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編輯推薦: |
★权威性。作者毕业于清华大学化学系,获得博士学位,他所写的化学相关内容可信度高,能够赢得读者的信赖。
★影响力。作者作品《元素与人类文明》获得“文津图书奖”,还出版《原子王国历险记》《诗意的原子》(译作)《迷人的液体》《锈蚀》等,赢得广大读者的喜欢。
★内容生动有趣。虽然是化学科普书,但是作者并没有很死板将化学,而是以父亲的角色与女儿交流的方式,轻松活泼,生动有趣的方式,将化学与人一生的作用和意义呈现出来。
★配图活泼可爱。文中所配图不是生硬的化学分子结构,而是用拟人的形式,将化学分子结构在人体的作用呈现出来,生动、活泼、有趣,便于理解、消化、吸收。
★与每个人息息相关。我们呼吸、睁眼、说话、走路、饮食、工作、旅行……甚至,包括连我们排泄、恋爱、思考、生育、衰老、逝去等都在无时无刻不在与化学反应。与我们关系密切,值得深入了解。
★大咖鼎力推荐。姬十三(果壳CEO)、李筠(中国政法大学教授)、毕导(知名科普博主)联袂推荐。
★四色印制,精美装帧。为了凸显内容的丰富多彩,提升读者阅读兴趣,全文采用四色印刷,使得层次更加分明,逻辑更加清晰。
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內容簡介: |
化学看似与我们毫无关系,其实并非如此,化学与我们的日常生活密切相关。甚至可以说,如果没有人体的化学反应,我们人类就不可能存活。只不过人体的化学反应是在潜移默化中进行的,就像我们免费享用的空气一样,我们并非时时刻刻都能看到它,但它确确实实存在,而且我们人类一刻也离不开它。
著名的化学工程师、清华大学化学博士孙亚飞老师,用自己专业的化学知识,为我们揭开了化学神秘的面纱,让我们知道化学是如何与我们人体建立密不可分的关系的。可以说,我们每个人时时刻刻都在进行着一次次的化学反应,比如,呼吸、睁眼、说话、走路、饮食、工作、旅行,甚至包括我们排泄、恋爱、思考、生育、衰老、逝去……
当然,孙亚飞老师在文中没有用专业术语解答化学与我们人体的关系,而是以通俗易懂、有趣有料、搞笑好玩的写作方式,告诉我们化学对我们一生的影响。读完本书不仅能让我们感受到化学的神秘魅力,爱上化学,甚至可以帮助我们利用化学思维解决日常生活中遇到的问题。
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關於作者: |
孙亚飞,青年科普作家,高中参加化学竞赛保送进入北京大学化学学院,后于清华大学化学系获得博士学位,现供职于中国科学院自然科学史研究所,从事现当代化学史研究。创业项目曾登陆中央电视台财经频道《创业英雄汇》栏目。
2010年开始从事科普工作,2012年加入科学松鼠会。在“得到”开通的课程《化学通识30讲》广受好评。同时,在知乎、果壳、丁香医生、《博物》杂志等媒体平台发表《你好,门捷列夫》《读懂食品安全》等各类作品逾百万字。
已出版作品:《元素与人类文明》(获得“文津图书奖”)、《原子王国历险记》,及译作《迷人的液体》、《锈蚀》、《13次时空穿梭之旅》、《给孩子的食物实验室》、《纳米与生命》、《诗意的原子》等。
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目錄:
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第一章 呼吸:化学反应的开始
1. 你的第一次呼吸
2.“稀薄”的空气
3. 不一样的吸和呼
4. 血液里的搬运工
5. 细胞里的微型发动机
6. 从生到死
第二章 母乳:三大营养物质伴人类成长
1. 独特的能量来源
2. 你学会了贮藏
3. 不断长大的身体
4. 最珍稀的食物
第三章 排泄:身体内固体与液体的循环
1. 第一次健康检查
2. 意义非凡的胎粪
3. 伴你一生的健康指标
第四章 睁眼:来自视蛋白的色彩
1. 你需要沟通
2. 你的第一次视觉识别
第五章 学语:复杂的交流系统
1. 更多的交流方式
2. 要学说,先学听
3. 又是蛋白质的魔法
4. 声带的主体也是蛋白质
5. 快速成长
第六章 蹒跚:移动的化学反应
1. 探索更远的世界
2. 耳朵里的平衡器
3. 甩开扶手
4. 骨骼的支撑
5. 一小步,也是一大步
第七章 品味:甜蜜的诱惑
1. 远去的母乳
2. 甜蜜的诱惑
3. 舌头与鼻腔的共舞
4.G 蛋白和它的小伙伴们
5. 美味不停
第八章 成长:跌跌撞撞的前行
1. 并不只是年龄的增长
2. 伤痛
3. 一场小病
4. 讨厌的蚊子
5. 一生相伴的免疫系统
第九章 思考:我是谁?
1. 我是谁?
2. 神经网络
3. 情绪的物质基础
4. 快速反应的矿物质
5. 思考是一种本能
第十章 运动:鲜活生命的标志
1. 谈谈你的爱好吧!
2. 是逃避,还是进攻?
3. 不可忽视的渗透压
4. 更衣室里的秘密
5. 充实的一天
第十一章 学习:精神与思想的阶梯
1. 好好学习,天天向上
2. 微量的锌元素
3. 多巴胺
4. 最爱苦咖啡
5. 决定了!
第十二章 恋爱:点燃爱的火焰
1. 完全不一样的生活
2. 一见钟情的物质基础
3. 女为悦己者容
4. 幸福的感觉
5. 美好的未来
第十三章 工作:理论与实践的检验
1. 平淡的工作职责
2. 人为什么要喝酒
3. 天下无毒
4. 电脑前的辐射
5. 一个全新的生命
第十四章 生育:让生命生生不息
1. 又是阴郁的一天
2. 避孕套的安全学问
3. 性激素主持的聚会
4. 基因的延续
5. 其实是愉快的一天
第十五章 居家:温暖且危险的港湾
1. 全新的育儿室
2. 甲醛与蛋白质的纠葛
3. 难缠的 VOCs
4. 塑料里暗藏的环境雌激素
5. 新的旅程
第十六章 旅行:给灵魂放纵的机会
1. 一场说走就走的旅行
2. 水土不服的尴尬
3. 维生素 C 的妙用
4. 失温的恐惧
5. 旅行札记
第十七章 衰老:不可逆转的特征
1. 突如其来的衰老
2. 失控的胰岛素
3. 痛风的痛
4. 并不那么可怕的胆固醇
5. 破产的酸碱体质论
第十八章 逝去:永恒的归宿
1. 无言的告别
2. 如玉的心愿
3. 如玉,如尘
4. 永恒的归宿
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內容試閱:
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1.你的第一次呼吸
当你用一声啼哭宣告自己降临到这个世界的同时,你便开始了自己的第一次呼吸。从此,你也将开启一段属于你自己的“化学人生”。
在我们不算漫长的生命里,无时无刻都离不开的是复杂而又规律的化学反应。看似习以为常的一呼一吸,却是成千上万个反应在你的体内进行。
当你离开母体的那一刻,胸腔在大脑的指挥下,经由鼻孔和气管,吸入了几十毫升空气;1.5秒之后,你的胸腔又排出几乎同样体积的气体,还是经由气管和鼻孔,只不过这次是反向释放出来。你紧闭双眼,并不知道无意间呼出的那股气体,此刻已被接生的医生们感知到,他们兴奋地将这个消息告诉了你的母亲:“一切正常”。你的母亲刚刚经历剧烈的妊娠疼痛,此刻面色惨白,满头大汗,但还是努力地挤出欣慰的笑容。是的,你的降临,意味着一个新的时代开启了。
在那时,你显然并不知道,就是这短暂的1.5秒,对你而言是一段极其重要的开始,它甚至可以决定你的生死。
2.“ 稀薄” 的空气
如今的你肯定明白,是空气供养了你的呼吸。
这空气中所含的,并非都是我们身体需要的物质。准确来说,它是一种混合物,其中体积占比21%的氧气才是我们生命所需的,剩下那79%对我们来说都没什么用,你吸入了它们,并很快又将它们原封不动地呼了出来。
这些不会变化的气体主要是氮气,一般情况下,它占到空气的78%;其余还有少量惰性气体,诸如氖、氩、氪、氙之类的,它们在空气中总共仅占1%左右。顾名思义,惰性气体的秉性就是有些冷漠,所以它们不会和在你的身体内发生作用,这也在情理之中。不过,关于氮气,就不是一两句话能说明白了。
的确,你也不能吸收空气中的氮气,这不能不说是个遗憾。对于任何生物来说,氮元素都无比重要,然而能够吸收氮气并将它转化为自己所需的原料,只有极少数微生物可以做到。我们最熟悉的豆科植物能够利用氮气,也不过是托了“根瘤菌”的福而已,这些微生物在豆科植物的根上聚集形成肿块,在帮助植物吸收氮气的同时,也给自己安了一个家。
对你而言,空气中的氮气并非真的无用。相反,如果没有了它,你也无法延续自己的呼吸。人类每时每刻都不能离开氧气,但是如果长时间吸入纯氧,身体中就会产生过多的自由基,而它们造成的伤害更是致命的。可见稀释氧气,这便是氮气的关键作用,你还真应该感谢它。事实上,即便是遭受伤病需要紧急吸氧,那氧气管里传输的通常也是被氮气稀释之后的氧气。
所以,不要嫌弃空气中的氧气“稀薄”,正是这浓度刚刚好的氧气,才让你能够自由地呼吸下去。
3.不一样的吸和呼
你的每一次呼吸,吸入的是空气,呼出的是否还是空气呢?
并不是。从科学的角度评判,吸入和呼出的空气成分有着很大区别。
正如前面所说,氮气和惰性气体并没有发生任何改变,但是氧气的浓度却有了明显改变,从21%降到16%左右,取而代之的,是二氧化碳和水蒸气。
在空气中,二氧化碳和水蒸气的占比都很小:二氧化碳的浓度只有0.04%,而水蒸气的变化幅度较大,湿润的地区可以达到0.5%左右,干燥的沙漠中几乎为零。
不过你可以很容易感受到它们在空气中的变化。
当二氧化碳在空气中的占比升高到0.1%左右时,你就会感到昏昏欲睡;如果达到0.5%或更高,那么你就会感到窒息,甚至为此付出生命的代价。很多时候,所谓的“缺氧”并不是氧气不足,而是因为二氧化碳太多。
至于水蒸气,它在空气中的多寡,你感受起来就更容易了。通常来说,没有人喜欢过于干燥的气候,因为它会引起呼吸系统的不舒适感。更为重要的是,人体的皮肤虽然不会呼吸,但它却拥有良好的透气性,浑身上下都布满了汗腺。数百万年前,正是因为发达的排汗系统带来的高效散热,人类的祖先在依靠耐力比拼的严酷竞争中获得优势。因此,长期置身于干燥的空气中,你会面临失水的困境。
不过,如果是处于过于湿润的环境,同样会令人不适。你一定注意过,当雨季来临的时候,居住环境总是会被各种霉菌占领,衣物上也会产生难闻的气味,这就是高湿度带来的直接后果。高湿度是微生物滋生的有利条件,但它们的快速繁殖,会对人类的生活造成极大不便,呼吸道也更容易被病菌感染。如果你明以察微,大概还会注意到,空气过于湿润的时候,人的浑身都是懒散的。这并不是你的错觉,高湿度还会改变人体的激素分泌水平,身体也会变得不那么兴奋。
现在你一定已经注意到,我们的身体正在不停地向空气中释放二氧化碳和水蒸气。某种程度上说,我们呼出的气体更像是汽车尾气。如果在不通风的房间内生活,那么要不了多久,二氧化碳和水蒸气的浓度就会上升,尤其是二氧化碳难以被周边环境吸收,这对身体来说可不是什么好事。
不过,你从身体内排出的废气,也不是一无是处。通过检测气体的成分,还可以判断身体的状况。
这一点对你来说或许有所耳闻,警察检查酒驾便是借助了这一原理。刚喝过酒的人,血液中也会含有酒精,通过呼吸,酒精也会从血液中挥发,这时只要检查呼出的气体中含有多少酒精,也就能大致判断出此前喝过多少酒了。
当然,呼气测酒驾也只能算是小儿科,如果你还听说过“C-14呼气测试”的话。自然界的碳原子有三种同位素,C-14(C代表碳元素,而14则是这种同位素的原子量)是其中一种,并且还具有放射性,也就是能够释放出一些射线,所以跟踪起来十分方便。你所呼出的二氧化碳,其中的碳原子都来自于被你分解的食物——事实上,不仅是你,也包括寄生在你身体里的各种微生物。在这些微生物中,有一种叫“幽门螺杆菌”的,非常值得关注,因为它喜欢藏身于人类的胃里,并由此诱发胃炎、胃溃疡甚至胃癌等疾病。它喜好分解的尿素,恰好人类不能分解,所以如果你想知道自己有没有被这种微生物感染,只需要吃下一片含有C-14的尿素药丸,然后再检测呼出的气体中有多少C-14,也就可以据此判断幽门螺杆菌存在与否了。
总而言之,你呼出的气体已不再是你吸入的气体,这并非坏事,因为只有这样,才能证实你作为生命的存在。令人好奇的是,在你呼吸的那几秒钟,空气在你的身体里都做了些什么?
4.血液里的搬运工
要想知道身体中空气所发生的变化,你大概需要放下身段,随着空气走一程,看看它们在身体里的行动轨迹。
顺着口鼻腔,空气进入身体后的第一站是你的肺部。肺就好比是一个过滤器,在这里,一些固态的小颗粒被过滤,氮气和惰性气体也被截留,只剩下氧气,顺利地通过重重关卡,从肺泡转移到血液中。
你也许会很好奇,人体的肺部为何能够如此精妙,居然可以识别出氧气和其他气体?如果这样的技术能够用于工业,那么从空气中分离氮气和氧气岂不是轻而易举?
然而,事实并非是你想象的那样。
气体,无论是氧气还是氮气,它们都可以溶解到液体中,只是多数气体在水中的溶解度都很低,氮气、氧气便是如此。血液能够携带多少氧气和氮气,完全取决于它们能否溶解进来,氮气的溶解度极小,自然就不会进入血液了。
氧气的溶解度只比氮气略高,加上它在空气中的比例仅有氮气的1/4,因此理论上说,它也很难被血液吸收。不过,在血液中有一种特殊的物质,它可以很轻松地与氧气结合,这样便打破平衡,氧气也就顺势源源不断地溶解到了血液中。
这种特殊的物质被称为血红素。
血红素是红细胞的核心组件。血液中有大量的红细胞,它们也是人体中数量最多的一种细胞。据估计,一个人的身体的细胞总数是50万亿上下,其中血红细胞就占了近一半。在血红细胞内部,藏着一种被称之为血红蛋白的物质,血红素便居于这种蛋白质中。
从外形上看,血红素有些像汉字中的“田”字,外围是拥有四个环的卟啉(化学文献实际上会用“?”来描述这种结构,“?”读“lei”,它显然是个象形字),居于中心的则是一个铁原子。这颗亚铁离子的作用可不简单,就是它像搬运工一样,扛起了氧气,随着动脉血输送到了身体的每一个角落,又在回程的时候,接收了废弃的二氧化碳,顺着静脉血将它们送回肺泡。
显然,就是因为有了数以万亿计的“搬运工”,氧气才得以轻松地进入血液,再进入不同的身体组织,发挥其作用。
说到此,你大概已经明白,为什么缺铁会对身体造成那么大影响?尽管如此,补铁还是需要谨慎,正所谓“无事生非”,过量的铁也会给身体造成非常大的危害。事实上,那卟啉环就好比是看管铁原子的监工,因为有它们的钳制,铁原子才不会造次。
至于在肺泡中落寞等待的氮气,你也别觉得它们就是人畜无害的善茬儿——若是不小心,说不定也会惹出点什么麻烦。
气体溶解到液体中的过程,通常和两个因素有关,一是温度,二是压力。温度越低或是压力越大,气体的溶解度都会上升。日常生活中,温度或压力的变化并不是很明显,氮气并不会在血液中显著溶解。不过,如果你打算去潜水,那可要小心了,当潜水深度达到数十米,压力会达到平时呼吸的好几倍,氮气也会更多地透过肺泡溶解到血液中。等到你看过珊瑚和小丑鱼决定回到海面的时候,只能慢慢地上浮,让氮气逐渐从血液中逸散。若是一口气浮到水面,氮气瞬间逃逸气化,血液便会如同煮沸的水一般,气泡将血管堵塞,这可不是闹着玩的。
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