科普：你和我都是“小火箭”

对于很多人来说，科学就是分科之学，你喜欢物理、他喜欢化学，但对于我来说，科学的另外一个魅力就是可以跨学科相互验证。就比如：你和我都是“小火箭”。估计大多数人可能不会把自己和遨游宇宙火箭联系在一起。然而，事实的真相却是，我们的确都是使用火箭燃料，依靠相同的化学反应获得能量。

今年，长征五号B遥二运载火箭成功将质量大约为22吨的中国空间站天和核心舱送往近地轨道。要把这么个大家伙送上天，目前我国只有“长五B”能做得到，因为它使用了一种在相同体积质量下最强劲的燃料。同时，地球上的生物，经历了近40亿年的不断演化，目前地球上仍旧生存的物种，同样进化出了最有效的生物供能体系。

这种能量就是来自氧和氢之间的化学反应——氧化反应。人类从食物中摄入氢元素，通过呼吸从空气中摄入氧元素。而胖五B的液氢和液氧则来自人类建造的工厂。

原子（包括氢原子和氧原子）由位于原子中心的原子核及核外电子组成，核外电子就像云雾一样按照能级由低到高分布，围绕原子核运动。

在自然界中，任何物质都会自发地向能量更低的方向运动。当氢原子和氧原子相互靠近时，它们的最外层电子就会重新分配位置，而这个位置的能量要低于原先两个电子在各自轨道的能量的和。两个氢原子可以和一个氧原子结合成一个稳定的水分子。

按照能量守恒定律，多出来的能量不会消失，它会变成光和热释放出来。所以我们看到点火后的胖五尾部喷射出炙热的火焰和气体。按照牛顿第三定律，作用力和反作用力的关系，通过向与运动方向相反的方向喷射出高速物质，就能获得前进的推力。

氢和氧可以发生激烈的化学反应，释放出大量的能量。人体也是利用这种能量得以生长发育，只不过在人体内的这个过程很“温柔”，能量以一种平缓的方式缓慢释放，并被一套精巧的机构加以利用。

葡萄糖

氢原子有一个质子和一个核外电子，而氧原子有8个质子组成的原子核和8个核外电子，因此在氢原子与氧原子结合之后，氧原子争夺电子的能力比较强，因此这个结合形成一个带电极性的棒。

在人体内发生的过程则不是如此。在人体内，能参与这个过程的氢都是来自食物中的碳水化合物。氢和碳等其它元素组成一个链状结构，氢与其它元素组成的化学键对电子的束缚力不强，所以电子可以沿着碳链移动。

如果电子从氢核附近跑开，则氢核就会脱离碳链，甚至可以穿过细胞膜上的通道或者气孔跑到细胞膜外侧。由于氢核与电子的电极性相反，于是就在细胞膜内外形成电压。由于细胞很小，尽管游离的氢核与电子所携带的电量虽然不大，但是这个电压却非常大，甚至可以达到上亿伏特。

不过不用担心，尽管这个电压非常大，但其只能在细胞膜的厚度范围内发挥作用，大约为百万分之五毫米。另外由于细胞膜的阻挡作用，所以在这个距离内，这个电压也并不能掀起多大的风浪。

在细胞膜外面堆积的质子（氢原子核）可以通过化学反应生成ATP（腺嘌呤三磷酸腺苷）。ATP是一种高能磷酸化合物，在细胞中，它能与ADP的相互转化实现贮能和放能，从而保证了细胞各项生命活动的能量供应。

所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP。在氧充足的条件下，肝糖原脂肪彻底氧化分解，最终生成大量二氧化碳（CO2）和水（H2O）， 同时释放能量并生成ATP，称为有氧氧化系统。

在人体内不断地上演着这样的过程，血红蛋白携带着呼吸作用进来的氧进入细胞，在细胞内与碳水化合物结合，与氢核结合的那个电子就被氧夺走并把氢核推出细胞膜，让细胞变成一个个的小电池给ATP充电。ATP则游走在人体的各个角落，给各种生命活动提供能量。

而细胞内的那些碳水化合物在与氧结合之后，就变成二氧化碳，再通过呼吸系统和水蒸气一同排出体外。

人体（其它动物也一样）就是通过这种间接的方式，从食物中获取氢，然后再利用碳水化合物作为中间媒介，让氢与通过呼吸作用获得的氧原子之间交换电子并缓慢释放能量。所以实际上，人与火箭利用的能量都是相同的，依靠相同的化学反应获取能量。

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