你的一部分原子来自宇宙射线

1991年10月15日，在犹他州盐湖城西南的杜格威试验场，一种本不该出现的不明物体撞进了蝇眼宇宙射线探测器。这个意外来客比原子还要小，蕴含的能量却不同寻常，以致物理学家皮埃尔·索科尔斯基（Pierre Sokolsky）对此形容道：“就像一块铅砖砸到了你的脚趾。”相比于新墨西哥州一台探测器在将近30年前遭遇到的另一颗粒子，这一颗的能量还要强上好几倍，冲击力大得惊人，所以它究竟是以何种方式被抛出的，在当时并不是很清楚。在1991年这次破纪录的宇宙“飞弹”袭来之后，大为吃惊的科学家们将其称为“我的天哪粒子”（Oh My God Particle）。

蝇眼发现的这枚粒子至今仍然因其绝对的冲击力而保持着纪录，不过如今已有更多类似的宇宙粒子被检测到，天体物理学家也开始理解它们是什么，并推断它们从何处而来。这些粒子多数以近乎光速的速度旅行，可能来自最靠近银河系的那几千个星系中的某一个。确定这一距离范围的依据是，即便是最快速的粒子，在与星际尘埃以及其他星际间障碍物碰撞时都会损耗能量，因此像“我的天哪粒子”这么高能的粒子，其旅行距离应当不会超过1亿光年。科学家们猜测了不少源头，包括垂死恒星的等离子体或超大质量黑洞的辐射物。

这些超高能粒子的存在，拓展了20世纪以来科学家们对空间粒子光谱的认识。早期的研究者注意到，空气中存在着不明物质，经常会损坏电气设备，并猜测罪魁祸首可能是地球上的矿物放射线。然而，在将验电器经由气球发射到高空或是直接放置在不同海拔高度的山区之后，物理学家们发现越是远离地球中心的地方，这种袭击越频繁——射线源远在地球以外，而非来自地球。

这类宇宙“射线”是高速飞行的小不点儿，具有质量与能量，从四面八方向我们袭来，大多数是质子，但也包括电子、离子化的碳核、铁以及其他元素，而几乎没有质量的中微子可以穿透整个地球，从你的天灵盖穿过之后继续它们的长途旅行，不会在你的身上留下任何印记。通过对天空进行系统检测，天体物理学家发现大多数粒子的轨迹都在银河的银盘内，也就是说它们来自我们银河内部的邻居。然而，很多最高能的粒子，等概率地从不同方向袭来，也证明其中至少有一些来自于宇宙更深处。不过所有这些粒子都可以证明一点，我们身边的那些星球正在经历着新生、存续或死亡，就像原子自身也会命运无常、终有一死一样。

太阳风和地磁场会让大多数高速飞行的粒子在抵达大气层之前发生转向，但并非所有粒子都如此。物理学家尼泊尔·拉梅什（Nepal Ramesh）和他的同事们估算，每一分钟，高层大气的每一平方米范围都将遭遇一千次宇宙粒子的袭击。这样一颗粒子撞击到地球——当然这是异常小概率的事件——会发生什么？如果它和大部分粒子一样，一头撞向你头顶上方10英里（16千米）处的某个空气分子上，那么它会制造一场介子和其他亚原子粒子形成的“天空淋浴”，光探测器的黑色底片上会因此留下灰白色的荧光斑点，在没有月光的晴夜记录下它们的踪迹。这些粒子可以留下一条由凝结水滴构成的蛛网状细长轨迹，有助于云层的形成，或者它也可能会穿过你的皮肤，引起细胞损伤、癌变、基因变异，或者仅仅是继续向下深深地钻入地面。

你的家乡海拔高度越高，空气保护层就会越稀薄，由此带来的辐射剂量也会更大。根据美国环境保护局的在线测算器，当你乘坐一架喷气式飞机在纽约和洛杉矶之间往返一趟，会让你暴露于5毫雷姆的宇宙辐射强度之下，相当于一次X射线胸透一半的剂量。上述数据来源还可以查到，居住于海拔1英里（1.6千米）高的丹佛人，每年遭受的辐射量（45～55毫雷姆）大约两倍于居住在低海拔地区的旧金山人。拉梅什的研究发现，相比之下，海拔高度1英里的位置上，介子强度接近海平面上的100倍。他们测算显示，在加州，海拔4200英尺（1280米）高的位置上，每分钟每平方厘米会遭到100次介子攻击，也就是说，当你翻山越岭时，每秒钟都会有超过100个介子打到脸上。不管你会撞到多少个，这都是我们所有人都要面临的一大风险。天然背景辐射可以造成伤害，却也可以通过基因变异“创造”［此处加引号，避免理解成宗教意义中的创造］新的物种，这也是物种演化过程中的关键因素。我们的原子不仅来自于早已死去的星球以及宇宙开端的那次“大爆炸”：远方的超新星及黑洞如今依旧在对地球上的生物进行着元素改造。

如果你时常关注空间科学，你应当曾经听说过宇宙射线。然而，在和它们有关的“天空淋浴”和细胞破坏结束之后，它们又去了哪里？即便是经历了最为梦幻的冲撞之后，物质与能量都不会凭空产生或消失，只不过是相互转化而已，而无休止的空间宇宙射线风暴就如同是撞上挡风玻璃的昆虫一样，不断袭击着快速飞行的地球。这些粒子到底怎么样了？它们还和我们在一起吗？

你一定会很惊诧，你体内一些相对年轻的碳原子其实就是这种撞击的产物。当太空质子撞到外层大气时，它或许会引发一系列的弹性碰撞，最终驱使一颗杂散中子撞入氮原子核，氮原子因此转变成放射性的碳14，并很快与氧原子结合，成为二氧化碳混到下层。在每一平方码（0.84平方米）区域的天空中，每秒钟都有数千个碳原子通过这种方法形成，一旦落到地面后，便会被植物吸收并进入食物链，最终到达你的体内。

碳14原子中过重的原子核并不稳定，最终还将分裂出一些亚原子碎片，并转变成原先的氮原子形式。对于任何单一的碳14原子而言，你永远不可能知道它会在什么时候发生这样的衰变，但对于大量放射性碳原子而言，平均每5730年都会有一半发生衰变。这种变化随时都会发生。如果构建你DNA链的其中一个碳14出现衰变，由此形成的氮原子以及粒子辐射的反冲作用，都可能会造成基因编码的错误，如果不被修复便会出现变异。艾萨克·阿西莫夫曾经估测，成年人体内每秒钟都有大约3000个放射性碳原子会像微型炸弹般炸裂。

作为原子武器遗产的继承人，你体内的放射性碳也比你那些核时代前的祖先更多，并且在过去的这半个世纪中，这些残余污染或许已经导致了无以计数的生育缺陷及肿瘤。当你去谈生意的时候，放射性碳也会在你的全身爆炸，就如同是宇宙射线淋浴和冷战核爆的回音，将你和太空深处及核危机阴云联系起来。

你体内的一些水分子也是宇宙“炸弹”。有时对氮原子的撞击会产生氚，一种含有两个中子和一个质子的放射性氢同位素。当你游泳时，或是在阴雨天任由水分子滑过你的发丝时，含有氚的水并不会特别危险，但在你的体内，相比于丰度更高的放射性碳，辐射相对较弱的氚却可能造成更严重的损伤。根据阿西莫夫的估计，人体内平均每秒钟会发生三次氚原子衰变。与此同时，空气中遭遇撞击的氮原子会变成碳12，也就是普通形式的稳定碳同位素。由于它们与构建你身体的大部分碳原子相同，因此也就没有办法精确地知道，你身体中哪些碳原子更古老，哪些又是宇宙孕育的“新生儿”，不过可以肯定的是，你体内一定也带着一些这样的变形体。

空间粒子撞击到裸露的岩石表面时，矿物质原子会被转变为放射性较为温和的氯同位素，或许会进一步溶解到地下水中并最终抵达你的沙拉。这种撞击一直在持续，因此地质学家可以通过样品中的同位素碎片测定冰川漂砾暴露在外的年限——反过来这也有助于校准冰川期的历史。随着岩石发生风化并将它们的原子送入海洋，这些因辐射而产生的氯原子也与地球土生土长的元素混在了一起，所以你的调料瓶与血液中也会含有这些宇宙来客的遗骸。可见，你不仅从生理上关联着你的地球老家——你的原子邻居也遍布整个银河系，甚至也包括宇宙的更深处。

太阳风中的电离态原子核，钾40和岩石土壤中其他一些不稳定原子的衰变，还有彗星与陨石的碎片，构成了一座粒子乐园，而你将发现一个完全不同于我们想象中的奇异世界。你和你的周围环境会时不时悄无声息地遭遇这些宇宙来客，和放射性爆炸物一同嘶嘶作响，在遥远星体的能量激发下发光。与此同时，大气层会逐渐因为太阳风的撕扯而消散。大气层之所以还能被稳定维持，是因为有地磁场的保护，也是因为火山与生物活动在对其进行补充。最邪恶的太阳风也未能威胁到你的空气补给，但这只是暂时的——几十亿年后，垂死的太阳将会更为激烈地释放剩余能量，将地球大气全部撕去，并随后毁灭整个地球。

当如此多的剧变在这么多层面上发生之时，没有哪种物质可以做到永恒存续。当进入你身体中的物质流最终变慢或停滞了足够久，你这个短暂存在的原子聚集体就如同一座村镇，只会单向地向大城市迁徙。人类、文明、物种甚至行星与恒星，最终都将会灭亡，只剩下它们的原子走向更深邃的时空终点。不过我们还是说说从现在到永恒之间更短的时间跨度吧，具体一点就是：当你死去时，你的原子会如何？