In meinem neuen Buch Was denkst du, dass du bist? Ich betrachte eine ganze Reihe von Einflüssen, die Sie zu der Person machen, die Sie sind, vom Evolutionsprozess, der uns als Menschen geformt hat, bis hin zu Ihrem Bewusstsein, Ihrer Persönlichkeit und Ihrer Genetik. Aber ein grundlegender Aspekt sind die Atome, aus denen dein Körper besteht.
Auf der Grundebene bestehen Sie aus nur vier Arten von Teilchen, die den größten Teil der Lebensdauer des Universums überdauert haben. In gewisser Weise ist dies sehr reduktionistisch. Sie könnten zu Recht argumentieren, dass Sie weit mehr sind als eine Ansammlung von Teilchen. Es wäre jedoch dumm zu leugnen, dass sie existieren und dass sie die Objekte sind, aus denen Sie bestehen.
Bausteine von allem
Die Partikel in dir sind nicht ganz die, auf die du vielleicht gestoßen bist, wenn du nur bis zur Oberstufe (oder vor einiger Zeit) Naturwissenschaften studiert hast.
Am bekanntesten wird das Elektron sein. Wie die anderen drei ist dies ein „fundamentales“ Partikel, was bedeutet, dass sie aus nichts Einfacherem bestehen. Elektronenflüsse erzeugen elektrische Ströme, während es die Menge und Verteilung von Elektronen um die Außenseite von Atomen ist, die bestimmen, wie sie sich chemisch verhalten. Elektronen sind klein. Etwa eine Million, Billionen, Billionen von ihnen wiegen ein Kilogramm.
Wir kennen Elektronen seit Ende der 1890er Jahre. Aber die Namen der anderen Komponententeilchen, aus denen Sie bestehen – Quarks und Gluonen – gingen erst in den 1960er Jahren in die Sprache ein.
Sie fragen sich vielleicht, was mit Protonen und Neutronen passiert ist. Dies sind die bekannten Teilchen, die den zentralen Kern eines Atoms bilden, aber jedes hat Unterkomponenten. Jedes Proton besteht aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark, die durch einen Fluss von Gluonen zusammengehalten werden, während jedes Neutron ein Up-Quark und zwei Down-Quarks enthält, die wiederum durch Gluonen verbunden sind.
In gewisser Weise ist es jedoch erwähnenswert, dass dieser Analyse eine wirklich wichtige Komponente fehlt. Das ist nichts. Der bei weitem größte Bestandteil von dir ist die Leere. Die Leere. Das ist kein nihilistischer Sprung ins Dunkel der Seele, sondern eine realistische Einschätzung deiner Komposition.
Lassen Sie uns einen Blick auf die einfachste Art von Atom in Ihrem Körper werfen, ein Wasserstoffatom. Wenn wir irgendwie visualisieren könnten, was auf submikroskopischer Ebene vor sich geht, wäre irgendwo in der Mitte ein einzelnes Proton, das aus Quarks und Gluonen besteht.
Außen herum, in einem unscharfen Wahrscheinlichkeitsbereich, wäre ein Elektron. Und dazwischen wäre jede Menge Nichts. Das Wasserstoffatom besteht zu etwa 99,9999999999996 Prozent aus leerem Raum.
Ein altes Gleichnis für die relative Größe des Kerns und des Wasserstoffatoms ist eine Fliege in der Londoner Albert Hall. Anders ausgedrückt:Wenn das Atom die Größe der Erde hätte, hätte der Kern einen Durchmesser von etwa 200 Metern – der Rest ist leerer Raum.
Chemische Bestandteile von dir
Was wir bisher gesehen haben, ist die Sicht eines Physikers. Für viele ist eine vertrautere Art, diese Bausteine von Ihnen als chemische Elemente zu betrachten.
Dies erhöht die Anzahl der Grundkomponenten von vier Grundteilchen, aber wenn man bedenkt, dass ein typischer Mensch von 70 kg (150 lb) etwa 7 Milliarden Milliarden Atome enthält, ist es immer noch eine ziemliche Vereinfachung zu erkennen, dass wir 99,95 pro ausmachen können Prozent Ihres Körpergewichts mit nur elf Elementen.
Du hast wahrscheinlich schon gehört, dass der Großteil deines Körpers aus Wasser besteht. Es mag unwahrscheinlich erscheinen:Der Körper fühlt sich ziemlich solide an. Aber die meisten von Ihnen bestehen aus Zellen, die mit Wasser gefüllt sind. Es gibt genug Struktur, um es unwahrscheinlich zu machen, dass Sie den Bach runterlaufen, aber es gibt dort viel Wasser. Die häufigste Zahl ist, dass etwa 60 Prozent Ihres Körpers aus Wasser bestehen – selbst Ihre Knochen bestehen zu etwa 30 Prozent aus Wasser.
Da wir wissen, dass Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht – H2 O – es scheint, dass die Elemente, die die Charts für das Körpergewicht anführen, Wasserstoff und Sauerstoff sein sollten, aber es gibt auch eine riesige Menge dieses vielseitigsten aller Atome, Kohlenstoff. Alles Leben, wie wir es kennen, enthält Wasser und basiert auf Kohlenstoffstrukturen.
Da Kohlenstoffatome das 12-fache Gewicht von Wasserstoffatomen haben, kommt Kohlenstoff nach dem Gewicht von Sauerstoff an zweiter Stelle, mit etwa 65 % Sauerstoff, 18 % Kohlenstoff und 10,2 % Wasserstoff in Ihrem Körper.
Fügen Sie eine kleine Menge Stickstoff (3,1 Prozent), eine Prise Kalzium für diese Knochen (1,6 Prozent), 1,2 Prozent Phosphor, jeweils etwa 0,25 Prozent Kalium und Schwefel mit kleineren Prozentsätzen von Natrium, Chlor und Magnesium hinzu , und Sie haben diese 99,95-Prozent-Marke erreicht.
Wie viel ist dein Körper wert?
Eine Möglichkeit einzuschätzen, was Sie ausmacht, besteht darin, den Wert der Elemente in Ihrem Körper auf dem freien Markt zu betrachten. Dies ist keine einfache Berechnung, aber eine Schätzung liegt bei etwa 125 £ (160 $).
Solche Schätzungen sind sehr unterschiedlich. Um zu sehen, warum, betrachten Sie Sauerstoff und Wasserstoff. Die obige Schätzung verwendete für beide Kosten pro Kilogramm von 0,17 £ (0,20 $). Aber Wasser kostet weniger als das – meine letzte Wasserrechnung sieht eine Gebühr von 0,13 £ pro Kilogramm vor, und das ist keine billige Art, Wasser zu beziehen.
Insgesamt sind Wasserstoff und Sauerstoff in Ihrem Körper nach dieser Schätzung etwa 9,40 £ (11,40 $) wert, aber dies wird weit übertroffen von den 160 g Kalium in Ihrem Make-up, das einen Wert von 86 £ (104 $) hat und dominiert den chemischen Wert Ihres Körpers.
Wenn wir versuchen, eine äquivalente Menge Kalium zu kaufen, erhalten wir wieder sehr unterschiedliche Preise. Für Kaliummetall in Laborqualität müsste ich beispielsweise etwa 414 £ (500 $) bezahlen. Andererseits enthält eine Banane rund 0,4 g Kalium – also liefern uns 400 Bananen die benötigten 160 g. Ich kann diese in einem Supermarkt zu einem Preis von 56 £ (68 $) und sogar noch weniger im Großhandel kaufen.
Es ist klar, dass wir nie einen genauen Wert erreichen werden. Andere schätzen, dass die chemische Zusammensetzung des Körpers zwischen 0,83 £ (1 $) und 1.650 £ (2.000 $) kostet.
In der hohen Zahl dominiert zum Beispiel Wasserstoff, weil der Preis bei 83 £ (100 $) pro Kilo liegt, basierend auf dem Preis für Wasserstoffkraftstoff für Autos. Der niedrige Wert verwendete alte Daten und beinhaltet mit ziemlicher Sicherheit einen Berechnungsfehler. Trotzdem bekommen wir ein Gefühl für die Kosten dessen, was in Ihnen steckt.
Die Lebensgeschichte eines Atoms
Jedes Atom in dir kommt von irgendwoher. Die Atome in Ihrem Körper werden ständig mit unterschiedlichen Raten ersetzt – einige bleiben nur Stunden, andere für ein paar Jahre, aber über einen Zeitraum von zehn Jahren wird die Mehrheit ersetzt worden sein. Und es gibt nur zwei offensichtliche Wege, sich mit Ihrem Körper zu verbinden – die Luft, die Sie atmen, und die Speisen und Getränke, die Sie zu sich nehmen. Die Atome, die in Ihren Körper eingebaut werden, befanden sich zuvor in der Luft, in Pflanzen, Tieren und Mineralien.
Wenn wir ein einzelnes Atom durch seine Geschichte zurückverfolgen könnten, wäre es viele Male in andere Tiere und Pflanzen eingebaut worden. Es sind so viele Atome beteiligt, dass Ihr Körper Atome enthält, die zuvor im Körper der historischen Berühmtheit Ihrer Wahl waren.
Denken Sie daran, dass Sie etwa 100.000 Mal mehr Atome enthalten als die Anzahl der Menschen, die jemals existiert haben. Tatsächlich waren Ihre Atome in so ziemlich jeder Art von Lebewesen, von Bäumen bis zu Gras, Insekten bis zu Hunden.
Dieselben Atome werden in Dinosauriern gewesen sein, während während der gesamten Existenz des Lebens auf der Erde viele auch in Bakterien gewesen sein werden. Mit Ausnahme einiger Atome, die durch radioaktiven Zerfall entstanden sind, existierte jedes Atom in Ihrem Körper bereits, als die Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstand.
Also, wenn Ihre Atome bereits existierten, als die Erde entstand, wo kommen Sie eigentlich her? Das Sonnensystem entstand aus Gas und Staub aus dem Weltraum, die selbst nur zwei Quellen haben können.
Der früheste davon ist effektiv der Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren, der für die Produktion Ihres Wasserstoffs verantwortlich war. Der Rest der Atome wurde in Sternen produziert, die dann in gewaltigen kosmischen Erschütterungen explodierten, die als Supernovae bekannt sind.
Mit der Zeit begannen sich die ausgestoßenen Staub- und Gaswolken unter der Schwerkraft zusammenzuziehen. Die größten Materialmengen sammelten sich im Zentrum und brachten schließlich einen Stern hervor – in unserem Fall die Sonne.
Weiter draußen führten Ansammlungen von Staub und Gas zur Bildung von Planeten. Endlich hatten wir die Möglichkeit, all jene Elemente, die in Ihrem Körper landen würden, etwas zu tun. Die sehr aktive junge Erde mischte die Dinge schön durch. Die Würfel wurden für Ihre eventuelle atomare Montage geladen.