我們如今的生活幾乎靠充足的電力才能正常運轉,家裡的電燈、電冰箱、電視機、洗衣機、電腦以及各式各樣的家用電器,每天都在消耗大量電力,還有差不多人手一部的手機,離開這些用電的東西,好好的生活就會一夜回到解放前,更不用說生産制造這些家用電器的生産線也需要足夠的電力來驅動。
但是說到人,大家肯定立馬覺得跟電沒什麼關系,我們又不是科幻片裡的機器人!要知道人類充分了解電的存在僅僅420年,發明出電機是155年前,第一座火力發電廠建成距今不過139年,要說人類從誕生之初就是靠電力驅動的,是不是太聳人聽聞了?如果真是這樣,除人類之外,其它生命難道也是靠電活着,這玩笑豈不是開大了。
先别急着下結論,我們來看幾個事實。
晚上回到家,屋裡漆黑一片,伸手開燈,電燈亮起的瞬間,我們的眼睛立馬看清了家裡的東西。這個過程就是光進入眼睛,轉化為電信号傳給大腦,腦細胞經過複雜的電活動,計算好步驟,釋放電信号給神經,經過神經的電傳導,最後指導肌肉關門、進屋、癱倒在沙發裡一系列一氣呵成的動作。
是不是覺得有些用電的味道了?
有些朋友肯定覺得這麼說還是很牽強,人類是有生命活動的生物,不是像手機、電腦、洗衣機一樣的電器,用電的時候運轉,不用電了就關閉。我們體内每時每刻進行着無數生物化學反應,才能支撐我們好好活着,電傳導最多就是把信号傳來傳去,跟固定電話機沒什麼區别,撥通一個号碼,一小段電流出去,那邊就有了回應。
其實這裡想說的是,雖然人類發明用電機器的時間很短,但電力在大自然卻普遍存在,實現也非常簡單,不僅東漢時期成書的《論衡》中就有關于靜電的描述,甚至遠古生命就誕生在漫天閃電的混沌時期。電力在自然界的普遍和易獲取注定會在生物進化中被充分利用,就像我們如今将各種形式的能量轉化為電能,就獲得了可儲存、好傳輸、容易使用的高效能量,相比之下,如果想直接用熱能、風能、水能來驅動家裡的電冰箱,就太困難了。
發電看起來好像不容易,那自然界的電是如何産生的呢?簡單來說,電磁力本來就是自然界的四種基本力之一,這個地位保證了它無時無刻不在起作用,隻要兩端有帶電粒子聚集,就會産生電勢差,很容易發生放電現象,比如閃電就是這樣的原理,每個耀眼的閃電本質上是帶電粒子的自然遷移,是正負電荷的自我平衡。
閃電是大自然平衡正負電荷産生的現象
那麼在大自然看起來,用電這件事就簡單多了,隻要保持兩端電勢差就可以放電,各種生命活動用起來!
具體怎麼用,就不得不感歎宇宙的神奇,人類的許多發明早就在大自然裡存在。比如對人體來說,大小生命活動都離不開能量的持續供給,能量源是一種神奇的小分子,叫做ATP,這種分子簡單類比,可以說是一個蓄電池。
這麼直白地給ATP下定義是蓄電池,可能不太好理解,我們還是來找找人類世界的發明對比一下。
大家一定都知道風力發電機,風吹過風機葉片,葉片旋轉驅動發電機發電,就是利用風能轉化為機械能,再轉化為電能存儲在電池中的過程。存儲電能的電池則是将電能轉化為化學能相對穩定地存儲,和ATP的原理有些類似。
其實人體裡也有這麼一個“風力”發電廠,就是線粒體。在線粒體内膜上有這麼一種發電站,一些蛋白質将内膜裡面的質子,也就是帶有正電荷的氫離子源源不斷泵到外部,使得内膜兩端形成巨大的電勢差,大家想到了什麼?這就是閃電發生的原理!
電勢差的存在讓大自然很不舒服,必須要平衡,急需一個通道讓這些帶電粒子趕緊回到裡面去,于是急忙找到内膜上唯一的通道,也就是ATP合成酶開放的通道迅速回到裡面。
接下來,ATP合成酶這個風力發電機就派上用場了,由質子不斷穿過形成的“風力”帶動蛋白質葉片轉動,将電勢能轉化為機械能,再轉化為化學能存儲在ATP内,這麼看起來,ATP是不是一個自然界的“蓄電池”?
而這個蓄電池将能量釋放給各種生命活動利用後,再回到ATP合成酶裡去充電,如此反複,不就是一個發電廠和各大用電設施之間的良好循環。
除此之外,因為發電站工作期間也會損耗一部分能量,這些能量都以熱能的形式散發出去,持續不斷的發熱也為人體保持正常體溫做出一定的貢獻,真是一點都不浪費。
ATP合成酶的部分亞結構
說到這裡大家應該已經看出來了,生命活動真的是用“電力”來驅動的,隻不過這個系統太小太小,我們平常根本不會接觸到,也沒有感覺。這些小小的發電機為ATP充滿電,釋放給控制肌肉收縮的分子機器,牽動手臂肌肉把開關打開,屋裡瞬間亮了起來。
看,不管是大腦傳輸信号,還是肌肉動作的能量來源,都在利用電力。
這讓人不禁感歎,大自然真是個神奇的存在,不光早早利用起電力,還用電把地球生命發展得如此複雜和多樣,人類在自然面前就像個小學生,才剛剛學會怎麼用電,而自己的身體,早已是用電驅動億萬年的生命。
從這個角度來看,“人類是電力驅動的生物”這句話确實沒錯吧?畢竟擴展開來,真核生物大部分都是電力驅動的生命,包括腳下的一草一木,都在微觀世界裡噼裡啪啦放電充電,比我們家裡時而打開時而關閉的家用電器可熱鬧多了。
全文完。如果大家對這個話題還有興趣或其他相關的問題,歡迎在評論裡繼續讨論。
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