你能在浴缸里把头扎在水中多久？我的记录只有大约1分钟。训练有素的职业潜水员能在三四分钟内不呼吸，最多在三四分钟后他们就得浮出水面透气。这究竟为什么？为什么我们不断地吸气呼气？为什么我们不能简简单单地屏住呼吸，并用等量的空气坚持数小时或数天之久？回答是容易的，只要你知道空气究竟是什么。
空气是一种相当滑稽的东西。你看不见它，也抓不住它，连摸也摸不着。然而，你能感觉到它，譬如作为在你耳边吹拂的风，或者作为热呼呼的从你胸中流出来的你自己的气息。空气不是像岩石那样的固体，或像水那样的液体，它是由好多不同的气体组成的。其中的一种气体就是氧气——这一点你一定已经知道了。然而在250年前连最聪明的人也不知道！他们以为，空气由惟一的一种像金或银的物质元素组成。后来他们开始做实验，纯粹出于好奇。他们用硫酸混合石灰，使混合液直冒烟，他们把盐倒进皂液，熔化锌和铁，并且还试验了种种别的方法，以认识组成我们这个世界的各种物质。你将会在化学课上做类似这样的实验，如果你对此感兴趣，你也许会在家里你自己的小小业余爱好实验室里做这种实验。
225年前一个名叫约瑟夫·普里斯特雷的英国人也是在业余爱好实验室里发现了氧气的。普里斯特雷原本是个牧师，可是他在自己的业余时间里摆弄化学制品。如果人们把这些不同的物质点燃，它们会怎么样？普里斯特雷把其中的一种物质，一种叫氧化汞的红色粉末放到火上，它就失去了它自己的颜色。与此同时产生一种气体，它可以被接收在一只玻璃烧瓶里。这种气体就是氧气。普里斯特雷发现，如果人们把这种气体对着蜡烛、木炭吹过去的话，就会使蜡烛燃得更明亮，木炭火着得更旺。此外，他还认识到，这种气体对于生命是必不可少的。他将一只老鼠放到一只玻璃杯里，另外再给了一小份氧气，并用一个盖子将它密封住。然后，他观察这里将会发生什么事，并在他的笔记本上写下了："在普通的空气中，一只发育良好的老鼠，大约可以存活一刻钟。但是，在这种气体中，这只老鼠却活了整整一个小时。"请你别试着去做这个实验，老鼠也有活得美好、长久的愿望啊。幸亏后来普里斯特雷又把他的试验老鼠放了出来，这只老鼠才能继续活着。如果他让这只小老鼠在玻璃杯里呆得更长久一些，那么它就会在杯子里窒息死亡——虽然它能吸气，并且甚至已经额外得到了一份氧气。但是，老鼠在呼吸时已经渐渐地消耗了全部氧气。这氧气在老鼠吸气时，经过老鼠的肺部进入到血液里，并且随同血液流到身体的各个部分。今天我们知道，在组成老鼠身体的小细胞里发生了什么事：氧气在那里被烧掉。当然，没有火。这时形成另一种气体，二氧化碳。它在呼气时，从体内涌出来散发到空气中，所以呼出的空气中所含的氧气，少于吸入的空气中的氧气。而呼出空气中所含的二氧化碳，则多于你已经吸入的空气中的二氧化碳。
在正常的情况下，你周围总是有足够的新鲜空气，确保你在每一次新的呼吸时，有足够的氧气吸入到你的肺里。在一间密封的房间里，你不得不再次吸入已经被呼出的、含氧越来越少的污浊空气。普里斯特雷的老鼠正是干了这样的事，所以几乎窒息死亡。因此你绝不可以将一只塑料袋紧紧地罩在自己的脑袋上。
通常蜡烛的火焰得不到新鲜空气也会熄灭。你做这个试验很容易：点着一盏煤油灯，将一只空果酱玻璃瓶罩在它的上面。几秒钟之后，灯就会熄灭，因为每一种灯火只在有氧气时才能燃亮，而且还要有足够的像蜡或木材这样的燃料。在你的体内细胞里，虽然既没有蜡也没有木材在燃烧，但有面包和黄油、水果和蔬菜，以及所有你吃下去后在胃里被研碎的东西。如果你太久没吃任何东西，你体内的燃料就会烧光，你的身体就需要补给。这一点你可以从有饥饿感上觉察到。你不相信你的体内全是小火在燃烧吗？但是这确实是真的。它们虽然没有真正的火焰，因为它们太小了。但是它们能使你保持温暖并给你能量，你行走和潜水、讲话和思维都需要这些能量。这些小火没有氧气就不能燃烧，就不能维持你的生命。所以你必须一再吸入新鲜的空气，以便将新的氧气输送进你的体内。
除了人和老鼠以外，所有的动物和植物都需要氧气，以便生存。它们也必须呼吸，并以氧气替代二氧化碳。那么空气中的氧气为什么不会变得越来越少，直至什么时候完全不再有氧气呢？因为绿色的植物不断陆续地供给新的氧气，而且比它们自己在呼吸时消耗的多得多。它们通过光合作用实现这一点，用叶绿素逮住阳光，把水和二氧化碳合成有机物质，并排出氧气。所以我们应该感谢绿色植物，是它们使空气中永远有足够的氧气。
化学家们已经测出，100个空气微粒中约有21个是氧气。二氧化碳却几乎只有氧气的六百分之一。二氧化碳大致是和氧气同时被英国医生和植物研究者丹尼尔·拉瑟福德发现的。拉瑟福德还发现了另一种气体——氮气。它在空气中占的份额最大，100个空气微粒中就有78个氮气。这种气体在呼吸时不起变化。除了氧气、二氧化碳和氮气，空气中还有好几千种不同的气体，它们的含量十分稀少。譬如氦，人们将它打进气球里，使气球比空气轻，这样它就会自动飘向高空。再譬如水蒸气，它能够聚集成为雨水，从空气中掉落下来。
这些稀罕的"零头气体"中的某些种类的气体，会影响地球上的气候和天气的变化。其中有一种是臭氧，臭氧是一种特别的氧气，它产生于正常空气中的氧气，却对植物和动物有毒，儿童会因此而患严重的咳嗽。幸亏在我们吸入的空气中，一千万至一亿多个微粒中只有一个臭氧微粒。在离地面10至50公里远的地方，空气所含的臭氧大约多了一百多倍。这是一件好事。因为臭氧微粒在髙空中，能挡住阳光中危险的紫外线，并将其俘获，不让它们落到地球上，使我们免于患病。所以我们上空的臭氧层，起着像带紫外线滤光器的太阳眼镜一样的作用。
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