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单个电池有多重？称量小于万亿分之一克的物体的绝妙物理技巧
科学家们找到了衡量生命最微小组成部分的巧妙方法
来源:ZME科学生命有多重？
这听起来像是一个奇怪的问题，但对于生物学家来说，这在世界上都是有意义的。每个酵母细胞的重量约为 100 皮克。单个大肠杆菌仅重一皮克，比一粒沙子轻约 6000 万倍。
这样的测量甚至是可能的，乍一看似乎很荒谬。毕竟，厨房秤的摆动幅度为十分之一克。大肠杆菌细胞比它轻 1000 亿倍。
然而，科学家们已经设法以惊人的精度确定了这些数字。那么，这怎么可能呢？
酵母细胞下沉
1953 年，南伊利诺伊大学的两位生物学家开始测量酵母的重量。他们没有精密仪器，只有显微镜、糖水和相机。他们的部分资金来自安海斯-布希啤酒厂，该啤酒厂是酵母研究的合适赞助商。
研究人员转向一个简单的方程，该方程是一个世纪前由爱尔兰数学家乔治斯托克斯写的。斯托克斯展示了球体如何在液体中下沉，平衡重力与液体阻力。如果你知道球体的大小、流体的粘度和下落的速度，你就可以计算出它的质量。
因此，科学家们将显微镜载玻片直立，拍摄酵母细胞在糖水中向下漂移的情况。他们逐帧测量每个小球体下沉的距离。他们认为细胞是完美的圆形——对于酵母来说足够接近。
数学给出了他们的平均值：每个细胞 79 皮克。令人惊讶的是，这个数字一直保持不变。最近使用更先进的工具进行的实验表明该数字约为 100 皮克。
这一粗略物理学的壮举相当令人惊讶，但它并不孤单。早在 1890 年，雷利勋爵就已经取得了类似的成果，当时雷利勋爵通过在水面上散布一滴油并测量油膜的厚度来计算单个油分子的大小。他的估计与今天公认的价值相差不到 20%。