本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
如果你想從零開始製造一個人……
首先準備足夠裝滿一個貨運集裝箱的氧氣。然後加入足以填充 4,700 個派對氣球的氫氣。找到足夠裝滿一個軟水器的碳,也加入進去。撒入少許鈣、磷和鉀。再撒入一些銅、碘和鉻。與進化混合,等待數十億年。
這就是你的配方——宇宙像女巫一樣投入生物大鍋中並生產出來的東西,也許還在咯咯地笑。但是宇宙時間太漫長了,無法等待。有了頂級的原子重組器,足智多謀的瘋狂科學家可以一夜之間創造出一支人類無人機軍隊。
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製造人類的配方不像您可能懷疑的那樣需要填寫購物清單。僅僅二十二種元素就可以描述幾乎所有此刻構成你的分子。我們不僅知道配方中包含哪些元素,還知道要新增多少。人體配方*摘自教科書 生態化學計量學:從分子到生物圈的元素生物學:
這個公式是基於其最小的組成部分。例如,對於每 1 個鈷原子,就有 132,000,000 個氧原子。但這距離從原子到人類還有很長的路要走。化學計量學可以幫助我們到達那裡。
化學計量學是化學家根據一個通用單位——摩爾來計算化學成分的方法。摩爾被定義為包含與 12 克純碳 12 中原子數量相同的原子、分子或離子的任何物質的量。在這種碳的量中,有 6.02*10^23 個原子。並且由於所有元素的原子量都是基於碳的,如果你擁有一種元素的量與其原子量相同,你就擁有一摩爾的該元素。例如,23 克鈉將是一摩爾鈉,而 4 克氦將是一摩爾氦。
化學計量學也適用於分子。例如,由於氫的原子量為 1,氧的原子量為 16,因此一摩爾水 - H2O - 重 18 克(並含有 6.02*10^23 個分子)。
現在,瞭解到人體內大約含有一毫克鈷,成功的瘋狂科學家可以使用人體配方和化學計量學來找出每種元素需要多少。一毫克鈷包含 10,000,000,000,000,000,000 個原子。人體配方說,人體內的氫原子數量是它的 375,000,000 倍。使用摩爾和原子量,數學計算表明有 6.41 千克氫。對於所有 22 種元素都可以進行相同的過程。人體配方包含
35 公斤 氧
6.4 公斤 氫
17.5 公斤 碳
1.5 公斤 氮
1.0 公斤 鈣
0.54 公斤 磷
110 克 硫
72 克 鈉
120 克 鉀
76 克 氯
17 克 鎂
18 克 矽
2.5 克 鐵(足夠製作一個釘子!)
2.4 克 鋅
83 毫克 銅
31 毫克 碘
12 毫克 錳
4.2 毫克 氟
6.2 毫克 鉻
5.4 毫克 硒
4.9 毫克 鉬
1 毫克 鈷
當然,任何優秀的瘋狂科學家/女巫都會仔細檢查結果。將人體配方中的所有量加在一起,您會得到 62 公斤。猜猜成年人的平均體重是多少?62 公斤!正如他們所說,“測量兩次,汽化一次。”
通過幾次秘密前往大學化學實驗室或給黑市化學品供應商打幾個電話,您就可以在您家門口擁有幾乎每一個使人類成為人類的原子。然後你可以像宇宙一樣把它們都扔進沸騰的大鍋裡,但什麼都不會發生。雖然我們知道所有的成分,但重新組裝是製造無人機軍隊過程中最重要的部分。它必須完美。《瘋狂科學家的手冊》建議為此目的獲取和改裝來自星際艦隊的違禁運輸器。因為當你的原子重組出錯時,你可能會得到一個邪惡的、留著山羊鬍子的人類版本。畢竟,正如好好先生天文學家卡爾·薩根曾經說過(或“唱”過)的那樣,“生物的美麗之處不在於構成它的原子,而在於這些原子是如何組合在一起的”(當然,薩根所說的“美麗”是指作為消耗性測試物件的實用性)。
事實上,人類就是上面列出的原子列表。但人類遠不止於此,遠不止於死星的塵埃。人類原子是音符,他們的生命是交響曲。而一支由易於找到的元素重新組裝而成的人類軍隊可以成為你瘋狂的漸強。
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圖書參考:
生態化學計量學:從分子到生物圈的元素生物學
圖片來源:
來自 在奧爾塔聖朱利奧的街道和公共場所舉辦的公共藝術展覽 中的一件作品。由 Xerones 在 Flickr 上拍攝,並根據知識共享 2.0 許可釋出。
*由你友好的鄰居昆蟲學家 菲爾·託雷斯 傳送給我