一杯水里有多少分子

为了找到这个问题的答案，我向大家提议做一个令人惊讶的简单小计算。首先，让我们先去找一杯水来。然后仔细地观察这杯水：如果这是中等大小的一杯水，那么它大概包含1亿个1亿个1亿数量的水分子（1025）。现在，选择一个你喜欢的历史人物，比如尤利乌斯·恺撒[1]，想象一下他在去世前喝的最后一杯水：如果他喝水用的杯子和你的杯子差不多大，那么他这杯水里就会含有和你这杯水里差不多数量的水分子：1025。

假设，随着时间的推移，恺撒喝的最后一杯水里面所有的水分子已经均匀地分布在了地球各个角落的水源中。那么有没有可能，被恺撒喝掉的那杯水里面，有一些水分子此刻就在你的这杯水里呢？赶紧算算看！

在地球上，几乎所有的水资源都蕴藏在海洋之中。海洋占据了地球表面71%的面积，平均深度为4~5千米，意味着地球上含有大约14亿立方千米的水资源。为了方便计算，假设就是1021升水吧。既然恺撒的最后那杯水里共有1025个水分子，我们可以推断，地球上的每1升水中都有1万个这样的水分子。所以，在你面前这杯200毫升的水中，就可能含有至少2000个恺撒的水分子（图3）！

图3 设想恺撒生前喝的最后一杯水中有1025个水分子，而地球上一共有1021升水，我们可以推断出，地球上的每1升水中都包含有大约10000个恺撒在他遇刺之前喝下去的水分子

让我再重复一次，此刻在你眼前的这杯水，里面已经含有至少2000个恺撒在遇刺之前喝下去的水分子！当然啦，在这个小小的计算过程中，你也可以把恺撒替换成亚伯拉罕·林肯[2]、耶稣，或者伟大女皇武则天，只要你愿意！[3]

你会意识到，这个小小的计算的目的是强调区区一杯水中的水分子数量是多么惊人。但是为了弄清楚在你的这杯水中，是不是真的含有恺撒在公元前44年3月15日被刺杀之前喝过的水分子，我们还需要更深入的探讨。

首先，我们的假设，即这些被恺撒喝下去的、2000多岁“高龄”的水分子经过稀释、完全均匀地分布在地球上的水域内，是不是合理的呢？

如果地球上的所有水资源只构成了一个风平浪静、水波不兴的超级大洋，那么可以肯定的是，2000年的时间并不足以完全稀释恺撒的这杯水。但是在地球上，有水循环和洋流确保了水资源储备的快速更新。我们同样还要考虑到，地球上的水分子不仅会平均在大气或河流中停留几天的时间，也会作为地下水在地下停留一年的时间。除非是遇到冰川或者地下湖泊这种特殊的情况，否则被我们人体排出的任何一个水分子都非常有机会快速地汇入海洋，在那里，它们将会被很大程度地稀释。

现在还剩下一个等待回答的问题：一个被恺撒喝下的水分子，真的有机会能熬过漫漫的2000年岁月吗？它不会很快地在化学反应的过程中被降解吗？其实吧，还真可能不会！的确，在自然环境里，也有着不少涉及水分子的化学反应，而且这些化学反应都可以说与生命活动息息相关。水分子在大自然的化学反应中被降解，一个最简单的例子就是光合作用，即用水和二氧化碳来合成氧气与可以被植物吸收利用的有机分子。但是，如果我们考虑到，地球上所有生物的总重量还不到陆地水域总质量的百万分之一，我们就可以说，一个水分子“牺牲”于光合左右的概率，还是非常非常低的……

[1] 罗马共和国末期的军事统帅、政治家，尤利乌斯家族成员。——译注

[2] 第十六任美国总统，平息内战。——译注

[3] 当然，如果你喜欢恶趣味，也可以把“喝的最后一杯水”换成“人生的第一泡尿”。