Практически все, с чем мы имеем дело, состоит из молекул. Они различаются по размеру от простых пар атомов, таких как молекула кислорода, до сложных органических структур.
Но самая большая молекула в природе находится в вашем теле. Это хромосома 1. В ядре нормальной человеческой клетки 23 пары хромосом, каждая из которых представляет собой одну очень длинную молекулу ДНК.
Хромосома 1 – самая большая, содержащая около 10 миллиардов атомов, которая упаковывает объем информации, закодированной в молекуле.
Количество атомов.
Трудно понять, насколько малы атомы, составляющие ваше тело, пока вы не взглянете на их огромное количество. Взрослый человек состоит примерно из 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (7 октиллионов = 7*1027) атомов. Октиллион – это миллиард миллиардов миллиардов – такое число почти невозможно представить.
Для примера: земля имеет массу около 5,98 октиллиона граммов. Масса Солнца составляет около 1,989 октиллиона тонн. Объем Солнца составляет около 1,412 октиллиона кубических метров.
Жизнь в космосе.
Если верить научно-фантастическим фильмам, случились бы ужасные вещи, если бы вы оказались вне космического корабля без скафандра. Но в основном это фантастика. Будет некоторый дискомфорт, когда воздух внутри тела расширится, но ничего подобного взрывающимся частям тела, которые любит Голливуд, не будет.
Хотя жидкости действительно кипят в вакууме, ваша кровь находится под давлением кровеносной системы, и все будет в порядке. И хотя в открытом пространстве очень холодно, вы не потеряете тепло особенно быстро. Как демонстрируют термосы, вакуум – отличный изолятор.
На практике в космосе вас убьет просто нехватка воздуха. В 1965 году костюм подопытного дал течь в вакуумной камере НАСА. Человек оставалась в сознании около 14 секунд. Точный предел выживания неизвестен, но, вероятно, он составит одну-две минуты.
Атомный коллапс.
Атомы, из которых состоит ваше тело, в основном представляют собой пустое пространство, поэтому, несмотря на то, что их так много, без этого пространства вы бы сжались до крошечного объема.
Ядро, составляющее большую часть вещества в атоме, настолько меньше всей структуры, что сравнимо с размерами шарика на футбольном поле или еще меньше. Если бы вы потеряли все свое пустое атомное пространство, ваше тело поместилось бы в куб со стороной менее 1/500 сантиметра.
Нейтронные звезды состоят из вещества, которое подверглось именно такому сжатию. В одном кубическом сантиметре вещества нейтронной звезды содержится около 100 миллионов тонн вещества. Целая нейтронная звезда, тяжелее нашего Солнца, занимает сферу диаметров в 15-20 км.
Электромагнитное отражение.
Атомы, составляющие материю, никогда не касаются друг друга. Чем ближе они подходят, тем больше отталкивания между электрическими зарядами на их составных частях. Это похоже на попытку соединить два очень мощных магнита, северный полюс к северному полюсу.
Это даже применимо, когда кажется, что объекты соприкасаются. Когда вы садитесь на стул, вы его на самом деле не касаетесь.
Вы парите на крошечном расстоянии выше, подвешенные отталкиванием между атомами. Эта электромагнитная сила намного сильнее силы тяжести – примерно в миллиард миллиардов миллиардов миллиардов раз сильнее. Вы можете продемонстрировать относительную силу, подержав магнит на холодильник и отпустив его. Электромагнитная сила крошечного магнита подавляет гравитационное притяжение всей Земли.
Звездная пыль.
Каждому атому в вашем теле миллиарды лет. Водород, самый распространенный элемент во Вселенной и главная особенность вашего тела, был произведен во время Большого взрыва 13,8 миллиарда лет назад.
Более тяжелые атомы, такие как углерод и кислород, образовались в звездах между 7 и 12 миллиардами лет назад и разлетелись по космосу, когда звезды взорвались. Некоторые из этих взрывов были настолько мощными, что они также производили элементы тяжелее железа, которые звезды не могут построить сами. Это означает, что компоненты вашего тела действительно древние: вы – звездная пыль.
Квантовое тело.
Одна из загадок науки состоит в том, как нечто столь твердое и осязаемое, как ваше тело, может состоять из квантовых частиц странного поведения, таких как атомы и их составляющие.
Если вы попросите большинство людей изобразить один из атомов в своих телах, они нарисуют нечто вроде миниатюрной солнечной системы с ядром в виде Солнца и электронами, вращающимися, как планеты. Это была действительно ранняя модель атома, но было понятно, что такие атомы схлопываются в одно мгновение. Это связано с тем, что электроны имеют электрический заряд, и ускорение заряженной частицы, необходимое для удержания ее на орбите, заставит ее испускать энергию в виде света, в результате чего электрон по спирали попадает в ядро.
В действительности электроны привязаны к определенным орбитам, как если бы они бегали по рельсам. Они не могут существовать где-либо между этими орбитами, но должны совершить «квантовый скачок» для перехода с одной на другую. Более того, как квантовые частицы электроны существуют в виде набора вероятностей, а не в определенных местах, поэтому лучше показать электроны в виде набора нечетких оболочек вокруг ядра.
Чужая ДНК.
Удивительно, но не вся полезная ДНК в наших хромосомах принадлежит нашим эволюционным предкам – некоторые из них были заимствованы из других источников.
Наша ДНК включает гены как минимум восьми ретровирусов. Это своего рода вирус, который использует механизмы клетки для кодирования ДНК, чтобы захватить клетку. В какой-то момент истории человечества эти гены стали частью человеческой ДНК. Эти вирусные гены в ДНК теперь выполняют важные функции в воспроизводстве человека, но они полностью чужды нашим генетическим предкам.
Другая жизнь.
Судя по количеству клеток, внутри нас больше бактериальной жизни, чем человеческой. Есть около 30 триллионов наших собственных клеток, но при этом в нас в 10 раз больше бактерий. Многие из бактерий, которые живут в нашем теле, дружелюбны в том смысле, что они не причиняют никакого вреда. Некоторые из них полезны.
В 1920-х годах один американский инженер исследовал, могут ли животные жить без бактерий, надеясь, что мир без бактерий будет более здоровым.
Джеймс Рейнирс сделал делом своей жизни создание среды, в которой животные могли бы выращиваться без бактерий. В итоге это оказалось возможно.
Но многие животные умирали, а тех, кто выживал, приходилось кормить специальной пищей. Это происходит потому, что бактерии в кишечнике помогают пищеварению. Вы можете существовать без бактерий, но без помощи ферментов в вашем кишечнике, которые производят бактерии, вам нужно будет есть пищу, которая более насыщена питательными веществами, чем обычная диета.
Детекторы фотонов.
Наши глаза очень чувствительны, они способны уловить всего несколько фотонов света. Если вы посмотрите очень ясной ночью на созвездие Андромеды, невооруженным глазом будет видно небольшое нечеткое пятно света.
Андромеда – ближайшая к нашему Млечному Пути большая галактика. Но «близко» – понятие относительное в межгалактическом пространстве: галактика Андромеды находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от нас. Когда фотоны света, попавшие в ваш глаз, начали свое путешествие, на Земле еще не было людей. Нам еще предстояло только развиваться. Смотря на Андромеду, вы видите почти немыслимое расстояние и оглядываетесь во времени на 2,5 миллиона лет назад.
Реальный возраст.
Как и у курицы, ваша жизнь началась с яйца. Это не кусок скорлупы, но все же яйцо. Однако существует значительная разница между человеческим и куриным яйцами, которая удивительным образом влияет на ваш возраст.
Человеческие яйцеклетки крошечные. В конце концов, они представляют собой всего лишь одну клетку и обычно имеют диаметр около 0,2 мм – размер напечатанной точки. Ваше яйцо образовалось в вашей матери, но удивительно то, что оно образовалось, когда она была еще эмбрионом.
Формирование вашей яйцеклетки и половины вашей ДНК, полученной от матери, можно рассматривать как самый первый момент вашего существования. И это произошло до того, как родилась ваша мать. Допустим, вашей матери было 30 лет, когда вы родились, тогда в ваш 18-й день рождения вам, вероятно, будет более 48 лет.
Оптическое заблуждение.
Картина мира, который мы «видим», искусственна. Наш мозг не производит изображения так, как работает видеокамера.
Вместо этого мозг строит модель мира из информации, предоставляемой модулями, которые измеряют свет и тень, края, кривизну и так далее. Это позволяет мозгу легко закрасить слепое пятно, область вашей сетчатки, где соединяется зрительный нерв, у которого нет датчиков. Он также компенсирует быстрые резкие движения наших глаз, называемые саккадами, что дает ложную картину устойчивого зрения.
Но оборотной стороной этого процесса является то, что он позволяет легко обмануть наши глаза. Телевидение, фильмы и оптические иллюзии работают, вводя мозг в заблуждение относительно того, что видит глаз. Вот почему Луна кажется намного больше, чем есть на самом деле, и, кажется, различается по размеру: истинный оптический размер Луны подобен дыре, созданной дыроколом, удерживаемым на расстоянии вытянутой руки.
