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你不曾想過的奇幻之旅

我們的生活中充斥著多數人都不曾察覺的奇蹟。如果我們能夠將周圍的事物完全拆解,追蹤每一個微小部分的過去、現在、未來,那麼你會發現無論是你身體中的原子,還是午餐中的能量,都有著一段奇幻的旅程。今天我們要講述的,是四位與我們密切相關的「旅行者」的遊記:

1

你可能從未注意到

在你的鎖骨中

居住著一個宇宙旅行者

它的名字叫做「鈣原子

鈣原子是名副其實的長者

它誕生於136億年前

那時,第一批恆星剛剛點亮宇宙

它就來自於其中的一顆

但正如所有的生命都有凋零的一天

恆星也會迎來它的終結

當鈣原子的母星在生命末期

爆炸成一顆超新星時

它就像是一個超級英雄

從一場巨大的災難現場中

神奇般地逃離了

它在星際空間中漂浮了數千年

接著加入了一團氣體和塵埃雲

其密度高到足以坍縮成一顆新的恆星

但這顆恆星也註定會成為超新星

這是一個不斷重複的循環

到了大約50億年前

鈣原子進入了最終形成太陽系的那團雲

雲在引力的作用下不斷地坍縮

逐漸形成了太陽、地球、木星......

鈣原子歷經千險

才踏上了前往藍色星球上的旅途

在地球的探險過程中

它在地殼、海洋、軟體動物的殼中循環

直到出現在了田地里

並進入到了西蘭花內

當你吃下餐盤中的西蘭花時

它便成了你的一部分

在鈣原子的眼中

你和你的鎖骨只是它短暫的棲息之所

總有一天,它會從骨頭中流出

流進你的血液

然後隨著尿液回到地球

去幫助其他生物的生長

在50億年後

鈣原子將會見證太陽的最終命運

2

一顆超巨星的核心

是一個熾熱無比之地

溫度高達一億開爾文

在那裡

原子核會不斷地碰撞、聚變

併產生另一位旅行者

鐵核

當超巨星最終崩塌爆炸之時

鐵核抓住了逃離的機會

它在激波和電磁場的共同作用下被彈來彈去

同時也獲得了越來越多的能量

最後衝出火球

自由地飛行

鐵核在太空中飛馳

身後是死亡恆星發出的光芒

它正朝著星系的中心前進

令它始料不及的是

在那裡等待它的卻是另一頭巨獸

一個質量是太陽10億倍的黑洞

被一股氣體捲走後

鐵核的處境越發危險

它正在接近一個有去無回的邊界

那是黑洞的事件視界

在最後一刻

幸運之神再次降臨

它被環繞黑洞的強磁龍捲風捕獲

將它彈射到等離子體噴流中

以90%的光速離開星系的中心

噴流中的激波比之前提到的更加極端

鐵核會從中獲取更多的能量

當它離開噴流時

它的能量大約是8焦耳!

這比地球上最強大的對撞機

能夠產生的要高出幾百萬倍

此刻它的速度已經是光速的

鐵核離開了這個星系

開始了星系際空間旅行

在旅行的最後一天

它終於抵達了另一個星系

銀河系

它朝著一顆黃矮星飛去

並選擇了早已不是由恐龍統治的地球

作為最終的目的地

地球人把這位天文來客稱為

超高能宇宙射線

出乎意料的是

地球的上層大氣中的稀薄氣體

是它迄今為止遇到的最強大的屏障

鐵核狠狠地撞上了氮核

它們之間的碰撞不僅毀滅了雙方

還創造出了π介子和μ介子等

其他的亞原子粒子

這些粒子如瀑布般朝地面落下

其中的一些粒子會撞擊客機

有一些有助於觸發雲中水滴的形成

甚至可能引發閃電

有一些則會找到進入活細胞的方法

並對動物基因作出輕微調整

刺激緩慢的進化過程

但沒有人會注意到

這位遙遠旅行者的「骨灰」

曾差點落入星系中心的黑洞的魔爪

3

在天津四的外圍

一個光子誕生了

這個光子很幸運

因為它誕生於恆星的光球層之中

光球層是光可以逃逸到太空的薄薄的外層

它註定要迎來一段更長的旅途

或者從量子的角度看

是無窮多段的旅程

在光子產生與毀滅之間的路徑

並沒有被精確的定義

相反,光子的行為就像是

它採用了所有可能的路徑

只是每條路徑具有不同程度的概率

光子的波函數

描述了這種概率

但擁有最大概率的路徑是

天津四和地球之間的那條直線

當你抬頭仰望夜空的那一瞬間

光子的這趟無限路徑之旅便結束了

因為它擊中了你視網膜上一個對藍色敏感的細胞

它的最後一個動作是觸發了某根神經

使你看到在天鵝座中一個明亮的藍白色點

接著我們的這位旅行者就消失了

我們推算

這次光子的旅行時間

在1500年到3000年之間

這種不確定來源於天津四到地球的距離的不確定

但對光子而言

它的傳播時間為零

因為如果你以光速運動

時間和空間就會收縮為零

我們可以說

旅程的起點

便是旅程的終點

從這個角度看

你的眼睛接觸到了天津四熾熱的表面

這是一個沸騰的等離子體外殼

溫度超過8000開爾文

4

40億年前的地球

還是一顆煉獄般的星球

被彗星和小行星無情地撞擊著

但被困在彗星和小行星中的水分子

也趁機散布在我們星球的表面

7億年後

地球上乾燥的岩石

變成了我們熟悉的大理石

隨著溫度的升高

一個水分子隨同數十億個其他的水分子

共同捲入了一條巨大的海洋河流中

緩慢地從一個極點流向另一個極點

在數百萬年的時間裡

水分子環繞大陸

輕推海底、溶解岩石、輸送氣體

它成千上萬次地穿過赤道

發現自己在海面上

被太陽溫暖著

高高地升到大氣中

接著隨著雨滴落下來

它從裂縫中滲出

被困於地下蓄水層達幾個世紀之久

最終,它像所有的水一樣

找到了回到海洋的路

大約1.5億年前

水分子發現自己在一個湖上

一隻雷龍伸長了脖子喝水

水在雷龍的消化系統周圍翻滾

並被吸收到血液之中

現在它可以肩負起在地球上的另一項使命

形成生命的基本化學物質

它與其他水分子協同作用

使DNA、蛋白質和細胞膜形成恰當的形狀

各自發揮作用

它幫助將氧氣輸送到恐龍的大腦

並在心臟細胞周圍傳輸電流

在一個星期的時間裡

它在這隻恐龍的身體內移動

但一旦它抵達腎臟

遊戲就結束了

這種分子隨著尿液排出

它通過地面下沉

然後像以前很多次一樣

通過裂縫和小溪回到海洋

在隨後的幾千年里

分子進入了鯨魚的大腦

南極的冰蓋和人類的心臟

後來,它滋養了一顆松樹

在松樹被砍伐並變成紙漿之前

它在松樹心材的纖維素纖維中存在了數十年

在紙漿進行化學反應、處理和風乾的過程中

這種分子會一直呆在原處

直到它發現自己被鎖在一張紙里

墨水在那張紙上印滿了文字

紙張被切割、摺疊和裝訂

水分子最終停下了前進步伐

本文經新原理研究所微信公眾號授權轉載,版權歸原作者所有。文章只為信息的傳播,不代表本號所持觀點。具體信息請參考原文。

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(本期編輯:王 芳)

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