往小处想
这本书很大的一部分是在描述细胞内部的情形。如果你对这样微观的尺度并不熟悉,那你就要充分发挥想象力才能够理解那到底是多么小的空间,其中的分子数量又是多么庞大。
苏格兰伟大的数学家和物理学家开尔文爵士(Lord Kelvin)曾经说过:“假设你能给一杯水里的每个分子都做上标记,然后把这杯水倒回海中,并且能够充分搅拌,使这杯有标记的水分子能和七大洋中所有的水充分混合,那时候你再从海中舀起一杯水,在这杯水里你至少能够找到100个做了标记的分子。”
大小和速度是两个相关的概念。一般来说,一个物体越小,它移动的速度越快。在你的体内,水分子和其他成千上万类分子正以惊人的速度飞来窜去,每一秒的百万分之一的百万之一的瞬间内,它们或是擦肩而过,或是猛烈相撞。
生命的存在非常依赖于这种频繁又剧烈的碰撞。若想轻松一点理解你的身体细胞中维持生命活动的化学反应持续发生的速度有多么高(至少每秒几千次)的话,你需要先认知到参与反应的分子们都在以数百万倍于前者的更快速度移动和相撞着。
当我们说起身体的某一部分,我们总是想到肌肉、心脏、大脑这样具体的器官。要想真正理解身体,我们必须“缩小”尺度,去探究那些构成器官的细胞。这个缩小的程度非常非常大。人的细胞大约只有圆珠笔尖的1/10那么小,而你的身体由大约5万亿个这样小的细胞构成。每个细胞内又有不计其数的原子、分子以及各式各样由分子构成的复合结构——这些便是本书中的重要角色。
当我们介绍这些角色时,上面的插图或许能帮助你了解他们相对的大小。
想象下你正站在一个码头上:你一只手拿着一个气枪小弹丸——它代表着一个原子的大小;另一只手拿着一个弹珠——它相当于一个简单分子;你的旁边蹲着一只猫——它代表了一个链分子;远处停着一辆大卡车——这是一个分子复合体;码头边上泊着一艘海轮——这是一个细胞。这个码头位于北美洲的海岸线上——那整个北美大陆才相当于一个人体的大小!
接下来的四页,我们描绘了一场视觉盛宴,力求清晰地展现微观尺度的事物。请注意,这四幅表现不同尺度的场景图,其实涵盖了从原子到细胞的尺度变化范围(尺度转换了200 000倍)。