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诗意的原子
【编辑推荐】 ★《无言的宇宙》《迷人的材料》姊妹篇。「未读·探索家」畅销科普系列最新重磅产品。 ★科学上向爱因斯坦、文学上向惠特曼的致敬之作。 ★从原子角度解读你与宇宙万
……
[ 展开全部 ]
物之间的联系,给你多一双眼睛审视自然,审视自己。 ★诗人将一个个单字排列成一首诗,大自然将一颗颗“原子”排列成你、我——具有生命的我们——充满诗意的存在。你将深刻理解“你是一个活生生的生命同时也是一堆无生命的原子”。 ★天马行空的科学联想,初中理科水平轻松看懂。你血中的铁与超新星爆炸有什么关系?你呼出的CO2会变成树的一部分?你肌肉中的氮会让天空呈现蓝色?…… ★杜克大学生物学与地质学博士、保罗史密斯学院自然科学教授,30年科普心血之作。 【内容简介】 本书从人与万物的联系这个角度作为切入点,讲述了8种对人来说最重要的元素:氧、氢、铁、碳、钠、氮、钙、磷。 你血中的铁,是组成血红蛋白的重要元素,也是造成2亿年前一次恒星爆炸的元凶;你呼吸中的碳元素,可能变成树干的一部分;你肌肉中的氮,会帮助天空变为蓝色;钠将把你眼中的泪水与远古时就消失的沧海联系在一起……组成世界万物的元素,和组成你身体的每一种元素是毫无二致的。你如何理解——你是一个活生生的生命同时也是一堆无生命的原子? 本书旨在使人认识到人和自然的联系是如此紧密,我们并非独立于自然之外,而是它的一部分。
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作者:[美]科特·施塔格
出版社:北京联合出版公司
定价:49.80元
ISBN:7550280258
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原子的流逝和更新会伴随你的一生
春服既成
2017-07-21 19:27:07 摘录
瑞典生物学家克斯蒂·斯波尔丁( Kirsty spalding)和其他一些科学家发现,你的脂肪细胞会维持10年左右,这对于想减肥的人来说是个好消息。过去曾有观点长期认为,饥饿只会使脂肪细胞变小而不能将它们剔掉,当节食者适应了饥饿感后,它们又会像杂货袋一样鼓起来。不过如果你能坚持健康生活足够长的时间,看起来是可以通过去除脂肪细胞帮助你稳定体重的。
你的骨骼与肌肉则会不断地被改造。每年,骨骼密实的最外层中有3%会被更新,而在你四肢关节的多孔骨骼中这个数字则会高达1/4,专家计算认为全部骨骼的平均替换时间为10年。根据尼古拉斯·韦德所说,肋骨间的肌肉细胞大约会维持15年;而当你快20岁停止发育时,跟腱中的胶原蛋白核心就彻底定型了。
最近,丹麦与瑞典的科学家通过同位素分析证明,身体中容易识别出的最年老的结构是眼睛中的晶状体蛋白和牙釉质。如果你的卵巢发育健康,那么当你还在母亲的子宫中时,你就已经携带了几千个到几百万个微型卵母细胞,这些原始细胞和你的年龄差不多大,将来也许还会发育成你的孩子。至于文身,由于墨水并非细胞质并且不会被代谢,因此虽说它们比你年轻,但也永远不会消失,如同玉米地里的鹅卵石一样,而皮肤就好比是一茬茬庄稼。
艾博索尔德宣布:“每一到两周,我们身体中一半的钠原子都会被新的钠原子所替代,氢原子与磷原子的情况也类似。甚至有一半碳原子都会在一到两个月内被替换。”接着他又补充道,“一年内,我们身体中大约98%的原子都会被我们从空气、食物及饮料中获取的其他原子所更替。
仅仅是水的周转过程就可以让你身体的近2/3在两到三周内完成更替。
一名150磅(68千克)的成年人体内大约含有24磅(11千克)蛋白质,不仅是在肌肉和肌腱里,还有其他数千种形式。每天,有11到14盎司(312~397克)的肌肉会被分解并替代,不同蛋白质的寿命可以从几
秒到数年不等。比如,肌肉蛋白中有近一半都是由肌凝蛋白纤维构成的,平均每天会有1%~2%被替换。血液中的血红蛋白更替速度与此接近,而
线粒体中提供能量的细胞色素,每4到6天会有其中一半被循环。根据生理学家伊夫·舒茨的论文,仅仅是对蛋白质不断的修饰和修复,就会占去你休息时20%的能量,你边看电视边吃的饼干,每五
片里面就会有一片的热量因此被消耗。
那么前面对你元素更新的估算到底怎么样呢?你的牙齿与眼睛中含有你出生时就携带的原子,骨骼与跟腱中也含有幼年时期获取的原子,因此一些作者所说的彻底更新就夸大其词了。每年骨骼的更新率大约为1/10,但是骨骼中不含脂肪的干重大约占到总体重的7%,因此几乎与此等重的矿物质通常会维持一年以上。另一方面,尽管你的一些细胞会维持很久,但其中的分子和原子却会快速地来来去去:仅仅水和蛋白质的循环作用,就可以在几周的时间里替换超过3/4的原子。考虑牙齿、眼睛、跟腱与骨骼中的稳定成分,身体总的原子更新率大约会比艾博索尔德估计的每年98%低几个百分点。
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春服既成
2017-07-21 19:17:13 摘录
平均在7到10年之间,不过有些细胞远在这个范围之外。比如说你的心脏,心肌细胞的更新速度就慢于充斥于其中的结缔组织、血管以及其他结构组织。这些部分平均每年的替换率为18%,也就是说你心脏中的大部分年龄都小于5岁。
伯格曼与生物学家乔纳斯·弗里森( Jonas frisen)后来又在《科学》杂志上发表文章谈到,人类大脑中嗅球和海马体的神经细胞会不断再生。
也就是说,如果有什么东西激发了你的回忆,比如烟雾缭绕的篝火或熟悉的香水味道,最初记录这种感觉的那些神经元或许早已离你而去,但那些
未曾经历这一过程的细胞却已将记忆保留了下来。你大脑中其他大多数细胞都可以追溯到婴儿时期,但同位素追踪研究也说明,在你的大脑皮层内
也会出现一些新的神经元,或许在更新着每一天的点滴经历。
消化道中的细胞没几天就会更新,而这并不让人意外,毕竟它们受着胃酸、胆汁的折磨,并被整个管道的食物与排泄物腐蚀着。生理学家贝恩德·林德曼( Bernd lindemann)所做的工作中指出,口腔中的味觉细胞寿命大约是10天,而皮肤学家杰拉尔德·温斯坦( Gerald weinstein)及其团队则估测,皮肤细胞的平均更新时间是39天,也就是只要两周的时间,你的最外层皮肤就会脱落上亿个细胞。这一持续脱落的过程会让你每一到两个月就能换上一层新的皮肤“包装”,同时也稳定地给房间里贡
献着灰尘。
红细胞的一生则更为“污秽、野蛮而短暂”(英国政治家托马斯·霍布斯对人性的著名评语。—译注)。它们遍布于几百英里长的大动脉快速通道和只能缓慢挤过的毛细血管中,在你肾脏的渗透丛林中穿过几千条通道时不断被挤压或膨胀,因此大多数在4个月左右就被磨损殆尽,必须由脾脏和骨髓中的祖细胞再生。而科学记者尼古拉斯·韦德( NicholaWade)则表示,人体肝脏细胞的更新周期在300到500天之间,也就是说每一到两年,你都会长出一副全新的肝脏
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春服既成
2017-07-20 22:31:15 摘录
界限明确的稳固实体。
每天早晨,你都期待可以在镜子中看到一个和原来一样的自己,而人们也都觉得你需要对曾经做过的事情负责。不过从原子角度讲,现在的你在此刻之后就不会再存续,而你先前做过的那些事,也不过是一个不再属于你的临时粒子集合所为罢了。
事实上,我们很容易看到很多这样的物质流。你不断地吃喝、呼吸还有排泄,你的生命得以延续也正是因为你持续均衡地做着这些事。然而,
要想在进出身体的这些物质之间确定合理的联系可不容易,更不用说在你体内它们干了些什么,除非你通过原子的概念来思考这个问题,并借助一点恰当的比喻。举个例子,假如你可以将自己想象成一条河流,那么这些事情就会产生不同的感觉了。
下一次当你到访自己最喜爱的那条河流时,不妨试着去数数其中的水分子。可这是徒劳的!这当然是水分子颗粒太小而数量又太过庞大的缘故,但更大的问题是,在你还没有数清的时候,它们就已经离开了。常言道“流水不腐”,流动性是区分河流与湖泊的特征。你可以给河流命名,再看到时也能辨识出来:“哦,我们现在到了….…·伟大的密西西比河!”你或许会喊出来,就好像它跟人行道一样从未有过变化。一般你并不会这么说:“在这一瞬间,数以兆亿计的水分子临时流过我的面前,但下一秒,所有水分子都会向海洋的方向移动一点点,有些已经离开了我的视线,也有很多新的水分子补充过来。”
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前言 原子的你
第1章 生命之火——氧
关键的发现
氧的人体之旅
地球的“呼吸”
人与植物间的氧交换
你的氧诞生于远古的恒星爆炸
氧在空间和时间里的循环
第2章 原子之舞——氢
绚丽的舞姿——布朗运动的发现
因热而舞
人与环境之间的氢交换
水分子的人体之旅
原子传承的三个案例
氢——生命的始祖
第3章 创造与毁灭 ——铁
铁的非凡特性
来自恒星的遗产
蓝皮肤的人
铁与血之间的秘密
关于铁的反思
第4章 生命之链——碳
没有人是一座孤岛
自然界的流通货币
CO2的穹顶之下
令人震撼的二氧化碳浓度地图
化石燃料是我们深埋在地下的亲戚
用碳13追踪你与世界之间的联系
第5章 地球之泪——钠
钠为何对动物有神奇的吸引力
钠与氯,几亿年的爱恋
如果你体内的钠消失了……
神经靠钠离子波传递信号
第6章 生存,毁灭,和来自空气的面包——氮
天空为什么是蓝的
空气中的氮如何转化为我们的肉体
能做面包也能做炸弹
科学天才与战争魔鬼
鲑鱼洄游和氮的食物链轮回之旅
远古人类的食谱
第7章 骨与石——钙,磷
钙与磷的传奇
你的骨头是活的
你的骨头来自岩石
隐藏在地下的原子交易市场
生命也能创造出矿物
第8章 增长的极限——磷
蓝藻生长的木桶效应
从撒哈拉到亚马逊的原子迁徙
和身体中的磷来一次面对面的交流
最可能对全球人口形成限制的资源
磷元素会枯竭吗
第9章 消逝的肉体
原子的流逝和更新会伴随你的一生
你的原子一部分来自宇宙射线
当你死去时,你的原子会如何
你的死亡并不是原子的终结
任何物质都不会永恒,但你却一直都在
后记 爱因斯坦和他的阿迪朗达克山脉
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氧在空间和时间里的循环
第2章 原子之舞——氢
绚丽的舞姿——布朗运动的发现
因热而舞
人与环境之间的氢交换
水分子的人体之旅
原子传承的三个案例
氢——生命的始祖
第3章 创造与毁灭 ——铁
铁的非凡特性
来自恒星的遗产
蓝皮肤的人
铁与血之间的秘密
关于铁的反思
第4章 生命之链——碳
没有人是一座孤岛
自然界的流通货币
CO2的穹顶之下
令人震撼的二氧化碳浓度地图
化石燃料是我们深埋在地下的亲戚
用碳13追踪你与世界之间的联系
第5章 地球之泪——钠
钠为何对动物有神奇的吸引力
钠与氯,几亿年的爱恋
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第6章 生存,毁灭,和来自空气的面包——氮
天空为什么是蓝的
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鲑鱼洄游和氮的食物链轮回之旅
远古人类的食谱
第7章 骨与石——钙,磷
钙与磷的传奇
你的骨头是活的
你的骨头来自岩石
隐藏在地下的原子交易市场
生命也能创造出矿物
第8章 增长的极限——磷
蓝藻生长的木桶效应
从撒哈拉到亚马逊的原子迁徙
和身体中的磷来一次面对面的交流
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磷元素会枯竭吗
第9章 消逝的肉体
原子的流逝和更新会伴随你的一生
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第2章 原子之舞——氢
绚丽的舞姿——布朗运动的发现
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第8章 增长的极限——磷
蓝藻生长的木桶效应
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和身体中的磷来一次面对面的交流
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原子的流逝和更新会伴随你的一生
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你的骨骼与肌肉则会不断地被改造。每年,骨骼密实的最外层中有3%会被更新,而在你四肢关节的多孔骨骼中这个数字则会高达1/4,专家计算认为全部骨骼的平均替换时间为10年。根据尼古拉斯·韦德所说,肋骨间的肌肉细胞大约会维持15年;而当你快20岁停止发育时,跟腱中的胶原蛋白核心就彻底定型了。
最近,丹麦与瑞典的科学家通过同位素分析证明,身体中容易识别出的最年老的结构是眼睛中的晶状体蛋白和牙釉质。如果你的卵巢发育健康,那么当你还在母亲的子宫中时,你就已经携带了几千个到几百万个微型卵母细胞,这些原始细胞和你的年龄差不多大,将来也许还会发育成你的孩子。至于文身,由于墨水并非细胞质并且不会被代谢,因此虽说它们比你年轻,但也永远不会消失,如同玉米地里的鹅卵石一样,而皮肤就好比是一茬茬庄稼。
艾博索尔德宣布:“每一到两周,我们身体中一半的钠原子都会被新的钠原子所替代,氢原子与磷原子的情况也类似。甚至有一半碳原子都会在一到两个月内被替换。”接着他又补充道,“一年内,我们身体中大约98%的原子都会被我们从空气、食物及饮料中获取的其他原子所更替。
仅仅是水的周转过程就可以让你身体的近2/3在两到三周内完成更替。
一名150磅(68千克)的成年人体内大约含有24磅(11千克)蛋白质,不仅是在肌肉和肌腱里,还有其他数千种形式。每天,有11到14盎司(312~397克)的肌肉会被分解并替代,不同蛋白质的寿命可以从几
秒到数年不等。比如,肌肉蛋白中有近一半都是由肌凝蛋白纤维构成的,平均每天会有1%~2%被替换。血液中的血红蛋白更替速度与此接近,而
线粒体中提供能量的细胞色素,每4到6天会有其中一半被循环。根据生理学家伊夫·舒茨的论文,仅仅是对蛋白质不断的修饰和修复,就会占去你休息时20%的能量,你边看电视边吃的饼干,每五
片里面就会有一片的热量因此被消耗。
那么前面对你元素更新的估算到底怎么样呢?你的牙齿与眼睛中含有你出生时就携带的原子,骨骼与跟腱中也含有幼年时期获取的原子,因此一些作者所说的彻底更新就夸大其词了。每年骨骼的更新率大约为1/10,但是骨骼中不含脂肪的干重大约占到总体重的7%,因此几乎与此等重的矿物质通常会维持一年以上。另一方面,尽管你的一些细胞会维持很久,但其中的分子和原子却会快速地来来去去:仅仅水和蛋白质的循环作用,就可以在几周的时间里替换超过3/4的原子。考虑牙齿、眼睛、跟腱与骨骼中的稳定成分,身体总的原子更新率大约会比艾博索尔德估计的每年98%低几个百分点。
伯格曼与生物学家乔纳斯·弗里森( Jonas frisen)后来又在《科学》杂志上发表文章谈到,人类大脑中嗅球和海马体的神经细胞会不断再生。
也就是说,如果有什么东西激发了你的回忆,比如烟雾缭绕的篝火或熟悉的香水味道,最初记录这种感觉的那些神经元或许早已离你而去,但那些
未曾经历这一过程的细胞却已将记忆保留了下来。你大脑中其他大多数细胞都可以追溯到婴儿时期,但同位素追踪研究也说明,在你的大脑皮层内
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红细胞的一生则更为“污秽、野蛮而短暂”(英国政治家托马斯·霍布斯对人性的著名评语。—译注)。它们遍布于几百英里长的大动脉快速通道和只能缓慢挤过的毛细血管中,在你肾脏的渗透丛林中穿过几千条通道时不断被挤压或膨胀,因此大多数在4个月左右就被磨损殆尽,必须由脾脏和骨髓中的祖细胞再生。而科学记者尼古拉斯·韦德( NicholaWade)则表示,人体肝脏细胞的更新周期在300到500天之间,也就是说每一到两年,你都会长出一副全新的肝脏
每天早晨,你都期待可以在镜子中看到一个和原来一样的自己,而人们也都觉得你需要对曾经做过的事情负责。不过从原子角度讲,现在的你在此刻之后就不会再存续,而你先前做过的那些事,也不过是一个不再属于你的临时粒子集合所为罢了。
事实上,我们很容易看到很多这样的物质流。你不断地吃喝、呼吸还有排泄,你的生命得以延续也正是因为你持续均衡地做着这些事。然而,
要想在进出身体的这些物质之间确定合理的联系可不容易,更不用说在你体内它们干了些什么,除非你通过原子的概念来思考这个问题,并借助一点恰当的比喻。举个例子,假如你可以将自己想象成一条河流,那么这些事情就会产生不同的感觉了。
下一次当你到访自己最喜爱的那条河流时,不妨试着去数数其中的水分子。可这是徒劳的!这当然是水分子颗粒太小而数量又太过庞大的缘故,但更大的问题是,在你还没有数清的时候,它们就已经离开了。常言道“流水不腐”,流动性是区分河流与湖泊的特征。你可以给河流命名,再看到时也能辨识出来:“哦,我们现在到了….…·伟大的密西西比河!”你或许会喊出来,就好像它跟人行道一样从未有过变化。一般你并不会这么说:“在这一瞬间,数以兆亿计的水分子临时流过我的面前,但下一秒,所有水分子都会向海洋的方向移动一点点,有些已经离开了我的视线,也有很多新的水分子补充过来。”