依賴的氧氣只佔其中的一小部分。

　　平均下來，一位成年人每天需要消耗大約 2 磅氧氣（約 0.9 千克），而單獨的一次呼吸完全可以確保延續你接下來幾分鐘的生命。而且，呼吸也是聯結你與地球本身以及這個星球上其他生物的神奇紐帶，我們將在後面慢慢聊。

　　從太空中看，地球就如同一顆淡藍色的珠子——這一形象是NASA太空計劃做出的最重要的貢獻之一。儘管這顆行星上原子數量非常龐大，但終究還是有限的。如果看一看雲層掠過地球表面的衞星視頻，你會發現，那些拽着雲層劃過弧形地平線的風，或許片刻就會出現在相反方向的地平線上：這很形象地印證了那句老話“ What goes around comes around ” 的字面意思（種什麼因，得什麼果）。

　　當從很遠的距離觀察時，天空就好像是一層極薄的薄膜，其中的大多數分子都被擠在僅有 10 英里（16 千米）厚的薄層中，而地球的直徑卻有將近 8000 英里（1.27 萬千米）。在海拔零點處 1 立方碼（0.76 立方米）的空間裏，含有數以兆億計的原子，但僅僅在一層霧狀的“皮膚”以外，便是太陽系中的相對真空，在這裏，如果你要嘗試呼吸的話——當然不會成功——你的肺每次只能吸入可憐的幾粒原子。當你將來再看到從太空拍攝的地球照片時，最好試着説服自己，那些無處不在且不斷噴出污染物的煙囱，並不會將有害物散播到空氣中，而這寶貴的空氣正供養着你和你的愛人。

　　基林和他的同事史蒂芬 · 謝茨揭示，植物和各類浮游生物產生的氧氣，會在 2 個月內遍佈半個地球，而遍佈整個地球也只需 1 年多一點的時間。大氣中氧氣與二氧化碳的平衡與生物活動之間的敏感性表明，這種循環並非只是短暫趨勢，而是這個星球上所有生物在原子層面上一直都在踐行的傳統。

　　我第一次被這種思路打動時，還是在 20 世紀 60 年代初，當時我本該做家庭作業，實際上卻是在看一本漫畫。我已經記不起那個故事的標題和主要內容了，但其中一幅圖卻一直縈繞在腦海中。圖中有一位滿頭華髮的發明家，屈身坐在工作台旁，文字旁白的大致意思是：“你現在呼吸的一部分空氣分子，也是列奧納多·達 · 芬奇曾呼吸過的。”

　　當時我還是個孩子，很難完全理解那篇故事的立意，甚至不知道為什麼列奧納多會是主角。難道是因為他比我們大多數人呼吸更多空氣嗎？不過很多年以後，當我知道列奧納多是眾多歷史人物（包括尤里烏斯 · 愷撒、耶穌、莎士比亞和希特勒）中唯一一個經常闡述呼吸循環的人時，我才感受到了這個觀點的迷人之處。從網絡上對這個話題的點擊數來看，很多人也跟我有一樣的感受。

　　你必須謹慎挑選一些事實和數據才能得出一個結果，然而多數數據來源報告都顯示，你每一次的呼吸中，有 1 ～ 15 個原子是提出問題的那個人（達·芬奇）曾經呼吸過的。為了繼續這個研究，首先一個必要的數據就是大氣的總質量，也就是由凱文 · 特倫伯斯和萊斯利 · 史密斯在 2005 年估算的 5000 萬億噸，他們兩位都在位於科羅拉多州波德的國家大氣研究中心工作。這也就意味着一共有大約1044（這個數字大到難以想象）個原子存在於空氣中，其中 1/5 是氧原子。

　　如果再考慮與海洋之間的氣體交換、肺部的平均體積以及人類的平均呼吸頻率等，你每次的呼吸也就很可能接近 1 ～ 15 個“列奧納多原子”這一範圍，從而得出同樣的基本結論：同一個世界，同一個大氣。不過要想讓你的計算結果更加精確，你還需要挑選更合適的氣體才行。

　　舉例來説，1～15的估算結果並不適用於氧氣，因為這種氣體不夠穩定，不會在空氣中存在這麼久。細胞、森林大火、閃電以及太空輻射遲早都會將其撕碎，並轉化為水或其他化合物。在一部擁擠的電梯裏，你不得不和你的同伴共享一部分氧氣分子，你的肺不會將吸入的氧氣用盡，剩餘的那部分會在人與人之間繼續傳遞。但是放大到行星尺度，你和列奧納多或更久遠的歷史人物共享氧氣分子的概率接近於零。你所呼吸的大多數氧氣都還不會如此長壽。而儘管氮氣更為充足，也更為穩定，不過也會通過食物鏈完成循環，然後再回到大氣中。

　　更有助於用來解釋空氣循環的氣體應該是不會被生物體產生或消耗的。美國天文學家哈羅 · 沙普利採用氬氣作為計算對象，這也是被廣為採用的選擇。

　　氬氣在大氣中廣泛存在，儘管它只在總量****中佔了不到 1%。比例小其實也不壞，呼吸高濃度的氬氣可不是什麼好主意。氬氣比大多數氣體密度更大，所以一旦吸入，再將其從肺部呼出也會更困難些。工業事故中氬氣導致的窒息比有毒氣體（如氯氣）造成的死亡還要常見。不過 1% 的比例不值得過於擔憂，而對於沙普利的思維實驗來説，這一點卻使氬氣成為便捷的示蹤氣體，從而得出高度精確的估算結果，也就是每一次呼吸中，大約有 15 個氬原子是曾經被某人（如列奧納多）呼吸過的。

　　在他 1967 年發表的《呼吸過去與未來》（ Breathing the Future and the Past ）一文中，他生動地描述了每次呼吸中的氬原子，我忍不住要在此處引用：

　　我們不妨叫它“X呼吸”。它迅速蔓延。其中的氬氣，清晨時分剛剛呼出，黃昏時分卻已飄散到四鄰。一週過去，它已經遍佈整個國家；一個月過去，它已佔領風可到達的所有角落。到年底時……（它）將會在這個星球上所有自由的空氣中均勻分佈。

　　而此刻，你也將會再次呼吸到同一個原子……重新呼吸到那些曾被呼吸過的氬原子，無論來自你自己還是其他人，都有着別緻的暗示作用。這些氬原子，用一種空氣式的結合，將我們的過去和未來緊緊相連……這是一個氣體銀行，你向其貢獻了很多氬原子，我們也都會從中再提取，地球上每一個嬰兒出生後的第一次呼吸中，都包含着你一年前曾經呼吸過的氬原子。而這也是一個殘酷的事實，因為你也向每個垂死之人的最後一次呼吸貢獻了部分氬原子。

　　早些年間的每一位聖人和每一位罪人，每一位普通人和每一頭野獸，都將氬原子投入到這所公用的氣體銀行中……這裏的氬原子來自最後一次晚餐的談話，來自雅爾塔會議的辯論，也來自那些經典詩人的朗誦……我們接下來的呼吸，也許就來自於歷史上甚至史前的鼻息、嘆息、咆哮、尖叫、歡呼，或是禱告。

　　沙普利不是詩人，也不是神秘論者，他的學院精神是無可挑剔的。他在普林斯頓大學修讀天文學，並協助建立了國家科學基金，擔任過哈佛天文台的負責人，計算出了銀河系的尺度。不過我並未因為他散文雄辯的表達感到驚訝，也未曾因為其中散發出的哲理和靈性感到一絲震驚。強烈的情緒暗流往往會在科學揭示的事實和數據之中悄然流露，同樣如果科學發現真正偉大時，它們也會釋放深刻的見解和情感。

　　即使亨利 · 福特這樣的聰明人也沒有意識到，他其實沒有必要用試管去俘獲愛迪生最後一次氣息的原子。你可以在任何時候收集樣品——順便也可以收集愷撒、耶穌、莎士比亞、希特勒和列奧納多最後一次呼吸的樣品——甚至其中也有少部分是你出生時第一次啼哭時呼出的空氣。

　　在這充滿原子的藍色星球上，呼吸這事做起來實在太簡單了。方便的話，先吸一口氣吧。

　　本文摘錄自《詩意的原子》（精裝珍藏版），有刪節，[美] 科特 · 施塔格 著，孫亞飛 譯，2020年8月由未讀丨天津技術出版社出版，未經授權不得轉載