本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
如果你想从零开始制造一个人……
首先准备足够装满一个货运集装箱的氧气。然后加入足以填充 4,700 个派对气球的氢气。找到足够装满一个软水器的碳,也加入进去。撒入少许钙、磷和钾。再撒入一些铜、碘和铬。与进化混合,等待数十亿年。
这就是你的配方——宇宙像女巫一样投入生物大锅中并生产出来的东西,也许还在咯咯地笑。但是宇宙时间太漫长了,无法等待。有了顶级的原子重组器,足智多谋的疯狂科学家可以一夜之间创造出一支人类无人机军队。
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制造人类的配方不像您可能怀疑的那样需要填写购物清单。仅仅二十二种元素就可以描述几乎所有此刻构成你的分子。我们不仅知道配方中包含哪些元素,还知道要添加多少。人体配方*摘自教科书 生态化学计量学:从分子到生物圈的元素生物学:
这个公式是基于其最小的组成部分。例如,对于每 1 个钴原子,就有 132,000,000 个氧原子。但这距离从原子到人类还有很长的路要走。化学计量学可以帮助我们到达那里。
化学计量学是化学家根据一个通用单位——摩尔来计算化学成分的方法。摩尔被定义为包含与 12 克纯碳 12 中原子数量相同的原子、分子或离子的任何物质的量。在这种碳的量中,有 6.02*10^23 个原子。并且由于所有元素的原子量都是基于碳的,如果你拥有一种元素的量与其原子量相同,你就拥有一摩尔的该元素。例如,23 克钠将是一摩尔钠,而 4 克氦将是一摩尔氦。
化学计量学也适用于分子。例如,由于氢的原子量为 1,氧的原子量为 16,因此一摩尔水 - H2O - 重 18 克(并含有 6.02*10^23 个分子)。
现在,了解到人体内大约含有一毫克钴,成功的疯狂科学家可以使用人体配方和化学计量学来找出每种元素需要多少。一毫克钴包含 10,000,000,000,000,000,000 个原子。人体配方说,人体内的氢原子数量是它的 375,000,000 倍。使用摩尔和原子量,数学计算表明有 6.41 千克氢。对于所有 22 种元素都可以进行相同的过程。人体配方包含
35 公斤 氧
6.4 公斤 氢
17.5 公斤 碳
1.5 公斤 氮
1.0 公斤 钙
0.54 公斤 磷
110 克 硫
72 克 钠
120 克 钾
76 克 氯
17 克 镁
18 克 硅
2.5 克 铁(足够制作一个钉子!)
2.4 克 锌
83 毫克 铜
31 毫克 碘
12 毫克 锰
4.2 毫克 氟
6.2 毫克 铬
5.4 毫克 硒
4.9 毫克 钼
1 毫克 钴
当然,任何优秀的疯狂科学家/女巫都会仔细检查结果。将人体配方中的所有量加在一起,您会得到 62 公斤。猜猜成年人的平均体重是多少?62 公斤!正如他们所说,“测量两次,汽化一次。”
通过几次秘密前往大学化学实验室或给黑市化学品供应商打几个电话,您就可以在您家门口拥有几乎每一个使人类成为人类的原子。然后你可以像宇宙一样把它们都扔进沸腾的大锅里,但什么都不会发生。虽然我们知道所有的成分,但重新组装是制造无人机军队过程中最重要的部分。它必须完美。《疯狂科学家的手册》建议为此目的获取和改装来自星际舰队的违禁运输器。因为当你的原子重组出错时,你可能会得到一个邪恶的、留着山羊胡子的人类版本。毕竟,正如好好先生天文学家卡尔·萨根曾经说过(或“唱”过)的那样,“生物的美丽之处不在于构成它的原子,而在于这些原子是如何组合在一起的”(当然,萨根所说的“美丽”是指作为消耗性测试对象的实用性)。
事实上,人类就是上面列出的原子列表。但人类远不止于此,远不止于死星的尘埃。人类原子是音符,他们的生命是交响曲。而一支由易于找到的元素重新组装而成的人类军队可以成为你疯狂的渐强。
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图书参考:
生态化学计量学:从分子到生物圈的元素生物学
图片来源:
来自 在奥尔塔圣朱利奥的街道和公共场所举办的公共艺术展览 中的一件作品。由 Xerones 在 Flickr 上拍摄,并根据知识共享 2.0 许可发布。
*由你友好的邻居昆虫学家 菲尔·托雷斯 发送给我