Сколько в тебе атомов Тутанхамона?

Всем известно, что если говорить о вашей идентичности — о том, что делает вас уникальным человеком — мы все не более чем сумма атомов, из которых состоим. Еда, которую вы едите, вода, которую пьете, воздух, которым дышите, и все остальное, что вмещает ваше тело, могут быть использованы в качестве сырья для создания новых молекул, клеток и частей вашего тела на протяжении всей вашей жизни. Каковы шансы, что атомы вашего тела взялись у кого-то другого в прошлом?

Скажем, пусть будет вероятность в 0,0001%, что в вашем теле есть атом, который некогда был частью фараона или королевы. Может ли наука рассказать что-нибудь о том, как атомы перемещаются по Земле и откуда взялись атомы моего тела?

Что ж, наука не только может рассказать вам кое-что об этом, но и несколько интересных фактов о том, из чего вы состоите.

Во-первых, давайте избавимся от любых неправильных предубеждений на тему того, чем «вы» на самом деле являетесь. Вы думаете, что вы состоите из костей, мышц, кожи и других органов, но с точки зрения клеток это всего 4% клеток вашего тела. Остальные 96% разделяют кровяные клетки и бактерии. Клетки крови, большинство из которых представлены красными клетками, живут всего 120 дней, после чего распадаются, выводятся из организма и заменяются новыми клетками, которые производит ваш костный мозг. Бактерии живут повсюду: на каждом квадратном сантиметре вашей кожи минимум миллион бактерий, и десятки триллионов бактериальных клеток живут в вашей пищеварительной системе.

Еще на более фундаментальном уровне эти клетки состоят из молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Если бы мы должны были разбить человеческое тело на его атомные компоненты, мы обнаружили бы астрономические числа атомов — даже больше, чем астрономические  — внутри нас: по большей части кислород, водород, углерод и азот.

Атомы, входящие в каждую из ваших клеток, даже кальций, из которого состоят кости, редко остаются в вашем теле надолго. Они также разбиваются, выводятся в кровоток, фильтруются печенью и почками, выходят из организма, а другие атомы попадают в него и выстраиваются в новые молекулы и клетки. Если бы вы сравнили свое нынешнее тело со своим телом через неделю, вы бы обнаружили, что 99,999% ваших атомов были заменены. Но в любой отдельно взятый момент ваше тело примерно состоит из:

• 1,7 х 1027 атомов кислорода;
• 8,4 х 1026 атомов углерода;
• 4,3 х 1027 атомов водорода;
• 7,7 х 1025 атомов азота;
• и меньше 1% составляет все остальное, вместе взятое, во главе с кальцием, фосфором, серой, натрием, калием и хлором.

Почти весь наш кислород и водород получается из воды, которую мы пьем, и воздуха, которым мы дышим, а почти весь углерод и азот поставляется вместе со съеденной пищей. Вода и воздух относительно быстро циркулируют по планете, поэтому если бы вы решили найти последний вздох Гитлера, Цезаря или тираннозавра, вы обнаружили бы, что все живущие на планете имеют равные шансы дышать этим воздухом (при условии, конечно, что все вдыхают одно и то же число атомов). Но если взглянуть на атомы углерода или азота, составляющие наши тела, они будут распределены неравномерно. Поскольку кислород и водород — самые распространенные элементы в теле, их можно рассмотреть в качестве сравнения с двумя величинами: всей атмосферы планеты и всей воды на планете.

Масса всей атмосферы — около 5,15 х 1018 кг, из чего следует, что в ней порядка 4,1 х 1040 атомов кислорода (и в четыре раза больше атомов азота); сумма всех озер, морей, рек и ледяных шапок в мире выливается в массу 1,35 х 1021 кг, что подразумевает 4,5 х 1043 атома кислорода и 9 х 1043 атомов водорода. Эти числа могут показаться большими, но по сравнению с числом атомов в теле человека не так-то и много.

Если вы кремируете тело человека, превратив воду внутри него в пар, позволив этой воде вернуться в круговорот воды и равномерно распространиться по Земле, а после спросите, сколько этих атомов водорода и кислорода могут быть найдены в теле случайного человека сегодня, вы очень удивитесь результату.

Один из каждых 2,1 х 1016 атомов водорода в вашем теле был в теле случайного человека; один из каждых 2,6 х 1016 атомов кислорода в вашем теле тоже был в теле случайного человека.

Но мы помним, что в теле обычного человека где-то 4,3 х 1027 атомов водорода и 1,7 х 1027 атомов кислорода. Из чего следует, что у вас имеется примерно 2 х 1011 атомов водорода (или 200 миллиардов атомов водорода) и 6,5 х 1010 атомов кислорода (или 65 миллиардов атомов кислорода) из любого ранее существующего тела человека.

Это много. Прямо сейчас внутри вас сотни миллиардов атомов, оставшихся от короля Тутанхамона, сотни миллиардов атомов Гитлера или Цезаря, а если заглянуть в далекое прошлое, то и триллионы атомов, которые были частью последнего тираннозавра, когда тот погиб.

Атомов так много, что если бы производили подобные расчеты для воздуха, который в настоящее время у вас в легких, мы бы обнаружили, что примерно один атом в легких каждого из нас был в легких Цезаря (Ленина, Вашингтона или Александра Дюма) во время их последнего вздоха. Воздух и молекулы воды равномерно распределяются довольно быстро и легко. Но вот углерод, азот, кальций и все остальное распространяется куда медленнее и неравномернее, поэтому у вас могут быть миллионы или миллиарды этих атомов от исторических фигур на любой вкус, либо вообще не будет. (Тутанхамона мумифицировали, а значит его вода и воздух вернулись на Землю, а углерод и азот остались).

Подумайте об этом в следующий раз, когда сделаете глубокий вдох или выпьете воды. В этот момент вы будете дышать одним воздухом и пить одну воду с каждым человеком на Земле и даже с самыми первыми земными созданиями. На уровне атомов мы связаны круче, чем может предположить правило пяти, семи или ста тридцати пяти рукопожатий.

Сколько в тебе атомов Тутанхамона?
Илья Хель